Smart energinet
Den globale energiefterspørgsel anslås at vokse med omkring 2,2 procent om året. Det betyder, at det nuværende globale energiforbrug på over 20 petawattimer vil stige til 2030 petawattimer i 33. Samtidig lægges der vægt på at bruge energien mere effektivt end nogensinde før.
1. Auto i smart grid
Andre fremskrivninger forudsiger, at transport vil forbruge mere end 2050 procent af elektricitetsefterspørgslen i 10, hovedsagelig på grund af den voksende popularitet af elektriske og hybride køretøjer.
Hvis opladning af elbils batteri ikke styres ordentligt eller slet ikke fungerer af sig selv, er der risiko for spidsbelastninger på grund af, at for mange batterier oplades på samme tid. Behovet for løsninger, der gør det muligt at lade køretøjer op på optimale tidspunkter (1).
Klassiske kraftsystemer fra det XNUMX. århundrede, hvor elektricitet overvejende blev produceret i centrale kraftværker og leveret til forbrugerne via højspændingstransmissionsledninger og mellem- og lavspændingsdistributionsnet, er dårligt egnet til den nye tids krav.
I de senere år kan vi også se den hastige udvikling af distribuerede systemer, små energiproducenter, der kan dele deres overskud med markedet. De har en betydelig andel i distribuerede systemer. vedvarende energikilder.
Ordliste over smarte net
AMI - forkortelse for Advanced Metering Infrastructure. Betyder infrastrukturen af enheder og software, der kommunikerer med elmålere, indsamler energidata og analyserer disse data.
Distribueret generation - energiproduktion fra små produktionsanlæg eller anlæg forbundet direkte til distributionsnet eller placeret i modtagerens elsystem (bag kontrol- og måleanordninger), som normalt producerer elektricitet fra vedvarende eller ikke-traditionelle energikilder, ofte i kombination med varmeproduktion (distribueret kraftvarmeproduktion) ). . Distribuerede produktionsnetværk kan for eksempel omfatte prosumers, energikooperativer eller kommunale kraftværker.
smart måler – en fjern elmåler, der har den funktion, at den automatisk sender energimålerdata til leverandøren og dermed giver flere muligheder for bevidst brug af el.
Mikrostrømkilde – et lille elproduktionsanlæg, som normalt anvendes til eget forbrug. Mikrokilden kan være små indenlandske sol-, vand- eller vindkraftværker, mikroturbiner, der kører på naturgas eller biogas, enheder med motorer, der kører på naturgas eller biogas.
Forslag – en bevidst energiforbruger, der producerer energi til eget behov, for eksempel i mikrokilder, og sælger det uudnyttede overskud til distributionsnettet.
Dynamiske satser – takster under hensyntagen til daglige ændringer i energipriserne.
Observerbar rum-tid
Løsning af disse problemer (2) kræver et netværk med en fleksibel "tænkende" infrastruktur, der vil lede energien præcis derhen, hvor den er nødvendig. Sådan en beslutning smart energinet – smart elnet.
2. Udfordringer på energimarkedet
Generelt set er et smart grid et elsystem, der intelligent integrerer aktiviteterne for alle deltagere i processerne med produktion, transmission, distribution og brug for at levere elektricitet på en økonomisk, bæredygtig og sikker måde (3).
Dens hovedforudsætning er forbindelsen mellem alle deltagere på energimarkedet. Netværket forbinder kraftværker, store og små, og energiforbrugere i én struktur. Den kan eksistere og fungere takket være to elementer: automatisering bygget på avancerede sensorer og et IKT-system.
For at sige det enkelt: Smart grid "ved", hvor og hvornår det største behov for energi og den største forsyning opstår, og kan lede overskydende energi derhen, hvor der er størst behov for det. Som følge heraf kan et sådant netværk forbedre effektiviteten, pålideligheden og sikkerheden i energiforsyningskæden.
3. Smart grid - grundordning
4. Tre områder med intelligente net, mål og fordele, der følger af dem
Smarte netværk giver dig mulighed for at fjernaflæse elmålere, overvåge status for modtagelse og netværk samt profilen af energimodtagelse, identificere ulovligt energiforbrug, interferens i målere og energitab, fjernafbryde / tilslutte modtageren, skifte tariffer, arkiv og regning for læste værdier, og andre aktiviteter (4).
