Netwerks tal-enerġija intelliġenti

Id-domanda globali għall-enerġija hija stmata li tikber għal madwar 2,2 fil-mija fis-sena. Dan ifisser li l-konsum globali attwali tal-enerġija ta 'aktar minn 20 petawatt siegħa se jiżdied għal 2030 petawatt siegħa fl-33. Fl-istess ħin, qed issir enfasi fuq l-użu tal-enerġija b'mod aktar effiċjenti minn qatt qabel.

1. Auto fil-grilja intelliġenti

Projezzjonijiet oħra jbassru li t-trasport se jikkonsma aktar minn 2050 fil-mija tad-domanda għall-elettriku sal-10, l-aktar minħabba l-popolarità dejjem tikber tal-vetturi elettriċi u ibridi.

Jekk iċċarġjar tal-batterija tal-vetturi elettriċi ma jkunx immaniġġjat kif suppost jew ma jaħdimx waħdu, hemm riskju ta 'tagħbija massima minħabba l-iċċarġjar ta' wisq batteriji fl-istess ħin. Il-ħtieġa għal soluzzjonijiet li jippermettu li l-vetturi jiġu ċċarġjati fl-aħjar ħinijiet (1).

Is-sistemi tal-enerġija klassiċi tas-seklu XNUMX, li fihom l-elettriku kien prodott prinċipalment f'impjanti ċentrali tal-enerġija u kkonsenjat lill-konsumaturi permezz ta 'linji ta' trasmissjoni ta 'vultaġġ għoli u netwerks ta' distribuzzjoni ta 'vultaġġ medju u baxx, mhumiex adattati għat-talbiet tal-era l-ġdida.

F'dawn l-aħħar snin, nistgħu naraw ukoll l-iżvilupp mgħaġġel ta 'sistemi distribwiti, produtturi żgħar tal-enerġija li jistgħu jaqsmu l-eċċess tagħhom mas-suq. Huma għandhom sehem sinifikanti fis-sistemi distribwiti. sorsi ta' enerġija rinnovabbli.

Glossarju tal-grids intelliġenti

AMI - qasira għal Advanced Metering Infrastructure. Tfisser l-infrastruttura ta 'apparati u softwer li jikkomunikaw ma' miters tal-elettriku, jiġbru dejta tal-enerġija u janalizzaw din id-dejta.

ġenerazzjoni distribwita - il-produzzjoni tal-enerġija permezz ta' installazzjonijiet jew faċilitajiet żgħar ta' ġenerazzjoni konnessi direttament ma' netwerks ta' distribuzzjoni jew li jinsabu fis-sistema tal-enerġija tar-riċevitur (wara l-apparati ta' kontroll u ta' kejl), li ġeneralment jipproduċu elettriku minn sorsi ta' enerġija rinnovabbli jew mhux tradizzjonali, ħafna drabi flimkien mal-produzzjoni tas-sħana (koġenerazzjoni mqassma). ). . Netwerks ta' ġenerazzjoni distribwita jistgħu jinkludu, pereżempju, prosumers, kooperattivi tal-enerġija, jew impjanti tal-enerġija muniċipali.

miter intelliġenti – miter tal-elettriku mill-bogħod li għandu l-funzjoni li jittrasmetti awtomatikament id-dejta tal-kejl tal-enerġija lill-fornitur u b’hekk joffri aktar opportunitajiet għall-użu konxju tal-elettriku.

Sors ta 'enerġija mikro – impjant żgħir tal-ġenerazzjoni tal-enerġija, normalment użat għall-konsum proprju. Is-sors mikro jista 'jkun impjanti domestiċi żgħar ta' enerġija solari, idro jew mir-riħ, mikro turbini li jaħdmu bil-gass naturali jew bijogass, unitajiet b'magni li jaħdmu fuq gass naturali jew bijogass.

Propożizzjoni – konsumatur konxju tal-enerġija li jipproduċi l-enerġija għall-bżonnijiet tiegħu stess, pereżempju, f'sorsi mikro, u jbigħ il-bilanċ żejjed mhux użat lin-netwerk tad-distribuzzjoni.

