Přidat EnviWeb k oblíbeným odkazům
RSS kanályMobilní verze EnviWeb.cz

Budoucnost má jméno smart grids

02.01.2009  |  zdroj: HN  |  213× přečteno      vytisknout článek

S postupující liberalizací trhu s elektřinou se mění i nároky a očekávání spotřebitelů týkající se možností aktivně kontrolovat svoji spotřebu a požadavků na tarify šité na míru jejich potřebám

Letos je tomu právě 120 let od okamžiku, kdy Nikola Tesla prezentací svých vynálezů, využívajících střídavý proud, v Americkém institutu elektroinženýrů obrazně položil základy distribučním sítím, které jsou v téměř nezměněné podobě používané až dodnes.

Hlavními parametry těchto "tradičních" distribučních sítí jsou centralizovaná výroba a jednosměrný tok energie od výrobce směrem ke konečnému spotřebiteli. Za dobu, která uplynula od zveřejnění Teslových vynálezů, doznal svět a celá lidská společnost výrazných změn. Ty se samozřejmě projevují jak v posunu nároků na distribuční sítě na straně jedné, tak v technologických možnostech jejich automatizace, dálkové kontroly a řízení na straně druhé.

Měnící se nároky na distribuční sítě

Zejména v posledním desetiletí je kvůli rostoucím cenám fosilních paliv, jejich tenčícím se zásobám a vlivu emisí CO2 na globální klima především ve vyspělých státech patrný příklon k výrobě elektřiny z obnovitelných zdrojů. Ty se svou malou instalovanou kapacitou a decentralizovaným charakterem výroby zásadně liší od tradičních výrobních zdrojů založených na fosilních palivech. Je zřejmé, že tento trend bude do budoucna posilovat. Podle Mezinárodní agentury pro energii (IEA) vzroste do roku 2030 v Evropě podíl elektřiny vyrobené z obnovitelných zdrojů na celkové vyrobené elektřině ze současných 13 % na 26 %. Z předpovědí Evropské komise dále vyplývá, že kapacita decentralizované výroby se v rámci EU 27 zvýší do roku 2020 o 400 % a dosáhne 10% podílu na celkové výrobní kapacitě. Integrace tak velkého množství decentralizovaných výroben do distribuční sítě s sebou přinese nové požadavky na její řízení a celkové uspořádání.

S postupující liberalizací trhu s elektřinou se mění i nároky a očekávání spotřebitelů týkající se možností aktivně kontrolovat svoji spotřebu a požadavků na tarify šité na míru jejich potřebám. Této emancipaci spotřebitelů je navíc v řadě evropských zemí aktivně napomáháno i ze strany místních energetických regulátorů upřednostňováním nebo vyžadováním implementace "chytrých elektroměrů" - tzn. digitálních elektroměrů schopných oboustranné dálkové komunikace a kontinuálního měření průtoku elektřiny. Jako příklad zde můžeme uvést Itálii, Nizozemí a Švédsko, kde je plánována celoplošná instalace těchto elektroměrů.

Inteligentní přenosové a distribuční sítě

Je tedy jasné, že distribuční sítě v dnešní podobě již pomalu přestávají stačit nárokům, které na ně ti, již je využívají, kladou a do budoucna budou klást. Zhruba před pěti lety se v souvislosti s distribučními sítěmi nové generace začal používat termín "smart grids". Smart grids můžeme definovat jako inteligentní, samočinně se řídící a regulující přenosové/distribuční sítě, schopné přenášet elektřinu vyrobenou z jakéhokoliv zdroje od centralizované i decentralizované výrobny až ke konečnému spotřebiteli, a to vše s minimem lidských zásahů. Tyto sítě umožní optimální využití elektřiny z obnovitelných zdrojů, což povede k podstatnému snížení emisí CO2. Zároveň jsou schopné samy reagovat na hrozící přetížení v síti a přesměrovat tok elektřiny, čímž předcházejí možným výpadkům.

Máme-li uvést základní atributy těchto sítí nové generaci, musíme především zmínit:

Plná automatizace zahrnující digitální kontrolní a řídicí systém, integrované senzory monitorující chování sítě a automatické obnovování provozu po poruše, včetně procesu sebehojení. Nedílnou součástí je dostupnost informací v reálném čase o zatížení sítě, kvalitě dodávky, přerušení apod. Hlavními přínosy plné automatizace jsou lepší kontrola nad sítí spolu s minimalizací možných poruch a výpadků díky možnosti flexibilně přesměrovat tok elektřiny, a izolovat tak postižené místo, což samozřejmě vede i ke zlepšení kvality dodávky elektřiny.

