Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
-1 -<br />
Kansen voor Vermogenselektronica<br />
-<br />
Binnen de energie wereld<br />
Maarten van Riet, Liandon onderdeel Alliander
Een typisch MV-net<br />
-2 -<br />
Hoofd-ring<br />
40 ring main units<br />
Sub-ring<br />
20 RM units
Automatisering Ring main Units<br />
-3 -<br />
Via Glas<br />
GPRS/UMTS
Intelligent DistributieStation (IntDS)<br />
-4 -<br />
• Ontwikkeld door een consortium van Nederlandse bedrijven<br />
• Geïnstalleerd en getest in de netten van Alliander<br />
Extra functies van IntDS:<br />
• Monitoren<br />
• Sturen<br />
• Verbeteren Power Quality
“Intelligente” componenten van IntDS<br />
-5 -<br />
Smart<br />
Transformator<br />
Opslagsysteem<br />
met inverter<br />
Meetsysteem
Implementatie van IntDS<br />
-6 -<br />
Een wijk met veel μWKK
Schematisch overzicht van het IntDS met<br />
aangesloten LS net en meetapparatuur<br />
-7 -<br />
• IntDS MS zijde:<br />
• SASensoren op de rail (U) en het<br />
transformatorveld (I)<br />
• IntDS LS zijde:<br />
• PQ meter op het transformator veld<br />
• SASensoren op de rail (U), afgaande velden<br />
(I), transformatorveld (I) en inverterveld (I)<br />
• LS gebruikers: 5 PQ meters<br />
• 2 PQ meters naast µWKK’s<br />
• 3 PQ meters, meterkast)
Betrouwbaarheid, kwaliteit, inpassen locale productie<br />
-8 -<br />
8
-9 -<br />
Spanningsregeling<br />
Uitgevoerd door Smart Transformator:<br />
• Elektronische trapstanden regeling<br />
geeft<br />
constante spanning op LS rail van<br />
het IntDS.<br />
• De instelling van set-point kan<br />
worden geoptimaliseerd om een<br />
optimale spanning te krijgen bij<br />
gebruikers<br />
Smart<br />
Transformator
-10 -<br />
Spanningsregeling – testresultaten<br />
LS rail<br />
Regeling in<br />
Regeling uit<br />
U gem<br />
U max<br />
U min<br />
LS gebruiker<br />
Regeling in<br />
Regeling uit<br />
1 2 3<br />
1 2 3
Spanningsregeling – testresultaten<br />
Dagpatronen<br />
-11 -<br />
Conclusie: De spanningsregeling is in staat om de spanning<br />
op de LS rail op een constant niveau te houden.
-12 -<br />
Reductie van flicker (LS zijde)<br />
Uitgevoerd door:<br />
• De elektronische trapstand regelaar<br />
van de Smart Transformator<br />
• De inverter van het opslagsysteem
Reductie van flicker –<br />
-13 -<br />
uit<br />
LS rail<br />
Regeling in<br />
testresultaten<br />
LS gebruiker<br />
Plt gem<br />
Pst gem<br />
Plt max<br />
Pst max<br />
uit<br />
Regeling in
Reductie Harmonischen – testresultaten<br />
-14 -<br />
LS rail<br />
Regeling uit<br />
in<br />
uit<br />
H03 max<br />
H05 max<br />
H07 max<br />
THD max<br />
LS gebruiker<br />
Regeling uit<br />
in<br />
uit
Keuze Voor gelijkstroom? Ook voor MV?<br />
-15 -
Keuze Voor gelijkstroom? Ook voor MV?<br />
-16 -
-17 -<br />
Strijd tussen twee mannen<br />
Edison DC<br />
1847 – 1931<br />
Tesla AC<br />
1856 – 1943
-18 -<br />
DC Twee ontwikkelingen AC<br />
Edison<br />
1882<br />
‘Long Legged Mary-Ann’<br />
Centrale op Pearl Street, New York<br />
Tesla<br />
1888<br />
Patent wisselspanningsnet<br />
generator – motor - transformator
Eén winnaar: AC<br />
-19 -<br />
1893<br />
Chicago world fair
-20 -<br />
Thomas Alva Edison<br />
Op 27 januari 1880 vroeg Edison in de Verenigde Staten patent aan voor zijn gloeilamp. De gloeilamp was dé<br />
toepassing, die elektriciteit nodig had om op grote schaal door te kunnen breken en Edison zag de economische<br />
mogelijkheden: ‘We will make electricity so cheap that only the rich will burn candles.’ Hij ontwikkelde een<br />
compleet distributiesysteem met generatoren, regelaars, isolatoren, schakelaars, fittingen, zekeringen,<br />
verbindingen, ondergronds netwerk etc. en verwierf talloze patenten. Edison bouwde ‘by guesswork’ een<br />
