Smart grid – inteligentne systemy elektroenergetyczne, gdzie istnieje komunikacja między wszystkimi uczestnikami rynku energii mająca na celu dostarczanie usług energetycznych zapewniając obniżenie kosztów i zwiększenie efektywności oraz zintegrowanie rozproszonych źródeł energii, w tym także energii odnawialnej.

Spełnienie powyższych wymagań wiąże się z koniecznością modernizacji istniejącej sieci elektroenergetycznej i optymalizacji wszystkich elementów sieci. Od roku 2010 trwa dopracowywanie standardów, m.in. Komisja Europejska powołała w tym celu specjalny zespół, którego prace przewidziano na lata 2010-202

Zapotrzebowanie na energię rośnie szybko na całym świecie. Według najnowszych szacunków, zakłada się, że tempo wzrostu wynosi około 2,2 procenta rocznie, co oznacza, że obecnie światowe zużycie energii w ilości 20300 terawatogodzin, wzrośnie w ciągu najbliższych 20 latach do 33000 terawatogodzin.

Zmusi to nas jednocześnie do jeszcze bardziej efektywnego niż dotąd wykorzystania energii. To z kolei, spowoduje konieczność modernizacji starzejącej się infrastruktury energetycznej. Modernizacja i optymalizacja systemów energetycznych musi być zrealizowana w sposób kompleksowy i w całym ciągu elementów systemu energetycznego: od źródeł energii odnawialnej, które powinny być lepiej zintegrowane z systemem, poprzez tworzenie jednostek magazynowania energii, wykorzystanie małych, zdecentralizowanych dostawców energii, po przesył powodujący mniejsze straty oraz inteligentne użytkowanie i zarządzanie energią. Aby sprostać tym wymaganiom, należy stworzyć elastyczną i inteligentną sieć o takiej infrastrukturze, która kierowałaby energię właśnie tam, gdzie jest ona najbardziej potrzebna. Takim rozwiązaniem jest Inteligentna Sieć Energetyczna – Smart Grid.

Ideą Smart Grid jest stworzenie platformy komunikacji między wszystkimi uczestnikami systemu energetycznego. Sieć integruje wytwórców energii (elektrownie) oraz odbiorców energii w jedną całościową strukturę. Aby możliwe był scalenie wszystkich elementów system energetycznego w funkcjonalną sieć Smart Grid konieczne są dwa elementy: automatyka wykorzystująca najnowsze rozwiązania technologiczne oraz system teleinformatyczny. Smart Grid rozpoznaje gdzie i kiedy powstaje największe zapotrzebowanie na energię i skąd można najbardziej efektywnie ją pozyskać, potrafi inteligentnie kierować nadwyżki energii w miejsca, gdzie zostanie ona najefektywniej wykorzystana. Dzięki temu Smart Grid może zwiększyć efektywność, niezawodność i bezpieczeństwo łańcucha dostaw energii. Dodatkowo umożliwia użytkownikom końcowym aktywne uczestniczenie w rynku energii i tym samym świadome przyczynianie się do ochrony klimatu.

Jednym z elementów publicznego systemu energetycznego jest drogowa infrastruktura oświetleniowa. Efektywne zarządzanie i monitorowanie jest dużym wyzwaniem dla zarządzających nimi podmiotów.

Rozwiązaniem pozwalającym na łatwą kontrolę nad systemem oświetleniowym, zapewniającym również monitoring zużycia energii i kosztów poniesionych na oświetlenie są inteligentne sterowniki i analizatory montowane w szafach oświetleniowych w miejsce klasycznych standardowych sterowników astronomicznych.

Inteligentny Sterownik GPS

Sterownik jest zasilany z 3 faz (z układu pomiaru napięć). Wyłączenie 1 lub 2 faz nie ma wpływu na układ zasilania w sterowniku. W przypadku zaniku 3 faz następuje przełączenie na zasilanie z układu akumulatora zamontowanego wewnątrz obudowy. Komunikacja GPRS na zasilaniu akumulatorowym jest możliwa przez okres minimum 2 godzin. Podgląd wszystkich wielkości, historii zdarzeń oraz dokonywanie zmian konfiguracyjnych jest możliwe z komputera końcowego użytkownika podłączonego do Internetu. Oprócz portu USB sterownik posiada wyprowadzony interfejs RS485 poprzez który może komunikować się z innymi urządzeniami rozszerzającymi np.: stacjami pogodowymi, interfejsami do komunikacji po sieci 230VAC dla systemu Telemanagementu, ekspanderami (np.: do detekcji przepalenia bezpieczników na obwodzie), innymi systemami radiowymi itd.

