Doprinos digitalizacije u prevazilaženju izazova u daljinskoj energetici

Globalni udeo potrošnje primarne energije u sektoru grejanja i hlađenja u svetu iznosi 51%. Zbog dominantnog udela u potrošnji finalne energije za grejanje i veoma malog udela toplotne energije proizvedene iz obnovljivih izvora energije (10,2%), sistemi daljinskog grejanja u procesu modernizacije, digitalizacije i povećanja energetske efikasnosti sve više koriste softverske alate za optimizaciju rada sistema u realnom vremenu. Globalna energetska kriza je dodatno ubrzala ove procese. Energetske kompanije se danas u velikoj meri oslanjaju na predikciju softvera za kreiranje optimalnog energetskog miksa i kvalitetnu isporuku energije potrošačima uz minimizaciju ukupnih troškova.

Koncept integracije sistema upravljanja u najrazvijenijim sistemima daljinske energetike u Evropi danas podrazumeva modernizaciju, automatizaciju i potpunu digitalizaciju postrojenja za proizvodnju i distribuciju toplotne energije, integraciju sistema upravljanja procesima, softversku platformu za vođenje sistema u realnom vremenu, softversku platformu za upravljanje imovinom i održavanjem, alate za energetski menadžment, kao i integraciju tehničko-informacionog i poslovno-informacionog sistema kompanije. Najmodernije aplikacije za ovu namenu omogućavaju rad iz web okruženja, zasnovane su na savremenim digitalnim platformama, modularne su, integrisane, bezbedne i razvijene namenski za sisteme daljinske energetike.

Sistem za nadzor i upravljanje dislociranim podsistemima (toplotnim izvorima i toplotnim podstanicama) podrazumeva primenu nekog od modernih distribuiranih digitalnih sistema upravljanja, akviziciju podataka, interakciju sa eksternim bazama podataka, izveštavanje, upravljanje alarmima, integraciju algoritama i drugih funkcija kroz odgovarajuću komunikacionu infrastrukturu. U modernim sistemima daljinskog grejanja na postojeći sistem za nadzor i upravljanje po pravilu se integriše i softverska platforma za tehničko-ekonomsku optimizaciju sistema. Implementacija ovog alata omogućuje sveobuhvatan uvid i nadzor radnih pokazatelja na distributivnoj mreži u realnom vremenu, podrška je vođenju proizvodnji toplotne energije i izboru optimalnog energetskog miksa u realnom vremenu. Omogućava snižavanje energetskih gubitaka, troškova proizvodnje i troškova investicija. Na višem nivou upravljanja, vrši se analiza različitih razvojnih scenarija i njihovog uticaja na priključenje novih stambenih i poslovnih objekata, planiranje potreba za energijom, scenarija rekonfiguracije i restauracije mreže, planiranje investicija za rekonstrukciju postojeće i izgradnju nove distributivne mreže i dr.

U velikim sistemima daljinske energetike efikasna obrada velikih količina podataka moguća je samo uz korišćenje tzv. "big data" digitalnih sistema. Ovako struktuirani podaci se obrađuju primenom alata za mašinsko učenje i algoritama veštačke inteligencije, što omogućava brzu adekvatnu interpretaciju prikupljenih podataka i pruža podršku operaterima sistema pri donošenju odluka. Jedna od funkcija ovog alata je predviđanje budućeg toplotnog opterećenja u zavisnosti od vremenskih uslova i izbor tehničko-ekonomski optimalnog proizvodnog bilansa za pokrivanje potreba konzuma. Algoritmi za optimizaciju bazirani na prognozi potreba za toplotnom energijom, kao prioritetan uslov za pokrivanje toplotnog opterećenja predviđaju planiranje proizvodnje iz obnovljivih izvora energije (solar-termal, biomasa, toplotne pumpe, geotermalni izvori, otpadna toplota) u cilju izrade optimalnog proizvodnog miksa, efikasne distribucije energije kroz pametnu mrežu i racionalne predaje toplotne energije u skladu sa potrebama krajnjeg korisnika. Digitalizacijom sistema daljinske energetike i operativnom upotrebom ovakvih analitičkih alata može se ostvariti optimalno upravljanje pametnom mrežom na nivou sistema za proizvodnju i distribuciju toplotne energije, kao i veća efikasnost i ekonomičnost sistema.