Det er svært præcist at bestemme efterspørgslen efter elektricitet, så normalt skal systemet bruge den såkaldte varmereserve. Brugen af distribueret produktion (se Smart Grid-ordlisten) i kombination med Smart Grid kan reducere behovet for at holde store reserver fuldt operationelle markant.
Søjle smarte net der er et omfattende målesystem, intelligent regnskab (5). Det omfatter telekommunikationssystemer, der transmitterer måledata til beslutningspunkter, såvel som intelligent information, prognoser og beslutningstagningsalgoritmer.
De første pilotinstallationer af "intelligente" målesystemer er allerede under konstruktion og dækker de enkelte byer eller kommuner. Takket være dem kan du blandt andet indføre timeløn for individuelle kunder. Det betyder, at på bestemte tidspunkter af døgnet vil prisen på el for sådan en enkelt forbruger være lavere, så det er værd at tænde for for eksempel en vaskemaskine.
Ifølge nogle videnskabsmænd, såsom en gruppe forskere fra det tyske Max Planck Institut i Göttingen ledet af Mark Timm, kunne millioner af smarte målere i fremtiden skabe en fuldstændig autonom selvregulerende netværk, decentraliseret som internettet og sikkert, fordi det er modstandsdygtigt over for de angreb, som centraliserede systemer udsættes for.
Styrke fra pluralitet
Vedvarende elektricitetskilder På grund af den lille enhedskapacitet (RES) er distribuerede kilder. Sidstnævnte omfatter kilder med en enhedskapacitet på mindre end 50-100 MW, installeret i umiddelbar nærhed af den endelige forbruger af energi.
Men i praksis varierer grænseværdien for en kilde, der betragtes som distribueret, meget fra land til land, for eksempel er den i Sverige 1,5 MW, i New Zealand 5 MW, i USA 5 MW, i Storbritannien 100 MW. .
Med et tilstrækkeligt stort antal kilder spredt over et lille område af elsystemet og takket være de muligheder, de giver smarte net, bliver det muligt og rentabelt at kombinere disse kilder i ét system styret af operatøren, hvilket skaber et "virtuelt kraftværk".
Dets mål er at koncentrere distribueret produktion i ét logisk forbundet system, hvilket øger den tekniske og økonomiske effektivitet af elproduktion. Distribueret produktion beliggende tæt på energiforbrugerne kan også bruge lokale brændstofressourcer, herunder biobrændstoffer og vedvarende energi, og endda kommunalt affald.
Et virtuelt kraftværk forbinder mange forskellige lokale strømkilder i et bestemt område (vandkraft-, vind-, fotovoltaiske kraftværker, kombiturbiner, motordrevne generatorer osv.) og energilagring (vandtanke, batterier), der er fjernstyret af en omfattende IT-netværk.
En vigtig funktion i skabelsen af virtuelle kraftværker bør spilles af energilagringsenheder, der giver dig mulighed for at tilpasse elproduktionen til daglige ændringer i forbrugernes efterspørgsel. Normalt er sådanne reservoirer batterier eller superkondensatorer; pumpede lagerstationer kan spille en lignende rolle.
Et energimæssigt afbalanceret område, der danner et virtuelt kraftværk, kan adskilles fra elnettet ved hjælp af moderne afbrydere. En sådan switch beskytter, udfører målearbejde og synkroniserer systemet med netværket.
Verden bliver klogere
W smarte net i øjeblikket investeret af alle de største energiselskaber i verden. I Europa f.eks. EDF (Frankrig), RWE (Tyskland), Iberdrola (Spanien) og British Gas (UK).
6. Smart grid kombinerer traditionelle og vedvarende kilder
Et vigtigt element i denne type systemer er telekommunikationsdistributionsnettet, som giver en pålidelig tovejs IP-transmission mellem de centrale applikationssystemer og smarte elmålere placeret direkte for enden af elsystemet, hos slutforbrugerne.
