Паметне енергетске мреже
Процењује се да ће глобална потражња за енергијом расти за око 2,2 процента годишње. То значи да ће се тренутна глобална потрошња енергије од преко 20 петават сати повећати на 2030 петават сата 33. године. Истовремено, акценат се ставља на коришћење енергије ефикасније него икада раније.
1. Аутоматски у паметној мрежи
Друге пројекције предвиђају да ће транспорт трошити више од 2050 одсто потражње за електричном енергијом до 10. године, углавном због растуће популарности електричних и хибридних возила.
Ако пуњење батерија електричних аутомобила ако се не управља правилно или уопште не ради самостално, постоји ризик од вршног оптерећења због превише батерија које се пуне у исто време. Потреба за решењима која омогућавају пуњење возила у оптималним временима (1).
Класични електроенергетски системи XNUMX. века, у којима се електрична енергија производила претежно у централним електранама и испоручивала потрошачима преко високонапонских далековода и средње- и нисконапонских дистрибутивних мрежа, нису прилагођени захтевима нове ере.
Последњих година видимо и брзи развој дистрибуираних система, малих произвођача енергије који своје вишкове могу да поделе са тржиштем. Они имају значајан удео у дистрибуираним системима. Обновљиви извори енергије.
Речник паметних мрежа
АМИ - скраћеница за напредну инфраструктуру за мерење. Подразумева инфраструктуру уређаја и софтвера који комуницирају са бројилима електричне енергије, прикупљају податке о енергији и анализирају ове податке.
Дистрибуирана генерација - производњу енергије малим производним инсталацијама или објектима који су директно повезани на дистрибутивну мрежу или се налазе у електроенергетском систему примаоца (иза контролно-мерних уређаја), обично производећи електричну енергију из обновљивих или нетрадиционалних извора енергије, често у комбинацији са производњом топлотне енергије (дистрибуисана когенерација ). . Мреже дистрибуиране производње могу укључивати, на пример, потрошаче, енергетске задруге или општинске електране.
паметни мерач – даљинско бројило електричне енергије које има функцију аутоматског преноса података о мерењу енергије добављачу и на тај начин нуди више могућности за свесно коришћење електричне енергије.
Микро извор напајања – мала електрана која се обично користи за сопствену потрошњу. Микроизвор могу бити мале домаће соларне, хидро или ветроелектране, микро турбине које раде на природни гас или биогас, јединице са моторима на природни гас или биогас.
Просумент – свесни потрошач енергије који производи енергију за сопствене потребе, на пример, у микроизворима, а неискоришћени вишак продаје дистрибутивној мрежи.
Динамичке стопе – тарифе узимајући у обзир дневне промене цена енергије.
Уочљиви простор-време
Решавање ових проблема (2) захтева мрежу са флексибилном „размишљајућом“ инфраструктуром која ће усмерити енергију тачно тамо где је потребна. Таква одлука паметна енергетска мрежа – паметна електрична мрежа.
2. Изазови са којима се суочава тржиште енергије
Уопштено говорећи, паметна мрежа је електроенергетски систем који интелигентно интегрише активности свих учесника у процесима производње, преноса, дистрибуције и коришћења у циљу обезбеђивања електричне енергије на економичан, одржив и безбедан начин (3).
Његова главна премиса је повезаност свих учесника на енергетском тржишту. Мрежа повезује електране, велики и мали, и потрошачи енергије у једној структури. Може постојати и функционисати захваљујући два елемента: аутоматизацији изграђеној на напредним сензорима и ИКТ систему.
Поједностављено речено: паметна мрежа „зна” где и када се јављају највећа потреба за енергијом и највећа залиха и може да усмери вишак енергије тамо где је најпотребнија. Као резултат, таква мрежа може побољшати ефикасност, поузданост и сигурност ланца снабдевања енергијом.
