Rrjetet e zgjuara të energjisë

Kërkesa globale për energji vlerësohet të rritet me rreth 2,2 për qind në vit. Kjo do të thotë se konsumi aktual global i energjisë prej mbi 20 petawatt orë do të rritet në 2030 petawatt orë në vitin 33. Në të njëjtën kohë, theksi po i kushtohet përdorimit të energjisë në mënyrë më efikase se kurrë më parë.

1. Auto në rrjetin inteligjent

Projeksione të tjera parashikojnë se transporti do të konsumojë më shumë se 2050 për qind të kërkesës për energji elektrike deri në vitin 10, kryesisht për shkak të popullaritetit në rritje të automjeteve elektrike dhe hibride.

Nëse karikimi i baterisë së makinës elektrike nuk menaxhohet siç duhet ose nuk funksionon fare vetë, ekziston rreziku i ngarkesave maksimale për shkak të shumë baterive që ngarkohen në të njëjtën kohë. Nevoja për zgjidhje që lejojnë automjetet të karikohen në kohë optimale (1).

Sistemet klasike të energjisë të shekullit të XNUMX-të, në të cilat energjia elektrike prodhohej kryesisht në termocentralet qendrore dhe u dërgohej konsumatorëve nëpërmjet linjave të transmetimit të tensionit të lartë dhe rrjeteve të shpërndarjes me tension të mesëm dhe të ulët, nuk janë të përshtatshme për kërkesat e epokës së re.

Vitet e fundit, mund të shohim gjithashtu zhvillimin e shpejtë të sistemeve të shpërndara, prodhues të vegjël energjie që mund të ndajnë tepricat e tyre me tregun. Ata kanë një peshë të konsiderueshme në sistemet e shpërndara. burimet e rinovueshme të energjisë.

Fjalorth i rrjeteve inteligjente

AMI - shkurtesë për Infrastruktura e matjes së avancuar. Nënkupton infrastrukturën e pajisjeve dhe softuerëve që komunikojnë me matësat e energjisë elektrike, mbledhin të dhëna të energjisë dhe analizojnë këto të dhëna.

gjenerimi i shpërndarë - prodhimi i energjisë nga instalimet e vogla gjeneruese ose objektet e lidhura drejtpërdrejt me rrjetet e shpërndarjes ose të vendosura në sistemin energjetik të marrësit (prapa pajisjeve të kontrollit dhe matjes), zakonisht duke prodhuar energji elektrike nga burime të rinovueshme ose jo tradicionale të energjisë, shpesh në kombinim me prodhimin e nxehtësisë (kogjenerimi i shpërndarë ). . Rrjetet e gjenerimit të shpërndarë mund të përfshijnë, për shembull, prodhues, kooperativa energjetike ose termocentrale komunale.

njehsor i zgjuar – një matës i energjisë elektrike në distancë që ka funksionin e transmetimit automatik të të dhënave të matjes së energjisë tek furnizuesi dhe në këtë mënyrë ofron më shumë mundësi për përdorimin e ndërgjegjshëm të energjisë elektrike.

Burim mikro energjie – një termocentral i vogël i prodhimit të energjisë, që përdoret zakonisht për konsum vetjak. Burimi mikro mund të jenë termocentrale të vogla shtëpiake diellore, hidro ose me erë, mikroturbina që punojnë me gaz natyror ose biogaz, njësi me motorë që punojnë me gaz natyror ose biogaz.

Propozim – një konsumator i ndërgjegjshëm i energjisë që prodhon energji për nevojat e veta, për shembull, në burime mikro, dhe ia shet tepricën e papërdorur rrjetit të shpërndarjes.

Normat dinamike – tarifat duke marrë parasysh ndryshimet ditore të çmimeve të energjisë.

Hapësirë-kohë e vëzhgueshme

Zgjidhja e këtyre problemeve (2) kërkon një rrjet me një infrastrukturë fleksibël "të menduarit" që do ta drejtojë energjinë pikërisht aty ku nevojitet. Një vendim i tillë rrjet i zgjuar i energjisë – Rrjeti inteligjent i energjisë.

