Óriási mérföldkövet értünk el az Enerhash életében az idei évben: elsőként optimalizáltuk egy erőmű termelését adatközpontunk közvetlen csatlakoztatásával. Cikkünkben ezen élenjáró projekt tapasztalatairól és eredményeiről számolunk be.
Enerhash adatközpont közvetlen fogyasztóként – a projekt nagyvonalakban
Erőművi optimalizációs modellünk a gyakorlatban elsőként egy gázmotoros kiserőművel való együttműködés keretében valósult meg. Adatközpontunk 2021 első negyedévében került telepítésre az erőmű területén, villamos energia ellátása közvetlenül az erőműről történik. A szóban forgó erőmű egy szabályozási központon keresztül a rendszerszintű szolgáltatási piac résztvevője, kapcsoltan termeli a villamos- valamint hőenergiát. Szerződésünk keretein belül az erőmű üzemeltetőjének lehetősége nyílik az adatközpont villamosenergia ellátását – mint egy rugalmas fogyasztót – kikapcsolni, ha gazdasági érdekei úgy kívánják. Ekkor az adatközpont működése leáll, az általa felvett teljesítmény a közcélú hálózatra kerül kitáplálásra, így felhasználható a szabályozási tendereken.
Előzmények, korábbi eredmények a világpiacon
A korábbi évek során találkozhattunk már erőmű területén elhelyezett adatközpontokkal. Egy 2020-as projekt keretében egy több MW fogyasztással rendelkező szerverpark már nem csupán passzív szereplőként vételezett villamos energiát egy erőműtől, hanem aktívan vett részt az elosztóhálózat működésében. Ez a projekt olyan nagy port kavart, hogy a Bloomberg Green címlapján közölt róla hírt.
Mit is vitt véghez a Layer1 Texasban?
Texasban a hálózati energiamix arányában kimagasló a szélenergia aránya. Kifejezetten meleg, szélcsendes időszakokban azonban előfordul, hogy termelői kapacitás hiány keletkezik a hálózatban, aminek eredményeképpen a villamosenergia ára kiugró értékeket is elérhet. A Layer1 adatközpontja ekkor dönthet úgy, hogy a szerződött kapacitást inkább az időszakosan magasabb áron a közcélú hálózatba értékesíti és az adatközpontot akkor üzemelteti, amikor a szeles időnek köszönhetően az áram ára alacsony.
A Bloomberg által közölt cikk arról számol be, hogy az adatközpont üzemének 30 perces szüneteltetésével akár 700%-os megtérülés is elérhető . Azzal, hogy az év melegebb, szélcsendes napjain fél órára leállítják az adatközpont működését, évente akár 6,7 millió dollárt is megtakaríthatnak. Ez kézzelfogható példa az adatközpont üzemeltetésével elérhető optimalizáció eredményére, valamint jól látható a megoldás termeléskiegyenlítésben nyújtott előnye egy erősen megújuló energiaforrásokra támaszkodó hálózat számára is.
Az Enerhash megtette a következő lépést a hálózati kiegyensúlyozásban
Első megvalósult optimalizációs projektünk innovációs értéke abban rejlik, hogy az erőmű mindennapi működésébe integráltuk az adatközpontot, mint rugalmas fogyasztót. Adatközpontunk fogyasztásának szabályozása napi szintű gyakorisággal történik a szabályozó központ üzemirányítási rendszeréből. Az erőmű ilyen módon a teljes teljesítményével részt tud venni a rendszerszintű szolgáltatások piacán, ugyanakkor az adatközpont villamosenergia ellátását is biztosítja.
Modellünkben tehát az adatközpont – mint rugalmas fogyasztó – jelenlétéből egyszerre profitál:
- a rendszerirányító (MAVIR)
- az erőmű üzemeltetői
- az adatközpont üzemeltetői.
Már fél éves távlatban is kiváló eredmények egy gázmotoros erőműnél
Év eleje óta folyamatosan nyomon követjük az erőmű és az adatközpont együttműködését. A tapasztalatok azt mutatják, hogy a gázmotorok a folyamatos üzem mellett kevesebb hibajelenséget produkáltak, a ki-bekapcsolási ciklusok mérséklése pozitív hatással volt műszaki szempontból. Az együttműködés emellett a szabályzóközpont rugalmasságát növeli, a portfólió gradiensét javítja a rendkívül gyors beavatkozás lehetőségével. A fogyasztás kikapcsolásával a gyakorlatban az erőmű közcélú hálózatba kitáplált teljesítménye egységugrásként növekszik meg. ( -0,4 MW-os állandó fogyasztó jelenléte, amely a gyakorlatban kb. 1 mp-es reakcióidőt jelent. )
A gradiens portfólió szintű javítása egyre fontosabb a rendszerszintű szabályozási piac szereplői részére. Jelenleg a piaci szereplők által felajánlott kapacitás aktiválására 15 perc áll rendelkezésre. Ez az időkeret azonban a következő években több lépcsőben 5 percre fog csökkenni. Ez lényegében azt jelenti, hogy a jelenlegi portfólió terhelési meredekségét háromszorosára kellene növelni, ha ugyanakkora kapacitással szeretnének versenyezni a piacon. A terhelési meredekség mellett nagy probléma még az erőmű ki- és bekapcsolásához szükséges holtidő, mely akár több perc is lehet. Komoly fejlesztéseket vagy akár a portfólió jelentős részének megújítását szükséges középtávon kilátásba helyezni.