3. Паметна мрежа – основна шема
4. Три области паметних мрежа, циљеви и користи које из њих произилазе
Паметне мреже омогућавају вам да даљински узимате очитавања бројила електричне енергије, пратите статус пријема и мреже, као и профил пријема енергије, идентификујете нелегалну потрошњу енергије, сметње у бројилима и губитке енергије, даљински искључите / повежете примаоца, промените тарифе, архива и рачун за очитане вредности и друге активности (4).
Тешко је прецизно одредити потражњу за електричном енергијом, па обично систем мора да користи такозвану врућу резерву. Употреба дистрибуиране производње (погледајте Речник Смарт Грид) у комбинацији са Смарт Грид-ом може значајно смањити потребу да се велике резерве одрже у потпуности у функцији.
Стуб паметне мреже постоји обимни мерни систем, интелигентно рачуноводство (5). Укључује телекомуникационе системе који преносе мерне податке до тачака одлучивања, као и интелигентне алгоритме за информације, предвиђање и доношење одлука.
Прве пилот инсталације "интелигентних" мерних система су већ у изградњи, које покривају поједине градове или општине. Захваљујући њима можете, између осталог, да унесете сатнице за индивидуалне клијенте. То значи да ће у одређено доба дана цена струје за таквог појединачног потрошача бити нижа, па вреди укључити, на пример, веш машину.
Према неким научницима, попут групе истраживача са немачког Института Макс Планк у Гетингену на челу са Марком Тимом, милиони паметних бројила би у будућности могли да створе потпуно аутономно саморегулишућа мрежа, децентрализован попут Интернета, и сигуран јер је отпоран на нападе којима су изложени централизовани системи.
Снага из множине
Обновљиви извори електричне енергије Због малог јединичног капацитета (ОИЕ) су дистрибуирани извори. Потоњи укључују изворе са јединичним капацитетом мањим од 50-100 МВ, инсталиране у непосредној близини крајњег потрошача енергије.
Међутим, у пракси ограничење за извор који се сматра дистрибуираним извором увелико варира од земље до земље, на пример Шведска је 1,5 МВ, Нови Зеланд 5 МВ, САД 5 МВ, Велика Британија 100 МВ. .
Са довољно великим бројем извора распоређених на малом подручју електроенергетског система и захваљујући могућностима које пружају паметне мреже, постаје могуће и исплативо комбиновати ове изворе у један систем који контролише оператер, стварајући "виртуелну електрану".
Његов циљ је концентрисање дистрибуиране производње у један логички повезан систем, повећавајући техничку и економску ефикасност производње електричне енергије. Дистрибуирана производња која се налази у непосредној близини потрошача енергије такође може користити локалне изворе горива, укључујући биогорива и обновљиву енергију, па чак и комунални отпад.
Виртуелна електрана повезује много различитих локалних извора енергије у одређеном подручју (хидроелектране, ветроелектране, фотонапонске електране, комбиноване турбине, генератори на мотор, итд.) и складиште енергије (резервоари за воду, батерије) којима даљински управља широка ИТ мрежа.систем.
Важну функцију у стварању виртуелних електрана требало би да имају уређаји за складиштење енергије који вам омогућавају да прилагодите производњу електричне енергије дневним променама потражње потрошача. Обично су такви резервоари батерије или суперкондензатори; пумпне станице могу имати сличну улогу.
Енергетски избалансирано подручје које формира виртуелну електрану може се одвојити од електричне мреже коришћењем савремених прекидача. Такав прекидач штити, врши мерење и синхронизује систем са мрежом.
Свет постаје паметнији
W паметне мреже тренутно инвестирају све највеће енергетске компаније у свету. У Европи, на пример, ЕДФ (Француска), РВЕ (Немачка), Ибердрола (Шпанија) и Бритисх Гас (Велика Британија).
6. Паметна мрежа комбинује традиционалне и обновљиве изворе
Важан елемент овог типа система је телекомуникациона дистрибутивна мрежа, која обезбеђује поуздан двосмерни ИП пренос између централних апликативних система и паметних бројила електричне енергије који се налазе директно на крају електроенергетског система, код крајњих потрошача.
