Енергийната трансформация – предизвикателства и възможни решения

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on email
Source: Photo by RawFilm on Unsplash / Image by catazul from Pixabay

Турбуленциите на енергийните пазари и рекордно високите цени на енергията в България провокират интерес не само към историческите причини да стигнем до тук, но и поставят въпроса има ли и какви биха могли да бъдат работещите решения на проблема в бъдеще.

Подготвяме тази статия от няколко месеца, защото вярваме, че въпросът е особено интересен и че това ще бъде тема в развитие в следващите десетилетия. Ситуацията с цената на електроенергията в последния месец е само още едно доказателство, за актуалността ѝ и за нуждата от стратегически решения, които да работят и в дългосрочен план. 

Трансформация в действие 

Енергийните системи – тоест начина, по който се произвежда, пренася, разпределя и потребява енергията – търпят активна промяна през последните години и тя е едва началото на един процес на пълна трансформация. И като всяка промяна, тази трансформация поставя множество въпроси, предизвикателства и възможности пред и за всички участници в нея.

Три са основни двигатели на промяната: декарбонизация, децентрализация и дигитализация. Но преди да навлезем в детайли, нека направим стъпка назад и да разкажем малко повече за това какво всъщност представлява и как работи енергийната система.

Енергийните системи са стратегически важни за всяка една държава. На национално ниво те са ключови за икономиката на държавата, тъй като те са кръвоносната система на икономическия организъм на всяка страна и от тях зависи нейната стабилност, независимост, сигурност, потенциал за икономическо развитие и стандарт на живот. Енергийната система е критична инфраструктура и именно заради това енергетиката е силно регулирана, както на национално, така и вече на общоевропейско и глобално ниво.

В рамките на последните няколко години енергийна система преживява огромна трансформация на преход от традиционните, изкопаеми енергийни източници (въглища, газ и атомни централи) към по-чисти и зелени източници на енергия като вятър, вода и слънце.

Само до преди няколко години, енергията се произвеждаше от няколко ТЕЦ-а, няколко ВЕЦ и ПАВЕЦ и може би една или две ядрени централи. Потреблението на електроенергия бе до голяма степен ясно, а всички източници на енергия можеха да бъдат контролирани от няколко ръчки в централната контролна зала на електроенергийния системен оператор (ЕСО). Това позволяваше сравнително лесен баланс на системата, без множество флуктуации. 

 

Source : MHI

В последните години обаче, настъпват сериозни промени и в двата края на енергийната система – производство и консумация. И това е само началото. Основните двигатели за промяната са целите на Европа и света за декарбонизация и 100% енергия, произведена от възобновяеми енергийни източници (ВЕИ) в борбата с климатичните промени, както и бързото технологично развитие, което направи множество технологии по-достъпни за внедряване и ползване, както чисто технологично, така и ценово (като стойност на инвестицията).

Променя се базатa на производството: ВЕИ започва да произвежда все по-голям дял от необходимата ни електроенергия. Тази енергия обаче, е силно зависима от наличието на съответния природен ресурс (слънце, вятър). В допълнение, системите на ЕСО операторите не са предвидени да интегрират в мрежите си толкова разпръснати и малки източници на енергия, което естествено води до това, че те се свързват (присъединяват) директно към мрежите на електроразпределителните дружества. 

Променя се и потребителското поведение: Все повече потребители стават „по-умни и свързани“ чрез различни технологии и устройства, които им позволяват да станат активен участник в (само)регулирането на енергийната система. Промяната се случва на няколко нива: Потребители променят поведението си на база цена на тока; Инсталират се устройства (IoT), които позволяват контрол и мониторинг на използваните електроуреди; Все повече консуматори се превръщат в Просюмъри, като инсталират ВЕИ мощности за собствено потребление, а излишъка продават към мрежата. 

Електрифицират се нови отрасли:  В допълнение,  индустрии традиционно консумиращи течни горива се електрифицират (напр. транспорт), което добавя товар към енергийната система на място и време, различно от това, което сме виждали в миналото.

Към момента не съществуват напълно синхронизирани нормативни практики и технологична готовност за плавно осъществяване на този преход.

И това е на път да се промени.

Освен очевидните предизвикателства и трудности, този преход създава и възможности за всеки един от участниците в енергийната система – ЕСО, ЕРП-та, производители и потребители, във всяка от трите области на трансформацията:

– Декарбонизация: преминаване към по-чисти източници на енергия и борба с климатичните промени

– Децентрализация: увеличаване дела на ВЕИ и изместване на контрола от ЕСО към ЕРП-та

– Дигитализация: въвеждане и използване на нови технологии с цел мониторинг и контрол от цели индустрии до конкретни електроуреди в домакинствата.

