Будівля сонячної академії SMA в Ністеталі, Німеччина, вміщує 500 людей, і всі загальноприйняті системи та обладнання - опалення, вентиляція, кондиціонування, комп’ютери, заклади громадського харчування та сучасні презентаційні технології - повинні бути покриті енергією. Завдяки технології позамережевих систем та інтелектуальній енергетичній концепції власне виробництво задовольняє всі потреби в енергії, і будівля працює самостійно, без подачі електроенергії з мережі.

електрики

Центр широко використовується - у чотирьох семінарських залах зазвичай близько 120 учасників, на більших лекційних заходах - 500 людей. Семінари проводяться цілий рік - при температурі 30 ° C влітку, а також восени, коли інтенсивність сонячного світла мінімальна. Не тільки споживання електроенергії суттєво коливається, але й виробництво електроенергії з фотоелектричної (PV) системи. Споживання електроенергії лише у цій будівлі відповідає споживанню 35 середніх німецьких домогосподарств. Окрім незалежності від загальнодоступної мережі, будівля Сонячної академії має ще одну амбіційну мету: енергія повинна надходити виключно з відновлюваних джерел.

Поза мережею - власна острівна мережа
Будівництво та експлуатація самодостатньої електричної мережі є найвищою дисципліною системних технологій. Концепція включає координацію роботи різних генераторів та приладів та суворе дотримання кутів зсуву фаз щодо струму напруги та частоти. У той же час необхідно встановити резервний блок живлення, який повинен постійно контролюватися і контролюватися.

Екологічна та низькоенергетична концепція
Електроенергія отримується переважно за допомогою фотоелектричних систем - одна є частиною південного скляного фасаду, а інша розташована на даху будівлі. У разі більшого споживання або гіршої погоди до острівної мережі можна підключити додатково дев'ять систем позиціонування PV (трекери), які в іншому випадку подають електроенергію до загальнодоступної мережі. Кожен з цих трекерів, розміром приблизно 45 м 2, схожий на величезний соняшник, який постійно йде по шляху сонця, захоплюючи тим самим велику кількість сонячного світла. Внутрішня теплова електростанція - друге джерело електроенергії для будівлі - також працює екологічно безпечно. Блок згоряння виробляє електроенергію, тоді як тепло, що виробляється при виробництві електроенергії як побічний продукт, використовується для опалення. Поєднуючи виробництво електроенергії та тепла близько до точки споживання, використовується до 90% енергії палива - приблизно вдвічі більше, ніж на звичайних електростанціях. Крім того, біогаз, який є відновлюваним джерелом енергії, використовується як паливо.

Центр управління
Управління та координація забезпечується технічним центром на поверсі, обладнаним великим інтерактивним екраном, де відвідувачі можуть переглянути схематичне зображення енергетичної концепції всієї будівлі. Вони визначають напругу та частоту змінного струму, а також керують іншими генераторами електроенергії. Інші пристрої управління керують великим акумулятором, який займає майже всю окрему кімнату. Якщо фотоелектричні системи генерують більше енергії, ніж потрібно зараз, надлишок енергії зберігається в акумуляторі. В іншому випадку інвертори генерують змінний струм від постійного струму акумулятора і подають його через внутрішню мережу будівлі. Внутрішня електростанція запускається лише тоді, коли енергії сонця недостатньо, і в той же час акумулятор недостатньо заряджений. Така ситуація трапляється зрідка в зимові місяці, коли інтенсивність сонячного світла нижча. Однак, оскільки електростанція завжди працює лише на перехідний період, потреба в теплі для опалення постійно покривається великим буферним резервуаром.


-> ->
Розсіювання теплового навантаження
Великий скляний фасад, що виходить на південь, створює значне теплове навантаження на внутрішні приміщення протягом літніх місяців. Для обмеження тепловіддачі використовувалось якісне ізоляційне скло, але кондиціонування інтер’єру все ще було необхідним. Однак це було вирішено нетипово і з урахуванням екологічно чистої концепції всієї будівлі - джерелом холоду є підземні води, що закачуються з глибини 40 метрів під поверхню. Природне джерело холоду цілий рік забезпечує холодну воду навіть при температурі 11 ° С. Замість енергоємних холодильних компресорів охолодження забезпечують лише два насоси меншого розміру.