Тренутно највеће светске телекомуникационе мреже за потребе Смарт Грид од највећих енергетских оператера у својим земљама – као што су ЛигхтСкуаред (САД) или ЕнергиАустралиа (Аустралија) – производе се коришћењем Вимак бежичне технологије.
Поред тога, прва и једна од највећих планираних имплементација АМИ (Адванцед Метеринг Инфраструцтуре) система у Пољској, који је саставни део паметне мреже Енерга Оператор СА, подразумева коришћење Вимак система за пренос података.
Важна предност Вимак решења у односу на друге технологије које се користе у енергетском сектору за пренос података, као што је ПЛЦ, јесте то што нема потребе да се у случају нужде искључују читаве делове далековода.
7. Енергетска пирамида у Европи
Кинеска влада је развила велики дугорочни план за улагање у водоводне системе, надоградњу и проширење преносних мрежа и инфраструктуре у руралним подручјима, и паметне мреже. Кинеска државна мрежна корпорација планира да их уведе до 2030. године.
Јапанска федерација електричне индустрије планира да развије паметну мрежу на соларни погон до 2020. уз подршку владе. Тренутно се у Немачкој спроводи државни програм за тестирање електронске енергије за паметне мреже.
У земљама ЕУ биће створена енергетска „супер мрежа“ преко које ће се дистрибуирати обновљива енергија, углавном из ветроелектрана. За разлику од традиционалних мрежа, она ће се заснивати не на наизменичном, већ на једносмерној електричној струји (ДЦ).
Европски фондови финансирали су пројектно истраживање и програм обуке МЕДОВ, који окупља универзитете и представнике енергетске индустрије. МЕДОВ је скраћеница од енглеског назива „Мулти-терминал ДЦ Грид Фор Оффсхоре Винд“.
Очекује се да ће програм обуке трајати до марта 2017. године. Стварање мреже обновљивих извора енергије на континенталном нивоу и ефикасно повезивање на постојеће мреже (6) има смисла због специфичних карактеристика обновљиве енергије коју карактеришу периодични вишкови или мањкови капацитета.
Програм Смарт Пенинсула који функционише на полуострву Хел је добро познат у пољској енергетској индустрији. Овде је Енерга имплементирала прве пробне системе за даљинско очитавање у земљи и има одговарајућу техничку инфраструктуру за пројекат, која ће се даље унапређивати.
Ово место није случајно изабрано. Ову област карактеришу велике флуктуације у потрошњи енергије (велика потрошња лети, знатно мања зими), што представља додатни изазов за инжењере енергетике.
Имплементирани систем треба да се одликује не само високом поузданошћу, већ и флексибилношћу у корисничком сервису, омогућавајући им да оптимизују потрошњу енергије, промене тарифе електричне енергије и користе нове алтернативне изворе енергије (фотонапонски панели, мале ветротурбине, итд.).
Недавно су се појавиле и информације да Полские Сиеци Енергетицзне жели да складишти енергију у снажним батеријама капацитета најмање 2 МВ. Оператер планира да изгради складишта енергије у Пољској која ће подржавати електричну мрежу, обезбеђујући континуитет снабдевања када обновљиви извори енергије (ОИЕ) престану да функционишу због недостатка ветра или када падне мрак. Струја из складишта ће тада ићи у мрежу.
Тестирање решења могло би да почне за две године. Према незваничним информацијама, Јапанци из Хитацхија нуде ПСЕ за тестирање моћних контејнера за батерије. Једна таква литијум-јонска батерија је способна да испоручи 1 МВ снаге.
Складишта такође могу смањити потребу за проширењем конвенционалних електрана у будућности. Ветроелектране, које карактерише велика варијабилност у излазној снази (у зависности од метеоролошких услова), присиљавају традиционалну енергију да одржава резерву снаге тако да се ветрењаче могу заменити или допунити у било ком тренутку са смањеном излазном снагом.
Оператери широм Европе улажу у складиштење енергије. Недавно су Британци покренули највећу инсталацију овог типа на нашем континенту. Постројење у Леигхтон Буззарду у близини Лондона је способно да складишти до 10 МВх енергије и испоручи 6 МВ снаге.
