Fakulta elektrotechnick´a Katedra elektromechaniky a v´ykonov´e elektroniky
´ PRACE ´ ˇ BAKALA´ RSK A Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzenˇ s ohledem na elektromobilitu
Autor pr´ace: Vedouc´ı pr´ace:
Petr Lup´acˇ Ing. Jana Lid’a´ kov´a
Plzeˇn 2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
ˇ Cestn´ e prohl´asˇen´ı Pˇredkl´ad´am t´ımto k posouzen´ı a obhajobˇe bakal´aˇrskou pr´aci, zpracovanou na z´avˇer bakal´aˇrsk´eho studia na Fakultˇe elektrotechnick´e Z´apadoˇcesk´e univerzity v Plzni. Prohlaˇsuji, zˇ e jsem tuto bakal´aˇrskou pr´aci vypracoval samostatnˇe, s pouˇzit´ım odborn´e literatury a pramen˚u uveden´ych v seznamu, kter´y je souˇca´ st´ı t´eto bakal´aˇrsk´e pr´ace. D´ale prohlaˇsuji, zˇ e veˇsker´y software, pouˇzit´y pˇri ˇreˇsen´ı t´eto bakal´aˇrsk´e pr´ace, je leg´aln´ı.
Datum: 24. 5. 2014
....................... podpis
II
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
Abstrakt Pˇredkl´adan´a bakal´aˇrsk´a pr´ace je zamˇeˇrena na zmapov´an´ı souˇcasn´eho stavu energetick´e bilance mˇesta Plznˇe a s t´ım souvisej´ıc´ı moˇznost´ı ostrovn´ıho provozu. Z´aroveˇn se bude zamˇeˇrovat na vyuˇz´ıv´an´ı elektromobil˚u pˇri ostrovn´ım provozu a na n´avrh rozm´ıstˇen´ı dob´ıjec´ıch stanic v Plzni.
Kl´ıcˇ ov´a slova Ostrovn´ı provoz, elektromobilita, elektrizaˇcn´ı soustava, blackout, dob´ıjec´ı stanice, energetick´a bilance, Plzeˇn
III
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
Abstract The present bachelor’s thesis is focused on mapping the current state of the energy balance of Pilsen and the related possibility of island service. At the same time it will focus on the use of electric vehicles in the traffic island and a layout of charging stations in Pilsen
Keywords Island operation, electromobility, electricity system, blackout, charging station, energy balance, Pilsen
IV
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
2014
Obsah Seznam veliˇcin a zkratek
3
´ Uvod
4
´ 1 Teoretick´y uvod 1.1 Elektrizaˇcn´ı soustava . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1 Zat´ızˇ en´ı CR
5 5 6
1.1.2 Podp˚urn´e sluˇzby v ES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ostrovn´ı provoz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 8
1.2
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.3
1.4
Popis ostrovn´ıho provozu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Blackout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Pˇrechod do ostrovn´ıho provozu . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Elektromobilita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 ´ 1.3.1 Uvod do elektromobility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3.2 Elektromobilita na cˇ asov´e ose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3.3 V´yhody a nev´yhody elektromobil˚u . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Smart Grids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.4.1
HDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2 Energetick´e bilance mˇesta Plzenˇ 16 2.1 Mˇeˇren´ı spotˇreby a v´yroby el. energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2
2.3 2.4
Dodavatel´e elektrick´e energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2.1 Plzeˇnsk´a energetika, a.s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.2.2 Plzeˇnsk´a Tepl´arensk´a, a.s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.2.3 Obnoviteln´e zdroje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Odbˇeratel´e elektrick´e energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Moˇznost pˇrechodu do ostrovn´ıho provozu . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.4.1
Plzeˇnsk´a energetika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3 Plzenˇ a elektromobilita v ostrovn´ım provozu 25 3.1 Rozbor vlivu elektromobil˚u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2
3.1.1 Aktu´aln´ı stav mˇesta Plzeˇn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1.2 Stavy pˇri rozd´ıln´em zastoupen´ı elektromobil˚u . . . . . . . . . . . 26 Pˇripojen´ı elektromobilu k s´ıti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.2.1 3.2.2
Probl´emy s nab´ıjec´ımi stanicemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 N´avrh dob´ıjec´ı infrastruktury . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4 Z´avˇer
33 1
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
2014
Seznam obr´azku˚
34
Seznam tabulek
35
Seznam pˇr´ıloh
36
Reference
37
2
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
Seznam veliˇcin a zkratek ˇ CEPS ..........................
ˇ a pˇrenosov´a soustava Cesk´
DS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E ..............................
Distribuˇcn´ı soustava energie [Wh]
ES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . f ............................... FV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Elektrizaˇcn´ı soustava Frekvence [Hz] Fotovoltaika
GE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . HDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gener´ator Hromadn´e d´alkov´e ovl´ad´an´ı
I ............................... IZS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . K1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Elektrick´y proud [A] Integrovan´y z´achrann´y syst´em Kotel 1
KT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kondenzaˇcn´ı turb´ına Motorgener´ator
MWe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MWt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . OC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Jednotka elektrick´eho v´ykonu Jednotka tepeln´eho v´ykonu Obchodn´ı centrum
OP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P ..............................
Ostrovn´ı provoz V´ykon [W]
PE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PTT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Plzeˇnsk´a energetika Pˇrenosov´a soustava Protitlak´a turb´ına
SG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Smart-Grids Spalovac´ı motor
SMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . TG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . TP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Short message service - sluˇzba kr´atk´ych zpr´av Turbogener´ator Technick´a zp˚usobilost
U .............................. VN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
napˇet´ı [V] Vysok´e napˇet´ı
VVN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Velmi vysok´e napˇet´ı
3
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
´ Uvod T´ema ostrovn´ıho provozu mˇesta Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu jsem si vybral, protoˇze je souˇca´ st´ı ˇreˇsen´ı energetick´ych s´ıt´ı v budoucnosti. Pod´ıl elektromobil˚u na trhu st´ale stoup´a a t´ım i jejich vliv na energetickou s´ıt’. V budoucnu budeme muset elektromobily br´at v potaz jako d˚uleˇzit´y prvek, jenˇz bude ovlivˇnovat diagram denn´ı spotˇreby. Jeˇstˇe citelnˇejˇs´ı bude jejich vliv pr´avˇe pˇri ostrovn´ım provozu. V tomto stavu m´a ostrov omezen´e prostˇredky k manipulaci s elektrickou energi´ı a proto jedna z moˇznost´ı, jak uchov´avat a cˇ erpat energii v potˇrebn´ych okamˇzic´ıch, je pr´avˇe vyuˇzit´ı elektromobil˚u a jejich energetick´e kapacity. Zajist´ıme si tak prostˇredky pro uchov´an´ı pˇrebyteˇcn´e energie a jej´ı cˇ erp´an´ı z tˇechto zdroj˚u v pˇr´ıpadˇe potˇreby. Bakal´aˇrsk´a pr´ace pracuje s daty o namˇeˇren´e energetick´e bilanci z roku 2013, ze kter´ych jsme vych´azeli pˇri schopnosti Plznˇe pracovat v ostrovn´ım provozu. Data o elektromobilech a dob´ıjec´ıch stanic´ıch vych´az´ı z dokument˚u vypracovan´ych v letech 2009 aˇz 2014. Celkov´y n´avrh ˇreˇsen´ı dob´ıjec´ıch stanic je uskuteˇcniteln´y v horizontu 30 let a v´ıce, protoˇze je realizace z´avisl´a na poˇctu elektromobil˚u v dopravˇe. C´ılem bakal´aˇrsk´e pr´ace je stanovit schopnost Plznˇe pracovat v reˇzimu ostrovn´ıho provozu, urˇcit energetick´y potenci´al elektromobil˚u pˇri tomto reˇzimu a navrhnout pˇredstavu o moˇzn´em um´ıstˇen´ı dob´ıjec´ıch stanic. Abychom tento probl´em zhodnotili, mus´ıme nejdˇr´ıv urˇcit energetickou bilanci mˇesta Plznˇe. T´ım zjist´ıme, zda je v Plzni ostrovn´ı provoz v˚ubec moˇzn´y. K tomu si mus´ıme urˇcit dodavatele a spotˇrebitele elektrick´e energie na u´ zem´ı mˇesta Plznˇe a jejich roli pˇri pˇrechodu do ostrovn´ıho provozu. Dalˇs´ım stupnˇem bude urˇcen´ı poˇctu elektromobil˚u v Plzni a jejich energetick´y potenci´al, jenˇz bychom teoreticky mohli pˇri ostrovn´ım provozu vyuˇz´ıvat. Posledn´ım bodem bude n´avrh infrastruktury dob´ıjec´ıch stanic a zhodnocen´ı probl´em˚u, jenˇz budeme muset pˇri jejich realizaci ˇreˇsit.
4
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
´ 1 Teoretick´y uvod 1.1 Elektrizaˇcn´ı soustava C´ılem elektrizaˇcn´ı soustavy je z´asobovat energi´ı spotˇrebitele v poˇzadovan´em cˇ ase, v potˇrebn´em mnoˇzstv´ı a to pˇri poˇzadovan´e kvalitˇe, spolehlivosti a co nejvyˇssˇ´ı hos´ pod´arnosti. Elektrizaˇcn´ı soustavu spravuje energetick´y regulaˇcn´ı u´ ˇrad (ERU). Rozdˇelen´ı ES: • elektr´arensk´a soustava • pˇrenosov´a soustava • rozvodn´a distribuˇcn´ı soustava • spotˇrebn´ı soustava
ˇ [3] Obr´azek 1: Pˇrenosov´a soustava CR Elektr´arensk´a soustava Skl´ad´a se z prvk˚u, kter´e se pod´ılej´ı na v´yrobˇe elektrick´e energie (gener´atory, transform´atory, ...). Obecnˇe se jedn´a o prvky, kter´e elektr´arna obsahuje. Pˇrenosov´a soustava ˇ a z´aroveˇn slouˇz´ı k propojen´ı s ES Pod´ıl´ı se na pˇrenosu energie po cel´em u´ zem´ı CR okoln´ıch st´at˚u. Pˇrenosov´a soustava se provozuje jako okruˇzn´ı. Z d˚uvodu historick´eho v´yvoje na napˇet´ıch 400 kV, 220 kV a okrajovˇe 110 kV. Z toho veden´ı 400 kV v d´elce ˇ 3 508 km a 220 kV v d´elce 1 910 km. V Cesk´ e republice spravuje pˇrenosovou soustavu ˇ CEPS, a.s. 5
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
Rozvodn´a distribuˇcn´ı soustava Slouˇz´ı k pˇrenosu energie od distributor˚u k jednotliv´ym spotˇrebitel˚um. Jedn´a se o veden´ı na napˇet’ov´e hladinˇe 110 kV, 35 kV, 22 kV, 10 kV, 6 kV, 3 kV, 1,5 kV a 0,4/0,23 kV pˇri paprskov´em, nebo pr˚ubˇezˇ n´em uspoˇra´ d´an´ı. Z toho veden´ı 110 kV v d´elce 13 000 km, 35 kV v d´elce 11 000 km a 22 kV v d´elce 62 000 km. Hlavn´ı provozovatel´e distribuˇcn´ı ˇ s´ıtˇe jsou CEZ Distribuce, a.s., E.ON Distribuce, a.s. a PREdistribuce, a.s. Spotˇrebn´ı soustava Pouˇz´ıv´a se k veden´ı el. energie v samotn´ych objektech. Jedn´a se o napˇet´ı 0,4 kV a 0,23 kV. Provozuje se mˇr´ızˇ ovˇe, nebo paprskovitˇe. [6]
ˇ 1.1.1 Zat´ızˇ en´ı CR V roce 2012 byl distribuˇcn´ı soustavou pˇrenesen v´ykon o objemu 43 344 GWh. ˇ Nejvˇetˇs´ım dodavatelem energie do distribuˇcn´ı soustavy byl CEPS, a.s., jenˇz zauj´ımal ˇ 50,85% dod´avek, coˇz pˇredstavuje objem 22 042 GWh. CEZ, a.s., dodal do distribuˇcn´ı soustavy energii o objemu 7 712 GWh. Dalˇs´ı jsou dod´avky od sousedn´ıch poskytovatel˚u distribuˇcn´ıch sluˇzeb (991 GWh), dod´avky zdroj˚u ostatn´ıch v´yrobc˚u, vˇcetnˇe samov´yrobc˚u (9 436 GWh), lok´aln´ı distribuˇcn´ı soustava(2 439 GWh) a ostatn´ı zdroje.
