Układ, sposób oraz produkt komputerowy do rezonansowej kompensacji pulsacji prądu, zwłaszcza elektrochemicznych magazynów energii

Rozwiązanie dotyczy układu kompensacji pulsacji prądu w układach z magazynami energii. Układ ten ma współpracować z czteroprzewodowymi przekształtnikami sieciowymi oraz magazynem energii. Przekształtnik czteroprzewodowy ma możliwość pracować w sposób asymetryczny – przykładowo jedną fazą wydawać energię, a dwiema pobierać. Dzieje się to kosztem przepływu prądu przez czwarty przewód (przewód neutralny) i pojawieniem się pulsacji prądu na szynie DC zasilającej przekształtnik. Do szyny tej podłącza się również magazyn energii, a pulsacja prądu jest dla niego niekorzystna. W rozwiązaniu dołącza się do szyny DC dodatkowy układ, składający się z przetwornicy DC/DC i banku kondensatorów. Układ ten wykorzystując energię zgromadzoną w kondensatorach kompensuje pojawiającą się podczas pracy asymetrycznej pulsację prądu, chroniąc magazyn litowo-jonowy przed przegrzewaniem oraz niszczącymi procesami wynikającymi z szybkiego przełączania między ładowaniem a rozładowywaniem.

Proponowane rozwiązanie ma wspomagać współpracę elektrochemicznych magazynów energii oraz przekształtników przeznaczonych do pracy asymetrycznej. Przełomowość rozwiązania polega na tym, że pojawia się możliwość pracy asymetrycznej przy jednoczesnym ograniczeniu negatywnego wpływu tej pracy na magazyn energii. Jest to nowa jakość, ponieważ pozwala na balansowanie sieci elektroenergetycznej w lokalnej skali. W efekcie, wykorzystując instalacje prosumenckie (gospodarstwa domowe posiadające źródła energii odnawialnej), operator sieci może aktywnie wpływać na jakość parametrów sieci. Powstające urządzenie ma stanowić uzupełnienie dla istniejących układów: stanowi dodatek do stacjonarnego magazynu energii oraz przekształtnika czteroprzewodowego. Biorąc pod uwagę wzrastającą liczbę instalacji źródeł odnawialnej energii oraz legislację coraz bardziej chroniącą sieć elektroenergetyczną przed destabilizacją oraz blackoutem potencjał wdrożeniowy tego rozwiązania jest wysoki. Potencjalnych odbiorców rozwiązania można podzielić na kilka kluczowych grup: największą z nich są producenci magazynów energii np. BMZ, LG, ABB, BYD i TESLA którzy byliby zainteresowani rozszerzeniem funkcjonalności swoich magazynów. Kolejną grupą byliby producenci przekształtników sieciowych, posiadając podobną motywację, zwiększenia kompatybilności i trwałości współpracy pomiędzy przekształtnikami a magazynami energii. Takie firmy to min. Fronius, ABB, Huawei, SolarEdge czy Siemens. Jeszcze jedną grupą potencjalnie zainteresowaną rozwiązaniem są podmioty już posiadające magazyny energii i modernizujące swoje instalacje prosumenckie – zakłady przemysłowe z flotą pojazdów elektrycznych czy gospodarstwa domowe. Całościowo rozwiązanie może znacząco przyczynić się do poprawy stabilności systemu energetycznego o wysokim nasyceniu źródłami energii odnawialnej i wydłużyć żywotność elektrochemicznych magazynów energii nawet o 20 lat.

kompensacja pulsacji prądu, przekształtniki czteroprzewodowe, przekształtniki hybrydowe, przekształtniki z magazynami energii, ochrona magazynów energii

Efektem bezpośrednim zastosowania wynalazku jest minimalizacja pulsacji prądu na szynie DC. Minimalizacja ta spowoduje poprawę warunków pracy magazynu energii oraz wyeliminuje procesy starzeniowe wynikające z pracą z prądem pulsującym i szybkim przełączaniem pomiędzy ładowaniem i rozładowaniem magazynu. Skutkuje to wydłużeniem cyklu życia magazynu co pociąga za sobą mniejszy koszt eksploatacji dla gospodarstwa domowego oraz ograniczenie wpływu zanieczyszczenia przy produkcji kolejnych magazynów. Biorąc pod uwagę zmiany prawa, mające na celu ochronę krajowego systemu elektroenergetycznego, coraz bardziej opłaca się inwestycja w magazyn energii. Z punktu widzenia gospodarstwa domowego, istotna jest jak najdłuższa jego eksploatacja, aby uzyskać jak najlepszą stopę zwrotu inwestycji. Z punktu widzenia operatora sieci elektroenergetycznej pojawienie się instalacji o zdolności pracy asymetrycznej, zdolności magazynowania energii oraz możliwością zdalnego zarządzania jest wyjątkowo korzystne: pojawia się możliwość aktywnego wpływania na warunki pracy sieci, skutkując poprawą warunków zasilania urządzeń oraz mniejszymi stratami związanymi z przesyłaniem energii. Dodatkowo, łatwiejsza integracja z magazynami energii pozwala na poprawę dynamiki systemu energetycznego i kształtowanie dobowej krzywej obciążenia sieci. W efekcie uzyskuje się wielowymiarowe korzyści zarówno dla gospodarstw domowych jak i krajowego systemu elektroenergetycznego oraz środowiska.

- Twórca jest zainteresowany nawiązaniem współpracy w celu dalszych badań nad wynalazkiem
- Twórca jest zainteresowany wdrożeniem wynalazku
- Twórca wyraża zgodę na udział w Spotkaniu Brokerskim
- Twórca jest zainteresowany zbyciem praw majątkowych do wynalazku