Inteligetny dom w strukturze inteligentnej sieci energetycznej
Od chwili zaproponowania pierwszych rozwiązań technicznych wykorzystujących energię elektryczną minęło sporo czasu, a naturalną jest tendencja przenoszenia takiego rozwoju na najbliższe otoczenie funkcjonowania człowieka – dom.
Trudno dziś wyobrazić sobie gospodarstwo domowe bez dostępu do elektryczności i nawet krótkie przerwy w jej dostawie bywają źródłem niezadowolenia odbiorców. A przecież należy zdawać sobie sprawę z faktu, że rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną, napędzane obserwowanym postępem technologicznym, jest tożsame z rosnącą złożonością infrastruktury dedykowanej do przesyłu prądu i ostatecznie zapewnienia odpowiedniej jakości wszelkich usług z nim związanych.
Tak jak jest to w przypadku większości oferowanych rozwiązań użytkowych, posługiwanie się środkami technicznymi w celu ułatwienia codziennego funkcjonowania człowieka staje się atrakcyjne wówczas, gdy operowanie domowych systemów pozostaje niezauważalne dla użytkownika. Tymczasem już najprostsze czynności w obrębie sieci energetycznych, jak np. ustalanie stanu liczników energii elektrycznej czy dopasowanie profilu konsumenta do charakterystyki rynku energii, były do niedawna rodzajem problemu, który niełatwo było rozwiązać w gronie domowym. Pojawiały się różnorakie pytania, np. jak w odpowiednim momencie zapewnić dostęp operatora do licznika energii zamontowanego w mieszkaniu/domu/na terenie posesji? Z punktu widzenia specyfiki osobistego harmonogramu zadań rodzinnych odpowiedź nie zawsze była trywialna. Dalej, jak rozliczać gospodarstwo domowe, w którym zapotrzebowanie energetyczne częściowo pokrywane jest z w ramach własnej produkcji, np. fotowoltaika czy farmy wiatrowe? Bardziej zaawansowane kwestie dotyczą optymalizowania zużycia energii z wykorzystaniem narzędzi algorytmicznych, prawie nieograniczonego dostępu do informacji na temat indywidulanego konta klienckiego, itd.
Odpowiedzią na powyższe problemy techniczne i społeczne są tzw. inteligentne sieci energetyczne (ISE), które w niemalże niezauważalny sposób, profilując energetyczne charakterystyki domowych gospodarstw zapewniają komfort i finansowe korzyści ich mieszkańcom/właścicielom.
– To właśnie przejście do funkcjonalności inteligentnych sieci energetycznych pozwoliło dokonać przeskoku technologicznego oferującego zdalny odczyt stanu liczników energii elektrycznej. W tym rozwiązaniu, dzięki wykorzystaniu komunikacji radiowej, lokalizacja miernika przestała być pierwszorzędną, a akwizytor wyposażony w terminal był w stanie zarejestrować bieżące wskazanie przyrządu zamontowanego, np. wewnątrz mieszkania/domu. Aktualnie, dzięki opracowanym protokołom transmisji, możliwa jest bezpośrednia identyfikacja poszczególnych urządzeń (zarówno pomiarowych jak i wykonawczych) włączonych w strukturę sieci energetycznej, co umożliwia realizowanie przez operatora zadań zdalnej konfiguracji sieci/urządzeń, monitorowania, a nawet usuwania usterek wewnątrz niej. Lokalizacja elementów pomiarowych w strukturze sieci jest więc w takim przypadku kwestią całkowicie drugorzędną. Przyszłością w obszarze ISE są natomiast tzw. sieci samoorganizujące i samooptymalizujące się (ang. self-organized and self-optimized networks) – wyjaśnia dr inż. Ireneusz Jabłoński, Politechnika Wrocławska, ekspert w projekcie „Od konsumenta do prosumenta – czyli dlaczego warto wdrożyć inteligentne sieci energetyczne w Polsce”.
Inteligentne sieci energetyczne przyczyniły się także do rewolucji w obrębie korzystania z preferencyjnych dla odbiorców taryf cenowych za energię jednostkową, w zależności od zapotrzebowania na prąd, chwilowego obciążenia sieci czy pory dnia. Obraz taki dopełnia fakt, że energia elektryczna sama w sobie jest towarem, ale towarem nie byle jakim, lecz towarem strategicznym, w pewnym sensie nielokalnym. Tak jak potrafi ona determinować globalny układ sił polityczno-gospodarczych, tak samo bierze udział w rynkowej „układance”. Nawiązaniem do tego może być chociażby kształtowana w ostatnim czasie w Polsce rządowa strategia kreująca rynek energii w oparciu o zasady konkurencyjności. A w ogólności zasady te wskazują, że towary i usługi deficytowe uzyskują inną (wyższą) wartość rynkową w stosunku do dóbr, względem których notujemy nadpodaż; należy przy tym uwzględnić koszty wytworzenia jednostkowej energii, koszty jej dystrybucji w konkretnych uwarunkowaniach lokalizacyjnych, itp. Można sobie zatem wyobrazić sytuację, w której operator dostarczający towar i usługi w obszarze energetyki warunkuje cenę w zależności od pewnych czynników zewnętrznych moderujących koszty dostarczenia do odbiorcy zamówionych dóbr. Tak np. w porach dnia kiedy pobór mocy jest największy, a więc największa liczba użytkowników chciałaby skorzystać z zasobów energii pewnej sieci narodowej, należy oczekiwać najwyższej ceny za energię jednostkową, gdyż staje się ona towarem deficytowym. Opisana sytuacja może dotyczyć na przykład pory rannej, kiedy ludzie rozpoczynają dzień, szykują się do pracy, szkoły itp. Odwrotnie jest w porze nocnej, kiedy większość użytkowników jest nieaktywna oczekiwany bilans energetyczny wskazuje zazwyczaj na nadpodaż tego rodzaju dóbr w sieci, co implikuje niższą taryfę jednostkową za dostarczoną energię elektryczną.
