Czego naprawdę potrzebują narzędzia Smart Grid
W maju 2016 r. w prasie pojawiła się niepozorna informacja o rozpoczęciu handlu zużyciem na rynku energii. Innymi słowy: konsumenci otrzymają zapłatę za przydzielone zużycie. Niestety, jest to jeden z pierwszych, namacalnych rezultatów „strategii 20-20-20” Komisji Europejskiej.
Wyzwanie związane z inwestycjami energetycznymi
Kluczowe pytanie brzmi: w jaki sposób zostaną sfinansowane niezbędne inwestycje w sektorze energetycznym, takie jak nowe linie dystrybucyjne, tworzenie kopii zapasowych, ochrona przed negatywnym wpływem OZE itp.
Przyjrzyjmy się skutkom strategii w dłuższej perspektywie… Mówi się, że „dobrymi chęciami wybrukowana jest droga do piekła„. Główną intencją Strategii 20-20-20 było zmniejszenie śladu węglowego – i to zostanie osiągnięte – jednak jej skutki zdecydowanie nie są pozytywne.
Regulacja niestabilności i niezbilansowania sieci
Główne negatywne skutki obejmują przepływ energii z sieci o niższym napięciu do sieci o wyższym napięciu oraz znaczący wpływ regulacji niezbilansowania na sieć. Oba efekty idą ze sobą w parze, a sposób na ich wyeliminowanie jest bardzo podobny.
Zamiast kontynuować prace badawczo-rozwojowe, modernizację sieci i kontrolę systemu w sprawdzony, ewolucyjny sposób, wybrano metodę opartą na założeniu, że technologia jest potężna i rozwiąże wszelkie wyzwania.
Rzeczywistość wdrażania inteligentnych liczników
Natychmiast zażądano rozwiązania telekomunikacyjnego (tj. standaryzacji i interoperacyjności), ale rozwój takiego procesu trwał długo. „Idealne” systemy zaproponowane przez teorię i świat akademicki, pokazały ładne badania, które miały wiele pochwał dla proponowanych rozwiązań, ale niewiele rzeczywistych zastosowań.
W oparciu o strategię 20-20-20, w większości krajów w Europie powinno się już rozpocząć wdrażanie inteligentnych liczników. Liczniki te miały rozwiązać wszelkiego rodzaju problemy. Ale czy rzeczywiście? Wdrożenia, które rozpoczęły się od owacji, szybko się zakończyły i nie wygląda na to, by były kontynuowane.
Mit interoperacyjności
Interoperacyjne systemy nie spełniają potrzeb dzisiejszego przemysłu energetycznego. Nie są w stanie zaoferować szybkiej reakcji na masowe wdrożenia. Inne „interoperacyjne” systemy, które twierdzą, że są otwarte, szybkie i solidne, są odpowiednie tylko pod warunkiem, że w przyszłości nie będą potrzebne żadne nowe rozwiązania. W wielu przypadkach wspomniana interoperacyjność istnieje tylko na papierze, a nie w rzeczywistości.
Kilka przedsiębiorstw użyteczności publicznej było również entuzjastycznie nastawionych do systemu, który obiecywał wyższe prędkości komunikacji, a mianowicie szerokopasmowego BPL. Jednak system ten nie jest ustandaryzowany, interoperacyjny, a ze względu na wysoką wrażliwość na zakłócenia, małą odporność na przepięcia i krótki zasięg komunikacji, jego wdrożenie jest niemożliwe.
Droga naprzód: Sprawdzone standardy
Jaka jest zatem droga naprzód? Ci, którzy zajmują się badaniami i rozwojem, wiedzą, że postępowi towarzyszą ślepe uliczki i fałszywe starty i nie są zaskoczeni dzisiejszą sytuacją. Jedynym standardem, który sprawdził się przez cały okres użytkowania, jest kod OBIS.
Dzięki tym kodom każdy uczestnik jest w stanie ze sobą rozmawiać, co jest pozytywną rzeczą. Co więcej, zostało to udowodnione na uniwersalnej platformie komunikacyjnej – PLC – działającej w określonym zakresie częstotliwości 9-130 kHz z solidną modulacją i dojrzałą korekcją błędów.
