Pametna omrežja

Pametna omrežja

Svet potrebuje nove ideje za infrastrukturo, ki bo odsevala navade in potrebe sodobne družbe. Siemens s svojo ponudbo omreženih, digitalnih produktov in storitev v oblaku omogoča inteligentno povezovanje sistemov, kot so energetsko omrežje, stavbe in industrijske panoge, ter tako prispeva k nadaljnjemu razvoju in izboljšanju našega načina življenja in dela. 

Iz revije Hi!tech 2/19, januar 2020

Industrijska revolucija skokovito napreduje po celem svetu. Prinesla nam je tehnološke inovacije, ki so spremenile družbo, občutno zmanjšale revščino ter hkrati močno povečale pričakovano življenjsko dobo. Kljub temu pa vedno bolj postaja očitno, da so fosilna goriva, ki so bila do danes gonilo tega napredka, vzrok za podnebne spremembe, ki bi lahko imele katastrofalne posledice. Z izgorevanjem fosilnih energentov proizvajamo toplogredne pline, kot sta ogljikov dioksid in metan, ki prispevajo h globalnemu segrevanju ozračja. V obdobju od leta 1970 do danes so se izpusti ogljikovega dioksida v globalnem merilu skoraj podvojili – od takratnih 15,6 megaton so v letu 2017 narasli na 36,2 megatoni.     

Do leta 2050 bo na Zemlji že skoraj deset milijard ljudi. 

Rast kljub omejitvam 

Danes, ko stojimo na pragu četrte industrijske revolucije, ki spodbuja digitalno preobrazbo družbe in gospodarstva, sta se temi, kot sta podnebne spremembe in razogljičenje, razvili v omejitvena faktorja, ki pomembno vplivata na naše dejavnosti. Hkrati pa število svetovnega prebivalstva neprestano narašča, zaradi česar še naprej obstaja potreba po stalni gospodarski rasti. Do leta 2050 bo na Zemlji prebivalo že skoraj deset milijard ljudi, od katerih jih bo predvidoma skoraj 70 % živelo v mestih.  Kljub vedno manjšim zalogam virov bomo tudi takrat potrebovali čisto, življenju prijazno okolje ter učinkovito prometno infrastrukturo ter zanesljivo oskrbo s pitno vodo. Odločilno vlogo za naše preživetje v 21. stoletju pa ima vsekakor trajnostna  energetska oskrba.

Kaj to natančno pomeni? Katere izzive nam pripravlja prihodnost? In kdo bo prevzel odgovornost za iskanje ustreznih rešitev? Na začetku industrijske revolucije je bila proizvodnja električne energije močno decentralizirana. To se je sčasoma spremenilo in začela se je gradnja velikih, centraliziranih elektrarn. Danes se ponovno vračamo k začetkom, le da tokrat na trajnosten način. V okviru celostnega pristopa se lastniki stavb ter proizvajalci in distributerji energije danes soočajo s kompleksnimi izzivi, ki pa hkrati ponujajo izjemne priložnosti. To še posebej velja za stavbe in pripadajoče sisteme, saj so ti skupno odgovorni za približno 40 % svetovne porabe energije.    

Siemens se s temi izzivi spopada tako, da razvija rešitve za pametno omrežno povezovanje energetskih sistemov in stavbne infrastrukture ter tako ustvarja življenjske prostore v korist človeka in okolja. S povezovanjem teh dveh področij bo nastala inteligentna infrastruktura za omrežja, stavbe in industrijo, oziroma neke vrste ekosistem, ki se bo intuitivno odzival na potrebe ljudi ter hkrati varoval naš planet za bodoče generacije.

Stavbe in infrastrukture bodo v prihodnosti morale same pametno upravljati svojo energetsko porabo – raziskovalni projekt v soseski Seestadt Aspern jim tlakuje ustrezno pot. 

Zapleten energetski sistem 

Ti ekosistemi ali življenjski prostori uporabljajo vedno bolj razogljičeno in decentralizirano energijo, s čimer  se vloga stavb na energetskem trgu vedno bolj povečuje. Mnoge nove stavbe danes proizvajajo svojo lastno energijo, ki v vedno večjem obsegu prihaja iz obnovljivih virov. Kljub temu potrebujemo nove rešitve, ki bodo zadovoljile naraščajoče povpraševanje po električni energiji; le-to naj bi se v prihodnjih desetih letih več kot podvojilo. Hkrati pa moramo najti načine, kako izravnati nihanja v razpoložljivosti obnovljivih virov energije. Na področju proizvodnje električne energije bi povpraševanju lahko zadostili s pomočjo lokalnih sistemov za shranjevanje energije ter sektorskim povezovanjem,  s katerimi bi na primer povezali stavbe in polnilne postaje za električne avtomobile. 

