Háztartási méretű fotovoltaikus rendszerek kihasználtságának és megbízhatóságának javítása energiatároló alkalmazásával termelés- és fogyasztás előrejelzések alapján
Magyarországon a különféle pályázati támogatásoknak és a kedvező klímafeltételeknek köszönhetően a háztartási méretű kiserőművek (HMKE) esetében a napenergia vált a legelterjedtebb (megújuló) energiaforrássá. A Magyar Energetikai és Közmű-szabályozási Hivatal legfrissebb adatpublikációja szerint a 2023-as év második negyedévének végére összesen 212775 darab (ebből lakossági: 185434 darab), együttesen 1899 MW névleges teljesítményű (ebből lakossági: 1344 MW) fotovoltaikus rendszer telepítése és üzembe helyezése valósult meg országszerte. Háztartási méretben az egyéb energiaforrások alkalmazása nem számottevő, ugyanis a legfrissebb adatok alapján eddig összesen 179 darab, mindössze (kerekítve) 2,1 MW névleges teljesítményű rendszer lett csatlakoztatva a magyar villamosenergia-hálózatra. [1]
A háztartási méretű fotovoltaikus kiserőművek energiatermelése legtöbbször nem esik egybe a fogyasztóoldali terheléssel, ezért a meglévő és a jövőben telepítésre kerülő rendszerek energia- és költséghatékony üzemeltetéséhez várhatóan meg fog nőni a lakossági igény a villamosenergia tárolására. Jelen pillanatban a legtöbb háztartási méretű fotovoltaikus rendszer a kisfeszültségű villamosenergia-hálózatot használja energiatárolóként, azonban a szaldó elszámolás kivezetésével a megtermelt, de el nem fogyasztott villamosenergia eltárolására fizikai energiatárolók (elsősorban akkumulátorok) létesítése és alkalmazása jöhet szóba. Egy fizikai energiatároló lehetővé teszi a fogyasztó számára, hogy a túltermelését egy későbbi időpontban felhasználhassa, növelve ezáltal a helyben felhasznált villamosenergia részarányát, továbbá csökkentve villamosenergia költségeit. A villamosenergia-rendszer szempontjából azonban kedvezőbb, ha a fogyasztó a teljesítménycsúcsok levágására törekszik, azonban ez a fogyasztó érdekeivel nehezen összeegyeztethető. Ahhoz, hogy mindkét fél érdekei a legnagyobb mértékben teljesülhessenek, az energiatároló töltését és kisütését termelés- és fogyasztás előrejelzés alapján célszerű megtervezni.
Jelen dolgozatban bemutatásra kerül a napenergia fotovoltaikus hasznosításának elméleti háttere, illetve a megtermelt villamosenergia tárolásának technológiái háztartási méretű rendszerek esetén. A tanulmány fókuszában egy olyan energiatároló tervezése áll, amelynek töltése és kisütése termelés- és fogyasztás előrejelzések alapján valósul meg a fenti tényezők teljesülésének érdekében. A dolgozatban egy energiatároló nélküli referenciaeset, egy nemszervezett és hat szervezett, energiatároló alkalmazásán alapuló ideális eset, illetve hat előrejelzésen alapuló valóságos eset kerül tárgyalásra. A realisztikus szcenáriók ECMWF, AROME és perzisztencia előrejelzések eredményei alapján kerülnek megvizsgálásra. A termelési- és fogyasztási adatok feldolgozása, illetve a dolgozatban részletezett szcenáriók vizsgálata Python környezetben, egy erre a célra kialakított algoritmussal történik. A kutatás legfontosabb célja elősegíteni a fotovoltaikus rendszer által megtermelt villamosenergia részarányának növelését, a szaldó elszámolás kivezetése miatt felmerülő költségek minimalizálását, illetve a villamosenergia-hálózat csúcsterheléseinek, igénybevételének csökkentését.
[1] Magyar Energetikai és Közmű-szabályozási Hivatal: Nem engedélyköteles kiserőművek és háztartási méretű kiserőművek adatai (2023)
szerző
-
Tóth-Kovács Gellért
Energetikai mérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Mayer Martin János
adjunktus, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
