Zasnova prenosnih elektroenergetskih omrežji je enosmerna ulica! Električno energijo od velikih proizvajalcev (termo -, hidro-, jedrskih ... elektrarn) pripeljejo do oddaljenega porabnika. Elektrarne so priključene na visokonapetostno prenosno omrežje (napetost merimo v stotinah kilovoltov). Električna energija nato prek distributivnega omrežja (napetost je nekaj deset kilovoltov) teče v lokalno nizkonapetostno električno omrežje, na katero je priključena številčno največja skupina porabnikov. To načelo velja za vse porabnike, bodisi za podjetja, gospodinjstva ali oddaljene kmetije v hribih. Števci električne energije so bili celo zasnovani tako, da so tok električne energije od mesta porabnika proti elektroenergetskem omrežju obravnavali kot napako. Podjetja, ki so električno energijo prodajala, načeloma niti niso premišljevala, da bi kdo lahko majhno količino električne energije prodal in dostavil v elektroenergetsko omrežje.
Vseevropsko pametno elektroenergetsko omrežje
Enak prijem bo treba upoštevati pri gradnji novega, pametnega elektroenergetskega omrežja, ki bo hkrati vseevropsko. Njegov pomembni del bodo številne elektrarne, ki bodo proizvajale električno energijo iz obnovljivih energetskih virov (vetrne elektrarne, reverzibilne hidroelektrarne …). Poleg njih bodo po številnih objektih razpršeni proizvajalci (npr. enodružinske stanovanjske hiše, stanovanjski bloki) majhnih količin električne energije. Zaradi njihovega velikega števila bodo v celotni energetski bilanci pomenili pomemben delež.
ENERGIJA V OBE SMERI
Sodobne tehnologije, skrb za okolje, učinkovita raba energije in cenovno ugodne naprave za proizvajanje električne energije so pripeljale do tega, da se v elektroenergetskem omrežju pojavljajo številni, razpršeni mali proizvajalci električne energije. Lokalno proizvajanje električne energije lahko obravnavamo kot lokalno zmanjšanje porabe električne energije. Električna energija zdaj ne teče samo k uporabniku »na koncu daljnovoda«, temveč se lahko zgodi, da teče tudi v omrežje. Tako se lahko zdaj porabnik električne energije namesto v poprejšnji vlogi samo kupca pojavi tudi kot prodajalec. Pri velikem številu takšnih odjemalcev oz. proizvajalcev je treba temu ustrezno prilagoditi vodenje obratovanja elektroenergetskega sistema. Prilagoditi obračunavanje električne energije (vpeljava dvosmernih števcev), vodenje obratovanja elektroenergetskega omrežja in izvesti izmenjava informacij z razpršenimi proizvajalci električne energije…
PAMETNA OMREŽJA
Ko sedimo doma za računalnikom in brskamo po spletu, navadno ne mislimo kaj dosti o tem, da informacije tečejo iz spleta proti nam in obratno. Tisto, kar vidimo na zaslonu, in tisto, kar se pokaže po kliku na tipko na miški na zaslonu, je dogajanje, ki je postalo samoumevno.
Malih proizvajalcev energije bo vse več
Pod pojmom »proizvajanje energije«, ki naj bi se poznala tudi zunaj meja določenega objekta, mislimo predvsem električno energijo, ki jo je prek tokovodnikov mogoče z lahkoto prenesti od mesta proizvodnje do mesta porabe oziroma na mestu proizvodnje oddati v elektroenergetsko omrežje. Zaradi (že danes očitne) ekonomske opravičenosti lahko pričakujemo, da bo število takšnih (malih) proizvajalcev električne energije zelo veliko.
Tako kot pri dostopu do svetovnega spleta bo tudi elektroenergetsko omrežje interaktivno in dvosmerno: na številnih mestih bo električna energija porabljena in proizvedena. Podjetja za distribucijo električne energije bodo omogočale številnim posameznikom, da proizvedeno električno energijo prodajo. V ta namen bo treba omogočiti dostop do podatkov o vsakem takšnem proizvajalcu. Zelo razpršen in učinkovit sistem nadzora, merjenja in vodenja bo v sebi združeval številne meritve, obsežno izmenjavo podatkov in računalniško podprto delovanje elektroenergetskega omrežja; vse skupaj z namenom optimalnega vodenja pri maksimalni zanesljivosti in minimalnih stroških obratovanja.
Očitno je, da bo ob interaktivnem in dvosmernem elektroenergetskem omrežju vzporedno delovalo tudi informacijsko omrežje. Toda zaradi zahtev po optimalnem vodenju elektroenergetskega sistema se za informacijsko omrežje postavljajo nekatere zahteve, ki presegajo zmogljivosti sodobnega svetovnega spleta. Optimalno vodenje geografsko in številčno obsežnega elektroenergetskega sistema zahteva časovno zelo natančno določene meritve in akcije. Zato bo tukaj treba vpeljati nove informacijske in komunikacijske tehnologije, ki bodo omogočale prenos ukazov in podatkov prek elektroenergetskega omrežja praktično v realnem času.
Kako do električne energije doma
Do takšne količine električne energije, da o njeno proizvajanje (z vdika oddaje v elektroenergetski sistem) smiselno, je možno priti na nekaj načinov:
- Male hidroelektrarne imajo pri nas dolgo tradicijo.
