SMART GRIDSSMART GRIDS
Seminář
25. 8. 2009
2
AGENDA
1. Smart Grids a Futuremotion
2. Smart Grids – základní filozofie
3. Smart Grids ve světě
4. Smart Grids v České republice
5. Bezpečnost a spolehlivost zásobování elektrickou energií
6. Smart Grids – cíle v EU
7. Smart Meters
8. Smart Home
9. Smart Storage
3
SKUPINA ČEZ NAPLŇUJE PROSTŘEDNICTVÍM FUTUREMOTION SVOJI ODPOVĚDNOST K ŽIVOTNÍMU PROSTŘEDÍ A ZÁKAZNÍKŮM
Inovace
V rámci iniciativy FUTUREMOTION podporujeme:
Projekty výzkumu a vývoje a zavádění nových technologií a postupů do praxe
Efektivní využití stávajících zdrojů výroby a distribuce elektrické energie
Lokální výrobu elektrické energie (zejména OZE)
Snadný přístup zákazníků k údajům o spotřebě energií a lepší možnost řízení této spotřeby
Využití elektřiny jako nejčistší energie v dalších oblastech – e-mobilita, atd.
Nová iniciativa Skupiny ČEZ – FUTUREMOTION
Smart Grids jsou jedním z hlavních pilířů iniciativy FUTUREMOTION
SmartGrids
Spotřeba
DistribuceVýroba
Storage Dálkové odečty a řízení sítě
OZE
Elefektivnostuhelných a jad. elektr.
Malákogenerace
Inteligentní elektroměry
Úspory
Elektromobily
4
Hlavní charakteristiky Smart Grids neboli chytrých sítí
VýrobaSmart Grids zapojují zdroje alternativní energie a efektivně je kombinují s tradičními zdroji.
DistribuceSmart Grids rozpoznají přetížení distribuční sítě a přesměrováním toku energie snižují přetížení a předchází výpadku. Monitorují děj a technický stav DS, řeší poruchy a výpadky a dávají podněty k obnově distribuční sítě.
ZákazníkSmart Grids komunikují se zákazníkem v reálném čase a optimalizují jeho spotřebu s přihlédnutím k ceně a životnímu prostředí.
HLAVNÍ CHARAKTERISTIKY SMART GRIDS JSOU I PŘES NEEXISTENCI UCELENÉ DEFINICE V PRAXI OVĚŘENÉ
Smart Grids jsou inteligentní, spolehlivé, samoregulační, samo se monitorující distribuční sítě 21. století.
Smart Grids jsou partnerstvím distribuční společnosti a zákazníka ve výrobě a spotřebě elektrické energie stojící na základech inteligentní distribuční sítě
5
Schéma Smart Grids
Chytré spotřebičeAutomatické odpojování/připojování do
distribuční soustavyŘízení poptávkyOdklad spotřeby mimo špičku
Alternativní zdroje energieVyrovnávání poptávky a nabídky v síti
Automatizované kontrolní centrumŘízení sítě v reálném časeDálkové ovladače a senzoryDetekce poruch a výkyvůAutomatické izolováníÚložiště elektřinyVyrovnávání výroby a spotřeby
Výroba Distribuce Zákazník
Tradičníelektrárna
Domy
Průmysl Větrné farmy
Kancelářské budovy
Izolovaná část distribuční sítě
Porucha v distribuční síti
E-mobility
Solární panely
SMART GRIDS POKRÝVAJÍ CELÝ HODNOTOVÝ ŘETĚZEC DISTRIBUČNÍ SPOLEČNOSTI: OD VÝROBY AŽ KE SPOTŘEBĚ KONCOVÉHO ZÁKAZNÍKA…
6
SMART GRIDS JSOU PŘÍNOSEM NEJEN PRO SKUPINU ČEZ, ALE I PRO ZÁKAZNÍKY A CELOU SPOLEČNOST
Vybrané přínosy Smart Grids
Skupina ČEZ
Efektivní kombinování elektrické energie z tradičních a alternativních zdrojů (zejména OZE)
Úspora nákladů díky např. detekci a zaměření potenciálního problému v distribuční soustavě před jeho vznikem, rychlejší obnově sítě a samoregeneraci, snížení počtu výpadků a efektivnějšímu využívání aktiv
Nové obchodní příležitosti, např. obchodování s elektřinou na spotovém trhu
Zákazníci
Zvýšení informovanosti o využití elektřiny a možnosti zefektivnit spotřebitelské návyky a náklady
Snížení délky výpadků a přerušení dodávek elektrické energie
Lepší integrace OZE do distribuční soustavy
Lepší dostupnost elektrické energie v místech s omezenou kapacitou stávající distribuční soustavy
“Plug and Play” integrace inteligentních domácích spotřebičů
Společnost
