05 نوامبر 2021 عکس از metamorworks/Shutterstock
زیرساخت های الکتریکی هوشمند در سطوح ولتاژ پایین و متوسط، عنصر اساسی یک سیستم انرژی کاملاً شبکه ای است. آندریاس ماته از زیرساخت هوشمند زیمنس توضیح می دهد که چگونه ارتباط بیشتر باعث ایجاد هوشمندی در برق رسانی می شود.
آینده شبکه های قدرت اساساً توسط دو نیروی قوی شکل خواهد گرفت. اولاً، انتقال انرژی، انرژی تجدیدپذیر بیشتری را وارد ترکیب می‌کند و تغییری در نحوه تعادل شبکه منابع انرژی متغیر، چه در مقیاس بزرگ و چه در مقیاس کوچک، ایجاد می‌کند. ثانیاً، این امر زیرساخت شبکه بازتصور شده باید رشد عظیم تقاضا را تامین کند.
در دنیایی که با دگرگونی عظیم اجتماعی و تکنولوژیکی مشخص شده است – جهانی شدن، شهرنشینی، تغییرات آب و هوا و تغییرات جمعیتی – که نه تنها نحوه زندگی و کار ما، بلکه نحوه تولید و استفاده از انرژی را نیز به طور اساسی تغییر می‌دهند، تقاضا برای قدرت به شدت افزایش خواهد یافت. پیش بینی می شود تا سال 2050 تقاضای جهانی برق در سراسر جهان دو برابر شود. پاسخگویی به این تقاضای اضافی، در حالی که کربن زدایی را سرعت می بخشد، به یک ماتریس انرژی انعطاف پذیر و سازگار با آب و هوا نیاز دارد.
از آنجایی که ساختمان ها 40 درصد از مصرف انرژی جهانی را تشکیل می دهند، تغییرات در زیرساخت های الکتریکی آنها تأثیر زیادی بر چگونگی تکامل شبکه در آینده خواهد داشت. فناوری‌های لبه شبکه که مصرف و تقاضا را در عصر انرژی‌های تجدیدپذیر متعادل می‌کنند، از جمله تعداد فزاینده‌ی مصرف‌کنندگانی که در تولید برق مشارکت دارند، ابزارهایی خواهند بود که تقاضای رو به رشد را با پایداری متعادل می‌کنند – اما آنها تنها بخشی از «عادی‌های جدید» هستند که ببینید توزیع نیروی برق به طور فزاینده ای بر شفافیت، داده ها و دیجیتالی شدن متکی است.
آندریاس ماته، مدیر محصولات الکتریکی در زیرساخت هوشمند زیمنس می‌گوید: «تمرکززدایی و کربن‌زدایی شبکه انرژی باعث می‌شود تولید و مصرف برق توزیع‌شده‌تر، و همچنین پیچیده‌تر و دیجیتال‌تر شود. تغییرات زیادی در سمت مصرف کننده وجود دارد – از جمله زیرساخت های جدید ساختمان و فشار هزینه در بسیاری از صنایع – که چالش های زیادی را در ولتاژ پایین و متوسط ایجاد می کند.
او می‌افزاید: تقاضاها برای تداوم کسب‌وکار، کارایی و پایداری همگی توسط همه‌گیری تسریع شده‌اند، و کلید همه اینها دیجیتالی‌سازی است». این همان چیزی است که شبکه برق را ایمن تر، مقرون به صرفه تر، قابل اطمینان تر و هوشمندتر می کند. حسگرهای هوشمند و اتصال بهتر نیز به تعمیر و نگهداری و قابلیت اطمینان کمک می‌کنند.
اندازه گیری و مدیریت
سیستم‌های انرژی توزیع‌شده، دیجیتالی‌سازی و اینترنت اشیا (IoT) به سیستم‌هایی نیاز دارند که برق بی‌خطری را برای نیروگاه‌ها، ماشین‌ها و دستگاه‌های خودکار، و همچنین مدیریت جریان‌های برق دو طرفه، و گرفتن داده‌ها و انتقال آن به ابر، تامین کنند. عملیات حفاظتی و سوئیچینگ سنتی هنوز ضروری است، اما باید لایه دیگری از هوشمندی اضافه شود.
مجموعه محصولات الکتریکی زیمنس، هوشمندی را برای شبکه های ولتاژ پایین و متوسط به ارمغان می آورد. الکتریسیته را از منبع تغذیه تا پریز برق قابل مشاهده می کند و کاربران را قادر می سازد تا تصمیمات آگاهانه ای در مورد نحوه عملکرد شبکه و تجهیزات خود بگیرند.
وی می گوید: قابلیت دید به معنای تجزیه و تحلیل سیستماتیک داده های انرژی برای بهینه سازی راندمان، در دسترس بودن نیروگاه، تعمیر و نگهداری و موارد دیگر است. این به معنای داشتن ابزاری برای ثبت پارامترهای الکتریکی و ارائه اطلاعات دقیق برای ساختمان‌ها یا دانشگاه‌ها، و شناسایی علل اوج بارها یا شاید تغییر در تقاضای برق به دلیل تجهیزات معیوب است.
