De la sfârșitul secolului al XIX-lea, sistemele de distribuție a energiei (deseori numite rețele) au fost sursa primară de energie electrică a lumii.Atunci când aceste rețele sunt create, ele funcționează destul de simplu – generează electricitate și o trimit către case, clădiri și oriunde este nevoie de electricitate.
Dar, pe măsură ce cererea de energie electrică crește, este nevoie de o rețea mai eficientă.Sistemele moderne de distribuție a energiei „rețea inteligentă” utilizate acum în întreaga lume se bazează pe tehnologia de ultimă oră pentru a optimiza eficiența.Această lucrare explorează definiția unei rețele inteligente și tehnologiile cheie care o fac inteligentă.
Ce estetehnologie de rețea inteligentă?
O rețea inteligentă este o infrastructură de distribuție a energiei care asigură o comunicare bidirecțională între furnizorii de utilități și clienți.Tehnologiile digitale care permit tehnologiile de rețea inteligentă includ senzori de putere/curent, dispozitive de control, centre de date și contoare inteligente.
Unele rețele inteligente sunt mai inteligente decât altele.Multe țări și-au concentrat mult efort pe transformarea rețelelor de distribuție învechite în rețele inteligente, dar transformarea este complexă și va dura ani sau chiar decenii.
Exemple de tehnologii de rețea inteligentă și componente ale rețelei inteligente
Contoare inteligente – Contoarele inteligente sunt primul pas în construirea unei rețele inteligente.Contoarele inteligente oferă clienților și producătorilor de utilități date despre consumul de energie la punctul de utilizare.Acestea furnizează informații despre consumul de energie și costuri pentru a alerta utilizatorii să reducă risipa de energie și să îi ajute pe furnizori să optimizeze sarcinile de distribuție în întreaga rețea.Contoarele inteligente constau, în general, din trei subsisteme principale: un sistem de alimentare pentru a măsura consumul de energie, un microcontroler pentru a gestiona tehnologia din interiorul contorului inteligent și un sistem de comunicație pentru a trimite și primi date despre consumul de energie/comandă.În plus, unele contoare inteligente pot avea putere de rezervă (când linia principală de distribuție este oprită) și module GSM pentru a identifica locația contorului din motive de securitate.
Investițiile globale în contoare inteligente s-au dublat în ultimul deceniu.În 2014, investiția anuală globală în contoare inteligente a fost de 11 milioane USD.Potrivit Statista, investițiile globale în contoare inteligente ajung la 21 de milioane de dolari până în 2019, ținând cont de câștigurile în eficiența sistemului din implementarea contoarelor inteligente.
Comutatoare inteligente de control al sarcinii și tablouri de distribuție – Deși contoarele inteligente pot furniza date în timp real furnizorilor de utilități, acestea nu controlează automat distribuția energiei.Pentru a optimiza distribuția energiei în perioadele de vârf de utilizare sau în zone specifice, utilitățile electrice folosesc dispozitive de gestionare a energiei, cum ar fi întrerupătoare și tablouri inteligente de control al sarcinii.Această tehnologie economisește cantități semnificative de energie prin reducerea distribuției inutile sau gestionând automat sarcinile care și-au depășit limitele de timp de utilizare permise.Pentru a optimiza distribuția energiei în perioadele de vârf de utilizare sau în zone specifice, utilitățile electrice folosesc dispozitive de gestionare a energiei, cum ar fi întrerupătoare și tablouri inteligente de control al sarcinii.Această tehnologie economisește cantități semnificative de energie prin reducerea distribuției inutile sau gestionând automat sarcinile care și-au depășit limitele de timp de utilizare permise.
De exemplu, orașul Wadsworth, Ohio, folosește un sistem de distribuție electrică construit în 1916. Orașul Wadsworth a încheiat un parteneriat cu Itron, un producător deComutatoare inteligente de control al sarcinii(SLCS), pentru a reduce consumul de energie electrică în sistem cu 5.300 de megawați oră prin instalarea SLCS în case pentru a circula compresoarele de aer condiționat în perioadele de vârf de utilizare a energiei electrice.Automatizarea sistemului de alimentare – Automatizarea sistemului de alimentare este activată de tehnologia rețelei inteligente, folosind infrastructura IT de ultimă generație pentru a controla fiecare verigă din lanțul de distribuție.De exemplu, sistemele de alimentare automatizate folosesc sisteme inteligente de colectare a datelor (asemănătoare cu cele ale contoarelor inteligente), sisteme de control al puterii (cum ar fi întrerupătoarele inteligente de control al sarcinii), instrumente analitice, sisteme de calcul și algoritmi ale sistemului de alimentare.Combinația acestor componente cheie permite grilei (sau mai multor grile) să se ajusteze și să se optimizeze automat cu o interacțiune umană limitată necesară.