ˇ [MW] [6] Obr´azek 2: T´ydenn´ı maxima odbˇeru CR Pˇri mˇeˇren´ı hodinov´ych maxim v t´ydenn´ıch intervalech bˇehem roku 2012 byl zaznamen´an nejvyˇssˇ´ı odbˇer dne 7.2.2012 v 16 hodin a to 6 159 MW viz obr´azek 2. [6] ˚ e sluˇzby v ES 1.1.2 Podpurn´ Podp˚urn´e sluˇzby rozdˇelujeme do nˇekolika kategori´ı podle toho, kdo je poskytovatelem a kdo pˇr´ıjemcem dan´e sluˇzby. [21] Podp˚urn´e sluˇzby PDS pro PPS • dispeˇcersk´a z´aloha 6
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
• operativn´ı zmˇeny spotˇreby • regulace rychlosti zmˇeny zat´ızˇ en´ı • regulace napˇet´ı a jalov´eho v´ykonu Podp˚urn´e sluˇzby uˇzivatele DS pro PDS • dispeˇcersk´a z´aloha • schopnost startu ze tmy • schopnost ostrovn´ıho provozu • operativn´ı zmˇena zat´ızˇ en´ı • vyuˇzit´ı z´aloˇzn´ıho v´ykonu v akumulaci tepla • regulace napˇet´ı a jalov´eho v´ykonu • v´ypomoc ze sousedn´ı DS • regulace rychlosti zmˇeny zat´ızˇ en´ı na pˇred´avac´ıch m´ıstech • vynucen´y provozn´ı stav zdroje • v´ypomoc ze sousedn´ı zahraniˇcn´ı DS Podp˚urn´e sluˇzby od uˇzivatele DS pro PPS prostˇrednictv´ım PDS • prim´arn´ı, sekund´arn´ı, terci´aln´ı regulace cˇ inn´eho v´ykonu • dispeˇcersk´a z´aloha • rychle startuj´ıc´ı z´aloha • schopnost ostrovn´ıho provozu • schopnost startu ze tmy • vyuˇzit´ı z´aloˇzn´ıho v´ykonu v akumulaci tepla
7
Petr Lup´acˇ
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
1.2 Ostrovn´ı provoz 1.2.1 Popis ostrovn´ıho provozu Ostrovn´ı provoz (OP) je stav elektrizaˇcn´ı soustavy, kdy je objekt, u´ zemn´ı celek nebo cˇ a´ st ES v provozu nez´avisle na vnˇejˇs´ı pˇrenosov´e a distribuˇcn´ı soustavˇe. Ostrovem se pˇri t´eto definici st´avaj´ı i motocykly, automobily, letadla, atd. Ostrovn´ı provoz nast´av´a po odpojen´ı od ES, kdy dojde k blackoutu, nebo pokud elektrick´a energie nesplˇnuje standardy na kvalitu. T´ım se rozum´ı napˇr´ıklad odchylka v´ıce jak 0,2 Hz pˇri s´ıti na frekvenci 50 Hz. Nebo pokud je objekt permanentnˇe ve stavu ostrovn´ıho provozu. Napˇr´ıklad tepl´arna, kter´a dok´azˇ e pokr´yt vlastn´ı spotˇrebu a dod´avat tak teplo do mˇesta bez z´avislosti na vnˇejˇs´ı soustavˇe. [2], [7]
V´yhody ostrovn´ıho provozu: • stabilita zˇ ivotnˇe d˚uleˇzit´ych objekt˚u a infrastruktur (nemocnice, hromadn´a doprava,rozhlas) • ekonomicky v´yhodn´e pro cel´e u´ zem´ı v ostrovn´ım provozu • udrˇzen´ı bezpeˇcnosti st´alou dod´avkou energie Nev´yhody ostrovn´ıho provozu: • nestabilita kl´ıcˇ ov´ych veliˇcin (U, f, ) • nebezpeˇc´ı zmˇeny uzemnˇen´ı s´ıtˇe pˇri odpojen´ı od DS 1.2.2 Blackout Blackout je v´yrazn´y v´ypadek elektˇriny, kter´y zas´ahne rozs´ahl´e u´ zem´ı po rozpadu ES. Velikost u´ zem´ı, kter´e m˚uzˇ e blackout postihnout se m˚uzˇ e velikostnˇe pohybovat od v´ypadku nˇekter´e mˇestsk´e cˇ a´ sti pˇres celost´atn´ı v´ypadek, aˇz po poruchu, jenˇz zas´ahne u´ zem´ı v´ıce st´at˚u. Tak´e cˇ asov´e intervaly blackout˚u jsou r˚uzn´e. Nejmenˇs´ı blackouty se pohybuj´ı v ˇra´ du minut, cˇ i sp´ısˇe hodin, ovˇsem je moˇzn´e, zˇ e blackout trv´a dny i t´ydny. Hlavn´ım probl´emem blackout˚u je, zˇ e energii neum´ıme efektivnˇe skladovat. Pˇri v´ypadku velk´eho u´ zem´ı nejsme schopni okamˇzitˇe dodat energii ze z´aloˇzn´ıch zdroj˚u. Pˇreˇcerp´avac´ı elektr´arny, skladov´an´ı stlaˇcen´eho vzduchu, akumulace v bateri´ıch, soustavy elektrick´ych dynam n´am dok´azˇ´ı kompenzovat menˇs´ı nedostatky energie v s´ıti, ale na kompletn´ı pokryt´ı spotˇreby nestaˇc´ı.
8
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
2014
Tabulka 1: V´yznamn´e blackouty [8], [11] Datum Obyvatel´e [mil.] Trv´an´ı Zasaˇzen´a oblast Pˇr´ıcˇ ina 15.11.2012 0,45 1 hod. Nˇemecko, Mnichov Z´avada v rozvodnˇe, nebo elektr´arnˇe 26.10.2012 53 4 hod. severov´ychod Braz´ılie Poˇza´ r v rozvodnˇe 31.7.2012 670 8 hod. Indie Z´avada rel´e, nejvˇetˇs´ı svˇetov´y blackout 30.7.2012 300 16 hod. Indie Pˇret´ızˇ en´ı veden´ı VVN ˇ ına C´ 28.1.2008 30 12 dn´ı Snˇehov´a bouˇre zniˇcila veden´ı VVN 18.8.2005 100 7 hod Bali, J´ava, Indonesie V´ypadek veden´ı VVN ˇ edsko 23.9.2003 5 2 hod D´ansko, Sv´ Z´avada odpojovaˇce kr´atce po v´ypadku jadern´e elektr´arny 20.2.1998 0,06 5 t´ydn˚u Nov´y Z´eland Z´avada na zastaral´em kabelu VN 9.11.1965 30 14 hod USA, Kanada Chyba v nastaven´ı ochrany 1. velk´y blackout v historii
Pˇri sledov´an´ı poˇctu blackout˚u a velikosti u´ zem´ı kter´e postihli, m˚uzˇ eme poˇc´ıtat s t´ım, zˇ e jejich v´yskyt a rozsah bude st´ale cˇ astˇejˇs´ı. Pokud seˇcteme velk´e blackouty v historii, tak zjist´ıme, zˇ e od roku 1965 do roku 2000 svˇet postihly 3 vˇetˇs´ı blackouty. Ovˇsem od roku 2000 do 2013 to bylo jiˇz 16 blackout˚u. Pokud bychom chtˇeli vyˇsetˇrovat pˇr´ıcˇ iny blackout˚u a pˇredej´ıt jim, nenalezli bychom zˇ a´ dn´e pauˇsa´ ln´ı ˇreˇsen´ı probl´emu. Vˇse z´avis´ı na energetick´e vyspˇelosti dan´eho st´atu a jeho klimatick´ych podm´ınk´ach. [2], [7], [8], [11]
Zde jsou nˇekter´e z´akladn´ı pˇr´ıcˇ iny blackout˚u: • Pˇrenos v´ykon˚u na maximu moˇznost´ı PS • Propojov´an´ı pˇrenosov´ych soustav • St´aˇr´ı pˇrenosov´ych soustav • Nestabilita v´ykonu z obnoviteln´ych zdroj˚u • Vliv poˇcas´ı • Mechanick´a z´avada nˇekter´eho z prvk˚u soustavy • Nedostateˇcn´a komunikace mezi v´yrobci el. energie
9
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
ˇ Ceskou republiku ohroˇzuje zejm´ena propojen´ı pˇrenosov´ych soustav. Po pˇripojen´ı k Evropsk´e pˇrenosov´e soustavˇe je naˇse soustava napˇr´ıklad pˇretˇezˇ ov´ana kaˇzd´y rok na podzim, kdy vˇetrn´e elektr´arny na severu Nˇemecka s instalovan´ym v´ykonem 24 600 MW ˇ 150 MW) vyprodukuj´ı nejv´ıce energie, ta se potom distribuuje do jiˇzn´ıch cˇ a´ st´ı zemˇe (CR ˇ ˇ je nad dimenzovan´a a tento i pˇres Ceskou republiku. Naˇstˇest´ı pˇrenosov´a soustava CR n´apor dok´azˇ e pojmout, ovˇsem situace se m˚uzˇ e zmˇenit. Pokud by takov´a situace nastala, je vhodn´ym ˇreˇsen´ım pˇrechod do ostrovn´ıho provozu. [9] 1.2.3 Pˇrechod do ostrovn´ıho provozu Pro pˇrechod do ostrovn´ıho provozu se vyuˇz´ıv´a dvou zp˚usob˚u, a to takzvan´y start ze tmy a vyˇclenˇen´ı ostrova z elektrizaˇcn´ı soustavy. Start ze tmy Tento zp˚usob pˇrechodu do OP spoˇc´ıv´a v tom, zˇ e dojde k absolutn´ımu, nebo cˇ a´ steˇcn´emu rozpadu elektrizaˇcn´ı soustavy a elektr´arna mus´ı b´yt schopna najet do provozu bez podpory vnˇejˇs´ıho zdroje napˇet´ı. Snaˇz´ıme se dos´ahnout obnoven´ı dod´avek energie v co nejkratˇs´ım moˇzn´em intervalu alespoˇn ve vyˇclenˇen´em ostrovˇe. Ostrovem se v tomto pˇr´ıpadˇe rozum´ı samotn´a elektr´arna, ve kter´e nap´aj´ıme blok z nez´avisl´eho zdroje napˇet´ı (NZ obr. 3) a ten pot´e dok´azˇ e pokr´yt vlastn´ı spotˇrebu elektr´arny, nebo bl´ızk´e subjekty, kter´e jsou zahrnuty do ostrova (bod cˇ . 3, obr. 3). Vyˇclenˇen´ı ostrovn´ı s´ıtˇe Zav´ad´ı se pˇri odchylk´ach frekvence od stanoven´ych hodnot. V naˇsich podm´ınk´ach jde o 0,2 Hz pˇri frekvenci s´ıtˇe 50 Hz. Ostrov je v tomto pˇr´ıpadˇe oblast s nezn´am´ym rozloˇzen´ım zdroj˚u a z´atˇezˇ´ı (bod cˇ .1 obr. 3). Tak´e m˚uzˇ e nastat, zˇ e ostrov bude m´ıt zn´am´e rozloˇzen´ı zdroj˚u a z´atˇezˇ´ı, jako napˇr´ıklad tepl´arna (bod cˇ .2, obr. 3). [2], [7], [21]
1
Rozvodna
NZ Spotřeba Vlastní spotřeba
OSTROV
2
Spotřeba Rozvodna
Elektrizační soustava
Výroba
Výroba Lokální ostrov
Rozvodna
Lokální spotřeba
3
Spotřeba
1
Obr´azek 3: Zn´azornˇen´ı ostrov˚u v ES [4]
10
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
1.3 Elektromobilita ´ 1.3.1 Uvod do elektromobility V posledn´ıch letech spoleˇcnost vynakl´ad´a st´ale vˇetˇs´ı prostˇredky na stabilizaci syst´emu dopravy. Lid´e si zaˇc´ınaj´ı uvˇedomovat neudrˇzitelnost pˇrepravy vyuˇz´ıvaj´ıc´ı ropu jako neobnoviteln´y zdroj energie. Pˇri zvyˇsuj´ıc´ım se poˇctu obyvatel planety se st´ale zvyˇsuje poˇzadavek na mnoˇzstv´ı ropy, t´ım roste jej´ı cena a z´aroveˇn doch´az´ı i ke vˇetˇs´ımu zneˇciˇstˇen´ı ovzduˇs´ı, coˇz zp˚usobuje sklen´ıkov´y efekt a n´asledn´e v´ykyvy glob´aln´ıch teplot. Tyto probl´emy by mohla vyˇreˇsit elektromobilita, kter´a ˇreˇs´ı moˇznost poh´anˇen´ı dopravn´ıch prostˇredk˚u elektrickou energi´ı. Spoleˇcnost u´ spˇesˇnˇe zavedla elektromobilitu do hromadn´e dopravy. Bˇezˇ nˇe poh´anˇen´e prvky hromadn´e dopravy se kter´ymi se m˚uzˇ eme setkat jsou metro, tramvajov´a, vlakov´a, trolejbusov´a a autobusov´a doprava. Tyto dopravn´ı prostˇredky jsou ovˇsem nap´ajeny bˇehem j´ızdy skrz distribuˇcn´ı s´ıt’. V´yzkum se dnes zamˇeˇruje pˇredevˇs´ım na osobn´ı dopravu, ve kter´e je velk´y potenci´al. Ovˇsem hlavn´ım probl´emem je zajiˇstˇen´ı bateri´ı s dostateˇcnˇe velkou kapacitou, aby se vyrovnala dojezdov´e vzd´alenosti klasick´ych motor˚u. Dnes jsou v´yrobci schopni dos´ahnout dojezdov´e vzd´alenosti okolo 200 km. [2], [5], [16], [18], [20] 1.3.2 Elektromobilita na cˇ asov´e ose Historie Prvn´ı pokusy o elektromobil probˇehly jiˇz v 19. stolet´ı kr´atce po vyn´alezu elektromotoru v roce 1821 Michaelem Faradayem. V roce 1828 byl postaven prvn´ı model elektromoˇ bilu slovensk´ym fyzikem Stefanem Jedl´ıkem. Prvn´ı elektromobil pro komerˇcn´ı pouˇzit´ı ˇ byl k dispozici jiˇz v roce 1893 v USA. V Cech´ ach prvn´ı elektromobil zkonstruoval Ing. Frantiˇsek Kˇriˇz´ık v roce 1895. Z´aroveˇn zkonstruoval prvn´ı vozidlo poh´anˇen´e hybridn´ım motorem. Na konci 19. stolet´ı byl sestrojen elektromobil, kter´y pˇrekonal rychlost 100 km/h. Mˇel ovˇsem kr´atkou dojezdovou vzd´alenost. Tento probl´em vyˇreˇsil I.V. Romanov, kter´y sestrojil elektromobil, jenˇz byl schopen dojet do vzd´alenosti 60 km maxim´aln´ı rychlost´ı 35 km/h. Tabulka 2: Poˇcet elektrick´ych vozidel v roce 1914 [5] Zemˇe Typ elektrick´eho vozidla Osobn´ı N´akladn´ı Tˇr´ıkol´e celkem Nˇemecko 862 554 275 1691 Anglie 201 62 25 288 Rakousko 134 117 16 267
