µSOEE – System Optymalizacji Energii Elektrycznej
Impel Tech Solutions Sp. z o.o. Sp. k. z siedzibą w Warszawie przy ul. Marsa 56a, NIP 5222185149, w latach 2019–2021 prowadzi projekt pt.: „Opracowanie oraz weryfikacja w warunkach rzeczywistych kompaktowego, inteligentnego modułu kompensacji mocy biernej, filtracji wyższych harmonicznych oraz zaburzeń przewodzonych w zakresie częstotliwości 2–150 kHz".
Projekt współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju
w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014–2020,
umowa nr POIR.01.01.01-00-0152/19-00.
Celem projektu jest opracowanie kompaktowego, inteligentnego systemu do kompensacji mocy biernej w czasie rzeczywistym z jednoczesną aktywną eliminacją wyższych harmonicznych oraz do eliminacji zaburzeń w paśmie 2–150 kHz (pasmo CENELEC) zakłócających pracę inteligentnych liczników energii elektrycznej.
Idea projektu
Projekt dotyczy opracowania µSOEE – kompaktowego, inteligentnego systemu do kompensacji mocy biernej w czasie rzeczywistym z jednoczesną aktywną eliminacją wyższych harmonicznych oraz do eliminacji zaburzeń w paśmie 2–150 kHz (pasmo CENELEC) zakłócających pracę inteligentnych liczników, składającego się z modułów:
Kompensacja mocy biernej na poziomie tg φ = 0,02 z szybkim regulatorem mocy biernej pojemnościowej lub indukcyjnej w czasie t = 20 ms.
Filtracja zawartości wyższych harmonicznych prądu w zakresie jakości energii elektrycznej (do 40. harmonicznej włącznie), do poziomu THDi = 5%.
Filtracja zaburzeń przewodzonych w zakresie częstotliwości 2–150 kHz (w zakresie działania inteligentnego opomiarowania - pasmo CENELEC) do poziomu minimum 75 dBµV.
Wizualizacja i prezentacja danych – moduł informacyjny
Finalnym efektem zastosowania naszego rozwiązania ma być lepsza szybka i płynna kompensacja mocy biernej, skuteczniejsza filtracja wyższych harmonicznych, co w efekcie ma przynieść wymierne efekty w postaci obniżenia kosztów ponoszonych z tytułu zużycia energii elektrycznej.
Identyfikacja potrzeby rynkowej
Zmniejszenie wpływu rosnącej ceny energii elektrycznej poprzez obniżenie kosztów jej użycia – na koszty wpływ ma zarówno zużycie energii czynnej jak i ilość mocy biernej pobieranej/generowanej u odbiorcy.
Stale wzrastająca cena energii elektrycznej dla odbiorców niedetalicznych (przedsiębiorstw) powoduje wzrost kosztów ich funkcjonowania (głównie koszty produkcji), a tym samym spadek ich konkurencyjności. Problem ten, dotyczący nie tylko pojedynczych przedsiębiorców, ale i całej gospodarki polskiej, staje się coraz bardziej aktualny w świetle ostatnich i spodziewanych podwyżek cen energii.
Istnieje zatem realna potrzeba ograniczania kosztów działalności, do czego skutecznie przyczynić się może zmniejszenie zużycia energii elektrycznej.
Rozwiązanie problemu związanego z odczytem inteligentnych liczników energii i uniknięciem negatywnych konsekwencji z tym związanych dla odbiorców.
Tendencja do zastępowania starych liczników zużycia energii elektrycznej licznikami inteligentnymi, umożliwiającymi zdalny odczyt faktycznego zużycia energii. Kluczowy dla zapotrzebowania na rezultaty projektu jest problem zakłócania transmisji danych do tego typu liczników z powodu zaburzeń emitowanych przez urządzenia zainstalowane u odbiorców końcowych energii.
Zgodnie z umowami z dystrybutorami energii klient zobowiązuje się do niezakłócania pracy inteligentnych liczników, w związku z czym Odbiorcy mogą być zmuszeni do wymiany urządzeń je emitujących.
Charakterystyka rynku docelowego
Z punktu widzenia zamierzonych rezultatów projektu podmiotem interesującym wnioskodawcę jest końcowy odbiorca, kupujący energię na własny użytek.
