Prosumenckie Mikroinstalacje Energetyczne – Analiza technologiczna monitoringu i sterowania w budynkach

Poprawa efektywności energetycznej, zrównoważenie poziomów popytu i podaży na energię oraz aktywne wdrożenie elementów inteligentnych sieci elektroenergetycznych – Smart Grid, to kwestie podnoszone coraz częściej w dyskusjach dotyczących przyszłości i rozwoju infrastruktury budynków, zarówno komercyjnych, publicznych, przemysłowych, jak i mieszkalnych, usługowych. Jednym z elementów tego rozwoju jest implementacja odnawialnych źródeł energii (OZE) o znacznym stopniu rozproszenia, najlepiej blisko miejsca użytkowania energii tzn. w instalacjach odbiorców końcowych. Posiadanie przez nich własnych, zintegrowanych źródeł energii pozwoli na częściowe uniezależnienie się od sieci dystrybucyjnej, a w niektórych sytuacjach również sprzedaż energii do sieci. Taki odbiorca staje się tzw. prosumentem, a utworzona instalacja energetyczna, swego rodzaju hybryda sieci dystrybucyjnej i alternatywnych źródeł energii to Prosumencka Mikroinstalacja Energetyczna (PME). Niespokojny charakter mocy wyjściowej OZE, zależnej od zmian energii pierwotnej (słońca, wiatru, biomasy), determinuje konieczność stosowania specjalizowanych układów energoelektronicznych, które umożliwiają dopasowanie parametrów generowanej energii do wymagań eksploatacyjnych sieci dystrybucyjnej lub odbiorników oraz zmiennego charakteru zapotrzebowania na moc ze strony użytkowników, konsumentów. Zatem, ponieważ PME wymaga skutecznego zarządzania energią, zarówno tą pozyskiwaną z OZE, jak i tą magazynowaną lokalnie w systemie oraz konsumowaną przez odbiorniki, istnieje konieczność implementacji w ramach PME w budynkach systemu zarządzania energią (ang. Energy Management System – EMS) . Organizację EMS ułatwiają sieciowe systemy automatyki przemysłowej i budynkowej, w szczególności tzw. sieci rozproszone, integrujące czujniki, elementy wykonawcze i moduły sterujące na poziomie obiektowym. Ponadto systemy EMS mogą być połączone z sieciami nadrzędnymi standardu IP (teleinformatyczne), co pozwala na zdalne ich zarządzanie i monitoring parametrów pracy urządzeń sieciowych, a co za tym idzie obsługiwanych przez nie elementów infrastruktury budynkowej. Dlatego też w budynkach z PME proponuje się instalację systemu zarządczo-sterowniczego BMS (ang. Building Management System), z funkcjami sterowania pracą odbiorników energii elektrycznej oraz z funkcjami monitorowania i sterowania elementami innych budynkowych instalacji energetycznych np. zasobników energii cieplnej, biogazu itp. Funkcjonalność ta umożliwi racjonalną gospodarkę energią w budynkach prosumentów i współpracę z obecnie istniejącymi i rozwijanymi systemami automatyki budynkowej (KNX, LonWorks, BACnet). Koncepcja ta jest także charakterystyczna dla Infrastruktury Sieci Domowej (ISD), rekomendowanej przez Urząd Regulacji Energetyki, jako bardzo istotny element inteligentnych sieci Smart Grid. Obiekty z PME, wyposażone takie systemy sterowania i monitoringu energii, osiągną poziom technologiczny Smart Grid Ready.

Prosumenckie Mikroinstalacje Energetyczne tworzą nową jakość w obszarze zaawansowanych technologicznie i energooszczędnych systemów zasilania budynków i zespołów budynków. Jednak efektywność ich działania jest ściśle powiązana z właściwie zorganizowaną infrastrukturą systemów monitoringu i sterowania, które zapewniają kontrolę przepływów energii w systemie zasilającym, w zależności od zapotrzebowania ze strony użytkowników i dostępnych zasobów energii z różnych źródeł dostępnych w PME. Ważnym aspektem jest konieczność zapewnienia elastyczności systemów automatyki i monitoringu dla różnego typu obiektów, w szczególności zaś dotyczy to budynków przeznaczonych pod wynajem, komercyjnych i biurowych. Istotnym wsparciem w tym zakresie jest poprawna implementacja zintegrowanych, rozproszonych sieci sterowania i monitoringu już na poziomie obiektowym, bezpośredniej obsługi czujników i elementów wykonawczych, wspierających działanie urządzeń PME.

Niniejszy artykuł powstał w ramach prac związanych z projektem pt. „Rewitalizacja prosumenckich mikroinstalacji energoelektrycznych (REWIPROMIEN)” w ramach Programu GEKON – Generator Koncepcji Ekologicznych realizowanego w ramach wspólnej inicjatywy Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej (NFOŚiGW) oraz Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (NCBR) zgodnie z umową nr GEKON1/02/213877/31/2015 z dnia 12.02.2015.