Na robu omrežja nastajajo zanimive rešitve za novi svet energije

»V Siemensu smo prepričani, da rešitve z roba omrežja pomagajo izboljševati naš način življenja in dela z ustvarjanjem okolij, ki jim je mar. Močno si prizadevamo za pospešitev prehoda v brezogljično prihodnost in preoblikovanje današnje energetske krajine, da bi ustvarili skrbnejša okolja,« pomen roba omrežja predstavlja Igor Kulašić, vodja Smart Infrastructure v Siemens Slovenija. Princip oskrbe z električno energijo se namreč ni spremenil že desetletja. Velike elektrarne proizvajajo električno energijo, ki se po omrežju dovaja do potrošnikov. Vendar pa je ta koncept v novem svetu energije, v katerem je vedno več elektrike proizvedene iz obnovljivih virov, dosegel svoje meje. Razogljičenje elektroenergetske oskrbe pomeni namreč veliko več kot »zgolj« odmik od fosilnih goriv. Prenova energetskega sistema je neizogibna.

Eden od razlogov je ta, da se elektrika iz obnovljivih virov, torej iz vetra in sonca, ne proizvaja zgolj v velikih elektrarnah, ampak vedno bolj tudi decentralizirano, v milijonih manjših in majhnih naprav, ki so nameščene na industrijskih obratih, enodružinskih hišah ali pa kmečkih dvoriščih na podeželju. »V povprečju bo vsako leto po svetu nameščenih kar 30 GW distribuiranih energetskih virov in to je trend, ki se bo predvidoma nadaljeval do leta 2029,« poudarja Kulašić, ki temu razlogu dodaja še močna nihanja v proizvodnji električne energije v sončnih celicah in vetrnih turbinah v primerjavi s stalno dobavo energije od običajnih elektrarn.

Igor Kulašić, vodja Smart Infrastructure Foto:

Fleksibilnost v energetskem sistemu

S povečevanjem deleža vetrne in sončne energije v energetski mešanici se torej povečuje tudi fluktuacija proizvodnje električne energije. Včasih se proizvede (veliko) več električne energije, kot se je porabi, spet drugič pa povpraševanje preseže ponudbo. V elektroenergetskem omrežju morata biti proizvodnja in poraba vedno usklajeni. Usklajevanje vedno bolj nihajoče proizvodnje s porabo, ki prav tako niha, je namreč velik izziv. Če želimo porabiti več elektrike iz obnovljivih virov, potem v elektroenergetskem sistemu potrebujemo več fleksibilnosti.

Tako bomo morali tudi v prihodnosti znati pokrivati potrebe po električni energiji, ko bo premalo energije iz obnovljivih virov na voljo. Da bi to dosegli, bo treba v omrežje vključiti fleksibilne elektrarne s hitrim krmiljenjem moči ali pa bomo morali odklapljati bremena, natančneje porabnike, da se bo znižalo povpraševanje. Delno bi potrebam po električni energiji v času nihanj lahko zadostili tudi z zalogovniki energije.

Fleksibilnost pa je potrebna tudi v obratnem primeru. Če na primer fotonapetostne elektrarne na lep poletni dan opoldne proizvajajo več elektrike, kot pa je je potrebne, potem velja to »presežno« energijo čim bolj smiselno uporabiti.

Eden od pogojev za več fleksibilnosti je večja preglednost trenutnega stanja omrežja in interakcij med povezanimi komponentami, kar pomeni, da morajo biti fotonapetostne in vetrne elektrarne ter drugi proizvajalci energije med sabo digitalno povezani in krmiljeni.

Tudi pri porabnikih velja enako: bolj ko bomo natančno napovedovali ali celo prilagajali porabo industrijskega obrata ali pametne stavbe, bolj fleksibilen bo elektroenergetski sistem. Končni cilj je oblikovanje inteligentnega sistema, v katerem električno omrežje, proizvajalci, zalogovniki in porabniki delujejo večinoma samostojno.

Dodatne zmogljivosti 

Tak sistem pa ne bo vzdržen brez dodatnih zmogljivosti za shranjevanje energije. Na ravni omrežja so to zalogovniki, ki lahko v delčku sekunde oddajo ali sprejmejo veliko energije, na primer baterije ali akumulatorji zagonske mase. Potrebni pa so tudi dolgotrajni zalogovniki, ki bi na primer dopolnjevali zmogljivosti že obstoječih črpalnih elektrarn.

