Smart Energy Grids
An kiyasta bukatar makamashi a duniya zai karu da kusan kashi 2,2 a kowace shekara. Wannan yana nufin cewa makamashin da ake amfani da shi a duniya na sama da sa'o'in petawatt 20 zai ƙaru zuwa sa'o'in petawatt 2030 a cikin 33. A lokaci guda kuma, ana ba da fifiko kan amfani da makamashi yadda ya kamata fiye da kowane lokaci.
1. Auto a cikin smart Grid
Wasu hasashe sun yi hasashen cewa sufuri zai cinye sama da kashi 2050 cikin 10 na bukatar wutar lantarki nan da shekara ta XNUMX, musamman saboda karuwar shaharar motocin lantarki da na zamani.
idan cajin baturin motar lantarki ba a sarrafa shi yadda ya kamata ko kuma baya aiki da kanshi kwata-kwata, akwai hadarin yin lodin kololuwa saboda yawan cajin batura a lokaci guda. Buƙatar mafita waɗanda ke ba da damar cajin motoci a mafi kyawun lokuta (1).
Tsarin wutar lantarki na gargajiya na ƙarni na XNUMX, wanda aka samar da wutar lantarki mafi yawa a cikin cibiyoyin wutar lantarki na tsakiya kuma ana isar da shi ga masu amfani ta hanyar layin watsa wutar lantarki mai ƙarfi da matsakaici da ƙananan ƙarfin lantarki, ba su dace da buƙatun sabon zamani ba.
A cikin 'yan shekarun nan, za mu iya ganin saurin ci gaban tsarin rarrabawa, ƙananan masu samar da makamashi waɗanda za su iya raba rarar su tare da kasuwa. Suna da babban rabo a tsarin rarrabawa. sabunta makamashi kafofin.
Kamus na grids masu wayo
Ami - takaice don Advanced Metering Infrastructure. Yana nufin abubuwan more rayuwa na na'urori da software waɗanda ke sadarwa tare da mita wutar lantarki, tattara bayanan makamashi da nazarin wannan bayanan.
tsararraki da aka rarraba - samar da makamashi ta hanyar ƙananan kayan haɓakawa ko wuraren da aka haɗa kai tsaye zuwa hanyoyin sadarwar rarraba ko kuma suna cikin tsarin wutar lantarki na mai karɓa (bayan sarrafawa da na'urorin ƙididdiga), yawanci suna samar da wutar lantarki daga makamashi mai sabuntawa ko na al'ada, sau da yawa a hade tare da samar da zafi (rarraba haɗin kai). ). . Cibiyoyin sadarwar tsara da aka rarraba na iya haɗawa, misali, masu cin kasuwa, ƙungiyoyin samar da makamashi, ko tashoshin wutar lantarki na birni.
m mita - Mitar wutar lantarki mai nisa wanda ke da aikin watsa bayanan ma'aunin makamashi ta atomatik ga mai siyar kuma don haka yana ba da ƙarin dama don sanin amfanin wutar lantarki.
Madogaran wutar lantarki – ƙaramin injin samar da wutar lantarki, yawanci ana amfani da shi don amfanin kansa. Madogararsa na iya zama ƙananan masana'antar hasken rana, ruwa ko na iska, ƙananan injin turbin da ke aiki akan iskar gas ko gas, raka'a tare da injuna masu aiki akan iskar gas ko gas.
Prosumer - mabukaci mai hankali wanda ke samar da makamashi don bukatun kansa, alal misali, a cikin ƙananan maɓuɓɓuka, kuma yana sayar da rarar da ba a yi amfani da shi ba zuwa hanyar rarrabawa.
Matsakaicin ƙima - jadawalin kuɗin fito la'akari da canje-canjen yau da kullun a farashin makamashi.
Lokacin sarari mai gani
Magance waɗannan matsalolin (2) yana buƙatar hanyar sadarwa tare da sassauƙan kayan aikin "tunanin" wanda zai jagoranci makamashi daidai inda ake buƙata. Irin wannan shawarar mai kaifin makamashi grid – mai kaifin wutar lantarki grid.
2. Kalubale da ke fuskantar kasuwar makamashi
Gabaɗaya magana, grid mai wayo shine tsarin wutar lantarki wanda ke haɗa ayyukan duk mahalarta a cikin tsarin samarwa, watsawa, rarrabawa da amfani da su don samar da wutar lantarki ta hanyar tattalin arziki, dorewa da aminci (3).
