Mire van igazán szüksége az intelligens hálózati közműveknek
2016 májusában a sajtóban feltűnés nélkül jelent meg egy hír a fogyasztási kereskedés megkezdéséről az energiapiacon. Más szóval: a fogyasztók a felosztott fogyasztásért fizetést kapnak. Sajnos ez az Európai Bizottság „20-20-20-as stratégiájának” egyik első, kézzelfogható eredménye.
Az energetikai beruházások kihívása
A kulcskérdés az, hogy hogyan fogják finanszírozni a villamosenergia-ágazatba szükséges beruházásokat, például az új elosztóvezetékeket, a tartalékot, a megújuló energiaforrások negatív hatásai elleni védelmet stb.
Nézzük meg a stratégia hosszú távú hatásait… azt mondják, hogy „a pokolba vezető út jó szándékkal van kikövezve„. A 20-20-20-as stratégia fő szándéka a szén-dioxid-kibocsátás csökkentése volt – és ez meg is valósul -, azonban hatásai határozottan nem minden szempontból pozitívak.
Hálózati instabilitás és egyensúlyhiány-szabályozás
A fő negatív hatások közé tartozik az alacsonyabb feszültségű hálózatokból a magasabb feszültségű hálózatokba történő energiaátáramlás, valamint az egyensúlytalansági szabályozás jelentős hatása a hálózatra. Mindkét hatás kéz a kézben jár, és orvoslásuk módja nagyon hasonló.
Ahelyett, hogy a K+F, a hálózat korszerűsítése és a rendszerirányítás ellenőrzött evolúciós módon folytatódna, a választott módszer azon az elképzelésen alapult, hogy a technológia hatalmas és minden kihívást megold.
Az intelligens mérőberendezések bevezetésének valósága
Azonnal távközlési megoldást (azaz szabványosítást és átjárhatóságot) kértek, de egy ilyen folyamat kidolgozása hosszú időt vett igénybe. Az elmélet és a tudományos világ által javasolt „tökéletes” rendszerek szép tanulmányokat mutattak, amelyekben sok dicséretet kaptak ezek a javasolt megoldások, de kevés valós alkalmazást.
A 20-20-20-as stratégia alapján a legtöbb európai országban már javában zajlik az intelligens fogyasztásmérők nagyarányú bevezetése. Ezek a mérőórák elvileg mindenféle problémát megoldanak. De vajon tényleg megoldották-e? Az ovációval indult bevezetések gyorsan véget értek, és nem úgy tűnik, hogy folytatódni fognak.
Az átjárhatóság mítosza
Az átjárható rendszerek nem elégítik ki a mai energiaipar igényeit. Nem képesek gyors választ adni a tömeges bevezetéseknél. Más „interoperábilis” rendszerek, amelyek azt állítják, hogy nyíltak, gyorsak és robusztusak, csak azzal a feltétellel alkalmasak, ha a jövőben nem lesz szükség új rendszerekre. Sok esetben az említett átjárhatóság csak papíron létezik, a valóságban nem.
Több közműszolgáltató is lelkesedett a magasabb kommunikációs sebességet ígérő rendszerért, nevezetesen a szélessávú BPL-ért. Ez a rendszer azonban nem szabványosított, nem átjárható, és a nagy zavarérzékenység, a kis ellenállás a túlfeszültséggel szemben, valamint a rövid kommunikációs hatótávolság miatt a kiépítése lehetetlen.
A jövő útja: Bevált szabványok
Mi tehát a továbblépés útja? Akik kutatás-fejlesztéssel foglalkoznak, tudják, hogy a fejlődést zsákutcák és félresikerült kezdetek kísérik, és nem lepődnek meg a mai helyzeten. Az egyetlen szabvány, amely egész életében bizonyított, az OBIS-kód.
Ezeknek a kódoknak köszönhetően minden résztvevő képes beszélni egymással, ami pozitív dolog. Továbbá az univerzális kommunikációs platformon – PLC – bizonyítottan 9-130 kHz-es meghatározott frekvenciatartományban, robusztus modulációval és kiforrott hibajavítással működik.