betrouwbare 110V generator, ‘Long Legged Mary-Ann’, waarmee een hele stadswijk kon worden bediend. Op<br />
maandag 4 september 1882 startte de productie in 257 Pearl Street in New York.<br />
Joseph Swan had in 1878 in Engeland al een gloeilamp ontwikkeld en gepatenteerd. Edison was daardoor in<br />
Engeland gedwongen met hem samen te werken in de Edison & Swan United Company.<br />
Nikola Tesla<br />
De Kroatische Serviër Nikola Tesla kwam na diverse betrekkingen in het toenmalige Oostenrijk-Hongarije in 1882<br />
bij de Continental Edison Company in Parijs terecht. Twee jaar later vertrok hij naar New York, met een<br />
aanbevelingsbrief van zijn baas, Charles Batchelor: ‘I know two great men and you are one of them; the other is<br />
this young man’. Edison nam Tesla aan als ingenieur voor de Edison Machine Works om verbeteringen te brengen<br />
in zijn gelijkstroomgeneratoren. Het klikte niet echt tussen Tesla en Edison: al snel kregen ze onenigheid – over<br />
het salaris, en over Tesla’s meerfasen wisselstroomideeën – en Tesla vertrok.<br />
In 1887 bouwde Tesla de wisselstroom inductiemotor, die hij al in Parijs in zijn hoofd had, en demonstreerde die in<br />
1888 aan de American Institute of Electrical Engineers (nu de IEEE). Hij leerde daarbij George Westinghouse<br />
kennen. Datzelfde jaar begon hij te werken voor Westinghouse Electric & Manufacturing Company in Pittsburgh.<br />
George Westinghouse<br />
Nikola Tesla<br />
De samenwerking van Tesla en Westinghouse leidde tot een compleet en betrouwbaar wisselstroomsysteem. De<br />
concurrentiestrijd met Edison’s gelijkstroomsysteem, de War of Currents, die daarop uitbrak, werd in 1893 beslist<br />
op de feeëriek verlichte Chicago World’s Fair. In de ‘Hall of Machinery’ stonden twaalf 1000pk<br />
wisselstroomgeneratoren en in de ‘Great Hall of Electricity’ was een tentoonstelling van Tesla’s meerfase systeem<br />
van wisselstroomopwekking en -distributie. Edison weigerde gloeilampen te leveren. In 1895 werd bij de Niagara<br />
watervallen de eerste commerciële wisselstroom (waterkracht)centrale opgeleverd, die Buffalo van elektriciteit<br />
voorzag.
-21 -<br />
DC in het Groot
Wat gaan we realiseren in de Noord zee ?<br />
Poseidon,<br />
Econcern<br />
-22 -<br />
Grid at<br />
sea,Greenpeace<br />
Supergrid,<br />
Airtricity<br />
?<br />
Supergrid,<br />
OMA<br />
22
Inspiratie: PAN Europese duurzame bronnen<br />
-23 -<br />
source:<br />
DESERTEC Foundation
-24 -<br />
DC +/- 800 kV in het groot, in China
DC +/- 800 KV in het groot, in China<br />
-25 -
DC in het groot in China<br />
-26 -<br />
Siemens ABB Alstom
220 Volt<br />
verdeling<br />
E-voorziening woonhuis van morgen<br />
AC<br />
DC<br />
48 Volt DC<br />
Foto-<br />
Voltaïsche<br />
Panelen<br />
-27 -<br />
Slimme<br />
meter<br />
+<br />
Accu<br />
b.v. 2000 Ah.<br />
Nuts voeding<br />
220 Volt<br />
48 volt Huisverdeling<br />
- Audio/video<br />
- Multimedia<br />
- Scheerapparaat<br />
- Keuken hulpmiddelen<br />
- Etc.<br />
micro<br />
WKK /<br />
brandstofcel<br />
Gas
-28 -<br />
Wat is er fout met de slimme meter
Intelligent Home Systeem<br />
-29 -<br />
‣ Niet het netwerkbedrijf<br />
maar de klant is aan zet<br />
‣ De intelligentie zit niet in de meter<br />
maar in het huis<br />
‣ Metafoor:<br />
De meter is de scheidsrechter en<br />
de IHS is aan de bal, speelt het spel
The IHS System + Smart Meter<br />
-30 -<br />
Other Parties
Virtual Power Plants met IHS<br />
“real time balancing” op 5 minuten waarden<br />
-31 -<br />
Grid Company<br />
Independent<br />
Accountancy<br />
Cooperative Energy<br />
Society<br />
Energy Provider<br />
Service Provider
Din-Rail Module & Calculatie module<br />