Rati dinamiċi – it-tariffi li jqisu l-bidliet ta’ kuljum fil-prezzijiet tal-enerġija.

Spazju-ħin osservabbli

Is-soluzzjoni ta' dawn il-problemi (2) teħtieġ netwerk b'infrastruttura flessibbli ta' "ħsieb" li tidderieġi l-enerġija eżatt fejn tkun meħtieġa. Deċiżjoni bħal din grilja intelliġenti tal-enerġija – grid tal-enerġija intelliġenti.

2. Sfidi li qed jiffaċċja s-suq tal-enerġija

B'mod ġenerali, grid intelliġenti hija sistema ta 'enerġija li tintegra b'mod intelliġenti l-attivitajiet tal-parteċipanti kollha fil-proċessi ta' produzzjoni, trasmissjoni, distribuzzjoni u użu sabiex tipprovdi l-elettriku b'mod ekonomiku, sostenibbli u sikur (3).

Il-premessa ewlenija tagħha hija l-konnessjoni bejn il-parteċipanti kollha fis-suq tal-enerġija. In-netwerk jgħaqqad impjanti tal-enerġija, kbar u żgħar, u konsumaturi tal-enerġija fi struttura waħda. Jista’ jeżisti u jiffunzjona grazzi għal żewġ elementi: awtomazzjoni mibnija fuq sensuri avvanzati u sistema tal-ICT.

Fi kliem sempliċi: il-grid intelliġenti "taf" fejn u meta jinqalgħu l-akbar ħtieġa għall-enerġija u l-akbar provvista, u tista 'tidderieġi l-enerġija żejda lejn fejn hija l-aktar meħtieġa. Bħala riżultat, netwerk bħal dan jista 'jtejjeb l-effiċjenza, l-affidabbiltà u s-sigurtà tal-katina tal-provvista tal-enerġija.

3. Grid intelliġenti - skema bażika

4. Tliet oqsma ta 'grids intelliġenti, għanijiet u benefiċċji li joħorġu minnhom

Netwerks intelliġenti jippermettulek tieħu qari mill-bogħod tal-miters tal-elettriku, tissorvelja l-istatus tar-riċeviment u tan-netwerk, kif ukoll il-profil tar-riċeviment tal-enerġija, tidentifika konsum illegali tal-enerġija, interferenza f'miters u telf tal-enerġija, skonnettja / qabbad mill-bogħod lir-riċevitur, taqleb it-tariffi, arkivja u kont għal valuri moqrija, u attivitajiet oħra (4).

Huwa diffiċli li tiddetermina b'mod preċiż id-domanda għall-elettriku, għalhekk normalment is-sistema trid tuża l-hekk imsejħa riżerva sħuna. L-użu ta' ġenerazzjoni distribwita (ara l-Glossarju tal-Grid Intelliġenti) flimkien mal-Grid Intelliġenti jista' jnaqqas b'mod sinifikanti l-ħtieġa li r-riżervi kbar jinżammu kompletament operattivi.

Pilastru grids intelliġenti hemm sistema estensiva ta' kejl, kontabilità intelliġenti (5). Jinkludi sistemi tat-telekomunikazzjoni li jittrasmettu data tal-kejl lil punti ta' deċiżjoni, kif ukoll informazzjoni intelliġenti, algoritmi ta' tbassir u teħid ta' deċiżjonijiet.

L-ewwel installazzjonijiet pilota ta' sistemi ta' kejl "intelliġenti" diġà qegħdin jinbnew, li jkopru bliet jew komuni individwali. Grazzi għalihom, tista', fost affarijiet oħra, iddaħħal rati fis-siegħa għal klijenti individwali. Dan ifisser li f'ċerti ħinijiet tal-ġurnata, il-prezz tal-elettriku għal konsumatur wieħed bħal dan se jkun aktar baxx, għalhekk ta 'min jixgħel, pereżempju, magna tal-ħasil.

