Wzrost cen energii i rosnący popyt stawiają przed zakładami energetycznymi nowe wyzwania. Coraz głośniej mówi się o tzw. inteligentnym zarządzaniu popytem. Jednak bez wsparcia branży teleinformatycznej, energetycy nie poradzą sobie z tym trudnym zadaniem.
O mariażu energetyki z informatyką dyskutowano już kilka lat temu w kontekście dostępu do szerokopasmowego Internetu przez gniazdko elektryczne. Niestety skończyło się na ambitnych planach i kilku pilotażowych wdrożeniach. Tym, co może połączyć partnerów na dłużej, jest tzw. smart metering, czyli zastosowanie „inteligentnych” liczników, wspomaganych przez systemy informatyczno-komunikacyjne.
Co potrafią liczniki XXI wieku?
Organizacja ESMA (European Smart Metering Alliance) wyróżnia kilka wspólnych cech tego typu urządzeń: automatyczne przesyłanie, automatyczne zarządzanie i wykorzystanie danych pomiarowych i dwustronna komunikacja, tzn. zdalne przesyłanie informacji z licznika, a także przekazywanie informacji do licznika, np. zdalna konfiguracja czy też zdalne odłączenie zasilania. Możliwości inteligentnych urządzeń pomiarowych są imponujące, ale bez przebudowy sieci gromadzenie precyzyjnych danych o zużyciu i podaży energii jest niemożliwe.
Dlatego firmy energetyczne i teleinformatyczne rozpoczęły współpracę zmierzającą do utworzenie inteligentnych sieci energetycznych (ang. smart grid). Projekt ADDRESS (aktywne sieci dystrybucyjne z pełną integracją popytu i rozproszonych zasobów energii) jest koordynowany przez firmę Enel Distribuzione, głównego dystrybutora energii we Włoszech, i 24 inne firmy reprezentujące sektor energetyczny oraz sektory technologii informatyczno-telekomunikacyjnych i sprzętu elektrycznego do zastosowań domowych i przemysłowych, a także przez uniwersytety i europejskie instytuty badawcze.
Celem projektu jest opracowanie optymalnego rozwiązania „aktywnego popytu” pozwalającego klientom prowadzić w czasie rzeczywistym interakcję z firmami energetycznymi na podstawie informacji o cenie oraz wielkości zużycia, a także promowanie wykorzystania odnawialnych źródeł energii oraz rozwój rozproszonego modelu wytwarzania. Co istotne, inicjatywą zainteresowała się Komisja Europejska, która współfinansuje projekt.
Migracja do smart meteringu
Wdrożenie nowoczesnych systemów pomiarowych wymaga od firm energetycznych dużej determinacji. Proces przechodzenia do nowych sieci wiąże się nie tylko z dużymi nakładami finansowymi, ale również przebudową istniejącej infrastruktury. Oprócz wymiany urządzeń pomiarowych, należy przystosować do nowych warunków bazy danych, systemy billingowe, przepustowość sieci czy wprowadzić nowe modele obsługi klienta. Energetyków mogą przerazić również koszty całej operacji. Według danych Datamonitor, zawartych w raporcie „The future role of ICT in meeting operational challenges in energy utilities”, koszty wdrożenia systemu wynoszą 1,19 miliarda dolarów. Kwota obejmuje ceny urządzeń pomiarowych dla konsumentów, oprogramowania, sprzętu, a także infrastruktury sieciowej. Dla porównania, na wybudowanie nowoczesnej sieci NGN w całej Polsce potrzeba około 5 miliardów dolarów. Datamonitor podaje również w swoich materiałach jednostkowy koszt rozwiązania – 240 dolarów – powołując się na badania energetyków z Wielkiej Brytanii. Choć autorzy raportu jednocześnie zaznaczają, żeby traktować tę wartość z dużą ostrożnością, tym bardziej, że pojawiają się dane różniące się czasami nawet o kilkadziesiąt procent.
