Znalostní fórum

Gabreta Smart Grids: Chytrá síť budoucnosti

Na této znalostní platformě se budou stručně a jednoduše zpracovávat relevantní informace k energetickým tématům ohledně projektu Gabreta.

Co je Gabreta Smart Grids?

Gabreta Smart Grids je projekt zaměřený na modernizaci a digitalizaci elektrické distribuční soustavy v česko-německém pohraničí. Cílem je vytvořit chytrou síť zvanou Smart Grid, která efektivně propojuje decentralizovanou výrobu elektřiny, spotřebu a její řízení v reálném čase.

Distribuční soustava

Elektrická rozvodná síť v Německu a v České republice se skládá z přenosové soustavy a distribuční soustavy. V přenosové soustavě je možno transportovat velká množství elektřiny na dlouhé vzdálenosti. Distribuční soustava slouží k distribuci, napájení a integraci decentralizované energie. Za výstavbu a provoz distribuční soustavy je odpovědný provozovatel distribuční soustavy jako např. Bayernwerk Netz GmbH a EG.D.

Síť velmi vysokého napětí v Německu a v České republice provozovaná se 110 kilovolty (kV) distribuuje elektřinu regionálně. Elektrická vedení vedou k transformovnám a rozvodnám na sídlištích a zásobují i velkoprůmysl.  

Názorně lze připodobnit elektrickou rozvodnou síť k dopravní síti skládající se z leteckých linek, dálnic a silnic první, druhé a třetí třídy: přenosová soustava představuje dálnice. V rozvodnách – na sjezdech z dálnice – převedou transformátory elektřinu na vyšší a nižší napěťovou úroveň. Následně se elektřina spojí s distribuční soustavou, která spojuje regionální elektrárny, větrné a solární parky a velkoprůmysl – podobně jako silnice první třídy v dopravě.  

Rozvodny spojují síť velmi vysokého napětí se sítí vysokého napětí. K síti vysokého napětí jsou připojeny malá výrobní zařízení a také středně velké průmyslové podniky nebo velké kancelářské a obchodní domy. Aby se elektřina dostala do domácností a do malých podniků, převedou ji transformátory na nízké napětí (SRN: 230 V – 400 V; ČR: 230 V – 400 V).

Obrat v energetice způsobil, že energie se stále častěji vyrábí decentralizovaně v mnoha malých zařízeních na obnovitelné zdroje, jako jsou větrné a solární elektrárny, místo aby se vyráběla v několika málo velkých elektrárnách jako doposud. Větrné a solární elektrárny posílají tuto elektřinu přímo do distribuční sítě, která ji odtud dodává přímo koncovým spotřebitelům v blízkém okolí, aniž by předtím tekla přenosovou soustavou. To znamená, že elektřina se bude v budoucnu dodávat od jedněch domovních dveří ke druhým, aniž by ji předtím někdo centrálně shromažďoval a třídil.

Aby se elektřina dostala přesně v každou denní i noční hodinu tam, kde ji potřebují, musí se inteligentně řídit. To je úkolem moderních distribučních systémů. Pokud se lokálně vyrobená zelená energie nespotřebuje, může se část jí uložit na místě, např. v přečerpávací vodní elektrárně. Tato uložená energie se bude distribuovat teprve tehdy, když bude její potřeba obzvláště vysoká, nebo nebude-li foukat vítr či svítit slunce: nedostatky a přebytky kapacity se budou tedy vyrovnávat inteligentním řízením sítě.

Bez elektrické distribuční soustavy nemohou být domácnosti ani podniky zásobovány zelenou energií. Díky digitální distribuční síti získáme v reálném čase přehled o tom, kolik elektřiny právě produkují statisíce malých výrobců, kolik elektřiny právě potřebují spotřebitelé a kolik energie můžeme uložit.

Mapa
+

Decentralizace a dekarbonizace

+

Snížení ztrát elektřiny

+

Evropská energetická integrace

+

Bezpečnost a spolehlivost

+

Nová zákaznická řešení a návrh trhu

+

Evropská energetická nezávislost

+

Optická vlákna

Více zde
+

Digitální distribuční trafostanice

Více zde
+

SCADA

Více zde
+

Chytré sítě - Smart Grid

Více zde
+

Rozvodna

Více zde
+

Distribuce

Smart Grid

Budoucnost energetiky

Smart Grid je inteligentní energetická síť, která propojuje všechny účastníky energetického systému pomocí digitálních technologií. Umožňuje sledování, řízení a optimalizaci výroby, distribuce a spotřeby elektřiny v reálném čase.