Poˇca´ tkem 20. stolet´ı se trh s elektromobily rozrostl natolik, zˇ e v USA bylo v provozu 11
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
zhruba 50 000 elektromobil˚u. Evropa se tomuto trendu pˇribliˇzovala viz tab. 2. Tento trend ˇ rostl a v roce 1927 dos´ahl objem elektromobil˚u v Anglii cˇ´ısla 1 363. V Ceskoslovensku dostal V´yzkumn´y u´ stav elektrick´ych stroj˚u toˇciv´ych v Brnˇe koncem 60. let za u´ kol vyvinout vozidlo pro mˇestsk´y provoz. Tento automobil dostal jm´eno EMA 1 a pot´e pˇriˇsla jeho n´astavba EMA 2 jako uˇzitkov´y v˚uz. Ovˇsem d´ıky st´atn´ı politice se nedostaly do seriov´e v´yroby. V´yhodou elektromobil˚u na Evropsk´em trhu byly niˇzsˇ´ı provozn´ı n´aklady, protoˇze dovoz ropy byl ne´unosnˇe drah´y a mˇel poruchovost oproti spalovac´ım motor˚um d´ıky jednoduˇssˇ´ımu konstrukˇcn´ımu ˇreˇsen´ı. Elektromobily mˇely tak´e vˇetˇs´ı u´ cˇ innost cca 90%, zat´ımco spalovac´ı motory dosahovaly u´ cˇ innosti cca 20%. Nev´yhodou, kter´a z´asadnˇe ovlivnila rozˇs´ıˇren´ı elektromobil˚u je jejich omezen´a dojezdov´a vzd´alenost na jedno nabit´ı bateri´ı. Tato hodnota se pohybovala okolo 80 km, coˇz znemoˇznˇ ovalo efektivn´ı mezimˇestsk´y provoz a proto byly elektromobily pouˇz´ıv´any jako mˇestsk´e dopravn´ı prostˇredky. Tak´e nedosahovaly takov´ych v´ykon˚u jako spalovac´ı motory, takˇze nebyly pouˇziteln´e na pˇrepravu tˇezˇ k´ych n´aklad˚u.
Souˇcasnost Souˇcasn´y koncept vyr´abˇen´ych elektromobil˚u vych´az´ı z konstrukce automobil˚u se spalovac´ım motorem. To znamen´a, zˇ e maj´ı jednu pohonnou jednotku, kter´a rozv´ad´ı v´ykon pˇres diferenci´al na poh´anˇenou n´apravu. Na toto uspoˇra´ d´an´ı reaguje technologie, kdy se nepouˇz´ıv´a jedna centr´aln´ı pohonn´a jednotka ale 2, nebo 4, kde kaˇzd´y motor poh´an´ı jedno kolo. Pohon kaˇzd´eho kola zvl´asˇt’ vyuˇz´ıv´a dalˇs´ı koncepce a to pouˇzit´ı n´abojov´ych elektromotor˚u. Tyto motory jsou um´ıstˇeny pˇr´ımo na n´aboji kola a sˇetˇr´ı tak m´ısto v podvozku, kter´e se d´a vyuˇz´ıt napˇr´ıklad pro baterie s vˇetˇs´ı kapacitou, jenˇz prodlouˇz´ı dojezdov´y radius elektromobilu.
Obr´azek 4: Statistika ujet´ych vzd´alenost´ı osobn´ıho vozidla [5]
12
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
Akˇcn´ı radius elektromobil˚u se nyn´ı pohybuje pr˚umˇernˇe okolo 130 aˇz 200 km a spotˇreba okolo 13 kW*h/100 km (z´aleˇz´ı na v´yrobci). Na obr´azku 4 vid´ıme, zˇ e 59,1 % vˇsech j´ızd automobilem nepˇrekroˇc´ı vzd´alenost 10 km. Z toho usuzujeme, zˇ e 60 ÷ 70 % veˇsker´e automobilov´e dopravy je mˇestsk´y, pˇr´ıpadnˇe provoz mezi satelity. Elektromobily jsou sv´ymi vlastnostmi ide´aln´ı pro tento reˇzim provozu. Pˇri tomto reˇzimu je automobil 1 ÷ 2 hodiny v provozu. Zbytek cˇ asu se automobil m˚uzˇ e pˇripojit k s´ıti a fungovat jako u´ loˇziˇstˇe, nebo zdroj energie pro s´ıt’. I pˇres to, zˇ e 60 % j´ızd se uskuteˇcn´ı do 10 km, tak je elektromobil˚um vyt´yk´an mal´y dojezdov´y radius. Tento probl´em ˇreˇs´ı hybridn´ı automobily, jenˇz obsahuj´ı hybridn´ı pohon, kter´y je kombinac´ı elektromotoru a spalovac´ıho motoru.
Budoucnost V roce 2013 se v USA prodalo 95 881 elektromobil˚u, to znamen´a 82 % n´ar˚ust oproti roku 2012. Spoleˇcnost Navigant Research pˇredpokl´ad´a, zˇ e od roku 2013 do roku 2022 se v USA prod´a 2,6 milionu elektromobil˚u, ovˇsem pˇri nynˇejˇs´ım r˚ustu popt´avky po elektromobilech m˚uzˇ eme oˇcek´avat, zˇ e toto cˇ´ıslo bude nˇekolikr´at vˇetˇs´ı. Stejn´y r˚ust budeme moci sledovat po cel´em svˇetˇe. Z´aroveˇn se bude zvyˇsovat dojezdov´a vzd´alenost a klesat bude i cena elektromobil˚u a t´ım se stanou dostupnˇejˇs´ımi pro vˇetˇs´ı spektrum spoleˇcnosti. Z toho vypl´yv´a, zˇ e mus´ıme do budoucna poˇc´ıtat s elektromobily jako s d˚uleˇzit´ym energetick´ym prvkem, jenˇz bude z´asadnˇe ovlivˇnovat elektrizaˇcn´ı soustavu. [2], [5], [10], [16], [18], [20] 1.3.3 V´yhody a nev´yhody elektromobilu˚ V´yhody • o 70% vˇetˇs´ı u´ cˇ innost, neˇz spalovac´ı, cˇ i z´azˇ ehov´y motor • odpad´a potˇreba spojky, pˇrevodovky, v´yfuku, palivov´eho, chlad´ıc´ıho nebo olejov´eho okruhu, z toho vypl´yv´a snadnˇejˇs´ı u´ drˇzba • elektromobily lze pouˇz´ıt jako u´ loˇziˇstˇe energie ve spojitosti s inteligentn´ımi s´ıtˇemi • vlastnosti odpov´ıdaj´ı skuteˇcn´emu vyuˇzit´ı automobilu • sˇetrnˇejˇs´ı k zˇ ivotn´ımu prostˇred´ı • levn´y provoz Nev´yhody • mal´a dojezdov´a vzd´alenost na jedno nabit´ı • probl´emy s vyvinut´ım baterie s poˇzadovan´ymi vlastnostmi (hmotnost, kapacita, zˇ ivotnost, cena, bezpeˇcnost) • mal´y poˇcet nab´ıjec´ıch stanic • doba nab´ıjen´ı 13
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
1.4 Smart Grids Pˇri ˇreˇsen´ı pˇripojen´ı elektromobil˚u k s´ıti bˇehem ostrovn´ıho provozu mus´ıme ˇreˇsit nˇekolik probl´em˚u, se kter´ymi poˇc´ıt´a projekt inteligentn´ıch s´ıt´ı (Smart Grid). Inteligentn´ı s´ıt’ se naz´yv´a proto, zˇ e dojde k propojen´ı mezi uˇzivateli a v´yrobci nejen silovou, ale i komunikaˇcn´ı s´ıt´ı. D´ıky vˇetˇs´ı integraci komunikaˇcn´ıch, sledovac´ıch a regulaˇcn´ıch technologi´ı n´am bude umoˇznˇ ovat, aby provozovatel s´ıtˇe mohl na lok´aln´ı, tak glob´aln´ı u´ rovni inteligentnˇe rozdˇelovat elektrickou energii. To znamen´a, zˇ e oproti dneˇsn´ımu stavu, kdy energie putuje pouze od v´yrobce ke spotˇrebiteli, bude moˇzn´e regulovat tok v´ykonu i od spotˇrebitele do s´ıtˇe. T´ım dojde i ke sn´ızˇ en´ı spotˇreby elektrick´e energie a zefektivnˇen´ı vyuˇzit´ı obnoviteln´ych zdroj˚u. To n´am z´aroveˇn umoˇzn´ı vyuˇz´ıvat elektromobily jako akumulaˇcn´ı prostˇredky pˇri regulaci zatˇezˇ ovac´ıho diagramu ostrova. SG dovol´ı tak´e distributorovi rozdˇelovat m´ıstn´ı zdroje m´ıstn´ım spotˇrebitel˚um, t´ım dojde k odlehˇcen´ı s´ıtˇe a zv´ysˇen´ı energetick´e propustnosti veden´ı. Chytr´e elektromˇery pak mohou v z´avislosti na vyt´ızˇ en´ı s´ıtˇe vyp´ınat ned˚uleˇzit´e spotˇrebiˇce a smˇerovat energii jin´ymi cestami, t´ım bude aktivnˇe pˇredch´azet v´ypadk˚um s´ıtˇe. Informace o spotˇrebˇe bude dost´avat nejenom distributor, ale i spotˇrebitel, kter´y pak bude moci sledovat svoji spotˇrebu a pot´e bude moci urˇcit, kter´y tarif pro nˇej bude nejv´yhodnˇejˇs´ı. Po pˇrechodu na SG bude nemoˇzn´e odeb´ırat energii ze s´ıtˇe takzvanˇe ,,na cˇ erno”. SG pozn´a neopr´avnˇen´y odbˇer energie a dok´azˇ e tak m´ısto cˇ ern´eho odbˇeru snadno lokalizovat. T´ım se dost´av´ame k nejdiskutovanˇejˇs´ımu probl´ememu SG, a t´ım je jejich aˇz pˇr´ıliˇsn´a informovanost. Pokud se zlodˇej dok´azˇ e dostat k dat˚um vys´ılaˇce, jenˇz ovl´ad´a danou cˇ a´ st s´ıtˇe, mohl by z dat poznat, zda je uˇzivatel v domˇe pˇr´ıtomen, cˇ i nikoliv. Elektromˇery proto mus´ı m´ıt dostateˇcnˇe zaˇsifrovan´a data, aby nemohly b´yt zneuˇzit´e. [2], [7], [12], [13], [15]
Chytré spotřebiče Řízení poptávky
Dokáží se vypnout při změnách frekvence
Zapne spotřebiče při menší ceně energie
Solární panely
Domy Kanceláře
Detekují změny v síti a dokáží určit oblasti které mají být izolovány
Skladování Skladování Energie, jenž nebyla spotřebována je uložena v bateriích pro pozdější využití
Větrné elektrárny
Poruchy v síti
Senzory
Procesory Dokáží vyhodnotit změny v síti v řádu mikrosekund
Izolovaná mikro-síť
Generátory Hlavní elektrárna
Malé generátory a solární panely mohou snížit zatížení sítě Průmyslová elektrárna
Obr´azek 5: Zn´azornˇen´ı inteligentn´ı s´ıtˇe smart grid [14]
14
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
1.4.1 HDO Syst´em hromadn´eho d´alkov´eho ovl´ad´an´ı je br´an jako 0. generace s´ıt´ı Smart Grid. V souˇcasn´e dobˇe se HDO vyuˇz´ıv´a k vyp´ın´an´ı, cˇ i zap´ın´an´ı zaˇr´ızen´ı na d´alku. Pˇrenos pˇr´ıkaz˚u prob´ıh´a pomoc´ı impulz˚u pˇr´ımo pˇres silov´e veden´ı, kter´ym se sˇ´ıˇr´ı z veden´ı VN pˇres transformaˇcn´ı stanice na veden´ı NN, aˇz ke koncov´ym zaˇr´ızen´ım. Tento sign´al je rozpozn´an pˇrij´ımaˇcem HDO, kter´y na dan´y sign´al zareaguje. D´ıky sˇ´ıˇren´ı sign´al˚u celou s´ıt´ı zareaguj´ı na dan´y impulz vˇsechna vybran´a zaˇr´ızen´ı. D´ale jsou jednotliv´ym distributor˚um urˇceny rozd´ıln´e frekvence, aby neovlivˇnovali sv´ym ˇr´ızen´ım ostatn´ı zaˇr´ızen´ı v s´ıti. Syst´emem HDO se d´a ovl´adat mnoho apliac´ı. Pˇr´ıkladem m˚uzˇ ou b´yt veˇrejn´a osvˇetlen´ı, zavlaˇzov´an´ı, elektromˇery, veˇrejn´e hodiny, topen´ı a dalˇs´ı. Hlavn´ı funkc´ı HDO je ekonomiˇctˇejˇs´ı rozdˇelov´an´ı energie bˇehem denn´ı spotˇreby. HDO tak umoˇznˇ uje pouˇz´ıvat napˇr´ıklad dvoutarifov´e u´ cˇ tov´an´ı elektˇriny, kdy distributor m˚uzˇ e napˇr´ıklad manipulovat s v´ykonem vyt´apˇen´ı a n´aslednˇe za tuto sluˇzbu spotˇrebiteli m˚uzˇ e u´ cˇ tovat odbˇer za niˇzsˇ´ı cenu. V roce 2003 bylo pod spr´avou Z´apadoˇcesk´e energetiky a.s. zhruba 150 tis´ıc pˇrij´ımaˇcu˚ HDO, jenˇz zajiˇst’uj´ı d´alkov´e ovl´ad´an´ı stykaˇcu˚ . [1], [2], [21]
15
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
2 Energetick´e bilance mˇesta Plzenˇ Dle pˇredpokladu u´ zemn´ıho pl´anu mˇesta Plznˇe je potˇreba poˇc´ıtat se z´asoben´ım energi´ı plochu o rozloze cca 137 km2 . Tato plocha je tvoˇrena pr˚umyslov´ymi, obytn´ymi, obchodn´ımi, kancel´aˇrsk´ymi a jin´ymi budovami. Touto variabilitou odbˇeratel˚u se kladou n´aroky na dod´avky cˇ inn´e i jalov´e energie. Plzeˇn m´a pomˇernˇe dobr´e zajiˇstˇen´ı dod´avek elektrick´e energie, protoˇze je nap´ajena z v´ıce jak jednoho zdroje. V pˇr´ıpadˇe v´ypadku nˇekter´eho z pˇr´ıstupov´ych uzl˚u nen´ı tˇreba pˇrechodu na ostrovn´ı provoz a mˇesto m˚uzˇ e d´al fungovat pˇri nap´ajen´ı ze sekund´arn´ıho pˇr´ıpojn´eho bodu.