Skont xi xjenzati, bħal grupp ta’ riċerkaturi mill-Istitut Ġermaniż Max Planck f’Göttingen immexxi minn Mark Timm, miljuni ta’ miters intelliġenti jistgħu fil-futur joħolqu żona kompletament awtonoma. netwerk li jirregola lilhom infushom, deċentralizzata bħall-Internet, u sigura minħabba li hija reżistenti għall-attakki li s-sistemi ċentralizzati huma esposti għalihom.

Qawwa mill-pluralità

Sorsi tal-elettriku rinnovabbli Minħabba l-kapaċità unità żgħira (RES) huma mqassma sorsi. Dawn tal-aħħar jinkludu sorsi b'kapaċità ta' unità ta' inqas minn 50-100 MW, installati fil-viċin tal-konsumatur finali tal-enerġija.

Madankollu, fil-prattika l-limitu għal sors meqjus bħala sors distribwit ivarja ħafna minn pajjiż għal ieħor, pereżempju l-Isvezja hija 1,5 MW, New Zealand 5 MW, USA 5 MW, UK 100 MW. .

B'numru kbir biżżejjed ta 'sorsi mxerrda fuq żona żgħira tas-sistema tal-enerġija u grazzi għall-opportunitajiet li jipprovdu grids intelliġenti, isir possibbli u profittabbli li dawn is-sorsi jiġu kkombinati f'sistema waħda kkontrollata mill-operatur, li toħloq "impjant tal-enerġija virtwali".

L-għan tagħha huwa li tikkonċentra l-ġenerazzjoni distribwita f'sistema waħda konnessa loġikament, u żżid l-effiċjenza teknika u ekonomika tal-ġenerazzjoni tal-elettriku. Ġenerazzjoni distribwita li tinsab fil-viċin tal-konsumaturi tal-enerġija tista' wkoll tuża riżorsi lokali tal-fjuwil, inklużi bijofjuwils u enerġija rinnovabbli, u anke skart muniċipali.

Impjant tal-enerġija virtwali jgħaqqad ħafna sorsi ta’ enerġija lokali differenti f’ċerta żona (impjanti tal-enerġija idro, mir-riħ, fotovoltajċi, turbini b’ċiklu kkombinat, ġeneraturi mmexxija mill-magni, eċċ.) u ħażna tal-enerġija (tankijiet tal-ilma, batteriji) li huma kkontrollati mill-bogħod minn netwerk estensiv tal-IT.sistema.

Funzjoni importanti fil-ħolqien ta 'impjanti tal-enerġija virtwali għandha tintlagħab minn apparati għall-ħażna tal-enerġija li jippermettulek taġġusta l-ġenerazzjoni tal-elettriku għal bidliet ta' kuljum fid-domanda tal-konsumatur. Normalment dawn il-ġibjuni huma batteriji jew supercapacitors; stazzjonijiet tal-ħżin ippumpjat jista 'jkollhom rwol simili.

Żona bbilanċjata enerġetikament li tifforma impjant tal-enerġija virtwali tista 'tiġi sseparata mill-grid tal-enerġija bl-użu ta' swiċċijiet moderni. Tali swiċċ jipproteġi, iwettaq xogħol ta 'kejl u jissinkronizza s-sistema man-netwerk.

Id-dinja qed issir aktar intelliġenti

W grids intelliġenti bħalissa investit mill-akbar kumpaniji tal-enerġija kollha fid-dinja. Fl-Ewropa, pereżempju, EDF (Franza), RWE (Ġermanja), Iberdrola (Spanja) u British Gas (Renju Unit).

6. Grid intelliġenti jgħaqqad sorsi tradizzjonali u rinnovabbli

Element importanti ta 'dan it-tip ta' sistema huwa n-netwerk tad-distribuzzjoni tat-telekomunikazzjonijiet, li jipprovdi trażmissjoni IP affidabbli f'żewġ direzzjonijiet bejn is-sistemi ta 'applikazzjoni ċentrali u miters intelliġenti tal-elettriku li jinsabu direttament fit-tarf tas-sistema tal-enerġija, fil-konsumaturi finali.

