ENERGETIKA

PROŽDRLJIVI M2M

Napredna energetska mreža za potrebe komunikacijskih modula

PIŠE: VANESA ČAČKOVIĆ

Predviđa se da će do 2020. godine biti u upotrebi gotovo 50 milijardi umreženih uređaja što znači da će biti desetak puta više u globalnoj populaciji negoli ih je danas. Drugim riječima, do 2020. godine M2M postat će najzastupljeniji oblik komunikacije, a goleme energetske potrebe čine nužnim pomnu analizu načina njihova korištenja.

Napredna mjerna infrastruktura uključuje hardver, softver, komunikacije, energetske pokazatelje i kontrolere za kupce, sustave koji koriste kupci, aplikacije za upravljanje mjernim podacima te poslovne sustave opskrbljivača

Napredne elektroenergetske mreže jedan su od primjera M2M komunikacije koja se provodi pomoću senzora i drugih aktivnih elementima u ovom slučaju u elektroenergetskoj mreži. Tim se aktivnim elementima u stvarnom vremenu upravlja i prati niz pokazatelja energetskog sustava poput potrošnje električne energije, gubitaka u distribuciji električnom energijom, ispada u distribuciji, radnog učinka pojedinih dijelova mreže i mnogih drugih.
Ti elementi, povezani u komunikacijsku mrežu s operativnim sustavima podrške, omogućuju slanje informacija u centralni informacijski sustav te nadzor i upravljivost cjelovitom elektroenergetskom mrežom s jednog mjesta. Ti podaci u operativnim sustavima podrške omogućuje uštede u proizvodnji, transmisiji, distribuciji i potrošnji električne energije, a njihova daljnja integracija s poslovnim sustavima podrške i postizanje veće poslovne efikasnosti te poboljšanje kvalitete usluga.
Za ostvarenje jedne napredne elektroenergetske mreže nužno je imati skup industrijskih standarda koji osiguravaju interoperabilnost i pouzdanost cijelog sustava. Jedna od osnovnih komponenti elektroenergetske mreže je pametno brojilo. Pametno brojilo - smart meter - je elektroničko brojilo električne energije, vode, plina, topline... koje mjeri i pohranjuje kumulativne ili intervalne mjerne podatke te ih putem dvosmjernog komunikacijskog kanala razmjenjuje s centralnim sustavom za nadzor i obračun.


Napredna brojila imaju dodatno ugrađene određene funkcionalnosti: senzore za nadzor rada brojila, zapis događaja i nestanka napona, nadzor kvalitete isporuke krajnjem korisniku, mogućnost komuniciranja s uređajima za prikaz potrošnje kupcima, mogućnost komuniciranja s mjerilima drugih energenata.
Napredna mjerna infrastruktura (Advanced Metering Infrastructure - AMI) je sustav koji mjeri, prikuplja i analizira način korištenja energije te komunicira s mjernim uređajima kao što su elektroničko ili plinsko brojilo, brojilo topline ili vode, prema definiranom rasporedu ili na zahtjev. Ovi sustavi uključuju hardver, softver, komunikacije, energetske pokaznike i kontrolere za kupce, sustave koje koriste kupci, aplikacije za upravljanje mjernim podacima te poslovne sustave opskrbljivača. Tipičan AMI sustav prikazan je na slici 1.
AMI infrastruktura je namijenjena distribuiranju vremenski preciznih informacija o korištenju električne energije do svih potrebnih lokacija komunalne kompanije, kao i pružanju povratne informacije kupcima. Naglasak je na mogućnosti komunikacije s kupcima zbog upravljanja opterećenjem i izvođenja drugih aplikacija za upravljanje zahtjevima za električnom energijom. AMI treba osigurati sučelja temeljena na javnim normama za jednostavnu nadogradnju i proširenje, a temelj je za integraciju s različitim proizvodima treće strane koji će u konceptu jedne pametne mreže omogućiti proširenje opsega energetskih usluga. Naprimjer, to je punjenje električnih vozila, upravljanje potrošnjom, automatizacija procesa i slično. Zaključak Europske komisije jest da su za masovne implementacije pametnog mjerenja potrebne široko prihvaćene otvorene norme, koje bi jamčile zajednički rad sustava i uređaja različitih proizvođača.
Među važnim koracima u smjeru otklanjanja tih prepreka, uz financiranje projekta Open meter je i dodjela mandata M/441 europskim normizacijskim organizacijama CEN, CENELEC i ETSI u ožujku 2009. Prema tom mandatu, CEN, CENELEC i ETSI trebaju kroz europsku normu specificirati sklopovsku i programsku potporu otvorenoj arhitekturi za mjerne sustave pri dvosmjernoj komunikaciji preko normiranih sučelja te je uvjet za uspostavu naprednih informacijskih i upravljačkih sustava – za korisnike i opskrbljivače. Arhitektura treba biti skalabilna, prilagodljiva budućim komunikacijskim medijima i treba jamčiti sigurnu razmjenu podataka. Uz to, treba definirati europske norme za harmonizirana rješenja dodatnih funkcionalnosti.