´ Obr´azek 6: Uzemn´ ı pl´an mˇesta Plznˇe (2007) [1] Celkov´y instalovan´y v´ykon ve v´yrobn´ach elektrick´e energie na u´ zem´ı mˇesta Plznˇe je 191,3 MWe. V roce 2006 se v Plzni spotˇrebovalo 967 849 MWh elektrick´e energie a vyprodukovalo 1 085 170 MWh. Z toho m˚uzˇ eme vyvodit, zˇ e Plzeˇn m´a st´ale energetick´e rezervy, pokud by mˇelo doj´ıt k sobˇestaˇcnosti zajiˇstˇen´ı dod´avek elektˇriny pˇri ostrovn´ım provozu. V´yhodou je tak´e variabilita paliva jednotliv´ych energetick´ych blok˚u (uhl´ı, topn´y olej, biomasa, vodn´ı a sol´arn´ı energie), to zabezpeˇc´ı st´alou dod´avku i pˇres to, zˇ e by nastal nedostatek nˇekter´eho paliva. Bez uhl´ı by v´ykon nemohly dod´avat nejvˇetˇs´ı bloky PE, 16
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
jenˇz sou hlavn´ı dodavatel´e elektˇriny. Spotˇreba by se nav´ıc pˇri ostrovn´ım provozu sn´ızˇ ila, protoˇze by byly odpojeny dod´avky ned˚uleˇzit´ym subjekt˚um a sluˇzb´am. Na obr´azku 7 je vidˇet grafick´e zn´azornˇen´ı spotˇreby jednotliv´ych druh˚u paliv, z nichˇz je cˇ a´ st spotˇrebov´ana na elektrickou a cˇ a´ st na tepelnou energii. Nejvˇetˇs´ı spotˇreba je hnˇed´eho uhl´ı a to 78,37 %, na tom m´a nejvˇetˇs´ı pod´ıl Plzeˇnsk´a energetika a.s. a Plzeˇnsk´a tepl´arensk´a a.s. D´ale se spotˇrebov´av´a zemn´ı plyn 19 %, ostatn´ı paliva maj´ı m´enˇe, neˇz 1 % pod´ıl na celkov´e spotˇrebˇe. [1]
Obr´azek 7: Vyuˇzit´ı jednotliv´ych druh˚u paliv [1]
2.1 Mˇerˇ en´ı spotˇreby a v´yroby el. energie V zimn´ım obdob´ı kv˚uli poklesu venkovn´ıch teplot stoup´a spotˇreba vˇsech energi´ı vˇcetnˇe elektrick´e, proto pˇri urˇcen´ı energetick´e bilance mˇesta Plznˇe vych´az´ıme z dat ˇ namˇeˇren´ych v zimˇe 16.1.2013 skupinou CEZ, a.s. Data namˇeˇren´a v tomto obdob´ı maj´ı pro n´as nejvˇetˇs´ı vypov´ıdaj´ıc´ı hodnotu. S tˇemito daty m˚uzˇ eme porovnat hodnoty namˇeˇren´e v roce 2010 (pˇr´ıloha 1). Pˇri porovn´an´ı zjist´ıme, zˇ e ve 3:00 hod. jsme v roce 2010 namˇeˇrili t´emˇeˇr dvakr´at vˇetˇs´ı spotˇrebu a to 137,9 MW. Dod´avali jsme pˇritom m´enˇe energie, neˇz jsme spotˇrebovali a to 92,2 MW. Potencion´aln´ı v´ykon byl ovˇsem 221 MW. O 3 roky pozdˇeji byla menˇs´ı spotˇreba a z´aroveˇn Plzeˇn vyrobila v´ıce energie neˇz spotˇrebovala, tak´e bylo dosaˇzeno vˇetˇs´ıho potencion´aln´ıho v´ykonu a to 238 MW. Pˇri mˇeˇren´ı energetick´e bilance se zab´yv´ame dvˇema u´ daji: • Skuteˇcn´a bilance - Ud´av´a pomˇer namˇeˇren´e spotˇreby a v´yroby, ukazuje aktu´aln´ı vyt´ızˇ enost energetick´ych zdroj˚u. • Potencion´aln´ı bilance - Ud´av´a maxim´aln´ı dosaˇziteln´y v´ykon v´yroben a namˇeˇren´e spotˇreby. 17
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
Pokud bychom vzali v potaz pouze skuteˇcnou bilanci, v´ysledky pro ostrovn´ı provoz Plznˇe nejsou pˇr´ızniv´e, protoˇze mˇesto spotˇrebov´av´a v´ıc energie, neˇz dok´azˇ e vyrobit. Naˇstˇest´ı v naˇsem pˇr´ıpadˇe Plzeˇn vyuˇz´ıv´a svoje zdroje pouze jako doplˇnkov´e a vˇetˇsinu energie si bere z vnˇejˇs´ı distribuˇcn´ı soustavy, tud´ızˇ nevyuˇz´ıv´a sv´e zdroje na pln´y v´ykon. Pokud bychom vzali v potaz maxim´aln´ı moˇzn´y dosaˇziteln´y energetick´y v´ykon na u´ zem´ı Plznˇe zjist´ıme, zˇ e Plzeˇn m´a dostateˇcnou energetickou rezervu pro ostrovn´ı provoz, viz obr. 8 a 10. [1], [2], [19]
Obr´azek 8: Namˇeˇren´e hodnoty - Plzeˇn dne 16.1.2013 3:00 hod. [19]
18
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
Obr´azek 9: Skuteˇcn´a energetick´a bilance - Plzeˇn dne 16.1.2013 [19]
Obr´azek 10: Potencion´aln´ı energetick´a bilance - Plzeˇn dne 16.1.2013 [19]
19
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
2.2 Dodavatel´e elektrick´e energie Plzeˇn je z´asobov´ana elektrickou energi´ı jak z vnˇejˇs´ı s´ıtˇe 400 kV, tak m´a na sv´em u´ zem´ı i vlastn´ı zdroje elektrick´e energie. Na obr´azku 11 je vidˇet blokov´e schema hlavn´ıch zdroj˚u elektrick´e energie. [1], [19] Seznam energetick´ych zdroj˚u • Plzeˇnsk´a energetika, a.s. • Plzeˇnsk´a Tepl´arensk´a, a.s. • Transformovna Chr´ast 400/ 110/22 kV • Transformovna Pˇreˇstice 400/220/110/22 kV ˇ • Transformovna Cernice 110/22 kV • Sp´ınac´ı stanice Nov´a Hospoda 110 kV • Transformovna Plzeˇn - mˇesto 110/22 kV, 2 x 40 MVA (Nap´ajeno z transf. Chr´ast) • Transformovna Plzeˇn - sever 110/22 kV, 2 x 40 MVA (Nap´ajeno z transf. Chr´ast) • Transformovna Plzeˇn - jih 110/22 kV, 2 x 40 MVA (Nap´ajeno z transf. Pˇreˇstice) • Transformovna Kˇrimice 110/22 kV, 2 x 40 MVA (Nap´ajeno z transf. Chr´ast) • Obnoviteln´e zdroje
Obr´azek 11: Schema rozvodu elektrick´e energie v Plzni [22]
20
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
ˇ a energetika, a.s. 2.2.1 Plzensk´ Je nejvˇetˇs´ım dodavatelem elektrick´e energie v Plzni a z´aroveˇn druh´ym nejvˇetˇs´ım energetick´ym zaˇr´ızen´ım v Plzeˇnsk´em kraji. V roce 2009 dos´ahla produkce 235 GWh elektrick´e energie. PE vyuˇziv´a svoji produkci pro vlastn´ı spotˇrebu a nadbyteˇcn´a v´yroba je pˇresunuta na trh s elektˇrinou. PE se d´ale specializuje na podp˚urn´e sluˇzby a silovou elektˇrinu. [1] Instalovan´e bloky • 3 x MG o v´ykonu 22 MWe (z´aloˇzn´ı gener´atory na topn´y olej) • K1 + TG 8 o v´ykonu 120 MWt + 28 MWe (uheln´e) • K3 + TG 9 o v´ykonu 111 MWt + 28 MWe (uheln´e) • K4 + TG 10 o v´ykonu 80 MWt + 24 MWe (uheln´e) • K5/K6 o v´ykonu 2 x 56 MWt (topn´y olej)
ˇ a Tepl´arensk´a, a.s. 2.2.2 Plzensk´ Je vlastn´ıkem certifik´at˚u pro v´yrobu a regulaci elektrick´e energie a proto se m˚uzˇ e u´ cˇ astnit energetick´ych obchod˚u. Specializuje se na dod´avky tepla pro mˇesto Plzeˇn. Jakoˇzto nejvˇetˇs´ı dodavatel tepeln´e energie z´asobuje vˇsechny sektory z´astavby (obytnou, pr˚umyslo- vou, terci´aln´ı cˇ a´ st). Hlavn´ı cˇ a´ st´ı Plzeˇnsk´e tepl´arensk´e, a.s. je centr´aln´ı tepl´arna a lok´aln´ı v´ytopna, jej´ızˇ pod´ıl je nyn´ı zanedbateln´y. Jejich propojen´ı syst´emem napajeˇcu˚ jim z´aroveˇn umoˇznˇ uje efektivnˇe vyr´abˇet teplo a elektˇrinu. [1] Instalovan´e bloky • K4/K5 + PTT o v´ykonu 2 x 128 MWt + 55 MWe (uheln´e) • K6 + KT o v´ykonu 128 MWt + 65 MWe (uheln´e) • SM + GE o v´ykonu 120 kWe (bioplyn) 2.2.3 Obnoviteln´e zdroje Mal´e vodn´ı elektr´arny Plzeˇn vyuˇz´ıv´a energii z 10 vodn´ıch elektr´aren do v´ykonu 5 MW. Tyto elektr´arny jsou schopn´e za rok vyprodukovat okolo 2 570 MWh. V Plzni je dalˇs´ıch 9 m´ıst, kter´a jsou vhodn´a pro v´ystavbu vodn´ıch elektr´aren. Do 20 let by se mˇely postavit dalˇs´ı 3 vodn´ı d´ıla, kter´a by zvedla vyuˇzit´ı energetick´eho potenci´alu z vodn´ıch zdroj˚u na 90 %, to je 3 800 MWh za rok. 21
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
Bioplyn Plzeˇn nen´ı vhodn´a pro vˇetˇs´ı v´yrobu energie z biomasy. Nem´a dostatek potˇrebn´ych zdroj˚u, jako je zemˇedˇelsk´y nebo dˇrevaˇrsk´y pr˚umysl. Mˇesto Plzeˇn proto vyuˇz´ıv´a biomasu z cˇ istiˇcky odpadn´ıch vod, kde dok´azˇ e zpracov´an´ım bioplynu vyrobit za rok 6 719 MWh elektrick´e energie (rok 2006). D´ale byla v roce 2007 spuˇstˇena v´yrobna na skl´adce u obce Chot´ıkov, kterou provozuje PT. Vyuˇz´ıv´a v´yhradnˇe plyn tvoˇr´ıc´ı se na skl´adce, jenˇz poh´an´ı pomoc´ı spalovac´ıho motoru gener´ator s v´ykonem 120 kWe. V pl´anu je v´ystavba kotle o v´ykonu 10 MWe, kde se bude spalovat dˇrevn´ı sˇtˇepka s v´yhˇrevnost´ı 3 kWh/kg. Sol´arn´ı energie U tohoto zp˚usobu v´yroby elektˇriny pˇrich´az´ı v potaz syst´em drid-off (ostrovn´ı verze FV), kde je FV pole vybaveno bateriemi pro pozdˇejˇs´ı vyuˇzit´ı akumulovan´e energie. Pˇri pr˚umˇern´e sluneˇcn´ı energii, kter´a je zachycena na u´ zem´ı Plznˇe jsme schopni vyprodukovat na 1 m2 zhruba 110 kWh energie za rok. Vzhledem k vysok´e aglomeraci na u´ zem´ı mˇesta pˇripadaj´ı v u´ vahu sol´arn´ı panely um´ıstˇen´e na stˇrech´ach budov. V´ykon tˇechto modul˚u je o nˇeco menˇs´ı, takˇze jsou schopny vyprodukovat na 1 m2 asi 22 aˇz 40 kWh energie. Pˇri v´yzkumu vyuˇzitelnosti stˇreˇsn´ıch ploch pro v´yrobu elektrick´e energie pomoc´ı sol´arn´ıch kolektor˚u bylo urˇceno 53 800 m2 jako vhodn´e plochy pro v´yrobu. Na t´eto ploˇse jsme schopni vyrobit roˇcnˇe 3 764 MWh energie. [1]