På nuværende tidspunkt er verdens største telekommunikationsnet til behovene Smart Grid fra de største energioperatører i deres lande - såsom LightSquared (USA) eller EnergyAustralia (Australien) - produceres ved hjælp af Wimax trådløs teknologi.
Derudover involverer den første og en af de største planlagte implementeringer af AMI-systemet (Advanced Metering Infrastructure) i Polen, som er en integreret del af Energa Operator SA's smarte netværk, brugen af Wimax-systemet til datatransmission.
En vigtig fordel ved Wimax-løsningen i forhold til andre teknologier, der anvendes i energisektoren til datatransmission, såsom PLC, er, at der ikke er behov for at slukke for hele sektioner af elledninger i tilfælde af en nødsituation.
7. Energipyramide i Europa
Den kinesiske regering har udviklet en stor langsigtet plan for at investere i vandsystemer, opgradere og udvide transmissionsnetværk og infrastruktur i landdistrikter, og smarte net. Chinese State Grid Corporation planlægger at introducere dem inden 2030.
Japan Electricity Industry Federation planlægger at udvikle et solcelledrevet smart grid inden 2020 med statsstøtte. I øjeblikket er et statsligt program for test af elektronisk energi til smarte net ved at blive implementeret i Tyskland.
Der skabes et energi-"supernet" i EU-landene, hvorigennem vedvarende energi distribueres, hovedsageligt fra vindmølleparker. I modsætning til traditionelle netværk vil det ikke være baseret på veksel, men på jævnstrøm (DC).
Europæiske midler finansierede det projektrelaterede forsknings- og uddannelsesprogram MEDOW, som samler universiteter og repræsentanter for energiindustrien. MEDOW er en forkortelse af det engelske navn "Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind".
Uddannelsesprogrammet forventes at løbe frem til marts 2017. Skabelse vedvarende energinetværk på kontinental skala og effektiv tilslutning til eksisterende net (6) giver mening på grund af vedvarende energis specifikke karakteristika, som er karakteriseret ved periodiske overskud eller mangel på kapacitet.
Smart Peninsula-programmet, der opererer på Hel-halvøen, er velkendt i den polske energiindustri. Det er her, Energa har implementeret landets første prøveaflæsningssystemer og har den passende tekniske infrastruktur til projektet, som vil blive yderligere opgraderet.
Dette sted blev ikke valgt tilfældigt. Dette område er karakteriseret ved høje udsving i energiforbruget (højt forbrug om sommeren, meget mindre om vinteren), hvilket skaber en yderligere udfordring for energiingeniører.
Det implementerede system bør ikke kun være kendetegnet ved høj pålidelighed, men også af fleksibilitet i kundeservice, hvilket giver dem mulighed for at optimere energiforbruget, ændre elpriser og bruge nye alternative energikilder (solcellepaneler, små vindmøller osv.).
For nylig er der også dukket oplysninger op om, at Polskie Sieci Energetyczne ønsker at lagre energi i kraftige batterier med en kapacitet på mindst 2 MW. Operatøren planlægger at bygge energilagringsanlæg i Polen, der vil understøtte elnettet ved at sikre kontinuitet i forsyningen, når vedvarende energikilder (RES) holder op med at fungere på grund af mangel på vind eller efter mørkets frembrud. Elektriciteten fra lageret vil så gå til nettet.
Test af løsningen kan begynde inden for to år. Ifølge uofficielle oplysninger tilbyder japanerne fra Hitachi PSE at teste kraftige batteribeholdere. Et sådant lithium-ion-batteri er i stand til at levere 1 MW strøm.
Lagerhuse kan også reducere behovet for at udvide konventionelle kraftværker i fremtiden. Vindmølleparker, som er kendetegnet ved en høj variabilitet i effekt (afhængigt af meteorologiske forhold), tvinger traditionel energi til at opretholde en strømreserve, så vindmøller til enhver tid kan udskiftes eller suppleres med reduceret effekt.
Operatører i hele Europa investerer i energilagring. For nylig lancerede briterne den største installation af denne type på vores kontinent. Anlægget ved Leighton Buzzard nær London er i stand til at lagre op til 10 MWh energi og levere 6 MW strøm.
