Clădirea SMA Solar Academy din Niestetale, Germania, are o capacitate de 500 de persoane și toate sistemele și echipamentele obișnuite - încălzire, ventilație, aer condiționat, calculatoare, facilități de catering și tehnologie modernă de prezentare - trebuie acoperite cu energie. Datorită tehnologiei pentru sistemele în afara rețelei și a unui concept inteligent de energie, toate cerințele de energie sunt îndeplinite de producția internă și clădirea funcționează independent, fără furnizarea de energie electrică din rețea.

separată

Centrul este utilizat pe scară largă - în patru săli de seminar sunt de obicei aproximativ 120 de participanți, la evenimentele de prelegere mai mari sunt 500 de persoane. Seminariile se desfășoară pe tot parcursul anului - la 30 ° C vara și toamna, când intensitatea luminii solare este minimă. Nu numai că consumul de energie electrică fluctuează semnificativ, ci și producția de energie electrică dintr-un sistem fotovoltaic (PV). Numai consumul de energie electrică al acestei clădiri corespunde consumului a 35 de gospodării medii germane. Pe lângă independența față de rețeaua publică, clădirea Solar Academy are un alt obiectiv ambițios: energia ar trebui să provină exclusiv din surse regenerabile.

Off-grid - rețea insulară proprie
Construcția și funcționarea unei rețele electrice autosuficiente este o disciplină de top a tehnologiei sistemului. Conceptul include coordonarea diferitelor generatoare și aparate și respectarea strictă a unghiurilor de fază în raport cu tensiunea și frecvența curentului. În același timp, este necesară instalarea unei surse de alimentare de rezervă, care trebuie monitorizată și controlată constant.

Concept ecologic și cu consum redus de energie
Electricitatea se obține în principal prin sisteme fotovoltaice - una face parte din fațada sudică de sticlă, iar cealaltă este situată pe acoperișul clădirii. În cazul unui consum mai mare sau a unei condiții meteorologice mai proaste, la rețeaua insulei pot fi conectate alte nouă sisteme de poziționare PV (trackere), care în caz contrar furnizează electricitate rețelei publice. Fiecare dintre aceste trackere, care măsoară aproximativ 45 m 2, este ca o floare de soare uriașă care urmează în mod constant calea soarelui, captând o cantitate mare de lumină solară. Centrala termică internă - a doua sursă de electricitate pentru clădire - este, de asemenea, operată într-un mod ecologic. Unitatea de ardere produce electricitate, în timp ce căldura generată în producția de energie electrică ca subprodus este utilizată pentru încălzire. Combinând producția de electricitate și căldură aproape de punctul de consum, se folosește până la 90% din energia combustibilului - aproximativ de două ori mai mult decât în ​​centralele electrice convenționale. În plus, biogazul, care este o sursă de energie regenerabilă, este utilizat ca combustibil.

Centrul de Control
Managementul și coordonarea sunt asigurate de un centru tehnic de la etaj dotat cu un ecran interactiv mare, unde vizitatorii pot vizualiza o reprezentare schematică a conceptului energetic al întregii clădiri. Acestea determină tensiunea și frecvența curentului alternativ și controlează și alte generatoare de energie electrică. Alte dispozitive de control controlează un acumulator mare, care ocupă aproape întreaga cameră separată. Dacă sistemele fotovoltaice generează mai multă energie decât este necesară în prezent, excesul de energie este stocat în baterie. În caz contrar, invertoarele generează curent alternativ din curentul continuu al bateriei și îl furnizează prin rețeaua internă a clădirii. Centrala internă este pornită numai atunci când energia din soare nu este suficientă și în același timp bateria nu este suficient încărcată. Această situație apare ocazional în lunile de iarnă, când intensitatea soarelui este mai mică. Cu toate acestea, deoarece centrala electrică este întotdeauna în funcțiune doar pentru o perioadă de tranziție, cererea de căldură pentru încălzire este continuu acoperită de un rezervor tampon mare.


-> ->
Disiparea sarcinii de căldură
Fațada mare de sticlă orientată spre sud impune o încărcătură semnificativă de căldură pe interior în lunile de vară. Geamurile izolante de înaltă calitate au fost folosite pentru a limita transferul de căldură, dar aerul condiționat al interiorului era încă necesar. Cu toate acestea, a fost rezolvată atipic și în ceea ce privește conceptul ecologic al întregii clădiri - sursa de frig este apa freatică pompată de la o adâncime de 40 de metri sub suprafață. Sursa naturală de frig pe tot parcursul anului asigură apă rece chiar și la o temperatură de 11 ° C. În loc de compresoare de refrigerare cu consum mare de energie, doar două pompe mai mici asigură răcirea.