Díky Smart Grid lze přesně určit, kdy a kde se elektřina vyrábí a spotřebovává. Data se sbírají pomocí senzorů, chytrých elektroměrů a řídicích jednotek. Tyto informace se následně analyzují a nabízí automatické řízení výroby a distribuce tak, aby vždy odpovídaly aktuální poptávce.

Smart Grid je navržen pro jednoduchou integraci obnovitelných zdrojů energie, jako jsou solární a větrné elektrárny. S tímto chytrým řízení je možné přebytečnou energii ukládat a využívat ji v době vyšší spotřeby.

Jak funguje Smart Grid
Smart Grid přináší revoluci v distribuci elektřiny. Propojuje výrobu, spotřebu a ukládání energie do jednoho inteligentního systému. Tato síť dynamicky reaguje na změny v poptávce i výrobě, čímž přispívá ke stabilitě celého energetického systému.

• Optimalizované řízení: Smart Grid dokáže efektivně vyvažovat spotřebu a výrobu energie. Pokud je produkce vyšší než aktuální spotřeba, síť ukládá přebytečnou energii a uvolňuje ji v době špičky.
• Digitalizace pro bezpečnost: Pokročilé monitorovací systémy, jako je Trafo-Health-Index, neustále sledují stav transformátorů a umožňují rychlou detekci i prevenci poruch. To výrazně zvyšuje bezpečnost a spolehlivost dodávek elektřiny.
• Rozšířená udržitelnost: Smart Grid podporuje větší integraci obnovitelných zdrojů. Díky přesnému řízení toku elektřiny lze do sítě zapojit více solárních a větrných elektráren, a to i při nestálých podmínkách počasí.
• Efektivní řízení zatížení: Chytrá síť dokáže optimalizovat distribuci elektřiny v závislosti na aktuální poptávce. Pomocí automatizovaných systémů lze řídit nabíjecí stanice pro elektromobily či tepelná čerpadla a zabránit přetížení sítě.
• Lokální výroba elektřiny: Smart Grid umožňuje decentralizovanou výrobu energie. Domácnosti a podniky mohou vyrábět vlastní elektřinu a přebytek sdílet se sítí. Tím se snižuje potřeba dálkového přenosu a chrání se přírodní zdroje.
• Cenná transparentnost: Díky chytrému měření mají spotřebitelé přesné informace o své spotřebě. To podporuje úsporné chování a lepší využití energie.
• Pokročilá elektromobilita: Smart Grid usnadňuje nabíjení elektromobilů v době, kdy je k dispozici dostatek energie za výhodných podmínek. To pomáhá vyrovnávat zátěž sítě a podporuje rozvoj udržitelné dopravy.
• Chytrá komunikace: Síť využívá technologie internetu věcí (IoT), které propojují digitální a reálné prvky. Tím umožňuje lepší koordinaci mezi výrobou, spotřebou a skladováním elektřiny, což vede k úsporám a efektivnějšímu využití energie.

SCADA

Jak funguje řízení distribuční soustavy?

Pro zajištění spolehlivého a efektivního provozu distribuční sítě se využívají centrální dispečerské systémy, které umožňují sledování, řízení a optimalizaci sítě v reálném čase. Zásadním nástrojem je SCADA systém, který shromažďuje a analyzuje data ze všech částí distribuční soustavy.

Co SCADA systém zajišťuje?
• Sběr dat – Systém neustále monitoruje aktuální stav elektrické sítě, zaznamenává parametry napětí, proudů a dalších veličin.
• Dálkové ovládání – Umožňuje dispečerům řídit jednotlivé prvky sítě na dálku, což zrychluje reakci na poruchy.
• Grafická vizualizace – Dispečeři vidí přehledné zobrazení energetických objektů a jejich propojení.
• Záznamy událostí – Každá porucha, zásah nebo změna v síti je automaticky zaznamenána pro budoucí analýzu.
• Optimalizace provozu – SCADA systém umožňuje řídit přenosy elektřiny tak, aby se minimalizovaly ztráty a zvýšila se efektivita distribuce.

