LTE to bezpieczeństwo energetyki

Nawałnice, rozwój rozproszonego systemu OZE oraz elektromobilności, a wreszcie system rezerw DSR (demand side response) – polska energetyka jeszcze nigdy w swojej historii nie stała przed tak olbrzymimi wyzwaniami związanymi ze zbieraniem, przetwarzaniem i analizą różnorodnych danych z całego systemu.

Czytaj także: Polska energetyka wchodzi w ostry zakręt

Liczą się milisekundy

– Mamy kilka lat, nie więcej – mówi w rozmowie z „Rzeczpospolitą” prof. Marek Niezgódka, dyrektor Centrum Cyfrowej Nauki i Technologii UKSW. – Pojawienie się dziur energetycznych ma tę cechę strukturalną, że w sieciach zaczyna błyskawicznie eskalować z uwagi na generowaną nierównowagę – tłumaczy.

W systemie, który jest rozproszony na tysiące niewielkich punktów, najdrobniejsza awaria może wywołać katastrofalną reakcję łańcuchową.

Branża szuka już remedium na przyszłe kłopoty. Ma nim być technologia LTE i przydzielona energetyce częstotliwość w paśmie 450 MHz. – Umożliwia ona sektorowi energii realizację trzech grup zadań, w tej samej wydzielonej sieci, co w rozwiązaniach wcześniej stosowanych nie było możliwe – informował wiceprezes PGE Systemy, spółki odpowiedzialnej za pilotażowe testy częstotliwości, Michał Kot.

Okazji do drobnych awarii przybywa: URE doliczył się 55 tys. mikroinstalacji PV. Po polskich drogach jeździ już 6 tys. e-aut, a rząd zapowiada ich milion w perspektywie 2025 r. W systemie rezerw DSR zwykle zabezpiecza się w tysiącach firm 10 proc. krajowego zapotrzebowania na energię. Przybywa ekstremalnych zjawisk pogodowych.

– Stabilność sieci oprze się w tym przypadku na sieci transmisyjnej będącej w stanie gwarantować niezakłócony przepływ danych z wszystkich punktów ich powstawania do centrów przetwarzania – mówi badacz z UKSW. – Te centra muszą być zdolne do dostarczenia wyników przetwarzania praktycznie bez wprowadzania dodatkowych opóźnień. Standardowe systemy realizujące przetwarzanie w chmurze nie gwarantują oczekiwanego poziomu sprawności przetwarzania – dodaje.

Obiecująca technologia

Obiecująco zapowiada się za to technologia LTE. Eksperymenty z nią trwają już od pewnego czasu: próbowała sieć T-Mobile, Orange w sierpniu zainstalował w Warszawie 1500 liczników energii, które za pomocą LTE mają wysyłać informacje o zużyciu. W tym kierunku idzie też firma Apator, która realizuje projekty bazujące na inteligentnych systemach i miernikach, zdalnie komunikujących się z operatorem sieci dystrybucyjnej. Ale pasmo 450 MHz to zupełnie inna liga.

Impulsem do zajęcia się potencjałem tej częstotliwości były nawałnice 2017 r. Uświadomiono sobie, że sieci nie są jednorodne, operatorzy sieci dystrybucyjnych poszczególnych koncernów mieli kłopoty z koordynacją działań, a łączność za pomocą sieci komórkowych to żadne rozwiązanie. W 2018 r. zapadła decyzja o przydzieleniu energetyce pasma 450 MHz i powołaniu spółki PGE Systemy (w której odpowiedzialny za pilotaż systemu LTE jest były wiceminister energii Andrzej Piotrowski). Wiosną br. ruszyły pilotażowe testy systemu.

– Jesteśmy na etapie, na którym chcielibyśmy zdefiniować ryzyko i słabe punkty w systemie – mówi prof. Niezgódka.