Economiile de energie „cresc” în primul rând
O condiție prealabilă importantă pentru funcționarea unei clădiri independente de rețeaua de distribuție este manipularea eficientă a energiei electrice. Pe lângă izolația de înaltă calitate a clădirilor și utilizarea maximă a luminii naturale, eficiența utilizării și gestionării aparatelor electrice este deosebit de importantă. La proiectarea centrului de instruire, accentul a fost pus nu numai pe confortul utilizatorului, ci și pe conceptul general de consum redus de energie. Acest efort a dus, de asemenea, la selectarea aparatelor care îndeplinesc cele mai noi standarde de economisire a energiei. În loc de computere desktop obișnuite, în săli de clasă puteți găsi laptopuri cu economie de energie, proiectoare cu opriri economice speciale și iluminare rezolvate exclusiv de becuri cu economie de energie sau lămpi cu LED-uri. Automatizarea clădirilor ajută, de asemenea, la reducerea consumului de energie. Centrul de control detectează automat când este prea deschis sau întunecat, reglează ventilația la temperaturile actuale și oprește toate aparatele în modul de așteptare pe timp de noapte.

Un pas mai departe este așa-numitul control inteligent al sarcinii - coordonarea în timp a diferitelor aparate electrice. Deoarece pornirea simultană a aparatelor consumatoare de energie crește puterea maximă necesară a rețelei insulare de mai multe ori, consumul de energie din rețea este sincronizat și unele cerințe sunt amânate pentru o perioadă scurtă de timp. De exemplu, când porniți ceainicul în bucătărie în timp ce porniți liftul și încărcați laptopurile ascultătorilor, este preferată solicitarea liftului - ceaiul va fi gata câteva secunde mai târziu, iar participanții la seminar nu vor observa computerele care funcționează pe baterie puterea pentru o perioadă scurtă de timp. Cu toate acestea, beneficiile unor astfel de măsuri sunt semnificative.


Diagrama conceptului energetic al clădirii

Centrală termică internă
Centrala termică internă alimentată cu biogaz este, pe lângă fotovoltaic, al doilea pilon al sursei de alimentare a insulei. Dispozitivul personalizat de 140 kW de la Kirsch este acționat de consumul curent și are un control al vitezei continuu. Funcționarea unei centrale termice este determinată de puterea electrică necesară, iar căldura generată este stocată într-un rezervor de stocare. Invertoarele Sunny Island pot necesita 30 până la 100% din puterea electrică nominală, în funcție de consumul de curent. Beneficiile sunt evidente: o gestionare mai ușoară a rețelei insulare și minimizarea consumului de biogaz. În plus, bateriile pot fi încărcate și cu curentul de alimentare, ceea ce le mărește durata de viață - excesul de energie al centralei termice ar trebui altfel stocat în altă parte. Viteza variabilă conduce la o frecvență variabilă a curentului alternativ produs. Prin urmare, conversia la o frecvență constantă a rețelei insulare este asigurată de un convertor de frecvență trifazat. Dacă, la lumina soarelui intensă și la temperaturi scăzute, centrala termică produce căldură exclusiv în funcție de nevoile imediate ale clădirii, curentul electric obținut din sistemele fotovoltaice completează încălzirea rezervorului de stocare a căldurii.

Clădire autosuficientă prietenoasă cu împrejurimile
Centrul de instruire SMA va impresiona vizitatorii nu numai prin soluția sa arhitecturală, ci și prin conceptul său ingenios și funcționarea bine gândită a tuturor sistemelor integrate. Electricitatea este furnizată de sisteme fotovoltaice pe fațada și acoperișul clădirii. La lumina slabă a soarelui, sistemele vecine de poziționare PV (trackere) sunt conectate la rețeaua insulară a clădirii. La proiectarea clădirii s-a pus un mare accent pe o soluție ecologică, centrala termică internă utilizând, prin urmare, biogaz, răcirea fiind asigurată de o sursă de apă subterană. Apa utilizată pentru răcire este drenată în zona de reținere, unde susține formarea unui habitat umed.

Conexiunea invertoarelor pentru controlul sistemului în afara rețelei și a bateriilor asigură o rețea insulă stabilă, care furnizează electricitate aparatelor conectate în funcție de necesitatea imediată. Combinat cu o centrală termică internă cu viteză variabilă și un rezervor de stocare a căldurii pentru a menține clădirea în echilibru energetic.

Foto: SMA Solar Technology AG, SMA Republica Cehă