2.3 Odbˇeratel´e elektrick´e energie Celkovˇe se na u´ zem´ı mˇesta Plznˇe spotˇrebuje 967 849 MWh elektrick´e energie za rok. Odbˇeratele t´eto energie m˚uzˇ eme rozdˇelit do 5 skupin viz tabulka 3. Tabulka 3: Spotˇreba jednotliv´ych mˇestsk´ych sektor˚u Sektor Spotˇreba [MWh] Pr˚umysl 232 284 Terci´arn´ı sf´era 396 818 Obytn´a z´astavba 319 390 Doprava 9 678 Zemˇedˇelstv´ı 9 678 celkem 967 849
Nejvˇetˇs´ı pod´ıl na odbˇeru elektrick´e energie m´a terci´arn´ı sf´era, do n´ızˇ zahrnujeme obchody, zdravotnictv´ı, kulturu, komunikaci, sˇkolstv´ı a tak´e informaˇcn´ı, finanˇcn´ı, bezpeˇcnostn´ı sluˇzby. Terci´arn´ı sektor potom zauj´ım´a 41 % z celkov´eho odbˇeru elektrick´e energie. Druh´ym nejvˇetˇs´ım odbˇeratelem je obytn´y sektor, jenˇz zauj´ım´a 33 % z celkov´e spotˇreby. Jelikoˇz je Plzeˇn pomˇernˇe pr˚umyslovˇe vyt´ızˇ en´a, jako tˇret´ı nejvˇetˇs´ı spotˇrebitel je pr˚umyslov´y sektor a to s odbˇerem 24 % z celkov´e spotˇreby. Mezi nejv´yznamnˇejˇs´ı 22
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
ˇ pˇredstavitele pr˚umyslov´eho sektoru jsou napˇr´ıklad firmy SKODA transportation a.s., BRUSH SEM s.r.o., Plzeˇnsk´y Prazdroj a.s., STOCK Plzeˇn-Boˇzkov a.s., Panasonic AVC Networks Czech s.r.o. a jin´e. Zbytek celkov´e spotˇreby elektrick´e energie zauj´ım´a zemˇedˇelstv´ı a doprava, kter´a se nˇekdy zapoˇc´ıt´av´a do terci´arn´ıho sektoru. Dohromady tyto sektory spotˇrebov´avaj´ı 2 % energie. Celkem se tedy vˇsemi sektory spotˇrebuje roˇcnˇe na u´ zem´ı mˇesta Plznˇe 967 849 MWh. [1]
2.4 Moˇznost pˇrechodu do ostrovn´ıho provozu Pˇri pˇrechodu do ostrovn´ıho provozu mus´ıme zajistit dod´avky energie pro z´asadn´ı syst´emy, kter´e jsou nutn´e pro bezpeˇcn´y chod mˇesta. Tˇemito syst´emy rozum´ıme spr´avu mˇesta, IZS, dopravn´ı infrastrukturu, z´akladn´ı ekonomick´e a zprostˇredkovatelsk´e subjekty. V pozdˇejˇs´ı f´azi pˇrechodu do ostrovn´ıho provozu, kdy energetick´e bloky dos´ahnou maxim´aln´ıho v´ykonu, m˚uzˇ eme zaˇc´ıt dod´avat energii vˇsem ostatn´ım sf´er´am jako je obytn´a, terci´arn´ı a pr˚umyslov´a. V roce 2001 se podaˇrilo prov´est u´ spˇesˇnˇe test pˇrechodu mˇesta Plznˇe do ostrovn´ıho provozu. T´ım se potvrdila energetick´a sobˇestaˇcnost mˇesta a jeho schopnost udrˇzet energetick´e dod´avky. Hlavn´ımi dodavateli energie by byla Plzeˇnsk´a energetika a.s. a Plzeˇnsk´a tepl´arensk´a a.s. jenˇz by dod´avaly do mˇesta vˇetˇsinu energie a zajistily by tak dostateˇcnou energetickou rezervu pro mˇesto. V´yhodou je tak´e u´ zk´a spolupr´ace mezi PE, PT a Z´apadoˇceskou univerzitou, jenˇz zajiˇst’uje st´al´e zlepˇsov´an´ı n´avrh˚u OP. Moment´alnˇe tedy existuje technick´e rˇeˇsen´ı OP s moˇzn´ym black startem. Ovˇsem jeˇstˇe zb´yv´a doˇreˇsit pˇresn´e hranice Plzeˇnsk´eho ostrova, rozdˇelit u´ koly jednotliv´ym subjekt˚um a vybavit s´ıt’ potˇrebn´ymi ovl´adac´ımi a sledovac´ımi prvky. [2], [19] ˇ a energetika 2.4.1 Plzensk´ Plzeˇnsk´a energetika, a.s. je schopn´a pracovat ve tˇrech reˇzimech ostrovn´ıho provozu. Dok´azˇ e se odpojit od s´ıtˇe a pracovat v ostrovn´ım provozu pouze na pokryt´ı vlastn´ı spotˇreby, dod´avat energii do vyˇclenˇen´e oblasti mˇesta Plznˇe, nebo dod´avat energii do cel´eho mˇesta (obr´azek 12). K tomu, aby byla Plzeˇnsk´a energetika schopna startu ze tmy a pot´e byla schopna z´asobovat Plzeˇn, vlastn´ı 3 motorgener´atory o v´ykonu 22 MWe . Tyto dieselov´e MG jsou schopn´e b´yt trvale v provozu a jejich doba najet´ı na pln´y v´ykon jsou pouze 3 minuty. Jsou z´aroveˇn pouˇzity jako zdroj pro najet´ı hlavn´ıch blok˚u PE o v´ykonu 80 MWe a PT o v´ykonu 120 MWe , jenˇz se zapoj´ı do pokryt´ı spotˇreby ostrova. [1], [19], [23]
23
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
´ Obr´azek 12: Urovnˇ e ostrovn´ıho provozu mˇesta Plzeˇn [19]
24
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
3 Plzenˇ a elektromobilita v ostrovn´ım provozu 3.1 Rozbor vlivu elektromobilu˚ 3.1.1 Aktu´aln´ı stav mˇesta Plzenˇ ˇ Moment´alnˇe jsou skupinou CEZ v Plzni provozov´any 2 nab´ıjec´ı stanice typu Mennekes. Tyto stanice jsou vybaveny dvˇema z´asuvkami a to 1f 230 V/16 A a 3f 400 V/32 A s maxim´aln´ım dob´ıjec´ım v´ykonem 26 kW. Jedna stanice je um´ıstˇena v ulici Radˇcick´a u obchodn´ıho centra Plaza, druh´a je um´ıstˇena v Guldenerovˇe ulici u z´akaznick´eho centra ˇ akciov´e spoleˇcnosti CEZ. Tyto stanice jsou prvn´ımi pokusy o rozˇs´ıˇren´ı elektromobility v Plzni. [16] Potenci´al energetick´eho skladov´an´ı a vliv na s´ıt’ Jelikoˇz nen´ı zpracov´ana statistika kolik elektromobil˚u se nyn´ı vyuˇz´ıv´a na u´ zem´ı mˇesta Plznˇe, nelze prov´est v´yzkum, jak´y vliv by moment´alnˇe mˇely elektromobily na s´ıt’ pˇri ostrovn´ım provozu. Ovˇsem pˇri poˇctu dob´ıjec´ıch stanic m˚uzˇ eme zhruba urˇcit, zˇ e jejich poˇcet bude velmi mal´y a vliv na s´ıt’ bude zanedbateln´y. Pokud budeme uvaˇzovat 14 hodinov´y interval vyuˇz´ıv´an´ı stanic od 6 hodin r´ano do 8 hodin veˇcer, kdy se tyto stojany budou vyuˇz´ıvat a u stojanu budou neust´ale vyuˇzity oba konektory (6 hodin nab´ıjen´ı a 1 hodina nab´ıjen´ı), dok´azˇ eme dennˇe nab´ıt 16 elektromobil˚u jednou stanic´ı z 0 % na 100 %. Z´aroveˇn m˚uzˇ eme pˇredpokl´adat, zˇ e uˇzivatel neujede dennˇe 150 km a nebude muset dob´ıjet elektromobil kaˇzd´y den, ale zhruba kaˇzd´y tˇret´ı. To n´am urˇcuje moment´aln´ı kapacitu 48 elektromobil˚u na jednu nab´ıjec´ı stanici. Pˇri nynˇejˇs´ıch podm´ınk´ach to je 96 elektromobil˚u. Tyto elektromobily budou pˇri ostrovn´ım provozu pˇripojeny k s´ıti i bˇehem noci, kdy ho uˇzivatel poskytne spr´avci s´ıtˇe, kter´y ho bude moci vyuˇz´ıvat. To, zˇ e uˇzivatel na noc pˇripoj´ı elektromobil do s´ıtˇe, si zajist´ıme nab´ıdnut´ım v´yhodnˇejˇs´ıch cenov´ych tarif˚u za jeho sluˇzby. Na urˇcen´ı moˇzn´e energie, kterou m˚uzˇ eme cˇ erpat, cˇ i dod´avat do elektromobil˚u budeme uvaˇzovat nejmodernˇejˇs´ı lithium-yttrium-ˇzelezo-fosf´atov´e akumul´atory, kter´e maj´ı n´ızkou v´yrobn´ı cenu, jsou stabiln´ı, netoxick´e a maj´ı pˇr´ızniv´y pomˇer kapacita hmotnost. Moment´alnˇe dosahujeme v´ykonu cca 55 Wh/kg. Pˇri pouˇzit´ı baterie v´azˇ´ıc´ı 13 kg dostaneme v´ykon 720 Wh. Pˇri ide´aln´ım stavu, kdy by byly vˇsechny elektromobily na noc pˇripojeny bychom mohli pracovat s v´ykonem 69,12 kWh. Pˇri denn´ı spotˇrebˇe elektrick´e energie v Plzni 2 652 MWh, je vliv elektromobil˚u na s´ıt’ zanedbateln´y, jak jsme pˇredpokl´adali. [16], [18], [20]
25
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
2014
3.1.2 Stavy pˇri rozd´ıln´em zastoupen´ı elektromobilu˚ Pˇri ˇreˇsen´ı vyuˇz´ıv´an´ı elektromobil˚u bˇehem ostrovn´ıho provozu nezn´ame pˇredem kolik elektromobil˚u se bude na u´ zem´ı Plznˇe vyskytovat a kolik jich tedy budeme moci vyuˇz´ıvat k pokryt´ı denn´ıho diagramu zat´ızˇ en´ı. Budeme tedy uvaˇzovat 3 hodnoty zastoupen´ı elekˇ e tromobil˚u a to 10 %, 25 % a 50 %. Ze statistiky vypl´yv´a, zˇ e automobil vlastn´ı v Cesk´ republice kaˇzd´y 2. obˇcan, tuto statistiku tedy aplikujeme i na Plzeˇn. Pˇri celost´atn´ım sˇc´ıt´an´ı v roce 2011 mˇela Plzeˇn 168 808 obyvatel. To pˇredstavuje 84 404 automobil˚u. V tabulce 4 vid´ıme, kolik elektromobil˚u pˇri jednotliv´ych zastoupen´ıch bude moˇzno na u´ zem´ı Plznˇe vyuˇz´ıvat, jejich energetickou kapacitu, kolik tato energie pˇredstavuje z celkov´e energie, jenˇz je v Plzni spotˇrebov´ana za 24 hodin a poˇcet potˇrebn´ych dob´ıjec´ıch stanic. Energetickou kapacitu jednoho automobilu a kapacitu jedn´e dob´ıjec´ı stanice jsme si urˇcili v kapitole 3.2.1.
