TM 03/2010 - TechMagazín

Téma: energiePŘÍBĚH CHYTRÝCH SÍTÍKDE SE VZAL POJEM „SMART GRIDS“, KTERÝ NYNÍ HÝBE SVĚTEMENERGIÍ? KDE LZE VYSTOPOVAT POČÁTKY TOHOTO FENOMÉNUA CO VEDLO K JEHO DNEŠNÍ POPULARITĚ? JE TO SKUTEČNĚ TÉMAHODNÉ ZAMYŠLENÍ, NEBO JEN DALŠÍ MARKETINGOVÝ TAH?Počátek konceptu Smart Grids je třeba hledatv samotných počátcích elektroenergetiky.Ta a její procesy byly a jsou vždy spojenys existencí vlastní a poměrně specifické infrastruktury,která zajišťuje pro jejich hlavní funkce – označovanéjako primární – tedy výrobu, přenos, distribucia spotřebu elektrické energie, řadu dalšíchčinností – tzv. sekundární funkce – monitorování,řízení, chránění a automatizace, ale i funkce správy,diagnostiky a údržby. S rozvojem techniky se významsekundárních funkcí rozšířil natolik, že sidnes bez nich už funkci těch primárních nedokážemepředstavit.Postupně, když se energetika stala jak veřejnýmzájmem, tak významnou ekonomickou oblastí,došlo k rozšiřování sekundárních funkcí i do dalšíchoblastí a další rozvoj reagoval na požadavkytýkající se spolehlivé funkce energetiky, jejíhovýkonu či dostupnosti, z hlediska vlastníků energetickýchspolečností pak efektivity, návratnostivynaložených investic či minimalizaci rizik.V této fázi můžeme sledovat masivní rozvojfunkcí spojených s monitorováním a řízenímdílčích procesů, umožňující např. podstatněrychlejší reakci na neočekávané situace, ale zároveňi omezení přítomnosti trvalé obsluhy,nebo efektivnější způsob provozu a využitízařízení.Různé prostředí, různé koncepceO konceptu Smart Grids se začalo poprvé mluvitna severoamerickém kontinentě. Všichnimáme v dobré paměti řadu událostí, které v USAi Kanadě vedly jednak k problémům u společnostízabývající se výrobou a distribucí elektrickéenergie a na dramatické výpadky, které postihlyřadu oblastí obou států. V souvislosti s trvaleprobíhající diskusí o obraně a bezpečnosti a snahouo změnu v chování spotřebitelů energií,(které je zejména v USA na poměrně nízkéúrovni), vznikla strategie Smart Grids, jejíž hlavnímyšlenky jsou shrnuty ve formulaci Ministerstvaenergetiky USA:Smart Grid je samo se uzdravující síť, umožňujícíaktivní spolupráci odběratelů, provozovanás odolností proti útokům a přírodním katastrofám,přizpůsobená všem druhům zdrojů i způsobůmukládání energie, umožňující uplatněnínových produktů, služeb a obchodování, provozovanáefektivně, s vysokou kvalitou pro potřebymoderní ekonomiky. (Zdroj: Ministerstvo energetikyUSA)Evropský kontinent, resp. EU, se ke konceptuSmart Grids dostala poněkud později. Důvody,které vedly k definici evropského konceptuSmart Grids byly trochu jiné než v USA a poměrněpřesně je shrnuje formulace Evropskétechnologické platformy Smart Grids:Smart Grid je elektrická síť, která umí inteligentněintegrovat veškeré funkce všech připojenýchzařízení – generátorů i spotřebičů tak, aby bylazajištěna efektivní, ekonomická a bezpečná dodávkaelektrické energie. (Zdroj: Evropská technologickáplatforma Smart Grids)Vývoj si vyžaduje změnuKlíčovým pro definici koncepce je požadavek na integracivšech, tedy i nových typů zdrojů. Včetně, čispíše hlavně těch, které by za jiných okolností než jeexistence sítí, které lze označit jako Smart Grids, nebylomožné připojit – např. fotovoltaické nebo větrnéelektrárny. Kromě toho se ale evropský koncept zaměřujena vzájemnou integraci všech zdrojů a spotřebičůa klade důraz na změnu koncepce spotřebyelektrické energie, která bude zohledňovat zejménaznačné zvýšení poštu zdrojů distribuované výroby,rozmístěných v celé struktuře energetických sítí.Dosud byly elektrické sítě provozovány v jednoduchémmodelu. Drtivá většina zdrojů na nejvyššíúrovni sítě (přenosová soustava, 400 a 220 kV),spotřeba pak rozmístěná v nižších úrovních (110 kV– velkoodběratelé, vn a nn – střední