Intelligens hálózat a küszöbön

A múltban a villamosenergia-elosztó hálózatok gyors fejlődését az energiamérés hasonló fejlődése tükrözte. Olyan nagy nevek vettek részt az elektromos mérőeszközök fejlesztésében, mint Thomas Edison, Lord Kelvin, sőt Sir Hiram Maxim, a gépfegyver feltalálója is.

Konzervatív fejlődés az energiaelosztásban

Egy másik párhuzamot is lehet vonni a villamosenergia-elosztó hálózatokkal: szinte minden későbbi fejlesztés nagyon konzervatív volt. Ezt a lassú fejlődési folyamatot a politikai beavatkozás szakította meg a globális szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére irányuló szinte fanatikus erőfeszítésekkel.

Ennek az erőfeszítésnek a hatásvizsgálatára azonban nem került sor, és a szakpolitikák kidolgozói figyelmen kívül hagyták azt a tényt, hogy az energia tárolása drága és kihívást jelent, valamint hogy az elosztórendszernek egyensúlyban kell lennie a termelés és a fogyasztás között. Ráadásul az alacsony hatékonyság ürügyén a tisztán ohmos terhelést kiszorítják a rendszerből.

Kihívások a modern energiarendszerekben

Ennek eredménye egyrészt a klasszikus elosztási sémákból származó dinamikus, többnyire kiszámíthatatlan energiatermelés, másrészt a magasabb felharmonikusok által befolyásolt, nagy arányban fordított hálózatú modern készülékek.

E magasabb harmonikusok természetes tompítóit, mint például az izzólámpákat, ma már nem gyártják. Nincs értelme siránkozni ezen a helyzeten. Ehelyett olyan megoldást kell keresnünk, amely a villamosenergia-elosztó hálózat állapotának szabályozására és stabilizálására rendelkezésre áll.

Mik a jelenlegi rendszerek korlátai?

A 20-20-20 európai irányelv alapján alkalmazott rendszereknek van egy alapvető hátránya: mindenekelőtt az energiafogyasztás csökkentésére összpontosítanak. Segíthetnek a költségek csökkentésében, de kérdéses, hogy milyen mértékben és kiknek?

Ezek a drágán megépített rendszerek (2020-as végső telepítési határidővel) tehetetlenek a kritikus állapotú megoldásokkal szemben. Ennek két fő oka van.

Először is, nem arra szolgálnak, hogy támogassák ezeket az állapotokat, másodszor pedig egyetlen központi pontról irányítják és kezelik őket, ami nagy késleltetést eredményez. A nagy baleseteknek, függetlenül a keletkezés helyétől, van egy közös jellemzője: a (gyakran) banális hibák láncolata.

Itt van lehetőségünk egy olyan eszköz kifejlesztésére, amelynek a munkacíme „elektromos mérő„. A nyilvánvaló energiamérési képességen kívül ezeknek az eszközöknek van egy stratégiai jellemzőjük: minden terhelési ponton elhelyezhetők. Ebből következik, hogy támogatniuk kell az elosztórendszerekben a vészhelyzeteket megelőző, illetve az ilyen állapotok negatív hatásait minimalizáló intézkedéseket.

A dilemma: Hogyan kezeljük a Big Data-t?

A „20-20-20” uniós irányelvre épülő kísérleti projektek feltárták a „nagy adat” jelenségét. Ha átgondoljuk ezt a problémát, meglepő módon azt találjuk, hogy nincs értelme időt pazarolni a nagy adatok kérdésére. Logikai szempontból a közműszolgáltatónak szüksége van egy – akár havi vagy éves – energia-leolvasásra, és körülbelül napi hatszor a tarifák váltásához. Feltehetnénk tehát a kérdést: miért is jelent meg valójában ez a probléma?

A válasz viszonylag egyszerű: kétirányú kommunikációval rendelkezünk, így természetesen 15 percenként extra adatokat és információkat – például feszültségértékeket – töltünk le. Az elosztórendszer háromfázisú, a teljesítmény aktív és reaktív, ráadásul az orientációs irányt is beleszámítjuk. Végül fázisonként öt értéket kapunk, ami azt jelenti, hogy 15 percenként 15 értéket küldünk.

Példa: Csehországban az adatok számbavétele

Vegyünk egy olyan kis országot, mint a Cseh Köztársaság. Feltételezve, hogy átlagosan két ember jut egy villanyórára, akkor összesen ötmillió mérőórát kapunk. A fent leírt rendszer tehát 15 percenként 75 millió adatot generálna!

Naponta több mint 7,2 milliárd adatértéket ér el, amelyekre gyakorlatilag senkinek sincs szüksége. Ha ehhez a rémisztő számhoz hozzáadjuk a nem megfelelően megválasztott protokollokat, a triviálisból kolosszális probléma bontakozik ki.

Ez csak egy lehetséges adatproblémát illusztrál: az Ön igényeihez képest túl sok adat letöltése. Mégis hogyan járjon el egy nagy és kiterjedt rendszer megfelelő megoldásával? Minden információ egy központi pontra irányul, ahol a későbbiekben döntéseket hoznak.

Sajnos ez a központi vezérlés nagyon drága, és az átviteli teljesítményhez nagyon nagy kommunikációs képességekre van szükség. Ráadásul, ha a csatornák lassúak és kevéssé átjárhatóak (PLC, GPRS), a végberendezések nagy része kiszolgálatlan maradhat.

Jobb megoldás: Az elosztott vezérlés

Ezt a problémát úgy lehet jobban megoldani, ha csak a fontos és kritikus adatokat adjuk át a központi irányításnak. Az irányítást a végrehajtás helyére kell elosztani. Ezután a központ felelős a stratégia megalkotásáért.

Ez a megoldás jelentősen csökkenti a nagy adatmennyiség problémáját, mivel csak a szükséges információk jutnak el az irányítóközpontba. A rendszer így dinamikus (még akkor is, ha a kommunikációs csatornák lassúak), mivel a vészhelyzetek megoldására a forrásnál áll rendelkezésre, és hatékonyan használja a kis eszközök tömegét, például a fent említett modern villanyórákat.

Nyilvánvaló, hogy ennek a rendszernek is megvannak a maga problémái, de szerencsére a jellemzői mások, és döntően nem befolyásolják a rendszer vezérlését.

Következtetés

Ha egy teljesen központi vezérlésen alapuló intelligens hálózati rendszer vonzó képét látjuk, és azt mondják, hogy a kommunikációs csatornák lassúságát mintegy varázspálcával (lehetőleg 5. vagy 6. generációs hálózatokkal) megoldják, ne higgyük el!

Teljesen meg vagyok győződve arról, hogy az intelligens hálózat koncepciójának megvalósításához szükség van az elosztott vezérlés alkalmazására. A költségkorlátok, az időbeli nehézségek és a technikai kihívások nem adnak más lehetőséget.

Szeretné átalakítani energiagazdálkodását?