Az adatkoncentrátorok szerepe
Ez az egyetlen olyan platform, amely képes kiszolgálni az összes fogyasztói átadási pontot a nagyfeszültségi szinten. Az alapvető követelmény nem a kommunikációs sebesség, hanem a kommunikációs csatorna robusztussága és stabilitása.
A megvalósított kísérleti projektek bebizonyították, hogy az átadott adatok gondos kiválasztása szükséges. Célja, hogy olyan saját protokollokat használjon, amelyek (ha beváltak) szabványként használhatók, ami a távközlési ágazatban is bevett módszer.
A hálózati komplexitások kezelése
A fogyasztói mérők jellemzői és viselkedése a többszintű kommunikációs lánc létrehozásának szükségességéhez vezet. Ez megakadályozza a negatív problémák (túlfolyások/egyenetlenségek) átterjedését a felsőbb szintekre.
Egy régi, jelentős topológiai változásokkal rendelkező elektromos hálózaton figyelembe kell venni az e-méterek migrációját, és a kábelvezetékekkel ellátott új elektromos hálózatok túlmelegedéstől szenvednek. Világos tehát, hogy a PLC-hálózat felett egy olyan eszközre, azaz egy adatkoncentrátorra van szükség, amely a PLC-hálózatból érkező kéréseket önállóan oldja meg, és emellett megfelelő számítási kapacitással rendelkezik az elosztott vezérlés alkalmazásához.
A decentralizált ellenőrzés szükségessége
Az energia túláramlásának dinamikája miatt, amely elsősorban az elosztási szinten található fotovoltaikus panelekből származik, nem lehetséges központi szinten végrehajtó vezérlést megvalósítani – ezt a PLC réteg vezérlésének szintjén kell megvalósítani.
A kísérleti projektek bebizonyították, hogy a központból egy egyszerű átjárón keresztül megvalósított adatgyűjtés nem működik megfelelően, még kis számú fogyasztói átvételi pont esetén sem. Az e projektek tapasztalatai így segítettek az adatkoncentrátorokra vonatkozó kérések meghatározásában és sikeres validálásában.
Hogyan lehet megoldani a túlfolyásokat és az egyensúlyhiányt?
Az egyetlen lehetőség a dinamikus terhelésszabályozás a fogyasztói oldalon. Az egyetlen jelentős szabályozott fogyasztás a háztartások melegvíz-előállítása (halasztott fogyasztás felhalmozás formájában).
A fogyasztók terhelésszabályozását a készülékek kezelésével a tarifák nagyobb választékán keresztül bővíthetjük. A fűtés szintén érdekes lehetőség, azonban ez nem egész évben megoldható, ráadásul az alacsony energiafogyasztású házak egyáltalán nem segítenek ezen.
Következtetés
A kísérleti projektekből adódóan a harmadik évezred elején a közművek alapvető követelményeinek megoldásához szükséges néhány kérés. Ezek a következők:
- A parancsvégrehajtás racionális és garantált késleltetésének meghatározása
- Az elosztott szabályozás szükségessége az alsóbb szinteken a villamosenergia-rendszerben jelentkező negatív hatások nagy dinamikája miatt
- A végfelhasználóknak a készülékvezérlés felajánlása, hogy az mindkét fél számára előnyös legyen.
- A végfelhasználói eszköz (e-méter) nyitottsága a jövőbeli fejlődés dinamikája és a jövőben kért új jellemzők miatt.
Naponta érintenek bennünket a politikai döntések által felerősített negatív hatások az energiaiparban. Ráadásul ezek száma a jövőben növekedni fog. Elemezzük a megvalósult kísérleti projekteket lobbista nyomás nélkül, és válasszunk olyan megoldásokat, amelyek bizonyítják, hogy a fent említett közüzemi kérésekre megoldást jelentenek.