Reti energetiche intelligenti

A dumanda di energia globale hè stimata à cresce à circa 2,2 per centu annu. Questu significa chì u cunsumu energeticu globale attuale di più di 20 petawatt-ora aumenterà à 2030 petawatt-ora in 33. À u listessu tempu, l'enfasi hè stata posta nantu à l'usu di l'energia in modu più efficiente chè mai.

1. Auto in smart grid

Altre proiezioni predicenu chì u trasportu cunsumerà più di u 2050 per centu di a dumanda di l'electricità per u 10, in gran parte per via di a popularità crescente di i veiculi elettrici è ibridi.

se carica di batterie di vittura elettrica ùn hè micca gestitu bè o ùn funziona micca da sè stessu, ci hè u risicu di carichi di punta per via di troppu batterie chì sò caricate à u stessu tempu. A necessità di suluzioni chì permettenu di carricà i veiculi à i tempi ottimali (1).

I sistemi di putenza classica di u XXu seculu, in quale l'electricità hè stata prudutta principarmenti in e centrali cintrali è furnite à i cunsumatori via e linee di trasmissione d'alta tensione è e rete di distribuzione di media è bassa tensione, ùn sò micca adattati à e richieste di a nova era.

In l'ultimi anni, pudemu ancu vede u rapidu sviluppu di sistemi distribuiti, picculi pruduttori di energia chì ponu sparte i so surplus cù u mercatu. Hanu una parte significativa in i sistemi distribuiti. fonti d'energia rinnuvevuli.

Glossariu di smart grids

AMI - l'abbreviazione di Advanced Metering Infrastructure. Significa l'infrastruttura di i dispositi è u software chì cumunicanu cù i contatori di l'electricità, recullanu dati di energia è analizà questi dati.

generazione distribuita - pruduzzione d'energia da picculi installazioni di generazione o strutture cunnesse direttamente à e rete di distribuzione o situate in u sistema di energia di u destinatariu (darrettu à i dispositi di cuntrollu è di misurazione), generalmente producendu energia elettrica da fonti d'energia rinnuvevuli o micca tradiziunali, spessu in cumbinazione cù a produzzione di calore (cogenerazione distribuita). ). . E rete di generazione distribuita ponu include, per esempiu, prosumers, cooperative energetiche, o centrali municipali.

metru intelligente - un metru di l'electricità remota chì hà a funzione di trasmette automaticamente dati di misurazione di l'energia à u fornitore è cusì offre più opportunità per l'usu consciente di l'electricità.

Micro fonte di energia - una piccula pianta di generazione di energia, generalmente aduprata per u cunsumu propiu. A microfonte pò esse picculi centrali domestiche solari, idro o eoliche, micro turbine chì funzionanu à gas naturale o biogas, unità cù mutori chì funzionanu à gas naturale o biogas.

Pruposta - un cunsumadore d'energia cuscente chì pruduce energia per i so bisogni, per esempiu, in microfonti, è vende u surplus inutilizatu à a reta di distribuzione.

Tariffi dinamichi - i tariffi tenendu in contu i cambiamenti di ogni ghjornu in i prezzi di l'energia.

U spaziu-tempu observable

A risolve questi prublemi (2) richiede una rete cù una infrastruttura flexible "pensante" chì dirigerà l'energia esattamente induve hè necessariu. Tale decisione rete energetica intelligente - rete elettrica intelligente.

2. Sfide di u mercatu di l'energia

In generale, una rete intelligente hè un sistema di putenza chì integra in modu intelligente l'attività di tutti i participanti in i prucessi di produzzione, trasmissione, distribuzione è usu per furnisce l'electricità in modu ecunomicu, sustinibule è sicuru (3).

A so premessa principale hè a cunnessione trà tutti i participanti in u mercatu di l'energia. A reta cullega e centrali elettriche, grande è chjuca, è cunsumatori di energia in una struttura. Pò esiste è funziona grazia à dui elementi: l'automatizazione custruita nantu à sensori avanzati è un sistema ICT.

Per esse simplicemente: a rete intelligente "sà" induve è quandu u più grande bisognu d'energia è u più grande fornimentu nascenu, è ponu dirige l'eccessu di energia à induve hè più necessariu. In u risultatu, una tale rete pò migliurà l'efficienza, l'affidabilità è a sicurità di a catena di furnimentu energeticu.

3. Smart grid - schema basi

4. Trè spazii di griglie intelligenti, ugettivi è benefici chì nascenu da elli

Reti intelligenti permette di piglià remotamente letture di i contatori di l'electricità, monitorizà u statutu di a ricezione è a rete, è ancu u prufilu di a ricezione di l'energia, identificà u cunsumu di energia illegale, l'interferenza in i metri è e perdite d'energia, disconnect / connect remotamente u destinatariu, cambiate e tariffu, archiviu è fattura per leghje i valori, è altre attività (4).

