Cameleonix: tilpasningssmarte strømomformere for fleksibel, kostnadseffektiv og bærekraftig strømforsyning

The background for this project is the need for more sustainable transport and production of electricity. A key enabler would be to both ensure cost-effective components and systems for electricity production from renewable sources as well as ensure the capacity and quality in the distribution grids and micro grids to manage the increased power variability. The objective of this project was to develop and demonstrate a novel and innovative power converter that can be adaptable to the various functions and capacities that are required for energy storage and solar electricity production. The new power conversion systems will be used by distribution system operators to reduce the power capacity and quality issues arising in their grids from increased distributed renewable energy and electrical vehicle charging. Moreover, the new power systems will also be used in buildings and micro grids for cost-effective production and storage of electricity from renewable energy. The results includes a novel grid-tied bi-directional power converter that has been developed and improved. Also a new and advanced application controller has been developed to enable a rich set of functions to provide power flexibility both behind-the-meter and in-front-of-the meter to support the distribution grid. A complete, compact, pre-wired energy storage system has also been designed for outdoor applications with the flexibility to insert various types of 19-inch batteries. These grid-tied energy storage systems have now been demonstrated in several installations with leading distribution grid operators, commercial and industrial users, and system integrators for electric vehicle quick-charger. The installations have been from 10kW to 600kW, demonstrating the modularity and scalability of this novel energy storage system design concept. The power converter has also been further developed to enable switching between grid-tied of off-grid (island-mode) operations, and to act as a solar charger. Hence, this power conversion technology can be used also for backup power and micro grids.

Oppnådde virkninger fra prosjektet så langt er: Pixii har etablert seg som den ledende norske kompetanse- og teknologibedriften for det norske og internasjonale markedet innen smarte og kostnadseffektive strømomformersystemer. Pixii har vokst fra under 20 ansatte før prosjektet til 60 ansatte i løpet av prosjektperioden. Omsetningen har også økt 17 ganger fra det første året til det tredje året, basert på teknologi og produkter som har blitt utviklet i dette prosjektet. Pixii har også vunnet betydelige prosjekter bl.a. i Norge, Sverige, Baltikum, Tyskland og Australia i konkurranse med internasjonale aktører. Pixii har også blitt valgt som leverandør til system-integratorer for kombinerte system av hurtiglading og energilagring. Prosjektet har også bidratt til å etablere kompetanse i Norge innen distribuert fleksibilitet gjennom batteribaserte energilagringssystem fra Pixii. Denne kompetansen har blitt etablert gjennom bl.a. en rekke foredrag, demonstrasjoner av prosjektresultatene og gjennom nye «spin-off»-prosjekter med flere aktører fra instituttsektoren, andre leverandører og brukere fra både nett og industrien. Resultatene har blitt tatt i bruk allerede for å bedre nettkvaliteten og kapasiteten med flere nettselskap i Norge. Analyser viser at slike distribuerte og smarte energilagringssystem kan være et teknisk og økonomisk reelt alternativ til tradisjonell nettforsterkning. Økt utrulling forventes de neste årene, både i Norge og internasjonalt. Videre potensielle virkninger forventes innen ytterligere kostnadseffektiv stabilisering av strømnettet med større andel av variabel fornybar energi. Også reduksjon av diesel-forbruk vil bli en virkning med utrulling av prosjektresultatene i mikronett.

Behovet for dette prosjektet er knyttet til følgende problem- og behovs-hierarki: - Det er fortsatt en økning av klimautslipp fra elektrisitetsproduksjon og transport --> Dette medfører et økt behov for: * Økt strømproduksjon fra distribuert fornybar energi * Økt elektrifisering av transport --> Dette medfører igjen et behov for: * Lavere total-kostnad for elektrifisering basert på solenergi og for lade-infrastruktur * Håndtering av resulterende effekt-fleksibilitetsbehov og nett-utfordringer (kapasitet, spenningskvalitet, stabilitet,…) Dette prosjektet skal utvikle ny teknologi for strøm-omforming og energilagring som: - Reduserer kostnaden for selve produksjonen og omformingen av solstrøm - Tilgjengeliggjør distribuert effektfleksibilitet og bedrer nett-kvaliteten, noe som styrker nett-infrastrukturen for distribuert produksjon av fornybar energi og lading av elektriske farkoster. De sentrale FoU-utfordringene vil være: - Hvordan designe kraftelektronikken for en to-veis "universal"-strømomformer som skal kunne benyttes for flere ulike funksjoner? Det blir en utfordring å kombinere varierende spesifikasjoner med kostnadseffektivitet, kompakthet, høy kvalitet og høy virkningsgrad. - Hvor langt kan man strekke omformerteknologien for å bedre spenningskvaliteten og kortslutningsytelsen i nettet? - Hvordan bør et generisk strømomformersystem designes og «pakkes» for å muliggjøre en enkel og kostnadseffektiv konfigurering for ulike behov for distribuert energilagring og solstrømsproduksjon?