NOVE TEHNOLOGIJE lZA PRIHVAT ENERGETSKIH TOKOVA IZMEĐU NOVIH IZVORA OPSKRBE l NOVIH OBLIKA Izvornik: The Economist

POTROŠNJE, ELEKTROENERGETSKE MREŽE U SVIJETU MORAJU POSTATI PUNO PAMETNIJE Odabrao: mr.sc. Krešimir Vrankić

Prijevod i obrada: Tanja Bedić iTajana LeskovarKorištenje

i upravljanje energijomU svijetu se ulažu milijarde dolara u neki oblik teh-nologija čiste energije, od solarnih ploča i vjetro-elektrana do električnih automobila. Njih povezujejednaki skriveni problem vezan za elektroenerget-ske mreže. Zeleni izvori električne energije prete-žito su distribuirani i nepredvidivi te ih je stogateško integrirati u postojeću mrežu. Što se, pak,tiče električnih automobila, studija koju je izradioAmerica's Pacific Northwes! National Laboratory(PNNL) utvrdila je da su več postojeći proizvodnikapaciteti dovoljni da se čak 73 posto američkogtradicionalnog voznog parka zamijeni električnimvozilima - ali samo ako se brižljivo upravlja napa-janjem takvih vozila. Da bi prihvatile energetsketokove između novih izvora opskrbe i novih oblikapotrošnje, elektroenergetske mreže u svijetu mo-raju postati puno pametnije.

Nedostatna preglednost nad mrežomZa razliku od zahtjeva za nacionalne elektroener-getske mreže koje se jako brzo mijenjaju, samemreže su se vrlo malo promijenile od svoje iz-gradnje prije više od jednog stoljeća. Prve mrežeizgrađene su kao jednosmjerne ulice i sastoje seod elektrana, na jednom kraju, koje prema potre-bi opskrbljuju potrošače električnom energijomna drugom kraju. Taj je pristup godinama dobrofunkcionirao i pomogao razvoju industrijaliziranihzemalja, jer je električnu energiju učinio sveprisut-nom, ali sada pokazuje da je doista zastario.Jedan od problema je nedostatak razvidnosti u su-stavu na strani distribucije, što je osobito dobrovidljivo potrošačima. Većini je ljudi malo poznatokoliko električne energije troše sve dok ne dobijuračun. Jednako tako, malo ljudi zna koji je dio nji-hove električne energije proizveden u nuklearnimelektranama, elektranama na ugljen, plin ili iz ne-kog oblika obnovljive energije ili koja je količinaemisija proizvedena u procesu proizvodnje. U slu-čaju prekida napajanja, potrošač alarmira elektro-privredno poduzeće, koje potom šalje svoje osobljeda otkrije gdje je problem i ručno ga otkloni.- Ne mogu se sjetiti druge gospodarske grane kojajoš ima takav nedostatak preglednosti nad svojimmrežama, kaže Heather Daniell iz New Energv Fi-nance-a, istraživačke tvrtke iz Londona.Prema predviđanjima America's Energy InformationAdministration, proizvodnja električne energije u svi-jetu skoro će se udvostručiti: od 17,3 milijarda kWh u2005. godini na 33,3 milijarda kWh u 2030. godini. Utom će razdoblju najveći rast proizvodnje električneenergije imati siromašne zemlje, s prosječnim pora-stom od 4 posto godišnje, u odnosu na rast od 1,3posto godišnje u bogatijim zemljama.