Zgodnie z zapowiedziami osób odpowiedzialnych za projekt komercjalizacji mogłaby nastąpić w 2021 r., a system mógłby rozpocząć pracę na połowie obszaru Polski. Szacunkowe koszty inwestycji w części elektronicznej mogłyby sięgnąć 200 mln zł. – Czynniki, które mogą opóźnić ten proces, mają w największym stopniu charakter decyzyjny czy legislacyjny. Ten wymiar bywa najtrudniejszy do opanowania. Ale nowe podejście do całego systemu, nieobciążone przywiązywaniem się na siłę do jego tradycyjnej struktury, to klucz do tego, by polska gospodarka energetyczna miała szansę funkcjonować w przyszłości w sposób stabilny – kwituje nasz rozmówca.

„Rzeczpospolita” jest patronem medialnym konferencji SmartEnergy Powered by LTE 450, organizowanej w dniach 11–12 września br. w Warszawie.

Technologie nie przełożą się na ceny

Minister energii Krzysztof Tchórzewski o nowych technologiach, które trafiają do energetyki.

Prof. Niezgódka z UKSW, przewiduje, że w najbliższych latach system energetyczny przejdzie podobną rewolucję jak niegdyś Internet, od kilku źródeł publikacji na portalach do treści tworzonych masowo przez użytkowników na blogach, forach i w serwisach społecznościowych. Czy to oznacza, że skoro mamy w Polsce mniej paneli fotowoltaicznych na dachach niż na przykład mają nasi zachodni sąsiedzi, to grozi nam brak energii?

Każda, nawet krótka przerwa w dostawie energii jest dziś bardzo bolesna. Dłuższa przerwa powoduje bardzo poważne zakłócenia. A brak dostaw energii sparaliżowałby życie ludzi, funkcjonowanie gospodarki i państwa. W gorące dni brak energii może spowodować zepsucie się zapasów żywności, uniemożliwić dostawy wody i odprowadzanie nieczystości natomiast w mroźne zimy brak energii może nawet kosztować ludzkie życie.

I choć życie ludzkie nie ma ceny, musimy bardzo uważać by zbyt wysokie ceny energii nie spowodowały, że choć będzie ona dostępna technicznie, to ludzi nie będzie stać na zaspokajanie potrzeb energetycznych. Tak naprawdę bowiem, nie ważne jest z jakiego powodu energia jest niedostępna: czy technicznego, czy ekonomicznego. Każdy rząd, działając tak by sprostać oczekiwaniom obywateli, musi znaleźć sposób jak połączyć tanie wytwarzanie i dystrybucję energii z pełnym zaspokojeniem popytu. I to przy jednoczesnym eliminowaniu zanieczyszczenia środowiska i pozostałych czynników wpływających na zmianę klimatu.

Przez lata polska polityka energetyczna oparta była na założeniu samowystarczalności w oparciu o nasze własne surowce: węgiel kamienny i brunatny. Dziś stajemy jednak w obliczu obejmujących całą Unię Europejską zmian w polityce energetycznej i środowiskowej. I choć polska energetyka, kosztem ogromnych nakładów, znacząco zredukowała emisje szkodliwych dla zdrowia substancji i pyłów, to nadal problemem pozostał podstawowy produkt spalania: dwutlenek węgla.

Przewidujemy więc dla energetyki rozproszonej ważną rolę, szczególnie w wydaniu energetyki obywatelskiej: paneli fotowoltaicznych na dachach, wiejskich biogazowni ale też „inteligentnego” odbioru energii, polegającego na wykorzystywaniu doraźnie pojawiających się nadwyżek.

Wg profesora oznacza zupełnie nowe zasady budowy i funkcjonowania sektora energii. Czy jesteśmy w stanie szybko nadrobić opóźnienia?

