Классификация взрывоопасных зон
Класс взрывоопасной зоны, в соответствии с которым производится выбор взрывобезопасного оборудования, определяется технологами совместно со специалистами проектной или эксплуатирующей организации. Нормативные документы содержат определение геометрических размеров каждого класса зон.
Классификация взрывоопасных зон по газу:
| Зона 0 | Зона 1 | Зона 2 |
| Зона в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени | Зона в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации | Зона в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко, и существует очень непродолжительное время |
Классификация взрывоопасных зон по пыли:
Современная классификация зон для газов и паров включает зоны трех классов: 0, 1 и 2, но практика показала, что общая классификация зон одновременно для газа и пыли является неприемлемой.
В отличие от зон для газа или пара, зоны, опасные по воспламенению горючей пыли, не могут быть классифицированы в зависимости от нормальных или аварийных условий и от времени. Усиленная вентиляция может привести к появлению облаков пыли и поэтому увеличить, а не уменьшить опасность.
| Зона 20 | Зона 21 | Зона 22 |
| Зона, в которой горючая пыль в виде облака присутствует постоянно или частично при нормальном режиме работы оборудования в количестве, способном произвести концентрацию, достаточную для взрыва горючей или воспламеняемой пыли в смесях с воздухом, и/или где могут формироваться слои пыли произвольной или чрезмерной толщины. Это может быть облака внутри области содержания пыли, где пыль может образовывать взрывчатые смеси часто или на длительный период времени. | Зона, не классифицируемая как зона класса 20, в которой горючая пыль в виде облака не может присутствовать при нормальном режиме работы оборудования в количестве, способном произвести концентрацию, достаточную для взрыва горючей пыли в смесях с воздухом. Эта зона может включать кроме прочих, области в непосредственной близости от накопления пыли лил мест освобождения и области, где присутствуют облока пыли, в которых при нормальном режиме работы может создаться концентрация, достаточная для взрыва горючей пыли в смесях с воздухом. | Зона, не классифицируемая как зона 21, в которой облака горючей пыли могут возникать редко и сохраняются только на короткий период или в которых накопление слоев горючей пыли может иметь место при ненормальном режиме работы, что может привести к возникновению способных воспламеняться смесей пыли в воздухе. Если, исходя из аномальных условий, устранение накоплений или слоев пыли не может быть гарантированно, тогда зону классифицируют как зону класса 21. Эта зона может включать, кроме прочих, области вблизи оборудования, содержащего пыль, из которого пыль может улетучиваться через места утечки и образовывать отложения (например помещения, в которых пыль может улетучиваться со станка (фрезы) и затем оседать). |
ВАЖНО ЗНАТЬ: Зоны класса В-1а и В-1б не могут определяться как Зона 2 так как сама возможность возникновения аварии с юридической стороны не определена как величина частоты возникновения и длительности присутствия взрывоопасной смеси (Федеральный закон от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ “Технический регламент о требованиях пожарной безопасности”).
Заседание ТК 403 июнь 2011
Оборудование, предназначенное для работы в пределах зоны того или иного класса, должно иметь соответствующий уровень взрывозащищенности.
Согласно устаревшему но действующему российскому нормативному документу ПУЭ Главе 7.3 выделяют следующие классы взрывоопасных зон:
- зоны класса В-1 – расположены в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы;
- зоны класса В-1а – расположены в помещениях, в которых взрывоопасные смеси горючих газов (независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения) или паров ЛВЖ с воздухом не образуются при нормальной эксплуатации, а только в результате аварий или неисправностей;
- зоны класса В-1б – аналогичны В-1а, но отличаются от них тем, что при авариях горючие газы обладают высоким нижним пределом воспламенения (15% и выше), а также при опасных концентрациях резким запахом.
- зоны класса В-1г – пространства у наружных установок: технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ, открытых нефтеловушек, надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газгольдеров), эстакад для слива и налива ЛВЖ, прудов-отстойников с плавающей нефтяной пленкой и т. п.
- зоны класса В-2 – расположены в помещениях, где выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что могут создавать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы;
- зоны класса В-2а – такие, где опасные условия при нормальной работе не возникают, но могут возникнуть в результате аварий или неисправностей.
