Komponenty smart grids

Nové způsoby měření proudu a napětí zřejmě nikdo nevynalezne. Totéž platí o silových prvcích pro ovládání toků energie

Je zřejmé, že jak se automatizace distribučních sítí přiblíží k našim domovům, výrazně naroste objem a frekvence přenášených dat. V současném stavu je většina provozních dat o distribuční síti přenášena v izolované komunikační síti, která není sdílená s běžnou ICT infrastrukturou. Tuto koncepci budeme pravděpodobně muset opustit, komunikační linky provozovatelů sítí opustí uzavřené technologické areály rozvoden a náhle dosáhnou na veřejná prostranství (např. nabíjecí stanice pro elektromobily) nebo až do našich domovů (chytré elektroměry). Při adaptaci na tyto změny se můžeme poučit z vývoje internetu – víceméně nekontrolovatelnou veřejně dostupnou síť sdílí rozličné aplikace včetně těch s vysokými nároky na bezpečnost, například internetové bankovnictví. Nejspolehlivějším prostředkem pro přenos velkých objemů dat je dnes optické vlákno. Představa, že všechny body v elektrické síti, kde bude potřeba sbírat data či kam bude potřeba vysílat povely, propojíme optickou sítí, je přitom absurdní. Hledáme jiné alternativy. Například GPRS spojení je dnes poměrně bezpečné a spolehlivé. Požadavky smart grids na počet komunikovaných bodů však dnešní síť není schopna zvládnout. Při nasazování chytrých elektroměrů je dnes nejpoužívanější komunikační technologií PLC (power line communication) neboli úzkopásmový přenos dat přímo po silových kabelech distributora. Paralelní komunikační infrastruktura tedy není potřeba, parametry PLC však ani zdaleka nedostačují budoucím požadavkům. Sporadicky se objevuje nasazení BPL (broadband power line), tedy širokopásmového přenosu dat po distribuční síti. Jeho parametry se zdají být velmi slibné.

Bezobslužné systémy

V této souvislosti se objevuje termín „big data“, který představuje „soubory dat, jejichž velikost je mimo schopnosti zachycovat, spravovat a zpracovávat data běžně používanými softwarovými nástroji v rozumném čase“. Pojem „velikost dat“ je pak chápán nejen z hlediska objemu, ale i z hlediska rychlosti jejich tvorby a přenosu nebo z hlediska různorodosti typů dat. Smart grids se tak buď zařadí po bok NASA nebo NOAA, nebo se bude hledat jiné řešení. Na cestě k řešení nás čeká identifikace všech dat, která jsme schopni získat, jejich kategorizace podle typu, zdroje, příjemce a podobně. Data nutná pro řízení regionu pak zřejmě budeme poskytovat přímo lokálnímu řídicímu systému, data nutná pro přípravu predikcí pro region, případně pro další úlohy probíhající v regionu budeme shromažďovat a vyhodnocovat v lokálním systému, pokud do něj budeme schopni vtělit potřebnou inteligenci. Pouze data, která mají svoji důležitost pro centrální systémy, stojí za to do těchto systémů také přenášet. A pak uchovávat skutečně jen ta data, která za to „stojí“.
Nasazení lokálních nebo lépe regionálních systémů řízení neznamená, že vyrostou desítky nových dispečinků a bude třeba vychovat stovky nových dispečerů. Regionální řídicí systémy budou plně automatizované, bezobslužné systémy na základě průmyslových počítačů, které budou obsahovat řídicí algoritmy přenesené z nadřazeného řídicího systému. Tyto algoritmy budou vydefinované s ohledem na úroveň řízení a budou absolutně respektovat bezpečnostní požadavky v distribuční síti.

Perspektiva cloudu

Z předchozího textu vyplývá, že vzroste význam ICT technologií v prostředí řízení distribučních soustav. Neznamená to ovšem, že by stávající odborníky na energetiku a distribuci nahradili „ajtíci“. Největšími odborníky na chod distribuční sítě byli, jsou a budou distributoři elektrické energie. Kdo jiný než technický pracovník s praxí dokáže vyhodnotit chod distribuční sítě, analyzovat změny napětí, nastavit ochrany. Tito provozní odborníci dostanou mnoho relevantních dat a je nutné naučit je vyznat se v tomto množství dat, která jim budou stále proudit do jejich počítače. Jisté je, že se obě skupiny budou muset naučit spolu mluvit. Distributoři budou muset umět vydefinovat své potřeby a společně s IT odborníky hledat ta nejlepší řešení. ICT podpora bude vždy „jen“ službou pro distributory. Budou muset společně vybrat ta nejlepší řešení pro řízení soustavy a sběr a vyhodnocování dat. Tyto systémy budou pak ICT odborníky integrovány na stávající systémy, případně budou navrhovat nové koncepce pro nová řešení.
Jednou z perspektivních oblastí může být cloud computing. V tomto „oblaku“ mohou být umístěny některé nekritické aplikace a toto řešení umožní zefektivnit a zlevnit jejich provozování. Stejně jako je koncept smart grids výsledkem evoluce v energetické distribuci, lze cloud computing chápat jako poslední etapu vývoje provozního modelu aplikací a IT služeb. V předchozím vývojovém stadiu byly aplikace nasazovány na konkrétní fyzická zařízení, pro která byly rozpočtovány investiční náklady na pořízení a náklady na provoz. V současné době probíhá vlna virtualizace, která odstranila pevnou vazbu mezi aplikacemi a hardwarem. Tato virtualizace přispívá k úspoře práce spojené zejména s provozem infrastruktury a umožňuje flexibilní rozpočtování nákladů dle využití výpočetních zdrojů, jako je procesor, operační paměť nebo datové úložiště. Nad tímto konceptem jsou nyní budovány plnohodnotné cloudové služby, které nabízejí ještě vyšší míru flexibility a uživatelského komfortu, a přitom poskytují detailnější kontrolu nad náklady – koncový spotřebitel platí za služby dle toho, jak je skutečně využívá (např. dle doby připojení jednotlivých uživatelů nebo počtu zpracovaných transakcí).

Chápající zákazník

Čeká nás složitá cesta objevování a ověřování tak, aby všechny komponenty řešení do sebe dobře zapadly s cílem naplnit potřeby všech uživatelů. Odměnou za veškeré vynaložené úsilí při budování smart grids nám bude to, že naše existence bude méně zatěžovat tuto planetu a my budeme moci dále spokojeně využívat technologie zajišťující náš životní standard, které jsou závislé na dodávce elektrické energie. > Chytré sítě umožní, že dodávky elektrické energie budou i v nových podmínkách spolehlivé, tudíž i naši električtí pomocníci budou připraveni nám pomáhat a sloužit. Ocení toto vše koncový zákazník? Když mu to nebudeme vysvětlovat, tak rozhodně ne. Ovšem budeme-li s ním komunikovat, určitě pochopí, že nechce-li se dramaticky uskromnit ve svých potřebách, bude nutné takovou změnu provést. Navíc realizace tohoto konceptu otevře další prostor pro rozvoj ekonomiky, povede k novým službám pro koncové zákazníky, bude mít vliv na zlepšení životního prostředí i životních podmínek obyvatelstva. Přenese nás do doby bezhlučné a bezemisní dopravy, do chytrých domů v chytrých městech a zvýší technologický potenciál této země.