Chytré sítě ?
V elektroenergetice se objevuje nový pojem: chytré / inteligentní sítě. Zatím asi budí rozpaky, ale jeho elementy se dnes a denně rodí. Nebude škodit, jestliže jim rovněž budeme věnovat něco pozornosti.
Nový hit elektroenergetiky: Smart grids – chytré sítě
Jsem tak trochu v rozpacích, jak pojem smart ve vztahu k elektrickým sítím přeložit. Má desítky významů, v daném pojetí asi bude nejbližší význam chytrý, inteligentní, šikovný a také programovatelný! Jak ale může být elektrická síť chytrá, inteligentní? Samozřejmě je to tak trochu nadsázka, ale kus inteligence v jejím chování ji může přidělit, věnovat její tvůrce!
Úvod
Možná jste se už pojmem smart grids – inteligentní, nebo chytré sítě setkali, setkání s ním v nedaleké době vás určitě čeká. Někteří ekologové v ně vkládají velké naděje, jako v systém, který by měl vyřešit tíživé problémy energetického zásobování a volají po co nejrychlejším uskutečnění. Evropská unie jejich budování považuje za nesmírně perspektivní a dokonce vytvořila tzv. Evropskou technologickou platformu inteligentních sítí (European Technology Platform), která už formuluje velkolepý program jejich rozvoje. Společnost ČEZ je opatrnější, rozhodně ale nechce zůstat stranou a má v úmyslu v několika vybraných regionech pokusně takové sítě vytvořit – zatím plánuje osadit v letech 2010-2013 na 40000 domácností jedním významným prvkem inteligentních sítí, inteligentním elektroměrem.
Pokusme se vylíčit ve stručnosti čím se by inteligentní sítě měly stát, čím by měly být a možná trochu tlumit přílišná očekávání, alespoň pro nejbližší dny a dokonce roky.
Ještě malá terminologická poznámka. Slovo grids sice při obvyklém překladu označuje síť, energetickou, dopravní apod., ale zde se objevuje v širším významu jako celek (systém), který toho zahrnuje daleko více než elektrická vedení, např. výrobny, rozvodny a mj. i stranu spotřeby. V dané souvislosti by se nám více líbil pojem „inteligentní elektrizační systém, soustava“.
Co je chytrá síť
V tradičních elektrických sítích, nebo spíše elektrizačních soustavách, se v poslední době objevují stále nové a nové prvky. Dnes jsou to především nekonvenční zdroje elektřiny jako elektrárny větrné a solární, intenzivně nastupují elektrárny na biomasu a po velkých teplárenských zdrojích, které zásobují naše města a sídliště teplem a současně dodávají do sítí elektřinu, nastupuje „malá kogenerace“, decentralizované miniteplárničky, které mají podobný, avšak lokální význam, do soustavy se intenzivně tlačí lokální fotovoltaické elektrárničky s panely na střechách našich domů. Tím ani vývoj, ani výčet zdaleka nekončí.
Po tepelných čerpadlech a solárních kolektorech, které mají usnadnit zásobování domácností teplem, ke slovu se hlásí malorozměrová akumulace tepla navazující na obytné jednotky či komplexy i mikroakumulace elektřiny ve výkonných bateriích. Osobní doprava nesměle směruje k hybridním automobilům (výbušný + elektrický motor) a elektromobilům, pro které se budují nabíjecí stanice, spolu s nimi se objevuje smělá myšlenka využívat elektřinu uloženou v akumulátorech elektrických vozidel k dočasným dodávkám elektřiny do sítí. Jako nové ekologické palivo motorových vozidel se nabízí vodík a s ním jeho výrobny, ukládání ve formě stlačeného plynu, i navazující palivové články, které mohou vodík opět měnit v elektřinu.
Na vlastních přenosových a rozvodných vedeních se toho na první pohled mnoho nezmění, i když v nedaleké budoucnosti nemůžeme vyloučit supravodivé kabely s minimálními ztrátami, nebo náhradu dnešních vzdušných vedení podzemními (nezaměňovat s kabely!). Co se určitě změní je stále větší, důmyslnější a dokonalejší (inteligentnější) uplatnění IT – informačních technologií při řízení provozu toho ohromného a složitého komplexu, který jsme prve naznačili. Nadějným směrem jsou tzv. samoléčivé elektrické sítě, schopné samočinně obratem vyhledat místo případné poruchy a okamžitě přijat opatření, aby nedošlo k narušení dodávek elektřiny.
