Od kasnog 19. stoljeća, sustavi za distribuciju električne energije (često zvani mreže) primarni su svjetski izvor električne energije.Kada se te mreže stvore, rade prilično jednostavno – proizvode električnu energiju i šalju je u domove, zgrade i svugdje gdje postoji potreba za električnom energijom.
Ali kako potražnja za električnom energijom raste, potrebna je učinkovitija mreža.Suvremeni sustavi distribucije električne energije "pametne mreže" koji se sada koriste diljem svijeta oslanjaju se na najsuvremeniju tehnologiju za optimizaciju učinkovitosti.Ovaj rad istražuje definiciju pametne mreže i ključne tehnologije koje je čine pametnom.
Što jetehnologija pametne mreže?
Pametna mreža je infrastruktura za distribuciju električne energije koja omogućuje dvosmjernu komunikaciju između pružatelja komunalnih usluga i kupaca.Digitalne tehnologije koje omogućuju tehnologije pametnih mreža uključuju senzore snage/struje, upravljačke uređaje, podatkovne centre i pametna brojila.
Neke pametne mreže su pametnije od drugih.Mnoge zemlje usmjerile su puno napora na pretvorbu zastarjelih distribucijskih mreža u pametne mreže, no transformacija je složena i trajat će godinama ili čak desetljećima.
Primjeri tehnologija pametnih mreža i komponenti pametnih mreža
Pametna brojila – pametna brojila su prvi korak u izgradnji pametne mreže.Pametna brojila kupcima i proizvođačima komunalnih usluga pružaju podatke o potrošnji energije na mjestu korištenja.Oni pružaju informacije o potrošnji energije i troškovima kako bi upozorili korisnike da smanje rasipanje energije i pomažu davateljima optimizirati distribucijska opterećenja u mreži.Pametna brojila općenito se sastoje od tri glavna podsustava: elektroenergetskog sustava za mjerenje potrošnje energije, mikrokontrolera za upravljanje tehnologijom unutar pametnog brojila i komunikacijskog sustava za slanje i primanje podataka o potrošnji energije/naredbi.Osim toga, neka pametna brojila mogu imati rezervno napajanje (kada je glavna distribucijska linija u kvaru) i GSM module za precizno određivanje lokacije mjerača u sigurnosne svrhe.
Globalna ulaganja u pametna brojila udvostručila su se u posljednjem desetljeću.U 2014. globalna godišnja investicija u pametna brojila iznosila je 11 milijuna dolara.Prema Statisti, globalna ulaganja u pametna brojila dosežu 21 milijun dolara do 2019. godine, uzimajući u obzir povećanje učinkovitosti sustava od implementacije pametnih brojila.
Pametne sklopke za kontrolu opterećenja i distribucijske centrale – Iako pametna brojila mogu pružateljima komunalnih usluga pružiti podatke u stvarnom vremenu, ona ne kontroliraju automatski distribuciju energije.Kako bi optimizirali distribuciju energije tijekom razdoblja vršne upotrebe ili na određenim područjima, elektroprivrede koriste uređaje za upravljanje napajanjem kao što su inteligentne sklopke za kontrolu opterećenja i razvodne ploče.Ova tehnologija štedi značajne količine energije smanjenjem nepotrebne distribucije ili automatskim upravljanjem opterećenjima koja su prekoračila svoja dopuštena vremenska ograničenja.Kako bi optimizirali distribuciju energije tijekom razdoblja vršne upotrebe ili na određenim područjima, elektroprivrede koriste uređaje za upravljanje napajanjem kao što su inteligentne sklopke za kontrolu opterećenja i razvodne ploče.Ova tehnologija štedi značajne količine energije smanjenjem nepotrebne distribucije ili automatskim upravljanjem opterećenjima koja su prekoračila svoja dopuštena vremenska ograničenja.
Na primjer, grad Wadsworth, Ohio, koristi sustav distribucije električne energije izgrađen 1916. Grad Wadsworth sklopio je partnerstvo s tvrtkom Itron, proizvođačemPametni prekidači za kontrolu opterećenja(SLCS), kako bi se smanjila potrošnja električne energije u sustavu za 5300 megavat sati ugradnjom SLCS-a u domove za kruženje kompresora klima uređaja tijekom razdoblja najveće potrošnje električne energije.Automatizacija elektroenergetskog sustava – Automatizacija elektroenergetskog sustava omogućena je tehnologijom pametne mreže, korištenjem najsuvremenije IT infrastrukture za kontrolu svake karike u distribucijskom lancu.Na primjer, automatizirani elektroenergetski sustavi koriste inteligentne sustave za prikupljanje podataka (slične onima kod pametnih brojila), sustave kontrole napajanja (kao što su pametni prekidači za kontrolu opterećenja), analitičke alate, računalne sustave i algoritme elektroenergetskog sustava.Kombinacija ovih ključnih komponenti omogućuje mreži (ili više mreža) da se automatski prilagodi i optimizira uz ograničenu potrebnu ljudsku interakciju.