Poleg tega bodo v prihodnosti stavbe in infrastrukture morale imeti to sposobnost, da same inteligentno upravljajo svojo porabo energije. Kombinacija decentralne proizvodnje energije in shranjevanja energijskih presežkov omogoča natančno napovedovanje povpraševanja ter tudi mešanice energetskih virov potrebnih za njegovo zadovoljevanje. Taki ukrepi pripomorejo k optimizaciji povpraševanja, zmanjšujejo stroške ter tudi povečajo razpoložljivost energetskih sistemov. Poleg tega bo za namen pametnega upravljanja stavb in energetskih omrežij potrebno zagotoviti tudi stalen pretok informacij med udeleženimi komponentami.  

Za povezavo ekosistemov na področju proizvodnje in porabe energije obstajajo številne možnosti, ki segajo od inteligentnega upravljanja omrežij in sistemov do inteligentnih rešitev za shranjevanje energije ter od avtomatizacije stavb ter krmilnih sistemov do stikalnih naprav, ventilov in tipal. Pomemben element v središču tega novega ekosistema inteligentne infrastrukture ter povezave sistemov za energetsko oskrbo s stavbami in industrijskimi sistemi pa so decentralni energetski sistemi.  

Optimalno okolje

Siemensovo operativno podjetje Smart Infrastructure (SI) se ukvarja z oblikovanjem trga za inteligentno, prilagodljivo infrastrukturo za sedanjost in za prihodnost. SI si prizadeva za povezovanje energetskih sistemov, stavb in gospodarskih panog, s katerim bi lahko uspešno naslovili pereče izzive urbanizacije. Siemens svojim kupcem ponuja obsežen in  integriran portfelj izdelkov, ki obsega izdelke, sisteme, rešitve in storitve od proizvodnje do porabe energije. Z vedno večjo digitalizacijo svojih ekosistemov SI svojim kupcem pomaga pri povečevanju konkurenčnosti, družbi pa pri njenem nadaljnjem razvoju ter tako pomembno prispeva k varovanju našega planeta. 

Siemens si prizadeva ustvariti okolja, ki bodo bolj učinkovita, zanesljiva, odzivna in odgovorna. 

Decentralizacija kot ključna komponenta

Povečevanje števila decentralnih energetskih sistemov vodi v bolj heterogeno in bolj dinamično energetsko oskrbo z različnimi dejavniki in večplastnimi energetskimi, informacijskimi in denarnimi viri, ki sicer lahko delujejo neodvisno in/ali izolirano, hkrati pa so priključeni na večje omrežje. Strokovnjaki predvidevajo, da bodo tehnologije za decentralne energetske sisteme v prihodnje dosegale visoko rast. Tako naj bi povprečna letna stopnja rasti za trg sistemov za shranjevanje energije do leta 2024 predvidoma znašala več kot 10 %. Infrastruktura za električna vozila naj bi se povečala za preko 30 %, medtem ko naj bi trg za decentralne energetske sisteme na splošno predvidoma zrasel za približno 10 %.

Pod črto lahko rečemo, da lokalne, decentralizirane in nadzorovane rešitve za proizvodnjo in shranjevanje električne energije končnim uporabnikom omogočajo določeno mero lokalne odpornosti ali celo popolno neodvisnost od omrežja, pogosto v povezavi z izjemnimi ekonomskimi prednostmi. Te prednosti pa koristijo tudi upravljalcem omrežij, saj s pomočjo lokalnih rešitev lahko upravljajo povpraševanje do te mere, da znižajo konične obremenitve, ko je dosežena meja zmogljivosti omrežja, presežke pa nato prodajo na trgu.   