Babban jigon sa shine haɗin kai tsakanin duk mahalarta a kasuwar makamashi. Cibiyar sadarwa tana haɗa tashoshin wutar lantarki, manya da ƙanana, da masu amfani da makamashi a cikin tsari ɗaya. Yana iya wanzuwa kuma yana aiki godiya ga abubuwa biyu: sarrafa kansa da aka gina akan na'urori masu auna sigina da tsarin ICT.
Don sanya shi a sauƙaƙe: grid mai kaifin baki "ya san" inda kuma lokacin da mafi girman buƙatun makamashi da wadata mafi girma suka taso, kuma yana iya jagorantar wuce gona da iri zuwa inda ake buƙata. A sakamakon haka, irin wannan hanyar sadarwa na iya inganta inganci, amintacce da tsaro na tsarin samar da makamashi.
3. Smart Grid - makirci na asali
4. Yankuna uku na grids masu wayo, burin da fa'idodin da ke tasowa daga gare su
Hanyoyin sadarwa masu wayo ba ku damar ɗaukar karatun mita na wutar lantarki daga nesa, saka idanu kan matsayin liyafar da hanyar sadarwa, da kuma bayanin martabar liyafar makamashi, gano amfani da makamashi ba bisa ka'ida ba, tsangwama a cikin mitoci da asarar makamashi, cire haɗin / haɗa mai karɓa daga nesa, canza jadawalin kuɗin fito, adana bayanai. da lissafin darajar karantawa da sauran ayyuka (4).
Yana da wuya a ƙayyade ainihin buƙatar wutar lantarki, don haka yawanci dole ne tsarin ya yi amfani da abin da ake kira ajiyar zafi. Amfani da tsararraki da aka rarraba (duba Smart Grid Glossary) a haɗe tare da Smart Grid na iya rage buƙatar ci gaba da gudanar da babban ajiyar ajiya gabaɗaya.
Pillar grids masu wayo akwai tsarin aunawa mai yawa, lissafin lissafi (5). Ya haɗa da tsarin sadarwa waɗanda ke aika bayanan ma'auni zuwa wuraren yanke shawara, da kuma bayanai masu hankali, tsinkaya da algorithms yanke shawara.
An riga an fara gina na'urori na matukin jirgi na farko na tsarin auna ma'auni na "masu wayo", wanda ya shafi birane ko kwamitoci. Godiya gare su, zaku iya, a tsakanin sauran abubuwa, gabatar da biyan kuɗin sa'a ga kowane abokin ciniki. Wannan yana nufin cewa a wasu lokuta na rana, farashin wutar lantarki ga irin wannan mabukaci guda ɗaya zai kasance ƙasa, don haka yana da daraja kunna, alal misali, injin wanki.
A cewar wasu masana kimiyya, kamar ƙungiyar masu bincike daga Cibiyar Max Planck ta Jamus da ke Göttingen da Mark Timm ke jagoranta, miliyoyin mitoci masu wayo za su iya haifar da cikakken 'yancin kai a nan gaba. hanyar sadarwa mai sarrafa kai, rarraba kamar Intanet, kuma amintacce saboda yana da juriya ga hare-haren da tsarin tsakiya ke fallasa su.
Karfi daga jam'i
Sabunta wutar lantarki Saboda ƙananan ƙarfin naúrar (RES) ana rarraba tushen. Ƙarshen sun haɗa da maɓuɓɓuka masu ƙarfin naúrar ƙasa da 50-100 MW, wanda aka shigar a kusa da mabukaci na ƙarshe na makamashi.
Duk da haka, a aikace, iyakar tushen da aka yi la'akari da shi azaman tushen rarraba ya bambanta sosai daga ƙasa zuwa ƙasa, misali, a Sweden yana da 1,5 MW, a New Zealand 5 MW, a Amurka 5 MW, a Birtaniya 100 MW. .
Tare da isassun manyan maɓuɓɓuka da aka tarwatsa kan ƙaramin yanki na tsarin wutar lantarki kuma godiya ga damar da suke bayarwa. grids masu wayo, ya zama mai yiwuwa kuma yana da riba don haɗa waɗannan hanyoyin zuwa tsarin guda ɗaya wanda mai aiki ke sarrafawa, ƙirƙirar "tashar wutar lantarki ta zahiri".
