Energetický management. Monitorujte spotřebu a ušetřete

Znalost skutečné spotřeby aplikovaných technologií přináší možnost cíleně snižovat náklady na provoz stavby. Takzvaný Smart Metering patří k efektivním prostředkům boje s navyšujícími se cenami elektřiny i dalších k životu nezbytných zdrojů včetně vody. Software umožňující monitoring zužitkovávané energie je statistickým nástrojem, jenž vedle analýzy získávaných dat dovoluje též vzdálený přístup za účelem regulace spotřeby.

Dospěje-li soukromá osoba či firma ke zjištění, že objekt v jejím vlastnictví vyžaduje technologickou modernizaci, podloženou například profesionálně provedeným energetickým auditem či nějakým druhem analýzy spotřeb energií, přistoupí obvykle k projektové přípravě daného záměru. Její součástí je v současné době téměř vždy i digitalizace včetně tvorby konceptu měřicí infrastruktury.

Komunikační sítě

Měřicí soustava je zpravidla složena z několika (i mnoha) mezi sebou propojených jednotek (měřidel energií) sloužících k dálkovému odečtu a sběru dat. Ta jsou díky silnoproudému vedení – technologii PLC (PowerLine Communication) nebo její podskupiny BPL (Broadband PowerLine Communication) – zasílána do takzvaného koncentrátoru (mezičlánku), jenž vyhodnocuje spotřebu a parametry průtoku energií a je přímo propojen s datovou centrálou. Komunikace bývá realizována též pomocí technologie GPRS, prostřednictvím mobilních sítí 3G, 4G, LTE, jejichž využití však předpokládá instalaci SIM karet do všech měřičů, a optické infrastruktury. Díky online propojení měřicího systému s aplikacemi v mobilních telefonech či počítačích lze přitom výstupy, tedy spotřebu a rozličné statistiky dlouhodobého i krátkodobého charakteru, mít pod kontrolou nonstop a odkudkoli.

Inteligentní budovy

Celý systém je často navrhován na míru danému objektu. Autoři projektu (dodavatelská firma) stavbu fyzicky prohlédnou a stanoví počet měřicích bodů pro sběr dat. Umisťují je tam, kde dochází ke sdílení energie. Jen pozor, pokud takzvanou Smart Metering soustavu napojujete na stávající systém řízení budovy, kdy je nejisté, že s ním bude kompatibilní. Pokud však ano, lze nové monitorovací jednotky propojit například s provozem žaluzií, senzorem koncentrace CO₂ nebo třeba s elektronickým otevíráním oken a vytvořit tak chytrý celodomovní systém, jenž bude udržovat interiérové klima na zdravé úrovni a přitom spotřebovávat jen nezbytné množství energie. Ještě vyšším stupněm optimalizace spotřeb energie je aplikování prediktivního řízení s využíváním předpovědí počasí a modelů budov (MPC – Model-based Predictive Control – je regulátor využívaný k řízení rozsáhlých průmyslových systémů).

Sledování v reálném čase a archivace dat

Monitorování spotřeby energie je užitečným nástrojem uplatnitelným jak ve velkých průmyslových provozech a skladech, tak v administrativních objektech, menších prodejnách či v bytech. Manažeři výrobních společností ocení reporty o výpadcích dodávek či výkyvech napětí a analýzy spotřeb energií jednotlivými stroji, které upotřebí při stanovování finální ceny svých produktů. Díky monitoringu a datovým výstupům mohou zpětně vyhodnotit, jaký podíl mají dílčí odběry (jednotlivými továrními stroji) na celkové spotřebě, určit přímé náklady a snáz tak vytvářet takzvaný rodný list výrobku. Podobně lze postupovat i při vyúčtování spotřeb energie v nájemních domech (při rozpočítávání spotřeby podle bytových jednotek), jejichž uživatelé ocení též případné alarmové hlášení, dojde-li ke skrytým únikům vody či pokud hrozí vytopení bytů... Využití monitorovacích systémů je tedy široké a čím dál oblíbenější v komerční i soukromé sféře. Potenciální uživatele mnohdy odrazuje jen vyšší pořizovací cena.

V každém případě měření spotřeby energie napomáhá najít slabý článek distribuční sítě. Hledáte-li viníka plýtvání energií, potřebujete si ohlídat černé odběry, snažíte se odhalit jakékoli skryté problémy nebo třeba jen usilujete o stanovení správné odběrové křivky za účelem snazšího vyjednávání s dodavatelem energie, v tom všem měřicí soustava poslouží. Jak již bylo předesíláno, software dovede rovněž odhalit mnohé poruchy nebo je předvídat: díky modelu prediktivní údržby založeném na sběru a analýze dat o technologických zařízeních v průběhu času lze jednoduše odhalit určité zákonitosti a vyvodit z toho, kdy by mohlo dojít k výpadkům, naplánovat tak servisní zásah a vyhnout se provozním prostojům.

Hledání provozních úspor, nastavení limitů

O monitoring energií projevují zájem i ti, kteří potřebují provést diagnostiku za účelem návrhu nového způsobu hospodaření s energií včetně úsporných opatření nebo naplánovat výkon a způsob napojení nových zdrojů, například fotovoltaického systému. Dodavatelé monitorovacích systémů běžně nabízejí diagnostiku technologické sítě, na jejímž základě vypracovávají doporučení pro úsporu. Spotřebu energií lze pak za provozu zobrazovat v podobě rozmanitých tabulkových, grafických či textových reportů a ty nechat automaticky zasílat zodpovědným osobám (i v reálném čase). Uživatel má možnost nastavit i spotřební limity a nechat se systémem informovat o jejich případném překročení. Do některých systémů je možné zadat i výši měsíčních záloh dodavateli energie, vhodný algoritmus pak zajistí jejich porovnávání se spotřebou a dovede predikovat potenciální budoucí nedoplatek či naopak přeplatek. Uživatele využívající střídavě vysoký i nízký tarif může software upozorňovat na počátek a konec jejich platnosti.

Inteligentní sítě jako nevyhnutelnost

Zavádění chytrých sítí a s tím spojeného Smart Meteringu je nedílnou součástí modernizace české elektrizační soustavy. Odborníci očekávají, že díky Smart Grids bude mimo jiné možné zvládnout integraci narůstajího množství decentralizovaných zdrojů energie – solárních či větrných elektráren –, jejichž produkce se vyznačuje kolísavostí, potažmo nespolehlivostí a nepředvídatelností. V každém případě je Smart Metering nástrojem snižování nákladů za elektřinu, plyn nebo vodu. Optimalizace lze však dosáhnout jen za předpokladu pravidelné preventivní údržby a správné interpretace naměřených veličin.

Sběr dat je finančně náročný, například v továrnách si vyžaduje investice až v řádu milionů. Digitalizace však není jednorázový projekt, ale součást přirozeného vývoje, proti kterému se nelze dlouhodobě vzpírat. Je to v současnosti navíc jedna z nejefektivnějších cest ke snížení energetické spotřeby a posílení konkurenceschopnosti firmy.

Zdroje:

¹ Vastl Jiří, Pokročilé funkce Smart Meteringu [online]. Dostupné z: https://dspace.cvut.cz/

http://www.energocentrum.cz/jak-to-funguje/

https://www.enerfis.cz/sluzby/smart-metering/smart-metering-technicke-informace

Kolacia Tomáš, Analýza Smart Grid zařízení [online]. Dostupné z: https://dspace.vutbr.cz/