Des de finals del segle XIX, els sistemes de distribució d'energia (sovint anomenats xarxes) han estat la font principal d'electricitat del món.Quan es creen aquestes xarxes, funcionen de manera molt senzilla: generen electricitat i l'envien a les llars, edificis i a qualsevol lloc on hi hagi necessitat d'electricitat.
Però a mesura que augmenta la demanda d'electricitat, es necessita una xarxa més eficient.Els moderns sistemes de distribució d'energia de "xarxa intel·ligent" que s'utilitzen ara a tot el món depenen de la tecnologia d'última generació per optimitzar l'eficiència.Aquest article explora la definició d'una xarxa intel·ligent i les tecnologies clau que la fan intel·ligent.
Què éstecnologia de xarxa intel·ligent?
Una xarxa intel·ligent és una infraestructura de distribució d'energia que proporciona una comunicació bidireccional entre els proveïdors de serveis públics i els clients.Les tecnologies digitals que permeten les tecnologies de xarxa intel·ligent inclouen sensors de potència/corrent, dispositius de control, centres de dades i comptadors intel·ligents.
Algunes xarxes intel·ligents són més intel·ligents que altres.Molts països han centrat molts esforços a convertir les xarxes de distribució obsoletes en xarxes intel·ligents, però la transformació és complexa i trigarà anys o fins i tot dècades.
Exemples de tecnologies de xarxa intel·ligent i components de xarxa intel·ligent
Comptadors intel·ligents: els comptadors intel·ligents són el primer pas per construir una xarxa intel·ligent.Els comptadors intel·ligents proporcionen dades de consum d'energia al punt d'ús als clients i productors de serveis públics.Proporcionen informació sobre el consum d'energia i els costos per alertar els usuaris per reduir el malbaratament d'energia i ajudar els proveïdors a optimitzar les càrregues de distribució a la xarxa.Els comptadors intel·ligents generalment consten de tres subsistemes principals: un sistema d'alimentació per mesurar el consum d'energia, un microcontrolador per gestionar la tecnologia dins del comptador intel·ligent i un sistema de comunicació per enviar i rebre dades de consum/comandes d'energia.A més, alguns comptadors intel·ligents poden tenir energia de reserva (quan la línia de distribució principal està baixa) i mòduls GSM per identificar la ubicació del comptador per motius de seguretat.
La inversió global en comptadors intel·ligents s'ha duplicat en l'última dècada.El 2014, la inversió anual global en comptadors intel·ligents va ser d'11 milions de dòlars.Segons Statista, les inversions globals en comptadors intel·ligents arriben als 21 milions de dòlars el 2019, tenint en compte els guanys d'eficiència del sistema amb la implementació de comptadors intel·ligents.
Interruptors intel·ligents de control de càrrega i quadres de distribució: si bé els comptadors intel·ligents poden proporcionar dades en temps real als proveïdors de serveis públics, no controlen automàticament la distribució d'energia.Per optimitzar la distribució d'energia durant els períodes punta d'ús o a zones específiques, les empreses d'electricitat utilitzen dispositius de gestió d'energia com ara interruptors i quadres de distribució intel·ligents de control de càrrega.Aquesta tecnologia estalvia quantitats importants d'energia reduint la distribució innecessària o gestionant automàticament les càrregues que han superat els límits de temps d'ús permès.Per optimitzar la distribució d'energia durant els períodes punta d'ús o a zones específiques, les empreses d'electricitat utilitzen dispositius de gestió d'energia com ara interruptors i quadres de distribució intel·ligents de control de càrrega.Aquesta tecnologia estalvia quantitats importants d'energia reduint la distribució innecessària o gestionant automàticament les càrregues que han superat els límits de temps d'ús permès.
Per exemple, la ciutat de Wadsworth, Ohio, utilitza un sistema de distribució elèctrica construït el 1916. La ciutat de Wadsworth s'ha associat amb Itron, un fabricant deInterruptors intel·ligents de control de càrrega(SLCS), per reduir el consum d'electricitat del sistema en 5.300 megawatts-hora mitjançant la instal·lació de SLCS a les llars per encendre compressors d'aire condicionat durant els períodes punta d'ús d'electricitat.Automatització del sistema elèctric: l'automatització del sistema elèctric s'habilita mitjançant la tecnologia de xarxa intel·ligent, utilitzant una infraestructura informàtica d'última generació per controlar tots els enllaços de la cadena de distribució.Per exemple, els sistemes d'alimentació automatitzats utilitzen sistemes de recollida de dades intel·ligents (similars als dels comptadors intel·ligents), sistemes de control de potència (com ara interruptors de control de càrrega intel·ligents), eines analítiques, sistemes informàtics i algorismes del sistema d'alimentació.La combinació d'aquests components clau permet que la graella (o múltiples graelles) s'ajusti i s'optimitzi automàticament amb una interacció humana limitada necessària.