Пример маркировки ГОСТ Р: 1ExdIIAT3
| 1 | Ex | d | IIA | T3 |
| Знак уровня взрывозащиты | Знак соответствия стандартам | Знак вида взрывозащиты | Знак подгруппы (категория смеси) | Знак температурного класса (группа смеси) |
Уровень взрывозащищенности оборудования
Уровни взрывозащищенности электрооборудования имеют в российской классификации обозначения 2, 1 и 0:
- Уровень 2 – электрооборудование повышенной надежности против взрыва: в нем взрывозащита обеспечивается только в нормальном режиме работы;
- Уровень 1 – взрывобезопасное электрооборудование: взрывозащищенность обеспечивается как при нормальных режимах работы, так и при вероятных повреждениях, зависящих от условий эксплуатации, кроме повреждений средств, обеспечивающих взрывозащищенность;
- Уровень 0 – особо взрывобезопасное оборудование, в котором применены специальные меры и средства защиты от взрыва.
Степень взрывозащищенности оборудования (2, 1, или 0) ставится в РФ как первая цифра перед европейской маркировкой взрывозащищенности оборудования.
Классификация взрывоопасных зон | НПО «Спектрон»
Взрывозащищенное (Ех) оборудование применяется там, где горючие газы, пары и туманы, а также горючие пыли создают потенциально взрывоопасные среды.
Ех – оборудование для таких зон включает оборудование:
• добычи и транспортировании газа
• нефтеперерабатывающих заводов
• нефтяных и газовых танкеров, морских буровых установок и плавучих систем нефтедобычи, хранения и выгрузки
• автозаправочных станций и бензоколонок
• топливных заправок самолетов и ангаров
• предприятий химической промышленности
• производство защитных покрытий
• предприятий горнодобывающей промышленности
• предприятий атомной промышленности
• полиграфической, бумажной и текстильной промышленности
• станций очистки сточных вод
• предприятий по утилизации отходов
• транспортировки, хранения и переработки (мукомольное производство) зерна
• сахарорафинадных заводов
• деревообрабатывающих предприятий
• заводов черной и цветной металлургии
• обработки легких металлов, при которой образуется металлическая пыль и тонкие частицы.
Для максимального уровня безопасности на таких предприятиях законодательные учреждения большинства стран разработали соответствующие законодательные документы в виде законов, предписаний и стандартов. В ходе процесса глобализации стало возможным достичь значительного прогресса в согласовании и урегулировании руководящих принципов защиты от взрывов.
Классификация взрывоопасных зон
Система ССЕх в ГОСТ Р | Схема МЭКЕх (IECEI) | Директива АТЕХ (94/9/ЕС) | ||||||
| Зона класса 0 Для особовзрывоопасного электрооборудования. Зона, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительного периода времени.  | ||||||||
| Зона класса 1 Для взрывоопасного электрооборудования. Зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации. | ||||||||
| Зона класса 2 Для электрооборудования повышенной надежности против взрыва. Зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко, и существует очень непродолжительное время. | ||||||||
| Зона класса 20 | Зона, в которой взрывоопасная среда в виде облака горючей пыли может присутствовать постоянно часто или в течение продолжительных периодов времени и где могут формироваться слои пыли различной толщины. Отдельное скопление пыли не является Зоной 20. | Зона, в которой взрывоопасная среда в виде облака горючей пыли может присутствовать постоянно часто или в течение продолжительных периодов времени | ||||||
| Зона класса 21 | Зона, в которой взрывоопасная среда в виде облака горючей пыли может периодически возникать при нормальном режиме работы оборудования и в которой обычно присутствуют скопления или слои горючей пыли | Зона, в которой взрывоопасная среда в виде облака горючей пыли может периодически возникать при нормальном режиме работы оборудования | ||||||
| Зона класса 22 | Зона, в которой взрывоопасная среда в виде облака горючей пыли при нормальном режиме работы не возникает, а если она и появляется, то только на короткий период времени и в форме скопления или слоев горючей пыли | Зона, в которой взрывоопасная среда в виде блака горючей пыли при нормальном режиме работы не возникает, а если она и появляется, то только на короткий период времени | ||||||
Классификация взрывоопасных зон по ПУЭ
Класс зоны | Характеристика | Уровень взрывозащиты или степень защиты для аппаратов | Уровень взрывозащиты или степень защиты для светильников (стационарные/переносные) |
| В-I | Зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы. | Взрывобезопасное, особовзрывобезопасное. | Взрывобезопасное |
| В-Iа | Зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальных режимах работы взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей. | Повышенная надежность против взрыва (искрящие или подверженные нагреву выше 80°С) / Без средств взрывозащиты (не искрящие и не подверженные нагреву выше 80°С). Оболочка ≥ IP54. | Повышенная надежность против взрыва/ Взрывобезопасное. |