Manufarta ita ce ta tattara tsararraki da aka rarraba zuwa tsarin da aka haɗa cikin ma'ana, haɓaka fasaha da haɓakar tattalin arziƙin samar da wutar lantarki. Ƙungiyoyin da aka rarraba waɗanda ke kusa da masu amfani da makamashi kuma za su iya amfani da albarkatun man fetur na gida, ciki har da man fetur da makamashi mai sabuntawa, har ma da sharar gida.
Kamfanin wutar lantarki yana haɗa nau'ikan hanyoyin samar da wutar lantarki daban-daban a cikin wani yanki (na ruwa, iska, masana'antar wutar lantarki ta photovoltaic, injin turbin da aka haɗa, injin janareta, da sauransu) da ajiyar makamashi (tankunan ruwa, batura) waɗanda wani ke sarrafa su daga nesa. m IT cibiyar sadarwa. tsarin.
Wani muhimmin aiki a cikin ƙirƙirar tashoshin wutar lantarki ya kamata a kunna ta na'urorin ajiyar makamashi, waɗanda ke ba da damar daidaita wutar lantarki zuwa canje-canjen yau da kullun a cikin buƙatun masu amfani. Yawancin lokaci irin waɗannan tafkunan sune batura ko supercapaccitors; tashoshin ajiyar famfo na iya taka irin wannan rawar.
Wuri mai ma'auni mai kuzari, yana samar da tashar wutar lantarki mai kama-da-wane, ana iya raba shi da grid ɗin wutar lantarki ta amfani da maɓalli na zamani. Irin wannan canji yana karewa, yana yin aikin aunawa kuma yana daidaita tsarin tare da hanyar sadarwa.
Duniya tana kara wayo
W grids masu wayo a halin yanzu duk manyan kamfanonin makamashi a duniya sun saka hannun jari. A Turai, alal misali, EDF (Faransa), RWE (Jamus), Iberdrola (Spain) da Gas na Biritaniya (Birtaniya).
6. Smart grid yana haɗa hanyoyin gargajiya da sabuntawa
Wani muhimmin mahimmanci na wannan nau'in tsarin shine hanyar sadarwar rarraba sadarwa, wanda ke samar da ingantaccen hanyar sadarwa ta IP tsakanin tsarin aikace-aikacen tsakiya da kuma mita masu amfani da wutar lantarki wanda ke tsaye a ƙarshen tsarin wutar lantarki, a ƙarshen masu amfani.
A halin yanzu, manyan hanyoyin sadarwa na duniya don buƙatu Smart Grid daga manyan kamfanonin samar da makamashi a kasashensu - irin su LightSquared (Amurka) ko EnergyAustralia (Australia) - ana samar da su ta amfani da fasahar mara waya ta Wimax.
Bugu da ƙari, na farko da ɗaya daga cikin mafi girma da aka tsara na aiwatar da tsarin AMI (Advanced Metering Infrastructure) a Poland, wanda wani bangare ne na cibiyar sadarwa mai kyau na Energa Operator SA, ya ƙunshi amfani da tsarin Wimax don watsa bayanai.
Wani muhimmin fa'ida na maganin Wimax dangane da wasu fasahohin da ake amfani da su a fannin makamashi don watsa bayanai, kamar PLC, shine cewa babu buƙatar kashe dukkan sassan layukan wutar lantarki idan akwai gaggawa.
7. Pyramid makamashi a Turai
Gwamnatin kasar Sin ta bullo da wani babban shiri na dogon lokaci na zuba jari a tsarin ruwa, da inganta da fadada hanyoyin sadarwa da ababen more rayuwa a yankunan karkara, da grids masu wayo. Kamfanin Grid na kasar Sin yana shirin gabatar da su nan da shekarar 2030.
Ƙungiyar Masana'antar Wutar Lantarki ta Japan tana shirin haɓaka grid mai amfani da hasken rana nan da shekarar 2020 tare da tallafin gwamnati. A halin yanzu, ana aiwatar da shirin jiha don gwada makamashin lantarki don grid mai wayo a Jamus.
Za a samar da wani makamashi "super grid" a cikin kasashen EU, ta hanyar da za a rarraba makamashin da za a iya sabuntawa, musamman daga filayen iska. Ba kamar hanyoyin sadarwa na gargajiya ba, ba za a dogara da su ba, amma akan wutar lantarki kai tsaye (DC).
Kudaden Turai sun ba da gudummawar aikin bincike da horo na MEDOW, wanda ya haɗu da jami'o'i da wakilan masana'antar makamashi. MEDOW taƙaitaccen sunan Ingilishi ne "Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind".