Pod´ıl [%] 10 25 50
Tabulka 4: Parametry souvisej´ıc´ı s pod´ılem elektromobil˚u v dopravˇe Poˇcet el. mobil˚u [ks] Stanice [ks] Energie [MWh] Pod´ıl z denn´ı spotˇreby [%] 8 440 176 6,077 0,229 21 101 440 15,193 0,573 42 202 880 30,385 1,146
Z rovnice (1), kde E1mob je energetick´a kapacita jednoho elektromobilu v MWh, nmob je celkov´y poˇcet automobil˚u v Plzni a k je konstanta urˇcuj´ıc´ı procentu´aln´ı pod´ıl elektromobil˚u, urˇc´ıme celkovou energii v MWh, kterou m˚uzˇ eme do elektromobil˚u uskladnit. nmob ·k (1) 100 Pˇri porovn´an´ı jednotliv´ych pod´ıl˚u elektromobil˚u v dopravˇe zjist´ıme, zˇ e pˇri 50 % elektromobil˚u budeme moci pracovat s energi´ı 30,385 MWh, pˇri 25 % pod´ılu 15,193 MWh a pˇri 10% pod´ılu 6,077 MWh. Z tˇechto hodnot jsme n´aslednˇe urˇcili, jak´y pod´ıl tato enerEcelk = E1mob ·
gie pˇredstavuje z celkov´e denn´ı spotˇreby mˇesta Plznˇe. T´ım z´ısk´ame pˇredstavu o energetick´em potenci´alu elektromobil˚u. Zaj´ımav´y zaˇc´ın´a b´yt stav, kdy polovina automobil˚u v Plzni bude poh´anˇena elektˇrinou. Energie uskladnˇen´a v elektromobilech bude dosahovat 1,146 % z celkov´e denn´ı spotˇreby Plznˇe. Na tuto energii by mohla v ide´aln´ım pˇr´ıpadˇe Plzeˇn fungovat bez omezen´ı zhruba 20 minut. Tato doba by mohla b´yt dostateˇcn´a k obnoven´ı dod´avek elektrick´e energie do ostrova z prim´arn´ıch zdroj˚u. Bohuˇzel, tohoto v´ykonu bychom dos´ahli pouze v noci, kdy by byly vˇsechny automobily pˇripojeny k rozvodn´e s´ıti. Pˇres den bychom v jednom okamˇziku pomoc´ı veˇrejnˇe pˇr´ıstupn´ych dob´ıjec´ıch stanic pˇripojili pouze 1760 automobil˚u. To jsou pouh´a 4% z celkov´eho poˇctu elektromobil˚u. Pˇredstavuje to 1,22 MWh energie, kterou bychom pˇrev´azˇ nˇe do elektromobil˚u dod´avali. 26
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
3.2 Pˇripojen´ı elektromobilu k s´ıti Nejjednoduˇssˇ´ım ˇreˇsen´ım by bylo pˇripojit dob´ıjec´ı stanice pˇr´ımo ke klasick´ym cˇ erpac´ım stanic´ım, jichˇz je na u´ zem´ı Plznˇe zhruba 20 a z´asobuj´ı rovnomˇernˇe mˇesto pohonn´ymi hmotami. Lid´e jsou zvykl´ı doplˇnovat palivo na cˇ erpac´ıch stanic´ıch a jiˇz vˇed´ı, kde se jak´a cˇ erpac´ı stanice nach´az´ı, tud´ızˇ by bylo logick´e dob´ıjet elektromobily na stejn´em m´ıstˇe. Toto ˇreˇsen´ı m´a ale sv´e nedostatky, d´ıky kter´ym se dob´ıjen´ı elektromobil˚u zat´ım mus´ı realizovat jinak. Probl´emy s pˇripojen´ım • spolupr´ace s majiteli moˇzn´ych provozoven • rychlost nab´ıjen´ı • kapacita m´ıst • ochrana proti vandalismu • pokryt´ı • identifikace uˇzivatele 3.2.1 Probl´emy s nab´ıjec´ımi stanicemi Spolupr´ace s majiteli moˇzn´ych provozoven Jednotliv´ı provozovatel´e nemus´ı m´ıt z´ajem o to, vybavit se stanic´ı pro nab´ıjen´ı elektromobil˚u. Uˇzivatel pak nemus´ı vˇedˇet, jestli je toto m´ısto vybaveno stanic´ı pro nab´ıjen´ı a pˇri nynˇejˇs´ım vyt´ızˇ en´ı by vybit´e elektromobily stoj´ıc´ı napˇr´ıklad u cˇ erpac´ıch stanic pˇredstavovaly nemal´y probl´em. Tento nedostatek se dnes d´a elegantnˇe vyˇreˇsit pomoc´ı chytr´ych telefon˚u, kter´y uˇz dnes vlastn´ı t´emˇeˇr kaˇzd´y a d´a se pˇredpokl´adat, zˇ e uˇzivatel´e elektromobil˚u budou na 90 % vlastnit nˇejak´y telefon s operaˇcn´ım syst´emem. Potom nen´ı probl´em vyvinout aplikaci s mapou, kde by byly zobrazeny nejbliˇzsˇ´ı dob´ıjec´ı stanice, vˇcetnˇe voln´ych kapacit. Rychlost nab´ıjen´ı Moment´alnˇe je na trhu nˇekolik druh˚u dob´ıjec´ıch stanic. Podle rychlosti dob´ıjen´ı je m˚uzˇ eme rozdˇelit na pomal´e, rychl´e a ultra rychl´e. • Pomal´e stanice Vyuˇz´ıvaj´ı klasickou s´ıt’ 230 V. Tyto stanice maj´ı v´ykon do 3,5 kW (16 A/230 V) a doba nab´ıjen´ı se pohybuje okolo 6 hodin. Jako pomalou stanici m˚uzˇ eme vyuˇz´ıt klasick´y rozvod v domˇe a proto je tento typ vhodn´y pro dom´ac´ı nab´ıjen´ı napˇr´ıklad pˇres noc, kdy pro n´as rychlost nab´ıjen´ı nen´ı prioritou.
27
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
• Rychl´e stanice Vyuˇz´ıvaj´ı 3f s´ıt’ 400 V a pracuj´ı s v´ykonem okolo 20 kW(32 A/400 V). Jsou pak schopn´e nab´ıt elektromobil za 60 minut. Tyto stanice jsou vhodn´e do obchodn´ıch dom˚u, mˇestsk´ych center, u´ ˇrad˚u, sportovn´ıch stˇredisek a obecnˇe do m´ıst, kde se lid´e s automobily zdrˇzuj´ı stˇrednˇe dlouho dobu (1-3 hodiny). • Ultra rychl´e Stanice pracuj´ı s v´ykonem 50 aˇz 100 kW a umoˇznˇ uj´ı nab´ıt elektromobil v rozmez´ı 10 aˇz 30 minut. S takto rychl´ym nabit´ım ale nast´av´a probl´em s vˇetˇs´ı energetickou n´aroˇcnost´ı a t´ım n´aroˇcnˇejˇs´ımi poˇzadavky na distribuˇcn´ı s´ıt’. Takto vybaven´e dob´ıjec´ı m´ısto mus´ı m´ıt speci´aln´ı pˇripojen´ı na elektrickou s´ıt’, kter´e bude zvl´adat odbˇer aˇz 250 A na jednu stanici. Tento typ stanic by byl eventu´alnˇe vhodn´y k um´ıstˇen´ı na cˇ erpac´ıch stanic´ıch, kde by po 10 minut´ach mohl ˇridiˇc opustit dob´ıjec´ı m´ısto a pokraˇcovat v j´ızdˇe s plnˇe nabitou bateri´ı. Kapacita m´ıst ˇ Cerpac´ ı stanice um´ıstˇen´e v urbanistick´em prostˇred´ı nemaj´ı mnoho moˇznost´ı jak rozˇs´ıˇrit svoje kapacity pro elektromobily. Jsou vˇetˇsinou um´ıstˇen´e na mal´e ploˇse, bez nadbyteˇcn´ych parkovac´ıch m´ıst. Nen´ı nav´ıc moˇzn´e, aby se auta nab´ıjela u cˇ erpac´ı stanice nˇekolik hodin a ˇridiˇc musel cˇ ekat. Mnohem pˇr´ıznivˇejˇs´ı je stav u obchodn´ıch center, kter´a jsou vybavena velk´ym mnoˇzstv´ım parkovac´ıch m´ıst. Nab´ıjec´ı stanice jsou nav´ıc velice kompaktn´ı a zab´ıraj´ı plochu maxim´alnˇe 1 m2 a na v´ysˇku dosahuj´ı 180 cm. Pro obchodn´ı centrum by potom nemˇel b´yt probl´em instalovat dob´ıjec´ı stanice k jiˇz vytvoˇren´ym parkovac´ım m´ıst˚um. Stejn´y postup plat´ı i pro ostatn´ı subjekty jako jsou sportovn´ı haly cˇ i u´ ˇrady. Ochrana proti vandalismu Dob´ıjec´ı stanice se stanou cˇ ast´ym terˇcem vandalismu. Neopatrnou manipulac´ı nebo u´ cˇ elnou destrukc´ı m˚uzˇ e doj´ıt k poˇskozen´ı konektoru pˇr´ıvodn´ıho kabelu, jeho utrˇzen´ı, cˇ i naruˇsen´ı izolace. Kv˚uli tomuto probl´emu by stanice mˇely b´yt um´ıstˇeny na viditeln´em m´ıstˇe a pod kamerov´ym dohledem, aby se omezila cˇ etnost poruch. Jinak je dob´ıjec´ı stanice naprosto bez´udrˇzbov´a a m˚uzˇ e fungovat nepˇretrˇzitˇe cel´y rok. Pokryt´ı D´ıky nˇekolika druh˚um nab´ıjec´ıch stanic s r˚uzn´ymi charakteristikami je pokryt´ı mˇesta dostateˇcnou nab´ıjec´ı kapacitou v celku bezprobl´emov´e. Jelikoˇz jsou rozmˇery stanice mal´e, m˚uzˇ eme um´ıstit stanice k rozliˇcn´ym instituc´ım a komplex˚um bez toho, aby to mˇelo vliv na z´astavbu. Celkovˇe chceme pokr´yt stanicemi plochu o rozloze cca 137 km2, coˇz je katastr´aln´ı v´ymˇera mˇesta Plznˇe vˇcetnˇe vˇsech mˇestsk´ych cˇ a´ st´ı. Identifikace uˇzivatele Kaˇzd´y uˇzivatel, kter´y bude cht´ıt vyuˇz´ıvat sluˇzeb elektrick´ych nab´ıjec´ıch stanic se 28
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
ˇ bude muset registrovat u provozovatele (nyn´ı CEZ a.s.). Od provozovatele obdrˇz´ı cˇ ip, jenˇz si bude moci pˇripevnit napˇr´ıklad na kl´ıcˇ e a s t´ımto cˇ ipem bude prokazovat svoji totoˇznost. Pˇri pˇriloˇzen´ı cˇ ipu ke stanici se stanice odemkne a uˇzivatel bude moci na panelu vybrat typ nab´ıjen´ı a zapojit zvolen´y kabel do automobilu. Pot´e, co probˇehne inicializace ze strany stojanu, uvid´ı z´akazn´ık stav baterie a ta se zaˇcne nab´ıjet, z´aroveˇn uvid´ı pˇribliˇznou dobu nab´ıjen´ı automobilu, aby nedoch´azelo k zablokov´an´ı stanice. Informaci o dobit´ı elektromobilu nav´ıc m˚uzˇ e z´akazn´ık obdrˇzet formou SMS na sv˚uj mobiln´ı telefon. Po ukonˇcen´ı nab´ıjen´ı se uˇzivatel opˇet odhl´as´ı pomoc´ı sv´eho cˇ ipu a stojan je pˇripraven pro dalˇs´ıho z´akazn´ıka. Moment´alnˇe je v jedn´an´ı, aby uˇzivatel mohl pouˇz´ıvat jeden cˇ ip pro vˇsechny stanice a nemusel tak nosit u sebe cˇ ipy nˇekolika provozovatel˚u. [15], [16], [18], [20] 3.2.2 N´avrh dob´ıjec´ı infrastruktury Na obr´azku 13 jsou zn´azornˇeny m´ısta, kde by byly um´ıstˇeny nab´ıjec´ı stanice pˇri r˚uzn´em pod´ılu elektromobil˚u v dopravˇe. Cel´e ˇreˇsen´ı je br´ano z hlediska vyuˇz´ıv´an´ı stanic pouze bˇehem dne od 6:00 do 20:00 hodin. Bˇehem noci budou tyto stanice vˇetˇsinou nepˇr´ıstupn´e a poˇc´ıt´a se s t´ım, zˇ e vlastn´ıci elektromobil˚u budou m´ıt instalov´any svoje pˇr´ıpojky na norm´aln´ı nab´ıjen´ı a noˇcn´ı pˇripojen´ı