Иза њега су С&Ц Елецтриц, Самсунг, као и УК Повер Нетворкс и Иоуницос. У септембру 2014. године, ова друга компанија изградила је прво комерцијално складиште енергије у Европи. Покренут је у Шверину у Немачкој и има капацитет од 5 МВ.
Документ „Смарт Грид Пројецтс Оутлоок 2014“ садржи 459 пројеката реализованих од 2002. године, у којима је коришћење нових технологија, ИКТ (телеинформационих) могућности допринело стварању „паметне мреже“.
Треба напоменути да су узети у обзир пројекти у којима је учествовала (била партнер) најмање једна држава чланица ЕУ (7). Тиме је број земаља обухваћених извештајем повећан на 47.
До сада је за ове пројекте издвојено 3,15 милијарди евра, иако 48 одсто њих још није завршено. Пројекти истраживања и развоја тренутно троше 830 милиона евра, док тестирање и имплементација коштају 2,32 милијарде евра.
Међу њима, по глави становника, највише улаже Данска. Француска и Велика Британија, с друге стране, имају пројекте са највећим буџетом, у просеку 5 милиона евра по пројекту.
У поређењу са овим земљама, земље источне Европе су прошле много лошије. Према извештају, они генеришу само 1 одсто укупног буџета свих ових пројеката. По броју реализованих пројеката, првих пет су: Немачка, Данска, Италија, Шпанија и Француска. Пољска је заузела 18. место на ранг листи.
Испред нас је била Швајцарска, а за њом Ирска. Под слоганом паметне мреже, на многим местима широм света спроводе се амбициозна, готово револуционарна решења. планира модернизацију електроенергетског система.
Један од најбољих примера је Пројекат паметне инфраструктуре Онтарија (2030), који је припреман последњих година и има процењено трајање до 8 година.
8. План за имплементацију Смарт Грид-а у канадској провинцији Онтарио.
Енергетски вируси?
Међутим, ако енергетска мрежа постанете попут Интернета, морате узети у обзир да се он може суочити са истим претњама са којима се суочавамо у савременим рачунарским мрежама.
9. Роботи дизајнирани за рад у енергетским мрежама
Ф-Сецуре лабораторије су недавно упозориле на нову сложену претњу за системе услуга у индустрији, укључујући електричне мреже. Зове се Хавек и користи изузетно напредну нову технику за заразу рачунара.
Хавек има две главне компоненте. Први је тројански софтвер који се користи за даљинско управљање нападнутим системом. Други елемент је ПХП сервер.
Тројанског коња су нападачи прикључили на АПЦС/СЦАДА софтвер одговоран за праћење напретка технолошких и производних процеса. Жртве преузимају такве програме са специјализованих сајтова, несвесне претње.
Жртве Хавека биле су пре свега европске институције и компаније укључене у индустријска решења. Део Хавек кода сугерише да би његови креатори, осим што желе да украду податке о производним процесима, могли да утичу и на њихов ток.
10. Области паметних мрежа
Ауторе овог малвера посебно су занимале енергетске мреже. Можда будући елемент паметни систем напајања роботи ће такође.
Недавно су истраживачи са Технолошког универзитета у Мичигену развили модел робота (9) који испоручује енергију на места погођена нестанком струје, као што су она изазвана природним катастрофама.
Машине овог типа могле би, на пример, да поврате струју у телекомуникациону инфраструктуру (торњеви и базне станице) како би се ефикасније извеле операције спасавања. Роботи су аутономни, сами бирају најбољи пут до одредишта.
Они могу имати батерије на броду или соларне панеле. Они могу хранити једни друге. Значење и функције паметне мреже иду далеко даље од енергије (10).
Овако створена инфраструктура може се користити за креирање новог мобилног паметног живота будућности, заснованог на најсавременијим технологијама. За сада можемо само да замишљамо предности (али и недостатке) ове врсте решења.