Fil-preżent, l-akbar netwerks tat-telekomunikazzjoni tad-dinja għall-bżonnijiet Grid Smart mill-akbar operaturi tal-enerġija fil-pajjiżi tagħhom - bħal LightSquared (USA) jew EnergyAustralia (Awstralja) - huma prodotti bl-użu tat-teknoloġija mingħajr fili Wimax.

Barra minn hekk, l-ewwel u waħda mill-akbar implimentazzjonijiet ippjanati tas-sistema AMI (Advanced Metering Infrastructure) fil-Polonja, li hija parti integrali min-netwerk intelliġenti ta’ Energa Operator SA, tinvolvi l-użu tas-sistema Wimax għat-trażmissjoni tad-dejta.

Vantaġġ importanti tas-soluzzjoni Wimax fir-rigward ta 'teknoloġiji oħra użati fis-settur tal-enerġija għat-trażmissjoni tad-dejta, bħal PLC, huwa li m'hemmx bżonn li jintfew sezzjonijiet sħaħ tal-linji tal-enerġija f'każ ta' emerġenza.

7. Piramida tal-enerġija fl-Ewropa

Il-gvern Ċiniż żviluppa pjan kbir fit-tul biex jinvesti f'sistemi tal-ilma, jaġġorna u jespandi netwerks ta 'trażmissjoni u infrastruttura f'żoni rurali, u grids intelliġenti. Il-Korporazzjoni tal-Grid tal-Istat Ċiniż tippjana li tintroduċihom sal-2030.

Il-Federazzjoni tal-Industrija tal-Elettriku tal-Ġappun tippjana li tiżviluppa grid intelliġenti li taħdem bl-enerġija solari sal-2020 bl-appoġġ tal-gvern. Bħalissa, fil-Ġermanja qed jiġi implimentat programm tal-istat għall-ittestjar tal-enerġija elettronika għal grids intelliġenti.

Se tinħoloq “super grid” tal-enerġija fil-pajjiżi tal-UE, li permezz tagħha se titqassam l-enerġija rinnovabbli, prinċipalment minn farms tar-riħ. B'differenza minn netwerks tradizzjonali, se jkun ibbażat mhux fuq li jalterna, iżda fuq kurrent elettriku dirett (DC).

Il-fondi Ewropej iffinanzjaw il-programm MEDOW ta’ riċerka u taħriġ relatat mal-proġett, li jiġbor flimkien universitajiet u rappreżentanti tal-industrija tal-enerġija. MEDOW hija abbrevjazzjoni tal-isem Ingliż "Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind".

Il-programm ta’ taħriġ mistenni jibqa’ għaddej sa Marzu 2017. Ħolqien netwerks tal-enerġija rinnovabbli fuq skala kontinentali u konnessjoni effiċjenti man-netwerks eżistenti (6) tagħmel sens minħabba l-karatteristiċi speċifiċi tal-enerġija rinnovabbli, li hija kkaratterizzata minn eċċessi perjodiċi jew nuqqasijiet ta’ kapaċità.

Il-programm Smart Peninsula li jopera fuq il-Peniżola Hel huwa magħruf sew fl-industrija tal-enerġija Pollakka. Huwa hawnhekk li Energa implimentat l-ewwel sistemi ta’ prova ta’ qari mill-bogħod fil-pajjiż u għandha l-infrastruttura teknika xierqa għall-proġett, li se tkompli tiġi aġġornata.

Dan il-post ma ġiex magħżul b’kumbinazzjoni. Din iż-żona hija kkaratterizzata minn varjazzjonijiet kbar fil-konsum tal-enerġija (konsum għoli fis-sajf, ħafna inqas fix-xitwa), li joħloq sfida addizzjonali għall-inġiniera tal-enerġija.