-32 -<br />
32
IHS System in a “Energy Zero” House<br />
-33 -<br />
33<br />
33
-34 -<br />
Automatische balancering via APX…<br />
Zie hoe het werkt in de omgeving van Arnhem<br />
2 x 100 MW<br />
Belast. ongeveer<br />
43 MVA<br />
Vuil<br />
verbrander<br />
Duiven<br />
30 MW<br />
Oosterbeek<br />
28 MW<br />
Kema-<br />
3 MW<br />
Arnhem<br />
Noord<br />
30 MW<br />
Broek<br />
50 MW<br />
Presikhaaf<br />
45 MW<br />
Rhine<br />
Stadsverwarming:<br />
WKC ‣ Duiven<br />
Westervoortsedijk<br />
30 MW<br />
Stadsverwarming:<br />
‣ Presikhaaf<br />
‣ Schuitgraaf
Datastroom IHS in de keten<br />
(Energy DAta eXchange)<br />
Standaard<br />
Klantspecifiek<br />
-35 -<br />
Apps<br />
Meetgegevens in<br />
klantspecifieke databases<br />
Smartphone<br />
monitoring<br />
Benchmarken<br />
IHS<br />
Gate<br />
way<br />
Service provider X<br />
Performance<br />
monitoring<br />
Smart Metering<br />
Service provider Y<br />
Verrekenen /<br />
factureren<br />
Support<br />
Service provider Z<br />
Load balancing /<br />
demand response
-36 -<br />
Future Local<br />
possible<br />
Energy<br />
Chains
630A<br />
630A<br />
2*(4*1*240AL)<br />
optional<br />
BIM<br />
optional<br />
Communicatie SAS sensor à Inverter<br />
≈<br />
300kW<br />
720kWh<br />
Smart power<br />
storage<br />
Future MSR system with SA sensor (LV)<br />
Distributieruimte<br />
Spring loaded Windup<br />
Piezo_micromotor<br />
M. 1 release spring<br />
2 close spring<br />
3 close .<br />
I>><br />
Id<br />
Usensor<br />
0.2<br />
dF<br />
dV<br />
Measurement by<br />
cap_sensor<br />
15kA<br />
Remote<br />
operation<br />
200A<br />
10kV / 230/400V<br />
400kVA / 4% Uk<br />
200A<br />
500V<br />
200A<br />
400<br />
160A 400 400 400 400<br />
I>><br />
I>><br />
125A 125A<br />
I>><br />
125A<br />
I>><br />
Id<br />
160A<br />
Id<br />
Id<br />
Id<br />
500V<br />
SAS sensor<br />
200A 200A 200A 200A 200A 200A 200A 200A 200A 200A<br />
BIM inp/outp<br />
LV<br />
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11<br />
I>><br />
Id<br />
4*95AL<br />
M<br />
I>><br />
Id<br />
4*150AL<br />
LV fuse / LV Switched is skiped<br />
= protected by measurement<br />
400<br />
160A<br />
4*150AL<br />
Oil<br />
temp<br />
sens<br />
Last home => voltage on plc signal on 5 min base<br />
reserve<br />
M<br />
reserve<br />
Commmunicatie / 2*SUTP 61850<br />
4*95AL<br />
1* utp naar inverter<br />
Information from data concentrator<br />
smart meters<br />
600A<br />
M<br />
4*95AL<br />
Total DG<br />
4*95AL<br />
M<br />
4*150AL<br />
M<br />
4*150AL<br />
VIM Voltage<br />
input LV<br />
CIM Current<br />
input LV<br />
Naar draft status<br />
1juli 2010<br />
optioneel<br />
Nul stroom meting<br />
Davies weerstation<br />
GPS sync/time<br />
UMTS/GPRS<br />
400<br />
160A<br />
4*95AL<br />
400<br />
125A<br />
LifeLab<br />
-37 -<br />
Basic module<br />
• LV Voltage *4<br />
• transformer current *4<br />
• 8 feeders current *3<br />
Expansion modules<br />
• MV voltage capacitive 2*3<br />
• MV Transformer current *3<br />
• MV Cable current 2*3<br />
• Bim for switch gear<br />
Expansion module<br />
• 4* feeder current 4*3<br />
Expansion module<br />
• Smart storage module
Doe het in de weilandproef ( Apeldoorn)<br />
-38 -<br />
vinex location<br />
75 mtr to area of 48 houses<br />
LV cable: 4X 50 mm 2 Al<br />
@ 7 meter in between<br />
Connection 10 meter 3X 2,5<br />
mm 2 à 16 A MCB<br />
Advanced energy storage berlin 38
“Flywheel” als opslag<br />
-39 -<br />
flywheel en<br />
main switch<br />
Vacuüm pump for<br />
low losses~ 99.4%<br />
Inverter to grid<br />
Advanced energy storage berlin 39
Sopra – storage for rural applications<br />
-40 -<br />
PV suplier<br />
H.A.N<br />
V<br />
voeding capitool<br />
