Umelá inteligencia – pomáha nám pracovať inteligentnejšie
Umelá inteligencia (UI) je z hľadiska obnoviteľných zdrojov o interpretácii údajov a poskytovaní informácií, ktoré môžu zlepšiť energetickú účinnosť. Napríklad obnoviteľná energia môže stále predstavovať energetické siete s nedostatočnou alebo nadmernou výrobou. Preto je na vyhladenie vrcholov a prepadov potrebné využiť záložné zdroje energie a skladovacie systémy.
UI sa bude čoraz viac využívať na predpovedanie dopytu po energii a prijímanie rozhodnutí o úspore energie. Napríklad predpovedanie dopytu po elektrickej energii či počasia možno použiť na zníženie potreby záložných mechanizmov predpovedaním a riadením výkyvov vo výrobe. Pokročilá UI by sa mohla dokonca použiť na zvládnutie výpadkov elektrickej energie krátkym znížením dopytu po energii v komunitách alebo regiónoch. Môže ísť o tisíce elektrických spotrebičov v domácnostiach alebo o veľké miesta odberu, napríklad v priemyselných závodoch [1].
Rýchlejší prehľad
UI nám už pomáha zlepšovať našu každodennú prácu, poskytuje nám viac poznatkov, rýchlejšie informácie a umožňuje pôvodným výrobcom zariadení rýchlejšie reagovať na potreby trhu a zákazníkov. Je to rýchlo sa rozvíjajúci sektor a dnes vidíme množstvo startupov, ktoré komercializujú svoj obrovský potenciál. Jedným z príkladov je izraelský startup Raycatch, ktorý vyvinul technológiu založenú na UI pre fotovoltické (FV) elektrárne. Vysoko inovatívne softvérové riešenie spoločnosti Raycatch DeepSolar™, ktoré ako jedno z prvých využíva UI na vykonávanie analýzy výkonnosti na úrovni reťazca s cieľom predpovedania možných incidentov a rušivých faktorov, používa algoritmy na diagnostiku problémov a optimalizáciu prevádzky solárnych elektrární. Softvér DeepSolar™ berie všetky údaje vytvorené solárnou elektrárňou a mení ich na denný akčný plán v reálnom čase bez akýchkoľvek ďalších hardvérových inštalácií. „Náš softvér pomáha vlastníkom a prevádzkovateľom fotovoltických zariadení zmeniť celú svoju činnosť tak, aby bola založená na údajoch a digitalizovaná, pričom by sa maximalizoval ich výnos a zisk,“ konštatuje Haggai Hofland, zakladateľ a výkonný riaditeľ spoločnosti Raycatch.
Od prediktívnej k normatívnej údržbe
To je príklad, v ktorom možno UI a strojové učenie ako jednu z vetiev UI použiť na informovanie technikov na prevádzkovej úrovni, koľko panelov je chybných alebo nedostatočne produkujúcich. UI potom urobí krok ďalej a nielen zistí, čo treba nahradiť, ale aj v akom okamihu to urobiť z hľadiska návratnosti investícií. Inými slovami identifikuje „bod zvratu“, keď sa oplatí investovať do nového panelu a nie zachovať pôvodný niekoľko mesiacov, pričom by fungoval s menšou účinnosťou. Presnosť výsledkov, samozrejme, závisí od kvality zozbieraných údajov z FV elektrárne a ekonomických údajov získaných pri hodnotení FV elektrárne. V súčasnosti do týchto procesov stále vstupuje ľudský faktor, ale to sa s čoraz väčším podielom automatizácie môže zmeniť. UI bude nielen sledovať a skúmať prevádzku, ale aj interakciu technika s ňou. Bude analyzovať všetky prevádzkové činnosti a navrhne zlepšenia pracovných postupov.
Hĺbkové a strojové učenie a UI ako súčasť procesu digitalizácie spájajú analýzu všetkých interných procesov aj celej prevádzky, aby sa zvýšila účinnosť. Čoskoro bude UI neoddeliteľnou súčasťou všetkého, inteligentných sietí, energetickej účinnosti v domácnostiach a dokonca aj predpovede počasia [3]. Kombináciou prebiehajúcich prevádzkových a údržbárskych prác, ktoré vykonávajú technici, s informáciami o obchodovaní s energiou môžeme tiež využiť inteligentný systém na naplánovanie a odoslanie technikov v správnom čase, čím sa znížia prestoje a vplyv na zákazníka [4], [5]. Tento prístup ponúka vlastníkom aktív a investorom ešte väčšie obchodné hodnoty.