Hè difficiuli di determinà accuratamente a dumanda di l'electricità, cusì di solitu u sistema deve aduprà a chjamata riserva calda. L'usu di a generazione distribuita (vede u Glossariu di Smart Grid) in cumminazione cù a Smart Grid pò riduce significativamente a necessità di mantene e grande riserve cumpletamente operative.

Pilastru reti intelligenti ci hè un vastu sistema di misurazione, cuntabilità intelligente (5). Include sistemi di telecomunicazione chì trasmettenu dati di misurazione à i punti di decisione, è ancu l'infurmazioni intelligenti, l'algoritmi di previsione è di decisione.

I primi installazioni pilotu di sistemi di misurazione "intelligente" sò digià in custruzzione, chì coprenu cità o cumuna individuali. Grazie à elli, pudete, frà altri cose, inserisce tariffu orari per i clienti individuali. Questu significa chì in certi momenti di u ghjornu, u prezzu di l'electricità per un tali cunsumu unicu serà più bassu, cusì vale a pena accende, per esempiu, una lavatrice.

Sicondu certi scientisti, cum'è un gruppu di circadori di l'Istitutu Tedescu Max Planck in Göttingen guidatu da Mark Timm, milioni di metri intelligenti puderanu in u futuru creà un sistema completamente autonomu. rete d'autoregulazione, decentralizatu cum'è Internet, è sicuru perchè hè resistente à l'attacchi chì i sistemi centralizzati sò esposti.

Forza da a pluralità

Fonti d'electricità rinnuvevuli A causa di a piccula capacità unità (RES) sò distribuite fonti. L'ultimi includenu fonti cù una capacità unità di menu di 50-100 MW, stallati in prossimità di u cunsumadore finali di energia.

Tuttavia, in pratica, u valore limite per una fonte cunsiderata cum'è distribuita varieghja assai da u paese à u paese, per esempiu, in Svezia hè 1,5 MW, in New Zealand 5 MW, in USA 5 MW, in UK 100 MW. .

Cù un numeru abbastanza grande di fonti sparse nantu à una piccula zona di u sistema di putenza è grazia à l'opportunità chì furnisce reti intelligenti, diventa pussibile è prufittuamente cunghjuntà queste fonti in un sistema cuntrullatu da l'operatore, creendu una "centrale virtuale".

U so scopu hè di cuncentrazione di a generazione distribuita in un sistema logicamente cunnessu, aumentendu l'efficienza tecnica è ecunomica di a generazione di l'electricità. A generazione distribuita situata in prossimità di i cunsumatori d'energia pò ancu aduprà risorse di carburanti lucali, cumpresi i biocarburanti è l'energia rinnuvevule, è ancu i rifiuti municipali.

Una centrale elettrica virtuale cunnetta parechje fonti d'energia lucali diffirenti in una certa zona (idro, vento, centrali fotovoltaiche, turbine à ciculu cumminatu, generatori di mutore, ecc.) vasta rete IT. sistema.

Una funzione impurtante in a creazione di centrali virtuali deve esse ghjucatu da i dispositi di almacenamento di energia chì permettenu di aghjustà a generazione di l'electricità à i cambiamenti di ogni ghjornu in a dumanda di u cunsumadore. Di solitu tali reservoirs sò batterie o supercapacitors; stazioni di almacenamiento pumped ponu ghjucà un rolu simili.

Una zona energèticamente equilibrata chì forma una centrale elettrica virtuale pò esse siparata da a reta di l'energia cù switch moderni. Un tali switch prutege, realizà u travagliu di misurazione è sincronizza u sistema cù a reta.

U mondu hè diventatu più intelligente

W reti intelligenti attualmente investitu da tutte e più grande cumpagnie energetiche in u mondu. In Europa, per esempiu, EDF (Francia), RWE (Germania), Iberdrola (Spagna) è British Gas (UK).

6. Smart grid combina fonti tradiziunali è rinnuvevuli

Un elementu impurtante di stu tipu di sistema hè a reta di distribuzione di telecomunicazioni, chì furnisce una trasmissione IP affidabile bidirezionale trà i sistemi di l'applicazioni cintrali è i cuntrolli d'electricità intelligenti situati direttamente à a fine di u sistema di putenza, à i cunsumatori finali.

Attualmente, a rete di telecomunicazioni più grande di u mondu per i bisogni Grid Smart da i più grandi operatori energetichi in i so paesi - cum'è LightSquared (USA) o EnergyAustralia (Australia) - sò pruduciuti cù a tecnulugia wireless Wimax.