2. Sfidat me të cilat përballet tregu i energjisë

Në përgjithësi, një rrjet inteligjent është një sistem energjie që integron në mënyrë inteligjente aktivitetet e të gjithë pjesëmarrësve në proceset e prodhimit, transmetimit, shpërndarjes dhe përdorimit në mënyrë që të sigurojë energji elektrike në një mënyrë ekonomike, të qëndrueshme dhe të sigurt (3).

Premisa e saj kryesore është lidhja ndërmjet të gjithë pjesëmarrësve në tregun e energjisë. Rrjeti lidh termocentralet, të mëdhenj e të vegjël, dhe konsumatorët e energjisë në një strukturë. Mund të ekzistojë dhe të funksionojë falë dy elementeve: automatizimi i ndërtuar mbi sensorë të avancuar dhe një sistem TIK.

Për ta thënë thjesht: rrjeti inteligjent "e di" ku dhe kur lind nevoja më e madhe për energji dhe furnizimi më i madh, dhe mund ta drejtojë energjinë e tepërt atje ku është më e nevojshme. Si rezultat, një rrjet i tillë mund të përmirësojë efikasitetin, besueshmërinë dhe sigurinë e zinxhirit të furnizimit me energji.

3. Rrjeti inteligjent - skema bazë

4. Tre fusha të rrjeteve inteligjente, qëllimet dhe përfitimet që dalin prej tyre

Rrjetet inteligjente ju lejon të merrni në distancë leximet e njehsorëve të energjisë elektrike, të monitoroni statusin e pritjes dhe rrjetit, si dhe profilin e marrjes së energjisë, të identifikoni konsumin e paligjshëm të energjisë, ndërhyrjet në matës dhe humbjet e energjisë, shkëputni / lidhni nga distanca marrësin, ndërroni tarifat, arkivi dhe fatura për vlerat e lexuara dhe aktivitete të tjera (4).

Është e vështirë të përcaktohet saktësisht kërkesa për energji elektrike, kështu që zakonisht sistemi duhet të përdorë të ashtuquajturën rezervë të nxehtë. Përdorimi i gjenerimit të shpërndarë (shih Fjalorin e rrjetit inteligjent) në kombinim me rrjetin inteligjent mund të reduktojë ndjeshëm nevojën për të mbajtur rezerva të mëdha plotësisht funksionale.

pol rrjete inteligjente ekziston një sistem matës i gjerë, kontabilitet inteligjent (5). Ai përfshin sisteme telekomunikacioni që transmetojnë të dhënat e matjes në pikat e vendimit, si dhe informacione inteligjente, algoritme parashikimi dhe vendimmarrjeje.

Instalimet e para pilot të sistemeve matëse "të zgjuara" janë tashmë në ndërtim e sipër, duke mbuluar qytete apo komuna të veçanta. Falë tyre, ndër të tjera, mund të futni pagesë për orë për klientët individualë. Kjo do të thotë që në periudha të caktuara të ditës, çmimi i energjisë elektrike për një konsumator të tillë të vetëm do të jetë më i ulët, kështu që ia vlen të ndizni, për shembull, një makinë larëse.

Sipas disa shkencëtarëve, si një grup studiuesish nga Instituti gjerman Max Planck në Göttingen, të udhëhequr nga Mark Timm, miliona matësa inteligjentë mund të krijojnë në të ardhmen një plotësisht autonome. rrjeti vetërregullues, i decentralizuar si interneti dhe i sigurt sepse është rezistent ndaj sulmeve ndaj të cilave ekspozohen sistemet e centralizuara.

Forca nga pluraliteti

Burimet e rinovueshme të energjisë elektrike Për shkak të kapacitetit të vogël të njësisë (BRE) janë të shpërndara burimet. Këto të fundit përfshijnë burime me kapacitet njësi më të vogël se 50-100 MW, të instaluara në afërsi të konsumatorit përfundimtar të energjisë.

Megjithatë, në praktikë, vlera kufi për një burim të konsideruar si të shpërndarë ndryshon shumë nga vendi në vend, për shembull, në Suedi është 1,5 MW, në Zelandën e Re 5 MW, në SHBA 5 MW, në MB 100 MW. .

Me një numër mjaft të madh burimesh të shpërndara në një zonë të vogël të sistemit energjetik dhe falë mundësive që ato ofrojnë rrjete inteligjente, bëhet i mundur dhe fitimprurës kombinimi i këtyre burimeve në një sistem të kontrolluar nga operatori, duke krijuar një "central virtual".

