A németországi Niestetale-ben található SMA Solar Academy épületében 500 ember fér el, és minden elterjedt rendszert és berendezést - fűtés, szellőzés, légkondicionálás, számítógépek, vendéglátó-ipari létesítmények és modern prezentációs technológia - energiával kell fedni. A hálózaton kívüli rendszerek technológiájának és az intelligens energiakoncepciónak köszönhetően a házon belüli termelés minden energiaigényt kielégít, és az épület önállóan működik, a hálózatról nem biztosít áramot.

külön

A központot széles körben használják - négy szemináriumi teremben általában körülbelül 120 résztvevő vesz részt, nagyobb előadásokon 500 ember vesz részt. A szemináriumokat egész évben tartják - nyáron 30 ° C-on és ősszel is, amikor a napfény intenzitása minimális. Nemcsak a villamosenergia-fogyasztás ingadozik jelentősen, hanem a fotovoltaikus (PV) rendszerből történő villamosenergia-termelés is. Csak ennek az épületnek a villamosenergia-fogyasztása 35 átlagos német háztartás fogyasztásának felel meg. A nyilvános hálózattól való függetlenség mellett a Napakadémia épületének van egy másik ambiciózus célja: az energiának kizárólag megújuló forrásokból kell származnia.

Off-grid - saját sziget hálózat
Az önellátó elektromos hálózat kiépítése és üzemeltetése a rendszertechnika csúcságazata. A koncepció magában foglalja a különféle generátorok és készülékek összehangolását, valamint a fáziseltolás szögek szigorú betartását az áramfeszültség és frekvencia vonatkozásában. Ugyanakkor szükség van egy tartalék tápegység telepítésére, amelyet folyamatosan ellenőrizni és ellenőrizni kell.

Ökológiai és alacsony energiafelhasználású koncepció
A villamos energiát főleg napelemes rendszerek révén nyerik - az egyik a déli üveghomlokzat része, a másik az épület tetején található. Nagyobb fogyasztás vagy rosszabb időjárás esetén további kilenc PV helymeghatározó rendszer (nyomkövető) csatlakoztatható a sziget hálózatához, amelyek egyébként áramot szolgáltatnak a nyilvános hálózatba. Mindegyik körülbelül 45 m 2 méretű nyomkövető olyan, mint egy hatalmas napraforgó, amely folyamatosan követi a nap útját, és nagy mennyiségű napfényt fog meg. A belső hőerőmű - az épület második áramforrása - szintén környezetbarát módon működik. Az égetőegység villamos energiát termel, míg a villamos energia melléktermékként történő előállításakor keletkező hőt fűtésre használják. Az áram- és hőtermelésnek a fogyasztáshoz közeli kombinálásával az üzemanyag-energia akár 90% -át is felhasználják - körülbelül kétszer annyit, mint a hagyományos erőművekben. Ezenkívül a biogázt, amely megújuló energiaforrás, üzemanyagként használják.

Irányító központ
A menedzsmentet és a koordinációt az emeleten található, nagy interaktív képernyővel felszerelt technikai központ biztosítja, ahol a látogatók az egész épület energetikai koncepciójának sematikus ábrázolását láthatják. Meghatározzák a váltakozó áram feszültségét és frekvenciáját, és más villamos áramfejlesztőket is vezérelnek. Más vezérlőeszközök egy nagy akkumulátort vezérelnek, amely szinte az egész külön helyiséget elfoglalja. Ha a fotovillamos rendszerek a jelenleginél több energiát termelnek, a felesleges energiát az akkumulátor tárolja. Ellenkező esetben az inverterek váltakozó áramot generálnak az akkumulátor egyenáramából, és az épület belső hálózatán keresztül biztosítják. A belső erőmű csak akkor indul, ha a nap energiája nem elegendő, és ugyanakkor az akkumulátor nincs megfelelően feltöltve. Ez a helyzet alkalmanként a téli hónapokban fordul elő, amikor a napfény intenzitása alacsonyabb. Mivel azonban az erőmű mindig csak átmeneti ideig működik, a fűtés hőigényét folyamatosan egy nagy puffertartály fedezi.


-> ->
Hőterhelés elvezetése
A nagy déli fekvésű üveghomlokzat a nyári hónapokban jelentős hőterhelést okoz a belső térben. Kiváló minőségű szigetelő üvegezéssel korlátozták a hőátadást, de a belső tér légkondicionálására továbbra is szükség volt. Megoldása azonban atipikusan és az egész épület környezetbarát koncepciójának figyelembevételével történt - a hideg forrása a felszín alatt 40 méter mélyről szivattyúzott talajvíz. A természetes hideg forrás egész évben hideg vizet szolgáltat még 11 ° C hőmérsékleten is. Az energiaigényes hűtőkompresszorok helyett csak két kisebb szivattyú biztosítja a hűtést.

