Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Konference ze seriálu Smart Life – Milníky digitalizace se konala 25. ledna 2011 v hotelu Top Hotel Praha na Chodově. Organizovalo ji nakladatelství Sdělovací technika. Tentokrát byla věnována „chytrým sítím“ (smart grids), souvislostem a očekávaným přínosům, ale i problémům při jejich postupné realizaci, včetně potřebných legislativních opatření.
V úvodní části konference referoval o aktuálním a připravovaném stavu legislativy Ing. Roman Portužák, ředitel odboru elektroenergetiky Ministerstva průmyslu a obchodu ČR. Ing. Blahoslav Němeček, Ph.D., místopředseda Energetického regulačního úřadu se chytrými sítěmi zabýval z pohledu ERÚ. Další účastníci referovali o předpokládaném uplatnění smart grids v blízké budoucnosti (T-System Czech Republic), o jejich inteligentních službách (Nokia Siemens Networks Czech Republic), o chytrém měření – smart metering (Alcatel – Lucent Czech Republic), o souvislosti s očekávaným vzestupem zájmu o elektromobilitu – používání automobilů na elektrický a hybridní pohon (ČEZ), o souvislosti s novými obchodními příležitostmi a dále o smart grids v pojetí firem Siemens (Siemens IT Solutions and Services) a STMicroelectronics. Závěrečný blok přednášek byl věnován optimalizaci spotřeby na straně spotřeby v souvislosti s inteligentními domy (ZPA Smart Energy a Insight Home) a výběru přenosové platformy s orientací na přenosy dat a povelů po rozvodné síti (HT-Eurep Electronic).
Tradiční síť – řízená výroba, predikovaná spotřeba
Pro dosavadní elektrorozvodné sítě je typické, že energie v nich teče směrem ze sítě k uživateli (od centrálního dispečinku ke spotřebitelům) a platby proudí opačným směrem (od spotřebitelů do centra). Množství energie dodávané do sítě je předvídatelné a regulovatelné. Naproti tomu jsou chování spotřebitelů a jejich okamžitá spotřeba energie nepředvídatelné. Nanejvýš je lze odhadovat podle statistických údajů. Výjimkou u nás je systém hromadného dálkového ovládání (HDO). Na základě kódovaných povelů, předávaných po rozvodné síti, dovoluje ovlivňovat aktivitu vybraných spotřebičů s akumulačním charakterem, které mohou být odpínány (na základě smluvního ujednání) v časových intervalech, kdy je síť přetížená a odpínání spotřebičů ji odlehčí. Systémem HDO je naše rozvodná sít unikátní i ve světovém měřítku. Někdy se o síti se systémem HDO mluví jako o „chytré síti nulté generace“.
U velkých odběratelů je spotřeba regulována na základě organizačně tarifních úmluv mezi dodavatelem a odběratelem energie, dohodnutými odběrovými diagramy, regulací čtvrthodinového maxima a podobnými prostředky – při dodržení sjednané spotřeby v určených časových pásmech je odběratel „odměněn“ nižšími tarify, při nedodržení sjednaných hodnot (překročení, ale i nevyužití dohodnuté spotřeby) je odběratel penalizován.
Smart grids – chaotická výroba, řízená spotřeba
Již v současnosti jsme svědky diskusí a řešení problémů stability rozvodné sítě. Neklid a nepředvídatelnost do ní vnášejí větrné a fotovoltaické elektrárny, které neposkytují síti regulační služby. Lze očekávat, že objem těchto zdrojů poroste a problémy se budou prohlubovat. Možným řešením je distribuované řízení se sítí chytrých řídicích systémů v uzlových bodech sítě.
Stále více objektů má vlastní zdroje elektrické energie. Obvykle jsou to fotovoltaické panely na střechách objektů, vzácněji malé větrné elektrárny. Odběratel je využívá ke snížení spotřeby ze sítě, snížení plateb a omezení závislosti na dodávkách ze sítě. Podobně lze využívat i malé vodní elektrárny, kogenerační jednotky nebo velké záložní zdroje. Mohou pracovat nezávisle a být aktivní jen podle potřeby. Představme si, že se majitelé takových zdrojů v obci nebo ve městě dohodnou a činnost svých zdrojů budou koordinovat podle stavu sítě. Takto koordinovaně řízený soubor zdrojů může významně přispět ke stabilizaci sítě a lze jej považovat za „virtuální elektrárnu“. A zde se mění původní pravidlo – energie může téci od spotřebitelů do sítě a platby opačným směrem.
Je známo, že elektrickou energii nelze ve větším měřítku skladovat. Výjimkou jsou jen přečerpávací elektrárny. Transformovat elektřinu na vodík, vyráběný elektrolýzou z nadbytečné energie v síti, není řešení. Myšlenku uskladnit elektřinu v akumulátorech zatím nikdo nebral vážně pro nedostatečnou kapacitu obvyklých akumulátorů. Uskutečnění tohoto nápadu ale začíná být reálné. Pro chytré domy začíná být pravidlem, že mají vlastní akumulátor. Je určen k zálohování řídicího systému a dalších technických zařízení v domě, např. nouzového osvětlení. Soubor akumulátorů z celé obce nebo města již představuje významnou kapacitu, zajímavou i z pohledu elektrorozvodné sítě. Ještě větší kapacitu nabízejí akumulátory v automobilech na elektrický a hybridní pohon. Koordinovaným řízením souboru nabíjecích stanic (soukromých i veřejných) lze manipulovat s velkou kapacitou, která je významná i z pohledu elektrorozvodné sítě. V průběhu noci si z nich lze několikrát „půjčit“ energii do sítě a potom ji zase vrátit – důležité je, aby majitel auta měl ráno plně nabitou baterii.
V souvislosti s pojmy smart grid bývá uváděn i pojem smart metering (chytré měření). Obvykle se jím rozumí průběžné měření a vyhodnocování různých zdrojů energie (nejen elektrické, ale i plynu, vody, a jiných médií) a jejich dálkový odečet. Údaj o spotřebě není určen jenom k fakturaci. Se znalostí aktuální spotřeby lze dodávku energie snáze řídit.
Nejásejme předčasně
Smard grids budou nepochybně přínosem pro provozovatele sítí i pro odběratele. Je však nutné si uvědomit, že jsme teprve na počátku úvah o realizaci. Zbývá vyřešit mnoho problémů technických, komunikačních, organizačních, legislativních, bezpečnostních a ekonomických. Je pravděpodobné, že naše civilizace si realizací chytrých sítí vytváří další závislost a stává se zranitelnější (např. pro zlovůli hackerů a teroristů nebo pro rozmary počasí).
Ladislav Šmejkal