Smok: Smart Grids – czym są i dlaczego jeszcze o nich usłyszymy?

20 października 2021, 07:30 Energetyka

Postęp technologiczny zazwyczaj prowadzi do powstawania wygodniejszych, efektywniejszych i bezpieczniejszych rozwiązań problemów napotykanych w życiu. Jednym z takich wynalazków są tak zwane inteligentne sieci przesyłowe energii elektrycznej (ang. Smart Grids), które między innymi zwiększają łatwość rozbudowy samych siebie o kolejne funkcjonalności oraz pozwalają na efektywne pozyskiwanie danych o działaniu całej instalacji. Mimo że początki powstawania Smart Grids sięgają już lat 70. XIX wieku, czyli praktycznie od zarania istnienia sieci energetycznych jako takich, to jednak na przestrzeni ostatnich kilku lat obserwuje się ich bardzo dynamiczny rozwój. Z czego wynika widoczny postęp w aktualnym czasie? Jakie usprawnienia faktycznie składają się na ‘inteligentność’ sieci? – pisze Mikołaj Smok ze Studenckiego Koła Naukowego Energetyki przy SGH. 

Smart grids. Fot. Siemens
Smart grids. Fot. Siemens

Idealny czas dla  rozwoju inteligentnych sieci przesyłowych

Najważniejszą cechą Smart Grids jest możliwość swobodnej komunikacji między wytwórcami energii i jej odbiorcami, jak również magazynami energii. Jako praojca inteligentnych sieci przesyłowych uznać można opatentowany w 1872 roku pierwszy na świecie automatyczny miernik energii elektrycznej, który był w stanie podać jedynie czas wykorzystania energii, bez jej ilości. Zważywszy na przepływ informacji jako element odróżniający Smart Grids od klasycznych sieci, naturalnym wydaje się to w pełni, że teraz w epoce informacji można ujrzeć dynamiczny rozwój tej technologii i jej szeroką adopcję. Do głównych czynników, które wpływają na postęp inteligentnych sieci przesyłowych, można zaliczyć między innymi: wzrost zainteresowania pokrewną technologią Internet of Things oraz drastyczną redukcję kosztów produkcji mikro sensorów, które mogą sczytywać dane o poborze prądu i od razu przesyłać je dalej do Smartfonów właścicieli i dostawcy energii, na przestrzeni ostatniej dekady.

Korzyści z zastosowania Smart Grids

Jedną z największych zalet Smart Grids jest możliwość podłączenia do sieci przez każdego z jej użytkowników ich własnych źródeł energii, co pozwala na wydajną integrację ciągle rosnącej ilości rozproszonych źródeł energii (np. przydomowych paneli fotowoltaicznych) z lokalną siecią przesyłową.  

W procesie instalowania sieci Smart dotychczasowa infrastruktura jest poddawana inspekcji, co umożliwia wymianę zużytych elementów, które mogły między innymi doprowadzić do utraty wydajności przesyłu oraz stanowić poważne zagrożenie bezpieczeństwa dla użytkowników.

Poprawa przepływu informacji o działaniu sieci wynika nie tylko z rozwoju technologii komunikacyjnej, lecz również z zastosowania nowych rozwiązań w dziedzinie pomiarów. Tak zwane smart liczniki stanowiące integralny element nowego systemu pozwalają na odczytywanie wykorzystanej energii elektrycznej przez dostawcę w sposób dużo bardziej precyzyjny (bez potrzeby wysyłania pracownika do wykonania inspekcji) i jednocześnie stanowią ciekawe źródło edukacyjne dla użytkowników. Niektóre z nich posiadają graficzne aplikacje, które są w stanie czytelnie zobrazować poziom zużycia energii na przestrzeni czasu, co prowadzi do zwiększenia świadomości energetycznej i zachęcenia do racjonalnego użytkowania energią.

Najbardziej imponujące wydają się jednak zdolności sieci do reagowania na zmieniającą się sytuację z zastosowaniem sztucznej inteligencji. Komunikujące się między sobą automatycznie czujniki pozwalają na wczesne wykrywanie miejscowej awarii sieci i natychmiastowe reagowanie w celu ograniczenia skali awarii. 

Rozwój Smart Grids w Polsce i na świecie 

W Polsce w Latach 2014-2020 działał program Smart Grids, który miał na celu zmniejszenie emisyjności gospodarki oraz zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego kraju. W jego wyniku baza użytkowników inteligentnych sieci wzrosła o ponad 3 miliony osób oraz zmniejszona została zbędna konsumpcja energii o około 700 MWh/rocznie. 

Po spojrzeniu na wartość globalnego rynku Smart Grids na przestrzeni lat 2017 – 2021 można zauważyć, że doszło do podwojenia jego wartości (od 20 miliardów dolarów do ponad 40 miliardów). Szacunki wskazują, iż wzrost ten może zachować swoją dynamikę i osiągnąć aż wartość 60 miliardów dolarów do końca 2023. Jednocześnie da się zaobserwować istniejące nierówności w rozwoju Smart Grids pomiędzy gospodarkami rozwiniętymi a regionami rozwijającymi się i państwami trzeciego świata. Jeżeli ta tendencja się utrzyma, to w połączeniu z dążeniem do stworzenia jednej, globalnej sieci energetycznej może dojść do pogłębienia izolacji państw biedniejszych ze względu na rozbieżności w wykorzystywanych technologiach.

Nowe wyzwania, czyli o potencjalnych problemach rewolucji sieci

Zwiększona ilość dostępnych danych wymaga szybkiego rozwoju infrastruktury do ich przesyłu. Sieć 5G stanowi obecnie optymalny standard, który pozwala na wdrożenie innowacji Smart Grids na dużą skalę, co sprawia, że dalsze inwestycje mogę być wstrzymane w przypadku zbyt wolnego rozwoju telekomunikacyjnego w naszym kraju.

Warto również zauważyć, że postępująca cyfryzacja kolejnych obszarów naszego życia otwiera kolejne furtki dla nowych form przestępstw i terroryzmu. W związku z tym rozwój i utrzymanie adekwatnych systemów cyberbezpieczeństwa stanowi jeden z najważniejszych filarów rewolucji Smart Grids.

Rosnący poziom skomplikowania technologii prowadzi do zwiększenia wymagań kompetencji pracowników nadzorujących instalację oraz dalsze funkcjonowanie takowych systemów. Przez to nakładana jest presja na obecnych i przyszłych pracowników o dalsze kształcenie, aby mogli utrzymać zdolność do wykonywania swojego zawodu. W dłuższym okresie może to prowadzić do coraz większego znaczenia nielicznej grupy ekspertów, co na rynku jest zdecydowanie niepożądane ze względu na ograniczoną dyspozycyjność tych osób, a co za tym idzie zwiększenie prawdopodobieństwa zdarzeń losowych przez niedyspozycyjność eksperta w kluczowym momencie. 

Pomimo opisanych zagrożeń, w nadchodzących latach można spodziewać się popularyzacji rozwiązań typu Smart Grids, ponieważ korzyści, które ze sobą niosą mogą zoptymalizować działanie sieci elektroenergetycznych. Ich wykorzystanie ma szansę zwiększyć efektywność przesyłu energii i poprawić elastyczność struktury przesyłu. Ponadto może wpłynąć na realny spadek zużycia energii. 

SKNE. Partner BiznesAlert.pl

SKNE. Partner BiznesAlert.pl