Qëllimi i tij është të përqendrojë prodhimin e shpërndarë në një sistem të lidhur logjikisht, duke rritur efikasitetin teknik dhe ekonomik të prodhimit të energjisë elektrike. Prodhimi i shpërndarë i vendosur në afërsi me konsumatorët e energjisë mund të përdorë gjithashtu burimet lokale të karburantit, duke përfshirë biokarburantet dhe energjinë e rinovueshme, madje edhe mbetjet komunale.

Një termocentral virtual lidh shumë burime të ndryshme lokale të energjisë në një zonë të caktuar (hidro, erë, termocentrale fotovoltaike, turbina me cikël të kombinuar, gjeneratorë të drejtuar nga motori, etj.) dhe ruajtjen e energjisë (rezervuarët e ujit, bateritë) që kontrollohen nga distanca nga një sistem i gjerë i rrjetit IT.

Një funksion i rëndësishëm në krijimin e termocentraleve virtuale duhet të luhet nga pajisjet e ruajtjes së energjisë që ju lejojnë të rregulloni prodhimin e energjisë elektrike me ndryshimet ditore të kërkesës së konsumatorit. Zakonisht rezervuarë të tillë janë bateritë ose superkondensatorët; Stacionet e depozitimit me pompa mund të luajnë një rol të ngjashëm.

Një zonë e balancuar energjikisht, duke formuar një termocentral virtual, mund të ndahet nga rrjeti i energjisë duke përdorur çelsat moderne. Një ndërprerës i tillë mbron, kryen punë matëse dhe sinkronizon sistemin me rrjetin.

Bota po bëhet më e zgjuar

W rrjete inteligjente aktualisht investohet nga të gjitha kompanitë më të mëdha të energjisë në botë. Në Evropë, për shembull, EDF (Francë), RWE (Gjermani), Iberdrola (Spanjë) dhe British Gas (MB).

6. Rrjeti inteligjent kombinon burimet tradicionale dhe të rinovueshme

Një element i rëndësishëm i këtij lloji të sistemit është rrjeti i shpërndarjes së telekomunikacionit, i cili siguron një transmetim të besueshëm IP të dyanshëm midis sistemeve të aplikimit qendror dhe njehsorëve inteligjentë të energjisë elektrike të vendosur direkt në fund të sistemit elektroenergjetik, tek konsumatorët fundorë.

Aktualisht, rrjetet më të mëdha të telekomunikacionit në botë për nevojat Rrjet i zgjuar nga operatorët më të mëdhenj të energjisë në vendet e tyre - si LightSquared (SHBA) ose EnergyAustralia (Australi) - prodhohen duke përdorur teknologjinë Wimax wireless.

Për më tepër, zbatimi i parë dhe një nga më të mëdhenjtë e planifikuar të sistemit AMI (Advanced Metering Infrastructure) në Poloni, i cili është pjesë integrale e rrjetit inteligjent të Energa Operator SA, përfshin përdorimin e sistemit Wimax për transmetimin e të dhënave.

Një avantazh i rëndësishëm i zgjidhjes Wimax në lidhje me teknologjitë e tjera të përdorura në sektorin e energjisë për transmetimin e të dhënave, siç është PLC, është se nuk ka nevojë të fikni seksione të tëra të linjave të energjisë në rast emergjence.

7. Piramida e energjisë në Evropë

Qeveria kineze ka zhvilluar një plan të madh afatgjatë për të investuar në sistemet e ujit, për të përmirësuar dhe zgjeruar rrjetet e transmetimit dhe infrastrukturën në zonat rurale, dhe rrjete inteligjente. Korporata Shtetërore Kineze e Rrjetit planifikon t'i prezantojë ato deri në vitin 2030.

Federata Japoneze e Industrisë së Energjisë Elektrike planifikon të zhvillojë një rrjet inteligjent me energji diellore deri në vitin 2020 me mbështetjen e qeverisë. Aktualisht në Gjermani është duke u zbatuar një program shtetëror për testimin e energjisë elektronike për rrjetet inteligjente.

Në vendet e BE-së do të krijohet një “super rrjet” energjetik, përmes të cilit do të shpërndahet energjia e rinovueshme, kryesisht nga fermat e erës. Ndryshe nga rrjetet tradicionale, ai do të bazohet jo në rrymë alternative, por në rrymë elektrike të drejtpërdrejtë (DC).

