logó

MicroEnergia Kft.
Megújuló energia új szemszögből

HKMER

(Hálózattal Kiegészített Megújuló Energiaterelő Rendszer)

A HKMER (ejtsd: hákámer) olyan, a napelemek és más megújuló energiatermelő eszközök (szélturbina, mikro vízierőmű) által termelt villamos energia hasznosítására alkalmas berendezés, amely
- háztartási méretű (2-4 kW) villamos teljesítményű
- nem táplál a hálózatra
- a felhasznált megújuló energia mértékéig csökkenti a hálózatból vételezett energia mennyiségét
- teljesítmény vezérelt módon készít HMV-t (használati melegvizet)
- automatikusan képes a közvetlen hálózati ellátásra visszaállni
- akkumulátorokkal bővíthető, ekkor UPS-ként is alkalmazható
- aggregátorral bővíthető, ekkor vészüzemi energiaellátásra képes

A rendszer működése tömören

- a rákötött fogyasztók ellátását elsődlegesen megújuló energiából fedezi
- amennyiben nem áll rendelkezésre elegendő megújuló energia, akkor a hiányzó energiát arányosan a hálózatból kiegészíti úgy, hogy a közben rendelkezésre álló kevesebb megújuló energiát is egyidejűleg hasznosítja
- amennyiben az igényt meghaladó mértékben áll rendelkezésre megújuló energia, úgy a többletet elsődlegesen HMV készítésre fordítja, majd annak telítettsége esetén, másodlagosan akkumulátorba táplálhatja (az akkumulátor nem szükségszerű eleme a rendszernek)
- minden általánosan használt háztartási fogyasztó ráköthető
- áramszünet esetén is működőképes marad (a megújuló energia és ha van akkumulátor, annak kapacitása mértékéig), ezzel megszüntethető a váratlan időjárás következtében előforduló, akár több órán át tartó fogyasztói ellátatlanság, legalább a legfontosabb fogyasztók (fűtési keringtető szivattyú, hűtőszekrény, fagyasztószekrény) esetén
- tartósan alacsony megújuló energiaszint esetén (pl. napelemnél tartós borulat) automatikusan áttér a hálózati ellátásra
- napelem esetén éjszakára automatikusan kikapcsolja önmagát
- napelem esetén nappalra automatikusan üzembe helyezi önmagát
- kiszűri a hálózati zavarokat

Napelemek telepítési lehetőségei

A HKMER napelemeinek számában, azok tájolásában és dőlésében nincs műszaki megkötés, a választott teljesítmény határáig a felhasználó szabadon megválaszthatja az alkalmazni kívánt napelemek számát és azok telepítési irányát a felhasználásához leggazdaságosabb elrendezésben.

Elhelyezésükre természetes megoldást nyújtanak a tagolt háztetők. Részleges beárnyékolás, az ún. „kéményhatás” esetén kizárólag az árnyékolt napelemek termelése csökken, a többi napelem termelése zavartalanul folytatódik úgy, hogy ehhez nem igényel külön napelem vezérlő optimalizálókat.

A HKMER biztosítja, hogy a felhasználó minden egyes napelem tábláját más-más pontra helyezheti el, egymástól különböző irányba fordítva és döntve, a napelemek termelését a saját felhasználási igényeihez igazítsa. Amennyiben a felhasználó igénye egy alacsonyabb délelőtti teljesítményt és magasabb délutáni teljesítményt kíván, akkor kevesebb napelem DK-i és több DNy-i irányba való fordítása lesz gazdaságos. A dőlésszög az évszakoknak megfelelő optimalizálásra lesz hatással.

Működési jellemzői

A HKMER egy időben hasznosítja a megújuló energiát és a hálózatról vételezett energiát, ugyanakkor energiát nem táplál a közcélú hálózatba, a rákötött fogyasztókat attól leválasztott módon képes ellátni. Ennek eredményeképpen működése a hálózat kimaradásakor is biztosított

A hálózat és a HKMER közötti energia forgalom egyirányú, a hálózatból csak vételezés történik, így a felhasználónak nem szükséges:
- a szolgáltató felé igénybejelentést tennie
- csatlakozási tervet készíttetnie
- a szolgáltatóval fennálló szerződését módosítania
- a megtermelt energia mennyiségéről senkinek sem kell elszámolnia

Helyes méretezés esetén a megújuló energia termelése teljes mértékben hasznosítható.