Jak SCADA systém funguje?
Systém vytváří digitální dvojče distribuční sítě, které poskytuje detailní přehled o všech zařízeních v reálném čase. To umožňuje dispečerům nejen reagovat na aktuální události, ale také analyzovat historická data a plánovat údržbu či rozvoj sítě.

Proč je SCADA důležitá?
SCADA je klíčovým prvkem pro bezpečné a efektivní řízení elektrické sítě. Díky ní můžeme rychle detekovat a eliminovat poruchy, optimalizovat využití obnovitelných zdrojů a zajistit stabilní dodávku elektřiny i při rostoucí poptávce.

Rozvodna

Klíčový uzel distribuční sítě

Transformovny jsou důležité uzlové body v elektrické síti, kde se elektřina převádí z vyššího napětí na nižší, aby mohla být efektivně distribuována do domácností a firem.

Jak funguje transformovna?
Transformovny přebírají elektřinu z přenosové soustavy a pomocí transformátorů ji upravují na nižší napětí, které je bezpečné pro distribuci k uživatelům. Díky nim se elektřina dostane tam, kde je potřeba, bez výrazných ztrát.

Význam transformoven v moderní energetice
Vzhledem k rostoucímu počtu decentralizovaných výroben elektřiny se transformovny stávají ještě důležitějšími. Zajišťují efektivní propojení solárních a větrných elektráren se sítí a umožňují stabilizaci napětí.

DDTS

Distribuční digitální trafostanice (DDTS)

Distribuční digitální trafostanice propojují vysoké a nízké napětí a poskytují v reálním čase data o tocích elektřiny (Zdroj obrázku: Tobias Lindner)

Distribuční digitální trafostanice (DDTS) je modernizovaná verze tradiční trafostanice. DDTS jsou klíčovými prvky chytré sítě, tzv. Smart Grid. Umožňují inteligentní řízení distribuce elektřiny v reálném čase a komunikaci mezi různými částmi sítě.

K čemu slouží?
Distribuční digitální trafostanice je jako "rozdělovna" elektřiny. Transformuje proud vysokého napětí na proud nízkého napětí, který potřebujeme v domácnostech a firmách. DDTS dělají tuto "rozdělovnu" chytřejší a efektivnější.

Funkce distribuční digitální trafostanice
• Kontinuální monitorování: DDTS neustále sledují, jak elektřina proudí sítí. Sbírají a analyzují data o toku elektřiny v síti. Díky tomu dispečeři ve velíně mají neustálý přehled o stavu sítě a mohou rychle reagovat na jakékoliv problémy.
• Rychlá identifikace poruch: Pokročilé senzory a diagnostické nástroje umožňují okamžité odhalení problémů, jako jsou zkraty nebo poruchy. To urychluje opravy a snižuje dobu výpadků proudu.
• Dálkové řízení a údržba: DDTS umožňují operátorům provádět úpravy a řešit problémy na dálku, bez nutnosti fyzického zásahu. To zkracuje dobu výpadků a snižuje náklady na údržbu.
• Zvýšená efektivita: Inteligentní řízení zátěže pomáhá snižovat přetížení sítě a minimalizovat energetické ztráty. DDTS také shromažďují a analyzují data o síti, což umožňuje identifikovat vzory a zlepšovat efektivitu provozu.
• Integrace obnovitelných zdrojů: DDTS hrají klíčovou roli při připojování obnovitelných zdrojů energie, jako jsou solární a větrné elektrárny, k síti. Umožňují efektivní a stabilní přenos energie z těchto zdrojů do našich domovů.

Výhody pro síť i spotřebitele
Distribuční digitální trafostanice přispívají ke stabilní, udržitelné a nákladově efektivní dodávce elektřiny. Spotřebitelé díky nim získávají spolehlivé napájení i při rostoucím podílu obnovitelných zdrojů. V budoucnu nám DDTS pomohou lépe využívat fotovoltaické panely, baterie a elektromobily.

Optické kabely

Unikátní metoda ovíjení optických kabelů

Instalace optických kabelů je nezbytným krokem k digitalizaci energetické sítě. V projektu Gabreta využíváme inovativní metodu ovíjení optického kabelu kolem vodičů elektrického vedení. Přináší to rychlejší a efektivnější nasazení této technologie, a to i v náročném terénu.

