Λύσεις «έξυπνων» δικτύων διανομής ηλεκτρισμού ετοιμάζουν Siemens και Stromnetz Hamburg

Η ανάπτυξη της ηλεκτροκίνησης, μαζί με τις απαιτούμενες υποδομές φόρτισης, δημιουργούν στα δίκτυα διανομής τεράστιες προκλήσεις. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, οι Siemens και η Stromnetz Hamburg GmbH ξεκίνησαν να συνεργάζονται σε ένα τριετές πιλοτικό έργο με στόχο την αποφυγή της υπερβολικής επέκτασης των δικτύων χαμηλής τάσης και την πρόληψη καταστάσεων υπερφόρτωσης στα δευτερεύοντα δίκτυα διανομής.

Εφαρμόζοντας ένα πλαίσιο για ισχυρή τεχνολογία πληροφοριών και επικοινωνίας προκειμένου να ψηφιοποιηθούν τα δευτερεύοντα δίκτυα διανομής, ο στόχος του έργου είναι να διευκολύνει τη σταθερή και αξιόπιστη λειτουργία των δικτύων χαμηλής τάσης για να εξασφαλίσει ασφαλή παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, καθώς η ζήτηση για υποδομή φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων (EV) αυξάνεται.

Το Αμβούργο επίσης κινείται προς την επέκταση της ηλεκτροκίνησης και της υποστηρικτικής υποδομής φόρτισης. Με την ιδιότητά της ως υπεύθυνος διαχειριστής του δικτύου διανομής, η Stromnetz Hamburg πρέπει να εξασφαλίσει ασφαλή και αξιόπιστη λειτουργία του δικτύου και παράλληλα να επιτρέψει στους οικιακούς σταθμούς φόρτισης να ενσωματωθούν ολοένα και περισσότερο στο δίκτυο.

Πρέπει επίσης να διατηρηθεί το καθορισμένο εύρος τάσης. Μέχρι τώρα, οι οικιακοί σταθμοί φόρτισης γενικά έχουν ενσωματωθεί χωρίς εξωτερικό έλεγχο ή δυνατότητες παρέμβασης. Ως αποτέλεσμα, τα δίκτυα διανομής φθάνουν τα όρια των δυνατοτήτων τους όταν ένας μεγάλος αριθμός ηλεκτρικών αυτοκινήτων φορτίζεται ταυτόχρονα, σε περιόδους αιχμής, όπως το τέλος μιας εργάσιμης ημέρας.

Τα όρια δυνατοτήτων των ήδη υπαρχόντων δικτύων μπορούν, για την ώρα, να ξεπεραστούν μόνο με την αύξηση των υπαρχόντων καλωδίων και την αντικατάσταση των μετασχηματιστών και των συσκευών μεταγωγής. Ωστόσο, αυτό απαιτεί έντονη εργασία και δαπανηρά μέτρα κατασκευής, τα οποία μπορούν επίσης να έχουν σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις στην ποιότητα ζωής των κατοίκων της πόλης.

Συνεπώς, η Stromnetz Hamburg και η Siemens συνεργάζονται για μια ψηφιακή λύση. Παρεμβαίνοντας μέσω μέτρων ελέγχου και ρύθμισης, οι φορείς εκμετάλλευσης δικτύων χαμηλής τάσης μπορούν να αξιοποιήσουν την ευελιξία των οικιακών σταθμών φόρτισης για την αποσυμφόρηση του δικτύου, για παράδειγμα με τη διανομή του φορτίου.

«Οι προϋποθέσεις που πρέπει να πληρούν τα μελλοντικά δίκτυα διανομής αυξάνονται σταθερά λόγω της μεγαλύτερης ζήτησης ισχύος που προκύπτει από την ηλεκτροκίνηση», λέει ο Thomas Volk, Διευθύνων Σύμβουλος της Stromnetz Hamburg. «Πρέπει να είμαστε προετοιμασμένοι γι’ αυτό και κάνουμε το δίκτυό μας πιο έξυπνο και πιο ευέλικτο, ειδικά στο επίπεδο χαμηλής τάσης.

Ένας υψηλός βαθμός ψηφιοποίησης είναι ο μόνος τρόπος για να είμαστε έτοιμοι, σε λογικά πλαίσια, να αντιμετωπίσουμε τις σποραδικές περιπτώσεις συμφόρησης. Το πιλοτικό έργο με τη Siemens μας δίνει την ευκαιρία να δοκιμάσουμε διεξοδικά αυτή την τεχνολογία πριν την προωθήσουμε -αυτή ή παρόμοιες λύσεις- πιο ευρέως.

