Dom sam zdecyduje, ile potrzeba mu prądu

Eksperyment na Bornholmie: od jesieni 2012 r. dwa tysiące domów będzie sprawdzać, czy ta leżąca na Bałtyku duńska wyspa może uniezależnić się energetycznie od reszty świata.

Bornholm nie ma zasobów konwencjonalnych źródeł energii. Ale już dziś około połowę prądu produkuje się tam z wiatru, słońca i biomasy. Reszta energii elektrycznej płynie kablem ze Szwecji, lecz najpóźniej za dwie dekady duńska wyspa chciałaby wytwarzać cały prąd z lokalnych źródeł odnawialnych.
Najpierw jednak trzeba znaleźć sposób zaradzenia takim sytuacjom, gdy wiatru i słońca jest zbyt mało, by podtrzymać napięcie w gniazdku. Jedno z rozwiązań, nad którym pracuje się w świecie, to magazynowanie energii odnawialnej na czarną godzinę, na przykład w formie sprężonego powietrza wtłaczanego pod ziemię lub do specjalnych zbiorników.

Pralka poczeka na turbinę wiatrową

Jednak na Bornholmie będzie testowana inna koncepcja polegająca na inteligentnym zarządzaniu systemem energetycznym. W praktyce oznacza to, że konsumpcja prądu przez domy uczestniczące w eksperymencie zostanie uzależniona od jego podaży. Jeśli ta będzie mała, w domu nie da się równocześnie uruchomić pralki, zmywarki i innych urządzeń, z których włączeniem można poczekać do momentu, aż turbiny wiatrowe lub ogniwa słoneczne znów zwiększą produkcję energii. Wtedy system automatycznie uruchomi sprzęt AGD. Domy mają nie tylko same racjonować zużycie prądu, ale też dzielić się po sąsiedzku jego nadwyżkami.

Cała sztuka polega na tym, by umiejętne zarządzanie energią nie zmniejszyło komfortu życia ludzi. W tym z kolei mają pomóc rozmaite elektroniczne gadżety i technologie, nad którymi pracuje kilkadziesiąt uczelni i firm, głównie europejskich, a rolę lidera pełni norweski instytut badawczy SINTEF.

EcoGrid/www.eu-ecogrid.net

Eksperyment nosi nazwę EcoGRID i potrwa trzy lata - do połowy 2015 r. Będzie kosztował 21 mln euro. Udział w nim bierze kilka państw, przede wszystkim jednak Dania i Niemcy. Oba kraje traktują Bornholm jak energetyczny poligon doświadczalny. W przyszłości chcą podobne rozwiązania zastosować u siebie na masową skalę. Pod koniec marca tego roku duński parlament zdecydował, że w połowie XXI w. cała energia konsumowana w tym kraju pochodzić będzie ze źródeł odnawialnych. Warto podkreślić, że chodzi nie tylko o prąd, ale również o produkcję ciepła, transport i energię zużywaną przez przemysł.

- Nadchodzi rewolucja w sposobie korzystania z zielonych źródeł energii - podkreśla Ove Grande z SINTEF, koordynator projektu. - Tradycyjne przekonanie jest takie, że ponieważ na słońcu i wietrze nie można do końca polegać, trzeba mieć zapas mocy w postaci tradycyjnych źródeł energii. Symulacje pokazują jednak, że nie jest to konieczne. Cała sztuka polega na inteligentnym zarządzaniu tą energią, która jest dostępna - mówi naukowiec. Odwołuje się do przykładu z piekarnią. - Jeśli wszyscy będą chcieli o tej samej godzinie kupować chleb, jeden piec nie wystarczy. Jeśli jedni przyjdą rano, inni w południe lub wieczorem, potrzeby wszystkich zostaną zaspokojone - tłumaczy Grande.

Elektrownia w każdym domu

Z energią na Bornholmie będzie podobnie, przy czym kluczowe znaczenie będzie miała cena prądu uzależniona od jego podaży. Im mniej energii wytworzą turbiny wiatrowe i panele fotowoltaiczne, tym będzie ona droższa. W domach uczestniczących w teście zainstalowane zostaną urządzenia elektroniczne, które mają na bieżąco sprawdzać koszt energii, a następnie odcinać niektóre domowe urządzenia, jeśli cena przekroczy poziom zaakceptowany przez właścicieli. To pierwszy element układanki.

DANIA , BORNHOLM WIATRAKFOT. MONIKA WITKOWSKA / AGENCJA GAZETALIPIEC 2003SLOWA KLUCZOWE:TURYSTYKA ARCHITEKTURA

Drugim są pompy ciepła, mikroturbiny wiatrowe, niewielkie zestawy solarne i inne urządzenia do wytwarzania energii zainstalowane w części domów i pracujące na ich potrzeby, lecz także oddające nadwyżkę kilowatogodzin do sieci. Ich właściciele będą mogli zarabiać na sprzedaży prądu - tym więcej, im bardziej zredukują swoje potrzeby w godzinach szczytu. Te niewykorzystane lub udostępnione przez mikrodostawców moce energetyczne stworzą coś w rodzaju wirtualnej elektrowni, którą w kryzysowych momentach dysponować będzie operator systemu.