40 HEP VJESNIK BROJ 228 (268), siječanj'2010.

Prekidi napajanja zbog zagušene mreže Amerikustoje 80 milijarda USD godišnje!U pojedinim zemljama, uključujući Ameriku, mreža senije razvijala u skladu s porastom potrošnje električ-ne energije. Deregulacija američkih elektroprivrednihtvrtki devedesetih godina prošlog stoljeća, potaknulaje kompanije na prijenos električne energije na velikeudaljenosti. Istodobno, zbog regulatorne nesigurnosti ipovećane konkurencije, smanjena su ulaganja u noveprijenosne vodove. Rezultat su sve zagušeniji nekidijelovi sustava. Studijom, koju je izradio LawrenceBerkley National Laboratory, procijenjeno je da prekidinapajanja Ameriku stoje 80 milijarda USD godišnje.Mnogi vjeruju da bi takvo stanje izliječila doza elektro-energetski usmjerene računalne tehnologije u mreži.Dodavanje digitalnih senzora i daljinskog upravljanjaprijenosnim i distribucijskim sustavima učinilo bi te su-stave pametnijima, ze/enijima i učinkovitijima. Takvapametna mreža (ili energetski Interneti predstavljalabi puno primjerenije, interaktivnije i razvidnije rješenjeod današnje mreže. Mogla bi se uhvatiti u koštac snovim obnovljivim izvorima energije, omogućila bi ko-ordinirano napajanje električnih automobila, osiguralainformacije potrošačima o njihovoj potrošnji i omogu-ćila elektroprivrednim tvrtkama učinkovitiju kontrolunad njihovim mrežama. A sve bi zajedno pridonijelosmanjenju emisija stakleničkih plinova.

Kako će zapravo izgledati pametna mreža?Mnoge će promjene biti nevidljive. Na razini prijenosai distribucije senzori i digitalni releji instalirani na elek-troenergetske vodove omogućit će elektroprivrednimtvrtkama puno učinkovitije i pouzdanije vođenje susta-va. Postojeći sustavi nadzora, upravljanja i prikupljanjapodataka, primjerice, najčešće daju podatke o stanjuprijenosnih vodova svake četiri sekunde. Sinkroniziranifazori su uređaji koji mogu prikupljati podatke o napo-nu i struji 30 puta u sekundi ili brže, što elektroprivred-nim tvrtkama i operatorima sustava omogućava punotočniji uvid u ispravnost mreže. Široko rasprostranjenisinkronizirani fazori mogu se koristiti kao sustav ranogupozorenja, pomoću kojega se zaustavljaju ili sprje-čavaju električni udari prije nego što nastupi prekidnapajanja velikih razmjera, kako tvrdi Jeff Dagle izPNNL-a.Ostale tehnologije pametnih mreža bile bi vidljivijepotrošačima. Vjerojatno bi najvažnije bilo uvođenjepametnih brojila koja prate korištenje električne ener-gije u realnom vremenu i o tomu mogu slati infor-macije natrag elektroprivrednoj tvrtki. Komercijalni iindustrijski potrošači već desetljećima koriste pametnabrojila, kaže Eric Miller iz Trillianta - američke kompa-nije koja se bavi instaliranjem komunikacijskih mreža iprogramske potpore za uvođenje pametnih brojila. Ali,

posljednjih su godina ta brojila postala dovoljno je~ •da bi bila pristupačna za široku primjenu.

Pametna brojila tek su prvi korakPametna brojila uspostavljaju dvosmjernu podat-:. *.vezu između potrošača i elektroprivredne tvrtke ~:tako da se informacije šalju komunikacijskom ~ -žom, koja može uključivati elektroenergetske voci-iradio veze ili veze mobilne telefonije. Nakon ugr;:'-pametnih brojila, elektroprivredne tvrtke mogu :•:-.odrediti mjesta prekida napajanja/ispada iz pogo":nemaju više potrebu slati osoblje radi očitanja t': :•ili ukapčanja i iskapčanja električne energije m • :'-kretnoj adresi. Pametna brojila pomažu i u smr r-nju krađe električne energije. Prema ABI Rese;~:~-u svijetu je ukupno instalirano približno 76 mi' .";takvih brojila, a predviđa se da će ih do 2013. g:: --biti 155 milijuna. Predvodnik je Italija, a njena naj.č::-elektroprivredna tvrtka Enel je od 2001. godine d: ::-nas ugradila više od 30 milijuna pametnih brojilč •::svojih potrošača. Približno 12 milijuna pametnih t v :će se u sljedećih pet godina instalirati u Kalifom :•pokrajina Ontario je naložila svojim elektroene:irskim tvrtkama da do 2010. godine instaliraju parne:':brojilo u svakom kućanstvu.Ali, pametna brojila su tek prvi korak, a u konačneona će komunicirati s pametnim termostatima, •.ćanskim uređajima i ostalim aparatima, dajući Iji:ma puno jasniju sliku o tomu koliko troše elekt:'.'-.energije. Potrošačima će biti omogućen pristup : ~informacijama preko prikaza očitanja u njihovim ::•movima ili na internetskim portalima preko kojih ćeprimjerice, moći namjestiti željenu temperaturu sv: -termostata ili se uključivati ili isključivati iz progr~:~koji im omogućuju korištenje čistijih izvora energi rpoput energije Sunca ili vjetra.

