Interoperabilita? OFDM? Zapomeňte na ně (zatím)

Dříve bylo realizováno masivní nasazení ověřených systémů, tj. vývoj předcházel praxi. Dnes je situace opačná. Energetika čeká na technický vývoj, aby mohla bezpečně čelit všem provozním stavům. Situace je vážná. Například výpadek energetické soustavy ve střední Evropě trvající déle než 10 dní by mohl velmi vážně ohrozit fungování celé Evropské unie. Lze tedy říci, že do jisté míry je energetika v Evropě trvale pět dní před vyhlášením stavu nouze se všemi jeho dopady.

Máme tedy napjatou situaci v oblasti rovnováhy a navíc se objevují nové požadavky na zavádění automatizovaného měření a řízení zátěže. I přes tento pozitivní krok s příznivými dopady na životní prostředí to ale nestačí ke zlepšení energetické bilance. Za prvé, tyto systémy nejsou schopny dostatečně rychle reagovat na situaci. A zadruhé, rozsáhlé zavádění bude pro systém znamenat finanční zátěž a pravděpodobně se budeme potýkat s nedostatkem zdrojů na zavádění bezpečnějších (a možná finančně náročnějších) technologií.

První závěry lze vyvodit na základě již realizovaných pilotních projektů. Využívání veřejného operátora (tj. přenos dat prostřednictvím GPRS) je problematické. Operátoři nejsou schopni zaručit časovou bezpečnost přenosu. To se ukázalo při kolapsu přenosu během vánočních svátků (SMS byly doručeny s velkým zpožděním, telefonní hovory nebylo možné realizovat z důvodu přetížení sítě). Pokud je hlavním kritériem provozní hospodárnost, lze o obsluze celé oblasti hovořit pouze v teoretické rovině.

Stávající elektrické vedení je tak jediným rozumným řešením pro přenos dat. Pozitivní aspekty PLC komunikace rozhodně převažují, ale je třeba vzít v úvahu ještě dva další aspekty. Zaprvé existují zákonná omezení (úroveň modulačního napětí a přidělené frekvenční pásmo) a zadruhé je zde možnost přenosu dat prostřednictvím komunikačního kanálu, kterým je elektrické vedení, se všemi jeho fyzikálními dopady.

Pravdou je, že si vlády uvědomují napjatou situaci v energetice, což je jasně vidět na poskytování mnoha dotací a grantů, které mají přinést žádoucí řešení. Tyto projekty však mají tu nevýhodu, že nejsou z fyzikálního hlediska funkční nebo jsou velmi drahé. Hlavní příčinou je jedna věc: interoperabilita.

Interoperabilita je rozhodně žádoucím cílem. Dnešní systémy pro výměnu dat mezi měřidly, které nereflektují vlastnosti komunikačního kanálu a které jsou technicky zastaralé, jsou nevhodné a jejich požadavky na vlastnosti komunikačního kanálu jsou téměř smrtící. Tak tomu bylo v případě systémů využívajících pro přenos dat širokopásmovou modulaci OFDM. Sporné je použití tohoto způsobu modulace ve vyhrazeném kmitočtovém pásmu 9-132 kHz, kde jsou jednotlivé nosné vlny posílány jedna po druhé a vzájemně se neruší pouze díky ortogonalitě systému.

Implementace standardu DLMS znamená, že všechny nosné vlny transportují jednotlivé části dat přenášené zprávy. Existuje téměř 100% pravděpodobnost, že na frekvenci pod operátora dojde k nějakému rušení, které vede ke ztrátě celé zprávy.

Podle testů a srovnávacích měření a prvních instalací systémů založených na technologii OFDM, jako je PRIME nebo G3, je takový systém velmi citlivý na rušení. Z prezentací chybí spousta důležitých informací, např. popis podmínek přenosu (typ komunikačního kanálu – kabelový, nadzemní, smíšený, stáří atd.), počet komunikací s jednotlivými elektronickými měřiči (přenos 15 m profilů, časové zpoždění realizace povelů) a výsledky zavádění.

Měření prokázala, že systémy s takovou komunikací OFDM jsou (zejména ve smíšených linkách se starými instalacemi) výrazně horší ve srovnání s úzkopásmovou komunikací. Pokud se použijí běžné metody používané v rámci jiných systémů OFDM (větší vzdálenost přenosových kanálů a redundance datových zpráv nebo jejich částí), je to správná cesta. Nevyhnutelným důsledkem je však výrazné snížení přenosové rychlosti.

Je třeba odpovědět na klíčovou otázku: Potřebujeme spolehlivou a robustní, nebo rychlou komunikaci? Oba stavy se v takto omezeném komunikačním kanálu vzájemně vylučují. Pokud respektujeme fyzikální vlastnosti fyzikálního kanálu, musíme zvážit, které veličiny budeme přenášet. Přenos všech informací do řídicího centra a jeho následné rozhodování je utopická představa. Vezmeme-li v úvahu fyzikální zákonitosti, je třeba zvolit opačný přístup: distribuci řízení na nejnižší možnou úroveň. Elektronické měřiče a jejich řídicí datové koncentrátory by neměly do řídicího centra posílat jednotlivé datové položky, ale spíše zprávy. Podle připravených scénářů by měly pomáhat systému udržovat bezpečný provozní stav.

Výzkum a vývoj je cestou k pokroku a vyhodnocování chyb. Je třeba slevit z jednotného řešení a přesně definovat základní požadavky na uspokojení všech potřeb účastníků energetické soustavy při respektování požadavků na spolehlivost přenosu a stabilitu soustavy. Pokud se podíváme na tvorbu systému v jiných komoditách, vidíme, že požadavek na interoperabilitu vzniká až na samém konci, po vyřešení všech technických požadavků. Energetiku čeká podobný proces: nejprve je nutné vytvořit systém přenosu dat, který odráží přenosové charakteristiky použitého kanálu a časové požadavky provozních stavů energetické sítě. Tento systém se může stát standardem. Je však bohužel zřejmé, že opačným směrem postupovat nelze.