| В-Iб | Зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальных режимах работы взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей, при этом взрывоопасные смеси отличаются высоким концентрационным пределом воспламенения и резким запахом. | Без средств взрывозащиты. Оболочка ≥ IP44. | Без средств взрывозащиты. Оболочка IP53/ Повышенная надежность против взрыва. |
| В-Iг | Зоны у наружных установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ, а также пространства у проемов за наружными ограждающими конструкциями помещений со взрывоопасными зонами классов В-I, В-Ia и B-Iб. | Повышенная надежность против взрыва (искрящие или подверженные нагреву выше 80°С) / Без средств взрывозащиты (не искрящие и не подверженные нагреву выше 80°С). Оболочка ≥ IP54. | Повышенная надежность против взрыва. |
| В-II | Зоны расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие пыли и волокна, способные образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы | Взрывобезопасное, особовзрывобезопасное. | Повышенная надежность против взрыва/ Взрывобезопасное. |
| В-IIа | Зоны расположенные в помещениях, в которых выделение горючих пылей и волокон, способных образовать с воздухом взрывоопасные смеси, возможно только в результате аварий или неисправностей | Без средств взрывозащиты. Оболочка ≥ IP54. | Без средств взрывозащиты. Оболочка IP53/ Повышенная надежность против взрыва. |
Зависимость между температурными классами электрооборудования, температурами поверхности и температурами самовоспламенения
| Температурный класс | Максимальная температура поверхности оборудования, °С | Температура самовоспламенения газа или пара, °С |
| Т1 | 450 | > 450 |
| Т2 | 300 | > 300 |
| Т3 | 200 | > 200 |
| Т4 | 135 | > 135 |
| Т5 | 100 | > 100 |
| Т6 | 85 | > 85 |
Дорожная карта Электромобили и интеграция сетей (V1G по сравнению с V2G) | Nieuws
Авторы:
Gautham Ram, Делфтский технологический университет и Menno Kardolus, Power Research Electronics b.
v. (PRE Power Developers)
В ближайшие пару лет количество электромобилей будет быстро расти, достигнув к 2030 году 23-43 миллионов ежегодных продаж [1]. Это окажет значительное влияние на мощность электросетей, которая к 2030 году достигнет 640-1110 ТВтч [1]. В настоящее время около 2% всех продаж новых автомобилей в мире являются полностью электрическими. В Нидерландах это уже приводит к предупреждениям со стороны DSO, которые указывают, что возникнут проблемы и что необходимы инвестиции в улучшение сети. В первую очередь это связано с одновременностью и высокой пиковой мощностью зарядки электромобилей во время пикового вечернего спроса. Что, если 10% или, может быть, 20% всех автомобилей будут электрическими? Действительно ли мы должны тратить миллиарды на кабели, трансформаторы и электростанции? Даже если бы это было экономически целесообразно/жизнеспособно, практически невозможно уследить за экспоненциальным ростом и популярностью электромобилей.
Так что нам делать?
Многие эксперты говорят, что энергосистема должна внедрять инновации и действительно должна стать «умной» электросетью, и что это позволит энергосистеме удовлетворять будущий растущий спрос на электроэнергию.
Ключевым элементом инноваций в сети является контроль/использование доступного хранилища электромобилей для более эффективного использования сети.
Интеллектуальная зарядка (V1G) по сравнению с технологией Vehicle-to-Grid (V2G)
В настоящее время проводится много исследований для разумной интеграции электромобилей и электромобилей. Базовая технология доступна, и проводится множество пилотных проектов. Существует две основные технологии: V1G и V2G.
V1G также часто называют Smart Charging. С V1G можно контролировать время и величину зарядной мощности от источника питания до электромобиля. V1G можно использовать для множества приложений, таких как управление перегрузками, регулирование частоты или зарядка от возобновляемых источников энергии, таких как фотоэлектрические. V1G особенно интересен, если потребность в мощности (не обязательно потребность в энергии) становится слишком высокой. В этом случае можно удаленно управлять мощностью, которой заряжаются автомобили, чтобы не нагружать сеть.
V2G (Vehicle-to-Grid) идет еще дальше. Это позволяет подавать энергию в батареях автомобилей обратно в сеть. С технологией V2G можно контролировать время, величину и направление мощности (раз)зарядки. Электромобиль может питать дом (V2H) или здание (V2B), нагрузку (V2L) или сеть (V2G). V2G можно использовать для всех приложений V1G, а также для уникальных приложений, таких как краткосрочное хранение возобновляемых источников энергии, таких как фотоэлектрические, более высокая мощность для регулирования частоты, а также для автономных приложений.