Složeniji sustav, ali manji računiOsim veće kontrole, pametoto/'/feelektroprivredr -tvrtkama omogućavaju i veću fleksibilnost. Konkretr;elektroprivredne tvrtke tijekom dana mogu mijenrcijenu električne energije, kao odgovor na potroše.Kada ljudi osvijeste da je električna energija skup :-u razdobljima veće potrošnje, potaknut će ih se dakućanske uređaje koriste u vrijeme pada potrošnjecijene električne energije, kaže Rick Stevens iz Hydr.One, elektroenergetske tvrtke iz Ontaria, koja je dcsada instalirala skoro 900 000 pametnih brojila i; :-nira svojim potrošačima 2010. godine započeti s:-"informacije o cijenama. Studije su pokazale da, na-:"što postanu svjesni koliko električne energije troščljudi svoju potrošnju smanjuju za približno sedam ::-sto. Uz dodatne poticaje, smanjuju i korištenje --.-trične energije tijekom vršne potrošnje za 15 pcr:

lNOVE TEHNOLOGIJE

više. Ali, u konačnici bi to trebalo postati automa-"jrano tako da, primjerice, perilica posuđa čeka dok: eia ne padne ispod određene razine prije nego što;<e uključi ili da se rashladni uređaj sam isključi kad: ena poraste.": le, naravno, složenije od sadašnjeg načina utvrđiva-•ja cijena, ali potrošači će moči uštedjeti novac budu li:remni prihvatiti takav malo složeniji sustav.- Ako se ne želiš uključiti u takav sustav, platit ćeš puno.'eru cijenu za kilovatsat, a ako izabeteš sudjelovanjenožeš uštedjeti puno novca, kaže Peter Corsell izjridPointa, kompanije koja je razvila internetski portalza reakcije ljudi na promjenu cijena elektroprivrednihtvrtki. Tijekom jednogodišnje pilot studije PNNL-a, pri-~'ierice, potrošači su smanjili svoje račune za prosječnojeset posto u usporedbi s prethodnom godinom.Za elektroprivrednu tvrtku prednost je u tomu štosmanjenjem potrošnje tijekom razdoblja vršne po-trošnje mogu jednostavnije uravnotežiti opskrbu i po-tražnju (tijekom vrlo vrućih ili vrlo hladnih razdoblja,<ada ljudi pojačaju svoje rashladne uređaje ili grija-lice). Osim povećane stabilnosti sustava, zbog sma-njenja razine vršne potrošnje, elektroprivredna tvrtkamože odgoditi izgradnju ili čak odustati od izgradnjenovih elektrana.

Može i iz vozila u mrežuNadalje, pametna mreža olakšat će koordiniranjenestalnih i disperziranih izvora električne energije,primjerice, solarnih panela na krovovima ili vjetroelek-trana u dvorištima, l naravno, pametna mreža takođermože olakšati upravljanje napajanja električnih vozila.Najbolje vrijeme za punjenje vozila je noću, kada je naraspolaganju mnogo jeftine električne energije.Tok energije između mreže i električnih automobi-la ne treba biti jednosmjeran. Ako se u određenomtrenutku priključe milijuni električnih automobila, onimogu funkcionirati kao golemi sustav za uskladištenjeenergije. Taj sustav može apsorbirati višak električneenergije iz vjetroelektrana u vjetrovitim noćima, ali popotrebi i napajati mrežu električnom energijom akoodjedanput vjetar prestane puhati (pristup koji se na-ziva iz vozila u mrežu ili V2G (vehicle to grid).

