Smart Grid - inteligentna energetyka

Koncepcja budowy Smart Grid

Podstawą koncepcji Smart Grid są technologie informatyczne i komunikacyjne, których zastosowanie ma zwiększyć możliwości współczesnych systemów energetycznych, zapewniając pełniejszą integrację infrastruktury sieci oraz optymalne zarządzanie dystrybucją energii, co wpływa na zwiększenie efektywności całego systemu energetycznego. Optymalizacja zarządzania siecią poprzez kontrolę przepływu mocy i dynamiki zmian napięcia w czasie rzeczywistym pozwala na redukcję popytu i ograniczenie strat. Dzięki stosowaniu przepływu informacji pomiędzy składnikami systemu energetycznego uzyskuje się również możliwość szybkiej lokalizacji awarii, wyizolowania takiego miejsca i szybkiego przewrócenia zasilania FLISR (Fault Location Isolation and Supply Restoration). Idea Smart Grid niewątpliwie będzie miała niezwykle korzystny wpływ na rozwój tzw. generacji rozproszonej (małe elektrownie wiatrowe, słoneczne, wodne) wspierając proces zarządzania wprowadzaniem energii z tych źródeł energii do sieci elektroenergetycznej. Jak bowiem wiadomo energia elektryczna stwarza dość poważne trudności z jej magazynowaniem, a bilans energii wytworzonej i zużytej w systemie elektroenergetycznym musi być bezwzględnie zachowany. Uporanie się z tym wyzwaniem szczególnie w przypadku generacji rozproszonej wymaga sieci o elastycznej, w pewnym sensie "myślącej" infrastrukturze, która dzięki komunikowaniu się poszczególnych jej elementów pozwoli na optymalne zbilansowanie energii wytwarzanej i zużywanej.

Smart Grid może istnieć i funkcjonować dzięki dwóm podstawowym częściom składowym: automatyce zbudowanej na zaawansowanych systemach pomiarowych (AMI) oraz systemom teleinformatycznym. W dużym uproszczeniu Smart Grid ma monitorować, gdzie i kiedy powstaje największy popyt na energię, jak i największa na nią podaż, a jednocześnie potrafi przekierowywać nadwyżki energii w miejsca, gdzie może ona zostać wykorzystana. Dzięki temu Smart Grid może zwiększyć efektywność, niezawodność i bezpieczeństwo łańcucha dostaw energii. Dodatkowo ma umożliwić użytkownikom końcowym aktywne uczestniczenie w rynku energii i tym samym świadome przyczynienie się do ochrony środowiska. Poprzez spłaszczenie profilu obciążenia odbiorców, czyli bardziej równomierne obciążenie odbiorcy w trakcie doby, uzyskuje się ograniczenie konieczności budowy nowych źródeł energii oraz rozbudowy sieci przesyłowej i dystrybucyjnej. Sieć energetyczna jest bowiem projektowana na wartość mocy szczytowej (czyli w uproszczeniu maksymalnej mocy, jako że jest pobierana przez odbiorców), której poziom występuje w stosunkowo krótkim czasie w trakcie doby. Pojawienie się Smart Grid niesie jednak ze sobą również ryzyka, które do tej pory nie występowały w takim wymiarze jak np. ataki cyberterrorystyczne i wszelkiego typu inne włamania do sieci sterującej, prowadzące np. do fałszowania wyników pomiaru zużycia energii. Chodź jest to zagrożenie na dzień dzisiejszy nieco wyolbrzymione, to jednak zdaniem specjalistów, podatność systemów energetycznych na ataki będzie rosła - wraz z popularyzowaniem się sieciowych systemów diagnostycznych i monitorujących (np. czujników, komunikujących się przez internet z centrum zarządzania). Dlatego też specjaliści zalecają operatorom systemów dystrybucyjnych stałe rozbudowywanie zabezpieczeń i regularne przeprowadzanie testów prewencyjnych. Smart Grid wymaga więc stworzenia odpowiednio chronionej infrastruktury. Należy tutaj dodać, iż w obecnie działających systemach AMI stosuje się najnowsze metody kryptograficzne oraz uwierzytelnianie, co ma na celu zapewnienie wymaganego poziomu bezpieczeństwa.

Planuje się, aby w ramach inteligentnych sieci energetycznych były realizowane również inne systemy, mające na celu optymalizacje zużycia energii, takie jak np. V2G (Vehicle-to-Grid), czyli Pojazd-Sieć umożliwiające dwukierunkową wymianę energii elektrycznej między pojazdami elektrycznymi lub hybrydowymi a siecią elektryczną. System Pojazd-Sieć ma umożliwiać dwukierunkowy przepływ energii między pojazdem elektrycznym (lub hybrydowym) a siecią elektroenergetyczną. Sterowanie procesem ładowania i rozładowywania akumulatorów znajdujących się w pojeździe ma odbywać się zdalnie w zależności od wielu czynników (np. stopnia rozładowania akumulatorów, obciążenia sieci zasilającej) oraz zgodnie z zapisami umowy, pomiędzy właścicielem pojazdu a przedsiębiorstwem energetycznym. System V2G oczywiście w swym założeniu uwzględnia również aspekt ekonomiczny i pozwala na rozliczenie energii, którą właściciel pojazdu kupił ładując swój pojazd lub sprzedał oddając ją do sieci, gdy będzie taka potrzeba.