Объединив все аккумуляторы электромобилей, получится огромная виртуальная электростанция, которая сделает сеть более стабильной/надежной и создаст экономию для домохозяйств, энергетических компаний и стран.
Пример V1G – управление зарядными устройствами для электромобилей
Регулируя мощность зарядки и время зарядки в течение дня, можно предотвратить перегрузку сети. Первыми зарядными устройствами, которым необходимо уменьшить свою мощность или отложить процесс зарядки, являются те, которые принадлежат пользователям, которые могут ждать ночной зарядки.
Очевидно, что это может вызвать неудобства для пользователя электромобиля. Чтобы свести к минимуму это неудобство, в конечном итоге армирование сетки может быть отложено, но может потребоваться в будущем. Большинство экспертов сходятся во мнении, что ночью имеется достаточная пропускная способность сети для зарядки электромобилей в ночное время.
Пример V2G – помощь энергосистеме
С помощью V2G можно изменить направление потока энергии, и, подобно солнечному инвертору, электромобиль будет действовать как генератор электроэнергии. Глядя на приведенный выше пример, становится ясно, что если в сети не хватает дневной мощности для зарядки электромобиля, который необходимо срочно зарядить, соседний автомобиль может предложить свою энергию такому пользователю. С точки зрения рынка эта энергия очень ценна и фактически должна продаваться по более высокой цене нуждающемуся пользователю электромобиля. Этот пример показывает, что управление перегрузками — это настоящий рынок для V2G.
Тем не менее, миллиарды евро, которые потенциально могут быть сэкономлены за счет более эффективного использования сети, должны быть каким-то образом переведены владельцу электромобиля, который настолько любезен, что выступает в качестве локального хранилища/источника энергии. На данный момент такого механизма положительной обратной связи не существует.
Основные проблемы для V1G/V2G
Доступна базовая технология для V1G и V2G. Тем не менее, необходимо решить ряд проблем, чтобы иметь возможность развернуть эту технологию в более широком масштабе. Самой большой проблемой как для V1G, так и для V2G является протокол стандартизации и связи между различными участниками. На изображении (источник: исследование протокола ElaadNL EV v1.1) показано, какие действующие лица существуют: от электромобиля до DSO (оператора распределительной системы). Программное обеспечение и бизнес-контракты должны быть написаны, и вся цепочка должна отвечать автоматически в течение десятых долей секунды.
Эта задача относится как к V1G, так и к V2G. Протоколы OCPP необходимо будет обновить, чтобы они также соответствовали бизнес-модели V2G.
Еще одна важная проблема заключается в том, что V2G возможен только при зарядке постоянным током. Сейчас автомобили оснащены однонаправленным бортовым зарядным устройством. То же самое относится и к зарядной инфраструктуре. На данный момент основное внимание уделяется установке как можно большего количества зарядных устройств. Поскольку зарядные устройства переменного тока намного дешевле, чем зарядные устройства постоянного тока, зарядные устройства переменного тока устанавливаются чаще. Для применения V2G необходимы дополнительные двунаправленные бортовые зарядные устройства и инфраструктура двунаправленной зарядки постоянного тока. Для реализации V2G требуются более значительные инвестиции, чем для V1G, но и доход от V2G потенциально намного выше.
V1G / V2G и кибербезопасность
Зарядные устройства V1G и V2G подключены к интернет-облаку.
Таким образом, они потенциально могут быть взломаны хакерами. Это может привести к обесточиванию большого города, если все зарядные устройства начнут одновременно заряжаться по приказу хакеров. Поэтому очень важно, чтобы зарядное устройство V2G было хорошо защищено от кибератак и киберпреступников. В настоящее время не существует стандартов, которые могли бы помочь разработчикам продуктов и поставщикам услуг разрабатывать кибербезопасные продукты и услуги.
Приложения V2G
Сама по себе интеллектуальная зарядка (V1G) может оказать огромное влияние на сеть за счет снижения пикового спроса и зарядки только тогда, когда спрос ниже. С V2G открывается множество новых возможностей, и пять из этих ключевых приложений перечислены ниже:
1. V2G Peak shaving (управление перегрузками)
Здания (компании или жилые дома) подписывают контракт со своим оператором энергосети на основе максимальной использования (пик). Когда здание превышает согласованный пик, оно оплачивает дополнительную плату.