Bag ham står S&C Electric, Samsung samt UK Power Networks og Younicos. I september 2014 byggede sidstnævnte selskab det første kommercielle energilager i Europa. Den blev lanceret i Schwerin, Tyskland og har en kapacitet på 5 MW.
Dokumentet "Smart Grid Projects Outlook 2014" indeholder 459 projekter implementeret siden 2002, hvor brugen af nye teknologier, IKT (teleinformation)-kapaciteter bidrog til skabelsen af et "smart grid".
Det skal bemærkes, at der blev taget hensyn til projekter, hvori mindst én EU-medlemsstat deltog (var partner) (7). Dette bringer antallet af lande, der er omfattet af rapporten, op på 47.
Indtil videre er der afsat 3,15 milliarder euro til disse projekter, selvom 48 procent af dem endnu ikke er afsluttet. R&D-projekter bruger i øjeblikket 830 millioner euro, mens test og implementering koster 2,32 milliarder euro.
Blandt dem, pr. indbygger, investerer Danmark mest. Frankrig og Storbritannien udfører på den anden side projekter med de højeste budgetter, i gennemsnit €5 millioner pr. projekt.
Sammenlignet med disse lande klarede de østeuropæiske lande sig meget dårligere. Ifølge rapporten genererer de kun 1 procent af det samlede budget for alle disse projekter. Efter antallet af gennemførte projekter er top fem: Tyskland, Danmark, Italien, Spanien og Frankrig. Polen tog en 18. plads på ranglisten.
Schweiz var foran os, efterfulgt af Irland. Under sloganet smart grid implementeres ambitiøse, nærmest revolutionerende løsninger mange steder rundt om i verden. planer om at modernisere elsystemet.
Et af de bedste eksempler er Ontario Smart Infrastructure Project (2030), som er blevet udarbejdet i de senere år og har en estimeret varighed på op til 8 år.
8. Plan for implementering af Smart Grid i den canadiske provins Ontario.
Energivirus?
Men hvis energinetværk bliver som internettet, skal du tage højde for, at det kan stå over for de samme trusler, som vi står over for i moderne computernetværk.
9. Robotter designet til at arbejde i energinetværk
F-Secures laboratorier advarede for nylig om en ny kompleks trussel mod industriservicesystemer, herunder elnet. Det hedder Havex, og det bruger en ekstremt avanceret ny teknik til at inficere computere.
Havex har to hovedkomponenter. Den første er trojansk software, som bruges til at fjernstyre det angrebne system. Det andet element er PHP-serveren.
Den trojanske hest blev af angribere knyttet til APCS/SCADA-softwaren, der var ansvarlig for at overvåge udviklingen af teknologiske og produktionsprocesser. Ofre downloader sådanne programmer fra specialiserede websteder, uvidende om truslen.
Ofrene for Havex var primært europæiske institutioner og virksomheder involveret i industrielle løsninger. En del af Havex-koden antyder, at dens skabere, ud over at ville stjæle data om produktionsprocesser, også kunne påvirke deres forløb.
10. Områder med smarte net
Forfatterne af denne malware var særligt interesserede i energinetværk. Muligvis et fremtidigt element smart strømsystem robotter vil også.
For nylig udviklede forskere ved Michigan Technological University en robotmodel (9), der leverer energi til steder, der er ramt af strømafbrydelser, såsom dem, der er forårsaget af naturkatastrofer.
Maskiner af denne type kunne f.eks. genoprette strøm til telekommunikationsinfrastrukturen (tårne og basestationer) for at kunne udføre redningsaktioner mere effektivt. Robotter er autonome, de vælger selv den bedste vej til deres destination.
De kan have batterier ombord eller solpaneler. De kan fodre hinanden. Betydning og funktioner smarte net gå langt ud over energi (10).
Den infrastruktur, der er skabt på denne måde, kan bruges til at skabe et nyt mobilt smart fremtidens liv, baseret på state-of-the-art teknologier. Indtil videre kan vi kun forestille os fordelene (men også ulemperne) ved denne type løsninger.