Transformacja nie nastąpi z dnia na dzień i choć może mamy dziś mniej Odnawialnych Źródeł Energii, niż na przykład Niemcy, ale jednocześnie więcej uwagi poświęcamy na dostosowanie systemu by efektywnie wprowadzać OZE, bez ponoszenia wygórowanych, a niestety słabo istniejących w świadomości zwolenników OZE, kosztów systemowych. Nie chcemy mechanicznie powielać scenariuszy z bogatszych krajów UE. Szukamy rozwiązań umożliwiających zmianę uciążliwych dla środowiska, a więc też dla naszego zdrowia i zdrowia naszych dzieci, form wykorzystania energii. W pierwszej kolejności chodzi tu o elektromobilność i elektryczne ogrzewanie. Walka o czystsze powietrze to jednak ogromne wyzwanie dla systemu przesyłania i dystrybucji energii elektrycznej. Nigdy wcześniej nie był on projektowany do obsługi takich potrzeb. No a teraz musimy uzupełnić moce tradycyjnych dużych elektrowni dużą liczbą mniejszych, lokalnych źródeł. Musimy też zapewnić ich wykorzystanie w okresie, gdy mogą generować energię i znaleźć sposób na jej uzupełnienie gdy nie ma słońca lub nie wieje wiatr.

W ostatnich latach wprowadziliśmy koncepcję rozliczeń prosumenta, która nie tylko owocuje dziś ogromnie dynamicznym wzrostem liczby opłacalnych instalacji ale też w najmniejszym stopniu zakłóca pracę sieci dystrybucyjnych. Wiele inicjatywy w poszukiwaniu najbardziej pasujących do miejscowych uwarunkowań rozwiązań wykazali polscy przedsiębiorcy w ramach tzw. klastrów energii. Pora jeszcze poświęcić dużo uwagi biogazowniom przetwarzającym różnego rodzaju odpady: z hodowli, pozostałości z roślin uprawnych czy z przemysłu przetwórstwa żywności. Wyselekcjonowane frakcje odpadów komunalnych od ludności i z różnego rodzaju usług gastronomii również mają duży potencjał energetyczny.

Profesor mówi o wprowadzeniu systemów szybkiego zbierania danych, automatycznym sterowaniu. W którym miejscu jesteśmy?

Nasza energetyka wkracza szybkim krokiem w rozwiązania automatycznego sterowania siecią i wytwarzaniem – nazwane przemysłem 4.0. Dwie polskie spółki energetyczne PGE i ENEA, w Augustowie, w Warszawie, w Poznaniu i we Wrześni kończą właśnie testy nowej technologii łączności LTE w dedykowanym paśmie 450MHz.

Z satysfakcją można powiedzieć, że są to pilotażowe testy zastosowania technologii łączności LTE 450 na potrzeby sektora energii w Unii Europejskiej, a nawet na świecie. Pomyślne rezultaty testów pozwalają myśleć o rozbudowie rozwiązania na cały kraj. Dzięki możliwości zdalnego odczytu liczników i innych elementów służących do pomiarów, sygnalizacji i sterowania, możemy o wiele efektywniej zarządzać siecią, źródłami wytwórczymi i odbiornikami. To duży krok w zestawieniu ze stosowanymi dotąd urządzeniami zapewniającymi wyłącznie komunikację między pracującymi w terenie monterami.

Polskie przedsięwzięcie wzbudziło spore zainteresowanie i liczymy, że w konsekwencji zdobytych doświadczeń podejście takie zostanie rekomendowane przez Komisję Europejską jako metoda efektywnego rozwiązywania wyzwań, które dla sieci energetycznych niesie upowszechnienie OZE, rozwój nie emitujących zanieczyszczeń odbiorników energii w związku z rozwojem elektromobilności i elektrycznego ogrzewania. Jako rozwiązanie, które umożliwia też sterowanie pracą odbiorników w celu dostosowywania zużycia energii do sytuacji w sieci i możliwości wytwarzania energii.

Nowoczesne rozwiązania w energetyce ułatwią połączenie dotychczasowego jej potencjału z możliwościami wprowadzania czystych technologii jakie dają zastosowania źródeł OZE. Otwiera się perspektywa atrakcyjnych miejsc ciekawej pracy dla młodych i możliwość owocnego wykorzystania doświadczenia starszego pokolenia. Poprawia się bezpieczeństwo w pracy, ogranicza liczba przerw w dostawach a ich usunięcia skutków gwałtownych zjawisk atmosferycznych przebiega sprawniej. Zwiększa się tolerancja sieci na funkcjonowanie w trudnych warunkach silnych upałów lub dużych mrozów.