Tehnologija skupa, ne koristiti je još skupljeProblem je i to što elektroenergetske kompanije, razu-mljivo, nevoljko pristaju ulagati u tehnologije koje ćesmanjiti potrošnju proizvoda kojeg prodaju, čak i ako po-stoje druge prednosti. Jedan od načina na koji se možepomiriti javni interes s interesom elektroprivrednih tvrtkimoguć je kroz proces koji se naziva razdvajanje i koji ra-skida izravan odnos između prodaje električne energijei profita, a taje mjera uspješno primijenjena u Kaliforniji.U Kaliforniji je u proteklih 30 godina potrošnja energijepo stanovniku skoro nepromijenjena, dok se u ostatkuAmerike povećala za približno 50 posto. No, još je očitijeu Enelu, koji je utrošio približno 2,1 milijardu eura (trimilijarda USD) na ugradnju 30 milijuna pametnih brojilau Italiji, što je rezultiralo uštedom od približno 500 mili-juna eura godišnje, tako da će se ulaganje samo otplatitiu razdoblju od pet godina.Osim ušteda, koje su rezultat veće pogonske učinkovi-tosti, pametne mreže elektroprivredom tvrtkama sma-njenjem potrošnje mogu uštedjeti novac i, posljedično,potrebe za izgradnjom velikog broja novih elektrana.Prema Ahmad Faruguiu iz Bratile Group, savjetodavnetvrtke koja je radila s elektroprivrednim tvrtkama naprojektiranju i procjeni pilot programa pametnih bro-jila, smanjenjem vršne potrošnje u Americi za samopet posto tijekom 20 godina ostvarile bi se uštede odpribližno 66 milijarda USD. Nadalje, studije su pokaza-le da se najboljim tehnologijama internih pametnihmreža može do 25 posto smanjiti vršna potrošnja, štobi - prema izračunu dr. Faruguia, rezultiralo uštedamavećim od 325 milijarda USD. On tvrdi da bi, premda jetehnologija skupa, još skuplje bilo ne koristiti je.Tehnologija pametnih mreža nudi velike mogućnosti,a njihovo će uvođenje ovisiti o poslovnim potrebamapojedinih elektroprivrednih tvrtki, postojećoj infrastruk-turi i regulatornom okruženju. Pojedine od njih moguzahtijevati korištenje te tehnologije za maksimiranjeenergetske učinkovitosti, dok se druge mogu usmjeritina integriranje obnovljivih izvora energije.

O standardima za pametne mreže tek trebapostići dogovorPremda se pametne mreže često povezuju s pojmomenergetskog Interneta, postoji bitna razlika. Internet

je razvijen na otvorenim tehničkim standardima; odinternet protokola kojim se paketi podataka krećuokolo do hipertekstualnog označnog jezika kojim sedefinira izgled internetskih stranica. O standardima zapametne mreže tek treba postići dogovor, što možepredstavljati problem, jer se očekuje da različite mrežei tehnologije rade zajedno.Određeni standardi već postoje, ali drugi se tek pojav-ljuju, kaže Don Von Dollen iz Electric Povver ResearachInstitute, organizacije od koje je America's National In-stitute ofstandards and Technologv nedavno zatražioizradu „plana standarda interoperabilnosti pametnihmreža". Dogovoreni standardi omogućit će kompani-jama kupnju i prodaju uređaja, usluga i programskihpotpora, uz sigurnost mogućnosti zajedničkog rada.Jedno od područja u kojem će takva interoperabilnostbiti odlučujuće važna su kućanstva. Mnoge elektro-privredne tvrtke ljudima žele omogućiti kupnju u tr-govinama pametnih termostata, pametnih uređaja idruge tehnologije vezane uz pametne mreže, kažeSam Lucero iz ABI Research, naglašavajući da ako suto sve vlasnički standardi, tada sve postaje puno pro-blematičnije. Drugi složeni problem je da trenutačnone postoji standardni način pristupa podacima o raču-nima iz prethodnog razdoblja ili podacima o očitanju

