7 lutego 2024 18:02 - Polska, Świat
Inteligentniejsze, bezpieczniejsze i wydajniejsze zarządzanie energią – Internet Rzeczy (IoT) w energetyce

W trwającej transformacji energetycznej zrównoważony rozwój oraz wydajność idą w parze z innowacjami technologicznymi. Kluczowe w tym procesie jest monitorowanie i analityka predykcyjna. Dzięki integracji rozwiązań IoT (Internet Rzeczy) można je znacznie usprawnić.

Internet rzeczy to sieć podłączonych do Internetu urządzeń elektronicznych, określanych czasem jako inteligentne (ang. smart). Mogą korzystać one z przetwarzania danych w chmurze czy sztucznej inteligencji. Siła IoT polega na tym, że dane ze wszystkich połączonych urządzeń są agregowane i możliwa jest ich całościowa analiza. Pozwala to na przykład lepiej sterować oświetleniem miejskim na podstawie danych o ruchu pieszych i samochodów. 
 

Wydajniejsze zarządzanie siecią na poziomie mikro i makro

Dane zbierane z inteligentnych urządzeń mogą zrewolucjonizować integrację sieci energetycznych na poziomie mikro (gospodarstwa domowego) oraz makro (systemów centralnych i lokalnych). Umożliwiają również sprawniejsze bilansowanie, w tym magazynowanie energii i wydajność operacyjną. Rozwiązania IoT dają w ten sposób fundament pod istnienie inteligentnych sieci (ang. smart grids). Pewną demonstracją agregowania danych na rynku energii może być aplikacja PSE kompas energetyczny, która na bieżąco informuje o aktualnej strukturze produkcji prądu w Polsce.

Przykładem zastosowania IoT w energetyce są podłączone do Internetu liczniki zdalnego odczytu zużycia energii. Zgodnie z nowelizacją Prawa Energetycznego, Operatorzy Systemów Dystrybucyjnych (OSD) w Polsce do 2031 roku są zobowiązani do stopniowej wymiany u swoich klientów wszystkich liczników na inteligentne. Przesyłane przez Internet dane z liczników będą zasilały Centralny System Informacji Rynku Energii (CSIRE), którego uruchomienie planowane pierwotnie na 2024 rok, ma odbyć się w lipcu 2025 roku


Zdjęcie licznika dwukierunkowego, źródło: archiwum własne


Konkurencyjne OZE dzięki integracji technologii IoT 

Według danych Statista.com, do 2025 roku wartość IoT na rynku energii ma wynieść 35,2 mld dolarów. Firmy na całym świecie pracują obecnie nad technologiami i systemami umożliwiającymi dokładne przewidywanie, co wydarzy się za parę minut, godzin lub kolejnego dnia oraz wdrażaniem procesów reagowania na spodziewane problemy.

W sektorze OZE zobaczenie tego, co dzieje się w podstacjach oddalonych o wiele kilometrów i reagowanie na incydenty, zanim taki incydent nadejdzie, jest celem nadrzędnym. Przewidywanie dzięki IoT kreuje znaczny progres w zarządzaniu zasobami, prowadzące do obniżenia kosztów operacyjnych i zwiększenia wydajności.


Większa wydajność systemu dzięki inteligentnym urządzeniom i oprogramowaniu 

IoT w sektorze energetycznym to nie tylko technologia, ale także inteligentniejsze, bezpieczniejsze i wydajniejsze zarządzanie energią, które przynosi korzyści wszystkim interesariuszom transformacji. Posiadane dane pozwalają bowiem lepiej kierować energie tam gdzie jest potrzebna.

Inteligentny termostat podłączony do sieci pozwoli oszczędzić energie cieplną. To samo z oświetleniem czy inteligentnymi roletami, które podniosą się i opuszczą wraz z wschodem i zachodem słońca, pozwalając na oszczędność energii elektrycznej. Innym przykładem są po prostu podłączone do prądu falowniki. Dzięki smartfonowi prosument może podglądać osiągi instalacji i np. włączać prądożerne urządzenia wtedy, kiedy produkcja prądu jest wysoka. 

Dlatego w trakcie czwartej i piątej edycji programu “Mój prąd” dofinansowanie obejmowało również systemy do zarzadzania energią HEMS. Z kolei w ramach projektu Obserwatorium Transformacji Energetycznej przygotowywane jest rozwiązanie "Zefir dla Domu", które ma pozwalać na śledzenie zużycia energii w gospodarstwie domowym (więcej o nim w trakcie I Kongresu Energetyki Rozproszonej mówił dr Karol Wawrzyniak z NCBJ). 

Nie trzeba chyba mówić, jakie korzyści może przynieść IoT w szerszej skali, wykorzystania wielkich zbiorów danych (ang. Big Data). Do ich analizy wykorzystuje się rozproszony system sterowania (Distributed Control System – DCS) oraz kontrolę nadzorczą i akwizycje danych (SCADA). Pozwalają one mierzyć bieżące zużycie prądu, ale także przewidywać przyszłe.
 

Ochrona danych i cyberbezpieczeństwo 

W miarę jak IoT staje się coraz bardziej zakorzeniony w sektorze energetycznym, cyberbezpieczeństwo staje się najwyższym priorytetem. Bezpieczeństwo cybernetyczne jest uważane za jedno z największych wyzwań w inteligentnych sieciach elektroenergetycznych.

Luki bezpieczeństwa mogą umożliwić niepożądanym osobom przeniknięcie do systemu, pozyskanie prywatnych informacji o użytkownikach, przejęcie kontroli nad oprogramowaniem oraz manipulację warunkami obciążenia w celu destabilizacji sieci. Ochrona prywatności klientów jest także istotna, szczególnie w przypadku dostawców energii, którzy mogą gromadzić dużą ilość danych z liczników i innych urządzeń elektrycznych.

Takie dane nie tylko ujawniają informacje o zużyciu energii, ale również mogą dostarczyć informacji na temat osobistych nawyków, zachowań i preferencji klientów. Dane z inteligentnych liczników, obejmujące szczegółowe pomiary zużycia energii, mogą być wykorzystywane przez nieuprawnionych do wnioskowania na temat rodzaju aktywności lub obecności mieszkańców w domu w określonych godzinach.

Choć IoT przyczynia się do lepszego zarządzania energią należy zwrócić również uwagę na to, że wchodzące w jego skład urządzenia również zwiększają zapotrzebowanie na zużycie prądu.
 

Obszary wsparcia energetyki przez narzędzia informatyczne

W aktualnej sytuacji możemy wskazać na różne obszary zapotrzebowania na wykorzystanie IoT w energetyce. Ekspert Krzysztof Heller, w artykule na łamach numeru 5-6 czasopisma "Energetyka Rozproszona", wskazał na potrzeby operacyjne i analityczne takie jak:

  1. Automatyzacja monitorowania i zarządzania mikrosiecią, włącznie z magazynami energii.
  2. Wykorzystanie danych z AMI do prognozowania zużycia energii i automatycznego uruchamiania mechanizmów DSM/DSR.
  3. Tworzenie aplikacji dla użytkowników końcowych, umożliwiające zarządzanie sposobem konsumpcji energii.
  4. Dynamiczne zarządzanie taryfami oraz rozliczeniami odbiorców i pozostałych interesariuszy na rynku energii.
  5. Walidacja transakcji z wykorzystaniem mechanizmów blockchain oraz zagadnienia związane z cyberbezpieczeństwem.
     

Więcej na ten temat również w moderowanej przez Krzysztofa Hellera sesji I KER: "Innowacyjne technologie w energetyce rozproszonej".