20 September 2013 European Commission, CORDIS

Przyszłość dostaw energii elektrycznej to "inteligentne sieci", umożliwiające odbiorcom interaktywny udział w sieci dostaw, która obejmuje zarówno zdecentralizowane, jak i scentralizowane wytwarzanie mocy. Technologie informacyjne i komunikacyjne (ICT) pomogą odbiorcom w zarządzaniu energią oraz minimalizowaniu jej zużycia, a dostawcom energii elektrycznej umożliwią dostosowanie dostaw do zapotrzebowania. W toku dofinansowanego ze środków unijnych projektu opracowano sposoby gromadzenia i analizowania w czasie rzeczywistym potrzebnych informacji na temat zużycia i wytwarzania energii.

Dzięki rządowym programom zachęt i rosnącemu popytowi na energię odnawialną, widok paneli fotowoltaicznych i małych turbin wiatrowych na dachach domów i budynków staje się obecnie rzeczą powszechną w Europie. Inteligentne sieci elektryczne umożliwią odbiorcom wykorzystywanie domowych systemów wytwarzania energii, aby z pasywnych odbiorców energii elektrycznej stali się interaktywnymi uczestnikami łańcucha dostaw energii – redukując potencjalnie emisje CO2 w UE o 9% i zużycie energii przez gospodarstwa domowe o 10%.

Aby tak się stało, odbiorcy muszą być w stanie monitorować własne zużycie energii elektrycznej w czasie rzeczywistym, co umożliwi im zarządzanie zużyciem w celu oszczędzania energii i pieniędzy. Operatorzy sieci muszą być w stanie dostosować dostawy energii elektrycznej, zarówno ze scentralizowanych elektrowni, jak i z rosnącej liczby mniejszych źródeł wytwarzania, do zapotrzebowania.

W ramach dofinansowanego ze środków unijnych projektu ENERSIP (Platforma informacji o energooszczędności na potrzeby sieci dostawczej i odbiorczej) opracowano sposób doskonalenia procesów monitorowania i dostosowywania. Dzięki wyposażeniu dostawców i odbiorców energii w informacje w czasie rzeczywistym oraz w dane prognostyczne o zużyciu energii elektrycznej, dostawy i zapotrzebowanie można ściślej do siebie dostosować, a przez to zmniejszyć straty i podnieść niezawodność.

"Z perspektywy dostawcy mediów idealny scenariusz to taki, aby wytarzana była wystarczająca ilości energii do pokrycia zapotrzebowania" – wyjaśnia dr Leire Bastida, koordynatorka projektu ENERSIP. "Czasami oznacza to prognozowanie szacowanego zapotrzebowania i definiowanie niezbędnych działań w okresie szczytowego zapotrzebowania, niemniej równie dobrym rozwiązaniem może być próba jego obniżenia. Naszym zamiarem było opracowanie narzędzi, które pomogą dostawcom i odbiorcom w podejmowaniu optymalnych decyzji, by utrzymywać dostawy i zapotrzebowanie w równowadze".

Kojarzenie ze sobą partnerów

Partnerzy ENERSIP podjęli współpracę przy budowie otwartej platformy, która zapewnia komplet usług z zakresu kontroli i monitorowania energii, mających poprawić elastyczność i reaktywność sieci energii elektrycznej.

"Nasza platforma i usługi mają za zadanie utorować drogę do dostosowywania niemalże w czasie rzeczywistym produkcji i zużycia w budynkach mieszkalnych i komercyjnych w całych dzielnicach" – wskazuje dr Bastida. "Platforma ENERSIP wymagała opracowania i wdrożenia wielu różnych technologii, takich jak czujniki i urządzenia komunikacji bezprzewodowej, które monitorują zużycie energii elektrycznej przez urządzenia AGD, algorytmy do prognozowania zapotrzebowania na energię oraz systemy sterowania do wyłączania urządzeń i włączania systemów wytwarzania energii".

"Dążyliśmy także do zmiany zachowań odbiorców" – mówi dr Bastida. "Siła Internetu i mediów społecznościowych to klucz do edukowania odbiorców oraz zachęcania ich do zmiany nawyków związanych z energią".

Jak wyjaśnia dr Bastida: strategia projektu była prosta: uzyskanie wysokiej efektywności energetycznej za pomocą koordynacji, dogodnego zarządzania zasobami w sieci oraz zmiany zachowań odbiorców poprzez precyzyjne informacje zwrotne i doradztwo. Jeżeli odbiorcy mogliby z tego skorzystać do obniżenia zużycia energii, to mogłoby to zmniejszyć obciążenie po stronie wytwarzania i dostaw energii.

Od monitorowania do prognozowania

Tajemnica ENERSIP tkwi w komunikacji między wszystkimi urządzeniami AGD – optymalnie w każdym domu w danej dzielnicy. W toku projektu opracowany został zestaw inteligentnych wtyczek do podłączania urządzeń do gniazdek, które pozwalają monitorować zużycie energii elektrycznej. Dane są przesyłane bezprzewodowo w czasie rzeczywistym do koncentratora, który je porządkuje i przesyła przez Internet do lokalnego dostawcy lub dystrybutora.

"Dane na temat zużycia to absolutna podstawa naszego pomysłu" – wyjaśnia dr Bastida. "Dysponując takim zestawem danych – zwłaszcza w skali dzielnicy lub większego obiektu komercyjnego – można przystąpić do ich analizowania, odkryć schematy i co najważniejsze rozpocząć prognozowanie. Zdolność przewidywania szczytowego zapotrzebowania umożliwia równoważenie dostaw i zapotrzebowania poprzez efektywniejsze zwiększanie wytwarzania energii lub wyłączanie niepotrzebnych urządzeń do momentu ponownego spadku zapotrzebowania".

