Redo för de nya nätkoderna Cedric Briand, produktchef, Kohler
Energimarknaden i Europa förändras när nya leverantörer av förnybar energi ansluter sig. Hittills har elproduktionen varit centraliserad och bestått av några få stora energiproducenter inom bland annat gas, kol eller kärnkraft. Men idag går trenden mot en allt mer decentraliserad modell med flera mindre, förnybara kraftproduktionsmoduler.
Utvecklingen går snabbt och man räknar med att förhållandet mellan distribuerade energiresurser (på engelska DER) och centraliserad produktion kommer att vara 5:1 redan år 2024 .
Energitillsynsmyndigheterna arbetar intensivt med att undersöka hur dessa förändringar kommer att påverka nätets prestanda. Förnybar elproduktion uppvisar betydligt större variationer än traditionella energikällor. Det ökade antalet leverantörer bidrar dessutom till ett komplexare elnät. För att möta dessa utmaningar håller man på att ta fram nätföreskrifter för att reglera anslutningen av kraftproduktionsmoduler till nätet.
Medan arbetet med att ta fram nätföreskrifter som är gemensamma för hela Europa fortfarande pågår har vissa länder, däribland Tyskland och Storbritannien, redan infört nationella bestämmelser. Kohler har gjort en genomgång av de olika trenderna och tittat närmare på hur de kan komma att påverka kraven på kraftproduktionsenheter som till exempel dieselaggregat, som kommer att användas parallellt med det ordinarie nätet.
Nätföreskrifter och dieselgeneratorer
Europeiska kommissionen har fastställt en förordning eller så kallad nätkod med krav för nätanslutning av generatorer (RfG) . Förordningen är till för att harmonisera anslutningsbestämmelserna för kraftproduktionsmoduler och öka säkerheten i elnätet. Redan innan alla artiklar i RfG har börjat tillämpas officiellt har vissa länder valt att redan i förväg anpassa sina nätföreskrifter efter de europeiska bestämmelserna.
Tidigare har generatorer oftast använts fristående från elnätet, men i och med de nya nätföreskrifterna kan de nu anslutas och överföra kraft till nätet. Faktum är att kraftproduktionsmodulerna håller på att bli en viktig faktor för att upprätthålla nätstabiliteten. I föreskrifterna gör man skillnad på generatorer av olika storlekar. Det är viktigt att komma ihåg att de nationella föreskrifterna kan skilja sig från de europeiska standarderna och bland annat tillämpa andra gränsvärden för respektive kategori. Här följer en översikt över kategoriindelningen:
Tabell 1 – Kategoriindelning för generatorer
RfG ställer upp en lång rad parametrar för generatorer. Däribland aktiv effekt och frekvens, reaktiv effekt och spänning, samt anslutnings- och återinkopplingsvillkor. Dessutom innebär stöd för dynamiska nät att generatorn kan svara på spänningsvariationer, en egenskap som också kallas feltålighet. Generatorer som uppfyller kraven i föreskrifterna kommer att tillföra reaktiv effekt till elnätet vid eventuella störningar och på så vis hålla nätspänningen på en acceptabel nivå. Generatorernas tekniska egenskaper och prestanda måste motsvara nätkraven för att maximera nätets stabilitet och robusthet i händelse av störningar.
Även om arbetet med att börja tillämpa RfG fortfarande pågår har vissa länder redan infört egna bestämmelser som tar hänsyn till den övergripande förordningen. Tyskland har till exempel antagit VDE-AR-N-4110 och Storbritannien G99 som nationella nätkoder för nätanslutning av generatorer.
Energiproducenter, systemansvariga för överföringssystem och systemansvariga för distributionssystem måste förhålla sig till ett tekniskt komplicerat och föränderligt regelverk. Nya projekt måste konstrueras, byggas och anslutas enligt både nationella och övergripande europeiska föreskrifter. Kohler har utvecklat ett sätt att underlätta navigeringen i detta bitvis snåriga landskap.
”Fast” generatordesign och applikationer
För att på ett proaktivt sätt uppfylla både dagens nationella föreskrifter och framtidens europeiska nätkoder har Kohler tillämpat ett framtidsorienterat arbetssätt och tagit fram ett antal ”nätkodscertifierade” generatorer. Detta sortiment ger kunderna mer råg i ryggen inför framtida ansökningar och de rätta tekniska förutsättningarna för att uppfylla nätkraven.