Потърсихме за мнение и коментар компания Ентра Енерджи (www.entra.energy), която участва в научни разработки в сферата на дигитализацията на енергетиката. Разговаряме с изпълнителния директор Теодор Бобочиков, за да получим повече информация за два от научните им проекти: FlexiGrid и Smart5Grid (Smart5Grid – Demonstration of 5G solutions for SMART energy GRIDs of the future), финансирани по програма Horizon 2020 на Европейския съюз.

 

Как бихте представили компанията си с няколко думи? Какъв е основният ви бизнес? 

Теодор Бобочиков

Основният фокус на Ентра Енерджи беше изграждане и експлоатация на ВЕИ. Осъзнавайки предизвикателствата пред енергетиката, екипа ни се фокусира в разработването на решения в областта на дигитализацията на енергетиката – smart grid, IoT, demand-respond и blockchain решения за гъвкаво управление на мрежата.

Именно заради интереса и разработките ни в областта на smart grid бяхме поканени като партньори в два много интересни проекта в тази област, които имахме щастие да бъдат одобрени за финансиране от ЕК научни проекти за развойна дейност, които имат амбицията да разработят и тестват решения за трансформация на енергийната система.

С кого си партнирате и има ли други участници от България?

За нас от Ентра Енерджи e чест и удоволствие да партнираме по тези проекти от българска страна с иновативни организации и компании като ЕНЕРГО-ПРО, ЕСО, Vivacom, ТУС и с големи международни имена като ENel, ATOS,  IMCG, Eindhoven University of Technology и Chalmers University of Technology, Рисърч институти и още партньори от цяла Европа.

Кои са научните разработки по които работите и каква е ролята на Ентра Енерджи?

С модернизация на електропреносните мрежи (в посока да станат двупосочни), с развитието на технологии като IoT, blockchain, AI и предвид нарастващите предизвикателства за управление, баланс и цена на електричеството, за енергийните системи става все по-нужно и по-възможно да се разработят, тестват и внедряват услуги за гъвкавост (flexibility services) които да се търгуват между участниците в системата на ЕРП и които да водят до самобалансирането ѝ и по-умното ѝ управление.


Колкото до проектите, които споменахме, както и наша роля в тях, ето малко повече информация за тях, как те могат да бъдат свързани и по какъв начин подкрепят трансформацията и промените, случващи се в енергийната система.

Проекта FlexiGrid (FlexiGrid – FlexiGrid)

Подкрепен от 18 организации от 8 държави, FlexiGrid е проект съсредоточен върху разработване на различни методи за набавяне на гъвкавост (flexibility) в енергийната система и върху разработване на блокчейн базирана платформа, която да позволява на ЕРП да купуват тези услуги за гъвкавост на мрежата от производители и потребители.

Възползвайки се от бурното развитие на IoT, разработваме умни измервателни устройства (Smart Meter) и IoT платформа, която чете данни от измервателни устройства и ги визуализира. Платформата позволява не само събиране на данни, но и изпращане на ценови сигнали или нареждания към smart meter,  с цел включването на клиента към demand respond.  Замислена е и възможност за интегриране на различни услуги – Energy Apps, които добавят нови функционалности, като например инструмент за прогнозиране на точките на претоварване на мрежата, които създават не-баланс в системата.

Включването на много малки участници в пазара с нова роля изисква и намирането на нов модел на взаимоотношения, включително отразяването на сделките и извършване на плащанията между тях, за което разработваме пазарна, блокчейн базирана платформа, където гъвкави услуги могат да бъдат търсени и предлагани, както и закупени чрез стабилна криптовалута

Тези три компонента: умни измервателни устройства, IoT платформата която ги чете и свързва и пазарната, блокчейн платформа ще бъдат свързани в една обща  SmartGrid система, която ще позволява търгуване с гъвкави услуги.    

В рамките на проекта ще бъдат тествани четири различни сценария, в рамките на 4 демонстрации в различни държави.:

  • Швеция: наблюдение, контрол и намеса в консумацията при необходимост от гъвкави услуги, увеличаване/намаляване на консумация при сигнал от ЕРП
  • Швейцария: предоставяне на местното ЕРП гъвкави услуги чрез соларни панели, батерии и термопомпи
  • България: как ЕРП-то може да купи гъвкави услуги от потребители и производители, свързани към неговите мрежи
  • Турция: как може да бъде купувана и предлагана гъвкава услуга от електрически автомобили и станции за зареждане на електрически автомобили

 

Ролята на Ентра Енерджи в този проект е да участва в разработването и дизайна на гъвкавите енергийни услуги и бъдещите бизнес модели за тяхната реализация. 