Если компания сможет уменьшить пик, она будет платить меньше в месяц. V2G исключительно хорошо подходит для пикового бритья. Аккумуляторы электромобилей заряжаются в непиковое время и прерываются, разряжаясь, когда возникают пиковые нагрузки. Ежемесячная плата и максимальное энергопотребление снижаются при использовании технологии V2G.
Основная критика этого метода заключается в том, что существует только штраф за пиковые нагрузки, не зависящий от времени суток, цены на энергию в данный момент и не зависящий от фактической перегрузки в сети. Это метод грубой силы, который окажет влияние, но, конечно, не сведет воедино спрос и предложение энергии.
Таким образом, основная задача здесь состоит в том, чтобы создать реальный рынок энергии, на котором спрос и предложение могут найти друг друга при относительно низких уровнях мощности. В результате энергетическая инфраструктура будет использоваться более эффективно. На национальном уровне это рынок на миллиард долларов, где каждый % сбережений стоит больших денег.
2. Арбитражные возможности V2G (торговля)
V2G позволяет аккумулятору электромобиля торговать на рынках энергии. Когда цены низкие, энергию будут покупать и хранить. Когда цена высока, энергия будет продаваться снова. Сегодня на уровне домов цены на энергию почти не меняются. На энергетическом рынке, например, на APX, цены сильно колеблются, а иногда даже становятся отрицательными. Это означает, что в некоторые моменты кому-то платят за получение энергии из сети!
3. Регулятор частоты V2G (FCR)
Энергетическая сеть настроена на частоту 50 Гц (60 Гц в США). Когда спрос достигает пика, вращающийся резерв (несколько местных генераторов) обеспечивает поставку дополнительной энергии и стабильность сети. Вращающийся резерв в основном действует как дополнительный буфер доступной энергии. Поскольку эти машины фактически вращаются, эксплуатационные расходы на топливо и техническое обслуживание являются значительными. Поскольку батареи управляются программным обеспечением двунаправленного преобразователя V2G и реагируют в течение нескольких секунд, это гораздо более эффективное решение по сравнению с механическими прядильными машинами.
Электромобили с поддержкой V2G могут участвовать в первичном, вторичном и (потенциально) третичном рынках управления частотой и обеспечивать снижение затрат для сетевых операторов. Ожидается, что потребители, желающие внести свой вклад в это, получат финансовую компенсацию.
4. Микросети V2G и сбои в работе сети
V2G позволяет создавать собственные микросети. В сочетании с возобновляемыми источниками энергии можно будет полностью отключиться от сети и при этом иметь энергию. V2G также можно использовать в качестве резервного источника энергии. Если возникают проблемы с оператором сети и происходит отключение электроэнергии, батарея может служить резервной сетью.
5. Буфер возобновляемой энергии V2G
Электромобили рассматриваются как устойчивое будущее транспорта. Однако они являются действительно устойчивыми только в том случае, если электричество, используемое для их зарядки, поступает из устойчивых источников, а не из ископаемого топлива. Наблюдается очевидный рост использования возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия и энергия ветра.
На данный момент эта энергия напрямую возвращается в сеть. Умная технология позволяет заряжать автомобили напрямую от солнечной энергии или накапливать ее в аккумуляторах. Только когда энергия больше не нужна или когда цены являются правильными, энергия может быть возвращена в сеть.
Бизнес-модели V2G
Благодаря разнообразию приложений V2G является важнейшим инструментом, который обеспечивает более эффективное использование сети и широкое распространение возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца. V2G — это решение проблем с помощью интеллектуального программного обеспечения, а не инвестиции старой школы в большее количество кабелей и высоковольтных линий. Помимо частных электромобилей, еще одной интересной бизнес-моделью является V2G Commercial EV Fleet Operations. Когда компания имеет большой парк автомобилей, этот парк можно использовать в коммерческих целях с помощью V2G. Вышеупомянутые бизнес-модели, такие как снижение пиковой нагрузки и резервное копирование при отключении электроэнергии, могут быть предложены соседним офисам.
Согласно исследованию, проведенному ABI Research , к 2025 году технология V2G может обеспечить дополнительный доход в размере до 2 миллиардов долларов для глобальных коммунальных служб. В исследовании говорится, что эта технология может позволить потребителям экономить до 272 долларов в год на счетах за электроэнергию. С другой стороны, другие исследования оценивают прибыль от V2G на автомобиль в диапазоне от 0 до 8000 долларов в год [2, 3]. Широкий диапазон показывает, как несколько параметров влияют на бизнес-модели V2G и как требуются дальнейшие исследования в этой области, включая оценку деградации батареи. Важнейшими параметрами, влияющими на доходы V2G, являются рыночные цены (долл. США) на вспомогательные услуги; мощность V2G (кВт) автомобиля, зарядного устройства и распределительной сети; и энергоемкость (кВтч) аккумуляторной батареи транспортного средства.
