IT – temelji sodobne energetike
Preverili smo, kako IT v energetiki prispeva svoj kamenček v mozaik digitalne preobrazbe Slovenije in Evrope.
Digitalizacija energetike je v Evropi in Sloveniji postala osrednji steber zelenega prehoda. Pametna omrežja, napredni merilni sistemi, internet stvari (IoT), umetna inteligenca (UI), digitalni dvojčki in okrepljena kibernetska varnost omogočajo boljšo integracijo obnovljivih virov, večjo prožnost sistema ter učinkovitejše upravljanje omrežij. V Sloveniji se ti procesi uresničujejo predvsem prek razvojnih načrtov družbe ELES in elektrodistribucijskih podjetij, projektov, financiranih iz Načrta za okrevanje in odpornost (NOO), ter sodelovanja v evropskih programih Horizon Europe in Connecting Europe Facility (CEF). Preverili smo, kaj smo že dosegli in kaj domačo energetiko še čaka.
Od pametnih števcev do pametnih omrežij
Industrijski pregovor pravi, da lahko upravljaš le tisto, kar meriš. Znak, da se slovenski elektroenergetski sistem intenzivno digitalizira, je laikom viden že po tem, da je vse več naprednega merjenja porabe energije (beri: menjave starih števcev z novimi). Razvojni načrti distribucijskega omrežja za obdobje do leta 2034 predvidevajo uvedbo naprednih merilnih sistemov (NMS), avtomatizacijo, digitalizacijo procesov in razvoj IKT-infrastrukture, vključno s podporo IoT in analitiko velikih podatkov. Agencija za energijo od lokalnih elektrodistribucij zahteva vzpostavitev Naprednega merilnega centra (NMC) za analizo IoT-podatkov in dodatne storitve. Vlaganja v napredna omrežja v desetletnem obdobju vključujejo znatna sredstva za pametne števce, avtomatizacijo SN/NN-omrežja ter informacijsko-komunikacijsko tehnologijo.
Pomemben sklop projektov se izvaja tudi v okviru Načrta za okrevanje in odpornost. Pet elektrodistribucijskih podjetij (Elektro Primorska, Elektro Ljubljana, Elektro Gorenjska, Elektro Celje in Elektro Maribor) je do marca letos investiralo več kot 150 milijonov evrov v nadgradnjo omrežja in elemente pametnih omrežij. Načrtovana je izgradnja približno 1.300 kilometrov nizkonapetostnega omrežja ter 838 transformatorskih postaj s pametnimi komponentami. Od tega je približno 71 milijonov evrov zanje »priteklo« iz NOO. Takšni projekti pomembno izboljšujejo kakovost oskrbe z električno energijo, saj omogočajo priključevanje sončnih elektrarn, hranilnikov in polnilnic za električna vozila ter povečujejo preglednost in upravljanje omrežja z uporabo podatkovnih baz, umetne inteligence in IoT.
Tudi ELES kot sistemski operater aktivno razvija digitalne rešitve. V preteklosti je v okviru projekta NEDO (v sodelovanju s Hitachi Energy) razvil pametno omrežje. Dobre izkušnje je nadgradil s sporazumom o razvoju sistemov vodenja nove generacije. Cilji vključujejo t. i. Enterprise Service Bus za povezovanje aplikacij, napredno upravljanje napetosti in boljšo izmenjavo podatkov. ELES sodeluje tudi v čezmejnih projektih, kot sta SINCRO.GRID (s Hrvaško; prvi evropski projekt z virtualnim čezmejnim centrom vodenja ter dinamičnim ocenjevanjem potreb in zmogljivosti) in GreenSwitch (z Avstrijo in Hrvaško; modernizacija in digitalizacija omrežne infrastrukture).
ELES pri tem ni osamljen. Telekomunikacijski velikan Telekom Slovenije je prav tako posodobil mobilno omrežje in po celotnem omrežju omogočil tehnologiji LTE-M ter NB-IoT, kar podpira množični IoT – zlasti za pametne števce, okoljske senzorje in industrijske aplikacije. GEN- -I in HSE razvijata digitalne in podatkovne storitve, virtualne elektrarne ter napovedne modele proizvodnje iz OVE, kar dopolnjuje prehod k bolj prožnemu energetskemu sistemu.
