Smart Grid - energia z pomocą IT

Z powodu wyczerpywania się surowców energetycznych, konieczności ograniczenia strat powstających podczas wytwarzania, przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej oraz obaw o stan środowiska naturalnego człowieka (redukcja emisji CO2) powstała idea stworzenia inteligentnych systemów dostarczania energii, powszechnie określana jako "Smart Grid".

Choć brak precyzyjnej definicji tego rodzaju inteligentnej sieci elektroenergetycznej, to w najbardziej potocznym rozumieniu termin "Smart Grid" oznacza dostarczanie odbiorcom energii lub szerzej usług energetycznych, z wykorzystaniem narzędzi IT. W "inteligentnych sieciach elektroenergetycznych" musi zostać zapewniona dwukierunkowa komunikacja między dostawcą a odbiorcą energii, dzięki czemu uzyskuje się zwiększenie efektywności oraz zintegrowanie rozproszonych źródeł energii, obejmujących: odnawialne źródła energii OZE (np. elektrownie wiatrowe czy wodne) oraz zasobniki energii z odbiorami regulowanymi.

Zdalny odczyt i Smart Metering

Pierwsze kroki przy budowie inteligentnej sieci to stworzenie systemu zdalnego odczytu energii zużywanej przez odbiorców oraz zarządzanie pozyskanymi danymi, które określa się jako "Smart Metering". Pełne opomiarowanie sieci energetycznych jest niezwykle ważne, gdyż jak wynika z danych International Energy Outlook 2009, w związku z niewystarczającymi danymi na temat zużycia energii każdego roku na świecie jest marnowanych ok. 170 mld kilowatogodzin.

Czym jest Smart Grid

Podstawą koncepcji Smart Grid są technologie informatyczne i komunikacyjne (ICT), zwiększające możliwości współczesnych systemów energetycznych, a w szczególności zapewniające dwukierunkowy przepływ energii i informacji, reagujące na sytuacje mogące skutkować przerwami zasilania i ułatwiające integrację w infrastrukturze sieci oraz dostarczające odbiorcy narzędzia do optymalizacji zarządzania poborem energii.

Liczniki, potocznie nazywane "inteligentnymi", umożliwiają elektroniczny pomiar zużycia energii elektrycznej w połączeniu z dwukierunkową komunikacją w czasie rzeczywistym między odbiorcą energii a jej sprzedawcą, dając możliwość zdalnego odczytu z siedziby dystrybutora (bez konieczności wizyt inkasentów).

Podstawowym elementem takiego systemu jest specjalny licznik, mogący odbierać i wysyłać sygnały. Zdalny odczyt liczników energii elektrycznej lub innych mediów jest tylko etapem w całym procesie przetwarzania, zarządzania i udostępniania nie tylko danych pomiarowych, ale również pełnej informacji możliwej do uzyskania, dzięki zintegrowaniu z pozostałymi systemami informatycznymi przedsiębiorstwa dystrybucyjnego (OSD), takimi jak SCADA i GIS.

Największym technicznym wyzwaniem związanym ze Smart Metering pozostaje przesyłanie gigantycznej ilości danych pomiarowych dot. zużycia energii z ogromnej liczby liczników przypisanych do wielu odbiorców. W tym celu stosuje się koncentratory, które zbierają dane z grupy liczników oraz synchronizują ich

wewnętrzne zegary. W takiej konfiguracji licznik pełni funkcję urządzenia typu slave, natomiast koncentrator - urządzenia typu master. Co ważne, standardowe aktywne urządzenia typu hub lub router nie sprawdziły się w roli koncentratorów w systemach zdalnego odczytu AMR (Automatic Meter Reading).

Cechy Smart Grid wg dyrektywy nr 2009/72/UE Komisji Europejskiej

• Elastyczność przy spełnianiu potrzeb konsumenta w odpowiedzi na zmiany i oczekujące wyzwania, dostępna przy zapewnieniu współpracy z użytkownikami sieci, szczególnie z OZE i wysokosprawną generacją lokalną o zerowej lub nieznacznej emisji CO2.

• Niezawodność w zapewnieniu zwiększonego bezpieczeństwa i jakości zasilania zgodnie z wymaganiami 21. wieku, ze szczególną elastycznością w przypadkach zagrożeń i stanów zwiększających ryzyko wystąpienia awarii.

• Efektywność ekonomiczna w zapewnieniu najlepszych parametrów na drodze rozwiązań innowacyjnych, efektywności zarządzania energią oraz konkurencyjności.

Koncentratory można podzielić na stacjonarne - instalowane najczęściej przy słupach lub stacjach elektroenergetycznych, oraz mobilne - stanowiące zestaw inkasencki. W razie występowania nadmiernego tłumienia lub zakłóceń podczas transmisji między grupą liczników a koncentratorem, wykorzystuje się repeatery, których zadaniem jest regeneracja (wzmocnienie) transmitowanego sygnału. Nie określono jeszcze jednolitych standardów i nie każdy koncentrator jest przystosowany do odczytu liczników różnych producentów, co również może być utrudnieniem przy budowie systemu AMR.

Z rozwojem Smart Meteringu wiąże się również kwestia powołania operatora pomiarów, który niezależnie od firm energetycznych gromadziłby i udostępniał dane o zużyciu odbiorców, co w efekcie mogłoby przyczynić się do zwiększania konkurencyjności na rynku energetycznym.