Jak lepiej zarządzać zapotrzebowaniem na energię elektryczną – Inteligentna sieć energetyczna i IoT

Trudno zaprzeczyć, że rynek energetyczny jeszcze nigdy nie był bardziej niepewny i wymagający. Presja wprowadzania zmian technologicznych, wynikająca z obaw związanych ze zmianami klimatycznymi, w ciągu ostatnich lat tylko się nasiliła. 

Aktualna sytuacja na świecie dodatkowo utrudnia tę kwestię – lockdowny podczas pandemii COVID-19 przyczyniły się do problemów z popytem, łańcuchem dostaw i inflacją. Następnie wprowadzono sankcje na rosyjskie dostawy paliw, co spowodowało wzrost cen rynkowych i zakłócenia bezpieczeństwa paliwowego. 

Sytuacja gospodarcza bez wątpienia nie jest najlepsza. Dlatego, chcąc ograniczyć emisję dwutlenku węgla, społeczeństwo musi jeszcze intensywniej zabiegać o bardziej zrównoważone pozyskiwanie energii elektrycznej. 

Czy przejście na energię odnawialną jest możliwe?

Na przeszkodzie ku wykorzystywaniu wyłącznie czystej energii stoją poważne czynniki, które powstrzymują kraje, ludzi i gospodarki. Według raportu Międzynarodowej Agencji Energetycznej (MAE), zapotrzebowanie na energię w 2021 roku miało wzrosnąć o 5%, z czego prawie połowa przypadła na paliwa kopalne, w szczególności węgiel. W 2022 roku emisja CO2 z sektora energetycznego może osiągnąć nowy rekordowy poziom.

Obecnie, bardziej niż kiedykolwiek, ważne jest, aby skupić się na wykorzystaniu energii odnawialnej w celu zastąpienia energii wytwarzanej z paliw kopalnych. Niestety, nie wszystkie odnawialne źródła energii są wystarczająco stabilne. Na przykład duże ilości energii generowanej z wiatru i słońca ulega zmarnowaniu. Ponadto magazynowanie tego rodzaju energii nie jest możliwe długoterminowo, by móc z niego korzystać, gdy brakuje słońca lub wiatru.

Odpowiedzią na to są nowe technologie, IoT i inteligentna sieć energetyczna. Inteligentna sieć energetyczna pozwala lepiej zarządzać zapotrzebowaniem na energię elektryczną, umożliwiając wykorzystanie energii odnawialnej wtedy, gdy jest ona najobfitsza, jednocześnie zapobiegając niedoborom energii. Wymaga to zarezerwowania odpowiedniej ilości czasu, aby zapobiec przerwom w dostawach energii elektrycznej poprzez odciążenie sieci w okresie szczytowego zapotrzebowania. 

IoT sprzyja przejściu na inteligentną energię

Inteligentne sieci energetyczne kojarzą się z inteligentną produkcją lub inteligentnymi fabrykami, dzięki którym zakłady są udoskonalane za pomocą zaawansowanych technologii i bardziej zrównoważonych systemów przemysłowych. Technologie IoT, które pozwalają fabrykom, domom i biurom łączyć się z Internetem i udostępniać w czasie rzeczywistym dane dotyczące energii; umożliwiają również inteligentną dystrybucję energii w miastach.

Za pomocą IoT można monitorować funkcjonowanie budynków i przedmiotów, infrastruktury, transportu i usług komunalnych. Dzięki stałemu monitorowaniu danych pochodzących z czujników można zapewnić efektywność energetyczną. Dowiedz się, w jaki sposób różne rodzaje energii odnawialnej w połączeniu z IoT umożliwiają wejście w czystą przyszłość.

Zastosowanie IoT w produkcji odnawialnej energii

Korzystanie z IoT i sztucznej inteligencji zwiększyło wydajność systemów dystrybucji energii odnawialnej. W połączeniu z ciągłym monitorowaniem danych, wprowadzanych w czasie rzeczywistym, technologie inteligentnych sieci mogą potencjalnie wpłynąć na usprawnienie produkcji i dystrybucji energii elektrycznej dzięki dokładnemu szacowaniu zużycia energii oraz prognozowaniu podaży i popytu. Na przykład technologia LoRaWAN umożliwia bezprzewodowe łączenie obiektów, wysyłanie alarmów i raportów z monitorowania.

Energia słoneczna i energia wiatrowa

Zarówno energia słoneczna, jak i wiatrowa, bywają niewystarczalne. Ich wydajność zależy od warunków klimatycznych i pogodowych oraz miejsca ich wykorzystania. Oba źródła są jednak świetnymi alternatywnymi źródłami energii. Turbiny wiatrowe można instalować zarówno na lądzie, jak i na morzu, a panele słoneczne, transformatory, inwertery i inne komponenty można monitorować w czasie rzeczywistym. Dzięki dokładnym urządzeniom, takim jak sterowniki programowalne, monitorowanie turbin i usuwanie ewentualnych awarii jest dużo łatwiejsze. 

Przy użyciu technologii IoT z funkcjami uczenia maszynowego i analityki opartej na sztucznej inteligencji można zwiększyć wydajność i opłacalność systemów energii odnawialnej, takich jak panele słoneczne i turbiny wiatrowe. Dzięki nowym udoskonaleniom IoT, które pozwalają na aktywną regulację napięcia, można zwiększyć wydajność sieci przesyłowych i dystrybucyjnych. Chcąc zwiększyć wydajność i zapobiec problemom, warto wziąć pod uwagę możliwość zintegrowania modułów Ethernet lub komunikacji bezprzewodowej. Więcej informacji na temat odpowiednich urządzeń przeznaczonych do alternatywnych źródeł energii można znaleźć tutaj.

Przejście na energię wiatrową, wodną i słoneczną na całym świecie mogłoby wyeliminować od 4 do 7 milionów zgonów spowodowanych zanieczyszczeniem powietrza rocznie, a jednocześnie najpierw spowolnić, a potem odwrócić skutki globalnego ocieplenia i w ten sposób ustabilizować światowy sektor energetyczny.

Światowe Forum Ekonomiczne

Energia morska

Energia wodna, zwłaszcza ta pochodząca z oceanu, ma ogromny potencjał i mogłaby dwukrotnie zasilić cały świat. Energia pochodząca z jednej fali może naładować pojazd elektryczny na odległość setek kilometrów. Dowiedz się więcej o technologii energii fal tutaj.

Jednak wykorzystanie maszyn w oceanie stanowi zagrożenie dla żyjących w nim gatunków. Technologia IoT może przyczynić się do zwiększenia dostępu do czystej wody. Cyfrowe wodomierze i czujniki monitorują odczyty i alarmują o ewentualnych wyciekach (każdego dnia z sieci wycieka ponad 3 miliony litrów wody).

Energia wodna (hydropower)

Energia wodna to bardzo elastyczne źródło energii. Dzięki temu, że jest łatwa w magazynowaniu, stanowi doskonałe uzupełnienie zmiennych źródeł energii odnawialnej, takich jak wiatr i słońce. Odnawialna energia wodna jest efektywnym pod względem kosztów, niezawodnym i zróżnicowanym źródłem czystej energii elektrycznej i gospodarki wodnej. Nowoczesne elektrownie wodne przyczyniają się do rozwoju czystej energii, zapewniając niezbędną moc, magazynowanie, elastyczność i łagodzenie skutków zmian klimatycznych. 

Choć wytwarzanie energii wodnej nie wszędzie jest możliwe, branża ta z pewnością ma duże szanse na rozwój i zasługuje na inwestycje. Jest to nie tylko najczystsza ze wszystkich technologii wytwarzania energii, ale wymaga też zaledwie ułamka środków wydawanych na pozyskiwanie energii słonecznej i wiatrowej. Dzięki dalszym pracom badawczo-rozwojowym oraz nowoczesnej technologii cyfrowej branża energetyki wodnej może znacząco poprawić swoją efektywność. 

Za pomocą czujników podłączonych do sieci można sterować turbinami pływowymi. Łopatki turbin pływowych mogą być automatycznie modyfikowane w zależności od intensywności i kierunku pływów. Można także monitorować i regulować w czasie rzeczywistym ciśnienie i przepływ wody przez poszczególne zawory, pompy i rury, aby zapewnić bezpieczne i wydajne działanie turbiny. Zastosowanie inteligentnych systemów umożliwia kontrolę w czasie rzeczywistym i długoterminowe utrzymanie poprzez gromadzenie danych dotyczących wydajności i udostępnianie ich innym systemom monitorowania, konserwacji predykcyjnej i komunikacji M2M za pośrednictwem otwartych protokołów.

Trendy IoT w sektorze użyteczności publicznej

Gdy świat wokół nas wciąż się zmienia, należy skupić się na sektorach, na które mamy bezpośredni wpływ. Chcąc żyć w lepszym świecie, musimy zadbać o środowisko naturalne i kontrolować zapotrzebowanie na energię, znajdując przyjazne dla środowiska nowe źródła energii. Technologie, takie jak IoT, mogą okazać się w tym pomocne, ponieważ umożliwiają tworzenie zielonych mikrosieci oraz inteligentnych gadżetów, ułatwiających sieciom energetycznym i odbiorcom uzyskanie większej efektywności energetycznej, a tym samym obniżenie zużycia energii.