Takie wirtualne elektrownie zwane w skrócie VPP (od ang. Virtual Power Plant), stworzone z tysięcy małych bloków, mogą mieć sporą moc. Badacze pracujący dla Siemensa w ramach eksperymentu opracowali niedawno system łączący w całość tysiące rozmieszczonych po całych Niemczech generatorów prądu ustawionych w szpitalach, zakładach przemysłowych, biurach i urzędach. Zazwyczaj taki sprzęt jest włączany tylko podczas awarii i zasila jedynie ten budynek, w którym został ustawiony. Dzięki pracom naukowców z połączenia tych rozproszonych mocy powstał wirtualny blok energetyczny o mocy 1450 MW. Siemens uczestniczy w EcoGRID. Na Bornholmie będzie testował swój system inteligentnego zarządzania rozproszoną siecią energetyczną.

Samochód odda prąd do sieci

Jej kluczowym elementem mają być także samochody elektryczne. Autorzy eksperymentu zakładają, że popularność takich pojazdów będzie szybko rosła i w konsekwencji stworzą one symbiotyczny układ z turbinami wiatrowymi i ogniwami fotowoltaicznymi. - Te ostatnie będą dostarczały prądu, natomiast samochody staną się tymczasowymi magazynami energii odnawialnej. Przechowają jej trochę na później w swoich bateriach - wyjaśnia Dieter Gantenbein z centrum badawczego IBM Research w Zurychu. Pracujący tam naukowcy opracowali aplikację na smartfony, tablety i zwykłe komputery, dzięki której użytkownik samochodu elektrycznego może zdalnie zdecydować, kiedy jego pojazd powinien się ładować, a kiedy wykona czynność odwrotną - odda do sieci część energii zmagazynowanej w baterii. Program uwzględnia m.in. cenę prądu, porę dnia, poziom naładowania baterii, prognozowany dystans do przejechania w najbliższych godzinach, informacje od operatora systemu dotyczące przewidywanego zapotrzebowania na prąd.

Aplikacja przeszła najpierw testy w Szwajcarii, gdzie IBM współpracował z lokalną firmą energetyczną EKZ, która zaopatruje w prąd Zurych, a następnie sprawdzano ją przez dwa lata na Bornholmie w ramach pilotażowego testu o nazwie "Edison", w którym udział wzięło 50 pojazdów elektrycznych. Program działał w chmurze obliczeniowej dostarczonej przez IBM, czyli łączył się szybkimi łączami internetowymi z firmowym serwerem, za jego pośrednictwem pobierając informacje na temat stanu naładowania baterii pojazdu, a także przesyłając instrukcje do samochodu od jego właściciela.

- Jeszcze niedawno obawiano się, że pojawienie się wielkiej ilości pojazdów elektrycznych znacznie zwiększy obciążenie sieci energetycznych. Tymczasem dziś państwa takie jak Dania zakładają, że właśnie transport elektryczny umożliwi im całkowite przestawienie się na energię odnawialną. Setki tysięcy baterii samochodowych to przecież nic innego jak potężna wirtualna elektrownia, która w razie potrzeby uzupełni dostawy prądu - mówi Gantenbein.

Wyniki "Edisona" koordynowanego przez naukowców z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego w Lyngby pod Kopenhagą okazały się na tyle obiecujące, że zarówno IBM, jak i Szwajcarzy z EKZ pod koniec zeszłego roku ochoczo przystąpili do eksperymentu EcoGRID. Dzięki nowemu oprogramowaniu, również działającemu w chmurze obliczeniowej, mieszkańcy Bornholmu (ci, którzy zgłoszą się do programu) będą mogli przy pomocy swoich smartfonów nadzorować nie tylko stan naładowania baterii samochodowej, ale także pracę domowego sprzętu elektrycznego.
Rzecz jasna dopiero testy pokażą, jak to wszystko sprawdzi się w praktyce. Układanka składa się z setek klocków, które muszą do siebie pasować. Na przykład inna duńska firma Danfoss, także uczestnicząca w eksperymencie, odpowiada za podłączenie do inteligentnej sieci farmy słonecznej złożonej z ogniw fotowoltaicznych.

- To pierwszy taki test na świecie. Na pewno nie wszystko zadziała perfekcyjnie, ale sprzęt, programy i organizację da się poprawić. Jednak najważniejsze będą wrażenia użytkowników. Takie technologiczne nowinki muszą być przyjazne dla zwykłych ludzi, bo inaczej przepadną. Również pod tym względem eksperyment z Bornholmu będzie kluczowy. Wskaże drogę do odpowiedzi na pytanie, czy można wygodnie żyć i bezpiecznie się rozwijać, pozyskując energię wyłącznie ze źródeł odnawialnych - podkreśla Ove Grande.

 

Andrzej Hołdys jest dziennikarzem naukowym i popularyzatorem nauki. Publikuje m.in w "Wiedzy i Życiu", "Polityce", "Gazecie Wyborczej".