% u realnom vremenu, koji bi mogli jako pomoći onimakoji razvijaju usluge ispostave računa i energetskihanaliza utemeljenih na Internetu za potrošače, kažeErich Gunther iz tvrtke EnerNex, savjetnik kalifornijskeKomisije za energiju o pametnim brojilima i programi-ma odgovora na potrošnju).Pa ipak, kada se riješe ta pitanja, pametna brojilamogu osigurati platformu za opsežne inovacije i pri-mjenu u energetici, kao što je to internet osigurao uračunalnom području.Pametna mreža neće samo omogućiti ljudima ušte-de u energiji ili njeno učinkovitije korištenje, već ćepoticati i prihvaćanje svih oblika zelenih tehnologija,uključujući vjetar, Sunce i električna vozila... kaže EricDresselhuvs iz tvrtke Silver Spring Netvvorks, iz Kalifor-nije koja s elektroprivrednim tvrtkama radi na uvođe-nju pametnih mreža.

:O RADI TEHNOLOGIJA PAMETNE MREŽEKAKI

-j Pametno brojilo ima podatkovnu vezu s elektroprivrednim tvrt-I . kom koja omogućava dobivanje informacija u realnom vremenu

o opterećenju i cijenama. Potrošači mogu u trenu vidjeti koliko električneenergije troše i koliko ih to košta. Raspoloživost takvih informacija otvarabrojne nove mogućnosti.

2 Koristeći informacije koje dobiva od pametnog brojila, pametni. uređaj kao što je rashladni uređaj ili perilica rublja može se pro-

gramirati tako da se isključi kada je razina potrošnje visoka, a uključikada ta razina padne. U nekim slučajevima elektroprivredne tvrtke moguslati naloge pametnim uređajima izravno sa svrhom upravljanja optere-ćenjem tijekom razdoblja vršne potrošnje.

3 Pametna brojila olakšavaju inkorporiranje nestalnih, distribuiranih. izvora energije (kao što su solarne ploče ili vjetroelektrane u

dvorištu) u opskrbnu mrežu. Također omogućavaju kućanstvima prodajuviška električne energije mreži.

4 Pametna mreža omogućuje koordiniranje napajanja brojnih elek-. tričnih automobila. Automobile je najbolje puniti noću kada je

potrošnja električne energije najniža i postoji višak kapaciteta. Priključeniautomobili mogu funkcionirati kao golemi sustav za skladištenje energijekoji, prema potrebi, može napajati i mrežu.

Brojilo, brojilo moje ...Kako radi tehnologija pametne mreže1. Pametno brojilo ima podatkovnu vezu s olektropnvredmm poduzećem koja omogućava dobivanjeinformacija u realnom vremenu o opterećenju l cijenama. Potrošači mogu u trenu vidjeli kolikoelektrične energije troje i koliko ih to koata. Raspoloživost takvih Informacija otvara brojne

nove mogućnosti.

3. Pametna brojila olakšavaju inkorporiranjenestalnih, distribuiranih izvora energije(kao sto su solame ploče ili vjelroeleMrarte

u dvoriitu} u opskrbu električnomenergijom. Također omogućavajukućanstvima prodaju viSka električne

energije mreži.

2. Koristeći informacije koje dobiva od pametnog brojila.pametni uređaj kao Sto je rashladni uređaj ili perilicarublja može se programirali iako da sa isključi kad je

razina potrošnja visoka, a UKIJUĆI kad ta razina padne.U nekim slučajevima elektroprtvredna poduzećamogu slati naredbe izravno pametnim uređajimasvrnu upravljanja opterećenjem tijekom razdoblja

vrsne potrošnje.

4. Pametna mreža omogućava koordiniranja napajanje brojnih električnihautomobila. Automobile je najbolje punili noću kad je potrošnja električneenergije najniža l postoji visak kapaciteta. Priključeni automobili mogufunkcionirati kao ogroman suslav za skladištenja energije koji. po potrebi,mole i napajati mrežu.

HEP VJESNIK BROJ 228 (268), siječanj 2010. 41

-̂