a maloodběratelé).Celá koncepce provozu, řízení, chránění(a zejména konceptu selektivity) a automatizace(včetně např. regulace napětí) je podřízena tétojednoduché hierarchické struktuře a toku činnéhoi jalového výkonu a energie pouze shora dolů.Současně provozované sítě a sítě blízké budoucnostise musí připravit na dopad zvýšeného množstvízdrojů elektrické energie, které budou připojoványdo všech napěťových úrovní. Ať už jdeo jednotlivé zdroje nebo farmy připojované do sítína napětí 110 kV nebo vn, či o jednotlivé zdrojeo malém a velmi malém výkonu, ale v poměrněvelkém počtu, připojované do sítí nn. Směry tokučinných i jalových výkonů a energie se v takto provozovanýchsítích mohou zásadně změnit a mohou(a budou) se samozřejmě měnit i v čase (např.den/noc, větrné počasí/bezvětří). Způsob provozovánísítě i související koncepce provozu, řízení, chráněnía automatizace musí projít zásadní změnou. K požadavkůmna jednotlivé funkce přibudou např.takové atributy jako je dynamické chování, dálkovéřízení, autonomní režim, automatické činnosti, atp.Nejde jen o technikuNejkritičtější otázky jsou vyvolány řadou aspektůmající svůj počátek v legislativních rámcích. Počínajeneustále se snižující rezervou ve výrobě elektrickéenergie, otevřením trhu s elektrickou energií,rozdělení klíčových činností v oblasti podnikánís výrobou, distribucí a prodejem elektrické energie,či tlakem na snižování či zvyšování podílu výrobyz vybraných kategorií zdrojů, akcentující rozličnépožadavky – ekologie, podpora podnikání či zaměstnanostizejména v dodavatelských odvětvích,diverzifikace zdrojů, atd. Tyto aspekty se významnouměrou podílejí na problémech souvisejících s minimalizacímožnosti eliminovat náhodně vzniklémimořádné situace, se zvýšenou plánovanou i neplánovanouúrovní dálkového transportu elektrickéenergie, na významném zvýšení objemu nestabilnívýroby či s nově vznikajícími požadavky na systémovéa podpůrné služby.Nesmíme samozřejmě ani zapomínat na to, žekoncept Smart Grids by nebyl uplatnitelný, pokudby úroveň techniky a relevantních technologiía její dostupnost nedosáhla takové úrovně, jakoumáme dnes k dispozici.Smart Grids je komplex řešení primární i sekundárnítechnologie energetické sítě, do které patří výroba,přenos, distribuce i spotřeba a zahrnuje nejen řešenítechnologie, ale i procesů, které jsou s touto technologiíspojeny. Zabývá se nejenom operativnímřízením provozu energetické sítě a jeho krátkodobými dlouhodobým plánováním, ale řeší i její krátkodobýi dlouhodobý rozvoj, včetně fází projektování,výstavby a údržby a dalších, a počítás maximální úrovní standardizace a typizace řešeníjednotlivých částí technologie i procesů s těmitočástmi technologie spojenými.Spotřebitelé v aktivní roliABB chápe koncept Smart Grids jako odpověďna současný vývoj ve společnosti, s ohledem na to,jaké místo v ní energetika a její jednotlivé oblasti– výroba, přenos i distribuce elektrické energiea v neposlední řadě i její spotřeba – zaujímají. Prospotřebu elektrické energie je hlavním cílem jejísmysluplné zefektivnění. Koncept Smart Gridsna základě důsledného uplatnění technických řešenípřináší odběratelům možnosti aktivního zapojení.Počínaje možnostmi odložení vybrané částispotřeby na období s výhodnější cenou, ažpo uplatnění lokálních zdrojů elektrické energierozličných typů. Odběratelé poskytují distributorovivětší možnost využití potenciálu jejich spotřebyi případné výroby. Distributor na oplátku vytvářímožnost využití výhodnějších tarifů pro distribucielektrické energie a zprostředkovaně i případnévyužití lepších cen za silovou elektřinu. Kromě tohonabízí různé typy dalších doplňkových služeb a vytváříprostředí pro uplatnění nových typů spotřeby– např. masového využití elektromobilů. Ing. Jiří Roubal,jiri.roubal@cz.abb.com3/201017