Mere solenergi i elnettet med bedre kontrol

Det er svært at forudsige, hvornår og hvor meget solen skinner. Derfor vil der typisk være store udsving i produktionen af energi fra solceller, og det er en udfordring for det eksisterende elnet, der tidligere har været vant til en stabil tilførsel af energi fra fossile brændsler. Yongheng Yang, der er lektor på Institut for Energiteknik på Aalborg Universitet, har undersøgt, hvordan man på converter-stadiet bedre kan kontrollere, at den solenergi, der bliver integreret i elnettet, ikke får negativ indflydelse på nettets stabilitet. Med smartere kontroller vil det være muligt at bringe mere solenergi ind i elnettet og dermed skabe en grønnere el til forbrugerne.

Kontrolstrategierne er beskrevet i den videnskabelige artikel ”Power control flexibilities for grid-connected multi-functional photovoltaic inverters”, som Yongheng Yang for nylig modtog en IET Premium Award (Best Paper) for af IET Renewable Power Generation. Prisen er en anerkendelse af forfatterne af de bedste artikler, der er offentliggjort i tidsskriftet i de sidste to år.

Jævn tilførsel af energi skaber stabilitet
Mellem solcellerne og elnettet er converteren, der består af flere effektelektronik-enheder, og det er her, der er mulighed for at designe en converter, der kan regulere, hvor meget af solcellernes energiproduktion, der kommer videre til elnettet.

- Selvom vi selvfølgelig gerne vil bringe så meget af solenergien videre til elnettet som muligt, kan vi være nødt til forhindre al energien i at slippe igennem converter-stadiet, så vi ikke står tilbage med et elnet, der ikke bliver ustabilt pga. for meget energi, siger Yongheng Yang og tilføjer: For at sikre hele elnettets stabilitet skal vi derfor være i stand til fleksibelt at kontrollere produktionen, når det er nødvendigt, f.eks. at begrænse eller spare energi fra solceller. Det vil nemlig kunne give en jævn tilførsel.

Øget effektivitet giver øget pålidelighed

Udover strategien for kontrol af energioverførslen fra til elnettet, er Yongheng Yang også optaget af at øge effektiviteten og pålideligheden af selve converteren. Øger man effektiviteten af converteren, vil man nemlig samtidig øge pålideligheden, fordi det er i høj grad ved energitabet, at pålideligheden svækkes.

- Når vi mister energi i konverteringsfasen, fører tabet til varme, fordi resistorerne bliver varmere. Og jo større energitab desto varmere, og det kan i sidste ende få converteren til at brænde sammen. Målet er derfor ikke kun at presse mere energi ud af processen, men også at sikre at converteren bliver mere pålidelig og dermed kan øge systemets samlede operationstid, siger Yongheng Yang.

Med en øget operationstid af systemet opnår ejerne af elnettet og solcellerne af et større overskud og i sidste ende vil det også kunne betyde billigere og grønnere el til forbrugerne.

Fra 95 til 100 procent
I dag er teknologien i konverteringsfasen så god, at det kun er fem procent af den energi, der kommer dertil, der går tabt. Men den kan bliver endnu bedre.

- Det, jeg arbejder for, er at udnytte de sidste fem procent, så vi både får mest muligt ud af energien og ud af systemet. I det store perspektiv kan det være med til at gøre vores samfund grønnere og mere bæredygtigt, siger Yongheng Yang.

Læs mere
”Best Paper”-artiklen kan downloades gratis på http://dx.doi.org/10.1049/iet-rpg.2015.0133. Derudover har Yongheng Yang for nylig udgivet bogen Advances in Grid-Connected Photovoltaic Power Conversion Systems, som han har skrevet i samarbejde med Katherine A. Kim, Frede Blaabjerg, og Ariya Sangwongwanich. Bogen opsummerer kontrolstrategierne med flere diskussioner om fremtidig elnet-venlig energiproduktion fra solceller. Bogen er tilgængelig på https://www.elsevier.com/books/advances-in-grid-connected-photovoltaic-power-konvertering-systemer/yang/978-0-08-102339-6.