– Inteligentny dom zanurzony w rzeczywistości strukturalnej ISE można jednak wyposażyć w funkcjonalność takiego zarządzania zasobami energii, by pewne zadania (powiedzmy, np. sterowane elektrycznie podlewanie ogródka, itp.) związane z zapotrzebowaniem energetycznym realizowane były w okresach najbardziej korzystnych cenowo. Należy też pamiętać, że współczesne tzw. domy inteligentne umożliwiają instalację małych przydomowych elektrowni, np. wiatrowych, fotowoltaicznych, itp. Co więcej, takie lokalne układy mikrogeneracji (bo przecież odnosząc poziom możliwego uzysku energetycznego stacji domowej do globalnej produkcji i dystrybucji w narodowej sieci jest jednostkowo nieznaczący i rośnie dopiero w ujęciu większej liczby rozproszonych producentów) są zdolne do współpracy z systemami akumulacji energii elektrycznej, które zmyślnie zarezerwują dla nas wymaganą najtańszą porcję energii w okresie nadpodaży, by oddać ją potem do użytku lokalnego w godzinach szczytu – komentuje dr inż. Ireneusz Jabłoński.
W tak przedstawionej sytuacji inteligentny dom staje się niejako energetyczną wyspą, całkowicie wystarczalną lub też nie. Pierwszy przypadek (z j. ang. rozwiązanie takie nosi nazwę grid off) dotyczy sytuacji kiedy pokrycie zapotrzebowania domu na energię elektryczną, przy wsparciu inteligentnych systemów zarządzania energią, realizowane jest w schemacie dopuszczającym całkowitą niezależność odbiorcy. Druga sytuacja kierunkuje inteligentny dom w stronę realizacji pewnego rodzaju miksu energetycznego, gdzie możliwie maksymalna część zapotrzebowania pokrywana jest w optymalny sposób z produkcji własnej, natomiast pozostała na zasadzie poboru prądu z globalnej sieci energetycznej w okresach obowiązywania niskiej, jednostkowej taryfy cenowej – z j. ang. rozwiązanie to nosi nazwę grid on. Optymalizacja odbywa się tutaj na zasadzie algorytmicznej, często przy umiejętnym wykorzystaniu systemów akumulacji energii, a zaaplikowane procedury domowej inteligencji, bez angażowania w zadanie domowników wybierają dla nich możliwie najlepszy w danej chwili (w perspektywie dnia, miesiąca czy ogólnie okresu rozliczeniowego) scenariusz wykorzystania lokalnych (mikrogeneracja) i globalnych (sieć narodowa) zasobów energii elektrycznej. Zaletą takiego rozwiązania jest fakt uzyskania przez indywidulane gospodarstwo domowe pewnego poziomu niezależności energetycznej, przy jednoczesnym pozostawieniu marginesu bezpieczeństwa związanego z uczestniczeniem w globalnym rynku energii na zasadzie sieci narodowej. To wszystko upoważnia do stwierdzenia, że inteligentne sieci energetyczne w istotny sposób przyczyniają się do rozwoju energetyki odnawialnej, chociażby poprzez ułatwienie obsługi systemów energetycznych realizowanych w tzw. technologii wyspowej.
– Niepostrzeżenie, inteligentny dom staje się także zauważalnym węzłem sieci energetycznej, „świadomym” samego siebie, ale też dostrzegającym, a nawet przewidującym warunki energetyczne w swoim otoczeniu. To samo dotyczy współczesnej inteligentnej sieci energetycznej, która wyposażona jest w funkcjonalność monitoringu a nawet predykcji przebiegu procesów wewnątrz niej samej. Innymi słowy wyraża to relacje współpracy pomiędzy inteligentnym domem i ISE na rzecz niezawodnego świadczenia usługi produkcji i dystrybucji energii elektrycznej na potrzeby odbiorców – mówi dr inż. Ireneusz Jabłoński.
Mając na względzie powyższe, należy zdawać sobie sprawę z nieuniknionej tendencji polegającej na integracji wszelkiej infrastruktury i usług w obrębie inteligentnego domu. Współcześnie, myśląc o inteligentnym domu należy mieć na względzie kwestie inteligentnych sieci energetycznych, tym bardziej, że prócz powszechnej percepcji sieci energetycznych jako nośnika prądu, w nieodległej przyszłości ISE przyjmą formę atrakcyjnego medium dla dystrybucji wszelkiego rodzaju informacji. W tym rozumieniu, inteligencja niejako wstrzyknięta najpierw do domostw, ułatwiając codzienne funkcjonowanie poprzez ‘kanał’ połączeniowy sieci energetycznych nadawać będzie nowe znaczenie tworzącym się jednostkom społecznym, np. inteligentnym osiedlom, dzielnicom i miastom.
Więcej na temat inteligentnych sieci energetycznych na www.domzenergia.pl
Projekt „Od konsumenta do prosumenta – czyli dlaczego warto wdrożyć inteligentne sieci energetyczne w Polsce” dofinansowano ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej oraz Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej we Wrocławiu.
