Smart Energistyring av bygg ved bruk av solcelleanlegg og batteri

Abstract

Sammendrag I dagens situasjon da fokuset på klima og miljøvennlighet fortsetter å vokse kommer det stadig ny teknologi som kan erstatte det tradisjonelle. En av disse løsningene er oppvarmingssystemet til Vassinghaugen borettslag der det er brukt en kombinasjon av solceller, batteri og varmepumpe. For at dette skal gi en økonomisk besparelse er det behov for å styre denne type anlegg på en måte som vil gi gode besparelser for forbruker. Problemstillingen i denne oppgaven har derfor vært fokusert på styringen og dimensjoneringen av oppvarmingssystemet til Vassinghaugen. Oppgaven går ut på valg av størrelser på komponenter samt å lage et program for styringen. Beskrivelse av komponenter og virkemåte er gjort slik at det dannes en forståelse for hvordan systemet sparer energi og hvordan styring kan utføres. Systemet er veldig fleksibelt, kom-ponenter skal dimensjoneres for å spare energi og ikke bare fylle et krav til oppvarming. Styringen og valg av størrelser på komponentene vil utgjøre store forskjeller når det kommer til hvor mye energi det totale systemet sparer. Det har blitt vurdert forskjellige faktorer som påvirker valget av disse størrelsene og parameterne som brukes til hvordan systemet burde styres. Valget av varmepumpe er basert på å fylle energi- og effektbehov som er beregnet for Vassinghaugen. Videre er valget for solceller basert på tilgjengelig plass på taket grunnet behovet for en spesifikk vinkel på panelene for å utnytte produksjonskapasiteten. Til slutt er batteri dimensjonert ut ifra produsert energi fra solcellene. Programmet for styringen er utført i WAGOs programmeringsverktøy e!COCKPIT der parameterne for styringen er lagt inn for å styre opp- og utlading av batteriet. Styringen vil gå ut på å beregne netto energibehov for neste dag som tar for seg estimert behov for varme og energi levert fra solcellene. Fornuftig styring og dimensjonering av solceller, batteri og varmepumpeanlegg fører med seg nytteverdier for både forbruker og netteier. For forbruker vil dette medføre at forbruket fra kraftnettet blir redusert og dermed også strømregningen. Da forbruket blir redusert og potensielle effekttopper ikke vil forekomme vil dette føre til at netteier får redusert belastning på kraftnettet og dermed minske behovet for utbedring.

Abstract In today’s situation when electricity is being used for mostly everything at home it is becoming more relevant to find solutions for reducing the consumption or shifting the power consumption. One of these solutions is the heating system on Vassinghaugen where it has been used a combination of solar panels, battery, and heating pump. In order to achieve an economical saving, there is a need to have a management system in a way that will give good savings for user. The thesis in this subject has been focusing on controlling and dimensioning of the heating system. The task is therefore to choose the sizes of components and to create a program for the control. Description of the components and how they work is being done to create an understanding of how the system can save energy and how management can be performed. The system is very flexible since the components will be sized to save energy, and not only meet the requirement of house heating. Management and components sizing will make big differences when it comes to how much energy the whole system saves. It is been considered various factors that influence the choice of the sizes and parameter that influence how the system is being managed. The choice of heating pump is based on filling a requirement for the energy and power which has been estimated on Vassinghaugen. The solar cell is dimensioned based on accessible space on the roof and because they need a certain angel for utilizing the production capacity. Finally, the battery is sized from the energy produced from the solar cells as it will not save extra and the cost of it is considerable. The control program is carried out in WAGO’s programming tool e!COCKPIT where parameter for the management is implemented for controlling the charge and discharge of the battery. The program will be estimating the need for energy the next day and produced energy from the solar cells. Reasonable management and dimensioning of solar cells, battery and heating pump will bring benefits to both the consumer and the grid owner. For consumers, this will mean consumption from the power grid is being reduced and thus also the electricity bill. As consumption is reduced and potential power peaks will not occur, it would mean lesser load on the power grid and thus reduce the need for improvement.