Чому «розумна електроенергія» набуває популярності в промислових умовах?

Аналіз енергетичних даних для впровадження змін дозволяє економити кошти на електроенергії.

Інтернет речей (IoT) та «розумні» лічильники контролюють енергоспоживання окремих виробничих підрозділів, забезпечуючи енергоефективність

Розумні лічильники можуть контролювати споживання енергії з високою деталізацією на рівні окремих процесів із частотою оновлення кожні 15 хвилин — як у приватному будинку, так і в офісі чи на цілому заводі. Виробники можуть використовувати реальний час ціноутворення на енергію, щоб переносити енергоємні операції в інші часові проміжки, оптимізуючи таким чином час виконання та знижуючи витрати. Згідно зі звітом про переваги «розумної» електромережі, підготовленим Міністерством енергетики США, втрати енергії можна зменшити на 12–18 %. У періоди низької активності на заводі саме ці саморегулюючі системи вносять корективи, щоб усунути зайві операції, одночасно зберігаючи якість продукції та забезпечуючи безперебійність і стабільність виробничих процесів.

Системи управління енергоспоживанням (EMS) сприяють виконанню вимог ESG та декарбонізації

Системи управління енергоспоживанням (EMS) допомагають компаніям зосередитися на сталому розвитку, перетворюючи дані про поточне споживання енергії в конкретні дії. Вони автоматизують відстеження викидів вуглекислого газу, оцінюють ефективність у порівнянні з такими стандартами, як ISO 50001, та розробляють стратегії щодо найефективнішого інтегрування джерел відновлюваної енергії. У недавно опублікованому звіті EnergyCAP («Дослідження еталонних показників EMS за 2023 рік») йдеться про те, що будівлі, оснащені такими системами, щорічно економлять у середньому 7,5 % витрат на комунальні послуги. EMS спрощує звітність у сфері ESG, зменшує викиди в межах Scope 2 та сприяє декарбонізації. Здатність цих систем інтегруватися з локальними системами зберігання енергії та реагувати на зміни попиту в електромережі зменшує залежність від резервних генераторів, що працюють на викопному паливі, під час піків навантаження. Ця унікальна особливість підвищує надійність експлуатації та сприяє формуванню низьковуглецевого майбутнього.

Прогностичний інтелект, застосований до розумних електричних систем за допомогою аналізу даних та штучного інтелекту

Прогностичні технології ШІ для зменшення простоїв у промислових електроенергетичних системах

Сучасні системи машинного навчання аналізують потокові дані з датчиків компонентів енергосистеми, наприклад, трансформаторів та автоматичних вимикачів. Ці алгоритми можуть виявляти проблеми на початкових стадіях їхнього виникнення — наприклад, незначне зношення ізоляції чи аномальні вібрації — за місяці до фактичного виходу з ладу. Така проактивна здатність дає компаніям змогу планувати технічне обслуговування до того, як станеться непередбачувана аварія. Дослідження свідчать, що цей підхід має потенціал скоротити тривалість непланових простоїв удвічі та зменшити витрати на ремонт на 20–30 %. Коли інженери здійснюють безперервний моніторинг навантажень, операційні коригування роботи обладнання можуть підвищити його термін служби. Ремонт, раніше заснований на вдачі, перетворюється на інтелектуальні прогнози, побудовані на основі добре розроблених даних та евристичних правил.

Аналітика в реальному часі сприяє прогнозуванню навантажень, реагуванню на попит та оптимізації роботи електромережі.

Прогнозоване навантаження з високим ступенем точності забезпечується аналітичними механізмами, які використовують дані з розумних лічильників, метеостанцій та систем виробництва з інтервалом у 5 хвилин. Ця точність дозволяє реалізувати три функції:

Автоматичне перенесення навантаження на основі поточних тарифів, щоб уникнути плати за пікове навантаження
Превентивне згладжування інтеграції відновлюваних джерел енергії шляхом прогнозування виробництва енергії вітровими та сонячними електростанціями
Оптимізація напруги та реактивної потужності в розподільній мережі для зменшення втрат при передачі електроенергії

Одночасно еластичність мережі підвищується завдяки можливості об’єкта динамічно керувати некритичними навантаженнями в режимі реального часу під час ситуацій з високим навантаженням, що забезпечується сучасними розумними електричними системами. Загалом це призводить до економії енергії в межах 10–15 %, а також покращує стабільність мережі.