Tablica 1



Tablica 2

Europska komisija je 2007. godine propisala poznate 20/20/20 ciljeve do 2020. godine: smanjiti emisiju štetnih plinova za 20 %, povećati udio energije iz obnovljivih izvora za 20 %, te povećati energetsku efikasnost za 20 %

Implementacija naprednog mjerenja u EU

Europska komisija je 2007. godine propisala i poznate 20/20/20 ciljeve do 2020. godine: smanjiti emisiju štetnih plinova za 20 %, povećati udio energije iz obnovljivih izvora energije za 20 % te povećati energetsku efikasnost za 20 %. Iako su ciljevi već ublaženi različitim dogovorima kao što je The Third Energy Directive iz lipnja 2012. godine, oni su postavili tijek razvoja energetskog tržišta u Europi za ovu dekadu. Valja naglasiti da većina preporuka nije obvezujuća što zemljama članicama ostavlja dosta prostora za interpretaciju jer one imaju zadnju riječ kako treba implementirati preporuke.
Krajem 2013. godine trinaest zemalja članica razvilo je regulatorne planove za implementaciju pametnih brojila na državnoj razini: Švedska i Italija prednjače s implementacijom završenom još 2009. i 2011. godine, slijedi Finska 2013. koja je imala u planu završiti implementaciju do kraja 2013. godine te Estonija koja to planira do kraja 2017. godine (izvor: Berg Insight, www.berginsight.com), Tablica 1.

Uz integraciju naprednih tehnologija i aplikacija za postizanje pametnije elektroenergetske infrastrukture vrlo je važno unaprijed utvrditi komunikacijske zahtjeve i ostvariti najbolju komunikacijsku infrastrukturu za isporuku pouzdanih, sigurnih i isplativih usluga kroz cjelovitu mrežu kao drugi ključni čimbenik u realizaciji naprednih elektroenergetskih mreža. Danas se za komunikaciju koriste žične i bežične veze: GSM/GPRS, PLC, CS, RS485, RS232, ethernet, ZigBee, euridis, RF, m-bus, bluetooth …s različitim protokolima: IEC62056-(21,31), TCP/IP, DLMS/COSEM…

Prema veličini i opsegu prvi i najveći projekt uvođenja pametnih brojila u Europi je projekt kompanije Enel iz 2007. godine, a riječ je o implementaciji 32 milijuna pametnih brojila za struju na području cijele Italije. Slijedi projekt ERDF-a u Francuskoj koji ima u planu implementaciju 33 milijuna brojila do kraja 2020. godine te španjolski projekt kompanije Endesa koji je usred implementacije infrastrukture za pametno mjerenje za 12 milijuna korisnika (izvor: Berg Insight, www.berginsight.com). Neki od ostalih primjera projekata su na Tablici 2.

Implementacija naprednog mjerenja u Hrvatskoj

Prije negoli je u srpnju 2013. godine Hrvatska postala 28. članica Europske unije proveden je proces usklađivanja energetske politika s EU legislativom. U Hrvatskoj su dominantni izvori energije termoelektrane i hidroelektrane, a na drugom mjestu je nuklearna elektrana. Hrvatska je završila liberalizaciju energetskog tržišta 2008. godine, otkad je svakom potrošaču omogućen izbor isporučitelja energije.
Nacionalna elektroenergetska tvrtka, Hrvatska elektroprivreda (HEP grupa) svakako dominira sektorom električne energije, a njezine djelatnosti protežu se kroz proizvodnju, prijenos, distribuciju i prodaju električne energije. HEP upravlja svim termoelektranama i hidroelektranama u zemlji, a cijela HEP-ova prijenosna i distribucijska mreža pokriva oko 99 posto maloprodajnog tržišta. Krajem 2013. godine broj pretplatnika na električnu energiju u Hrvatskoj bio je 2,3 milijuna.
Prema službenim izvješćima Hrvatska dosad nije provela nikakvu analizu isplativosti za uvođenje pametnog očitanja brojila niti je iznijela planove za implementaciju pametnog mjerenja na nacionalnoj razini. Usprkos tomu HEP kroz implementaciju nekoliko pilot-projekata evaluira različite tehnologije za realizaciju pametnog mjerenja. Godine 2011. imenovana je radna grupa s ciljem definiranja daljnje strategije brojila te radna grupa za izgradnju i vođenje AMI sustava. U ovom trenutku u Hrvatskoj je postavljeno oko 42.000 pametnih brojila. Obveza Europske unije pa time i Hrvatske jest pokriti do 2018. 80 % sadašnje mreže naprednim brojilima, tj. oko 1,6 milijuna kućanstava.
Problemi koji su dosad identificirani u pilot-projektima uglavnom se tiču različitih primjena komunikacijskih standarda, složene ugradnje i održavanja uređaja, brojnih propisa koji zahtijevaju i dodatnu izobrazbu djelatnika, velike količine podataka, a pojavljuje se i pitanje privatnosti tvrtki ili pojedinaca pri očitanju detaljnih podataka o načinu potrošnje energije.


