Bár folyamatosan javul az ipari és a lakossági eszközök energiahatékonysága, folyamatosan nő a felhasznált energia mennyisége, nem kis részben az urbanizáció hatására. Ez főleg a villamosenergia-felhasználásnál érzékelhető. A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA – International Energy Agency) adatai szerint tavaly a világ teljes energiaszükséglete 2,3 százalékkal emelkedett az előző évihez képest, és a növekedés több mint felét adta az elektromos energia iránti igény növekedése.
Ezzel párhuzamosan egyre nagyobb hangsúlyt kap az energiagazdálkodásban a környezettudatos szemlélet, ami felértékeli a megújuló erőforrások szerepét, és komoly hatást gyakorol az energiaszolgáltatás rendszerére is. (Jelenleg még az elektromos áram előállítása óriási szén-dioxid-kibocsátással jár.)
Digitalizálás – decentralizálás – mikrohálózatok
A legfőbb változás, hogy megjelenik a decentralizált és intelligens energiatermelés és -elosztás. Voltaképpen a digitalizáció teszi lehetővé, hogy a felhasználás helyéhez közeli energia-előállítás gazdaságos alternatívája lehessen a nagy erőműveknek (sokkal kevesebb például az átalakítási és szállítási veszteség) – véli a Schneider Electric egy tanulmánya (PDF). Az ún. SmartGrid nem új koncepció, de míg néhány éve ez csak jól hangzó elgondolás volt, ma már minden technológia rendelkezésre áll a megvalósításához.
A vállalatok és a magánszemélyek megjelenése az energiatermelésben a közműszolgáltatók szerepét is átalakítja. Összetettebb rendszereket kell kezelniük, és az üzleti modelljeiket is újra kell gondolniuk. Ezeknek a bonyolult hálózatoknak a kezeléséhez, az üzemeltetés optimalizálásához intelligens érzékelők, mérőeszközök és hálózatok kellenek.
A felhasználás helyéhez közeli energia-előállítás biztosításának kézenfekvő eszközei az ún. mikrohálózatok. Ezek elosztott és „több lábon álló” rendszerek, így hatékonyabban is működnek, mint a hagyományos, központosított ellátó hálózatok. A mikrohálózatoknak fontos üzembiztonsági szerepe is lehet, például a nagy rendszerek zavarai esetén képesek biztosítani a helyi energiaszükségletet. Stabil működés esetén pedig hozzájárulhatnak egy adott ország hálózatához.
Ez persze csak leírva ilyen egyszerű. Az áram nehezen tárolható, emiatt komoly logisztikai feladat a termelés és az igény összehangolása. Létezik olyan elképzelés – és erre a Schneider Electric tanulmánya is kitér –, hogy épp az elektromos áram iránti igényt folyamatosan növelő elektromobilitás tudna ebben segíteni azzal, hogy a járművek akkumulátorát átmeneti tárolóként lehetne használni. A témára nem csak startupok, hanem autógyárak is rástartoltak.
Itt is az analitikai a kulcs
Ha a rendszerbe belépnek a mikrohálózatok, értelemszerűen az összehangolás még nagyobb kihívást jelent a közműszolgáltatóknak, melyek továbbra is felelnek a stabil ellátásért. És itt kapcsolódik be a digitalizáció. Egy ilyen bonyolult rendszer üzemeltetéséhez elengedhetetlen az egymással kommunikáló IoT eszközök használata az üzemelés és a terheléselosztás optimalizálásához, sőt akár azokra új szolgáltatások is építhetők rá.
Az intelligens mérőeszközök valós időben gyűjtik az adatokat a rendszerből a mögöttük dolgozó analitikai szoftvereknek. Így lényegében azonnal lehet ellenőrizni a hálózat állapotát, az igények változásait, hol kell beavatkozniuk a karbantartóknak, de még a fogyasztók is azonnali jelzéseket kaphatnak például fogyasztási anomáliákról.
A mikrohálózatok esetében ugyancsak IoT eszközök segítségével valósítható meg a helyi energiaforrások automatizált bekapcsolása és menedzselése – például ki/be kapcsolásuk feszültségkiegyenlítés céljából – a szolgáltató tejes hálózatában. Ugyancsak az üzembiztonságot növeli a fogyasztói szokások folyamatos figyelése (ez egyébként akár személyre szabott ajánlatokat is lehetővé tesz, amikkel például az elektromos autók tulajdonosait lehet rávenni, hogy kevésbé leterhelt időszakban töltsék fel az autójuk akkuját).
Kicsiben már működik
A Schneider Electric tanulmánya röviden bemutatja a Grenoble-ben futó kísérleti projektet. A Grenoble egyik patinás szakképzési intézetében, az IMT-n (Institut des Métiers et des Techniques) működő LearninGrid egy helyi mikrohálózat, amellyel optimalizálták a kampusz energiafelhasználását, emellett oktatási célokat is szolgál.
A 2400 hallgatót kiszolgáló kampusz úgy működik, mint egy önálló település, Az egyetemi épületek mellett van étterem, fodrászat, pékség, szálloda, garázs stb. A szükséges energia harmadát állítják elő helyben, 15 százalékát ráadásul megújuló forrásokból. A kampusz minden energiafelhasználását (fűtés, világítás, berendezések üzemeltetése stb.) egységesen kezelik és IoT eszközökkel folyamatosan felügyelik, és csak akkor és olyan mértékben vesznek igénybe külső energiaforrást, amikor azt nem tudják belső forrásból biztosítani. Az IMT ezzel állítólag mintegy 30 százalékkal csökkentette az energiafelhasználását.
A teljes tanulmány itt érhető el.