Економія енергії "вгору" в першу чергу
Важливою передумовою експлуатації будівлі, незалежної від розподільчої мережі, є ефективне поводження з електроенергією. На додаток до якісної теплоізоляції будівель та максимального використання денного світла, особливо важлива ефективність використання та управління електроприладами. При розробці навчального центру наголос робився не лише на комфорті користувача, а й на загальній концепції низької енергії. Ці зусилля також призвели до вибору приладів, які відповідають найновішим стандартам енергозбереження. Замість звичайних настільних комп’ютерів у класах можна знайти енергозберігаючі ноутбуки, проектори зі спеціальними економічними відключеннями та освітленням, вирішені виключно енергозберігаючими лампочками або світлодіодними лампами. Автоматизація будівель також допомагає зменшити споживання енергії. Центр управління автоматично визначає, коли занадто світло або темно, регулює вентиляцію до поточних температур і вимикає всю техніку в режимі очікування вночі.

Крок далі - т. Зв інтелектуальне управління навантаженням - координація часу різних електричних приладів. Оскільки одночасне ввімкнення енергоємних приладів збільшує максимально необхідну потужність острівної мережі в кілька разів, споживання енергії з мережі синхронізується, а деякі вимоги відкладаються на короткий час. Наприклад, коли ви вмикаєте чайник на кухні під час увімкнення ліфта та зарядки ноутбуків слухачів, перевага надається запиту на ліфт - чай ​​буде готовий через кілька секунд, а учасники семінару не помітять, що їхні комп’ютери працюють від акумулятора живлення на короткі періоди. Однак користь від таких заходів значна.


Схема енергетичної концепції будівлі

Внутрішня теплова електростанція
Внутрішня теплова електростанція, що працює на біогазі, є, крім фотоелектрики, другою опорою енергопостачання острова. На замовлення Kirsch потужністю 140 кВт керується споживаним струмом і має безступінчасте регулювання швидкості. Робота теплової електростанції визначається необхідною електричною потужністю, а утворене тепло зберігається в накопичувальному баку. Інвертори Sunny Island можуть вимагати від 30 до 100% номінальної електричної потужності, залежно від споживаного струму. Переваги очевидні: полегшення управління мережею островів та мінімізація споживання біогазу. Крім того, акумулятори також можуть заряджатися струмом живлення, що збільшує термін їх служби - надлишок енергії теплової електростанції в іншому випадку доведеться зберігати в іншому місці. Змінна швидкість призводить до змінної частоти виробленого змінного струму. Тому перетворення на постійну частоту островної мережі забезпечується трифазним перетворювачем частоти. Якщо при інтенсивному сонячному світлі та низьких температурах теплова електростанція виробляє тепло виключно відповідно до безпосередніх потреб будівлі, електричний струм, отриманий від фотоелектричних систем, доповнює обігрів резервуару для зберігання тепла.

Самодостатня будівля, дружня до оточення
Навчальний центр SMA вразить відвідувачів не тільки своїм архітектурним рішенням, але і геніальною концепцією та продуманою роботою всіх інтегрованих систем. Електроенергія подається за допомогою фотоелектричних систем на фасаді та даху будівлі. При слабкому сонячному світлі сусідні системи позиціонування PV (трекери) підключені до острівної мережі будівлі. При проектуванні будівлі великий акцент робився на екологічно чистому рішенні, тому внутрішня теплова електростанція використовує біогаз, охолодження забезпечується джерелом підземних вод. Вода, яка використовується для охолодження, зливається в зону утримання, де вона підтримує формування вологого середовища існування.

Підключення інверторів для управління поза мережею та акумуляторів забезпечує стабільну острівну мережу, яка постачає електроенергію до підключених приладів відповідно до безпосередньої потреби. У поєднанні з внутрішньою тепловою електростанцією зі змінною швидкістю та резервуаром для зберігання тепла для підтримки енергетичного балансу будівлі.

Фото: SMA Solar Technology AG, SMA Чехія