Is-sistema implimentata għandha tkun ikkaratterizzata mhux biss minn affidabbiltà għolja, iżda wkoll minn flessibilità fis-servizz tal-konsumatur, li tippermettilhom jottimizzaw il-konsum tal-enerġija, ibiddlu t-tariffi tal-elettriku u jużaw sorsi ta 'enerġija alternattivi emerġenti (pannelli fotovoltajċi, turbini tar-riħ żgħar, eċċ.).

Riċentement, dehret ukoll informazzjoni li Polskie Sieci Energetyczne trid taħżen l-enerġija f'batteriji qawwija b'kapaċità ta 'mill-inqas 2 MW. L-operatur jippjana li jibni faċilitajiet ta 'ħażna tal-enerġija fil-Polonja li se jappoġġaw il-grilja tal-enerġija, u jiżguraw kontinwità tal-provvista meta sorsi ta' enerġija rinnovabbli (RES) jieqfu jiffunzjonaw minħabba nuqqas ta 'riħ jew wara d-dlam. L-elettriku mill-maħżen imbagħad imur għall-grid.

L-ittestjar tas-soluzzjoni jista' jibda fi żmien sentejn. Skont informazzjoni mhux uffiċjali, il-Ġappuniżi minn Hitachi joffru PSE biex jittestjaw kontenituri b'saħħithom tal-batteriji. Batterija tal-jone tal-litju bħal din hija kapaċi twassal 1 MW ta 'enerġija.

L-imħażen jistgħu wkoll inaqqsu l-ħtieġa li jespandu l-impjanti tal-enerġija konvenzjonali fil-futur. Il-farms tar-riħ, li huma kkaratterizzati minn varjabilità għolja fil-produzzjoni tal-enerġija (skont il-kundizzjonijiet meteoroloġiċi), iġġiegħel l-enerġija tradizzjonali biex iżżomm riżerva ta 'enerġija sabiex l-imtieħen tar-riħ ikunu jistgħu jiġu sostitwiti jew supplimentati fi kwalunkwe ħin bi produzzjoni ta' enerġija mnaqqsa.

Operaturi madwar l-Ewropa qed jinvestu fil-ħżin tal-enerġija. Riċentement, l-Ingliżi nedew l-akbar installazzjoni ta’ dan it-tip fil-kontinent tagħna. Il-faċilità f'Leighton Buzzard ħdejn Londra hija kapaċi taħżen sa 10 MWh ta 'enerġija u twassal 6 MW ta' enerġija.

Warajh hemm S&C Electric, Samsung, kif ukoll UK Power Networks u Younicos. F'Settembru 2014, din l-aħħar kumpanija bniet l-ewwel ħażna kummerċjali tal-enerġija fl-Ewropa. Tnediet fi Schwerin, il-Ġermanja u għandha kapaċità ta’ 5 MW.

Id-dokument "Smart Grid Projects Outlook 2014" fih 459 proġett implimentati mill-2002, li fihom l-użu ta' teknoloġiji ġodda, kapaċitajiet tal-ICT (teleinformazzjoni) ikkontribwew għall-ħolqien ta' "smart grid".

Ta' min jinnota li tqiesu proġetti li fihom ipparteċipa mill-inqas Stat Membru wieħed tal-UE (kien sieħeb) (7). Dan iġib in-numru ta’ pajjiżi koperti fir-rapport għal 47.

Sa issa, għal dawn il-proġetti ġew allokati 3,15 biljun ewro, għalkemm 48 fil-mija minnhom għadhom ma tlestewx. Proġetti R&D bħalissa jikkunsmaw 830 miljun ewro, filwaqt li l-ittestjar u l-implimentazzjoni jiswew 2,32 biljun ewro.

Fosthom, per capita, id-Danimarka tinvesti l-aktar. Franza u r-Renju Unit, min-naħa l-oħra, għandhom l-ogħla proġetti bbaġitjati, b’medja ta’ €5 miljun għal kull proġett.

Meta mqabbla ma’ dawn il-pajjiżi, il-pajjiżi tal-Ewropa tal-Lvant marru ferm agħar. Skont ir-rapport, jiġġeneraw 1 fil-mija biss tal-baġit totali ta 'dawn il-proġetti kollha. Mill-għadd ta' proġetti implimentati, l-aqwa ħamsa huma: il-Ġermanja, id-Danimarka, l-Italja, Spanja u Franza. Il-Polonja ħadet it-18-il post fil-klassifika.

