Śmierć inkasenta

Liczniki potocznie nazywane "inteligentnymi" umożliwiają elektroniczny pomiar zużycia konkretnego medium w połączeniu z dwukierunkową komunikacją w czasie rzeczywistym pomiędzy odbiorcą energii a jej sprzedawcą, dając możliwość zdalnego odczytu z siedziby dystrybutora.

Paweł Pisarczyk, ATM Software

Przy budowie rozwiązań smart meteringu sama instalacja liczników, z pewną przesadą nazywanych inteligentnymi, musi podążać równolegle z budową systemów do zarządzania danymi pomiarowymi. Warunkiem koniecznym dla wdrożenia i sukcesu smart meteringu jest przede wszystkim dobra komunikacja PLC, czyli taka, która pozwoli na przekazywanie kompletnych danych z dużą przepustowością. Drugim warunkiem jest to, aby układ pomiarowy był optymalny kosztowo.

W Polsce toczą się dyskusje - m.in. przy udziale URE i PTPiRE - jaki standard modulacji dla tej komunikacji powinien zostać przyjęty. Teraz wszystko wskazuje na to, że będzie to standard PRIME (PoweRline Intelligent Metering Evolution), co mnie bardzo cieszy, dlatego że modulacja ta jest efektywna, a standard otwarty i nieopatentowany. Standard ten jest rekomendowany przez Energę i będzie wykorzystywany już na następnym etapie wdrożenia. Ważne cechy standardu PRIME to wysoka przepustowość i wyrafinowana matematycznie korekcja błędów, pozwalająca na przekazywanie danych za pomocą kanału o silnych zakłóceniach.

Obecne konstrukcje liczników dostępne na naszym rynku budowane są, mówiąc w dużym uproszczeniu, w ten sposób, że do tradycyjnego licznika dodawany jest modem komunikacyjny PLC, co niestety wpływa niekorzystnie na wysokość ceny układu. Moim zdaniem liczniki energii nie powinny być budowane jako hybrydy, tylko jako urządzenia bazujące na jednym układzie, działające pod kontrolą odpowiedniego oprogramowania.

Wydaje się, że krajowi producenci nie wykorzystują obecnie w pełni potencjału rynku krajowego, żeby produkować liczniki, które będą na odpowiednim poziomie cenowym, tak aby inwestycje w smart metering były jeszcze bardziej atrakcyjne i opłacalne. Budowa systemu AMI to bardzo duże wyzwanie. Przeprowadzone przez nas wdrożenie nauczyło nas, by zwracać dużą uwagę na to, aby budowana infrastruktura komunikacyjna PLC zapewniała poprawne funkcjonowanie w trudnych warunkach sieci elektroenergetycznej.

Systemy zdalnego pomiaru są już od wielu lat wykorzystywane w mniejszym zakresie w przemyśle, lecz w przypadku systemów pomiarowych dla klienta masowego ich wdrożenie ze względu na potężną skalę (dużą liczbę odbiorców) jest znacznie bardziej skomplikowane i kosztowne.

Unia Europejska zaleca stosowanie "inteligentnych liczników", jako elementu sprzyjającego optymalizacji planowania zapotrzebowania na energię i tym samym kreującą oszczędności. Ważnym bodźcem dla wdrożenia smart meteringu w Polsce było uchwalenie dyrektywy Unii Europejskiej o efektywności końcowego wykorzystania energii i usługach energetycznych nr 2006/32/WE oraz dążenie do realizacji celów zawartych w pakiecie energetyczno-klimatycznym "3x20". Sama dyrektywa narzuca na kraje członkowskie zmniejszenie zużycia energii do 2016 r., co w wielu krajach UE jest głównym powodem podjęcia działań mających na celu wdrożenie systemu inteligentnych liczników. Wdrożenie sytemu daje bowiem wymierne oszczędności zarówno dla państwowego budżetu, jak i dla sprzedawców i odbiorców energii oraz wpływa na zmniejszenie emisji zanieczyszczeń do środowiska.

