В целом, неравномерность потребления энергии в течение суток -- одна из основных проблем электроэнергетики. Предприятиям приходится подключаться к электросети с расчетом на максимальную мощность, которая требуется лишь небольшие промежутки времени. В результате затраты на подключение (если оно еще технически возможно) получаются неоправданно высокими. Накопители электроэнергии способны сгладить пики потребления и поднять эффективность энергосетей, позволив существенно снизить плату за потребляемую мощность и/или решить задачи, которые без таких накопителей были просто нереализуемы.

 

Итак, накопители электроэнергии – это устройства, способные аккумулировать энергию при ее избытке в сети и выдавать ее потребителю (или обратно в сеть) в периоды ее дефицита. Существует множество типов накопителей электроэнергии, работающих на разных принципах. Скажем, механические накопители, в которых энергия запасается в виде потенциальной энергии поднятого вверх груза или кинетической энергии раскрученного маховика. Электрические накопители могут строиться на основе конденсаторов, ионистров или электрохимических аккумуляторов. Последние получили наибольшее распространение в коммерческих системах. По прогнозам IMS Research, к 2033 г. общая мощность накопителей энергии на аккумуляторах вырастет до 40 ГВт.

 

Для реализации проектов с использованием накопителей энергии важно не только само устройство накопления, но и блок, обеспечивающий его сопряжение с внешней сетью. В англоязычной литературе такой блок часто называют Active Infeed Converter (AIC). По сути это преобразователь электрической энергии между сетью переменного тока и источниками постоянного тока  (системами накопления электроэнергии). Он обеспечивает двунаправленную конвертацию энергии, а также необходимое управление.

 

Конвертор AIC может работать в нескольких режимах. В те периоды, когда имеющаяся во внешней электросети или генерируемая альтернативными источниками (солнечными батареями, ветряками) энергия в полной мере не востребована потребителем, включается режим накопления. В этом режиме происходит заряд АКБ или реализуются другие варианты накопления электроэнергии (скажем, раскрутка маховика при использовании динамического накопителя).

 

Как только потребности пользователя возрастают, система отдает ему запасенную энергию. По сути, этот режим схож с работой традиционного источника бесперебойного питания (ИБП). Здесь важно понимать, что ИБП работает так только тогда, когда внешнее питание пропадает. Конвертор AIC работает одновременно с сетью, добавляя или забирая часть нагрузки, и регулируя параметры сети (ток, напряжение).

 

Естественно, возможна и отдача энергии обратно в электросеть – с синхронизацией по частоте, фазе и мгновенному напряжению с соответствующими значениями сети. К сожалению, пока в России нет законодательных актов, которые бы определяли применение двунаправленных «умных» счетчиков и обязывали энергосбытовые организации не только продавать, но и покупать выработанную потребителем энергию. Это серьезно тормозит внедрение «умных» электросетей  -- SmartGrid.

 

Возвращаясь к рассмотрению режимов системы на базе конвертора AIC отметим, что она может находиться и в «спящем» режиме, когда не запасает энергию извне и не передает потребителю. В этом режиме энергия сохраняется, например, в АКБ и будет выдана потребителю по мере возникновения такой потребности.

 

За плечами «Густав Кляйн» огромный опыт по разработке и внедрению двунаправленных преобразователей энергии, в том числе конверторов AIC. На базе решений компании реализовано большое число проектов в Европе. В том числе установка мегаваттных систем в проекте SmartRegion Pellworm совместно с E-on.