L-Isvizzera kienet quddiemna, segwita mill-Irlanda. Taħt l-islogan ta 'grid intelliġenti, soluzzjonijiet ambizzjużi, kważi rivoluzzjonarji qed jiġu implimentati f'ħafna postijiet madwar id-dinja. pjanijiet biex timmodernizza s-sistema tal-enerġija.

Wieħed mill-aqwa eżempji huwa l-Proġett ta’ Infrastruttura Intelliġenti ta’ Ontario (2030), li ġie ppreparat f’dawn l-aħħar snin u għandu tul ta’ żmien stmat sa 8 snin.

8. Pjan għall-iskjerament ta 'Smart Grid fil-provinċja Kanadiża ta' Ontario.

Viruses tal-enerġija?

Madankollu, jekk netwerk tal-enerġija issir bħall-Internet, trid tqis li jista’ jiffaċċja l-istess theddid li niffaċċjaw fin-netwerks tal-kompjuter moderni.

9. Robots iddisinjati biex jaħdmu f'netwerks tal-enerġija

F-Secure labs reċentement wissew dwar theddida kumplessa ġdida għas-sistemi tas-servizzi tal-industrija, inklużi l-grids tal-enerġija. Jissejjaħ Havex u juża teknika ġdida estremament avvanzata biex jinfetta l-kompjuters.

Havex għandu żewġ komponenti ewlenin. L-ewwel huwa softwer Trojan, li jintuża biex jikkontrolla s-sistema attakkata mill-bogħod. It-tieni element huwa s-server PHP.

Iż-żiemel Trojan kien imwaħħal minn attakkanti mas-softwer APCS/SCADA responsabbli għall-monitoraġġ tal-progress tal-proċessi teknoloġiċi u tal-produzzjoni. Vittmi jniżżlu programmi bħal dawn minn siti speċjalizzati, mhux konxji tat-theddida.

Il-vittmi ta' Havex kienu primarjament istituzzjonijiet u kumpaniji Ewropej involuti f'soluzzjonijiet industrijali. Parti mill-kodiċi Havex tissuġġerixxi li l-ħallieqa tiegħu, minbarra li jridu jisirqu data dwar il-proċessi ta 'produzzjoni, jistgħu wkoll jinfluwenzaw il-kors tagħhom.

10. Oqsma ta’ smart grids

L-awturi ta 'dan il-malware kienu partikolarment interessati fin-netwerks tal-enerġija. Possibilment element futur sistema ta 'enerġija intelliġenti robots se wkoll.

Riċentement, riċerkaturi fl-Università Teknoloġika ta 'Michigan żviluppaw mudell ta' robot (9) li jwassal l-enerġija f'postijiet affettwati minn qtugħ tad-dawl, bħal dawk ikkawżati minn diżastri naturali.

Magni ta' dan it-tip jistgħu, pereżempju, jirrestawraw l-enerġija lill-infrastruttura tat-telekomunikazzjoni (torrijiet u stazzjonijiet bażi) sabiex iwettqu operazzjonijiet ta' salvataġġ b'mod aktar effiċjenti. Ir-robots huma awtonomi, huma stess jagħżlu l-aħjar triq lejn id-destinazzjoni tagħhom.

Jistgħu jkollhom batteriji abbord jew pannelli solari. Jistgħu jitimgħu lil xulxin. Tifsira u funzjonijiet grids intelliġenti jmorru ferm lil hinn mill-enerġija (10).

L-infrastruttura maħluqa b'dan il-mod tista' tintuża biex tinħoloq ħajja intelliġenti mobbli ġdida tal-futur, ibbażata fuq teknoloġiji avvanzati. S'issa, nistgħu biss nimmaġinaw il-vantaġġi (iżda wkoll l-iżvantaġġi) ta 'dan it-tip ta' soluzzjoni.