Ana sa ran shirin horarwar zai ci gaba har zuwa watan Maris na 2017. Halitta hanyoyin sadarwar makamashi masu sabuntawa akan sikelin nahiya da ingantaccen haɗin kai zuwa cibiyoyin sadarwa (6) yana da ma'ana saboda ƙayyadaddun halaye na makamashi mai sabuntawa, wanda ke da ragi na lokaci-lokaci ko ƙarancin ƙarfi.
Shirin Smart Peninsula wanda ke aiki a kan yankin Hel Peninsula sananne ne a cikin masana'antar makamashi ta Poland. A nan ne Energa ya aiwatar da tsarin karatun nesa na gwaji na farko na ƙasar kuma yana da ingantattun kayan aikin fasaha don aikin, wanda za a ƙara haɓakawa.
Ba a zaɓi wannan wurin kwatsam ba. Wannan yanki yana da haɓakar haɓakar haɓakar makamashi (yawan amfani a lokacin rani, ƙasa da lokacin hunturu), wanda ke haifar da ƙarin ƙalubale ga injiniyoyin makamashi.
Tsarin da aka aiwatar ya kamata a nuna shi ba kawai ta hanyar dogaro mai girma ba, har ma ta hanyar sassauci a cikin sabis na abokin ciniki, yana ba su damar haɓaka amfani da makamashi, canza farashin wutar lantarki da kuma amfani da hanyoyin samar da makamashi masu tasowa (bankunan hoto, ƙananan injin turbin iska, da sauransu).
Kwanan nan, bayanai sun kuma bayyana cewa Polskie Sieci Energetyczne yana son adana makamashi a cikin batura masu ƙarfi tare da ƙarfin akalla 2 MW. Ma'aikacin yana shirin gina wuraren ajiyar makamashi a Poland wanda zai goyi bayan grid na wutar lantarki ta hanyar tabbatar da ci gaba da wadata lokacin da makamashi mai sabuntawa (RES) ya daina aiki saboda rashin iska ko bayan duhu. Wutar lantarki daga sito zata tafi grid.
Gwajin maganin zai iya farawa cikin shekaru biyu. Dangane da bayanan da ba na hukuma ba, Jafananci daga Hitachi suna ba da PSE don gwada kwantenan baturi mai ƙarfi. Ɗayan irin wannan baturin lithium-ion yana da ikon isar da 1MW na wuta.
Har ila yau, ɗakunan ajiya na iya rage buƙatar fadada tashoshin wutar lantarki na yau da kullum a nan gaba. Gonakin iska, waɗanda ke da alaƙa da babban canjin wutar lantarki (dangane da yanayin yanayin yanayi), suna tilasta masana'antar wutar lantarki ta gargajiya su kula da ajiyar wutar lantarki ta yadda za a iya maye gurbin ko ƙara ƙarin injinan iskar a kowane lokaci tare da rage ƙarfin wutar lantarki.
Masu aiki a duk faɗin Turai suna saka hannun jari a ajiyar makamashi. Kwanan nan, Burtaniya ta ƙaddamar da shigarwa mafi girma na irin wannan nau'in a cikin nahiyarmu. Wurin da ke Leighton Buzzard kusa da London yana da ikon adana makamashin da ya kai MWh 10 da kuma isar da megawatt 6 na wutar lantarki.
Bayan shi akwai S&C Electric, Samsung, da UK Power Networks da Younicos. A watan Satumba na 2014, kamfanin na ƙarshe ya gina ajiyar makamashi na farko na kasuwanci a Turai. An ƙaddamar da shi a Schwerin, Jamus kuma yana da ƙarfin 5 MW.
Daftarin aiki "Smart Grid Projects Outlook 2014" ya ƙunshi ayyukan 459 da aka aiwatar tun 2002, wanda yin amfani da sababbin fasahohi, damar ICT (teleinformation) ya ba da gudummawa ga ƙirƙirar "grid mai wayo".
Ya kamata a lura cewa an yi la'akari da ayyukan da aƙalla wata ƙasa memba ta EU ta shiga (ta kasance abokin tarayya) (7). Wannan ya kawo adadin kasashen da rahoton ya shafa zuwa 47.