UI v energetiki
Seveda brez tehnologij umetne inteligence ne gre niti v sodobni energetiki. UI elektroenergetskim podjetjem omogoča natančnejše napovedi, hitrejše odkrivanje napak, boljše upravljanje prožnosti in učinkovitejšo integracijo obnovljivih virov energije (OVE). Eden najbolj razširjenih primerov je napovedovanje proizvodnje sončnih in vetrnih elektrarn ter porabe električne energije. Google DeepMind je na primer uspešno uporabil nevronske mreže za napovedovanje proizvodnje vetrnih elektrarn v osrednjem delu ZDA (okoli 700 MW zmogljivosti). Z modelom, usposobljenim na vremenskih napovedih in podatkih turbin, so 36 ur vnaprej izboljšali napovedi proizvodnje »vetrne« elektrike za približno 20 odstotkov v primerjavi z (ne) načrtovano oddajo v omrežje. Podobne rešitve uporabljajo številni elektrodistributerji. UI-modeli, ki združujejo satelitske posnetke, vremenske podatke in zgodovinske meritve, dosegajo visoko natančnost predvsem pri napovedih sončne proizvodnje (njihova natančnost je pogosto nad 90–95 % za kratkoročne napovedi). To omogoča boljše načrtovanje rezerv, manj odklopov OVE in stabilnejše delovanje sistema.
Prediktivno vzdrževanje je prav tako eno najbolj zrelih področij uporabe UI. Sistemi elektrarn analizirajo podatke senzorjev (vibracije, temperatura, tlak, delne razelektritve) in zgodovinske evidence okvar. Modeli zgodaj zaznajo odstopanja in ocenijo preostalo življenjsko dobo opreme. V praksi to pomeni zmanjšanje neplaniranih izpadov tudi do polovice, podaljšanje življenjske dobe sredstev in nižje stroške vzdrževanja. Podobne rešitve se uporabljajo pri vetrnih turbinah, plinskih turbinah, transformatorjih in daljnovodih. Siemens Energy in drugi ponudniki poročajo o znatnih prihrankih – v nekaterih primerih gre za milijone evrov letno na posamezno elektrarno.
Pod črto UI elektroenergetskim podjetjem pomaga bolje izkoristiti obstoječo infrastrukturo. Na evropski ravni poteka projekt AI.grids, v katerem sodeluje tudi slovenski ELES. Cilj je razvoj panevropskega temeljnega modela UI za elektroenergetska omrežja, ki bo podpiral napovedovanje obratovanja, upravljanje preobremenjenosti, zaznavanje napak, oceno priključnih zmogljivosti in optimizacijo proizvodnje iz OVE.
Energetika kot tarča
Energetska panoga sodi med t. i. kritično infrastrukturo, zato je ena najprivlačnejših tarč za kibernetske napadalce. Uspešen napad na energetiko ne pomeni le finančne škode, temveč lahko ogrozi oskrbo z električno energijo, javni red in celo nacionalno varnost. Obramba ima zato polne roke dela. Energetski sistemi so kompleksni, medsebojno povezani in pogosto še vedno vključujejo starejšo opremo z malo ali brez varnostnih mehanizmov. Številni sistemi SCADA, krmilniki PLC, enote RTU in »pametni« števci so bili zasnovani v času, ko kibernetska varnost ni bila prioriteta. Ko se ti sistemi povežejo z internetom ali poslovnimi omrežji, postanejo ranljivi.
Napadalci – od kriminalnih skupin, ki ciljajo na odkupnino za ugrabljene sisteme ali podatke, do državno sponzoriranih akterjev, ki želijo destabilizacijo – vidijo v energetiki visok potencial vplivanja. Motnja v oskrbi z električno energijo ima takojšnje posledice za prebivalstvo in industrijo, zato so uspešni napadi za napadalce pogosto dobičkonosni.
K sreči se v panogi krepi pomen kibernetske varnosti. Slovenski razvojni načrti izrecno poudarjajo potrebo po visoki ravni informacijske in kibernetske varnosti ter usklajenem delovanju IT- in OT-omrežij. Na evropski ravni regulativa (npr. NIS2) in projekti, kot je TwinEU, vključujejo zahteve glede kibernetske varnosti in varstva podatkov. Konvergenca IT/OT in množična uvedba IoT-naprav širita površino napada, zato so segmentacija, pristop ničelnega zaupanja, stalno spremljanje in usposabljanje ključni.