Zkvalitnění životního prostředí díky lepšímu využití stávajících zdrojů elektrické energie a většímu zapojení alternativních zdrojů
Schopnost lépe uspokojit růst spotřeby elektrické energie ve společnosti
Vznik nových pracovních míst a zvýšení HDP země, podpora inovací a obchodních příležitostí na poli Smart Grids technologií
7
SMART GRIDS PŘEDSTAVUJÍ V POROVNÁNÍ S TRADIČNÍMI SÍTĚMI INTELIGENTNÍ A OTEVŘENÝ SYSTÉM
Tradiční distribuční síť Smart Grids
Radiální topologie Centralizovaná výroba elektrické energie Tok energie od výroby k zákazníkovi Jednosměrná komunikace Málo senzorů Žádné monitorování Manuální obnovování Náchylné na poruchy a výpadky Zákazník není začleněn
Síťová topologie Začlenění distribuované výroby Různé směry toku energie Obousměrná komunikace Kontroly a senzory v celém systému Samo-monitorování Poloautomatické obnovování a autoregenerace . Adaptabilní ochrana a izolace problému Začlenění zákazníka
Srovnání tradičních a chytrých distribučních sítí
8
SMART GRIDS PŘEDSTAVUJÍ V SOUČASNOSTI AKTUÁLNÍ TÉMA ENERGETICKÉHO TRHU NA CELÉM SVĚTĚ
Evropa
Většina distribučních společností vyvíjí vlastní koncept Smart Grids Formuje se koncept podpory ze strany EU (zejména v oblasti Smart Meters) Směřování rozvoje Smart Grids v EU je ovlivněno vývojem v Severní
Americe (technologický vývoj a unifikace technologií)
Severní Amerika
Asie
Velké průmyslové skupiny jsou hlavní silou rozvoje Koncept Smart Grids je silně podporován federální vládou, federálními
energetickými úřady a jednotlivými státy Největší důraz je kladen na Smart Meters a domácí aplikace
Asie následuje vývoj v Severní Americe a Evropě Hlavní sílu rozvoje představují energetické společnosti Hlavní motivací je získání dodatečné kapacity elektrické energie
Smart Grids ve světe
9
NĚKTERÉ ENERGETICKÉ SPOLEČNOSTI PŘEBÍRAJÍ INICIATIVU A ZAČÍNAJÍ S IMPLEMENTACÍ SMART GRIDS
Příklady Smart Grids ve světe
SG Projekt Telegestore, Enel – Itálie
Světově největší nasazení Smart Meters s více než 27 miliony zákazníky
Enel vyvinul vlastní Smart Meters, infrastrukturu a software
Charakteristiky: integrovaná obousměrná komunikace, pokročilé měření energie
Vlastnosti: dálkové vypínání či zapínání energie u zákazníka, čtení informací o spotřebě z elektroměrů, detekce výpadků, detekce neoprávněného odběru elektřiny, změna maxima elektřiny, které může zákazník v danou dobu odebírat, změna z paušálních sazeb na multi-tarifní sazby na dálku
Xcel Smart Grids City – Boulder, Colorado, USA
Jeden z největších Smart Grids projektů v USA
Smart Meters, Automatizované VN/NN trafostanice atd.
Zapojení OZE do distribuční soustavy
E-mobility nabíjecí stanice + baterie e-storage v každém elektromobilu
Dálková regulace proudu v distribuční soustavě k regulaci špiček a snížení technických ztrát v sítích
Zákaznické portály správy spotřeby EE
10
EVROPSKÁ UNIE PŘEDSTAVILA VIZI 20-20-20 TÝKAJÍCÍ SE ENERGETICKÉHO TRHU
Evropská Unie – Vize 20-20-20
Bez komplexní Smart Grids strategie bude obtížné cíle VIZE 20-20-20 splnit (zejména v oblasti OZE)
EVROPSKÁ UNIE představila program VIZE 20-20-20 mající za cíl:
Zajistit zdroje, bezpečnost energetických přeměn, přepravy, distribuce a zabezpečení dodávek energie pro konečného spotřebitele
Zvýšit ochranu klimatu a životního prostředí
V oblasti obnovitelných zdrojů energie:
Dosažení 20% podílu obnovitelných energií na všech energiích v EU do roku 2020 (předpoklad pro ČR 13%)
V oblasti Smart Meters:
Nasazení Smart Meters na min. 80% spotřebních míst v EU do roku 2020
V oblasti emisí:
Návrh snížení emisí v sektorech EU systému obchodování s povolenkami o 20%, atd.