Inteligentne wtyczki zastosowano w różnych typach urządzeń, od prostych lamp i ogrzewaczy elektrycznych po inteligentne, jak odbiorniki telewizyjne czy komputery. Zespół badawczy ENERSIP przetestował także sposób, w jaki urządzenia AGD powinny się komunikować ze sobą i z innymi sieciami w budynkach, aby stworzyć inteligentną strukturę "wewnątrzbudynkową", którą można byłoby sterować zdalnie bądź automatycznie. Naukowcy przeanalizowali, jak tego typu system można by wdrożyć w całej dzielnicy.

"Zadbaliśmy, aby nasza komunikacja bezprzewodowa z  obiektami w całej dzielnicy miała wbudowaną pewną nadmiarowość, gdyż kiedy już zacznie się polegać na przepływie danych w zarządzaniu siecią elektryczną, może nastąpić chaos w razie awarii sieci" – zauważa dr Bastida. "Połączyliśmy sieci telefonii komórkowej, bezprzewodowe sieci publiczne i przewodowe sieci szerokopasmowe, aby stworzyć sieć komunikacyjną obejmującą całą dzielnicę. Wprawdzie głównym zadaniem projektu była optymalizacja dostaw energii i zapotrzebowania na nią, ale opracowanie od strony technicznej bezpiecznej i sprawnej komunikacji danych było ogromnym wyzwaniem".

Zmiana zachowań – uzbrojeni w informacje

Największym być może wyzwaniem w toku projektu było jednak podejście polegające na "zamknięciu koła" i zwróceniu informacji odbiorcom w celu umożliwienia im podejmowania działań. W ramach projektu ENERSIP powstała platforma internetowa, dzięki której gospodarstwa domowe mogą wizualizować swoje zużycie energii elektrycznej i optymalizować je w stosunku do kosztów dostawy i jednostki.

"Można zbudować system ze sprytnymi algorytmami do prognozowania szczytów, przewidywania zapotrzebowania i sterowania wytwarzaniem w inteligentny sposób. Aczkolwiek nasze emisje spadną dopiero wtedy, kiedy ludzie zmienią swoje nawyki i zachowania" – stwierdza dr Bastida. "Jesteśmy przekonani, że ludzie będą dokonywać zrównoważonych wyborów i staną się częścią procesu optymalizacji, jeżeli wyposażymy ich w informacje i pomożemy w podejmowaniu decyzji".

Za pośrednictwem internetowej platformy ENERSIP użytkownicy uzyskują porady (oparte na wiedzy o dzielnicy i narzędziach prognostycznych), jak obniżyć lub zoptymalizować swoje zużycie, na przykład poprzez zaprogramowanie pracy pralki (za pomocą mikrochipa we wtyczce) na godzinę 3.00 zamiast na 20.00, która przypada w okresie szczytowego zapotrzebowania.

System ENERSIP został sprawdzony w ramach dwóch testów pilotażowych w celu walidacji opracowanej technologii, a zespół projektowy wykazał za pośrednictwem symulacji teoretyczną możliwość zaoszczędzenia energii na poziomie 30%.

"To ujawnia obecną skalę braku efektywności, kiedy dostawy i zapotrzebowanie nie są bilansowane" – twierdzi dr Bastida. "Najbardziej zaskakującym było jednak nasze odkrycie, że aż połowa oszczędności energii uzyskana została dzięki użytkownikom internetowego narzędzia ENERSIP, które pozwoliło podnieść świadomość efektywności energetycznej wśród odbiorców-ochotników".

Dalszy rozwój

Partnerzy ENERSIP kontynuują prace nad rozwojem prototypowych technologii i koncepcji, między innymi nad wewnątrzwtyczkowymi czujnikami i urządzeniami uruchamiającymi do zdalnego, automatycznego sterowania urządzeniami, nad internetowymi narzędziami do zarządzania energią oraz nad aplikacjami mobilnymi. Algorytmy optymalizacyjne opracowane w toku projektu są także wykorzystywane w narzędziach analityki biznesowej i systemach zarządzania procesem decyzyjnym.

"Nie mamy wątpliwości, że to ludzie są powodem kryzysu energetycznego" – podkreśla dr Bastida. "Znaczne oszczędności energii można uzyskać tylko wtedy, kiedy ludzie zmienią swoje zachowania. Systemy takie jak ENERSIP mogą zacząć wprowadzanie tych zmian".

Technologie ENERSIP – monitoring i prognoza zużycia energii oraz informacja zwrotna do odbiorcy – mają potencjał, by zacząć urzeczywistniać te oszczędności energii, wprowadzając nas w niedalekiej przyszłości na ścieżkę wiodącą do inteligentnych sieci elektrycznych.

Hiperłącza do projektu w serwisie CORDIS:

– 7PR w serwisie CORDIS - http://cordis.europa.eu/fp7/home_pl.html– karta informacji o projekcie ENERSIP w serwisie CORDIS - http://cordis.europa.eu/projects/rcn/93727_pl.html

Hiperłącze do projektu w CORDIS: – strona internetowa: Platforma informacji o energooszczędności na potrzeby sieci dostawczej i odbiorczej - http://www.enersip-project.eu/

Hiperłącze do materiałów wideo:

– filmy wideo dotyczące projektu ENERSIP - http://www.youtube.com/user/ENERsip?feature=watch

Inne hiperłącza:

– strona internetowa Komisji Europejskiej poświęcona agendzie cyfrowej - http://ec.europa.eu/digital-agenda/

http://cordis.europa.eu/results/home_pl.html