Az energiamegtakarítás elsősorban "emelkedik"
Az elosztóhálózattól független épület működésének fontos előfeltétele a villamos energia hatékony kezelése. A magas színvonalú épületszigetelés és a nappali fény maximális kihasználása mellett különösen fontos az elektromos készülékek használatának és kezelésének hatékonysága. Az oktatóközpont megtervezésekor nemcsak a felhasználói kényelemre helyezték a hangsúlyt, hanem az általános alacsony energiaigényű koncepcióra is. Ez az erőfeszítés a legújabb energiatakarékossági előírásoknak megfelelő készülékek kiválasztásához is vezetett. A hétköznapi asztali számítógépek helyett energiatakarékos laptopokat, speciális gazdaságos kikapcsolással rendelkező projektorokat és világítást kínál, amelyet kizárólag energiatakarékos izzók vagy LED-lámpák oldanak meg az osztálytermekben. Az épületautomatizálás hozzájárul az energiafogyasztás csökkentéséhez is. Az irányítóközpont automatikusan észleli, ha túl világos vagy sötét van, a szellőzést az aktuális hőmérséklethez igazítja, és éjszaka készenléti állapotban kikapcsol minden készüléket.

Egy lépéssel tovább az ún intelligens terhelésszabályozás - különféle elektromos készülékek időbeli koordinálása. Mivel az energiaigényes készülékek egyidejű bekapcsolása többször megnöveli a szigeti hálózat maximálisan szükséges teljesítményét, a hálózatból származó energiafogyasztás szinkronizálódik, és egyes követelményeket rövid időre elhalasztanak. Például, amikor bekapcsolja a vízforralót a konyhában, miközben bekapcsolja a liftet és feltölti a hallgatók laptopjait, akkor a lift kérését részesíti előnyben - a tea néhány másodperccel később készen áll, és a szeminárium résztvevői nem veszik észre, hogy a számítógépük fut akkumulátort rövid ideig. Az ilyen intézkedések előnyei azonban jelentősek.


Az épület energetikai koncepciójának vázlata

Belső hőerőmű
A biogázzal működő belső hőerőmű a fotovoltaikus elemek mellett a sziget áramellátásának második pillére. A Kirsch 140 kW-os, testre szabott készülékét az áramfogyasztás vezérli, és fokozatmentes sebességszabályozással rendelkezik. A hőerőmű működését a szükséges villamos energia határozza meg, és a keletkezett hőt tárolótartályban tárolja. A Sunny Island inverterek a névleges elektromos teljesítmény 30–100% -át igényelhetik, az áramfogyasztástól függően. Az előnyök nyilvánvalóak: a szigetek hálózatának könnyebb kezelése és a biogázfogyasztás minimalizálása. Ezen túlmenően az akkumulátorokat a tápfeszültséggel is fel lehet tölteni, ami növeli élettartamukat - a hőerőmű felesleges energiáját egyébként máshol kellene tárolni. A változó sebesség a keletkező váltakozó áram változó frekvenciájához vezet. A szigethálózat állandó frekvenciává történő átalakítását tehát egy háromfázisú frekvenciaváltó biztosítja. Ha intenzív napfényben és alacsony hőmérsékleten a hőerőmű kizárólag az épület közvetlen szükségleteinek megfelelően termel hőt, a PV rendszerekből nyert elektromos áram kiegészíti a hőtároló fűtését.

Önellátó épület, barátságos a környezettel
Az SMA oktatóközpont nemcsak építészeti megoldásaival fogja lenyűgözni a látogatókat, hanem ötletes koncepciójával és az összes integrált rendszer átgondolt működtetésével is. A villamos energiát az épület homlokzatán és tetején lévő PV rendszerek szolgáltatják. Alacsony napsütésben a szomszédos PV helymeghatározó rendszerek (trackerek) csatlakoznak az épület sziget hálózatához. Az épület tervezésénél nagy hangsúlyt fektettek a környezetbarát megoldásra, a belső hőerőmű ezért biogázt használ, a hűtést talajvíz forrás biztosítja. A hűtésre használt vizet elvezetik a visszatartó területre, ahol támogatja a nedves élőhely kialakulását.

Az inverterek összekapcsolása a hálózaton kívüli rendszer vezérléséhez és az akkumulátorok stabil szigethálózatot biztosítanak, amely azonnali szükség szerint áramot szolgáltat a csatlakoztatott készülékekhez. Belső változó fordulatszámú hőerőművel és hőtárolóval kombinálva az épület energiamérlegében tartható.

Fotó: SMA Solar Technology AG, SMA Csehország