Rola koncentratorów danych
Jest to jedyna platforma, która jest w stanie obsłużyć wszystkie punkty odbiorcze na poziomie wysokiego napięcia. Podstawowym wymogiem nie jest szybkość komunikacji, ale solidność i stabilność kanału komunikacyjnego.
Zrealizowane projekty pilotażowe udowodniły konieczność starannej selekcji przesyłanych danych. Ma to na celu wykorzystanie zastrzeżonych protokołów, które (jeśli się sprawdzą) mogą być używane jako standard, co jest powszechnym sposobem również w sektorze telekomunikacyjnym.
Radzenie sobie ze złożonością sieci
Charakterystyka i zachowania liczników konsumentów prowadzą do konieczności stworzenia wielopoziomowego łańcucha komunikacji. Zapobiegnie to przenoszeniu negatywnych kwestii (przepełnienia/nierównowagi) do wyższych warstw.
W starej sieci energetycznej ze znacznymi zmianami topologii konieczne jest uwzględnienie migracji liczników elektronicznych, a nowe sieci energetyczne z liniami kablowymi cierpią z powodu przegrzania. Oczywiste jest zatem, że nad siecią PLC musi istnieć urządzenie, tj. koncentrator danych, który będzie autonomicznie rozwiązywał żądania z sieci PLC, a ponadto będzie miał wystarczającą moc obliczeniową do zastosowania sterowania rozproszonego.
Potrzeba zdecentralizowanej kontroli
Ze względu na dynamikę nadmiaru energii, pochodzącej głównie z paneli fotowoltaicznych zlokalizowanych na poziomie dystrybucji, nie jest możliwe zrealizowanie sterowania wykonawczego na poziomie centralnym – musi to być realizowane na poziomie sterowania warstwą PLC.
Projekty pilotażowe dowiodły, że gromadzenie danych realizowane z centrum za pośrednictwem prostej bramki nie działa prawidłowo, nawet przy niewielkiej liczbie punktów dostarczania konsumentów. Doświadczenia z tych projektów pomogły zatem w zdefiniowaniu wymagań dla koncentratorów danych i ich pomyślnej walidacji.
Jak rozwiązać problem przepełnienia i nierównowagi?
Jedyną możliwością jest dynamiczna kontrola obciążenia po stronie odbiorcy. Jedynym znaczącym zużyciem kontrolnym jest produkcja ciepłej wody dla gospodarstw domowych (odroczone zużycie w formie akumulacji).
Możemy rozszerzyć kontrolę obciążenia konsumentów poprzez zarządzanie urządzeniami dzięki większej różnorodności taryf. Ogrzewanie jest również interesującą możliwością; jednak nie jest to kwestia całoroczna, a ponadto domy energooszczędne wcale w tym nie pomagają.
Wnioski
Wynikające z projektów pilotażowych, istnieje kilka wniosków niezbędnych do rozwiązania podstawowych wymagań przedsiębiorstw użyteczności publicznej na początku trzeciego tysiąclecia. Są to:
- Definicja racjonalnego i gwarantowanego opóźnienia wykonywania poleceń
- Konieczność rozproszonego sterowania na niższych poziomach ze względu na wysoką dynamikę negatywnych skutków w systemie elektroenergetycznym
- Oferta kontroli urządzeń dla użytkowników końcowych, aby była korzystna dla obu stron
- Otwartość urządzenia użytkownika końcowego (licznika elektronicznego) ze względu na przyszłą dynamikę rozwoju i nowe cechy wymagane w przyszłości
Każdego dnia dotykają nas negatywne skutki w energetyce, które są wzmacniane przez decyzje polityczne. Co więcej, ich liczba będzie rosła w przyszłości. Przeanalizujmy zrealizowane projekty pilotażowe bez nacisków lobbystów i wybierzmy rozwiązania, które udowodnią swoją wartość jako rozwiązanie żądań użyteczności publicznej.