Energia słoneczna – dostępna także nocą

Biuro inżynierskie Fehringer (IBF) z Dortmundu opracowało stację ładowania pojazdów elektrycznych, która dzięki połączeniu fotowoltaiki i magazynów energii dostarcza ekologiczną energię elektryczną 24 godziny na dobę. Technika WAGO zarządza w niej interfejsami i zapewnia bezpieczną transmisję danych.

W jaki sposób można osiągnąć wyznaczony przez rząd federalny cel, aby do końca 2020 roku na niemieckie ulice wyjechało milion samochodów elektrycznych? Wielu ekspertów określiło już ten projekt jako nierealny, ponieważ, po pierwsze – nie ma obecnie tanich samochodów elektrycznych o akceptowalnym zasięgu, a po drugie – stacji ładowania jest zdecydowanie za mało. Osoba chcąca przejechać samochodem elektrycznym dystans 200 km, na przykład Dortmundu do Minden i z powrotem, musi w międzyczasie ładować akumulator. Tylko gdzie? Obawa przed niedostatecznym zasięgiem hamuje potencjalnych nabywców.

Niemieckie koncerny motoryzacyjne przechodzą teraz do ofensywy. Koncerny BMW, Daimler, Ford oraz Volkswagen wraz ze spółkami Audi i Porsche chcą w całej Europie wybudować sieć stacji szybkiego ładowania. W pierwszym etapie ma powstać 400 stacji ładowania pojazdów elektrycznych wzdłuż dużych europejskich ciągów komunikacyjnych. Do roku 2020 Europa ma posiadać gęstą sieć stacji ładowania, co napędzi rozwój mobilności elektrycznej. Równolegle innowacyjne przedsiębiorstwa będą inwestować w rozwój nowych technologii dla takich stacji. Do najnowszych projektów zalicza się stacja ładowania, na której pojazdy elektryczne mogą tankować ekologiczną energię 24 godziny na dobę. Instalacja fotowoltaiczna umieszczona na dachu stacji będzie dostarczać energię solarną do dystrybutorów. Jeżeli moduły solarne wyprodukują w słoneczne dni więcej energii, niż jest to potrzebne do tankowania i przekroczy ona pojemność sieci, nadwyżki zostaną zgromadzone w litowo-jonowym magazynie energii. Będzie on zasilał stacje ładowania nocą, gdy moduły nie dostarczają prądu – dzięki temu kierowcy „elektryków" mogą spokojnie o każdej porze brać kurs na stację ładowania.

Koncepcja ta została opracowana przez biuro inżynierskie Fehringer z Dortmundu. „Elektromobilność to temat przyszłości. W najbliższych latach rząd federalny planuje zainwestować 300 milionów euro w rozbudowę infrastruktury ładowania" – mówi dyrektor zarządzający, Nicolaj Fehringer. Inżynierowie z firmy Fehringer pokazali, że jedną z opcji mogłaby być stacja ładowania opracowana przez ich biuro i zaprezentowali pokazową instalację o pojemności 36 KW w siedzibie firmy w Dortmundzie. „Koordynacja wytwarzania i magazynowania energii elektrycznej oraz ładowania funkcjonuje w tej instalacji bez zarzutu“ – mówi Fehringer. Poza tym magazyn energii słonecznej odciąża sieć elektryczną, przejmując w słoneczne dni niebezpieczne nadwyżki energii solarnej. Jest niezwykle ważne w systemie energetycznym, który łączy coraz więcej źródeł energii o zmiennym zasilaniu.

W poszukiwaniu właściwego rozwiązania firma IBF trafiła do WAGO. Na stacji tankowania pojazdów elektrycznych całość zarządzania komunikacją i interfejsami obsługuje sterownik do teletechniki (750-8207/025-001). Komunikacja z centrum sterowania odbywa się za pośrednictwem protokołu TCP/IP IEC 60870-5=104 poprzez tunel VPN. „Tym samym spełniamy wymagania stawiane przez operatorów sieci i najwyższe standardy bezpieczeństwa według Białej Księgi BDEW“ – mówi Fehringer. Kolejną zaletą sterownika do teletechniki jest to, że dzięki zintegrowanemu modułowi GSM w trakcie eksploatacji może wysyłać wiadomości SMS i e-mail przez sieć komórkową. Ponadto, sterownik zapewnia wizualizację dla funkcji telesterowania i sterowania. Wbudowany serwer WWW umożliwia inżynierom konfigurację i udostępnia informacje o statusie interfejsu. „W przeciwnym razie musielibyśmy dodatkowo dokupić tą funkcję“ – mówi Fehringer. Dzięki możliwości rozbudowy o interfejsy szeregowe komunikacja z innymi systemami na stacji nie jest żadnym problemem. I tak jeden abonent komunikuje się poprzez interfejs Modbus RTU, inny zaś poprzez własny protokół szeregowy. Sterownik łączy również elastyczność konieczną do obsługi wszystkich zadań z gotowością na wyzwania przyszłości.

Stacja tankowania pojazdów elektrycznych wyróżnia się nie tylko dopracowaną technologią, lecz także estetycznym wyglądem. Kolorowe oświetlenie dystrybutora za pomocą lamp LED robi przyjemne wrażenie po zmroku. „Duży nacisk położyliśmy na estetyczny design, bo tam, gdzie się dobrze czujemy, spędzimy więcej czasu“ – dodaje Fehringer. Połączenie nowoczesnej techniki i stylowego wyglądu wzbudziło zainteresowanie renomowanych firm. „Nawiązaliśmy już bardzo wartościowe kontakty“. Rozwiązanie umożliwi docelowo połączenie zakupów lub wypoczynku z tankowaniem: podczas ładowania pojazdu jego kierowca odpocznie lub zje posiłek. Nadwyżki energii operatorzy firmy mogą wykorzystać do pokrycia własnego zapotrzebowania na energię elektryczną. Na potrzeby tego rodzaju aplikacji Fehringer będzie miał w ofercie większe magazyny o pojemności 400 KW.

Inny model biznesowy zakłada połączenie wielu magazynów o mocy 400 KW w większą całość i korzystanie z nich w ramach jednej puli. Udostępniana przez nie energia mogłaby być sprzedawana dużym operatorom sieci jako tzw. gorąca rezerwa. Według Fehringera, system udostępniałby w pierwszym rzędzie tzw. rezerwę pierwotną, która musi znaleźć się w sieci w ciągu 30 sekund, czyli znacznie szybciej niż rezerwa wtórna i minutowa, które należy dostarczyć w ciągu 5-15 minut. Rezerwa pierwotna wiąże się z wysokimi wymogami z zakresu teletechniki, gdyż dla jej zapewnienia konieczne są dobrze rozwinięte funkcje pomiarowo-sterujące. To jednak nie jest problemem dla WAGO: firma w wielu projektach dowiodła, że na każdą okazję posiada właściwe rozwiązanie do automatyzacji.

Tekst: Daniel Wiese | WAGO

Zdjęcia: Fehringer GmbH