Дорожная карта Интеграция с сетью
Еще одной проблемой для V2G являются стандарты зарядки.
Для V2G стандарт CHAdeMO разработан гораздо дальше, чем CCS, благодаря раннему запуску V2X в 2012 году. Однако, согласно CleanTechnica , CCS становится доминирующим стандартом зарядки в Европе.
В конце 2018 года администратор стандарта CCS (CharIn) выпустил собственную дорожную карту для уровней интеграции Grid. Эта дорожная карта описывает четыре разных уровня. Уровень 1 и 2 представляют собой уровни интеграции V1G, которые, как ожидается, будут применяться к 2020 году. CharIn ожидает, что уровень 3 (V2H) и уровень 4 (V2G) будут введены примерно в 2025 году9.0006
Модуль быстрой зарядки от автомобиля к сети на солнечной энергии (V2G)
С 2009 года Power Research Electronics b.v. (PRE Power Developers) является известным поставщиком модулей зарядных устройств для OEM-компаний (зарядных устройств). Их клиенты предоставляют решения для быстрой зарядки постоянным током по всему миру. В сотрудничестве с Технологическим университетом Делфта и компанией Last Mile Solutions компания PRE Power Developers недавно разработала и выпустила модуль двунаправленного зарядного устройства для электромобилей мощностью 10 кВт, работающий от солнечной энергии.
Это первое в своем роде зарядное устройство позволяет заряжать электромобили напрямую от солнечной (PV) энергии постоянного тока, предотвращая потери при преобразовании постоянного тока в переменный (и обратно) [4]. Следовательно, требуется только один инвертор как для фотоэлектрических, так и для электромобилей, и он на 17% эффективнее, чем современные зарядные устройства, обменивающиеся энергией на переменном токе. Таким образом, модуль солнечной энергии мощностью 10 кВт представляет собой разумную интеграцию солнечного модуля MPPT и зарядного модуля V2G. Зарядное устройство можно использовать модульно, что позволяет размещать несколько модулей параллельно, для достижения мощности 150 кВт. Это инновационное устойчивое зарядное устройство получило несколько наград, в том числе награду «Самая значительная инновация в области электромобилей» от IDTechEx в Берлине и «Лучшую техническую идею 2018 года» от научного журнала KIJK.
Ссылки
1 ‘Global EV Outlook 2019’ Междунар.
Энергетическое агентство , без даты, стр. 1–143.
2 Томич, Дж., Кемптон, В.: «Использование парка транспортных средств с электроприводом для поддержки сети» J. Power Sources , 2007.
3 Андерссон, С.Л., Элофссон, А.К., Галус, М.Д., и др. . : «Подключаемые гибридные электромобили как регулирующие поставщики электроэнергии: тематические исследования Швеции и Германии», Energy Policy , 2010.
4 Чандра Моули, Г.Р., Шиффелен, Дж.Х., ван ден Хеувел, М., Кардолус, М. , Бауэр, П.: «Двунаправленное зарядное устройство для электромобиля на солнечной энергии мощностью 10 кВт, совместимое с Chademo и COMBO» IEEE Trans. Силовой электрон. , 2018.
О писателях:
др.ир. Гаутам Рам — доцент кафедры устойчивой энергетики Делфтского технологического университета, Нидерланды. Он получил степень бакалавра и магистра в области электротехники в Национальном технологическом институте Тричи, Индия, в 2011 году и Делфтском технологическом университете в 2013 году соответственно.
Он получил докторскую степень в Делфтском университете в 2018 году за разработку зарядного устройства V2G для электромобилей на солнечной энергии, совместимого с CHAdeMO, CCS/COMBO, и разработал интеллектуальные алгоритмы зарядки. Проект осуществлялся в сотрудничестве с PRE Power Developers, ABB и UT Austin. С 2017 по 2019 год, он был докторантом в Делфтском техническом университете, работая над проектом Flexgrid, Trolley 2.0 и Orchestrating Smart Charging. Он также является координатором и лектором Массового открытого онлайн-курса (МООК) по электромобилям на edX.org. Его текущие исследования сосредоточены на электромобилях, зарядке электромобилей, фотоэлектрических системах, силовой электронике и управлении спросом.