Fondet evropiane financuan programin e kërkimit dhe trajnimit të lidhur me projektin MEDOW, i cili mbledh së bashku universitete dhe përfaqësues të industrisë së energjisë. MEDOW është një shkurtim i emrit anglisht "Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind".

Programi i trajnimit pritet të zgjasë deri në mars 2017. Krijim rrjetet e energjisë së rinovueshme në shkallë kontinentale dhe lidhja efikase me rrjetet ekzistuese (6) ka kuptim për shkak të karakteristikave specifike të energjisë së rinovueshme, e cila karakterizohet nga teprica periodike ose mungesa të kapacitetit.

Programi i Smart Gadishullit që vepron në Gadishullin Hel është i njohur në industrinë e energjisë polake. Pikërisht këtu Energa ka implementuar sistemet e para të provës së leximit në distancë në vend dhe ka infrastrukturën e duhur teknike për projektin, i cili do të përmirësohet më tej.

Ky vend nuk u zgjodh rastësisht. Kjo zonë karakterizohet nga luhatje të larta të konsumit të energjisë (konsum i lartë në verë, shumë më pak në dimër), gjë që krijon një sfidë shtesë për inxhinierët e energjisë.

Sistemi i implementuar duhet të karakterizohet jo vetëm nga besueshmëria e lartë, por edhe nga fleksibiliteti në shërbimin ndaj klientit, duke i lejuar ata të optimizojnë konsumin e energjisë, të ndryshojnë tarifat e energjisë elektrike dhe të përdorin burime alternative të energjisë në zhvillim (panele fotovoltaike, turbina të vogla me erë, etj.).

Kohët e fundit janë shfaqur gjithashtu informacione se Polskie Sieci Energetyczne dëshiron të ruajë energjinë në bateri të fuqishme me një kapacitet prej të paktën 2 MW. Operatori planifikon të ndërtojë objekte për ruajtjen e energjisë në Poloni që do të mbështesin rrjetin elektrik duke siguruar vazhdimësinë e furnizimit kur burimet e rinovueshme të energjisë (RES) ndalojnë së funksionuari për shkak të mungesës së erës ose pas errësirës. Energjia elektrike nga magazina do të shkojë më pas në rrjet.

Testimi i zgjidhjes mund të fillojë brenda dy viteve. Sipas informacioneve jozyrtare, japonezët nga Hitachi ofrojnë PSE për të testuar kontejnerët e fuqishëm të baterive. Një bateri e tillë litium-jon është e aftë të japë 1 MW energji.

Magazinat gjithashtu mund të zvogëlojnë nevojën për të zgjeruar termocentralet konvencionale në të ardhmen. Fermat me erë, të cilat karakterizohen nga një ndryshueshmëri e lartë në prodhimin e energjisë (në varësi të kushteve meteorologjike), detyrojnë energjinë tradicionale të mbajë një rezervë fuqie në mënyrë që mullinjtë e erës të zëvendësohen ose plotësohen në çdo kohë me fuqi të reduktuar.

Operatorët në të gjithë Evropën po investojnë në ruajtjen e energjisë. Së fundmi britanikët lansuan instalimin më të madh të këtij lloji në kontinentin tonë. Objekti në Leighton Buzzard afër Londrës është në gjendje të ruajë deri në 10 MWh energji dhe të japë 6 MW energji.

Pas tij janë S&C Electric, Samsung, si dhe UK Power Networks dhe Younicos. Në shtator 2014, kompania e fundit ndërtoi magazinimin e parë komercial të energjisë në Evropë. U lançua në Schwerin të Gjermanisë dhe ka një kapacitet prej 5 MW.

Dokumenti "Smart Grid Projects Outlook 2014" përmban 459 projekte të zbatuara që nga viti 2002, në të cilat përdorimi i teknologjive të reja, aftësive TIK (teleinformacion) kontribuan në krijimin e një "rrjeti inteligjent".

Duhet të theksohet se janë marrë parasysh projektet në të cilat të paktën një Shtet Anëtar i BE-së ka marrë pjesë (ishte partner) (7). Kjo e çon numrin e vendeve të përfshira në raport në 47.