Sicer pa v novem svetu energije rešitve za shranjevanje niso pomembne samo na ravni omrežja. »Tudi podjetja in zasebniki, ki sami proizvajajo električno energijo, lahko izkoristijo možnosti, ki jih ponuja shranjevanje elektrike. Ko gre za vetrne in sončne elektrarne, se namreč srečujejo s podobnimi problemi kot omrežni operaterji: njihove naprave bodisi proizvajajo preveč elektrike bodisi ne zmorejo pokrivati lastnih potreb. Če bi imeli zalogovnike, bi lahko elektriko porabljali neodvisno od proizvodnje. S tem bi lahko več energije namenili za lastno porabo, kar prinaša tudi ekonomske prednosti. Poleg tega bi s tem dosegli visoko stopnjo samozadostnosti in hkrati varnejšo oskrbo z električno energijo,« pojasnjuje Kulašić.

Ključna tehnologija na robu omrežja: Sistemi shranjevanja energije imajo ključno vlogo pri preoblikovanju energetskega sistema. Foto:

Shranjevanje drugih energij 

Iskanje možnosti za shranjevanje oziroma optimalno izrabo električne energije že dolgo presega proizvodnjo električne energije v ožjem pomenu. Osnovna ideja sektorskega povezovanja je kombiniranje različnih energetskih sektorjev, kot so električna energija, plin ali pa toplota. To pomeni, da se presežna elektrika porabi za proizvodnjo plina ali toplote s tako imenovanimi »power to x« postopki. Ali kot pojasnjuje Kulašić: »Odvisno od uporabljenega koncepta se tako pridobljeni energenti lahko uporabljajo za ogrevanje ali za ponovno proizvodnjo električne energije. Z vse večjim uveljavljanjem električnih avtomobilov pa v ospredje prihaja tudi povezovanje med sektorjema električne energije in mobilnosti.«

Takšna povezava med inteligentnimi omrežji, zalogovniki in prosumerji, ki energijo proizvajajo v bližini porabe, ustvarja nove možnosti za večjo prožnost in s tem tudi zanesljivost energetskega sistema. Za proizvajalce električne energije, omrežne operaterje pa tudi za podjetja in prosumerje (tj. proizvajalce in porabnike energije hkrati) se v tem skriva tudi priložnost za udeležbo v novih poslovnih modelih. Številne od teh možnosti so na stičišču med omrežjem in porabniki oziroma prosumerji – na tako imenovanem robu omrežja (angl. Grid Edge).

»Rob omrežja je nova dimenzija, ki je nastala zaradi interakcije med porabniki, prosumerji, energetskimi trgi in inteligentnimi omrežji,« pri nas še dokaj neznani termin pojasnjuje Igor Kulašić. »Lahko bi rekli, da na robu omrežja nastaja nova definicija odnosov med porabo, proizvodnjo in shranjevanjem. Vzrok za to je digitalizacija, ki omogoča preglednost energetskih tokov ter obvladovanje zapletenih razmerij med ponudbo in povpraševanjem.« Značilnost rešitev na robu omrežja je, da pokrivajo različne primere uporabe in da omogočajo modularno kombiniranje tehnologij glede na konkretne potrebe.

DEOP – Siemensova rešitev za optimizacijo distribuiranih virov energije

V Siemensu so razvili DEOP, Distributed Energy Optimization, ki omogoča napreden pregled nad vsemi udeleženci elektroenergetskega sistema in takojšnje zbiranje vseh informacij o stanju elektroenergetskega sistema ter se v realnem času odzove z alarmiranjem in spremembami scenarijev mreže, da bi optimizirali odnos med proizvodnjo in potrošnjo na robu mreže. DEOP je na oblaku zasnovana programska oprema, dostopna, intuitivna in fleksibilna, ki omogoča popoln nadzor, optimizacijo in prodajo – ter nadgradnjo glede na potrebe uporabnikov. »Uporabniku omogoča upravljanje potrošnje, baterij in proizvodnje ter dosega najboljši izkoristek v odnosu do trenutno razpoložljivih delov sistema. Tako sončnim in vetrnim elektrarnam, podatkovnim centrom, mikroomrežjem, pametnim stavbam pa tudi velikim operaterjem distribucijskega in prenosnega omrežja omogočamo enostavnejše upravljanje omrežja in njegov najboljši izkoristek in uravnoteženost,« predstavitev DEOP zaokrožuje Kulašić.

Naročnik oglasne vsebine je Siemens