Inteligentne liczniki to również duży krok w kierunku zwiększenia energooszczędności gospodarstw domowych, dlatego że liczniki wykorzystujące technologię smart metering mogą dostarczać odbiorcom pełny zakres informacji o ich zużyciu energii, a przede wszystkim o tym, ile energia będzie ich kosztowała w zależności od pory doby. Oznacza to, że mając zainstalowany taki licznik w domu, możemy na bieżąco śledzić, jak poszczególne urządzenia domowe wpływają na zużycie energii i wybrać optymalną taryfę. Urząd Regulacji Energetyki (URE) szacuje oszczędności roczne dla przeciętnego odbiorcy domowego na poziomie ok. 10% dotychczasowego zużycia, co daje kwotę około 100 zł w skali roku i oznacza, że koszt licznika powinien się szybko zwrócić.

Państwa w sztafecie

W Europie trwa intensywny proces wymiany liczników, choć zdecydowanie najszybciej postępuje on w Stanach Zjednoczonych. Niektóre kraje mają go już za sobą, np. Szwecja (2009) i Włochy (2011), inne są w trakcie i tak Irlandia chcą zakończyć wymianę w 2013 r., Norwegia i Finlandia w 2014 a Francja w 2017. Według raportu Institute for Electric Efficiency "Utility-scale smart meter deployments, plans & proposals" z maja 2012 r., spółki energetyczne zainstalowały już 36 mln liczników. Duże możliwości mają obecnie odbiorcy energii z Włoch, gdzie wykorzystuje się system zdalnego odczytu do przesyłania informacji o promocjach cenowych oraz informacje o dniach i godzinach, w których energia jest tańsza. W ofercie jest nawet usługa zdalnego automatycznego wyłączenia jednego energochłonnego urządzenia w godzinach, gdy energia jest najdroższa. We Włoszech dzięki zastosowaniu liczników zużycie energii spada średnio od 1 do 3% rocznie, podczas gdy w krajach, które nie wdrożyły zdalnego odczytu, rośnie w tempie 3 do 5% rocznie (np. Wielka Brytania).

Jeśli chodzi o odbiorców końcowych, zastosowanie inteligentnych liczników nie zawsze od razu zyskuje przychylność klientów. Jako przykład na powstawanie problemów wynikających z faktu wdrożenia smart meteringu może posłużyć przypadek związany z wprowadzeniem w Kalifornii w 2009 r. nowej taryfy z tytułu dostaw energii przez firmę Pacific Gas @ Electric, wynikającej z wdrożenia sytemu inteligentnych liczników, gdzie opłaty za energię były uzależnione od pory dnia. Klienci firmy nie byli odpowiednio poinformowani o możliwości wyboru taryfy rozliczeniowej dostosowanej do ich profilu zużycia, na co dodatkowo nałożyło się jeszcze wyjątkowo ciepłe lato. W rezultacie pojawiły się protesty i pozew zbiorowy przeciwko firmie dostarczającej energię, gdyż przypuszczano, że powodem wzrostu rachunków są wadliwie działające liczniki. Dodatkowym problemem były zarzuty ze strony odbiorców o zakłócanie pracy bezprzewodowych urządzeń domowych, co ostatecznie okazało się nieprawdą. Jeśli nie uda się więc podnieść świadomości odbiorców końcowych w naszym kraju, to korzyści przez nich osiągane mogą być niewielkie, a wdrożenie systemu zdalnego odczytu może zostać przez nich uznane za nieuzasadnione.

