Цифровая энергетика: как умные сети могут решить проблему дефицита энергии

У сучасному динамічному енергетичному ландшафті розумні мережі стали трансформаційною технологією. Вони обіцяють докорінно змінити способи генерації, розподілу та споживання електроенергії.

Але що таке розумні мережі та чому вони привертають стільки уваги? 

Навіщо потрібні системи розумного використання сонячної енергії?

По-перше, варто розуміти, що існують кілька змінних величин. Наприклад, попит на електроенергію: його пік може припадати на ранок, коли споживачі активно використовують побутову техніку. Протягом дня може бути кілька таких піків і спадів.

Традиційні джерела енергії, такі як атомні електростанції, зазвичай працюють у постійному режимі. Альтернативні джерела, наприклад, сонячні або вітрові станції, мають нестабільний характер. Сьогодні може бути сонце, а завтра – хмари, і генерація енергії зменшиться.

Усі ці джерела потрібно інтегрувати, прогнозувати та балансувати, щоб енергія була доступною тоді, коли потрібна, і від найбільш вигідного джерела.

Для цього потрібні розумні мережі. Можна розглянути принцип застосування серед приватних споживачів. Наприклад, людина планує прання в обід, коли є надлишок енергії від сонячних станцій. Розумні системи аналізують це і вмикають споживання саме в цей час.

Розумні мережі централізують, пов'язують та прогнозують споживання енергії, роблячи її максимально вигідною. Ця сфера активно розвивається і очікується, що до 2028 року її вартість досягне приблизно 130 мільярдів доларів США.

З якими видами енергії працюють ці системи?

Насправді з усіма. Розумні мережі є програмним забезпеченням, яке інтегрується з генераторами енергії. Всі джерела, що можуть керуватися та змінювати свої характеристики, можуть бути підключені до розумних мереж.

Цінність цієї системи полягає у програмному забезпеченні, яке може прогнозувати найвигідніше споживання енергії на кілька годин або днів вперед, враховуючи дані про генерацію та ціни на електроенергію.

Які задачі вирішують розумні мережі?

Перш за все, це оптимізація вартості електроенергії. Проте сьогодні це більш актуально для європейських та скандинавських країн, де ціни доволі високі. Також там вагомий внесок в генерацію енергії вносять альтернативні системи. 

У цих державах споживачі мають реальний стимул розвивати та користуватися розумними мережами, адже бачать економію. Для України оптимізація вартості поки що не настільки важлива – в нас досі найнижчі ціни на електроенергію в Європі.

Інша задача – це баланс потужностей. Вміючи керувати електроенергією, можна робити простіші проєкти підключення – на 300 кВт, якщо немає потреби будувати систему на 1000 кВт, як того вимагає класичний підхід. 

Водночас завдяки акумуляторним технологіям за необхідності можна збільшити потужність до 1000 кВт.

Наприклад, у ситуації з електромобілями, яких стає все більше й більше. У бізнесів виникає потреба в додатковій потужності. Власники хочуть поставити зарядки на 1000 кВт. 

При цьому навряд туди приїдуть 10 автомобілів і почнуть заряджатися в ту ж саму мить. Хоча навіть якщо таке трапиться, розумні мережі можуть збалансувати систему та під'єднати додаткові джерела енергії за необхідності.

Які сьогодні вже є кейси використання розумних мереж?

Наразі більшість кейсів – тестові проєкти та ініціативи.

Одним із них є проєкт у Південній Австралії. П'ятсот домогосподарств візьмуть участь у ініціативі з управління енергією розумного будинку, організованому ARENA та SA Power Networks. 

Проєкт вартістю 13,8 мільйона австралійських доларів демонструє гнучкий попит у житлових умовах. У 500 будинках встановлять споживчі енергетичні ресурси та розумні прилади для оптимізації енергоспоживання.

Також варто згадати проєкт AI Innovation Data Space (i-DS) від Iberdrola. Він покликаний покращити вилучення цінності з даних для оптимізації електромереж за допомогою штучного інтелекту. 

Проєкт реалізується у рамках Global Smart Grids Innovation Hub Iberdrola за участю баскського урядового центру прикладної математики (BCAM), який зосередиться на прогнозуванні попиту в низьковольтній мережі.

Нідерланди також активно розвивають розумні мережі. Проєкти Netbeheer Nederland і Делфтського технологічного університету спрямовані на інтеграцію відновлюваних джерел енергії, підвищення енергоефективності та підтримку зростаючого попиту на електромобілі.

Очевидно, що за системами розумного використання енергії – майбутнє. Це світовий тренд, який важливий і для України. Розумні мережі можуть стати розв'язанням проблем блекаутів та балансування енергосистеми.