Інтеграція розумних електричних систем сприяє посиленню стійкості, інтеграції розподілених енергетичних ресурсів та відновлюваних джерел енергії.

Підвищення енергетичної стійкості промисловості за допомогою мікромереж та розподіленої енергетики

Інтелектуальні системи керування, що інтегрують акумулятори та сонячні електростанції в промислові мікромережі, забезпечують енергетичну стійкість, оскільки здатні функціонувати незалежно від загальної електромережі. У таких випадках ці системи можуть працювати автономно й уникати дорогостоячих перерв у виробничих процесах. Підприємства, що впроваджують такі технології, відзначили значне зниження типових експлуатаційних втрат через перебої в електропостачанні. Згідно з дослідженням Інституту Понемона 2023 року щодо перебоїв у роботі центрів обробки даних, на заводах кількість втрат скоротилася на 92 %. Після відключення контролери мікромережі використовують вбудовані прогнозні аналітичні засоби для проактивного запобігання збоїв. Це особливо важливо, оскільки перебій у постачанні електроенергії тривалістю 15 хвилин може призвести до значних експлуатаційних втрат.

Інтеграція розумних систем керування електроенергією та систем зберігання сприяла безперервному впровадженню відновлюваних джерел енергії.

Проблема непостійного характеру відновлюваних джерел енергії вже частково вирішена завдяки розумній системі управління енергією (EMS), яка керує всіма ресурсами в режимі реального часу: генерацією сонячної та вітрової енергії, акумуляторами й навантаженням. Алгоритм переносить процеси, які не мають жорстких часових обмежень, на періоди надлишку сонячної та вітрової енергії й зберігає енергію для подальшого використання. Це рішення збільшує фактичне використання відновлюваних джерел енергії приблизно на 40 відсотків. Деякі виробничі об’єкти досягли рівня забезпечення енергією з відновлюваних джерел понад 80 % за допомогою таких систем, одночасно забезпечуючи стабільну роботу електричної системи в межах вузького діапазону ±0,5 Гц. Сучасні акумулятори забезпечують швидку реакцію для підтримки мережі та двосторонній потік електроенергії — як між окремими об’єктами, так і між об’єктами та головною електромережею. Здатність до двостороннього потоку електроенергії дозволяє активно знижувати вуглецевий слід і модернізувати багато сегментів енергосистем.

Вплив можливостей

Синхронізація відновлюваних джерел енергії та акумуляторів забезпечує використання сонячної/вітрової енергії понад 70 % у промислових умовах

Динамічне зміщення навантаження зменшує плату за пікове навантаження на 30 %, одночасно оптимізуючи споживання екологічно чистої енергії

Стабілізація частоти в мережі забезпечує стабільність у межах ±0,5 Гц під час переривчастості виробництва енергії з відновлюваних джерел

Розділ запитань та відповідей

Що таке розумні лічильники та як вони допомагають знизити енерговитрати?

Розумні лічильники — це пристрої, підключені через Інтернет речей (IoT), які надають дані про споживання електроенергії промисловими системами за визначеними часовими інтервалами. На основі даних про поточні тарифи вони можуть переносити енергоємні процеси на ті часові інтервали, коли електроенергія коштує менше, що знижує енерговитрати й мінімізує втрати електроенергії.

Що таке системи управління енергоспоживанням (EMS) та як вони сприяють сталому розвитку компанії?

Система управління енергоспоживанням (EMS) реєструє дані про поточне споживання енергії та розробляє ініціативи щодо сталого розвитку у систематизованому порядку. Вона автоматизує облік вуглецевих викидів, сприяє виконанню вимог стандарту ISO 50001, допомагає оптимізувати економію коштів та зменшувати вуглецеві викиди після інтеграції відновлюваних джерел енергії, а також спрощує облік вуглецевих викидів.

Яка роль штучного інтелекту (ШІ) у розумних енергосистемах?

Системи ШІ забезпечують прогнозне технічне обслуговування, оскільки вони аналізують поточні показники датчиків енергосистем та діагностують проблеми заздалегідь, що призводить до зменшення непередбачених простоїв і скорочення витрат на технічне обслуговування.

За допомогою яких доступних механізмів мікромережі підвищують енергетичну стійкість промислових підприємств?

Мікромережі надають підприємствам економічної автономії, оскільки вони можуть функціонувати як незалежне джерело живлення під час перебоїв у постачанні електроенергії за рахунок сонячних систем та систем керування, запобігаючи таким чином перервам у електропостачанні.