Tyskland har varit tidigt ute med att standardisera anslutningen av kraftproduktionsmoduler till elnätet, något som märks på de nationella bestämmelser man redan infört. Därför är Kohlers specialsortiment av generatorlösningar anpassade just för att uppfylla de tyska kraven. Åtta generatorer med Volvo-motorer valdes ut för utvecklingsarbetet.
Certifieringsprocessen genomfördes tillsammans med FGH, ett oberoende, tredjeparts certifieringsorgan. Kohler och FGH testade, utvärderade och verifierade digitala simuleringsmodeller för en mängd olika nätförhållanden. De använde funktionstester för att kontrollera att modellens resultat stämde överens med generatorernas prestanda i verklig drift.
Simuleringsmodellerna baseras på generatorernas tekniska egenskaper. Testen mäter förmågan hos systemet som helhet att uppfylla kraven på aktiv och reaktiv effekt tillsammans med villkoren för anslutning och återinkoppling. Vissa system och komponenter går inte att byta efter att generatorn har tagits i bruk, eftersom det skulle kunna leda till att det modellspecifika certifikatet blev ogiltigt. Dessa delar är ”fasta” för att överensstämmelsen med nätföreskrifterna ska upprätthållas.
Några exempel på fasta komponenter:
- Överdimensionerade växelströmsgeneratorer med en generator med permanentmagneter (PM-generator) som kan ge tillräcklig kontinuerlig effekt för att hantera en trefaskortslutning i 10 sekunder. Växelströmsgeneratorn har också en automatisk spänningsregulator för att fullt ut uppfylla kraven i nätföreskrifterna, även om det görs firmwareuppdateringar i systemet.
- Kontrollpaneler med 12-tums pekskärm som är konfigurerade för parallell drift med nätet. Användargränssnittet erbjuder systemövervaknings- och felsökningsfunktioner med stor precision och på displayen visas viktiga värden som effekt, effektfaktor, reaktiv effekt, frekvens, spänning och ström.
- Skyddsreläer som använder en nätkodscertifierad enhet för övervakning av nätmatningen.
- Strömbrytare med skyddsenheten ”micrologic 5.0”
Övriga komponenter på dessa generatorer går att byta utan att det påverkar certifieringen. Till exempel är extra ljudisolering, dubbla väggar och större bränsletankar för längre drift godkända ändringar som inte påverkar simuleringsnoggrannheten.
Kohlers utbud av ”nätkodscertifierade” generatorer har bokstäverna VDE efter produktkoden för att visa att de uppfyller kraven i den tyska standarden VDE-AR-N 4110. Genom att välja en generator från den här serien kommer kunderna snabbt att kunna få ett godkännande för nätanslutning.
Framtidens elnät
Elproduktionen i Europa går mot en mer centraliserad modell tack vare allt fler producenter av förnybar energi. Den här trenden kommer troligen att hålla i sig och gå allt snabbare. Det innebär samtidigt att elnätet utsätts för allt fler störningar och att det krävs nya metoder för att öka stabiliteten.
Nationella föreskrifter för nätanslutning av generatorer är redan på plats eller håller på att tas fram i många länder, föreskrifter som ligger i linje med de Europaövergripande nätkoderna. Införandet av RfG och det faktum att allt fler länder nu tar fram den här typen av föreskrifter har skapat en utmanande och ibland snårig miljö för de företag som måste rätta sig efter kraven. Syftet med föreskrifterna är dock detsamma. Målet är att reglera anslutning av generatorer parallellt med nätet så att dessa generatorer kan fungera som en avlastning när det blir fel på systemet genom att bidra med reaktiv effekt och förhindra alltför stora spänningsfall.
För att som leverantör få godkänt för att ansluta till nätet krävs att man uppfyller kraven i både de nationella och europeiska nätföreskrifterna. Kohler ligger långt fram när det gäller att möta de bestämmelser som är på gång och har redan investerat i FoU och utvecklat ett nytt sortiment som uppfyller dessa krav. Vi tittar också närmare på möjligheterna att kunna erbjuda ett större antal VDE-godkända generatorer med högre uteffekt. Detta pågående forsknings- och utvecklingsarbete skapar rätt tekniska förutsättningar för framtida regelverk.
www.kohlerpower.com