Për këto projekte deri më tani janë ndarë 3,15 miliardë euro, por 48 për qind e tyre ende nuk kanë përfunduar. Projektet K&Zh aktualisht konsumojnë 830 milionë euro, ndërsa testimi dhe zbatimi kushton 2,32 miliardë euro.

Ndër to, për frymë, Danimarka investon më së shumti. Nga ana tjetër, Franca dhe Britania e Madhe kanë projektet më të buxhetuara, mesatarisht 5 milionë euro për projekt.

Krahasuar me këto vende, vendet e Evropës Lindore dolën shumë më keq. Sipas raportit, ato gjenerojnë vetëm 1 për qind të buxhetit total të të gjitha këtyre projekteve. Sipas numrit të projekteve të realizuara, pesë të parat janë: Gjermania, Danimarka, Italia, Spanja dhe Franca. Polonia zuri vendin e 18-të në renditje.

Zvicra ishte para nesh, e ndjekur nga Irlanda. Nën sloganin e rrjetit inteligjent, zgjidhje ambicioze, pothuajse revolucionare po zbatohen në shumë vende të botës. planet për modernizimin e sistemit energjetik.

Një nga shembujt më të mirë është Projekti i Infrastrukturës së Zgjuar në Ontario (2030), i cili është përgatitur vitet e fundit dhe ka një kohëzgjatje të vlerësuar deri në 8 vjet.

8. Plani për vendosjen e Smart Grid në provincën kanadeze të Ontarios.

Viruset e energjisë?

Megjithatë, nëse rrjetit të energjisë duke u bërë si interneti, duhet të keni parasysh se ai mund të përballet me të njëjtat kërcënime që hasim ne në rrjetet moderne kompjuterike.

9. Robotët e projektuar për të punuar në rrjetet e energjisë

F-Secure Laboratories paralajmëruan kohët e fundit për një kërcënim të ri kompleks ndaj sistemeve të shërbimit të industrisë, duke përfshirë rrjetet e energjisë. Quhet Havex dhe përdor një teknikë të re jashtëzakonisht të avancuar për të infektuar kompjuterët.

Havex ka dy komponentë kryesorë. I pari është softueri Trojan, i cili përdoret për të kontrolluar nga distanca sistemin e sulmuar. Elementi i dytë është serveri PHP.

Kali i Trojës u lidh nga sulmuesit në softuerin APCS/SCADA përgjegjës për monitorimin e progresit të proceseve teknologjike dhe të prodhimit. Viktimat shkarkojnë programe të tilla nga faqe të specializuara, të pavetëdijshme për kërcënimin.

Viktimat e Havex ishin kryesisht institucione dhe kompani evropiane të përfshira në zgjidhje industriale. Një pjesë e kodit Havex sugjeron që krijuesit e tij, përveç dëshirës për të vjedhur të dhëna për proceset e prodhimit, mund të ndikojnë edhe në kursin e tyre.

10. Zonat e rrjeteve inteligjente

Autorët e këtij malware ishin veçanërisht të interesuar për rrjetet e energjisë. Ndoshta një element i së ardhmes sistem i zgjuar i energjisë robotët gjithashtu.

Kohët e fundit, studiuesit në Universitetin Teknologjik të Miçiganit zhvilluan një model roboti (9) që shpërndan energji në vendet e prekura nga ndërprerjet e energjisë, si ato të shkaktuara nga fatkeqësitë natyrore.

Makinat e këtij lloji, për shembull, mund të rivendosin energjinë në infrastrukturën e telekomunikacionit (kullat dhe stacionet bazë) në mënyrë që të kryejnë operacionet e shpëtimit në mënyrë më efikase. Robotët janë autonomë, ata vetë zgjedhin rrugën më të mirë për në destinacionin e tyre.

Ata mund të kenë bateri në bord ose panele diellore. Ata mund të ushqejnë njëri-tjetrin. Kuptimi dhe funksionet rrjete inteligjente shkoni shumë përtej energjisë (10).

Infrastruktura e krijuar në këtë mënyrë mund të përdoret për të krijuar një jetë të re inteligjente celulare të së ardhmes, bazuar në teknologjitë më të fundit. Deri më tani, ne mund të imagjinojmë vetëm avantazhet (por edhe disavantazhet) e kësaj lloj zgjidhjeje.