Plná integrace zákazníků spočívající jak v instalaci digitálních měřidel dovolujících obousměrný přenos informací, tak v začlenění zákaznických elektrických zařízení přímo do sítě. Přesné informace v reálném čase umožní vznik sofistikovaných tarifů stanovujících cenu za spotřebovanou elektřinu podle aktuální situace v síti. To spolu se schopností ovládat dálkově "chytré" domácí spotřebiče dá zákazníkům příležitost lépe řídit svoji spotřebu, např. zapínat ohřev teplé vody nebo praní prádla, pouze existuje-li v síti volná kapacita. Na druhou stranu energetické společnosti získají přesné informace o chování jednotlivých zákaznických segmentů, což v ideálním případě povede ke zkvalitnění jejich služeb.

Adaptace na různé způsoby výroby elektřiny - smart grids zapojí do tradiční distribuční sítě další výrobní zdroje a umožní obousměrný tok elektřiny k zákazníkovi i od něj. Do sítí budou elektřinu dodávat nejen dnes běžné velkokapacitní elektrárny, ale navíc budou zapojeny menší lokální či regionální zdroje, jako například palivové články, solární elektrárny, větrné farmy, mikroturbíny a jiné decentralizované technologie výroby elektřiny. Tímto bude umožněno, aby koncoví zákazníci z řady měst a obcí či obchodních firem a průmyslových podniků vyráběli elektřinu vlastními zdroji a její přebytky dodávali do sítě, případně při jejím nedostatku ze sítě čerpali. Předpokladem je samozřejmě také obousměrný tok elektřiny mezi distribučními a přenosovými soustavami.

Situace v EU a v USA

Téma smart grids je již určitou dobu aktuální v USA i v zemích Evropské unie, a to jak mezi státními a správními orgány, tak v soukromém sektoru.

Ve Spojených státech se oblastí smart grids zabývá přímo ministerstvo energetiky, které před dvěma lety vyhlásilo program s názvem "Strategie moderní sítě". Tento program se soustředí na vývoj a zavedení technologií v oblastech integrované komunikace, pokročilých zařízení, metod řízení sítě, měření a vyhodnocování stavu sítě a jejích komponent a systémů pro podporu rozhodování.

Nejpokrokovějšími státy jsou z pohledu implementace konceptů smart grids Kalifornie a Colorado. V San Diegu místní energetická společnost San Diego Gas & Electric ve spolupráci s lokální univerzitou připravila v roce 2006 studii, která navrhla a prioritizovala hlavní iniciativy pro vytvoření inteligentní sítě do roku 2016. Součástí studie byla také kvantifikace přínosů v oblasti úspor při údržbě sítě, vyššího využití přenosových kapacit, snížení poptávky po energii ve špičkách, vytvoření pracovních míst v regionu atd. Z dlouhodobého pohledu dvaceti let mohou tyto přínosy celkem dosáhnout téměř 3 miliard USD při investicích přibližně 0,5 miliardy USD a provozních nákladech 25 milionů USD ročně.

Situace ve městě Boulder v Coloradu je ještě o krok dále. Iniciátorem je zde energetická společnost Xcel Energy, jež ve spolupráci se Smart Grid Consortium provádí analýzu současného stavu infrastruktury ve městě s cílem stanovit rozsah a směr výstavby smart grid. Dle předběžného plánu má být celé město pokryto inteligentní sítí do roku 2010, přičemž celková investice obnáší cca 100 milionů USD. Síť bude tvořena prvky pokročilých komunikačních technologií a chytrými elektroměry s programovatelným ovládáním pro domácnosti, které umožní uživatelům automatizovat kontrolu nad spotřebou elektrické energie. Nabyté zkušenosti budou následně využity při plánování implementace smart grids ve všech sítích Xcel Energy.

V Evropě vývoj na tomto poli také nestojí. V rámci institucí EU zahájila v roce 2005 svou činnost skupina pojmenovaná Smart Grids European Technology Platform. Jejím cílem je vytvořit společnou vizi pro rozvoj moderní evropské elektrické sítě do roku 2020 a tuto vizi také implementovat v jednotlivých zemích. Platforma sdružuje více než 200 expertů z energetických společností, dodavatelů zařízení, poradenských společností, politických i akademických kruhů.