Struktura chytrých sítí v pojetí Evropské technologické platformy
Legenda:
CentrIT – Centrála řízení chytrých sítí s využitím IT
IT – decentralizované složky IT
KE/JE – tradiční nízkoemisní velkoelektrárny
VE – Vodní elektrárny
MVE – malé vodní elektrárny
VĚE – větrné elektrárny (parky)
SLE – Solární elektrárny
BIOM – Elektrárny na biomasu
FV – Drobná fotovoltaika
Kol – Solární kolektory pro zásobování teplem
KOGEN – Lokální kogenerace
uKU – Mikroakumulace elektřiny (baterie)
TeKU – Akumulace tepla (lokální)
uSíť – Mikrosíť obytného komplexu
AkuH2 – Výroba a akumulace vodík
PalČ – Palivové články
Inteligence chytrých sítí, chytrých v tom nejširším slova smyslu však jde daleko za tyto hranice. Přejímá řízení technicky bezchybné, ekonomicky nejúčelnější nepřetržité souhry všech složek soustavy / chytrých sítí,
Součástí chytrých sítí je samozřejmě i chytrý spotřebitel, včetně chytré (inteligentní) domácnosti. Prvním krokem k němu, např. v pojetí ČEZ a.s., je náhrada dnešních elektroměrů elektroměry inteligentními. Jejich instalace je pro několik vybraných oblastí otázkou krátké budoucnosti.
V čem bude spočívat jejich očekávaná inteligence? Mají umožnit nepřetržitou automatickou komunikaci mezi spotřebitelem a dodavatelem energie na stále rostoucí technické a ekonomické úrovni. Dodavatele budou průběžně informovat o okamžitých nárocích na elektřinu (výkon, spotřebu), o možnosti část spotřeby dočasně odložit na dobu pozdější…Spotřebitel se bude průběžně dovídat o okamžité situaci v možnostech dodávky elektřiny v krátkodobém i delším výhledu a co je důležité, o stavu a vývoji cen elektřiny. Jeho chytré spotřebiče se budou moci účelně rozhodovat kdy kolik elektřiny odebrat, kdy spotřebu odložit na několik minut, desítek minut či hodin – aby se náklady na elektřinu minimalizovali, ale bez jakékoliv újmy v účelnosti a komfortu spotřeby. Samozřejmostí jsou navazující inteligentní spotřebiče, způsobilé této vysoko organizované hry.
Chytrá domácnost
Chytrá domácnost je synonymem obsáhlého inteligentního systému automatizace domácnosti, vybaveného širokým sortimentem spotřebičů a obslužných prvků. Umožní řídit vytápění, ventilaci a klimatizaci domu, účelně zapínat a vypínat elektrické spotřebiče a monitorovat bezpečnost vaší domácnosti místnost po místnosti. Kontroluje stav (otevření/uzavření) oken a dveří, reaguje na změny venkovní teploty a vývoj klimatických podmínek, řídí ventilaci místností, zastínění oken ovládáním okenních křídel a rolet. Usiluje o vaše pohodlí, na odchod všech členů rodiny z domu reaguje úpravou vytápění, přípravy teplé užitkové vody a regulace osvětlení, podle uloženého časového programu se připraví na jejich příchod. Kontroluje bezpečnost obydlí a na dálku informuje o jejím stavu a případném nebezpečí jejího narušení. Neméně důležitým cílem systému, prozatím budoucím, může být minimalizace nákladů na dodávku energií, elektřiny, plynu, tepla, příp. chladu na základě kontinuální výměny informací s jejich dodavateli prostřednictvím chytrých měřidel. Jsou-li součástí vybavení domu solární panely, solární články, tepelná čerpadla a další moderní energetické články, jako např. mikroakumulace elektřiny či tepla, zajišťuje jejich nejúčelnější spolupráci s vnějšími zdroji energie, energii momentálně přebytečnou vrací do sítě.
Zní vám to všechno jako fantazie, jako utopistická vize? Mýlíte se, dodavatelé potřebných technologií jsou v úplné pohotovosti a čekají na zájem spotřebitelů. Na internetu lze najít dokonce příklady realizací chytrých domácností. Ale o těch až příště.