Működése során:

- a rákötött fogyasztók ellátását elsődlegesen a megújuló energia fedezi
- amennyiben az nem elegendő, akkor a hiányzó energiát a hálózatból pótolja
- amennyiben többlet keletkezne, azt HMV (használati melegvíz) készítésére fordítja
- minden általánosan használt fogyasztó ráköthető
- áramszünet esetén is működőképes marad (a rendelkezésre álló megújuló energia mértékéig)
- tartósan alacsony megújuló energiaszint esetén automatikusan áttér a hálózati ellátásra
- tartós megújuló energia hiány esetén (napelemnél éjszakára) automatikusan kikapcsolja önmagát és hálózati ellátásra tér át
- tartós megújuló energia hiány megszűnése esetén (napelemnél nappalra) automatikusan
- üzembe helyezi önmagát
- kiszűri a hálózati zavarokat
- alkalmas az EV (villanyautó) megújuló energiából történő (lassú) töltésének hatékony elősegítésére

Opcionálisan akkumulátorral kiegészítve:

- kereskedelmi forgalomban kapható akkumulátorok tetszés szerinti kapacitással csatlakoztathatók a HKMER-hez
- a többlet megújuló energiát azokban tárolja, így az önfelhasználás teljes mértékben megvalósítható
- így egyúttal UPS és korlátozott vészüzemi funkciók ellátására képes

Akkumulátorral bővített működése során:

Áramszünet esetén:
- az akkumulátor kapacitásának erejéig biztosítja a fogyasztók zavartalan energiaellátását
- az akkumulátora való átállás automatikusan létrejön
- az áttérés áttérési idő nélkül megvalósul meg

Az áramszünet megszűnése esetén:
- a normál üzemre történő visszaállás automatikusan létrejön
- az áttérés áttérési idő nélkül valósul meg
Az akkumulátor az áramszünet kivételével nem vesz részt az energiaforgalomban:
- így annak élettartama hosszú marad
- így annak töltöttsége mindig a maximumon lesz
Az akkumulátor töltése kizárólag megújuló energiáról történik.

Aggregátorral kiegészítve:
- tartós, korlátozás nélküli vészüzemi funkciók ellátására képes (az aggregátor üzemanyagkészletének mértékéig)

Egyedi igény esetén a hálózatba történő visszatáplálás szabályozott módja is kiépíthető. Ilyen esetben, a szabályozott visszatáplálásnak köszönhetően, a hálózat üzemeltetője egy vezérelt jellel akár puffer tárolóként használhatja a fogyasztónál telepített akkumulátorokat, ha erre megállapodást köt a fogyasztóval. Jelenleg erre még nincs megvalósult eset Magyarországon, de a HKMER ilyen jellegű kibővítése a jövőben ennek lehetőségét tudja nyújtani.

Felhasználási területe

Minden olyan felhasználási helyen alkalmazható, ahol a megújuló villamosenergia rendelkezésre állása idejében (napelemnél nappal) a villamosenergia igény folyamatosan jelentkezik és annak folyamatos felhasználása biztosított.

Napelemes megújuló energiaforrás esetén ilyenek:

- azok a háztartások, ahol nappal otthon tartózkodnak, így a villamosenergia igényük ebben az időszakban is folyamatos, ezen belül kiemelten:
- a kisgyermekes családok otthonai
- a több generációs családi otthonok
- az egyben munkahelyet is jelentő otthonok (home office)

- a vendéglátás területén:
- éttermek, kifőzdék
- panziók
- szálláshelyek
- különösen ideális nyári szezonális vendéglátó egységeknek, cukrászdáknak

- egészségügyi és szociális intézmények, ahol a villamosenergia és használati melegvíz igény folyamatosan jelentkezik:
- kórházi részlegek
- rendelőintézetek
- különféle ellátó otthonok
- idősek otthonai

- vállalkozások területén:
- folyamatos műszakban hétvégén is működő kisüzemek
- kisboltok
- benzinkutak

- mezőgazdaság területén:
- állattartó telepek

A HKMER működési sémája

Működési funkciólista:

1. az inverterről és a hálózatról együttesen történő üzemelés
2. közvetlenül és egyedül az inverterről történő üzemelés
3. közvetlenül és egyedül a hálózatról történő üzemelés
4. a hálózat és az inverter kimenetei közötti automatikus és szünetmentes átváltás
5. éjszakai üzemállapot, az inverter kikapcsolt állapotban tartása
6. teljesítmény vezérelt HMV készítés

A funkciók részletes leírása:

1. az inverterről és a hálózatról együttesen történő üzemelés

A fogyasztók ellátása a relés átkapcsoló (ETM, Energy Transfer Manager) inverterről történő ellátásra állása és üzemelő hálózat mellett történik, az inverter két irányú betáplálása folytán a kimenő teljesítményt a bejövő energiaszintek vezérlik.

