Transformace energetiky směrem k trvalé udržitelnosti je pro energetickou infrastrukturu, či spíše pro ty, kteří ji vytvářejí a spravují, velkou výzvou. Vítr a slunce jsou, jak známo, velmi kolísavé zdroje energie a složitost a propojenost energetické infrastruktury se neustále zvyšuje. Zároveň vzrůstá i význam kybernetické bezpečnosti, protože stále více komponentů této infrastruktury je digitálně propojených, a tím i zranitelných. Tyto skutečnosti dělají provozovatelům přenosových soustav spoustu starostí a problémů. Někteří z velkých hráčů na poli energetiky v nedávné době přišli s konceptem, který by měl řadu těchto problémů odstranit. Tento koncept se nazývá internet energie (Internet of Energy – IoE) a v mnohém navazuje na již dříve vytvořené technologické koncepty internet věcí (Internet of Things – IoT), průmyslový internet věcí (Industrial Internet of Things – IIoT) a Průmysl 4.0 (Industry 4.0).
Hlavním cílem IoE je stručně řečeno to, aby se s pomocí již poměrně zavedené technologie IoT vytvořily monitorovací sítě čidel, nad kterými může běžet řada smart grid aplikací. Ty by pak umožňovaly například podrobné monitorování aktuálního stavu sítě, řízení spotřeby elektřiny, správu distribuovaných úložišť nebo začleňování obnovitelných zdrojů do elektrické sítě.
Nový typ sítě
První řešení pro IoE se začala objevovat zhruba před čtyřmi roky. Do této doby se také datuje řešení od společnosti GE Power – platforma Predix. Vzhledem k tomu, že GE je v oblasti energetiky opravdu velkým hráčem, není divu, že jeho projekt kromě specialistů rychle vzbudil značnou pozornost i u široké veřejnosti. O co v tomto projektu šlo? V zásadě o využití technologie IoT, strojového učení a big data k budování nového typu sítě, který umožní nahradit tradiční model dodávek elektrické energie. Pokud by se totiž podařilo každému elektronu přiřadit jeden informační bit, bylo by pak možné tato data, resp. elektrony detailně sledovat a usměrňovat podle momentální potřeby.
GE k tomuto účelu již vytvořil i speciální operační systém – platformu Predix, která podporuje celý proces datové analýzy od cloudového úložiště dat až po „edge“ řešení. To jsou taková řešení, v jejichž rámci výpočetní algoritmy běží na surových datech nebo strojových datech co nejblíže místu, kde byla sebrána. Výhodou tohoto řešení je, že se tak výrazně zvyšuje rychlost zpracování a eliminuje šum. Data se přitom nemusejí sbírat pouze na vlastních zařízeních GE, ale mohou pocházet i od jiných dodavatelů.
Součástí platformy Predix jsou také pokročilé funkce založené na strojovém učení, například prediktivní údržba nebo optimalizace výkonu sítě. Výsledky, kterých se podařilo v praxi dosáhnout, jsou velmi výmluvné: neplánované prostoje se podařilo snížit o 5 %, počet falešných poplachů poklesl o 75 % a náklady na provoz a údržbu byly nižší o 25 %.
Digitální transformátor jako změna paradigmatu
Do rozvíjení konceptu internet energie se zapojil i další průmyslový gigant – německá společnost Siemens. Ta v roce 2018 představila Sensformer – první digitální transformátor na světě, a tím zahájila cosi jako změnu paradigmatu.
Sensformer je zařízení, které obsahuje čidla, jež trvale sledují nejdůležitější provozní parametry, jako je hladina oleje, teplota, napětí transformátoru nebo aktuální souřadnice GPS. Komunikace probíhá přes GSM nebo přes ethernet, není tedy potřeba žádná sekundární IT infrastruktura.
Každý takovýto transformátor má také své digitální dvojče, které v reálném čase simuluje chování svého fyzického předobrazu. Díky tomu lze předvídat a rychle reagovat na chvilková přetížení a nezkracovat tím životnost transformátoru. Stejně tak účinně lze kontrolovat i provozní teplotu, předcházet poruchám a mít trvalý přehled o zbytkové životnosti zařízení.
V roce 2019 přišel Siemens s chytrým rozvaděčem Sensgear. Zabudovaná čidla tohoto zařízení podobně jako v případě Sensformeru trvale monitorují vnější parametry, jako je počasí v daném místě a souřadnice GPS, i parametry vnitřní, jako je hustota plynu, teplota nebo vypnutí obvodu.
Přeřadit na vyšší rychlost
V letošním roce Siemens povýšil svou rodinu chytrých rozvaděčů a transformátorů tím, že je vybavil tzv. edge computingem. Zařízení Edgeformer a Edgegear, která Siemens představil na průmyslovém veletrhu Hannover Messe 2021, jsou první vysokonapěťová zařízení na světě, která mají tuto funkci.
Dosud většina digitálních řešení pro zařízení rozvoden využívala jen připojení ke cloudu. Zapojení edge computingu ale nabízí možnost připojení zařízení přímo v rozvodně. Výhody cloudových řešení, jako je třeba analýza dat nebo centralizovaná správa zařízení a aplikací, lze využívat nadále, ale díky edge computingu je zařízení „upgradováno“ na vyšší výpočetní rychlosti, které umožňují rychlejší rozhodování, ukládání a zpracování dat přímo na místě.
V případě edge computingu jsou data v rozvodně uložena offline, aniž by byla ohrožena bezproblémová, bezpečná a snadná integrace do stávajícího IT prostředí zákazníků. Výsledkem je systém s vysokou mírou kybernetické bezpečnosti. Do budoucna se plánuje doplnění edge transformátorů a edge rozváděčů o aplikace pro datové analýzy a asset management.
„Internet energie nabízí obrovské příležitosti k tomu, jak úspěšně zvládnout výzvy stále složitější energetiky. V roce 2018 jsme uvedli na trh první digitální transformátor na světě, čímž se nám v oblasti distribuce energie podařilo změnit paradigma. Uvedení našich produktů Edge znamená další technologický průlom, který povede k efektivnějšímu přenosu elektřiny,“ zhodnotila prezentaci společnosti Siemens na hannoverském veletrhu Beatrix Natter, výkonná viceprezidentka společnosti Siemens Energy.