Οι πελάτες μας θα πρέπει να είναι σε θέση να ικανοποιούν τις μεταβαλλόμενες ανάγκες κινητικότητας τους και να μπορούν να στηρίζονται σε ένα σταθερό και ασφαλές δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας στο μέλλον».

«Είμαστε στην ευχάριστη θέση να υλοποιήσουμε αυτό το πιλοτικό πρόγραμμα, που είναι προσανατολισμένο στο μέλλον, μαζί με την Stromnetz Hamburg», δήλωσε ο Michael Schneider, επικεφαλής του τμήματος Digital Grid Software & Consulting στην Siemens Smart Infrastructure.

«Η ταχεία αύξηση της ηλεκτροκίνησης σε πόλεις όπως το Αμβούργο θα σημαίνει βαρύτερα φορτία και μεγαλύτερη ζήτηση για υψηλή ισχύ στο δίκτυο χαμηλής τάσης, με πιθανή συνέπεια την υπερφόρτωση του δικτύου. Η έξυπνη, αποκεντρωμένη παρακολούθηση και ο έλεγχος των ιδιωτικών υποδομών φόρτισης στο δευτερεύον δίκτυο διανομής θα συμβάλει στην παροχή μιας γρήγορης, οικονομικά αποδοτικής λύσης για τους διαχειριστές δικτύου διανομής, επιτρέποντάς τους να διατηρήσουν την υψηλή αξιοπιστία των δικτύων τους».

Το έργο χωρίζεται σε τρεις φάσεις. Η πρώτη φάση περιλαμβάνει το testing της λειτουργίας του σχεδίου στο campus καινοτομίας της Stromnetz Hamburg. Στο δεύτερο βήμα, τα ευρήματα θα υποβληθούν σε δοκιμές πεδίου στο δημόσιο δίκτυο και το σχέδιο θα βελτιωθεί περισσότερο. Στο τέλος, θα προετοιμαστεί η ανάπτυξη μιας λύσης παραγωγής των μονάδων ελέγχου και σύνδεσης.

Ένα ψηφιακό δίκτυο δευτερογενούς διανομής έχει ρυθμιστεί ως εξής: Μια έξυπνη μονάδα παρακολούθησης και ελέγχου εγκαθίσταται στον δευτερεύοντα υποσταθμό ως αποκεντρωμένη κατανομή πληροφοριών. Παρακολουθεί το δίκτυο χαμηλής τάσης και μεταδίδει τα σημεία ρύθμισης στον οικιακό σταθμό φόρτισης σε περιπτώσεις υπερφόρτωσης για να καθοδηγήσει τον σταθμό να μειώσει την ισχύ φόρτισης του.

Ο εξοπλισμός επικοινωνεί μέσω Powerline Communication και διασφαλίζει ότι δεν θα χρησιμοποιηθούν ούτε δεδομένα προσωπικού χαρακτήρα ούτε δεδομένα που να επιτρέπουν την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τη συμπεριφορά του ιδιοκτήτη του οχήματος.

Η λύση είναι σχεδιασμένη να λειτουργεί αυτόνομα, χωρίς να είναι αναγκαία η επικοινωνία με ένα κεντρικό σύστημα κατά τη λειτουργία, επιτρέποντάς της να εφαρμόζεται επιλεκτικά στο δίκτυο διανομής με στοχευμένο τρόπο. Η χρήση διαδικασιών αυτοδιδασκαλίας καθιστά δυνατή την ελαχιστοποίηση των δαπανών για την ανάθεση και συντήρηση του ψηφιακού δικτύου δευτερογενούς διανομής.

Το ψηφιακό δίκτυο δευτερογενούς διανομής θα βοηθήσει στη διατήρηση της τάσης στο δίκτυο χαμηλής τάσης και στην αποφυγή υπερφόρτωσης. Αυτό θα είναι ένας σημαντικός παράγοντας για τη σταθεροποίηση του δικτύου, όχι μόνο επειδή επεκτείνεται η ηλεκτροκίνηση, αλλά και όταν τροφοδοτείται με ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως φωτοβολταϊκά ή με την αυξημένη χρήση αντλιών θερμότητας.

Συνεπώς, το ψηφιακό δίκτυο δευτερογενούς διανομής διαδραματίζει βασικό ρόλο στη μετάβαση σε ένα νέο ενεργειακό μείγμα και τη μείωση της χρήσης άνθρακα στους τομείς της ενέργειας και της κυκλοφορίας.