Breaking news
Zapraszamy do współpracy w 2024 r.! Po więcej informacji skontaktuj się z nami mailowo: [email protected]

Przełom XVIII i XIX w. to niewątpliwie złoty okres elektrotechniki w historii ludzkości. Sukces ten ma wielu ojców. Odkrycia Faradaya, Galvaniego, Volty czy Ampèra stworzyły podwaliny elektryczności, którą znamy dziś i która na stałe zmieniła oblicze naszego życia. Żarówki w naszych domach świecą nieprzerwanie już od 140 lat. A mimo to, współczesna energetyka ciągle się rozwija. Rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną, odnawialne źródła energii czy ciągłość w dostawie to tylko kilka z wielu stawianych przed nią wyzwań.

 

Jakub Kimmer, IoT Solution Architect, Transition Technologies PSC Sp. z o.o.*

 

Koncept turbin elektrycznych produkujących prąd, linie przesyłowe oraz transformatory sięgają wiele pokoleń wstecz. Niestety, na wynalezienie i masową produkcję tanich nadprzewodników musimy jeszcze trochę poczekać. Aby spełnić współczesne normy i utrzymać wysoką jakość energii elektrycznej niezbędny jest ciągły nadzór węzłów energetycznych, począwszy od elektrowni aż po liczniki w naszych domach. Nowe technologie wychodzą naprzeciw starym problemom. Nie inaczej jest oczywiście w energetyce.

Internet rzeczy (ang. Internet of Things, IoT ) to koncepcja, wedle której przedmioty mogą monitorować różne parametry, akumulować dane oraz przesyłać je między sobą za pomocą sieci komputerowej. Okazuje się, że implementacja tej technologii dla obecnie istniejących rozwiązań energetycznych jest całkowicie bezinwazyjna. Możliwość zbierania tych danych, ich dalsza analiza i wyciąganie wniosków otwierają nam drzwi do lepszego wykorzystania (w tym przypadku energii), a nawet przewidywania przyszłości dzięki sztucznej inteligencji (ang. Artificial Intelligence, AI). Wracając do początku, czyli zbierania danych. Polega ono na podłączeniu modułów monitorujących parametry pracy najważniejszych węzłów energetycznych danej sieci. Okazuje się, że rozwiązania tego typu są już z powodzeniem stosowane u naszych niedalekich sąsiadów w Szwajcarii, ale trwają prace nad szerszym rozpowszechnieniem tej technologii.

Monitorowanie pracy sieci pozwala dostawcom energii nie tylko na szybkie wykrywanie i eliminowanie ewentualnych usterek w dostawie, ale przede wszystkim na ciągły nadzór nad parametrami poszczególnych węzłów, jak i całych sieci energetycznych. Zaleta wprowadzenia rozwiązań IoT w energetyce okazuje się mieć także szereg innych zastosowań. Historia mocy, temperatury oraz parametrów pracy danego transformatora, pozwala na łatwe zaplanowanie napraw serwisowych, wymian elementów eksploatacyjnych oraz ułatwia dobór odpowiedniej mocy transformatora dla danego węzła. Co więcej, istnieją algorytmy, które na podstawie analizy danych są w stanie wykryć anomalie i zapobiec zbliżającej się usterce. Monitorowanie węzłów pozwala obliczyć oraz wykryć nadmierne straty na liniach przesyłowych, spowodowanych złą izolacją, korozją bądź kradzieżą energii elektrycznej. Na podstawie dokładnych pomiarów zmian napięcia możliwe jest obliczenie i naszkicowanie topologii sieci energetycznej bez konieczności prowadzenia obszernej i czasochłonnej dokumentacji. Wiedza o topologii wraz ze współrzędnymi GPS modułów ułatwia serwisowanie i zarządzanie parkiem maszyn. Akumulacja danych pozwala na analizę szeroko pojętej jakości prądu, wartości napięcia, zmian napięcia oraz gwałtowności owych zmian w sieci. Możliwe jest tworzenie raportów w oparciu o normy ISO, które producent i dostawca energii zobowiązany jest spełnić.

Kolejnym z wyzwań producentów energii elektrycznej jest dostarczenie określonej wartości napięcia dla odbiorcy końcowego. Niestety, popyt na energię zmienia się nie tylko wraz z porami roku, kiedy to w zimie dogrzewamy nasze mieszkania i dłużej palimy światło, ale także w skali dnia, gdy w nocy większość odbiorników jest wyłączona. Aby tego było mało, zadania nie ułatwia ocieplenie klimatu. Likwidacja elektrowni na paliwa kopalne oraz zwiększenie udziału zielonej energii niesie za sobą konieczność zarządzania nadwyżkami oraz niedoborem energii elektrycznej w sieci w bezwietrzne, pochmurne dni. Budowa dedykowanych akumulatorowni do magazynowania nadwyżek energii jest zbyt kosztowna z powodu niskiej wydajności i żywotności ogniw. Problem ten częściowo rozwiązują elektrownie szczytowo-pompowe. W przypadku niedoboru prądu w sieci woda napędza turbiny elektrowni, a w przypadku nadwyżek – elektrownia pobiera nadmiar energii, wtłaczając wodę z powrotem do jeziora retencyjnego. Niestety, budowa zapór wodnych jest kosztowna oraz bardzo inwazyjna dla środowiska. Okazuje się, że i w tej dziedzinie IoT może przyjść z pomocą. Analiza zużycia prądu w czasie rzeczywistym pozwala na łatwiejsze zarządzanie rozproszonymi zdecentralizowanymi węzłami energetycznymi. Komunikacja między małymi elektrowniami pozwala płynnie sterować produkcją. Wiele aglomeracji coraz częściej wprowadza elektryczne tabory komunikacji miejskiej. Inteligentne zarządzanie stacjami pozwala ładować pojazdy w godzinach nocnych, kiedy stoją nieużywane w bazie i gdy popyt na prąd jest najmniejszy. Kolejnym przykładem może być wykorzystanie oświetlenia miejskiego, które można błyskawicznie rozświetlić lub zgasić w sytuacjach kryzysowych.

Maszyny komunikują się już między sobą i podejmują autonomiczne decyzje. Kiedyś awarie będą serwisowane przez roboty z pominięciem czynnika ludzkiego. Science fiction? To samo mówiono o Benjaminie Franklinie, gdy puszczał latawca podczas burzy.

 

* Jakub Kimmer – ekspert w dziale Internet of Things oraz programista Java. Jako architekt i projektant odpowiedzialny jest za implementację, wsparcie, wdrażanie i dostarczanie wysokiej jakości rozwiązań IoT opartych na platformie PTC ThingWorx.

 

Czytaj także: