PAMETNE ELEKTROENERGETSKE MREŽE – SMART GRID

Pametna elektroenergetska mreža podrazumeva informacionu infrastrukturu i infrastrukturu celog energetskog lanca vrednosti, obuhvatajući dobijanje, prenos, isporuku i potrošnju električne energije, to je energetski sistem koji isporučuje električnu energiju od mesta proizvodnje do mesta potrošnje. Ona omogućuje dvosmernu komunikaciju dobavljača i potrošača, iz čega proističe da je izvodljiva optimizacija elektroenergetske mreže u realnom vremenu. Krajnji korisnicima se omogućava da prilagode potrošnju zasnivano na sopstvenim potrebama.

Električna energija dostavlja se preko sistema distribucije, a informacije se razmenjuju preko interneta ili namenski realizovane mreže.

Tipične grupe potrošača su: rezidencijalni, komercijalni, industrijski.

Aplikacije u pametnoj elektroenergetskoj mreži za krajnje korisnike su: Automatizacija kuće ili zgrade (Sistem za kontrolu osvetljenja, temperature, sigurnosti, kućnih aparata i slično), Automatizacija u industriji (Sistem za kontrolu industrijskih procesa, mašina, skladišta i slično), Napajanje električnih vozila (Punjenje baterije električnog automobila na javno dostupnim punjačima, parkinzima ili drugim mestima), Mikro generisanje (Sistem za proizvodnju pomoću solarnih panela, vetrenjača, hidroelektrana).

Trgovina električnom energijom u pametnoj elektroenergetskoj mreži odvija se na tržištu(nacionalnom i međunarodnom), na kojem se određuju cene i stvara ravnoteža između proizvodnje i potrošnje.

Servis provajderi u pametnoj elektroenergetskoj mreži pružaju usluge koje treba da omoguće funkcionisanje poslovanja proizvođača električne energije, distributera i potrošača.
Najčešće su organizovani kao komunalna preduzeća koja pružaju sledeće usluge: Upravljanje odnosima s klijentima, Instalacija i održavanje, Upravljanje pametnim kućama i zgradama, Naplata.

Poslove operacija u pametnoj elektroenergetskoj mreži u većini zemalja obavljaju preduzeća pod kontrolom države; deo se može prebaciti na servis provajdere ili preduzeća koja posluju na tržištu. Očekuje se, međutim, da planiranje i pouzdano funkcionisanje ostanu regulisani i nakon pune implementacije pametne elektro- energetske mreže.
Tipični poslovi odnose se na: Nadgledanje i kontrolu, Otklanjanje prekida, Izveštavanje, Napredna analitika, Planiranje operacija, Planiranje razvoja mreže.

Električna energija dobija se iz drugih vidova energije, kao što su toplotna, mehanička, energija vode ili vetra i druge. Aplikacije u generisanju električne energije su: Kontrola, Merenja, Upravljanje resursima  i održavanje, Izveštavanje.

Prenos električne energije od elektrana do distribucije, upravljanje prenosom i povezivanje sa elektroenergetskim sistemima drugih zemalja obavljaju preduzeća- operatori prenosa, koja su odgovorna za održavanje stabilnosti mreže i balansa između proizvodnje i potrošnje.
Aplikacije u ovom domenu su: kontrola i praćenje podstanica, kontrola i praćenje sistema skladištenja i prenosa, merenje i kontrola svih parametara funkcionisanja u mreži.

Distribucija električne energije povezuje prenos sa korisnicima, a obuhvata merenje potrošnje, skladištenja i generisanja. U pametnoj elektroenergetskoj mreži distributeri sarađuju s preduzećima zaduženim za operacije zarad boljeg upravljanja tokovima energije. Aplikacije u ovom domenu obuhvataju kontrolu i praćenje: podstanica u sistemu distribucije, sistema skladištenja električne energije u sistemima distribucije, distribuiranog generisanja električne energije.

Pametna elektroenergetska mreža zasniva se na kompleksnoj distribuiranoj infrastrukturi, čiji su osnovni elementi prikazani su na slici:

Home Area Network je lokalna mreža koja povezuje uređaje u jednom domaćinstvu. Sa ostalim elementima pametne elektroenergetske mreže potrošački sistemi komuniciraju preko gejtveja koji predstavlja interfejs ka servisima.

Gejtvej može biti integrisan s pametnim brojilom ili kao poseban uređaj, a povezan je sa svim uređajima potrošača direktnom vezom ili preko lokalne kućne mreže i integrisan sa sistemom za upravljanje potrošnjom korisnika.

Pametno brojilo je osnovni deo korisničkog dela pametne elektroenergetske mre- že koji potrošaču omogućuje da u svakom trenutku ima tačan uvid u potrošnju.

Pametno brojilo interno skladišti izmerene podatke, a nadležni servis provajderi mu pristupaju preko infrastrukture za upravljanje pametnim brojilima. Infrastruktura za upravljanje pametnim brojilima treba da omogući integraciju brojila različitih proizvođača i povezivanje u NAN (eng. Neighbourhood Area Network).

Neighbourhood Area Network (NAN) je uobičajeno bežična mreža koja povezuje pametna brojila u jednom naselju na jedan kolektor, koji može biti Wi-Fi ili neka druga pristupna tačka u sprezi sa servis provajderom. Prednost ovog rešenja jeste u tome što korisnici mogu uz male troškove da pristupe širokopojasnom internetu (susedi dele konekciju) i tako da kupuju ili prodaju energiju uz minimalne troškove.

FAN mreže, najčešće, povezuju veliki broj uređaja razmeštenih u većim geografskim oblastima, a uvode se korišćenjem bežičnih tehnologija kao podrška u radu terenskih službi na infrastrukturi elektroenergetskih mreža. Osnovni zahtevi koje treba da ispune jesu: Pouzdanost, Skalabilnost, Visoke performanse, Mobilnost.

Wide Area Network su provajderske mreže velikog dometa koje povezuju distribuirane delove pametnih elektroenergetskih mreža.

U zavisnosti od uloge preduzeća u pametnoj elektroenergetskoj mreži, potrebno je realizovati posebnu infrastrukturu za podršku poslovnim procesima. Za akviziciju podataka iz udaljenih uređaja i kontrolu u pametnim elektroenergetskim mrežama koriste se SCADA (eng. Supervisory Control and Data Acquisition) sistemi, namenjeni nadgledanju opreme i procesa koji se odvijaju na većim prosto- rima ili na udaljenim lokacijama. Savremeni SCADA sistemi zasnivaju se na primeni IoT rešenja koja počivaju na cloud computing-u, čime se obezbeđuju bolje horizontalno skaliranje, izveštavanje u realnom vremenu i korišćenje kompleks- nih algoritama za kontrolu. Primenom Big data infrastrukture, servisa i analitike učesnici na elektroenergetskim tržištu mogu postići veću profitabilnost, povećati zadovoljstvo korisnika i unaprediti kvalitet sistema proizvodnje i snabdevanja električnom energijom.

Standardi u pametnim elektroenergetskim mrežama: IEEE, IEC, ETSI, ANSI i drugi.

Evropska unija planira da do 2020. godine zameni oko 80% brojila pametnim broji- lima. Očekuje se da implementacija pametnih brojila smanji emisiju štetnih gasova i dovede do sniženja troškova korisnika, distributera i operatora u pametnoj elektroenergetskoj mreži.