Energetika ni le tarča – je strateška tarča. Napadi nanjo niso več hipotetični scenariji, temveč realnost, ki se dogaja po Evropi in svetu. Digitalna preobrazba je nujna za zeleni prehod, a mora biti od začetka zasnovana z varnostjo v središču. Brez robustne kibernetske odpornosti lahko en sam uspešen napad izniči koristi več let digitalizacije in ogrozi zanesljivost oskrbe z električno energijo. Prav zato je IT v energetiki ključnega pomena, saj postavlja temelje za delovanje sodobne energetike.
Evropski okvir je ključnega pomena
Na ravni EU digitalizacija energetike temelji na akcijskih načrtih, kot so Grid Action Plan, Digitalising the Energy System EU Action Plan, in predlogih za pospešeno uvajanje pametnih števcev. Postavljeni cilji so celo bolj konzervativni kot v Sloveniji, saj predvidevajo namestitev pametnih števcev pri vsaj 50 % končnih odjemalcev do leta 2030 in pri 75 % do leta 2033. Za trgovanje z električno energijo, ki je meje držav seveda ne zaustavijo, pa so predlagane usklajene izmenjave podatkov med TSO in DSO.
Med večjimi tekočimi projekti izstopa TwinEU (Horizon Europe, 2024-2026, proračun več kot 25 milijonov evrov), katerega cilj je federativni panevropski digitalni dvojček elektroenergetskega omrežja, ki povezuje lokalne dvojčke za boljši vpogled v delovanje omrežij, načrtovanje, odpornost in podporo novim poslovnim modelom. Predvsem pa zato, da bi se Evropa izognila hudemu električnemu mrku, kakršnega je pred leti doživela Španija.
Elektromobilnost ni (le) težava
Pogosto slišimo, da množična elektrifikacija prometa (beri: raba električnih vozil) predstavlja veliko grožnjo za elektroenergetska omrežja. Drži, električna vozila niso majhni porabniki elektrike, kar lahko vodi do dodatnih obremenitev omrežja, še bolj verjetne pa so t. i. krajše lokalne preobremenitve. Potreba po dragih nadgradnjah nizkonapetostnega omrežja je zato logična, saj se brez njih povečuje tveganje, da bo sistem »pokleknil« pod težo večernih konic polnjenja. Takšna percepcija je sicer razumljiva, a nepopolna. Elektromobilnost ni le težava – ob pametnem upravljanju postane pomemben del rešitve za stabilnejše, bolj prožno in zeleno električno omrežje. EV torej niso le težava, lahko so tudi del rešitve.
Baterije električnih vozil so z vidika elektroenergetskega sistema razpršeni hranilniki energije, ki lahko – ob ustrezni tehnologiji in tržnih mehanizmih – delujejo v obe smeri. Pametno polnjenje omogoča, da se vozila polnijo takrat, ko je energije dovolj in so cene nizke (npr. sredi dneva ob visoki proizvodnji sončnih elektrarn), ter se omrežje tako izogne problematičnim konicam. Tehnologija Vehicle-to-Grid (V2G) gre še dlje: vozilo lahko del energije vrne v omrežje, ko je to najbolj potrebno.
Evropske študije jasno kažejo potencial. Pametno upravljanje polnjenja EV lahko v Evropi do leta 2030 zmanjša potrebne naložbe v distribucijska omrežja za približno 10 milijard evrov (iz ocenjenih 24,7 na okoli 14 milijard), predvsem z boljšo izrabo obstoječih zmogljivosti. Eurelectric ocenjuje, da prožnost iz razpoložljivih virov, vključno z EV, operaterjem omrežij lahko letno prihrani okoli 4 milijarde evrov. V2G dodatno omogoča storitve frekvenčne regulacije, izravnave in upravljanja preobremenjenosti – torej tisto, kar omrežje z naraščajočim deležem nestanovitnih obnovljivih virov nujno potrebuje.
Tudi v Sloveniji ta potencial ni le teoretičen. Analiza Agencije za energijo izpostavlja EV kot nov vir prožnosti. Pilotni projekti, med drugim v okviru evropskega projekta EV4EU, preizkušajo sodelovanje agregiranih EV na trgih prožnosti in v lokalnih omrežjih. ELES in drugi akterji že razmišljajo o V2G kot o orodju, ki bi lahko tisoče priključenih vozil spremenilo v razpršeno »virtualno baterijo«. Trenutno potekata dva pilotna projekta ustvarjanja prožnosti s pomočjo pametnih polnilnic in EV v omrežjih Elektro Primorska in Elektro Ljubljana.