او می افزاید: شفافیت داده ها عامل کلیدی در قابل مشاهده شدن سیستم برق است، زیرا به مردم اجازه می دهد ببینند در شبکه مصرف و توزیع چه اتفاقی می افتد. اکنون که مردم به مزایای برق‌رسانی هوشمند پی برده‌اند، به دلیل تأثیر آن بر بهره‌وری انرژی، می‌تواند به یک عامل رقابتی تبدیل شود.
دید نیاز به طیف گسترده ای از سخت افزار و نرم افزار دارد که مجموعه زیمنس برای ایجاد زیرساخت های الکتریکی هوشمند در سطح ولتاژ پایین از یک منبع واحد، که به طور یکپارچه در اکوسیستم های شبکه ای، کارآمد و پایدار ادغام می شود، فراهم می کند.
با وجود تقریباً 130000 جزء موجود، این پیچیدگی به طور بالقوه گیج کننده است. او تاکید می کند که نیازهای هر کسب و کار، ساختمان یا دانشگاه منحصر به فرد است، بنابراین برنامه ریزی عمیق، خدمات مهندسی و اتوماسیون با پشتیبانی کامل نرم افزار برای ایجاد شبکه های نظارت دیجیتال و یکپارچه که تمام انرژی و داده های سیستم را در هر دو توزیع جمع آوری می کند، ضروری است.
او خاطرنشان می‌کند: روزهایی که برق از کابل‌ها بدون مشاهده عبور می‌کند به شماره افتاده است.
اپراتورها از طریق یک راه حل دقیق برنامه ریزی شده که از دوقلوهای دیجیتال شبکه آنها برای تعریف راه حل بهینه در هر مورد استفاده می کند، شفافیت جریان انرژی را به دست می آورند. در واقع، مدل دوقلوی دیجیتال تا 80٪ از زمانی که معمولاً توسط برنامه ریزان، مهندسان کارخانه و نصاب صرف می شود، صرفه جویی می کند.
علاوه بر این، او خاطرنشان می کند که نظارت سیستماتیک انرژی چنین شبکه هایی می تواند بهره وری انرژی عملیاتی را تا 30٪ افزایش دهد و همچنین پیشرفت های عمده ای در در دسترس بودن سیستم، ردپای زیست محیطی، نگهداری و خدمات ارائه می دهد. همه اینها از جمع آوری و تجزیه و تحلیل جریان های انرژی مبتنی بر ابر حاصل می شود و اپراتورها را قادر می سازد تا تصمیمات واضح تری در مورد مصرف انرژی بگیرند.
او می‌گوید: دستگاه‌های اینترنت اشیا و ابر بسیار مهم هستند و استفاده از آنها به دلیل همه‌گیری انجام شده است. آنها در حال حاضر بخشی از وضعیت نرمال جدید هستند و انعطاف پذیری و پایداری بیشتری را فراهم می کنند زیرا برخی از موانعی را که بر سر راه برق رسانی هوشمند وجود داشت از بین برده اند.
او می افزاید: مدیران انرژی در شرکت ها یا در ساختمان های فردی می توانند از حسگرها و خدمات ابری برای تجزیه و تحلیل حجم عظیمی از داده ها با استفاده از زیرساخت های کم هزینه برای مدیریت انرژی استفاده کنند.
در عمل ثابت شده است
با مجموعه عظیمی از سخت‌افزار، و همچنین نرم‌افزاری برای اجرای یک شبکه هوشمند، امکانات برای یک شبکه به طور بالقوه بی‌پایان است، اما فرآیند برنامه‌ریزی مجازی تضمین می‌کند که شبکه نیازهای خاص هر اپراتور را برآورده می‌کند.
او توضیح می‌دهد: این امکان را برای ما فراهم می‌کند تا با همه شرایط سازگار شویم. مشتریان می توانند راه حل مناسب برای خودرا در نظر بگیرند و ما می توانیم طراحی و اجرا را انجام دهیم. بزرگترین پتانسیل برای دیجیتالی شدن در برنامه ریزی برق نهفته است، که برای انتقال انرژی و برق رسانی هوشمند ضروری است.
به عنوان مثال، نظارت مبتنی بر ابر سیستم برق ساحلی بندر کیل را در نظر بگیرید. ردیابی مستمر مصرف انرژی در ساختمان ترمینال و در نقاط اتصال برق ساحلی، همراه با ذخیره سازی داده ها، دسترسی آسان از راه دور و عملیات کارآمد، به بندر این امکان را داده است که برق سبز را برای تمام کشتی ها در پایانه های Ostseekai و Schwedenkai تامین کند. کاهش بیش از 8000 تن CO2 در هر سال.
او می‌گوید: الکتریکی‌سازی هوشمند وکربن زدایی در سطح ولتاژ پایین کلید دستیابی به سیستم‌های انرژی پایدار است، و این موضوع در حال تبدیل شدن به موضوعی غالب‌تر در همه جا است.