Г-н Менно Кардолус получил степень магистра наук. по электротехнике и электрическим машинам Делфтского технологического университета в 1996. Он является генеральным директором PRE Power Developers с опытом работы в области силовой электроники. Он является патентообладателем нескольких патентов на преобразование энергии.
Уже более 20 лет Menno активно занимается силовой электроникой для систем зарядки электромобилей и возобновляемых источников энергии. Совместно с Делфтским технологическим университетом компания PRE Power Developers разработала первое в мире быстрое зарядное устройство прямого действия на солнечной энергии. Это исследование опубликовано в IEEE Published (Transactions on Power Electronics): Двунаправленное зарядное устройство для электромобилей на солнечной энергии мощностью 10 кВт, совместимое с Chademo и COMBO. Это исследование получило награду IDTECHEX, Берлин, 2018 г.
Power Research Electronics BV
Minervum 7073
4817 ZK Breda
Нидерланды
T +31 (0) 76 58 11 077
F +31 (0) 76 58 90 037 E-mail
W www.pr-electronics.nl
Делфтский технологический университет / Технический университет Делфта
Системы постоянного тока, группа преобразования и хранения энергии
Кафедра устойчивой энергетики
Факультет электротехники, математики и компьютерных наук
Mekelweg 4
2628 CD Delft
Нидерланды
www.
tudelft.nl
www.dcs.ewi.tudelft.nl
V1G, V2G и V2B/V2H/V2X — все это элементы интеллектуальной зарядки, хотя некоторые из них немного более продвинуты. Умная зарядка такова, потому что она позволяет контролировать и оптимизировать процесс зарядки с помощью облачных технологий. Соединение для передачи данных необходимо для интеллектуальной регулировки количества энергии, используемой транспортным средством, в зависимости от состояния сети во время зарядки. В то время как V1G больше подходит для интеллектуальной зарядки транспортного средства в одном направлении, несколько вещей для работы. К ним относятся двунаправленное зарядное устройство, протокол связи для взаимодействия между зарядным устройством и транспортным средством, транспортное средство со всеми возможностями для V2G и хорошая система управления. Эти требования связаны с использованием электроэнергии в электромобилях (EV). для различных приложений. Учитывая, что электромобили, по прогнозам, вырастут на 50% в 2030 году и на 80% в 2050 году, важно, чтобы мы использовали их эффективно, особенно в интересах сетей.
Интеллектуальная зарядка и ее элементы, такие как V1G, вписываются в решение, необходимое для эффективного использования электромобилей, как видно из следующих основных моментов.
V1G (однонаправленная интеллектуальная зарядка)
V1G — это интеллектуальная зарядка в простейшем виде, то есть в одном направлении. Быть «умным» означает, что он позволяет электромобилям динамически изменять скорость и время зарядки, поскольку он связывает электромобиль со станцией, используя соединение для передачи данных. Преимущество этого заключается в минимальных затратах на зарядку. Кроме того, V1G позволяет транспортному средству сообщать зарядной станции о том, что необходимо, с помощью технологий машинного обучения. Некоторые другие преимущества V1G включают более безопасную зарядку, мониторинг потребления электроэнергии, оптимизированное время зарядки и простое определение местоположения зарядных станций. Кроме того, это может помочь вам принять решение о взимании платы, когда электроэнергия дешевле и чище, учитывая информацию, доступную на рынке электроэнергии и в системе.
С V1G водитель электромобиля может легко получить доступ к подробной информации об использовании электроэнергии, поскольку датчики измеряют ее и предоставляют актуальные значения, чтобы помочь пользователям электромобилей принимать более взвешенные решения. Эти основные моменты намного перевешивают недостатки, если таковые имеются.
V2B/V2H (транспортное средство-здание, транспортное средство-дом)
Транспортное средство-здание (V2B) и транспортное средство-дом (V2H) схожи по своим операциям. Однако с развитием возобновляемых источников энергии неустойчивое производство допускает некоторую избыточную мощность, а иногда и потребность в энергии. Чтобы увеличить это, электромобили могут использоваться для получения и подачи электроэнергии в дома и здания. Помимо случаев производства возобновляемой энергии, электромобиль может просто использоваться для подачи энергии в случае отключения электроэнергии или отключения электроэнергии. Я знаю, что такое использование электромобилей может не влиять напрямую на энергосистему, но создает локально сбалансированную среду.
В конце концов, это огромный шаг в правильном направлении для балансировки сети. V2B и V2H не были реализованы во многих местах по всему миру, но известно, что Tepco, коммунальное предприятие в Японии, внедрила двунаправленную зарядку. Tepco утверждает, что у 10 автомобилей Nissan Leaf достаточно энергии для питания 1000 домов в течение часа. Это большая мощность, к которой можно получить доступ на колесах.