Implementació de xarxes intel·ligents
Quan s'implementen tecnologies digitals, de comunicació bidireccional i d'automatització a la xarxa intel·ligent, una sèrie de canvis a la infraestructura maximitzaran l'eficiència de la xarxa.La implementació de la xarxa intel·ligent ha permès els canvis d'infraestructura següents:
1.Producció descentralitzada d'energia
Com que la xarxa intel·ligent pot supervisar i controlar contínuament la distribució d'energia, ja no hi ha necessitat d'una sola gran central elèctrica per generar electricitat.En canvi, l'electricitat pot ser produïda per moltes centrals elèctriques descentralitzades, com ara turbines eòliques, parcs solars, plaques solars fotovoltaiques residencials, petites preses hidroelèctriques, etc.
2.Mercat fragmentat
La infraestructura de xarxes intel·ligents també admet la connexió de múltiples xarxes com a mitjà per compartir energia de manera intel·ligent a través dels sistemes centralitzats tradicionals.Per exemple, en el passat, els municipis tenien instal·lacions de producció separades que no estaven connectades amb els municipis veïns.Amb la implementació d'una infraestructura de xarxa intel·ligent, els municipis poden contribuir a un pla de producció compartit per eliminar la dependència de la producció en cas d'interrupció del subministrament elèctric.
3.Transmissió a petita escala
Un dels majors residus energètics de la xarxa és la distribució d'energia a llargues distàncies.Tenint en compte que les xarxes intel·ligents descentralitzen la producció i els mercats, la distància de distribució neta dins d'una xarxa intel·ligent es redueix significativament, reduint així els residus de distribució.Imagineu, per exemple, una petita granja solar comunitària que genera el 100% de les necessitats d'electricitat diürna de la comunitat, a només 1 km de distància.Sense una granja solar local, la comunitat pot necessitar obtenir energia d'una central elèctrica més gran a 100 quilòmetres de distància.Les pèrdues d'energia observades durant la transmissió des de centrals elèctriques llunyanes poden ser cent vegades més grans que les pèrdues de transmissió observades des de les granges solars locals.
4.Distribució bidireccional
En el cas de les granges solars locals, pot haver-hi una situació en què la granja solar pugui generar més energia de la que consumeix la comunitat, generant així un excedent energètic.Aquest excés d'energia es pot distribuir a la xarxa intel·ligent, ajudant a reduir la demanda de les centrals elèctriques llunyanes.
En aquest cas, l'energia flueix de la granja solar a la xarxa principal no comunitària durant el dia, però quan la granja solar està inactiva, l'energia flueix de la xarxa principal a aquesta comunitat.Aquest flux d'energia bidireccional es pot controlar i optimitzar mitjançant algorismes de distribució d'energia per garantir que es malgasta la menor quantitat d'energia en qualsevol moment durant l'ús.
En una infraestructura de xarxa intel·ligent amb distribució bidireccional i límits de xarxa descentralitzats, els usuaris poden actuar com a microgeneradors.Per exemple, les cases individuals es poden equipar amb sistemes solars fotovoltaics autònoms que generen electricitat quan estan en ús.Si el sistema fotovoltaic residencial genera un excés d'energia, aquesta energia es pot lliurar a la xarxa més gran, reduint encara més la necessitat de grans centrals elèctriques centralitzades.
La importància de la xarxa intel·ligent
A nivell macroeconòmic, les xarxes intel·ligents són fonamentals per reduir el consum d'electricitat.Molts proveïdors de serveis públics i governs locals ofereixen mesures generoses i agressives per participar en l'adopció de xarxes intel·ligents perquè és beneficiós econòmicament i mediambientalment.Mitjançant l'adopció d'una xarxa intel·ligent, la producció d'energia es pot descentralitzar, eliminant així el risc d'apagades, reduint els costos operatius del sistema elèctric i eliminant el malbaratament d'energia innecessari.
Hora de publicació: 15-mar-2023