11
V ČESKÉ REPUBLICE JE V SOUČASNOSTI EVIDOVÁNO VELKÉ MNOŽSTVÍ POŽADAVKŮ NA PŘIPOJENÍ OZE DO DISTRIBUČNÍ SOUSTAVY
Smart Grids umožní plné využití potenciálu OZE
Obnovitelné zdroje energie (OZE)
Disponibilita závislá na externích podmínkách Vysoká elasticita dodávky Náročné na řízení distribuční soustavy po jejich připojení
Tradiční síť
Nelze plně využit potenciál OZE, distribuční a přenosová soustava
primárné závislá na velkých centrálních zdrojích elektrické energie
Smart Grids
Lze zapojit jakékoliv množství OZE a plně využívat jejich kapacitu (dálková regulace a ovládání, regulace napětí
na DTS, Smart Storage atd.)Geotermální energie Biomasa
Solární energie
Vodní energie Větrná energie
Elektrická energie
12
SMART GRIDS VÝZNAMNĚ ZVYŠUJÍ BEZPEČNOST A SPOLEHLIVOST DODÁVKY ELEKTRICKÉ ENERGIE
Zajištění bezpečnosti dodávky elektrické energie v případě poruchy:
Smart Grids nejsou univerzálním prostředkem k vyřešení všech problémů provozování DS
Tradičníelektrárna
Domy
Průmysl Větrné farmy
Kancelářské budovy
Izolovaná část distribuční sítě
Porucha v distribuční síti
E-mobility
Solární panely
Spolehlivost dodávky elektrické energie
Ostrovní provoz
Při rozpadu elektrizační soustavy na ostrovní provozy umí systém za předpokladu existence decentralizovaných zdrojů
elektrické energie v lokalitě plně automaticky řídit jejich vlastní provoz
Self healing – Samoobnovující se síť
Schopnost lokalizovat poruchu v síti a nezávisle na lidském faktoru najít novou cestu pro distribuci elektrické energie k
zákazníkovi
13
Proč Smart Meters?
Instalace bude vyžadována směrnicí EU ke splnění EU 2020
Smart Meters budou v budoucnosti součástí páteře chytré sítě
Smart Meters lze rozšířit o home control jednotku – základ pro Demand Response
V BUDOUCNOSTI SE SMART METERS STANOU DŮLEŽITÝM PRVKEM ŘÍZENÍ SÍTĚ
Koncept
Smart Meters – elektřina
Home control jednotka
Domácí spotřebiče
Jednotka koordinující měřící
přístroje
voda plyn
teplo elektr
Smart Meters – elektřina
Koncept Smart Meters
Přínosy pro zákazníka:
Zvýšení informovanosti o využití elektrické energie
Možnosti zefektivnění spotřebitelských návyků a nákladů
Základ pro Smart Home koncept a integraci inteligentních domácích spotřebičů
14
SMART METERS UMOŽŇUJÍ OBOUSMĚRNOU ELEKTRONICKOU KOMUNIKACI MEZI DISTRIBUČNÍ SPOLEČNOSTÍ A KONCOVÝMI ZÁKAZNÍKY
Koncept Smart Meters (neboli chytrá měřidla) – základ Smart Grids
Měření odebrané a dodané energie
Online spínání různých tarifů podle denní doby – na požádání či podle smluvních podmínek (i pro různé spotřebiče – Demand Response)
Blokování jedné či více skupin spotřebičů zákazníka
Vzdálené odpojení/znovu připojení odběrného místa
Omezení výše dodávky v odběrném místě na stanovenou úroveň
Evidence a hlášení fyzické manipulace se Smart Meters
Události v odběrném místě - přepětí/podpětí
Atd.