doma. D´ale nejsou zohlednˇeny stanice, jenˇz budou m´ıt podniky um´ıstˇen´e na sv´ych intern´ıch parkoviˇst´ıch pro sv´e zamˇestnance. Navrˇzen´e stanice jsou um´ıstˇeny u obchodn´ıch center a v parkovac´ıch domech, cˇ i na veˇrejn´ych parkoviˇst´ıch. Modˇre vyznaˇcen´e stanice jsou aktu´alnˇe vystavˇeny na u´ zem´ı Plznˇe. Jedn´a se o stanici ˇ V Guldenerovˇe ulici u s´ıdla CEZ, a.s. a druh´a je um´ıstˇena u obchodn´ıho domu Plaza v ulici Radˇcick´a. ˇ Cervenˇ e jsou vyznaˇcena m´ısta, kter´a rozˇs´ıˇr´ı pokryt´ı Plznˇe o dalˇs´ı stanice pˇri 10% pod´ılu elektromobil˚u. Z´aroveˇn dojde k pˇrid´an´ı dalˇs´ıch 19 nab´ıjec´ıch stanic na parkoviˇsti a v parkovac´ım domˇe Plaza. Celkem se bude jednat o 176 nab´ıjec´ıch stanic, kter´e by mˇeli zajistit potˇrebnou energii bˇehem dne pro 21 101 automobil˚u. Seznam m´ıst, kde budou stanice um´ıstˇeny, i s jejich poˇctem je vyps´an v tabulce 5. M˚uzˇ eme zm´ınit napˇr´ıklad parkovac´ı d˚um Rycht´aˇrka, jenˇz se nach´az´ı v centru a m´a kapacitu 447 parkovac´ıch m´ıst. Je tedy d˚uleˇzit´ym objektem pro um´ıstˇen´ı nab´ıjec´ıch stanic. D´ale je um´ıstˇeno vˇetˇs´ı mnoˇzstv´ı stanic u obchodn´ıho centra Olympia. Je to zp˚usobeno t´ım, zˇ e se jedn´a o obchodn´ı oblast, kde je v´ıce obchodn´ıch dom˚u nejen v samotn´em komplexu Olympie, tud´ızˇ by se stanice rozdˇelily i mezi tyto subjekty.
29
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
Legenda: aktuálně 10% 25% 50%
Obr´azek 13: Rozm´ıstˇen´ı dob´ıjec´ıch stanic v Plzni [17]
Tabulka 5: Poˇcet dob´ıjec´ıch stanic a jejich um´ıstˇen´ı v Plzni pˇri 10% pod´ılu elektromobil˚u Pˇri 10% zastoupen´ı elektromobilu˚ Poˇcet stanic Um´ıstˇen´ı 20 OC Plaza, Radˇcick´a 2 ˇ CEZ, Guldenerova 2577/19 1 15 AREA BORY, Sukova 2895/23 50 Parkovac´ı d˚um Rycht´aˇrka, Truhl´aˇrsk´a 2755/5 15 OC Plzeˇn, Rokycansk´a 1424/128 10 OC Rondel, Lochot´ınsk´a 1108/18 ˇ 5 Centr´aln´ı autobusov´e n´adraˇz´ı, n´amˇest´ı Emila Skody 2757/1 30 OC Olympia, P´ıseck´a 972/1 15 OC Borsk´a pole, U Letiˇstˇe 1074/2 15 Globus, Chot´ıkov 385 176 CELKEM
30
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
Pˇri n´ar˚ustu elektromobil˚u na 25 % (tabulka 6) pod´ıl v Plzni, pˇribudou ke st´avaj´ıc´ım m´ıst˚um, kter´a se rovnˇezˇ rozˇs´ıˇr´ı jeˇstˇe tˇri nov´a stanoviˇstˇe a to u Z´apadoˇcesk´e univerzity, u OC TESCO v ulici Americk´a a u Hypermarketu Albert v ulici Gersk´a (obr. 13). To pˇredstavuje celkem 440 dob´ıjec´ıch stanic. Posledn´ı jmenovan´e m´ısto nepˇredstavuje pouze parkoviˇstˇe u tohoto Hypermarketu, ale zahrnuje sˇ irˇs´ı plochu, protoˇze v okol´ı se nach´az´ı benzinov´a stanice a nˇekolik dalˇs´ıch obchodn´ıch m´ıst, kde se shromaˇzd’uje vˇetˇs´ı mnoˇzstv´ı lid´ı. Stanice by se v t´eto oblasti rovnomˇernˇe rozm´ıstily k n´akupn´ım centr˚um. Tabulka 6: Poˇcet dob´ıjec´ıch stanic a jejich um´ıstˇen´ı v Plzni pˇri 25% pod´ılu elektromobil˚u Pˇri 25% zastoupen´ı elektromobilu˚ Poˇcet stanic Um´ıstˇen´ı 45 OC Plaza, Radˇcick´a 2 ˇ 1 CEZ, Guldenerova 2577/19 25 AREA BORY, Sukova 2895/23 90 Parkovac´ı d˚um Rycht´aˇrka, Truhl´aˇrsk´a 2755/5 30 OC Plzeˇn, Rokycansk´a, Rokycansk´a 1424/128 25 OC Rondel, Lochot´ınsk´a 1108/18 ˇ 10 Centr´aln´ı autobusov´e n´adraˇz´ı, n´amˇest´ı Emila Skody 2757/1 50 OC Olympia, P´ıseck´a 972/1 40 OC Borsk´a pole, U Letiˇstˇe 1074/2 40 Globus, Chot´ıkov 385 14 Hypermarket Albert, Gersk´a 2030/23 10 Tesco, Americk´a 2186/47 60 Z´apadoˇcesk´a univerzita, Univerzitn´ı 2762/22 440 CELKEM
Pokud by pod´ıl elektromobil˚u v Plzni dos´ahnul 50 %, vystavily by se dalˇs´ı stanice a to u Makra v ulici Obchodn´ı, FN Plzeˇn, OC Doubravka, Baumax v ulici Rokycansk´a a u Bauhausu na Jiˇzn´ım Pˇredmˇest´ı (obr. 13). Tyto stanice by zajistily dalˇs´ı pokryt´ı Plznˇe a pomohly by tak uskuteˇcnit dob´ıjen´ı elektromobil˚u na v´ıce m´ıstech. Celkem by bylo instalov´ano 880 nab´ıjec´ıch stanic, kter´e by pˇri ide´aln´ım stavu dok´azaly zabezpeˇcit aˇz 42 202 elektromobil˚u. Poˇcet stanic vzhledem k poˇctu automobil˚u se m˚uzˇ e zd´at mal´y, ale vych´az´ıme z pˇredpokladu, zˇ e vˇsechny elektromobily, kter´e dan´e m´ısto navˇst´ıv´ı nebudou zapojeny bˇehem neˇcinnosti a tud´ızˇ vznikne dostateˇcn´a rezerva v kapacitˇe stojan˚u. Nejv´ıce stanic bude um´ıstˇeno v parkovac´ım domˇe Rycht´aˇrka a to 200 stanic, n´asleduje se 100 stanicemi OC Olympia, OC plaza a Z´apadoˇcesk´a univerzita. Seznam vˇsech nab´ıjec´ıch m´ıst s poˇctem pˇr´ıpojn´ych stanic je vyps´an v tabulce 7. Jedn´a se pˇrev´azˇ nˇe o poloveˇrejn´a m´ısta, jako jsou obchodn´ı a parkovac´ı domy, kde je pˇredpokl´ad´ana nejvˇetˇs´ı koncentrace automobil˚u.
31
2014
Ostrovn´ı provoz ve mˇestˇe Plzeˇn s ohledem na elektromobilitu
Petr Lup´acˇ
Tabulka 7: Poˇcet dob´ıjec´ıch stanic a jejich um´ıstˇen´ı v Plzni pˇri 50% pod´ılu elektromobil˚u Pˇri 50% zastoupen´ı elektromobilu˚ Poˇcet stanic Um´ıstˇen´ı 100 OC Plaza, Radˇcick´a 2 ˇ 2 CEZ, Guldenerova 2577/19 50 AREA BORY, Sukova 2895/23 10 FN Lochot´ın, alej Svobody 923/80 200 Parkovac´ı d˚um Rycht´aˇrka, Truhl´aˇrsk´a 2755/5 50 OC Plzeˇn, Rokycansk´a, Rokycansk´a 1424/128 40 OC Rondel, Lochot´ınsk´a 1108/18 ˇ 15 Centr´aln´ı autobusov´e n´adraˇz´ı, n´amˇest´ı Emila Skody 2757/1 100 OC Olympia, P´ıseck´a 972/1 60 OC Borsk´a pole, U Letiˇstˇe 1074/2 40 Globus, Chot´ıkov 385 20 Hypermarket Albert, Gersk´a 2030/23 20 Tesco, Americk´a 2186/47 100 Z´apadoˇcesk´a univerzita, Univerzitn´ı 2762/22 18 Makro, Obchodn´ı 1129/2 10 FN Plzeˇn, Edvarda Beneˇse 1128/13 10 OC Doubravka, Masarykova 1201/75 15 Baumax, Rokycansk´a 1171/6 20 BAUHAUS, Jiˇzn´ı Pˇredmˇest´ı 2957 880 CELKEM
32
2014
4 Z´avˇer Z mˇeˇren´ı energetick´e bilance mˇesta Plznˇe ze dne 16.1. 2013 a 20.1. 2010 jsem urˇcil, zˇ e Plzeˇn je schopna pracovat v reˇzimu ostrovn´ıho provozu s potenci´aln´ım v´ykonem 238 MW pˇri spotˇrebˇe okolo 160 MW. Ostrov se vytvoˇr´ı na u´ zem´ı 137 km2 a bude z´asobovat energi´ı 168 808 obyvatel, jejichˇz poˇcet bude v Plzni v n´asleduj´ıc´ıch letech stagnovat. Hlavn´ı dodavatel energie bude Plzeˇnsk´a energetika, a.s., jenˇz je schopna startu ze tmy. Na pokryt´ı spotˇreby ostrova se bude pod´ılet tak´e Plzeˇnsk´a tepl´arensk´a, a.s. Vyuˇzit´ı elektromobil˚u jako regulovateln´eho prvku v energetick´e soustavˇe se neobejde bez inteligentn´ıch s´ıt´ı tzv. smart grid. Ty n´am umoˇzn´ı monitorovat a ovl´adat s´ıt’ na vˇsech u´ rovn´ıch a regulovat tak tok elektrick´e energie obˇema smˇery. Tyto s´ıtˇe nejsme moment´alnˇe schopni ploˇsnˇe instalovat do vˇsech mˇest tak, aby doˇslo k efektivn´ımu vyuˇz´ıv´an´ı regulaˇcn´ıch a ovl´adac´ıch moˇznost´ı. ˇ ˇ e republice elektromobily dos´ahly V roce 2020 by podle anal´yzy CEZ, a.s. v Cesk´ 5 % pod´ılu v autodopravˇe. Toto cˇ´ıslo nedosahuje ani na nejniˇzsˇ´ı mnou uvaˇzovanou hranici. Uˇziteˇcn´e hodnoty z´ısk´av´ame pˇri 50 % pod´ılu elektromobil˚u, kdy celkov´a kapacita elektromobil˚u dosahuje 1,146 % denn´ı spotˇreby elektrick´e energie mˇesta Plznˇe a to 30,385 MWh. Tato energie by zajistila nˇekolikaminutovou dod´avku elektrick´e energie do mˇesta v pˇr´ıpadˇe v´ypadku prim´arn´ıch zdroj˚u. M˚uzˇ eme ovˇsem oˇcek´avat strm´y n´ar˚ust elektromobil˚u v dopravˇe. Zvˇetˇsuje se kapacita bateri´ı i rychlost nab´ıjen´ı a t´ım odpadaj´ı hlavn´ı nev´yhody elektromobil˚u. Dle Mooreova z´akona by se tedy kaˇzd´e dva roky mˇel poˇcet elektromobil˚u zdvojn´asobit. Tento pˇr´ır˚ustek je ovˇsem ovlivnˇen mnoha vlivy(ekonomick´ymi, sociologick´ymi, pˇr´ırodn´ımi, ...). Rozm´ıstˇen´ı dob´ıjec´ıch stanic v Plzni jsem urˇcil z pˇredpokl´adan´e hustoty dopravy a poˇctu parkovac´ıch m´ıst na uvaˇzovan´ych lokalit´ach. K efektivnˇejˇs´ımu rozloˇzen´ı je tˇreba zpracovat studii o pohybu a koncentraci automobil˚u na u´ zem´ı mˇesta Plznˇe. Pˇri 50 % pod´ılu elektromobil˚u jsem navrhl 880 dob´ıjec´ıch stanic, jenˇz by byly vyuˇz´ıv´any na 19 poloveˇrejn´ych lokalit´ach. V ide´aln´ım pˇr´ıpadˇe by zajistily kapacitu pro nab´ıjen´ı bˇehem dne aˇz pro 42 202 automobil˚u. Parametry elektromobil˚u a dob´ıjec´ıch stanic se budou s cˇ asem vyv´ıjet, jakoˇzto budou zanikat st´avaj´ıc´ı a vznikat nov´a vhodn´a m´ısta. Proto se mnou navrˇzen´e ˇreˇsen´ı m˚uzˇ e od re´aln´ych v´ysledk˚u za nˇekolik let liˇsit.
Seznam obr´azk˚u 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
ˇ . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pˇrenosov´a soustava CR ˇ T´ydenn´ı maxima odbˇeru CR . . . . . . . . . . . . . . . Zn´azornˇen´ı ostrov˚u v ES . . . . . . . . . . . . . . . . . Statistika ujet´ych vzd´alenost´ı osobn´ıho vozidla . . . . . S´ıt’ smart grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ Uzemn´ ı pl´an mˇesta Plznˇe (2007) . . . . . . . . . . . . . Vyuˇzit´ı jednotliv´ych druh˚u paliv . . . . . . . . . . . . . Namˇeˇren´e hodnoty - Plzeˇn dne 16.1.2013 3:00 hod. . . . Skuteˇcn´a energetick´a bilance - Plzeˇn dne 16.1.2013 . . . Potencion´aln´ı energetick´a bilance - Plzeˇn dne 16.1.2013 Schema rozvodu elektrick´e energie v Plzni . . . . . . . . ´ Urovnˇ e ostrovn´ıho provozu mˇesta Plzeˇn . . . . . . . . . Rozm´ıstˇen´ı dob´ıjec´ıch stanic v Plzni . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
5 6 10 12 14 16 17 18 19 19 20 24 30
Seznam tabulek 1 2 3 4 5 6 7
V´yznamn´e blackouty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Poˇcet elektrick´ych vozidel v roce 1914 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spotˇreba jednotliv´ych mˇestsk´ych sektor˚u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Parametry souvisej´ıc´ı s pod´ılem elektromobil˚u v dopravˇe . . . . . . . . . . . Poˇcet dob´ıjec´ıch stanic a jejich um´ıstˇen´ı v Plzni pˇri 10% pod´ılu elektromobil˚u Poˇcet dob´ıjec´ıch stanic a jejich um´ıstˇen´ı v Plzni pˇri 25% pod´ılu elektromobil˚u Poˇcet dob´ıjec´ıch stanic a jejich um´ıstˇen´ı v Plzni pˇri 50% pod´ılu elektromobil˚u
. . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
9 11 22 26 30 31 32
Seznam pˇr´ıloh 1
Namˇeˇren´a data energetick´e bilance mˇesta Plzeˇn v zimˇe 2010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
Reference ˇ ´ Ladislava a Frantiˇsek KURKA. ˚ ´ ˇ ˇ [1] ING. VANKOV A, MAGISTRAT MESTA PLZNE, ´ Odbor ˇr´ızen´ı technick´ych u´ ˇrad˚u. Uzemn´ ı energetick´a koncepce Mˇesta Plznˇe: na obdob´ı 2007 aˇz 2027 [online]. Plzeˇn, 2007, 2007 [cit. 16.5.2014]. Dostupn´e z: http: //energetika.plzen.eu/Files/energetika/koncepcni_dokumenty/ uzemni_koncepce/uekmp07_text_prilohy-o1.pdf ´ [2] VACLAV, Paˇsek. Ostrovn´ı provoz s projektem Smart City. Plzeˇn, 2011. Diplomov´a pr´ace. Z´apadoˇcesk´a univerzita. Vedouc´ı pr´ace Prof. Ing, Zdenˇek Vostrack´y, DrSc., Dr.h.c. ˇ ˇ [3] CEPS, a.s. Sch´ema rozvodn´e s´ıtˇe v CR [online]. 2014 [cit. 16.5.2014]. Dostupn´e z:http://www.ceps.cz/CZE/Cinnosti/Technicka-infrastruktura/ PublishingImages/Mapa_siti_CZ.PNG [4] OSC, a.s. Sch´ema propojen´ı ES a ostrova [online]. [cit. 16.5.2014]. Dostupn´e z:http://www. osc.cz/cz/produkty/mses/Ostrovy.jpg ´ Josef. Elektro: Pˇr´ıloha elektromobilita Praha: FCC PUBLIC s. r. o., 2011-09, [5] ING. KOSˇ Tˇ AL, sv. ISBN 1210-0889. Dostupn´e z: http://www.odbornecasopisy.cz/flipviewer/ Elektro/2011/09/Elektro_09_2011_output/web/Elektro_09_2011_opf_ files/WebSearch/page0001.html ˇ ˇ ´ ´ CEZ, [6] ING. VIDLICKA, MBA, Richard a ING. Petra Sˇ AROV A. a.s. V´yroˇcn´ı zpr´ava 2012: ˇ CEZ Distribuce, a.s. [online]. Praha: B.I.G. Prague, s.r.o., 31.3.2013 [cit. 2014-05-16]. Dostupn´e z: http://www.cez.cz/edee/content/file/investori/vz-2012/ 2012-vyrocni-zprava.pdf [7] ING. CLESLAR, Stanislav. All for Power. Ostrovn´ı provoz: ˇreˇsen´ı budoucnosti [online]. roˇc. 2012, cˇ . 4, s. 2 [cit. 2014-05-16]. Dostupn´e z:http://www.allforpower.cz/ UserFiles/files/2011/ostrovni_provoz.pdf [8] Blackout: nejvˇetˇs´ı blackouty. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 21. 6. 2013 [cit. 2014-05-16]. Dostupn´e z:http://cs.wikipedia.org/wiki/Blackout_\%28qv\%C3\%BDpadek_ dod\%C3\%A1vky_elekt\%C5\%99iny\%29 ´ [9] PONCAROVA, Jana. Vˇetrn´e elektr´arny v Nˇemecku komplikuj´ı situˇ aci v CR. In: Nazeleno.cz [online]. 18. 12. 2009 [cit. 2014-05-16]. Dostupn´e z: http://www.nazeleno.cz/energie/vetrna-energie/ vetrne-elektrarny-v-nemecku-komplikuji-situaci-v-cr.aspx [10] LOVEDAY, Eric. 2.6 Million Plug-In Vehicles to be Sold in US From 2013 to 2022. In: Insideevs.com [online]. 2014-01 [cit. 2014-05-16]. Dostupn´e z: http://insideevs.com/ 2-6-million-plug-in-vehicles-to-be-sold-in-us-from-2013-to-2022/ [11] ING. BECHN´IK, Bronislav, Ph.D. Blackout a obnoviteln´e zdroje energie. In: Tzbinfo.cz [online]. 28.1.2013 [cit. 2014-05-16]. Dostupn´e z: http://oze.tzb-info.cz/ 9517-blackout-a-obnovitelne-zdroje-energie
ˇ ´IK, Jan. Inteligentn´ı s´ıtˇe: Cesk´ ˇ a republika nez˚ust´av´a pozadu. In: Ekobydleni.eu [online]. [12] HORC 31. 5. 2010 [cit. 2014-05-16]. Dostupn´e z: http://www.ekobydleni.eu/energie/ inteligentni-site-ceska-republika-nezustava-pozadu ˇ [13] TURECEK, Tom´asˇ. Virtu´aln´ı elektr´arny zmˇen´ı u´ cˇ ty za energii i naˇse chov´an´ı. In: National-geographic.cz [online]. 20.8.2012 [cit. 2014-0516]. Dostupn´e z: http://www.national-geographic.cz/detail/ virtualni-elektrarny-zmeni-ucty-za-energii-i-nase-chovani-27271/ [14] Smart grid. In: Smartgrid2030.com [online]. [cit. 2014-05-16]. Dostupn´e z: http://www. smartgrid2030.com/wp-content/uploads/2009/10/SG-Nature.jpg [15] WILLIAMS, Martyn. Smart meters not so clever about privacy, researchers find. Computerworld.com [online]. 5.11.2012 [cit. 2014-05-16]. Dostupn´e z:http://www. computerworld.com/s/article/9233265/Smart_meters_not_so_clever_ about_privacy_researchers_find?taxonomyId=17 ˇ [16] CEZ, a.s. Elektromobilita: dob´ıjec´ı stanice [online]. [cit. 2014-05-16]. Dostupn´e z: http:// elektromobilita.cz [17] SEZNAM.CZ, a.s. Mapa mˇesta Plzeˇn. Mapy.cz [online]. [cit. 2014-05-16]. Dostupn´e z: http: //mapy.cz/#!x=13.379003&y=49.744531&z=11 ˇ ˇ [18] KNESPL, Tom´asˇ a Jarom´ır MARUSINEC. Elektromobily: V Cesku bude do ´ roku 2020 jezdit 200 000 elektromobil˚u. MRAZEK, Vojtˇech. Prumysl.cz [online]. 18. 12. 2012 [cit. 2014-05-16]. Dostupn´e z: http://www.prumysl.cz/ elektromobily-rozhovor-mezi-sesti-ocima/ ˇ ˇ A ´ ENERGETIKA A.S. Role Plzeˇnsk´e energe[19] ING. PASEK, V´aclav, Ph.D. PLZENSK tiky pro bezpeˇcnost dod´avky elektrick´e energie [online]. 25.2.2013 [cit. 2014-05-17]. Dostupn´e z: http://www.top-expo.cz/domain/top-expo/files/smart-city/ prezentace/pasek.pdf [20] Elektromobily: informace [online]. 2009 [cit. 2014-05-17]. Dostupn´e z: http:// elektromobil.vseznamu.cz/ ˇ [21] CEZ DISTRIBUCE, a.s. Pravidla provozov´an´ı distribuˇcn´ıch soustav. 2011-11. Dostupn´e z: http://www.cezdistribuce.cz/edee/content/file-other/distribuce/ energeticka-legislativa/ppds/2011/ppds-2011_ppds.pdf [22] Technick´a infrastruktura Plznˇe. In: [online]. [cit. 2014-05-23]. Dostupn´e z: http: //webdrive.poskytovatel.cz/soutezplzen/Havrda/\%C3\%BAtvar\ %20koncepce\%20a\%20rozvoje/program\%20rozvoje\%20m\%C3\ %ACsta/situa\%C3\%A8n\%C3\%AD_analyzy/PRMP_6_ZZ_technicka_ infrastruktura_prilohy.pdf ˇ A ´ ENERGETIKA, a.s. Tiskov´e zpr´avy [online]. [cit. 2014-05-23]. Dostupn´e z: [23] PLZENSK http://www.pe.cz/tiskove-zpravy/medialni-informace.htm
Pˇr´ılohy [1] - Namˇeˇren´a data energetick´e bilance mˇesta Plzeˇn zima 2010 [2]