Odbiorcy przemysłowi 1,6 mln
Należą do grup taryfowych A, B i C. Grupy A i B są zasilane z sieci wysokiego i średniego napięcia. Grupa C – odbiorcy przyłączeni do sieci niskiego napięcia, pobierający energię dla celów działalności gospodarczej (tzw. odbiorcy biznesowi) – zużywają najwięcej energii i to właśnie do tej grupy wnioskodawca kieruje µSOEE.
Odbiorcy prywatni – Grupa G 15,8 mln
Gospodarstwa domowe stanowią zdecydowaną większość (91%) wszystkich odbiorców końcowych, jednak ze względu na skalę zużycia energii nie są grupą docelową projektu.
Dla określenia wielkości potencjalnego rynku najistotniejsza byłaby liczba odbiorców korzystających z taryfy C, ponoszących koszty zużycia energii powyżej 10 tys. zł rocznie – przy takim poziomie korzyści wynikające z µSOEE przesądzają o pozytywnej decyzji zakupowej. Z uwagi na brak takich danych zdefiniowaliśmy rynek, skupiając się na informacjach o konkretnych branżach.
Branże docelowe
| Branża | Liczba | Uzasadnienie |
|---|---|---|
| Sklepy ogólnospożywcze | 26 320 | Liczba sklepów ogólnospożywczych na koniec 2017 wyniosła 75,2 tys. Przyjmując, że sklepy tradycyjne stanowiące ok. 65% ogółu nie należą do grupy docelowej (z uwagi na skalę działalności), mamy do czynienia z ok. 26,3 tys. sklepów, które mogą być potencjalnymi klientami. |
| Stacje benzynowe | 9 300 | Szacowana liczba stacji paliw w 2018 wyniosła 9 326 (dane GUS). |
|
Branża rolna rozszerzenie grupy docelowej |
2 300 | Gospodarstwa rolne trudniące się uprawą warzyw pod osłoną (9,2 tys.). Przyjmując, że tylko 1/4 dotyczy uprawy w zelektryfikowanych szklarniach, otrzymujemy 2,3 tys. szklarni. |
| 7 300 | Gospodarstwa utrzymujące trzodę chlewną (162,2 tys.) – ograniczamy się do gospodarstw powyżej 200 szt. trzody, tj. ok. 4,5% ogółu, co stanowi 7,3 tys. gospodarstw. |
Przyjmując dość wąskie/konserwatywne rozumienie grupy docelowej, zawężonej do ww. grup/podmiotów, uzyskujemy liczbę ok. 45 tys. punktów/instalacji, gdzie zainstalowanie µSOEE byłoby zasadne.
Wdrożenie
Proces wdrożenia
- 1 Analiza dotychczasowego profilu zużycia energii elektrycznej, wykonanie pomiarów analizatorami jakości sieci przez zespół pomiarowy.
- 2 Przeprowadzenie analizy przewidywanych oszczędności odbiorcy.
- 3 Dobór rozwiązań z zakresu µSOEE mających na celu optymalizację zużycia energii oraz wskazanie gwarantowanych oszczędności.
- 4 Podpisanie umowy, montaż i uruchomienie systemu.
- 5 Test i praca systemu do maksymalnie jednego pełnego miesiąca rozliczeniowego, odbiór.
Strategia wejścia na rynek
Szeroko zakrojone działania w zakresie rozmów handlowych z klientami obsługiwanymi przez Grupę Impel z wykorzystaniem zasobów handlowych grupy oraz posiadanych relacji z klientami.
Po uzyskaniu referencji – działania promocyjne: przy wykorzystaniu strony internetowej, folderów reklamowych, sponsorowanych artykułów w czasopismach branżowych, reklam na portalach branżowych oraz udziału w targach i konferencjach.
Dodatkowe atuty projektu
Usługa serwisu
Przedmiotem wdrożenia będzie nie tylko sam system, ale również usługa serwisu. Przychody z serwisu stanowić będą dodatkowe źródło przychodów.
Własny sterownik µSOEE
Opracowany w ramach badań sterownik systemu µSOEE zostanie wykorzystany jako główny element sterujący do wdrożonego już systemu SOEE. Aktualnie stosujemy sterownik zewnętrznego dostawcy.
Rozbudowa instalacji
µSOEE umożliwi rozbudowę instalacji u obecnych i przyszłych klientów (dużych odbiorców energii) dla obwodów, na których instalacja SOEE aktualnie nie jest opłacalna.
Wzrost działań B+R
Znaczne podniesienie poziomu działań B+R dzięki opracowaniu nowych technologii i produktów.
Know-how w energetyce
Zwiększony zakres know-how w zakresie optymalizacji wykorzystania energii.