Egy rugalmasan rendelkezésre álló fogyasztó pontosan ebben nyújthat segítséget. Az adatközpont villamosenergia ellátása folyamatos baseload fogyasztást nyújthat egy erőmű részére. Ezáltal az erőmű folyamatosan üzemelhet, nincs szükség a ki- és bekapcsolásra, ugyanakkor igény esetén a teljes teljesítménye a közcélú hálózatba táplálható az adatközpont kikapcsolásával.
Az erőmű tehát:
- kíméli a berendezéseket az indítási számok mérséklésével, ezáltal csökkentheti a karbantartási költséget
- a rendszerszintű szabályozási piacon nagyobb gradienssel tud részt venni
- a minimum teljesítményénél magasabb szinten üzemelhet, ahol magasabb a villamos- és hőhatásfoka
Rugalmasság és gazdasági előny az erőmű számára: Hogyan nyújt tőzsdétől független fedezeti opciót az adatközpont?
Az adatközpont a tőzsdei áraktól függetlenül, de azzal versenyképes áron vételezi az áramot az erőműtől. Azaz fogyasztása egy adott áron folyamatos, de rugalmasan szabályozható, ha a tőzsdén kedvezőbb áron értékesíthető a kapacitás. Az erőmű számára ezáltal egy – az áramtőzsdétől teljesen független – fedezeti opciót biztosít az adatközpont és egy áramtárolóhoz nagyon hasonlóan működik.
Felértékelődő rugalmasság az árampiacon
A megújuló energiák arányának növekedésével az energiamixben egyúttal a termelés volatilitása is növekszik, ezért a megújulók aránya rövidesen elérheti a kiegyensúlyozható határértéket. A naperőművek aránya például az utóbbi évek során agresszív növekedést mutat, termelésük csak előrejelzések alapján menetrendezhető és nehezen szabályozható. Ez rendszerszintű volatilitásokhoz is vezethet, melyek kiszabályozása tudatos tervezést és menetrendezést igényel mind a MAVIR, mind az erőművek részéről.
Szemléletes példa volt erre 2021 március 4., amikor az előrejelzések napos időt közöltek a naperőművek ez alapján állították össze menetrendjeiket . A MAVIR erőművek lekötését a beadott menetrendek alapján tervezte, azaz aznap a napsütéses órákban az energiaellátás jelentős része naperőművek termeléséből kellett volna előálljon. Előző nap éjszaka viszont váratlanul befelhősödött, így a felhős időjárás miatt a naperőművek termelése a tervezett érték töredékét is alig érte el, -870 MW hiány keletkezett a hálózatban, amelyet csak gyors reagálású erőművekkel kellett gyorsan kiszabályozni.
Mivel minden egyes megújuló energiaforrás alapú erőmű villamosenergia hálózatba csatlakoztatásával a volatilitás is növekszik, rugalmas és gyorsan reagáló eszközökre van szükség, amelyek kiegyensúlyozzák a megújulók termelését. Ilyen eszközök lehetnek például a rugalmas fogyasztók, energiatárolós megoldások. Csak a nagyfokú rugalmasságot biztosító eszközök számának növelésével lehetséges a megújuló energiaforrások arányának növelése az országos energiamixben.
Belátható, hogy a gyors reakciót és rugalmas termelést lehetővé tevő eszközök jelentik a valódi innovációt az energiaszektorban, amelyet már olyan globális piaci szereplők is hangsúlyoznak, mint az International Renewable Energy Agency (IRENA) és Energy Live News. Megoldásunkkal az erőmű működését tesszük rugalmasabbá, mivel az adatközpont fogyasztása az erőmű üzemirányítási központjából valós időben szabályozható. Egy olyan eszközt adunk az erőmű üzemeltető kezébe, amellyel a legnagyobb hatásfokon tudja üzemeltetni a kapcsolt hő- és villamosenergia termelését.
Szabályozás adatközponttal a fenntarthatóságért, nem pedig ellene
Az adatközpontok működése fenntarthatósági szempontból kiemelt figyelmet kapott a nemzetközi sajtóban, de megítélése gyakran egyoldalúan történik. Első megvalósult projektünkben egy gázmotoros erőmű működését optimalizáltuk, amely villamosenergia termelés mellett kapcsoltan hőenergiát is termel a lakossági hőigény kielégítéséhez. Tehát az adatközpont üzemeltetése érdekében felhasznált energiahordozó a lehető legmagasabb hatásfokkal – akár 80% – kerül felhasználásra ezáltal a lehető legkisebb ökológiai lábnyomot hagyja maga után.