Inoltre, a prima è una di e più grandi implementazioni pianificate di u sistema AMI (Advanced Metering Infrastructure) in Polonia, chì hè una parte integrante di a rete intelligente di Energa Operator SA, implica l'usu di u sistema Wimax per a trasmissione di dati.

Un vantaghju impurtante di a suluzione Wimax in relazione à l'altri tecnulugii utilizati in u settore energeticu per a trasmissione di dati, cum'è PLC, hè chì ùn ci hè micca bisognu di disattivà e sezioni intere di e linee elettriche in casu d'emergenza.

7. Piramide d'energia in Auropa

U guvernu cinese hà sviluppatu un grande pianu à longu andà per investisce in sistemi d'acqua, aghjurnà è espansione e rete di trasmissione è l'infrastruttura in e zone rurale, è reti intelligenti. A Cumpagnia di a Griglia di u Statu Cinese hà pensatu di presentà elli da u 2030.

A Federazione Giapponese di l'Industria Elettrica prevede di sviluppà una rete intelligente alimentata da u sole da u 2020 cù u sustegnu di u guvernu. Attualmente, un prugramma statale per pruvà l'energia elettronica per e reti intelligenti hè implementatu in Germania.

Una "super grid" energetica serà creata in i paesi di l'UE, per mezu di quale l'energia rinnuvevule serà distribuita, principalmente da i parchi eolici. A cuntrariu di e rete tradiziunali, ùn serà micca basatu annantu à l'alternanza, ma in u currente elettricu direttu (DC).

I fondi europei anu finanziatu u prugramma di ricerca è furmazione MEDOW, chì riunisce università è rapprisentanti di l'industria energetica. MEDOW hè l'abbreviazione di u nome inglese "Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind".

U prugramma di furmazione hè prevista finu à marzu 2017. Creazione rete di energia rinnuvevuli à una scala cuntinentale è una cunnessione efficiente à e rete esistenti (6) hè sensu per via di e caratteristiche specifiche di l'energia rinnuvevule, chì hè carattarizata da surplus periodici o carenza di capacità.

U prugramma Smart Peninsula chì opera in a Peninsula Hel hè ben cunnisciutu in l'industria energetica polacca. Hè quì chì Energa hà implementatu i primi sistemi di lettura à distanza di prova di u paese è hà l'infrastruttura tecnica adatta per u prugettu, chì serà più aghjurnatu.

Stu locu ùn hè statu sceltu per casu. Questa zona hè carattarizata da alta fluttuazioni in u cunsumu energeticu (altu cunsumu in l'estiu, assai menu in l'invernu), chì crea una sfida addiziale per l'ingegneri energetichi.

U sistema implementatu deve esse carattarizatu micca solu da una alta affidabilità, ma ancu da una flessibilità in u serviziu di u cliente, chì li permette di ottimisà u cunsumu d'energia, cambià e tariffu di l'electricità è aduprà fonti d'energia alternativa emergenti (pannelli fotovoltaici, turbine eoliche, etc.).

Ricertamenti, infurmazione hè ancu apparsu chì Polskie Sieci Energetyczne vole almacenà energia in batterie putenti cù una capacità di almenu 2 MW. L'operatore prughjetta di custruisce strutture di almacenamento d'energia in Pulonia chì susteneranu a rete elettrica, assicurendu a continuità di l'offerta quandu e fonti d'energia rinnuvevuli (RES) cessanu di funziunà per mancanza di ventu o dopu a bughjura. L'electricità da u magazzinu andarà dopu à a reta.

A prova di a suluzione puderia principià in dui anni. Sicondu infurmazioni micca ufficiali, i giapponesi da Hitachi offrenu PSE per pruvà cuntenituri putenti di batterie. Una di queste batterie di lithium-ion hè capace di furnisce 1 MW di putenza.

I magazzini ponu ancu riduce a necessità di espansione e centrali elettriche convenzionali in u futuru. I parchi di u ventu, chì sò carattarizati da una alta variabilità in a putenza (secondu e cundizioni meteorologiche), forzanu l'energia tradiziunale per mantene una riserva di putere in modu chì i mulini di ventu pò esse rimpiazzati o supplementati in ogni mumentu cù una putenza ridutta.

L'operatori in tutta l'Europa investenu in u almacenamentu di energia. Ricertamenti, i britannichi anu lanciatu a più grande installazione di stu tipu in u nostru cuntinente. A facilità à Leighton Buzzard vicinu à Londra hè capace di almacenà finu à 10 MWh di energia è furnisce 6 MW di putenza.

