شبکه های هوشمند برق نیاز شهرهای هوشمند

به گزارش تأسیسات نیوز، بسیاری از کشورهای جهان به دنبال تجهیز زیرساخت های شهری برای اتصال به شبکه هوشمند برق هستند. برای مثال چین، هند و برزیل برنامه های جامعی برای توسعه این شبکه در نظر گرفت.

سال 2012 در هندوستان به علت نبود وجود زیرساخت مناسب، حدود یک میلیارد نفر بزرگ ترین قطعی برق در تاریخ را تجربه کردند. این قطعی برق حدود دو روز طول کشید و گستره ای به وسعت بیش از 3000 کیلومتر از کشور هند را در برگرفت.

سامانه های ریلی و چراغ های کنترل ترافیک مختل شد، حدود 200 نفر در معادن گیر افتادند و در این مدت ژنراتورهای تأمین برق نیز از کار افتاد. چنین قطع برقی، خسارات مالی زیادی به کشورها تحمیل می کند.

برای مثال قطعی برق های کوتاه در آمریکا، سالانه بین 104 تا 164 میلیارد دلار خسارت وارد می کند. جمعیت رو به رشد جهان، ثروت بیشتر و اقتصاد نوظهور تشنه انرژی بیشتر، بیش از هر زمان دیگری به تأمین برق نیاز دارد.

شبکه های هوشمند که از فناوری دیجیتال برای انتقال الکتریسیته استفاده می کنند، ایده خوبی به موازات راه حل استفاده از انرژی های تجدید پذیر برای جبران هزینه های تحمیل شده به محیط زیست و منابع تجدید ناپذیر هستند.

محبوبیت استفاده از شبکه هوشمند برق در چند سال اخیر در جهان افزایش یافته است و همین موضوع باعث شده مطالعات و پژوهش های بیشتری در این زمینه صورت گیرد. امروز بسیاری از کشورهای جهان به دنبال تجهیز زیرساخت های شهری برای اتصال به شبکه هوشمند برق هستند.

برای مثال چین، هند و برزیل برنامه های جامعی برای توسعه این شبکه در نظر گرفته اند. در ایران نیز بسترهایی برای تجهیز شبکه هوشمند برق و استفاده بهینه از اینترنت اشیا در این زمینه در حال شکل گیری است.

امکان ایجاد تغییرات در کوتاه ترین زمان ممکن نیاز شبکه هوشمند با برق ولتاژ بالاست. چنین شبکه ای باید تمام وقت داده های شبکه توزیع و کنتورهای هوشمند را جمع آوری کند تا تغییرات را در زمان واقعی انجام دهد.

پیشرفت درزمینهٔ محاسبات ابری، بسترهای داده و ابزارهای تحلیلی امکان پیش بینی و تحلیل مدل های داده های کلان را به این شبکه می دهد. ابزارهای مجهز به اینترنت اشیا نیز می توانند امکان ارتباط با بخش های مختلف و کنترل دستگاه های برقی را فراهم کنند. این ابزارها ایمن، قابل کنترل و در دسترس هستند و تأثیر آن ها روی صنعت انرژی زیاد خواهد بود.

صفحه های خورشیدی پشت بام ها، وسایل نقلیه متصل به سیستم هوشمند الکتریکی، سلول های سوختی، ذخیره سازهای باتری خانگی، کنتورها، ترموستات و لوازم خانگی هوشمند، دستگاه های قابل اتصال به اینترنت است که امکان ایجاد ارتباط دوطرفه و پشتیبانی از شبکه داده ای را فراهم می کند.

در حال حاضر طیف گسترده ای از نرم افزارها برای شبکه های هوشمند در دسترس است که می تواند زمان و هزینه توسعه راه حل های مبتنی بر اینترنت اشیا را کمتر کند. این نرم افزارها می تواند به عنوان راه ارتباطی برای ادغام دستگاه ها، شبکه و برنامه ها استفاده شود و دستگاه های قدرتمند را مدیریت کند. اکنون در جهان بسیاری از شرکت های بزرگ تأمین برق می توانند از توزیع هوشمندانه برق به روش نوین و استفاده از شبکه هوشمند سود بسیار ببرند و راه را برای تبدیل شدن شهرها به شهر هوشمند هموارتر سازند.

چالش های پیوستن به آینده توزیع انرژی هوشمند

خطوط انتقال به عنوان رساننده انرژی الکتریکی از مراکز تولید این انرژی به مراکز مصرف برق، نقش مهمی در شبکه انتقال برق ایفا می کنند.

انرژی الکتریکی به طور غیرمستقیم از منابع انرژی به دست می آید و به همین دلیل اتلاف انرژی در مسیر خطوط تولید تا انتقال، امروز یکی از مسائل مهم بشر است. در همین خصوص و باوجود مسائلی مثل گرمایش جهانی، افزایش انتشار کربن و گازهای گلخانه ای، رشد جمعیت جهان و افزایش تقاضای انرژی، امروز صحبت از استفاده انرژی های تجدید پذیر و ادغام آن با شبکه های برق است.