Inteligentny transport 

Główną przyczyną zanieczyszczenia powietrza jest spalanie paliw kopalnych wykorzystywanych do produkcji energii na potrzeby transportu. Z tego powodu wiele krajów rezygnuje z samochodów spalinowych na rzecz pojazdów elektrycznych. Jak podaje Guardian, w ramach szeroko zakrojonej inicjatywy Europejski Zielony Ład, będącej odpowiedzią Unii Europejskiej na problemy klimatyczne, Komisja Europejska zaproponowała zaprzestanie produkcji nowych samochodów spalinowych do 2035 roku. Więcej o pojazdach elektrycznych i ich przemianach w poszczególnych krajach można przeczytać w Indeksie gotowości na pojazdy elektryczne.

Do rozwoju branży transportowej przyczyniają się także inteligentne rozwiązania, takie jak urządzenia wykorzystujące technologię IoT, w tym GPS i RFID, inteligentne systemy parkingowe, optymalizacja tras oraz konserwacja pojazdów. Systemy zarządzania oparte na technologii IoT umożliwiają osiągnięcie optymalnej wydajności bez nadmiernego zużycia czasu i energii. 

Prostym i szybkim sposobem na zmniejszenie emisji CO2 i innych zanieczyszczeń powietrza związanych z transportem mogą być bardziej przyjazne dla środowiska środki transportu oraz innowacyjne rozwiązania IoT.

Technologia zarządzania budynkiem

Systemy wykorzystywane w budynkach często wymagają dużej ilości energii. Największe zużycie energii w całej infrastrukturze budynku przypada na ogrzewanie, wentylację i klimatyzację (HVAC). Zastosowanie czujników IoT lub elementów wykonawczych, które są cyfrowo połączone ze scentralizowaną bramą do sterowania HVAC, umożliwia stałe monitorowanie zasobów. Natomiast dzięki sieciom bezprzewodowym eliminuje się koszty instalacji i konserwacji związane z rozwiązaniami przewodowymi. Więcej o możliwościach połączeniowych można przeczytać tutaj.

Kolejnym ważnym czynnikiem jest oświetlenie budynku. Inteligentne systemy oświetleniowe pozwalają na oszczędzanie energii – począwszy od energooszczędnych żarówek, a skończywszy na lampach LED z łącznością Wi-Fi. Dzięki tym technologiom można sterować oświetleniem w oparciu o harmonogramy, ruch lub dźwięk, w zależności od potrzeb, zmniejszając tym samym zużycie energii. Dowiedz się, jak zaawansowane technologicznie wyłączniki można połączyć z nadrzędnymi systemami magistralnymi lub sterownikami PLC.

Automatyzacja fabryk

Do zanieczyszczenia powietrza przyczyniają się również przemysł i rolnictwo. Z tego względu producenci inwestują w bardziej przyjazne dla środowiska maszyny i urządzenia. Kluczowe znaczenie ma tu inwestowanie w zautomatyzowane procesy IoT oraz narzędzia analizy, danych umożliwiające przewidywanie i szybkie działanie w sytuacjach, gdy stary sprzęt zaczyna zanieczyszczać środowisko.  

Inteligentne technologie, takie jak AI, IoT, blockchain, uczenie maszynowe i cyfrowe bliźniaki, pozwalają ograniczyć zanieczyszczenie powietrza i usprawnić procesy operacyjne. Urządzenia wykorzystujące IoT, jak na przykład interfejsy człowiek-maszyna, umożliwiają jednostkom rozszerzenie ich kreatywnych i produktywnych możliwości, podczas gdy roboty wykonują rutynowe zadania bez udziału człowieka. Co więcej, czujniki pozwalają lepiej kontrolować liczniki, gromadzić i analizować dane oraz przesyłać je do chmury – dzięki temu liczniki stają „inteligentne”

Czy inteligentna sieć energetyczna może osiągnąć cele wyznaczone dla czystej energii?

Postępy we wprowadzaniu bardziej zrównoważonego sposobu pracy i życia różnią się pomiędzy poszczególnymi krajami i miastami. Gospodarowanie popytem będzie miało coraz większe znaczenie w dążeniu do elektryfikacji domów, przedsiębiorstw i transportu, tak aby zaopatrywać je w energię odnawialną. W miastach istnieją obecnie możliwości i zasoby, aby zapewnić mieszkańcom zrównoważone usługi i wysoką jakość życia. Według Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej (IRENA) ponad połowa ludności świata mieszka w miastach, na które przypada 65% globalnego zapotrzebowania na energię i 70% emisji dwutlenku węgla (CO2) związanej z produkcją energii. 

W związku z tym miasta muszą reagować na rosnące potrzeby ludności, zapewniając jednocześnie zdrowe środowisko życia, zwalczając ubóstwo i zapobiegając katastrofalnym zmianom klimatycznym. Dowiedz się, w jaki sposób czyste źródła energii zaopatrują w energię mieszkańców miast i odkryj rozwiązania firmy Elektro-Automatik oparte na odzyskiwaniu energii. 

Total
0
Shares
Poprzedni post

Rola sterowników PLC w przemysłowym internecie rzeczy

Następny post

Elektryczne i elektroniczne komponenty RND stosowane w przemyśle

Powiązane posty