Daretu à ellu sò S&C Electric, Samsung, è ancu UK Power Networks è Younicos. In settembre 2014, l'ultima cumpagnia hà custruitu u primu almacenamentu di energia cummerciale in Europa. Hè stata lanciata in Schwerin, Germania è hà una capacità di 5 MW.

U documentu "Smart Grid Projects Outlook 2014" cuntene 459 prughjetti implementati da u 2002, in quale l'usu di e tecnulugia novi, e capacità ICT (teleinformazioni) cuntribuitu à a creazione di una "smart grid".

Hè da nutà chì i prughjetti sò stati presi in considerazione in i quali almenu un statu membru di l'UE hà participatu (era partenariu) (7). Questu porta u numeru di paesi coperti in u rapportu à 47.

Finu a ora, 3,15 miliardi d'euros sò stati attribuiti per questi prughjetti, ancu s'è 48 per centu di elli ùn sò micca stati finiti. I prughjetti di R&D cunsumanu attualmente 830 milioni d'euros, mentre chì a prova è l'implementazione costanu 2,32 miliardi d'euros.

Trà elli, per capita, Danimarca investe u più. A Francia è u Regnu Unitu, invece, anu i prughjetti di u budgetu più altu, cù una media di 5 milioni d'euros per prughjettu.

Paragunatu à sti paesi, i paesi di l'Europa di l'Est andonu assai peggiu. Sicondu u rapportu, generanu solu 1 per centu di u budgetu tutale di tutti questi prughjetti. Per u numeru di prughjetti implementati, i primi cinque sò: Germania, Danimarca, Italia, Spagna è Francia. A Pulonia hà pigliatu u 18u postu in u ranking.

A Svizzera era davanti à noi, seguita da l'Irlanda. Sutta u slogan di smart grid, suluzioni ambiziose, quasi rivoluzionarie sò implementate in parechji lochi di u mondu. piani di mudernizà u sistema di putenza.

Unu di i migliori esempi hè u Prughjettu Ontario Smart Infrastructure (2030), chì hè statu preparatu in l'ultimi anni è hà una durata stimata di finu à 8 anni.

8. Pianu per implementà Smart Grid in a pruvincia canadiana di Ontario.

Virus energetichi?

Tuttavia, se rete energetica divintatu cum'è Internet, vi tocca à piglià in contu chì si pò affruntà i listessi minacce chì avemu affruntà in riti urdinatore mudernu.

9. Robots cuncepitu per travaglià in rete energetica

I laboratori F-Secure anu avvistatu recentemente di una nova minaccia cumplessa per i sistemi di serviziu di l'industria, cumprese e reti elettriche. Hè chjamatu Havex è usa una nova tecnica assai avanzata per infettà l'urdinatori.

Havex hà dui cumpunenti principali. U primu hè u software Trojan, chì hè utilizatu per cuntrullà remotamente u sistema attaccatu. U sicondu elementu hè u servore PHP.

U cavallu di Troia hè stata attaccata da l'attaccanti à u software APCS / SCADA rispunsevuli di seguità u prugressu di i prucessi tecnologichi è di produzzione. I vittimi scaricanu tali prugrammi da i siti specializati, senza sapè a minaccia.

I vittimi di Havex eranu principarmenti istituzioni europee è cumpagnie implicate in suluzioni industriali. Parte di u codice Havex suggerisce chì i so creatori, in più di vulè arrubbari dati nantu à i prucessi di produzzione, puderia ancu influenzà u so cursu.

10. Zone di smart grids

L'autori di stu malware anu particularmente interessatu in e rete energetica. Possibile un elementu futuru sistema di putenza intelligente ancu i robots.

Ricertamenti, circadori di l'Università Tecnologica di Michigan anu sviluppatu un mudellu di robot (9) chì furnisce l'energia à i lochi affettati da l'interruzioni di energia, cum'è quelli causati da disastri naturali.

Macchine di stu tipu puderanu, per esempiu, restituverà u putere à l'infrastruttura di telecomunicazioni (torri è stazioni di basa) per fà operazioni di salvezza più efficace. I robots sò autonomi, elli stessi sceglienu a megliu strada per a so destinazione.

Puderanu avè batterie à bordu o pannelli solari. Puderanu alimentà l'altri. Significatu è funzioni reti intelligenti andate assai oltre l'energia (10).

L'infrastruttura creata in questu modu pò esse aduprata per creà una nova vita intelligente mobile di u futuru, basatu nantu à e tecnulugia di punta. Finu a ora, pudemu solu imaginà i vantaghji (ma ancu i disadvantages) di stu tipu di suluzione.