Jedním z jejích prvních výsledků je dokument Strategický plán pro energetické technologie ("Strategic Energy Technology Plan"). Dokument stanovuje energetické cíle EU do roku 2020. Kromě podpory biopaliv a technologií pro snižování CO2 se zaměřuje také na další oblasti - vznik inteligentních elektrických sítí včetně skladovacích zařízení pro elektrickou energii. Tyto sítě by také měly umožnit integraci všech obnovitelných decentralizovaných výrobních zdrojů a také zavedení efektivnějších koncových zařízení a systémů, např. palivových článků apod.

V několika státech EU již začaly energetické společnosti přicházet s konkrétními projekty. V Portugalsku plánuje do konce roku 2009 konsorcium "InovGrid" investovat do vzniku inteligentních sítí 20 milionů eur.

Spotřebitelů se tato investice dotkne prostřednictvím instalace "energy boxu" v každém domě. Ten v první fázi umožní domácnostem zjednodušenou správu účtů za elektřinu a dále pak domácnostem s generátory energie z obnovitelných zdrojů obousměrný tok elektrické energie, tzn. její nákup i dodávku do sítě.

Ve španělské části Pyrenejského poloostrova firma Iberdrola pracuje na definici a testování nové otevřené veřejné telekomunikační architektury, která bude sloužit jako podpora "chytrým" elektroměrům a rovněž bude základem architektury budoucích inteligentních elektrických sítí.

Nicméně aktivní v této oblasti nejsou pouze jihoevropské státy - Irsko nedávno oznámilo svůj záměr investovat do inteligentních elektroměrů a sítí 10 miliard USD jako součást své snahy o snížení emisí CO2 pod limity stanovené EU. V řadě evropských zemí jsou navíc technologické inovace a investice do nich přímo či nepřímo podporovány místními energetickými regulačními úřady.

V novodobé koncepci využití elektrické energie, která počítá se zaváděním úsporných opatření s cílem snižování emisí a využitím "zelených" a distribuovaných zdrojů energie, bude potřeba adekvátně přizpůsobit i elektrické distribuční sítě. Smart grids je bezesporu způsob, který je reálně uskutečnitelný a nabízí vše podstatné. Je však potřeba podotknout, že jeho úspěšná implementace nezávisí pouze na technické stránce sítě, nýbrž je úzce spjata i s dalšími oblastmi. Bude potřeba dále provádět intenzivní výzkum a vývoj se zaměřením na distribuované zdroje a skladování energie, které jsou klíčovým prvkem a důvodem vzniku inteligentních sítí. Velkou pozornost je nutné věnovat vývoji obslužných zařízení sítí a jejich standardizaci, ale také vlastní logice a systémům řízení sítí. Nemalou pozornost bude vyžadovat také nastavení architektury pro komunikaci mezi jednotlivými elementy.

Podniky a domácnosti budou vyžadovat podporu při zavádění distribuovaných zdrojů energie, které budou šetrné k životnímu prostředí, a také úsporných opatření. S ohledem na lepší balancování dodávek energie do sítě bude také potřeba lépe plánovat její spotřebu. Regulátoři pak budou muset zohlednit tato omezení ze strany spotřebitele např. v nastavení nových pravidel a cen s ohledem na čas dodávky a odběru, které budou účtovány v reálném čase. Mnohde bude také potřeba stanovit striktnější pravidla s cílem snižování regulovaných nákladů pro zajištění motivace stávajících operátorů sítí k úsporným opatřením, ale také připravit pobídky pro investory, kteří budou chtít smart grid implementovat.

Zavedení inteligentních sítí do reálného provozu tedy bude vyžadovat skutečnou spolupráci mnoha skupin a společností, které prozatím pracují často individuálně a vyvíjejí pouze části uceleného řešení. Navíc vzhledem k celosvětové potřebě optimalizovat dostupnost elektrické energie bude nutné tyto snahy koordinovat nejen na lokální, ale také na mezinárodní úrovni.

Příklad praktických dopadů smart grids

To, jak by měly inteligentní sítě reálně fungovat, lze například demonstrovat na projektu tzv. inteligentního domu, který ukazuje využití technologií inteligentních sítí pro běžného spotřebitele. Jeho potencionální přínosy spočívají především v optimalizaci spotřeby elektřiny, a tedy nižších nákladech na ni, v možnosti zvýšeného využití elektřiny vyrobené z obnovitelných zdrojů a v neposlední řadě i v celkovém zefektivnění využití distribuční sítě.

