Exemplo prático. Um parque industrial com seis medidores de inquilinos, um transformador de 1.600 kVA e um array de telhado de 600 kWp que está em operação há quatro anos. A retrofitting abaixo é um exemplo prático construído para mostrar como a arquitetura e a estratégia de controle são decididas, não um registro de um projeto entregue.
Antes do retrofit: pelo que o parque estava pagando
O parque compra eletricidade em um ponto de conexão e recarrega seus inquilinos em uma única tarifa misturada por quilowatt-hora. Esse arranjo significa que o proprietário coleta o custo da energia e absorve tudo o mais, e tudo o mais incluía uma taxa de demanda de EUR 14,50 por quilowatt por mês contra um pico faturado de 1.230 kW. Isso é EUR 17.835 por mês, ou EUR 214.020 por ano, e estava sendo pago independentemente de o parque produzir algo ou não.
O array de telhado já estava lá e já funcionando. Ele gerou 690 MWh por ano e 78 por cento disso foi consumido no local. Os 152 MWh restantes saíram pelo medidor a um valor de exportação próximo a EUR 0,04 por quilowatt-hora, contra um preço de importação próximo a EUR 0,16.
Portanto, o parque teve dois vazamentos separados. Um foi uma taxa de demanda impulsionada por um pico matinal coincidente, e o outro foi a energia solar sendo dada a um quarto do que custava substituir.
O inquilino que desencadeou a decisão
Nada sobre a retrofitting se tornou urgente até que um operador de armazenamento a frio assinasse um contrato de locação. O armazenamento a frio adiciona uma carga que opera à noite, no verão e no inverno, e não segue o perfil existente do parque. Dentro de um período de faturamento, o pico do parque passou de aproximadamente 1.050 kW para 1.230 kW, e a carga do transformador ultrapassou 75 por cento ao mesmo tempo.
Essa combinação, um novo pico e um transformador que não estava mais confortável, é o ponto em que um proprietário para de tratar a taxa de demanda como um custo de fazer negócios. A tarifa de recarga misturada foi definida quando o pico do parque era de 1.050 kW, e não cobria mais o que a concessionária estava cobrando.
Três escolhas de arquitetura que deixam de ser reversíveis
A primeira decisão não é o tamanho da bateria. É onde a bateria está posicionada em relação aos medidores dos inquilinos, porque essa escolha decide quem tem direito à economia.
Colocar a bateria a montante é o que faz a economia de demanda ser mantida pelo proprietário. Colocá-la a jusante de um medidor de inquilino aborda a conta desse inquilino e deixa o pico do parque exatamente onde estava. Mover a bateria depois do fato não é uma tarefa pequena, porque o ponto de conexão é fixado pelo equipamento de manobra de entrada e o arranjo de medição é fixado pelos contratos de locação em vigor.
A segunda escolha é o acoplamento. O array tem quatro anos e é acoplado em CA, com seus próprios inversores de string que estão funcionando. Se o array já está acoplado em CA com inversores de string que podem ser mantidos, o acoplamento em CC da nova bateria significa sucatear equipamentos que ainda têm uma década de serviço pela frente, e o custo recai no lado errado do livro de retrofitting. Portanto, a bateria leva seu próprio sistema de conversão de energia e os dois sistemas se encontram no barramento de CA.
A terceira escolha é a janela de carregamento. Uma bateria que carrega durante a noite adiciona carga nas horas em que o parque está calmo, o que geralmente é bem-vindo, mas muda o perfil de carga do transformador e, portanto, o estudo de proteção. Esse estudo precisa ser refeito antes que a bateria seja comissionada, não depois, porque as configurações que ele produz são o que o relé é configurado.
A estratégia de EMS, em ordem de prioridade
O loop de controle precisa ler o medidor da concessionária no ponto de conexão. Um loop que lê os próprios transformadores de corrente da bateria está regulando um número que ninguém fatura, e a diferença entre esse número e o valor faturado é exatamente onde as taxas de demanda são perdidas.
Acima disso, o site precisa de uma ordem de prioridade em vez de uma lista de desejos, porque duas das quatro funções em um parque solar com armazenamento competem pela mesma energia armazenada.
- Controle de demanda primeiro: manter o parque abaixo de 900 kW com uma faixa morta de 30 kW, avaliada como uma média móvel de 15 minutos para corresponder à própria janela de demanda da utilidade. Se o bloqueio de demanda é redefinido anualmente, um pico não controlado em janeiro define a demanda faturada pelos onze meses restantes.
- Autoconsumo solar segundo: absorver o excedente do meio-dia em vez de exportá-lo a EUR 0,04 por quilowatt-hora.
- Arbitragem de tarifa de uso de tempo terceiro: carregar na janela barata e descarregar na cara, dentro de qualquer espaço que o controle de demanda deixar.
- Reserva de backup por último, e apenas se for declarada antes da dimensionamento.
O conflito é estrutural. O controle de pico quer a bateria cheia às 08:00, pronta para o pico matinal coincidente. O autoconsumo solar quer a bateria vazia às 11:00 para que o array tenha um lugar para colocar sua produção. Se ambos os alvos forem esperados em 1.000 kWh sem uma prioridade declarada, o site terá o comportamento que o firmware estava ajustado, e a falta aparecerá em uma das duas colunas em vez de na outra.