V2X (транспортное средство для всего)
Технологии транспортного средства для всего, изначально ориентированные на связь с другими объектами, такими как другие транспортные средства, инфраструктура, люди и другие части дорожной системы. Это достигается за счет передачи информации от транспортного средства к движущимся частям системы дорожного движения. Эта информация передается через широкую полосу пропускания от датчиков транспортного средства и других источников для связи с другими автомобилями и конструкциями. -автомобили). В 2017 году начали выпускать больше автомобилей с V2X, особенно в Японии.
Большинство из них оснащены DRSC (выделенная связь ближнего действия) V2X. Мотивация V2X включает в себя лучшее управление дорогами, более безопасное вождение, энергосбережение и эффективность дорожного движения. Однако теперь мы можем использовать технологии V2X для других различных приложений, включая двунаправленную зарядку. V2H и V2B также используют эту технологию для связи с принимающей стороной.
V2G (автомобиль-к-сети, двунаправленная интеллектуальная зарядка)
Автомобиль-к-сети, согласно его названию, предполагает возврат электроэнергии в сеть с помощью электромобилей. Это достигается, когда транспортное средство способно к двунаправленной зарядке. Кроме того, протоколы связи V2G, которые его поддерживают, должны быть на месте между транспортным средством и зарядной станцией, а также между зарядной станцией и системами управления. Транспортное средство-сеть выгодно для сетей, чтобы сбалансировать его, особенно когда возобновляемые источники энергии источники интегрированы.
Кроме того, это рентабельно, поскольку пользователи могут продавать избыточную мощность своих автомобилей по стандартной цене для питания сетей. V2G также может включать регулирование скорости зарядки подключаемого электромобиля. Эти преимущества достаточно привлекательны для работы.
Взаимосвязи V1G, V2H, V2B, V2G и V2X
Из этих технологий V1G может показаться странной, потому что она однонаправленная, но она формирует основу для остальных. V2X может работать только с использованием интеллектуальной зарядки и охватывает все технологии двунаправленной зарядки. Тем не менее, V2G выделяется тем, что это прямая передача энергии от транспортных средств к сетям, а не к коммунальным предприятиям. V2H, V2B и V2X взаимосвязаны, поскольку они практически одно и то же в разных приложениях. Однако для V2B количество потребляемой мощности отличается от V2H. Время использования также различно для домов и предприятий/зданий в целом. Интеллектуальная зарядка Доступное направление зарядки Заинтересованные стороныПриложение V1G ДаОднонаправленныйОдиночные пользователиДля зарядки электромобилей в контролируемых рамках для оптимизации времени и ресурсов V2B ДаДвунаправленныйАгрегаторы, пользователи, зданияДля увеличения энергоснабжения здания с использованием энергии в аккумуляторе электромобиля посредством их соединения V2H ДаДвунаправленныйОдин пользовательДля питания дома от аккумулятора электромобиля V2X ДаДвунаправленныйАгрегаторы,DSO, TSOДля подключения электромобиля ко всему с помощью датчиков, которые могут передавать данные V2G YesBidirectionalAllЧтобы вернуть электроэнергию в сеть ради стабильности
Будущее V1G, V2H, V2B, V2G и V2X
Преимущество V2X заключается в том, насколько оно доступно и доступно в точное время.
Он представляет собой форму хранения энергии, которая благоприятствует как рынку электромобилей, так и сетям. Его легко установить в домах и офисах для зарядки. Например, было предсказано, что технология V2G будет расти быстрыми темпами, глядя на рынок. По прогнозам, к 2027 году рынок технологий V2G достигнет 17,27 млрд долларов, учитывая высокие темпы роста зарядных станций для электромобилей по всему миру. Гибкость, обеспечиваемая V2G, также, вероятно, будет способствовать этому росту. Умная зарядка сама по себе — это будущее зарядки электромобилей. Аналитики IDC ожидают, что города и правительства будут тратить 19 долларов.6 миллиардов (148 миллиардов фунтов стерлингов) на интеллектуальное развитие к 2023 году. Когда это произойдет, будет больше умных городов, что, как мы надеемся, приведет к большему количеству внедрений умной зарядки. V1G, V2H, V2B, V2G и V2X могут показаться только полностью существовать в далеком будущем, но оно ближе, чем вы можете ожидать. Хотя он уже внедряется в некоторых местах, он постепенно распространится по всему миру.