AUTOR:
Marián Švrček
Jana Hrabětová
Tomáš Kaisr

O autorech

Marián Švrček je viceprezidentem ve společnosti A.T. Kearney a přes 10 let se soustředí na oblast utilit. Jana Hrabětová a Tomáš Kaisr jsou konzultanti ve společnosti A.T. Kearney a oba jsou členové její celosvětové utilitní praxe. Společnost A.T. Kearney je vedoucí celosvětovou poradenskou společností nabízející širokou škálu poradenských služeb pro vrcholový management, sahající od podnikové strategie a poradenství v oblasti provozního řízení až po vývoj informačně technologických strategií. Za 15 let působení na českém trhu realizovala A.T. Kearney především projekty v oblasti energetiky, bankovnictví a pojišťovnictví, telekomunikací, chemického a farmaceutického průmyslu i strojírenství.

Srovnání mezi tradičními sítěmi a smart grids

Tradiční sítě Smart Grids

Elektromechanické Digitální

Jednosměrná komunikace (pokud existuje) Dvousměrná výměna informací

Stavěny pro centralizovanou výrobu elektřiny Umožňují připojení decentralizovaných výroben elektřiny

Radiální topologie Síťová topologie

Několik málo senzorů k monitorování chování sítě Monitory a senzory rozmístěné po celé síti, síť a minimální monitorování dění v síti se monitoruje sama

Manuální obnova po poruše Poloautomatická obnova po poruše, eventuálně proces sebehojení

Náchylné k poruchám a výpadkům Adaptivní ochrana a izolace postižené části sítě

Manuální kontrola prvků sítě Vzdálený monitoring a kontrola prvků sítě

Omezená kontrola nad toky v síti Plná kontrola nad toky v síti

Vyloučení zákazníka Aktivní zahrnutí zákazníků

Existence pouze národních standardů Harmonizovaná regulace (např. v rámci EU), existence komerční a regulace spolupráce a sdílených technologických standardů


Související články


Poslední diskuse k článku - 1 příspěvků celkem

přidej nový příspěvek
Re: Budoucnost má jméno smart grids
Teslovy vynálezy byly využity ve prospěch kapitálu a lobistů.Pracoval již tehdy na bezdrátovém přenosu elektrické energie což znamená minimální používání rozvodných sítí pomocí drátů a kabelů..Byly tudíž ukradeny celému světu.Tesla chtěl aby elektrickou energii měl každý zdarma.Vymyslel k tomuto účelu měnič který měnil tzv.reliktní záření jde o mikrovlné záření jež přichází z kosmu je ho neomezené množství a je hlavně zdarma.Kapitál ale touží dobývat suroviny a v tepelných a jaderných vyrábět el.energii což přináší zisk. S pozdravem Váš čtenář
vloženo: 08.07.2010 20:30     vložil: Karel Reagovat 
zobrazit všechny příspěvky

EnviWeb s.r.o. neručí a nenese zodpovědnost za obsah diskusních příspěvků, diskuse nemoderuje ani nerediguje. Diskusní příspěvky vyjadřují názor jejich autorů. EnviWeb s.r.o. si vyhrazuje právo odstraňovat diskusní příspěvky, a to zejména takové, které odporují dobrým mravům, porušují platné zákony ČR, poškozují dobré jméno serveru nebo obsahují neplacenou reklamu. Diskuse NEJSOU určeny pro dotazy na autory článků nebo redaktory EnviWebu.



Search
Partneři
Ekologický oskar
ZmapujTo.cz
Fandíme EnviWebu
Výrobky a služby pro životní prostředí
Výrobky a služby pro životní prostředí
Partnerské časopisy
<< Předchozí Následující >>



Doporučujeme: Ekologove.cz - ekologie v každodenní praxi, EnviMarket.cz - nabídka výrobků a služeb, ZmapujTo.cz - hlášení podnětů od občanů, Nazeleno.cz - úspory energie, Inspirace v bydlení, Cena elektřiny, Dřevěné brikety, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo


Enviweb s.r.o. využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování tohoto obsahu či jeho části veřejnosti,a to jakýmkoliv způsobem, je bez předchozího souhlasu ČTK výslovně zakázáno.
Copyright (2008) The Associated Press (AP) - všechna práva vyhrazena. Materiály agentury AP nesmí být dále publikovány, vysílány, přepisovány nebo redistribuovány.
Toplist