DC nät för datacentraler och gröna hus med solceller och energilager

Transkript

1 DC nät för datacentraler och gröna hus med solceller och energilager John Åkerlund september 2013

2 Sol och smartgrid Netpower Rectifier - DC 1. Solel mycket dyrbart - Producera lokalt 2. Minimera förluster - Konvertera så lite som möjligt 3. Sammanlagra utjämna i mikrogrid 4. Konsumera lokalt och direkt utan konv-förluster 5. Lagra och toppeffektutjämna lokalt i mikrogrid 6. Exportera som siste åtgärd om det blir överskott - då får förlusterna tas om det finns ekonomi

3 Användning av likström Netpower Rectifier i gröna hus Likström kan nu omedelbart användas till: 1. Datacentraler 2. Belysning belysningsanläggningar 3. Ventilationsanläggningar 4. Frysskåp

4 Fördelar DC - Netpower sammanfattning Rectifier Mycket energieffektivt Enkelt att lagra Resurssnålt -halvering koppar Hög toppeffekt lokalt Tyst Personsäkert Enkelt att förstå och hantera

5 Blanda AC och DC - Inga problem Solceller

6 Likström är en bättre produkt än växelström för elektronisk last 20 fördelar - 2 nackdelar 1. Högre energieffektivitet än AC 2. Tyst - inga vibrationer eller brumljud 3. Sparar mer än hälften av koppar och aluminium 4. Kan leverera toppeffekt lokalt lägre h-säkring 5. Lättare med UPS-batterier - var som helst. 6. Elnätet kan göras för medeleffekt billigare 7. Inga övertoner 8. Mindre risk för magnetfält 9. Inga EMF-växelfält med låg frekvens 10.EMI-filtrering är lättare 11. Högre personsäkerhet

7 Likström är en bättre produkt än växelström för elektronisk last 1. Filtrerar dippar och mycket korta avbrott 2. Skyddar mot transienter 3. Skyddar mot långa avbrott med batterier 4. Mindre läckströmmar 5. Mindre vagabondströmmar 6. Reducerade krav på elkvalitet i det matande elnätet 7. Reducerat behov för överföring av reaktiv effekt i elnätet 8. Robust, tillförlitlig och enkel konstruktion 9. IP-telefon och Internettjänster kan vidmakthållas vid strömavbrott med batterier 10. Ökar samhällets robusthet och uthållighet

8 Likström är en bättre produkt än växelström för elektronisk last Nackdelar: Ingen nollgenom som i växelström medför: 1. Det kan uppstå ljusbågar men dessa kan bemästras med modern elektronik och halvledare i strömbrytare och skyddsutrustning 2. Lägre brytförmåga i säkringar och automatbrytare Nu finns modern teknik som bemästrar detta på ett helt annat sätt än då likströmmen vara den dominerade strömmen i början av förra seklet

9 Late February

10 Energimyndighetens DC UPS Eskilstuna

11 Energimyndighetens DC UPS Eskilstuna

12 Förprojektering av DC kraftstationerna i Glava Hillringsberg Patenterad

13 Vår senaste innovation är 1-fas och 3-fas DC Single phase operation and connection to a grid sub station with solar power and storage battery Grid transformer RCD/(AFD optional) = = Solar array and MPPT converter Neutral PE Transformer less rectifiers Battery 156 cells 26 blocks 12 V Battery fuses included + _ PE Main circuit breaker for 2 pole disconnect triggered by the RCD 350 V DC 2 pole to distribution and load objects Patent pending

14 1-fas DC ser ut så här Single phase operation of Netpower transformer less rectifier 350 V DC system peak = 353 V AC input 225,5 V DC Battery 353,8 V 353 V DC plus-terminal measured values: AC = 125 V DC = 227 V 0 volt = neutral = prot. ground minus-terminal measured values: AC = 125 V DC = -126 V peak = -300 V Picture 1604 Voltages measured on plus- and minusoutput terminals referred to protective earth. Track 1: 100 V/div voltage ref to ground Track 2: 100 V/div voltage ref to ground Time: 5 ms/div

15 3-fas DC ser ut så här Three phase operation and connection to a grid sub station Grid transformer Neutral PE + _ + _ + _ Transformer less rectifiers A Hybrid AC-DC Three Phase DC system The DC outputs must not be connected in parallel, as they are deratives of the phases in a three phase system PE On each phase solar arrays with solar regulators with a battery can be connected. Please observe one battery per phase

16 Netpower Rectifier Fördelar DC-nät utan transformator - 3-fas DC Jämfört med traditionell DC-nät och AC-nät Isolering i likriktare är ej nödvändigt - det är bara tradition. Det ger jämfört med traditionell konstruktion: Enklare likriktarkonstruktion C:a 40 % färre komponenter jämfört med traditionell Lägre kostnad per likriktare vid samma tillverkningsvolym Högre verkningsgrad Mindre apparatstorlek Robustare system

17 Netpower Rectifier Fördelar DC-nät utan transformator - 3-fas DC Jämfört med traditionell DC-nät och AC-nät Totalt sett personsäkrare än AC-nät och trad DC-nät: Ger högre personsäkerhet eftersom växelspänning mot skyddsjord är lägre jfr med 230 V AC. Standard AC-jordfelsbrytare med låg kostnad kan användas Jordfelsbrytare för trad DC nät är mycket dyra 3-fas DC-nät liknar 3-fas AC och behandlas strukturellt och installationsmässigt på liknande sätt. Systemet kräver 2-poliga säkringsbrytare, men alla nuvarande säkringsbrytare för 400 V DC nivån är 2-poliga som standard

18 Netpower Rectifier Fördelar DC-nät utan transformator - 3-fas DC Jämfört med traditionell DC-nät och AC-nät Enkelt att göra avbrottsfritt genom att ansluta batterier Enkelt att integrera solceller med energilager Solcellregulator med enklare teknologi och högre verkningsgrad än växelriktare Exempel på tillämpning är: DC UPS för datahallar Byggnadsinstallationer med solceller och energilager

19 Fördelar DC nät utan transformator Netpower Rectifier - 3-fas DC Möjliggör energilager direkt vid lasten utan behov av växelriktare - intressant i smart-grid-diskussionen Enkel och högeffektiv anslutning av solel Lägre växelspänning mot skyddsjord jfr med 230 V AC. Lägsta möjliga omvandlingsförluster

20 Identifierat Innovationsbehov/upphandling Netpower Rectifier 1. Produkter för att bygga likströmsanläggningar finns i drift sedan flera år men ytterligare industrialisering behövs 2. 3-fas DC behöver industrialiseras genom demonstrationsbygge 3. Det behövs innovationsupphandling för att bygga storskaligt t.ex. 200 kw 3-fas DC och demonstrera att likströmsanvändning är bra och fungerande. 4. Vid användningen i skarp drift kan det komma fram erfarenheter som kan ge upphov till nya innovationer

21 Likström ger högsta systemverkningsgrad Kanske har jag väckt några tankar om elen i samhället? Videofilmer och rapporter kan laddas ner från Se även