Številne od teh prednosti se danes še ne uporabljajo v večjem obsegu. Vendar pa številke, ki jih dosegajo že izvedeni decentralni energetski projekti, govorijo same zase: neodvisna raziskava je pokazala, da imajo upravitelji decentralnih energetskih sistemov v primerjavi z običajnim obratovanjem omrežja za 8 do 28 % nižje stroške obratovanja, pri čemer se jim kapitalski vložek povrne v treh do sedmih letih. Izpusti ogljikovega dioksida se zmanjšajo v enaki meri.

S pomočjo teh novih možnosti in prednosti bomo lahko ustvarili okolja, ki jih bodo upravljali inteligentni viri ter nam bodo zagotavljala tri ključne prednosti: trajnost, varno in zanesljivo energetsko oskrbo ter ekonomske koristi. Na poti v energetsko prihodnost so teme, kot so razogljičenje, decentralizacija in digitalizacija, med sabo neločljivo povezane. Končni cilj je inteligentna in trajnostna proizvodnja, distribucija in poraba energije. Da pa bi ta cilj dosegli, moramo razmišljati vključevalno ter imeti pred sabo širšo sliko, kamor spada vse od inteligentnih energetskih konceptov do sektorskega priključevanja sistemov; od infrastrukture za električna vozila do integracije obnovljivih virov energije v elektroenergetsko omrežje. Tehnološke rešitve, ki omogočajo občuten napredek na tem področju, so danes že na voljo. Da pa bi povečali njihovo učinkovitost, ne potrebujemo le novo zakonodajo, predpise ali nove tehnološke rešitve. Mesta, gospodarske družbe in prebivalci sami lahko aktivno prispevajo k varovanju podnebja ter tako ustvarijo življenjska okolja v dobro človeka in okolja.

Pri proizvodnji električne energije bi lokalni sistemi za shranjevanje energije lahko prispevali k zadovoljevanju povpraševanja na primer tako, da bi povezali stavbe in polnilne postaje za električna vozila. 

Inteligentna okolja za več trajnosti 

V idealnem primeru decentralna oskrba z energijo odločilno prispeva k varovanju okolja in podnebja na našem planetu, saj se energija porablja tam, kjer nastaja, na ta način pa se izognemo tudi izgubam pri prenosu in distribuciji energije. Poleg tega lahko z uporabo obnovljivih virov energije občutno zmanjšamo obseg izpustov v ozračje ter tako varujemo naravne vire. Decentralni energetski sistemi imajo pri tem pomembno vlogo, saj so prirejeni posebej za proizvodnjo, shranjevanje in distribucijo zelene energije.  Ključno pa je, da te prednosti tudi učinkovito uresničimo, še posebej v luči aktualnih razprav o podnebnih spremembah. S tehnologijami, kot so rekuperacija toplote, napovedni algoritmi ter ukrepi za boljšo distribucijo energije, lahko že danes dosežemo občutne prihranke pri porabi virov.


Primer dobre prakse: Na poti do elektrike brez CO2 za otočje Galapagos
Več informacij (v angleškem jeziku)

Okolja, ki omogočajo znanje za zagotavljanje oskrbe z energijo 

Skoraj vse industrijske panoge, še posebej pa kritične, so odvisne od zanesljive oskrbe z energijo. Lokalne energetske rešitve prispevajo k izboljšanju zanesljivosti sistema ter povečanju razpoložljivosti , kakovosti in obremenljivosti oskrbe z energijo. Te prednosti podjetjem omogočajo, da zavarujejo svoje procese ter se tako pripravijo na izzive prihodnosti in hkrati zagotovijo nadgradljivost svojih procesov.

 

Primer dobre prakse: Wunsiedel – Energetska preobrazba kot odskočna deska v prihodnost energije
Več informacij (v angleškem jeziku)

Okolja, ki ponujajo znanje za ekonomske koristi 

Optimizacija energetskih stroškov bo vedno bolj pomemben dejavnik pri izboljšanju konkurenčnosti. Ta cilj lahko dosežemo na različne načine. Eden od njih je optimizacija energetske mešanice, ki prispeva k zniževanju stroškov za dokup dodatne električne energije. Druga dva učinkovita načina za zniževanje stroškov sta nižanje skupne porabe energije in povečevanje energetske učinkovitosti. Nenazadnje pa z namestitvijo lokalnih energetskih rešitev  lahko zmanjšamo stroške za omrežnino in s prodajo presežne energije na trgu dosežemo dodatne prihranke.


Primer dobre prakse: Nakupovalni center Sello – digitalizacija za učinkovito udobje