U uslovima narastajućih troškova energenata i energije, kao i potrebe za intenzivnom dekarbonizacijom sistema i povećanjem udela proizvodnje toplote iz obnovljivih izvora energije, ovakvi softverski alati su od strateške važnosti za moderne sisteme daljinskog grejanja. Četvrta generacija sistema dalјinskog grejanja (4GDH) predstavlja koherentan tehnološki i institucionalni koncept, koji kroz pametne toplotne mreže obezbeđuje razvoj održivih energetskih sistema i podrazumeva integraciju svih raspoloživih izvora toplote u jednu jedinstvenu mrežu (otpadna i toplota iz obnovljivih izvora energije) za snabdevanje toplotnom energijom za grejanje i hlađenje niskoenergetskih zgrada, sa niskim gubicima i visokom energetskom efikasnošću. Ovom tehnološkom transformacijom, za koju motiv imaju i potrošači i energetske kompanije, težimo ka inteligentnim sistemima daljinske energetike u gradovima.

Jedan od primera dobre prakse nedavno je predstavila kompanija METRONIK Inženjering d.o.o. Beograd (www.metronik.rs), sa modularnom softverskom platformom sopstvene proizvodnje, MePIS Energy, za upravljanje proizvodno-informacionim sistemom daljinskog grejanja Beogradskih elektrana, koje pokriva funkcionalnosti integracije sa procesnim bazama podataka, verifikaciju podataka, izradu prognoze potrebe za toplotnom energijom uz zadavanje temperaturnog režima, izradu optimalnog plana proizvodnje, bilansiranje proizvodnje toplote u realnom vremenu, proizvodnu analitiku, alarmiranja i komunikaciju sa operaterima. Funkcionisanje ovakvog proizvodno-informacionog sistema (PIS) podrazumeva potpuno integrisanje u postojeće informaciono okruženje toplane, odnosno razmenu podataka sa nadzorno-upravljačkim i poslovno-informacionim sistemom toplane. Proizvodno-informacioni sistem MePIS Energy omogućava potpunu integraciju ključnih podataka sa sistema za proizvodnju toplotne energije (toplotni izvori i kotlarnice Beogradskih elektrana), bilansnu analitiku na satnom, dnevnom, mesečnom i godišnjem periodu, komunikaciju u realnom vremenu sa nadzorno-upravljačkim sistemom, izradu planova proizvodnje, generisanje izveštaja, trendova i ključnih indikatora rada, zadavanje režima rada i izlazne temperature i mnoge druge funkcionalnosti. Platforma radi iz Web okruženja i pruža kvalitativno neuporedivo bolji alat za upravljanje proizvodnjom od dosadašnjih načina rada toplane.

MePIS sistem prikuplja podatke iz svih toplotnih izvora i podatke vremenske prognoze i organizuje ih u jednu preglednu celinu. Način akvizicije podataka zavisi od digitalne razvijenosti pojedinačnih sistema, a za manje razvijene sisteme omogućen je ručni unos podataka. Prikupljeni podaci se obrađuju, sortiraju i na jednostavan način prikazuju krajnjem korisniku, predviđajući potrebnu toplotnu energiju za ispunjavanje zahteva potrošača. Sistem generiše izveštaje, bilanse proizvodnje, alarme, telegrame i slično, čime se detaljno prati proizvodnja i isporuka toplotne energije i potrošnja energenata i predikcija iste.

Osim sopstvene proizvodnje softvera, METRONIK Inženjering je i sistem integrator softverske platforme Leanheat Network za tehničko-ekonomsku optimizaciju sistema daljinskog grejanja u realnom vremenu, najvećeg svetskog proizvođača u sektoru daljinskog grejanja komanije "Danfoss" iz Danske.