Ennek az üzemmódnak két állapota lehetséges:

1.1 az inverter kimenetéről történő ellátás
Ekkor a megújuló energiaforrások teljesítménye elegendő az inverter fogyasztói kimenetén jelentkező igények kielégítésére, a pillanatnyi többletet a bojlerba irányítja, a pillanatnyi hiányt az AC/DC konverter (illesztő egység) a hálózatból pótolja.
1.2 a hálózatról történő közvetlen ellátás
Ekkor a megújuló források teljesítménye nem elegendő az inverter fogyasztói kimenetén jelentkező igények kielégítésére, a felesleges áttételes veszteségek csökkentése érdekében a rendszer a relés átkapcsolót (ETM-et) a hálózatról történő ellátásra kapcsolja és a fogyasztók ellátását közvetlenül a hálózatról biztosítja. A fogyasztói terhelést leveszi az inverter kimenetéről, a HMV készítési funkció érintetlenül hagyása mellett. Ekkor az invertert csak a HMV készítés teljesítményigénye terheli, ami a rendszer energiaszintje által az inverter kimenetén folyamatosan vezérelt.

2. közvetlenül és egyedül az inverterről történő üzemelés

Ez a hálózat kimaradásakor léphet fel. A fogyasztók ellátása ilyenkor az inverter kimenetére irányítva történik, természetesen csak a pillanatnyira rendelkezésre álló megújuló energia mértékéig.

3. közvetlenül és egyedül a hálózatról történő üzemelés

Ekkor a fogyasztókat a relés átkapcsoló (ETM) közvetlenül a hálózattal köti össze, az inverter fogyasztók felé kiépített kimenete üres, azon energiaforgalom nincs. Amennyiben az inverter üzemel, azaz van egy csekély bejövő megújuló energia, akkor az csak a bojlerbe táplálódik.

4. a hálózat és az inverter kimenetei küzütti automatikus és szünetmentes átváltás

Az átkapcsoló (ETM) kizárólag relékkel megoldott gyors átkapcsoló, a hálózat és az inverter egymástól mindig galvanikusan leválasztottak, az inverter kimenetéről a hálózatba áram nem juthat. A fogyasztók ellátása alternatív módon valósul meg, a kettős AC betáplálás kizárt.

Az 1.1 üzemmódból az 1.2 üzemmódba történő áttérés akkor aktivizálódik, amikor a rendszer számára biztosított megújuló energiaforrások teljesítménye legalább 5 percig alatta marad az inverter kimenetén jelentkező teljesítmény igénynek.

Az 1.2 üzemmódból az 1.1 üzemmódba történő áttérés akkor aktivizálódik, amikor a rendszer számára biztosított megújuló energiaforrások teljesítménye legalább 5 percig meghaladja az inverter kimenetén jelentkező teljesítmény igényeket. A további teljesítmény többleteket a rendszer a teljesítmény vezérelt HMV készítésére fordítja.

5. éjszakai üzemállapot, az inverter kikapcsolt állapotban tartása

Időjárásfüggő megújuló energiák esetén (nap, szél), pont azok időjárástól való függőségük miatt, nem lehet előre meghatározni a rendelkezésre álló megújuló energia mértékét. Ez alól azonban egy kivétel van, a napenergia rendelkezésre állásának az az időszaka, amelyről biztosan kimondhatjuk, hogy az éjszakai sötét időszakban biztosan nem fog rendelkezésre állni.

Napelemek esetén éjszakára értelmetlen az invertert üzemeltetni, ugyanis a megújuló energia teljes hiányában a rendszer biztosan a hálózati ellátás módban marad, valamint a HMV készítési funkció is megszűnik. A rendelkezésre álló 0 megújuló energia teljesítménye a HMV készítési küszöb alá kerül, a teljesítményszabályozás 0-ra szabályoz. Az éjszakai üzemállapot beállítása akkor történik meg, ha a rendszer számára a megújuló energia teljesítménye 10 percig egy adott szint alá csökken. Ekkor a rendszer vezérlése az invertert is kikapcsolja. Az alvó állapotból a felkelő nap ébreszti fel a rendszert, az érzékeli a megújuló energia növekvő teljesítményét, aminek hatására az invertert bekapcsolja és felkészül a nappali terhelés kiszolgálására.

6. teljesítmény vezérelt HMV készítés

Ez a funkció a rendszer fontos eleme. Alapelve, hogy egy adott energiaszint fölött aktivizálódik és annak mértékétől függő teljesítménnyel készíti a használati melegvizet (HMV-t). Az inverter kimenetére a relés átkapcsoló (ETM) elé kötötten működik, ebből következik az, hogy mindig üzemel, a fogyasztók hálózatról történő ellátása esetén is aktív, lehetővé teszi a megtermelt megújuló energia teljes mértékben történő hasznosítását.

Ez a leírás egy rövidített, kivonatos tartalommal bíró leírás. A rendszer automatikus és probléma mentes üzemelésének feltételeit és annak további részleteit nem tartalmazza, azok ismertetése meghaladja ennek a rövid bemutatónak a kereteit.