هدف از احداث شبکه هوشمند برق، دستیابی به سیستم پیشرفته فناوری اطلاعات و ارتباطات و امکان بهره برداری کامل از سیستم های انرژی های تجدید پذیر و بهره وری حداکثری انرژی شبکه برق است.

در این مسیر، چالش هایی نیز وجود دارد که یکی از آن ها نحوه توزیع دستگاه های انتقال برق امروزی است. اولین مشکل پراکندگی محل های توزیع گره ها و پیچیدگی شبکه های توزیع است که کنترل و مدیریت آن ها را سخت می کند.

مورد دوم، خواندن میزان مصرف برق روی کنتورهای خانگی و ساختمان هاست که بسیار هزینه بر و غیردقیق است. به همه این مشکلات، قطع شدن ناگهانی کنتور برق را هم اضافه کنید که می تواند باعث خراب شده وسایل برقی شود یا سیستم هایی که زیرساخت برقی دارند مثل سیستم های بانکی را با مشکلات جدی روبه رو کند.

این اتفاق می تواند باعث از بین رفتن اطلاعات مهم در سرویس های رایانه ای یا خراب شدن غذا در یخچال خانه شود. در مورد جایی مثل بیمارستان نیز قطعی کوتاه برق ممکن است جان بسیاری را تهدید کند و از همه مهم تر معضل نوشته شده ابتدای این گزارش ایجاد شود.

دسترسی به شبکه برق به کمک اینترنت اشیا

شبکه برق رسانی مجموعه ای از خطوط و ترانسفورماتورهاست که کار تولید، مخابره، انتقال و تقسیم برق بین یک منبع و تعداد زیادی ساختمان را به عهده دارد. شبکه برق مجهز به فناوری دیجیتال می تواند هوشمند شود و برق به میزان موردنیاز به مقاصد مختلف ارسال می شود. انجام این کار نیز به کمک کنتورهای هوشمند و اینترنت اشیا امکان پذیر است.

موج هوشمند سازی شبکه برق و همچنین استفاده از اینترنت اشیا در این زمینه فقط به شبکه تولید و انتقال برق اختصاص پیدا نمی کند. قرار است در آینده ای نه چندان دور، مصرف کنندگان برق بیش از این از چنین شبکه ای بهره ببرند. شبکه هوشمند برق می تواند به کنترل برق در ساعت های اوج مصرف کمک کند، برای مثال وسایل خانگی برقی طوری تنظیم شود که در ساعت هایی غیر از زمان اوج مصرف کار کند.

همچنین می توان در ساعت های عادی برق را ذخیره کرد و در ساعت های اوج مصرف برق وسایل خانگی از برق ذخیره شده تأمین شود تا در هزینه و برق مصرفی صرفه جویی شود. اکنون پلتفرم و زیرساخت های مناسب توسعه شبکه هوشمند انرژی در کشور طراحی و در حال پیاده سازی است.

این صنعت نوپا و روبه رو در سال های آینده قادر به دریافت اطلاعات، گرفتن فرمان ها و کنترل مصرف انرژی در مرحله تولید و مصرف است و مصرف کننده شهری در محل تلاقی این دو پلتفرم قرارگرفته است.

توسعه شبکه در ایران

شبکه های هوشمند در کشورهای مختلف متناسب با ساختار شبکه قدیمی موجود، با روش های متفاوتی پیاده سازی شده است. در کشور ما هم این موضوع در حوزه های مختلف در حال پیگیری است و یکی از این حوزه ها طرح کلان ملی شبکه هوشمند (یکی از طرح های شورای عتف) است و مرکز توسعه شبکه هوشمند پژوهشگاه وزارت نیرو نیز مجری اجرای این طرح در کشور است.

دکتر کیان جعفری، مشاور مرکز شبکه هوشمند پژوهشگاه نیرو و عضو هیات علمی دانشکده مهندسی برق دانشگاه شهید بهشتی، درباره یکپارچه سازی شبکه هوشمند برق در ایران می گوید: شبکه هوشمند، شامل بخش های مختلفی مثل کنتورهای هوشمند و ژنراتورهاست که هرکدام جداگانه درحال توسعه و پیاده سازی در کشور است.

وزارت نیرو نیز متصدی یکپارچه سازی این بخش هاست تا از پتانسیل هایی استفاده شود که به صورت موازی پیاده سازی شده است. به این ترتیب می توانیم شبکه ای در کشور داشته باشیم که تولید پراکنده را تقویت و این صنعت را به سمت مصرف بهینه هدایت کند.

ازجمله مزایای این شبکه، آسیب ندیدن زیرساخت ها و فرهنگ سازی برای مصرف کمتر در زمان اوج مصرف برق است. سرانه مصرف ما نسبت به دیگر کشورهای جهان بالاست و به همین دلیل چنین برنامه ای به کاهش سرانه مصرف نیز کمک خواهد کرد.