Sljedeći koraci i buduće postupanje

U izvješću Vrednovanje uvođenja pametnog mjerenja u EU-27 s naglaskom na električnu energiju Europske komisije navedeno je da se državama članicama koje razmatraju uvođenje pametnih mjerenja savjetuje da razmisle o nizu pitanja koja se uglavnom temelje na do danas stečenom znanju i iskustvu iz tekućih ili dovršenih postupaka.

Zaključak Europske komisije jest da su za masovnu implementaciju pametnog mjerenja potrebne široko prihvaćene otvorene norme koje bi jamčile zajednički rad sustava i uređaja različitih proizvođača

Inovativno tržište energetskih usluga
Uredbom bi se trebalo pojednostaviti stvaranje vrijednosti za potrošače i energetski sustav u cjelini s pomoću pametnog mjerenja te promicati inovativno tržište energetskih usluga. Treba osmisliti mjere za pružanje poticaja svim uključenim sudionicima kako bi se osigurao brz razvoj proizvoda i usluga pametnog mjerenja s ciljem ubrzanja njihovog uvođenja. Komunikacijom o unutrašnjem energetskom tržištu pozvalo se države članice da izrade planove djelovanja u kojima se razmatra kako modernizirati mrežu, uključujući pravila i obveze za operatore distribucijskog sustava, sinergije sa sektorom informacijsko-komunikacijskih tehnologija te promicanje odgovora na potražnju i dinamičnog određivanja cijena.

U ovom trenutku u Hrvatskoj je postavljeno oko 42.000 pametnih brojila. Obveza Europske unije pa time i Hrvatske jest pokriti do 2018. naprednim brojilima 80 % sadašnje mreže, tj. oko 1,6 milijuna kućanstava.

Povjerenje potrošača
Potreban je intenzivan komunikacijski napor kako bi se pomoglo potrošačima da shvate svoja prava, koristi uvođenja pametnih brojila i sudjelovanja u programima odgovora na potražnju. Potrošače treba informirani koji će se podaci prikupljati i u koju će se svrhu koristiti.

Zaštita podataka
Prije uvođenja pametnog mjerenja preporučuje se procijeniti potreba za posebnim okvirom zaštite i sigurnosti podataka prema nacionalnom zakonodavstvu i zakonodavstvu Europske unije. Nadalje, visoka razina zaštite osobnih podataka mora biti u središtu pozornosti pri razvoju pametnih normi.

Europa je po količini i vrijednosti drugo najveće tržište brojila na svijetu. Potražnja za brojilima električne energije u Europi je od 25 do 30 milijuna komada godišnje. Krajem 2013. godine ukupni broj potrošača električne energije u Europi bio je oko 417 milijuna. Europska unija je postavila prilično ambiciozne preporuke koje se tiču energetskog sektora, a kao prvih pet prioriteta istaknuto je ograničavanje potrošnju energije, uspostava paneuropskog tržišta energije, omogućavanje potrošačima najveće moguće razine sigurnosti u korištenju energije te razvoj Europe da bude svjetski lider u razvoju energetskih tehnologija i inovacija, odnosno učvrstiti europsko tržište na svjetskoj razini.

Obrada podataka
Poseban naglasak treba staviti na:

  • posljedice za uređene uloge, poticaje i obveze operatora distribucijskog sustava
  • poticanje dinamičnijeg tržišnog natjecanja u maloprodaji pomoću tržišnih pravila kojima se omogućuje dinamično određivanje cijena
  • istraživanje mogućnosti u upravljanju podacima i sinergija sa sektorom informacijsko-komunikacijskih tehnologija.

Dugoročna gospodarska procjena troškova i koristi
Državnim tijelima - pogotovo u onim državama članicama koje se nisu odlučile za masovno uvođenje pametnog mjerenja - preporučuje se razmotriti preispitivanje korištenih kritičnih parametara i donesenih pretpostavki u trenutačnim scenarijima analiza troškova i koristi pomoću relevantnih informacija iz pilot-programa i prema iskustvima iz stvarnog života kako bi poboljšale izbor tehnologije i pretpostavke koje se tiču povezanih troškova i koristi. Državama članicama koje tek moraju dovršiti analize troškova i koristi ili objaviti planove uvođenja preporučuje se da nastave s analizama i donošenjem odluka.

Zaključak

Baš kao što telekomunikacije ulaze u novu eru komunikacije strojeva, tako su pod pritiskom i tradicionalni principi, modeli i energetske infrastrukture zbog izgradnje naprednih i pametnih elektroenergetskih mreža sposobnih adaptivno i optimalno upravljati proizvodnjom, raspoređivanjem i potražnjom za električnom energijom.
Besprijekorna interoperabilnost, robusna informacijska sigurnost, povećana sigurnost novih proizvoda i sustava, kompaktni niz protokola i komunikacije neki su od ciljeva do kojih se može doći standardizacijom, što u kombinaciji sa suradnjom kroz različite sektore te uvažavanjem stečenih iskustava iz postojećih ili proteklih implementacija osigurava uspješnu implementaciju sustava u naprednim mrežama.