Sterownik posiada następujące możliwości:

• załącza i wyłącza oświetlenia zgodnie z tabelą wschodów i zachodów słońca
• posiada zabudowany modemem GSM oraz moduł GPS, który synchronizuje układ wewnętrznego zegara czasu rzeczywistego z dokładnym czasem odbieranym z satelity oraz dzięki otrzymywaniu informacji o położeniu geograficznym sterownika, koryguje dodatkowo czasy załączeń i wyłączeń
• posiada możliwość podłączenia komputera serwisowego za pomocą połączenia kablowego za pomocą łącza USB
• posiada 2 wejścia analogowe pozwalające podłączyć czujniki (np. natężenia światła, opadów deszczu, wiatru itd.)
• posiada 16 wejść dwustanowych wysokonapięciowych 230VAC (np. do kontroli stanu czujnika otwarcia SO, stanu przełącznika A-O-R, detekcji stanu załączania stycznika i innych)
• posiada 2 wejścia do podłączenia czujników służących do zliczania natężenia ruchu
• posiada 6 wyjść umożliwiających załączanie poszczególnych obwodów w szafce
• dokonuje pomiarów napięć, prądów oraz cos fi w poszczególnych fazach oraz mocy czynnej i zużytej energii
• rejestruje mierzone wartości napięć, prądów i cos fi dla poszczególnych faz co 1 minutę przez okres 30 dni
• kontroluje działanie zabezpieczeń obwodowych poprzez pomiar mocy
• kontroluje zanik 1,2 lub 3 faz oraz umożliwia wysłanie SMS-a o tym zdarzeniu
• sterownik zapamiętuje zmiany stanu wejść dwustanowych (data, godzina, minuta oraz zmianę stanu) dla 1000 zapisów
• umożliwia definiowania nazwy sterownika, zapamiętywanej w sterowniku, wykorzystywanej do automatycznej identyfikacji sterownika podczas obsługi serwisowej przy połączeniu komputera serwisowego
• umożliwia zdefiniowania różnicy w czasie załączania poszczególnych obwodów w celu ograniczenia wielkości maksymalnego prądu rozruchowego
• umożliwia modyfikację tabeli załączeń i wyłączeń oświetlenia
• posiada możliwość wprowadzania dodatkowych offsetów dla załączania i wyłączania oświetlenia lokalnie z komputera lub zdalnie poprzez sieć GPRS
• posiada możliwość zmiany offsetu przez system sterowania zdalnie w zależności od wartości natężenia oświetlenia na dedykowanych czujnikach światła
• posiada możliwość wysłania wiadomości SMS na zdefiniowane numery telefonów o zdarzeniach typu załączenie oświetlenia, wyłączenie oświetlenia, stany awaryjne (np. zanik pojedynczej lub wszystkich faz, otwarcie SO, spadek mocy pobieranej poniżej definiowanego progu, brak sygnału załączenia stycznika)

System redukcji mocy

• Stabilizuje robocze napięcie pracy na 230 V
• Pozwala zmniejszyć napięcie zasilania o 35 V do 195 V, ze skokiem co 2,5 V
• Zmniejsza moc maksymalnie o 35%

Smart Grid jest pomysłem nowym i sprawą przyszłości. Ale już w tej chwili takie inteligentne sieci powstają i funkcjonują (w ramach np. kampusów i parków technologicznych, jak również trwają prace nad integracją w sieć Smart Grid całych miast). Technologie potrzebne do budowy takiej inteligentnej sieci już istnieją, aczkolwiek bardzo zaawansowane prace nad nowoczesnymi systemami są w dalszym ciągu kontynuowane.

W Polsce już powstały pierwsze elementy inteligentnych sieci oświetleniowych (Smart City) które mogą być zintegrowane w system smart grid. Możemy się spodziewać iż niebawem inteligentne sieci staną się standardem w jednostkach samorządu terytorialnego, pomagając w zarządzaniu rozproszonymi strukturami sieciowymi.