Logistyka przede wszystkim

Zastąpienie klasycznych liczników inteligentnymi to niezwykle trudne przedsięwzięcie ze względu na gigantyczną skalę, gdyż bezpośrednio dotyczy wielu milionów odbiorców przy planowanym czasie wdrożenia wahającym się od kilku do kilkunastu lat. Liczba liczników, które muszą zostać wymienione, każdego dnia będzie znacznie większa od liczby obecnie wymienianych z powodu legalizacji, co stanowi duże wyzwanie dla przedsiębiorstw sieciowych. Należy zwrócić uwagę, że wymiana na klasyczny licznik jest dużo prostsza niż wymiana na licznik nowego typu, gdyż dochodzi konieczność instalacji dodatkowych elementów, tj. infrastruktury komunikacyjnej oraz sprawdzenia, czy urządzenie nawiązują łączność. Elektroniczne urządzenia pomiarowe, aby mogły być w pełni wykorzystane, muszą współpracować z infrastrukturą teleinformatyczną. Dane pomiarowe z liczników mogą być przesyłane przy wykorzystaniu transmisji:

- przewodowej - linie niskiego napięcia, a czasem również średniego napięcia (technologia PLC - zasięg pomiędzy urządzeniami sieciowymi wynosi około 500 metrów);

- bezprzewodowej - modem GSM z transmisją pakietową GPRS, technologia GSM z wykorzystaniem do przesyłania danych wiadomości tekstowych SMS, modem radiowy do lokalnej transmisji radiowej, wykorzystanie infrastruktury lokalnej sieci bezprzewodowej WLAN (konieczne specjalne moduły konwersji).

Komunikacja w standardzie PLC jest wykorzystywana do przesyłania danych pomiędzy licznikami a koncentratorem. W komunikacji PLC wykorzystywane są modulacje OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), BPSK (Binary Phase Shift Keying), FSK (Frequency Shift Keying) oraz SFSK (Spread FSK). Istotą tej pierwszej, najczęściej stosowanej metody jest podział danych na kilka strumieni, które są następnie przesyłane równocześnie z wykorzystaniem wielu nośnych. Modulacja OFDM, w porównaniu do pozostałych, pozwala uzyskać większą prędkość transmisji. Jednocześnie w przeciwieństwie do modulacji BPSK i FSK charakteryzuje ją duża złożoność obliczeniowa. W 2007 r. Iberdrola (hiszpańskie przedsiębiorstwo energetyczne) wraz z czołowymi dostawcami technologii smart meteringu zainicjowała projekt R&D dotyczący technologii przesyłania danych pomiarowych. Na bazie porozumienia o współpracy powołano organizację o nazwie PRIME Alliance - skrót od "PoweRline Intelligent Metering Evolution". Celem tego projektu jest ustanowienie kompletnego zestawu standardu komunikacji, który pozwoli na współdziałanie systemów i urządzeń różnych producentów. Jest to standard oparty na modulacji OFDM, wyrafinowany matematycznie, ma kodowanie, przeplatanie bitów i dużą przepustowość. Pilotażowy projekt wdrożenia smart meteringu z zastosowaniem na szeroką skalę technologii PRIME PLC do komunikacji z inteligentnymi licznikami został ukończony latem 2011 r. w koncernie Iberdrola.

W polskiej elektroenergetyce wstępnie szacuje się, że łączne nakłady na system zdalnego odczytu z terminalami domowymi będą na poziomie ok. 8 mld zł, z czego koszty liczników na napięciu wysokim i średnim to będzie ok. 70 mln zł. Jednostkowe nakłady na system zdalnego odczytu kształtują się odpowiednio: na napięciu niskim ok. 470 zł na pojedynczy układ pomiarowy, a na napięciu wysokim i średnim ok. 2,5 tys. zł na pojedynczy punkt pomiarowy.

Zalety systemów zdalnego odczytu sprawiają, że w perspektywie 10-15 lat (dyrektywa UE określa, że do 2020 r. inteligentnych liczników ma używać 80% konsumentów) systemy tego typu staną się prawdopodobnie powszechnym standardem w energetyce, również w Polsce. Obecnie z uwagi na koszty wprowadzania tego typu systemów proces ten ma do tej pory charakter raczej pilotażowy z wyjątkiem wdrożenia w Energa, które ma już wymiar masowy, a pomiędzy ministerstwami toczą się dyskusje, w jaki sposób go sfinansować. W promocję produkcji w Polsce rozwiązań smart gridowych angażuje się Krajowa Izba Gospodarcza Elektroniki i Telekomunikacji, która co roku organizuje konferencję w ramach Forum Gospodarczego TIME stanowiącą neutralną platformę do wymiany doświadczeń oraz dyskusji na temat rozwoju rynku nowych technologii (w tym roku jej gościem był wicepremier Janusz Piechociński).