- Uporaba fotovoltaičnih celic za pridobivanje električne energije je smiselna v tako v odročnih krajih kakor tudi v naseljenih območjih. Seveda, več sonca je – boljši izkoristek bo.
- Veter je za proizvodnjo električne energije v rabi številnih krajih Evrope.
- Na trgu so na voljo motorni agregati, ki so namenjeni istočasni proizvodnji toplote in električne energije.
ELEKTRIKA IZ OBNOVLJIVIH VIROV
Klasični viri električne energije so elektrarne. Če v ospredje postavimo skrb za okolje, se z vidika oddajanja toplogrednih plinov v okolje izbira primernih elektrarn hitro zmanjša, saj se zoži le na hidroelektrarne in jedrske elektrarne. Poudarjamo, da pri tem (ob toplogrednih vplivih) tukaj ne omenjamo drugih vplivov na okolje (pri hidroelektrarnah je to poseganje v okolje, pri jedrskih elektrarnah pa vse posledice, ki jih narekuje uporaba radioaktivnih snovi).
Sicer pa, malo kdo si je pred pol stoletja upal napovedati, da bo danes ne tako majhen del električne energije možno pridelati z elektrarnami na veter. Tako učinkovitih elektrarn na veter ne bi bilo brez vetrnic, narejenih iz sodobnih, trpežnih materialov, oblikovanih z sodobnimi matematičnimi orodji v zmogljivih računalnikih. Še manj bi si kdo upal napovedati, da bo danes možno električno energijo dobivati iz polprevodniških sončnih celic. S sončnimi celicami so napajane naprave v številnih od elektroenergetskega omrežja oddaljenih objektih (bazne postaje mobilne telefonije, oddaljene meteorološke postaje, svetilniki, planinski domovi ipd.).
Evropska tehnološka platforma SmartGrids
Z namenom, da bi izboljšali delovanje elektroenergetskega omrežja v Evropi, je bila v okviru Evropske unije leta 2005 ustanovljena evropska tehnološka platforma SmartGrids. Namen platforme je, da postavi temelje za delovanje elektroenergetskih omrežij od leta 2020 naprej. Takrat naj bi bilo elektroenergetsko omrežje prilagojeno različnim zahtevam uporabnikov, splošno dostopno, okolju prijazno, kakovostno, zanesljivo in ekonomsko učinkovito.
Slovenija je del Evropske unije. Zato je samo po sebi umevno, da so tudi pri nas številne raziskovalne institucije, podjetja in visokošolske ustanove, ki se resno in intenzivno ukvarjajo s projektom SmartGrids. Seznam udeležencev je tako obsežen kakor tudi impresiven. Kar poglejte seznam na naslovu www.smartgrids.si!
Mimogrede, šušlja se, da je za projekt SmartGrids v Evropski uniji namenjeno kar nekaj milijard evrov … Številka je sama po sebi dovolj zgovorna: projekta SmartGrids se je treba lotiti skrajno resno.
PRIKLJUČI IN RAČUNAJ!
Združitev elektroenergetskega in informacijskega omrežja, katerega del bo vsak porabnik (obenem lahko tudi proizvajalec) električne energije, bo omogočala, da ob priključitvi bremena vsak kupec plača toliko, koliko je porabil. Do zdaj je veljalo, da je priključitev porabnika v električno omrežje sila enostavno: naprava, omrežna vtičnica, napajalni kabel in … to je to. Ali kot bi rekli računalnikarji − »plug-and-play«.
Sodobna elektronska vezja omogočajo izdelavo generatorjev, katerih priključitev v elektroenergetsko omrežje naj ne bi bila nič bolj zapletena. Toda za to je treba storiti še marsikaj: narediti zanesljive naprave, ki omogočajo samodejno sinhronizacijo, ščitijo tako generator kakor tudi omrežje, natančno merijo energijo in tako naprej. Tukaj ne smemo pozabiti tudi množice standardov, ki šele v nastajaja.
Ko bodo nekoč na voljo naprave za proizvajanje električne energije, ki jih je moč enostavno vključiti v elektroenergetsko omrežje (seveda mora to omogočati), bo poleg »plug-and-play« na voljo še »plug-and-pay«, kajti vsaka v omrežje oddana kilovatna ura bo lastniku naprave oz. generatorja lahko plačana.
Evropska unija brez mej
Sodelovanje med proizvajalci in porabniki električne energije znotraj Evropske unije bo pripeljalo do ekonomsko in energetsko učinkovitega delovanja elektroenergetskega sistema.
Kje bo to opazno? Morda še najbolj pri proizvodnji električne energije. Za velike termoelektrarne ali jedrske elektrarne je optimalno, če delujejo konstantno in z največjo možno močjo. Poraba električne energije se spreminja z letnimi časi (počasne spremembe), znotraj delovnega tedna ali na hitro, znotraj dneva in merljivo v minutah. Hitro povečanje ali zmanjšanje proizvodnje električne energije je najlažje doseči v hidroelektrarnah. Pihanje vetra je precej nepredvidljivo. Če pa veter piha z zadostno močjo, lahko številne vetrne elektrarne ob atlantski obali Evrope dajo precej energije.
Že iz zgoraj navedenega je očitno, da je za optimalno delovanje celotnega elektroenergetskega prostora v Evropi treba poenotiti delovanje vseh (nekoč ločenih) državnih oz. regionalnih elektroenergetskih sistemov v enoten, velik elektroenergetski sistem.
Zlatko Matič