Współpraca naukowa
Umocnienie współpracy z renomowanymi jednostkami naukowymi oraz możliwość rozwijania działalności w innych obszarach, mając specjalistyczną wiedzę z zakresu oprogramowania opracowanego w ramach projektu.
Plan Realizacji projektu
- Opracowanie schematu blokowego µSOEE
- Zamodelowanie koncepcji i schematu układu w dedykowanych programach Matlab, Simulink, Stateflow
- Symulacja opracowanego kontrolera w celu weryfikacji poprawności założeń
- Opracowanie modelu filtra harmonicznych (wyliczenie modelu częstotliwościowego, modelu wyliczania regulacji napięcia DC, wybór architektury układu filtra)
- Wybór architektury do transmisji danych
- Zaprojektowanie schematu elektrycznego systemu
- Wykonanie kilku kompletów prototypów płytek
- Sprawdzenie parametrów pracy, ewentualne modyfikacje, budowa prototypów µSOEE
- Testy prototypów w warunkach laboratoryjnych
- Napisanie oprogramowania sterującego pracą modułów oraz pozwalającego na zdalne odczytywanie danych pomiarowych
- Opracowanie algorytmu zmieniającego automatycznie parametry pracy µSOEE
- Po uzyskaniu potwierdzenia możliwości osiągnięcia przez µSOEE parametrów użytkowych w warunkach laboratoryjnych, kolejnym krokiem będzie weryfikacja jego funkcjonowania w warunkach rzeczywistych.
- Badania poddane będzie zachowanie się układu µSOEE w różnych, rzeczywistych warunkach pracy sieci niskiego napięcia przy pracy z obciążeniem 50%, 100% i 150% w każdym z obszarów działania systemu.
- Porównanie wyników z laboratoryjnymi
- Badanie odporności na włamanie
- Badanie szybkości pracy modułu wizualizacji
- Praca testowa 6 miesięcy od uruchomienia
- Analiza i monitoring pracy µSOEE
Kamienie milowe
- Kompensacja mocy biernej z szybką regulacją mocy biernej pojemnościowej lub indukcyjnej – w warunkach laboratoryjnych: poziom kompensacji tg φ = 0,02; czas reakcji na poziom współczynnika mocy w sieci t = 20 ms
- Filtracja zawartości wyższych harmonicznych prądu w zakresie jakości energii elektrycznej (do 40 harmonicznej włącznie) w warunkach laboratoryjnych: THDi = 5%
- Filtracja zaburzeń przewodzonych w zakresie częstotliwości 2–150 kHz – w warunkach laboratoryjnych: min. 75 dBµV
- Prawidłowe zachowanie µSOEE w przypadku nieprawidłowego podłączenia w warunkach laboratoryjnych: parametr 0–1, tj.: 1 rozumiane jako poprawne, 0 – każde inne zachowanie
- Poprawne zachowanie w przypadku zanik 1 lub 2 faz lub w przewodzie neutralnym w warunkach lab. – parametr 0,1
- Poprawne zachowanie µSOEE w przypadku wstrzymania pracy (filtracji) – w warunkach laboratoryjnych: parametr 0–1, tj.: 1 rozumiane jako poprawne, 0 – każde inne zachowanie
- Kompensacja mocy biernej z szybką regulacją mocy biernej pojemnościowej lub indukcyjnej – w warunkach rzeczywistych: poziom kompensacji tg φ = 0,02; czas reakcji na poziom współczynnika mocy w sieci t = 20 ms
- Filtracja zawartości wyższych harmonicznych prądu w zakresie jakości energii elektrycznej (do 40 harmonicznej włącznie) w warunkach rzeczywistych: THDi = 5%
- Filtracja zaburzeń przewodzonych w zakresie częstotliwości 2–150 kHz – w warunkach rzeczywistych: min. 75 dBµV
- Prawidłowe zachowanie µSOEE w przypadku nieprawidłowego podłączenia w warunkach rzeczywistych: parametr 0–1, tj.: 1 rozumiane jako poprawne, 0 – każde inne zachowanie
- Poprawne zachowanie w przypadku zanik 1 lub 2 faz lub w przewodzie neutralnym warunki rzeczywiste – parametr 0,1
- Poprawne zachowanie µSOEE w przypadku wstrzymania pracy (filtracji) – w warunkach rzeczywistych: parametr 0–1, tj.: 1 rozumiane jako poprawne, 0 – każde inne zachowanie