capitool ruimte<br />
125A<br />
125 A<br />
125A<br />
125 A<br />
125A<br />
/<br />
\<br />
10 m 10 m<br />
10 m<br />
WCD sopra installatie<br />
stekker kan alleen in generator<br />
WCD generator<br />
of in netkoppeling geplugt worden 125A<br />
beide tegelijk is niet mogelijk<br />
125A<br />
/<br />
\<br />
WCD sopra installatie<br />
WCD net of generator<br />
WCD net of generator<br />
10 m<br />
G.<br />
Bredenoord<br />
sopra type<br />
____<br />
Sync<br />
| |<br />
.<br />
sopra net busbar<br />
16A<br />
H.A.N<br />
____<br />
Sync<br />
| |<br />
125A<br />
125A<br />
Sync<br />
____<br />
| | /<br />
\<br />
____<br />
WCD load<br />
|<br />
3 m<br />
| /<br />
\<br />
____<br />
|<br />
3 m<br />
| /<br />
\<br />
16A<br />
16 A // 16 A<br />
16A<br />
125 A<br />
125 A<br />
125 A<br />
____<br />
WCDload 3<br />
|<br />
3 m<br />
| /<br />
\<br />
____<br />
|<br />
3 m<br />
| /<br />
\<br />
16A<br />
16 A // 16 A<br />
____<br />
|<br />
3 m<br />
| /<br />
\<br />
16A<br />
16 A // 16 A<br />
Exendis MHI<br />
AC .<br />
WES<br />
60kW<br />
gen<br />
DC<br />
Exendis<br />
5 m 50 m<br />
Battery<br />
75_100kWh<br />
60kW<br />
.<br />
.<br />
50 m<br />
WES<br />
WES Wind simulator<br />
.<br />
DC<br />
mot<br />
DC<br />
belasting<br />
per groep in en of uit te schakelen<br />
via remote io<br />
en schakel patronen<br />
ventilator kachels a 9kW<br />
~70€ / stuk<br />
110kW<br />
3 m 3 m<br />
16 A // 16 A<br />
16 A // 16 A<br />
WCD wind simulator<br />
WCD load 2<br />
WCD load 4<br />
WCD load 5<br />
WCD net of generator<br />
WCD 16A<br />
WCD 16A<br />
WCD 16A<br />
WCD 16A<br />
AC 125 DC DC DC 125 A A DC 125 A<br />
G<br />
30 m<br />
DC 125 A<br />
A<br />
PC<br />
|<br />
|<br />
|<br />
50 m<br />
AC .<br />
AC<br />
mini grid gebouw WCD load 5<br />
vermogens electronica lab /<br />
variabele frequentie<br />
\<br />
10 m<br />
50 m<br />
50 m<br />
50 m<br />
DC<br />
DC<br />
DC<br />
PV<br />
PV suplier<br />
PV<br />
PV<br />
30kW<br />
• implement the optimal<br />
efficiency for<br />
• Wind<br />
• Sun power<br />
• Diesel engines<br />
• Electrical storage<br />
Status: building a test<br />
model at high technical<br />
school in Arnhem<br />
Advanced energy storage berlin 40
Power full simplicity<br />
-41 -<br />
project nodig met uitstraling => daarna de “sky is the limit”.<br />
41
De Zonneaansluiting (6A)<br />
-42 -<br />
Doel<br />
Ervaring opdoen met 6A net aansluiting ,<br />
gecombineerd met locale opslag en PV gezien<br />
vanuit de klant. ( Dus betaalbaar! )<br />
Technology<br />
Batteries (Li-ion), PV, SolarBackup inverter,<br />
Slimme meter, internet portal<br />
Advanced energy storage berlin 42
De vermogens elektronica<br />
uitdagingen van morgen<br />
-43 -<br />
• Verbeteren van efficiency à nieuwe halfgeleiders en<br />
toepassingen<br />
• Verbeteren van piek vermogen ( evt ten koste van<br />
efficiency)<br />
• Verbeteren kosten / prijs performance<br />
• Verkleining van de componenten en systemen<br />
• Hergebruik van de verliezen<br />
• Synergie tussen de energie stromen<br />
• Modulariteit van componenten / hergebruikbaar /<br />
benutbaar voor grotere systemen<br />
Advanced energy storage berlin 43
De vermogens elektronica<br />
uitdagingen van morgen<br />
-44 -<br />
• Nederland heeft de windenergie reeds verloren<br />
• Nederland heeft de zonnepanelen race al<br />
verloren<br />
• Nederland dreigt de “inverter industrie” te<br />
verliezen als we onze technologische voorsprong<br />
niet weten te behouden<br />
• Samenwerken!<br />
Advanced energy storage berlin 44
-45 -<br />
De toekomst straalt<br />
met slimme netten<br />
- Maar -<br />
We leven in een<br />
conservatieve wereld<br />
-End -
Change language