Implementacija pametne mreže
Kada se digitalna, dvosmjerna komunikacija i tehnologije automatizacije implementiraju u pametnu mrežu, niz infrastrukturnih promjena će povećati učinkovitost mreže.Implementacija Smart Grid-a omogućila je sljedeće infrastrukturne promjene:
1.Decentralizirana proizvodnja energije
Budući da pametna mreža može kontinuirano pratiti i kontrolirati distribuciju energije, više nema potrebe za jednom velikom elektranom za proizvodnju električne energije.Umjesto toga, električnu energiju mogu proizvoditi mnoge decentralizirane elektrane, kao što su vjetroturbine, solarne farme, stambeni fotonaponski solarni paneli, male hidroelektrane, itd.
2.Fragmentirano tržište
Infrastruktura pametne mreže također podržava povezivanje više mreža kao sredstvo za inteligentno dijeljenje energije između tradicionalnih centraliziranih sustava.Na primjer, u prošlosti su općine imale zasebne proizvodne pogone koji nisu bili povezani sa susjednim općinama.S implementacijom infrastrukture pametne mreže, općine mogu doprinijeti zajedničkom proizvodnom planu kako bi se uklonila ovisnost o proizvodnji u slučaju nestanka struje.
3.Prijenos malih razmjera
Jedan od najvećih gubitaka energije u mreži je distribucija energije na velike udaljenosti.S obzirom da pametne mreže decentraliziraju proizvodnju i tržišta, neto distribucijska udaljenost unutar pametne mreže značajno je smanjena, čime se smanjuje distribucijski otpad.Zamislite, na primjer, malu solarnu farmu zajednice koja proizvodi 100% dnevnih potreba zajednice za električnom energijom, udaljenu samo 1 km.Bez lokalne solarne farme, zajednica će možda morati dobivati energiju iz veće elektrane udaljene 100 kilometara.Gubici energije uočeni tijekom prijenosa iz udaljenih elektrana mogu biti sto puta veći od gubitaka u prijenosu uočenih iz lokalnih solarnih farmi.
4.Dvosmjerna distribucija
U slučaju lokalnih solarnih farmi, može postojati situacija u kojoj solarna farma može proizvesti više energije nego što zajednica troši, stvarajući tako višak energije.Taj se višak energije zatim može distribuirati u pametnu mrežu, pomažući smanjiti potražnju iz udaljenih elektrana.
U ovom slučaju, energija teče iz solarne farme u glavnu mrežu izvan zajednice tijekom dana, ali kada je solarna farma neaktivna, energija teče iz glavne mreže u tu zajednicu.Ovaj dvosmjerni protok energije može se nadzirati i optimizirati algoritmima za distribuciju energije kako bi se osiguralo da se najmanje energije troši uzaludno u bilo kojem trenutku tijekom upotrebe.
U infrastrukturi pametne mreže s dvosmjernom distribucijom i decentraliziranim granicama mreže, korisnici mogu djelovati kao mikrogeneratori.Na primjer, pojedinačni domovi mogu biti opremljeni samostalnim fotonaponskim solarnim sustavima koji proizvode električnu energiju kada su u upotrebi.Ako stambeni fotonaponski sustav generira višak energije, ta se energija može isporučiti u veću mrežu, dodatno smanjujući potrebu za velikim centraliziranim elektranama.
Važnost pametne mreže
Na makroekonomskoj razini, pametne mreže ključne su za smanjenje potrošnje električne energije.Mnogi lokalni pružatelji komunalnih usluga i vlade nude velikodušne i agresivne mjere za sudjelovanje u usvajanju pametnih mreža jer je to financijski i ekološki korisno.Usvajanjem pametne mreže, proizvodnja energije može se decentralizirati, čime se eliminira rizik od nestanka struje, smanjuju operativni troškovi elektroenergetskog sustava i eliminira nepotrebno rasipanje energije.
Vrijeme objave: 15. ožujka 2023