• Snížení nákladů na infrastrukturu
• Lepší odolnost vůči povětrnostním podmínkám
• Efektivnější správu datových toků


Ověření spolehlivosti ve dvou fázích
Abychom ověřili spolehlivost této technologie, byla instalace rozdělena do dvou fází. Nejprve jsme na 1,5 km dlouhém úseku ve Vysočině testovali chování optického kabelu v extrémních podmínkách.

Po vyhodnocení výsledků plánujeme rozšíření na dalších 28,5 km vedení. Celková investice do tohoto řešení činí přibližně 19 milionů korun.

Tento přístup umožňuje minimalizovat stavební zásahy do krajiny a snižuje potřebu budování nových stožárů. Metodu jsme poprvé využili před třemi lety při propojení rozvodny Hrušovany se spínací stanicí Hostěradice.

Pomoc z Velké Británie
Na Vysočině však čelíme složitějším terénním podmínkám. Proto jsme do projektu zapojili specialisty ze společnosti AFL z Velké Británie, kteří mají bohaté zkušenosti s podobnými instalacemi po celém světě. Díky jejich odbornému dohledu zajistíme maximální efektivitu a dlouhodobou spolehlivost sítě.

Gabreta

Hlavní cíle projektu Gabreta Smart Grids

1. Integrace evropského trhu s energií
Projekt Gabreta propojuje energetické sítě České republiky s Německém a přináší tak hned několik výhod. Díky propojení se snižuje riziko výpadků proudu pro domácnosti i firmy a zlepšuje se stabilita dodávek elektřiny. Projekt využívá moderní technologie pro efektivnější řízení a monitorování energetické sítě, což přispívá k její větší flexibilitě a umožňuje lepší integraci obnovitelných zdrojů energie. Gabreta je důležitým krokem k vytvoření jednotného evropského trhu s energií a podpoře udržitelného rozvoje energetiky, což v konečném důsledku přinese výhody pro všechny spotřebitele.

2. Decentralizace a dekarbonizace
Gabreta usnadní připojení více obnovitelných zdrojů energie, jako jsou solární panely a větrné elektrárny, do naší sítě. To nám pomůže snížit naši závislost na fosilních palivech a zlepšit životní prostředí. Inteligentní sítě nám navíc umožní lépe využívat tyto zdroje, i když zrovna nesvítí slunce nebo nefouká vítr.

3. Snížení přenosových ztrát
S modernějšími technologiemi a kratšími trasami pro přenos energie snížíme ztráty při přenosu elektřiny. To znamená, že se více energie dostane k zákazníkům a méně se jí ztratí po cestě.

4. Umožnění nových zákaznických řešení a nové struktury trhu prostřednictvím digitalizace
Gabreta umožní zavedení chytrých měřičů a systémů pro efektivní řízení spotřeby energie. Díky nim budou mít zákazníci lepší přehled o své spotřebě a mohou ji snadněji optimalizovat, čímž ušetří na nákladech. Inteligentní sítě zároveň zvýší flexibilitu energetického systému a usnadní reakci na změny ve výrobě a spotřebě energie.

5. Energetická nezávislost Evropy
EU je do značné míry závislá na energetických zdrojích ze třetích zemí, čímž se stává v době politické nestability zranitelnou. Integrace obnovitelných zdrojů energie (OZE) prostřednictvím inteligentních sítí (SG) má zásadní význam z hlediska dosažení energetické nezávislosti a snížení dopadu vnějších událostí na Evropu. Obnovitelná energie představuje v současnosti klíčový prvek při zajišťování stabilních a nezávislých dodávek energie.

6. Bezpečnost a spolehlivost provozu distribuční soustavy
Díky inteligentním zařízením a spolehlivým komunikačním technologiím zajistíme bezpečnější a spolehlivější provoz naší energetické sítě. To znamená rychlejší řešení poruch a stabilní dodávky energie pro všechny.

Kontakt

Kontaktní údaje v případě dalších dotazů a poskytnutí dodatečné dokumentace.

Česká republika

EG.D
Mgr. Tomáš Manosoglu

tomas.manosoglu@egd.cz

Německo

Bayernwerk AG
Nina Sichler

nina.sichler@bayernwerk.de

Tyto kontakty neslouží k poskytování informací a zodpovídání dotazů týkajících se veřejných konzultací.