Implementarea rețelei inteligente
Atunci când tehnologiile digitale, bidirecționale și de automatizare sunt implementate în rețeaua inteligentă, o serie de modificări ale infrastructurii vor maximiza eficiența rețelei.Implementarea rețelei inteligente a permis următoarele modificări de infrastructură:
1.Producția de energie descentralizată
Deoarece rețeaua inteligentă poate monitoriza și controla continuu distribuția energiei, nu mai este nevoie de o singură centrală mare pentru a genera electricitate.În schimb, electricitatea poate fi produsă de multe centrale electrice descentralizate, precum turbine eoliene, ferme solare, panouri solare fotovoltaice rezidențiale, mici baraje hidroelectrice etc.
2.Piață fragmentată
Infrastructura rețelelor inteligente acceptă, de asemenea, conectarea mai multor rețele ca mijloc de partajare inteligentă a energiei în sistemele centralizate tradiționale.De exemplu, în trecut, municipalitățile aveau unități de producție separate care nu erau conectate la municipalitățile învecinate.Odată cu implementarea unei infrastructuri de rețea inteligentă, municipalitățile pot contribui la un plan de producție comun pentru a elimina dependența de producție în cazul unei întreruperi de curent.
3.Transmisie la scară mică
Una dintre cele mai mari deșeuri de energie din rețea este distribuția energiei pe distanțe lungi.Având în vedere că rețelele inteligente descentralizează producția și piețele, distanța netă de distribuție în cadrul unei rețele inteligente este redusă semnificativ, reducând astfel risipa de distribuție.Imaginați-vă, de exemplu, o mică fermă solară comunitară care generează 100% din necesarul de energie electrică în timpul zilei comunității, la doar 1 km distanță.Fără o fermă solară locală, comunitatea poate avea nevoie să obțină energie de la o centrală electrică mai mare, aflată la 100 de kilometri distanță.Pierderile de energie observate în timpul transmisiei de la centralele electrice îndepărtate pot fi de o sută de ori mai mari decât pierderile de transmisie observate de la fermele solare locale.
4.Distribuție în două sensuri
În cazul fermelor solare locale, poate exista o situație în care ferma solară poate genera mai multă energie decât consumă comunitatea, creând astfel un surplus de energie.Această energie în exces poate fi apoi distribuită în rețeaua inteligentă, contribuind la reducerea cererii de la centralele electrice îndepărtate.
În acest caz, energia circulă de la ferma solară către rețeaua principală non-comunitară în timpul zilei, dar când ferma solară este inactivă, energia circulă de la rețeaua principală către acea comunitate.Acest flux de energie bidirecțional poate fi monitorizat și optimizat prin algoritmi de distribuție a energiei pentru a se asigura că cea mai mică cantitate de energie este irosită în orice moment în timpul utilizării.
Într-o infrastructură de rețea inteligentă cu distribuție bidirecțională și limite de rețea descentralizate, utilizatorii pot acționa ca micro-generatori.De exemplu, casele individuale pot fi echipate cu sisteme solare fotovoltaice de sine stătătoare care generează energie electrică atunci când sunt utilizate.Dacă sistemul fotovoltaic rezidențial generează energie în exces, această energie poate fi livrată către rețeaua mai mare, reducând și mai mult nevoia de centrale electrice centralizate mari.
Importanța rețelei inteligente
La nivel macroeconomic, rețelele inteligente sunt esențiale pentru reducerea consumului de energie electrică.Mulți furnizori locali de utilități și guverne oferă măsuri generoase și agresive pentru a participa la adoptarea rețelelor inteligente, deoarece este benefică din punct de vedere financiar și ecologic.Prin adoptarea unei rețele inteligente, producția de energie poate fi descentralizată, eliminând astfel riscul întreruperilor de curent, reducând costurile de operare a sistemului de alimentare și eliminând risipa de energie inutilă.
Ora postării: 15-03-2023