Após o retrofit: o que realmente mudou
Duas linhas produzem quase todo o benefício. A linha de demanda cai em EUR 57.420 por ano, e a linha de exportação recupera os 111 MWh que costumavam sair do local, valendo EUR 13.320 por ano a uma diferença de 12 centavos entre o preço de importação e exportação. Juntas, isso é EUR 70.740 por ano.
Uma condição está por trás desse segundo número. Se os inquilinos fossem faturados com base em sua própria demanda máxima em vez de em quilowatt-horas, parte da economia de demanda teria sido devolvida a eles em vez de ficar com o parque, e o retorno teria mudado de acordo. Dados de intervalo são o que torna essa comparação verificável, e nenhuma ficha técnica substitui isso, incluindo as que a Ruibit publica para suas unidades de contêiner.
O custo do retrofit e o que ele adicionou à carga de trabalho
O custo instalado de 500 kW e 1.000 kWh, incluindo a base, a interface de baixa tensão e a integração de controle, foi de EUR 420.000. Contra EUR 70.740 por ano, isso é um retorno simples de 5,9 anos, e a versão honesta desse número inclui os quatro itens que nunca aparecem na coluna de benefícios.
Verificações térmicas e de filtro mensais se juntaram a um cronograma de manutenção que anteriormente não tinha nada mais complicado do que um dreno de telhado para inspecionar, e uma decisão sobre a manutenção de peças sobressalentes veio com elas. A base e o acesso ao guindaste agora ocupam espaço no pátio que o parque havia reservado para estacionamento. A estratégia de controle precisa ser ajustada sempre que uma locação muda, porque um novo perfil de carga invalida a suposição de pico sobre a qual os alvos foram construídos. E a tarifa de recarga misturada, que é o que permitiu que o parque mantivesse a economia de demanda em primeiro lugar, é um arranjo comercial que pode ser renegociado pelo próximo inquilino.
Esse último ponto é o que vale a pena afirmar claramente. A retrofitting não removeu um custo; moveu o custo de uma fatura de concessionária para um ativo que precisa ser gerenciado. Normalizar qualquer proposta concorrente significa compará-la no ponto de conexão, no arranjo de medição e no proprietário da economia, porque dois esquemas do mesmo 1.000 kWh com diferentes posicionamentos não são o mesmo projeto.
Perguntas a resolver antes que o projeto seja congelado
Pergunte qual medidor o loop de controle lê, e se é o medidor que a concessionária fatura. A resposta de que o loop usa os próprios transformadores de corrente da bateria descreve um sistema que manterá a potência terminal da bateria estável enquanto o pico faturado flutua.
Pergunte em qual janela de demanda a concessionária fatura e como a estratégia de controle faz a média. Um limitador de pico instantâneo apresentado como controle de demanda perderá uma média de 15 minutos por uma margem que aparece uma vez por mês.
Pergunte quem possui os dados de intervalo e a configuração de controle após a entrega. Uma resposta de que os dados vivem na nuvem do fornecedor significa que a próxima mudança de locação não pode ser ajustada sem o fornecedor presente.
Perguntas Frequentes
1. Onde a bateria deve ser colocada em um parque industrial?
A montante, no ponto de conexão que a concessionária fatura. O posicionamento decide quem mantém a economia de demanda. Uma bateria atrás de um medidor de inquilino reduz o pico faturado desse inquilino e deixa o pico do parque inalterado.
2. Por que o EMS precisa de uma ordem de prioridade?
Porque o controle de pico e o autoconsumo solar competem pela mesma energia armazenada. O controle de pico quer a bateria cheia às 08:00; a absorção solar quer que esteja vazia às 11:00. Sem uma ordem declarada, o site terá o comportamento que o firmware estava ajustado.
3. Qual janela de demanda o loop de controle deve usar?
A mesma janela que as contas de serviços públicos usam, tipicamente uma média móvel de 15 minutos, com uma faixa de 20 a 30 kW. Um limitador instantâneo apresentado como controle de demanda perderá uma média de 15 minutos.
4. A energia solar com armazenamento pode reduzir a cobrança de demanda de um parque industrial?
Pode, mas apenas quando a bateria está no ponto de conexão medido. No exemplo trabalhado aqui, o pico faturado caiu de 1.230 kW para 900 kW, reduzindo a cobrança anual de demanda de EUR 214.020 para EUR 156.600.
5. Uma nova bateria deve ser acoplada em DC a um array existente?
Normalmente não, se o array já estiver acoplado em AC com inversores funcionais. O acoplamento em DC significa substituir equipamentos que estão funcionando, então a bateria leva seu próprio sistema de conversão e os dois se encontram no barramento AC.
6. Quais custos o retrofit adiciona?
Verificações térmicas mensais e de filtros em um cronograma que não tinha, uma decisão sobre a manutenção de peças sobressalentes, espaço no pátio para a base e acesso para guindaste, e uma estratégia de controle que precisa ser reajustada sempre que uma locação muda.