Ya zuwa yanzu, an ware Euro biliyan 3,15 don gudanar da wadannan ayyuka, ko da yake kashi 48 cikin 830 na su ba a kammala ba. Ayyukan R&D a halin yanzu suna cinye Yuro miliyan 2,32, yayin da gwaji da aiwatarwa ke kashe Yuro biliyan XNUMX.
Daga cikin su, kowane mutum, Denmark ta fi saka jari. Faransa da Birtaniya, a daya bangaren, suna da mafi girman ayyukan da aka yi kasafin kudi, wanda ya kai Yuro miliyan 5 a kowane aiki.
Idan aka kwatanta da waɗannan ƙasashe, ƙasashen Gabashin Turai sun yi muni sosai. A cewar rahoton, suna samar da kashi 1 cikin 18 ne kawai na jimillar kasafin dukkan wadannan ayyuka. Dangane da adadin ayyukan da aka aiwatar, manyan biyar sune: Jamus, Denmark, Italiya, Spain da Faransa. Poland ce ta zo ta XNUMX a matsayi na XNUMX.
Switzerland ce ke gaba da mu, sai Ireland. Ƙarƙashin taken grid mai wayo, masu buri, kusan mafita na juyin juya hali ana aiwatar da su a wurare da yawa a duniya. yana shirin sabunta tsarin wutar lantarki.
Ɗaya daga cikin misalan mafi kyau shine Ontario Smart Infrastructure Project (2030), wanda aka shirya a cikin 'yan shekarun nan kuma ana sa ran zai kasance har zuwa shekaru 8.
8. Shirin tura Smart Grid a lardin Kanada na Ontario.
Kwayoyin makamashi?
Duk da haka, idan makamashi cibiyar sadarwa ya zama kamar Intanet, dole ne ku yi la’akari da cewa yana iya fuskantar barazanar da muke fuskanta a hanyoyin sadarwar kwamfuta na zamani.
9. Robots da aka tsara don yin aiki a cikin hanyoyin sadarwa na makamashi
Dakunan gwaje-gwaje na F-Secure kwanan nan sun yi gargaɗi game da sabuwar barazana ga tsarin sabis na masana'antu, gami da grid na wutar lantarki. Ana kiransa Havex kuma yana amfani da sabuwar dabara ta ci gaba don cutar da kwamfutoci.
Havex yana da manyan abubuwa guda biyu. Na farko ita ce manhajar Trojan, wacce ake amfani da ita wajen sarrafa tsarin da aka kai wa hari daga nesa. Abu na biyu shine uwar garken PHP.
Masu kai hari sun makala dokin Trojan zuwa software na APCS/SCADA da ke da alhakin lura da ci gaban fasahar fasaha da samarwa. Wadanda abin ya shafa za su sauke irin wadannan shirye-shirye daga shafuka na musamman, ba tare da sanin barazanar ba.
Wadanda abin ya shafa na Havex sun kasance cibiyoyi na Turai da kamfanoni da ke da hannu a hanyoyin magance masana'antu. Wani ɓangare na lambar Havex yana nuna cewa waɗanda suka ƙirƙira shi, ban da son satar bayanai game da ayyukan samarwa, kuma na iya yin tasiri ga tafarkinsu.
10. Yankunan grid masu wayo
Marubutan wannan malware sun kasance masu sha'awar hanyoyin sadarwar makamashi musamman. Yiwuwa kashi na gaba mai kaifin iko tsarin mutummutumi ma.
Kwanan nan, masu bincike a Jami'ar Michigan Tech sun kirkiro wani samfurin mutum-mutumi (9) wanda ke ba da makamashi ga wuraren da wutar lantarki ta shafa, kamar waɗanda bala'o'i ke haifar da su.
Nau'in irin wannan na iya, alal misali, maido da wutar lantarki zuwa kayan aikin sadarwa (hasumiya da tashoshi) don gudanar da ayyukan ceto cikin inganci. Robots suna da cin gashin kansu, su da kansu sun zaɓi hanya mafi kyau zuwa inda suke.
Suna iya samun batura a cikin jirgi ko na hasken rana. Suna iya ciyar da junansu. Ma'ana da ayyuka grids masu wayo wuce makamashi (10).
Za a iya amfani da abubuwan more rayuwa da aka ƙirƙira ta wannan hanya don ƙirƙirar sabuwar rayuwa mai wayo ta wayar hannu na gaba, dangane da fasahar zamani. Ya zuwa yanzu, zamu iya tunanin fa'idodin (amma har ma da rashin amfani) na irin wannan maganin.