Inteligentne sieci oplotą domy

W technologię Home Area Network, dzięki której klient może zarządzać w ramach domowej sieci ciepłem, prądem czy urządzeniami AGD, będzie wyposażanych z roku na rok coraz więcej mieszkań. Szansę na biznes dostrzegają firmy energetycznie, operatorzy telekomunikacyjni, koncerny IT, producenci sprzętu AGD i branża nieruchomości.

Dziś jedną z barier w rozwoju sieci HAN są koszty okablowania i instalacji. Takie rozwiązania najłatwiej i najtaniej jest wdrażać w nowo budowanych domach. Częściowo problem rozwiązuje zastosowanie sieci bezprzewodowych. Trzeba jednak pamiętać, że lokale mieszkalne to obiekty trudne do sterowania urządzeniami. Wynika to m.in. z charakteru zjawisk fizycznych, np. ogrzewania pomieszczeń.

Na rynku dziś spotkać można kilka standardów sieci bezprzewodowych wykorzystywanych w sieciach HAN do sterowania urządzeniami, takich jak Z-Wave, ZigBee, Cypress WirelessUSB, WiFi. Największą popularność zdobyły Z-Wave i ZigBee. Mają one kilka cech wspólnych, m.in. charakteryzują się niewielkim poborem prądu.

Z-Wave jest bezprzewodowym protokołem zaprojektowanym przez firmę ZenSys przeznaczonym do szerokiej gamy urządzeń automatyki domowej. Sukces, jaki odniosło to rozwiązanie, jest oparty na liczbie niezależnych firm, które produkują urządzenia wykorzystujące tę technologię, a jest ich już ok. 200. Są one zrzeszone są w Z-Wave Alliance i należą do niej m.in.: Fakro, Intermatic, Danfoss, Levition,, Honeywell, Intel czy Cisco.

Technologia ZigBee jest implementacją standardu IEEE 802.15.4. W przeciwieństwie do Z-Wave technologia ZigBee nie jest przeznaczona tylko do urządzeń automatyki domowej, a umożliwia tworzenie własnych, bezpiecznych sieci bezprzewodowych. Przewagą nad innymi podobnymi rozwiązaniami, np. WiFi czy Bluetooth, jest jej prostota zarówno w implementacji technicznej, jak i programistycznej. Transmisja danych przy wykorzystaniu technologii ZigBee jest bezpieczna. Przesyłane dane są szyfrowane na poziomie sprzętowym. Podobnie jak w przypadku Z-Wave firmy wspierające pracę nad tą technologią są zrzeszone w ZigBee Aliance, np. Texas Instruments, Philips, Freeescale Semiconductors, GE Energy, Samsung. Specyfikacja ZigBee ukazała się później niż Z-Wave, ale siła dużych firm zrzeszonych w ZigBee Alliance powoduje, że technologia ta jest coraz bardziej powszechna.

Smart metering - co się z tym wiąże?

Rozmowa z Adamem Łacinnikiem, dyrektorem Działu Rozwiązań dla Operatorów Przesyłu i Producentów Energii w Pionie Energetyki, Gazu i Przedsiębiorstw, Asseco Poland SA

Jak będzie wyglądał rozwój rynku smart meteringu w naszym kraju w ciągu najbliższych 2-3 lat?