Implementacja nowych rozwiązań pozwoli dostawcom usług energetycznych ograniczyć koszty. Datamonitor wylicza, że oszczędności w przypadku pojedynczego konsumenta mogą wynosić nawet 3,3 dolara w skali miesiąca, a najwięcej uda się zaoszczędzić dzięki zmniejszeniu kradzieży energii, redukcji kosztów związanych z pomiarami, poprawie dokładności pomiarów, a także możliwości zróżnicowania taryf.
Kluczową kwestią przy opracowywaniu inteligentnych sieci energetycznych pozostaje infrastruktura sieciowa. W raportach poświęconych smart grid wymienianych jest kilka technologii, które można z powodzeniem wykorzystać podczas przesyłania informacji. W przypadku transmisji danych z urządzenia pomiarowego użytkownika do koncentratora PLC specjaliści rekomendują WiMAX. Z kolei dane wędrujące do centralnego serwera IRM powinny być przesyłane poprzez MPLS. Wykorzystanie technologii IP wiąże się z powszechnym światowym trendem, jakim jest transformacja do sieci NGN.
Oprócz wymienionych, pojawiają się alternatywne rozwiązania jak chociażby GSM, powraca również idea Broadband over Powerline (BPL) – technologii transmisji danych przez sieć elektroenergetyczną. Wybór odpowiedniego rozwiązania będzie uzależniony od konkretnej lokalizacji, warunków itp. Aczkolwiek w grę wchodzą jedynie technologie pozwalające wyłącznie na dwustronną komunikację, która zapewni nie tylko pomiar zużycia, ale również aktywny wpływ na poziom konsumpcji energii.
Smart grid w praktyce
Jeden z ciekawszych projektów związanych z wdrożeniem sieci smarts grid dotyczy niemieckiego miasta Friedrichshafen, gdzie firmy T-Systems, spółka zależna Deutsche Telekom, oraz Alcatel-Lucent uczestniczą w teście inteligentnych mierników. W najnowocześniejsze urządzenia pomiarowe zostało wyposażonych około 700 mieszkań. Inteligentne urządzenia mierzą na bieżąco zużycie energii elektrycznej i gazu, pozwalając odbiorcom lepiej kontrolować i planować wykorzystanie energii w swoich domach. Użytkownicy mają dostęp do informacji poprzez dostęp DSL i w każdej chwili, za pośrednictwem przeglądarki internetowej, mogą sprawdzić ilość zużytej energii. Co więcej, mogą oglądać wykresy obrazujące konsumpcję energii w określonych przedziałach czasu, w podziale na godziny, dni czy miesiące.
Rola Deutsche Telekom nie ogranicza się wyłącznie do zapewnienia klientom usług szerokopasmowych. Operator wdrożył sieć, dedykowaną dla inteligentnych liczników, a także zadbał o proces przetwarzania danych, wizualizację i zabezpieczenia. Warto zaznaczyć, że platforma dedykowana do smart meteringu jest zupełnie niezależna od tej oferującej abonentom dostęp do Internetu. Telekom scedował na swojego lokalnego partnera T-System instalację urządzeń pomiarowych, a także opiekę nad klientami, w tym sprzedaż i marketing usług oraz serwis.
Rozwiązanie wdrożone we Friedrichshafen jest oparte na otwartej platformie usługowej OSP (Open Services Platform) firmy Alcatel Lucent, powszechnie wykorzystywanej w sieciach mobilnych i przeznaczonej do przetwarzania danych w czasie rzeczywistym. Zaadoptowana do potrzeb rynku energetycznego platforma umożliwia odczytywanie liczników, świadczenie usługi pre-paid, zarządzanie infrastrukturą, zarządzanie danymi i wspiera otwarte systemy oraz niektóre systemy ERP. Może obsługiwać do 30 milionów klientów.
Proces wdrażania inteligentnych sieci już się rozpoczął i wiele wskazuje na to, że w kolejnych latach nabierze on większego przyspieszenia. Datamonitor informuje, że około 70 procent sieci przesyłowych jest przestarzałych, a w ciągu najbliższych 15 lat trzeba będzie wymienić około 60 procent infrastruktury.