Základní funkcionalita
Cíl: Osazení 3,5 mil. Smart Meters (na každém odběrné místě)
1. pilotní projekt Smart Meters Skupiny ČEZ byl úspěšně dokončen v roce 2007 v
Královehradeckém a Pardubickém kraji
15
SMART HOME OBSAHUJE CELOU ŘADU APLIKACÍ A MOŽNOSTÍ
Koncept Smart Home neboli chytrý dům
Elektřina Plyn Voda Teplo
Smart Home
Dálková kontrola
Smart Meters
Distributor/ výrobce
Možnost řízení sítě nízkého napětí, nových tarifů (předplacená energie, atp.)
Řízení poptávky – optimalizace zatížení distribuční sítě přes dálkové řízení zákazníkových spotřebičů atd.…
Lepší informace o zákazníkovi a jeho spotřebě
Energetická společnost
Dálková správa přístrojů např. „Zapínání topení přes mobil“ či prostřednictvím internetu
Informace o aktuální spotřebě energie či vlastní výrobě přes zákaznický display/počítač
Integrace libovolného počtu OZE, E-mobility, …
Zákazníci
16
ŘÍZENÍ POPTÁVKY JE ZEJMÉNA ZDROJEM DODATEČNÝCH MW
Zákaznický servis
Dispečink DS
Spotový trh s elektřinou
Kontrolní centrum
Vygenerován příkaz:Spotřební místa Typy spotřebičůOdpojení/ x W redukce odběruOd - Do
Potvrzení přijetí příkazu:
Report o skutečné výši redukce
Potvrzení o uplynutí platnosti příkazu
Data ze sekundární strany distribuční soustavy
Data z distribuční soustavy
Agregovaný požadavek:
# MWOd - Do
Smart Meters
Smart Box
Zákazník Chytré spotřebiče
Schéma Demand Response – řízení poptávky
Získání dodatečných MW využitím poptávkového řízení kapacity místo zvyšování kapacity stálých zdrojů
Schopnost rychle reagovat na výkyvy v nabídce
Redukce špiček v některých případech až o 40 %
Posun spotřeby k době s nízkým odběrem
Nástroj zvýšení povědomí o spotřebě a nákladech elektrické energie u zákazníků
Příspěvek ke splnění EU směrnice – cílů 20/20/20
Přínosy – řízení poptávky
SMART STORAGE TECHNOLOGIE PŘISPĚJÍ V DLOUHODOBÉM HORIZONTU K VYROVNÁVÁNÍ NABÍDKY A POPTÁVKY V DISTRIBUČNÍ SOUSTAVĚ
CAES - 110 MW, Alabama, USA
Baterie - 1,2 MW, Charleston, USA
V současnosti probíhá studie využitelnosti Smart Storage technologií ve Skupině ČEZ s důrazem na aplikaci v oblasti OZE a E-mobility
Smart Storage neboli chytré skladováníPříklady ve světě
Přečerp. elektrárna
(PE)
Stlačený vzduch (CAES)
Baterie
Technologie
X00 MW
100 – 400 MW 10 – 25 MW
K dispozici Potenciál rozvoje
Velký potenciál rozvoje (zejména v oblasti E- mobility)
18
BUDOUCNOST DISTRIBUČNÍ SÍTĚ JE NEVYHNUTELNĚ „SMART“ A PŘINÁŠÍ NOVÉ OBCHODNÍ PŘÍLEŽITOSTI
Shrnutí
Největší světové distribuční společnosti investují a rozvíjejí vlastní koncept Smart Grids
Smart Grids představují nástroj ke splnění cílů v oblasti implementace nových technologií v distribuční společnosti
Smart Grids
Rostoucí význam Smart Grids ve světě
Smart Grids jsou vnímány jako evoluční – nikoliv revoluční krok – představují reakci na současnou situaci v utilitním trhu
Možnost ubírat se alternativní cestou se bude jevit jako méně progresivní
Hrozby doprovázející příležitosti plynoucí ze Smart Grids je nutné mít neustále na paměti
Evoluce vs. revoluce
Smart Grids jsou jednou z progresivních oblastí na utilitním trhu, a to zejména z hlediska nových technologií, tvorby know-how a investiční atraktivnosti
Výzkum a vývoj: příležitosti
Smart Grids otevírají cestu k novým obchodním modelům
Investice do Smart Grids musí být ekonomická, příliš „Smart“ řešení postrádá ekonomický smysl
Ekonomické příležitosti