Другата основна роля на компанията е в реализацията на българския Демо пилот, за който в тясно партньорство с иновативния екип на ЕНЕРГО-ПРО разработваме и тестваме blockchain базирана система чрез която дружеството да намира и закупува услуги за гъвкавост от консуматори, производители и просюмъри, свързани в тяхната мрежа. За целта  при избрани пилотни клиенти на ЕНЕРГО-ПРО ще инсталираме умни електромери, разработени от Ентра Енерджи, които чрез IoT модул ще управляват обмена на гъвкавите услуги.

Проекта Smart5Grid

Smart5Grid e другият научен проект, по който компанията ни работи. Той разработва решение за надеждна и в реално време свързаност през 5G между участниците на енергийния пазар. 24 организации от 7 държави ще създадат изцяло нов стандарт за използването на телекомуникациите в енергийната вертикала. 

В рамките на проекта се разработва 5G NetApp платформа, в която разработчици ще могат да качват редица специализирани 5G апликации, които да решават различни предизвикателства на енергийната система. 

Защо проекта е важен?

Очакванията за многократно увеличение на активните /свързани към интернет устройства и множеството малки и географски раздалечени ВЕИ и мощности, поставя предизвикателства пред осигуряването на адекватна, надеждна и бърза връзка.  В проекта Smart5Grid се изследва  и развива възможността за използването на 5G като комуникационна среда за IoT в енергетиката. Все още в началната си фаза, този проект в момента дефинира конкретните технологии, които ще разработи. 

Четирите пилотни демонстрации, които ще бъдат изградени и от партньорите в проекта включват: 

  • Испания – Автоматично засичане на повреди и грешки в електроразпределителната система
  • Италия – Дистанционна инспекция на предварително автоматично ограничени работни зони на електроразпределително ниво, където тече високо напрежение
  • България – мониторинг на вятърни турбини в милисекунден интервал
  • Гърция – България – крос-граничен мониторинг в реално време на ключови възли в мрежите на системните оператори на гранични държави.

 

Ролята на Ентра Енерджи в този проект е да помогне с бизнес познание от страна на потенциален потребител в разработването на 5G приложение, което да осигурява възможност за мониторинг в реално време на множество параметри от работата на ВЕИ генератор на енергия и да осигури достъп до вятърните турбини на компанията, за да се тества такова решение. Разработване и успешно тестване на подобно приложение ще помогне в бъдеще на множество малки и средни производители на енергия за по-ефективното управление на централите им, както и за бъдещо участие в обмяна на гъвкави енергийни услуги.   

За да обобщим:

Трансформацията на енергийните системи е вече в ход и това ще е дълъг процес, който ще се развива десетки години напред. Каква ще бъде окончателната нова структура – мисля, че все още никой към този момент не може напълно да предвиди. Върху процеса на промяна ще влияят множество фактори – технологични, регулаторни, бизнес и финансови, геополитически, социални…

От опита ни до момента и от работата ни по научните проекти за които разказах е ясно, че България, Европа, а и целият цвят имат да извървят дълъг път от намирането на работещи, и то в голям мащаб гъвкави, лесни за използване и смислени от бизнес гледна точка (ползите да надхвърлят инвестицията) технологични решения. 

Законодателните рамки трябва също да бъдат променени, така че да отразяват новата ситуация и да осигуряват възможност за стартиране на услуги, които ще помогнат на мрежата да се самобалансира и които да продължават да гарантират сигурност и стабилност на енергийната система. 

Интереса на инвеститори и финансиращи институции вече е насочен в подкрепа на разработване и прилагане на подобни решения за гъвкавост и вярвам, че тепърва ще виждаме множество анонси за успешно реализирани инвестиционни проекти от такива за модернизация на системите на ЕСО, през успешни и иновативни проекти, водени от ЕРП-та до множество проекти и решения при крайните потребители и производители.

Ние от Ентра Енерджи от години сами, а от скоро и в партньорство по научните проекти, работим  в посока на модернизирането, дигитализирането и зелената трансформация на енергийния сектор  и ще се радваме в рамките на следващите няколко години да можем да споделим конкретни успехи в тази посока. Stay tuned…