Chytré sítě a chytrá města
Myšlenka inteligentních sítí a inteligentních měst vychází ze směrnice EU 27/2012, která definuje cíle a operace pro snížení energetické náročnosti (uhlíkové stopy) v rámci mnoha činností.
Mají řadu společných znaků:
Inteligentní města a inteligentní sítě jsou aktivně podporovány, protože se od nich očekávají úspory nákladů. Zároveň se však předpokládá, že budou vyžadovat značné investice kvůli nutnosti vysokorychlostního internetu a požadavkům na přenosové sítě generace „X“.
Kromě toho je jednou z největších výzev pro úspěch inteligentních sítí a inteligentních měst požadavek na ovlivnění chování spotřebitelů chování většiny osob a rodin.
Hlavní cíl: Vliv na chování
Minimální průnik obou pojmů je tedy jasný. Jde o ovlivňování chování lidí, přičemž cílem je snížit jejich uhlíkovou stopu, což je umožněno prostřednictvím komunikace. Můžeme přidat další podstatný prvek: snížení spotřeby vody.
Abychom našli efektivní řešení těchto koncepcí, vraťme se k zakladateli kybernetiky Norbertu Wienerovi, který definoval základní regulační procesy v systémech (živých i neživých). Klíčovou otázkou této regulace je zpětná vazba, konkrétně měření a informování regulovaného systému.
Význam zpětné vazby od spotřebitelů
Ze všech projektů vyplývá jedna jasná skutečnost. Aby člověk mohl aktivně ovlivňovat své ekonomické chování, musí mít informace o své spotřebě alespoň v měsíčních intervalech.
Pokud je systém zpětné vazby realizován prostřednictvím stálých měsíčních záloh s výpisem jednou ročně, 98 % zákazníků si nezkontroluje, zda jim náleží přeplatek, nebo dokonce kolik případně zbývá doplatit. To platí pro všechna média.
Jinými slovy: pokud zákazník není zapojen do systému snižování spotřeby, navrhované legislativní nástroje výrazně zaostávají za svými cíli.
Problémy s přenosem dat a komunikací
Další zkušenost z realizovaných projektů je tato: informace, které nesou důležitou informační hodnotu, nemusí být nutně velké v podobě bajtů a megabajtů. Pokud se rozumně zvýší frekvence, je možné k jejich přenosu využít i velmi pomalé datové kanály.
Zavádění AMM v Evropě odhalilo problémy s pokrytím signálem telekomunikačních operátorů. Ukázalo se, že přibližně 15 % oblasti pokrytí je zcela bez signálu a 20-25 % oblasti má velmi nestabilní úroveň signálu v závislosti na povětrnostních podmínkách. To znamená, že téměř 40 % oblasti pokrytí je trvale nebo často bez signálu. Důvod je jednoduchý: peníze.
Nemůžete uvěřit pěkným mapám poskytovaným operátory, kde jsou sdíleny „informace o pokrytí“. Ďábel se skrývá ve slovech „100 % pokrytí signálem“. Operátoři zapomínají dodat „podle zaplacené licence“.
Komunikační potřeby pro inteligentní sítě a města
Z ekonomického hlediska není v oblastech s nižší hustotou obyvatelstva vybudování této infrastruktury proveditelné a provozovatel není povinen pokrýt všechny oblasti. Musí pokrýt pouze oblast definovanou v jeho licenci.
Lze říci, že koncepty jako smart grid a smart city se zaměřují na média a spotřebu energie související s lidskou činností. Zatímco objem přijímaných informací není z datového hlediska velký, k jejich přenosu potřebujeme robustní, široce rozšířené komunikační kanály.
Není nutné mít vysokorychlostní komunikační kanál, ale musí být k dispozici pro každou lidskou činnost, jejíž dopady chceme snížit.
Úloha inteligentních elektronických měřičů
V souvislosti se směrnicí EU č. 27/2013 byly v domácnostech nasazeny inteligentní elektronické měřiče (s oboustrannou komunikací PLC). V tomto okamžiku se e-metr stává domovní ústřednou a soustřeďuje naměřené informace z médií používaných při činnostech a následně je (spolu s dalšími údaji o hodnotách výkonu) dodává do nadřazených systémů.
Jednou z hlavních výhod tohoto systému je skutečnost, že je již částečně vybudován. Do konce roku 2020 by měl být zcela dokončen. Není tedy nutné investovat peníze do budování komunikačního kanálu. Vzhledem k vlivu obnovitelných zdrojů energie se již objevují požadavky na to, aby elektronické měřiče fungovaly jako domovní ústředna.
Případová studie: Projekt inteligentních měřičů v České republice
Vezměme si skutečný případ z České republiky. V rámci projektu 50 000 měřicích míst byl vybudován systém, kdy každý bytový e-metr byl propojen s přijímačem, který snímal výstupy ze senzorů v domě (voda, teplo a plyn) prostřednictvím bezdrátové sběrnice M-Bus (viz obr. 1).
Toto řešení je z dlouhodobého hlediska velmi stabilní a nemá žádný negativní dopad na data přenášená z elektronického měřiče. Navíc se jasně ukázalo, že není nutné budovat další datový kanál pouze za účelem přenosu těchto informací.
Bonus: přestože se jednalo o pilotní řešení, dávalo od začátku ekonomický smysl.
Závěr: Nečekaný bonus?
Navzdory problémům s infrastrukturou, chováním spotřebitelů a komunikačními sítěmi zůstává zavádění inteligentních sítí a inteligentních měst zásadním krokem ke snížení uhlíkové stopy a optimalizaci spotřeby zdrojů.
Reálné projekty, jako je například iniciativa České republiky týkající se inteligentních měřičů, ukazují, že účinná řešení mohou být technicky proveditelná a ekonomicky životaschopná. S pokračujícím pokrokem v komunikačních technologiích a regulační podporou se vize plně integrovaných inteligentních měst a inteligentních sítí může stát skutečností.