Wszyscy operatorzy w Polsce prowadzą prace, które mają doprowadzić do wdrożenia rozwiązań klasy smart metering. Liderem jest tutaj ENERGA Operator SA, na której terenie wdrażane jest obecnie takie rozwiązanie. Pozostali operatorzy mają za sobą mniej lub bardziej rozbudowane wdrożenia pilotażowe i są w trakcie planowania dalszych inwestycji. Stopniowo wymieniane są urządzenia pomiarowe na liczniki elektroniczne oraz rozbudowywana jest pozostała infrastruktura. Kolejny etap to wdrażanie centralnych systemów zarządzania danymi odczytowymi i ich integracja z istniejącymi lub wdrażanymi systemami akwizycyjnymi.

Najbliższe 2-3 lata powinny stać pod znakiem obserwacji i analizy dotychczasowych wdrożeń pilotażowych i masowych oraz ogłaszania przetargów i rozpoczynania projektów zarówno w obszarze infrastruktury, jak i systemów IT.

Która część jest ważniejsza - inteligentny licznik czy systemy zarządzające danymi pomiarowymi? Wydaje się, że branża energetyczna w tej chwili bardziej skupia się bardziej na kwestii związanej z wymianą liczników.

Obydwa te elementy są ze sobą bardzo powiązane. Wdrożenie tylko jednego z nich nie pozwoli w pełni wykorzystać jego możliwości i uzyskiwać korzyści z inwestycji na oczekiwanym poziomie. System IT bez właściwych danych nie pozwoli na wykorzystanie wszystkich jego funkcji, zwłaszcza nie dostarczy bieżących informacji i analiz na oczekiwanym poziomie szczegółowości. Jeśli dane odczytowe będą automatycznie pozyskiwane z urządzeń, ale nie trafią do systemu, który będzie w stanie efektywnie je przetworzyć, nie będą mogły być w pełni wykorzystane.

Instalacja inteligentnych liczników w pierwszej kolejności ma swoje uzasadnienie ze względu na potrzebę poprawienia jakości danych odczytowych oraz zwiększenia częstości odczytów, by rozliczenia mogły się odbywać według danych rzeczywistych, a nie prognostycznych.

Błędem jednak wydaje się zwlekanie z wdrożeniem centralnego systemu zarzadzania danymi odczytowymi, gdyż taki system daje szereg korzyści, nawet jeżeli dane do niego dostarczane częściowo pochodzą z odczytów inkasenckich.

W jakim tempie będą zachodzić zmiany technologiczne i cenowe dotyczące rynku urządzeń smart meteringu?

Dziś zmiany technologiczne zachodzą bardzo szybko i przypuszczam, że to się nie zmieni, szczególnie w obszarze komunikacji urządzeń z otoczeniem. Przy wzroście skali inwestycji w infrastrukturę w najbliższych latach w naturalny sposób można spodziewać się spadku cen urządzeń smart meteringu, jednak nie sądzę, by były to obniżki większe niż kilka czy kilkanaście procent.

Czy wraz z wdrożeniem smart meteringu pojawią się nowe wyzwania związane ze zmianą modelu obsługi odbiorcy końcowego?

Wdrożenie smart meteringu daje możliwość rozszerzania oferty usług dla odbiorców końcowych. Obecnie są oni pasywnymi użytkownikami energii elektrycznej. Skorzystanie z dodatkowych usług będzie wymuszało aktywizację odbiorcy i jego bardziej świadome zarządzanie korzystaniem z mediów. Stawia to większe wymagania przed dostawcami tych usług co do wymiany informacji z odbiorcą i bieżącego kontaktu z wykorzystaniem różnych kanałów komunikacyjnych.

Czy Asseco jest zainteresowane odegraniem roli w obszarze sieci HAN?

Sieci domowe w Polsce są w inicjalnym etapie rozwoju, jako projekty pilotażowe lub instalacje realizowane przez pasjonatów nowości. W ciągu najbliższych kilku lat zapewne niewiele zmieni się w tym względzie. Uważnie obserwujemy rozwój tego segmentu i jest zainteresowanie działaniem, samodzielnie lub przy współpracy z partnerami, w obszarze sieci HAN.


TOP 200