Blockchain – príležitosť pre obnoviteľné zdroje energie
Ako najznámejší základ kryptomeny bitcoin predstavuje technológia blockchain vo svojej najzákladnejšej podstate neporušiteľnú, nemennú a stále decentralizovanú databázu a pre odvetvie obnoviteľnej energie znamená množstvo príležitostí [6]. Najnovší vývoj algoritmov v oblasti tejto technológie zároveň zlepšuje využitie energie potrebnej na údržbu takejto siete, čím sa stáva šetrnejšia k životnému prostrediu.
Dôveryhodná história
Vzhľadom na to, že s údajmi umiestnenými do blockchainu sa nedá manipulovať, možno túto technológiu použiť ako dôveryhodnú účtovnú knihu na zaznamenávanie histórie transakcií s produktmi a aktívami. V automobilovom priemysle je už blockchain nejaký čas prítomný a pravdepodobne to nebude trvať príliš dlho, kým bude každé novo postavené auto zaznamenané a pridané do tejto siete. Takže namiesto spoliehania sa na to, čo bolo napísané do servisnej knižky, sa všetky informácie objavujú v hlavnej knihe blockchainu, ktorá poskytuje komplexnú a dôveryhodnú históriu servisu automobilov. To isté sa dá uplatniť pri obnoviteľných zdrojoch energie. Ak si napríklad vezmeme veternú turbínu, v priebehu niekoľkých desaťročí vzniknú digitálne a tlačené záznamy o každom zásahu, údržbe a servisných prácach. Tieto dokumenty budú existovať v rôznych formách v e-mailoch, priečinkoch a firmách. Avšak s meniacimi sa poskytovateľmi služieb (čo môže byť každých päť rokov) možno veľkú časť histórie ľahko stratiť, nehovoriac o tom, či dokumenty predstavujú skutočnú históriu majetku.
Použitím siete blockchain môžu byť všetky záznamy a história diela uložené na jednom mieste s úplnou transparentnosťou a dôverou. Účtovná kniha blockchain v tomto prípade predstavuje užitočný spôsob, ako odovzdať históriu aktív od jedného vlastníka alebo poskytovateľa inému.
Pre poskytovateľov pôvodných služieb znamená transparentnosť blockchainu to, že technické prostriedky používané pri výrobe energie z obnoviteľných zdrojov môže sledovať a analyzovať ktokoľvek oprávnený na účasť v decentralizovanom reťazci. Vďaka kompletnej znalosti histórie projektu možno identifikovať akékoľvek odchýlky od výkonnosti a proaktívne prijať nápravné opatrenia.
Blockchain má tiež potenciál zlepšiť prevádzkovú bezpečnosť projektov výroby elektrickej energie z OZE. Samotná povaha šifrovania blockchainu je zárukou, že projektové údaje sú menej poškoditeľné, ťažko získateľné hackermi a pomôžu pri overovaní identifikácie kohokoľvek, kto sa pokúša získať prístup k systému obnoviteľných zdrojov.
Vyvažovanie energetických sietí a podpora obchodu
Keďže sa uvádza do prevádzky a zapája do národných elektrizačných sietí čoraz viac projektov v oblasti OZE, skladovacích systémov a energetických projektov typu peer-to-peer, blockchain by mohol poskytnúť užitočnú technológiu, ktorá pomôže riadiť stabilitu siete. Nakoľko sa svet stáva čoraz závislejším od OZE a zmeny ročných období a počasia vytvárajú špičky a prepady z hľadiska dopytu a výroby, budeme potrebovať čoraz sofistikovanejšie mechanizmy na ich riadenie a využívanie. Blockchain a UI by preto mohli spolupracovať so sieťovými úložnými systémami na ukladanie alebo uvoľňovanie energie podľa potreby a mohli by sa stať záznamovým a monitorovacím systémom v pozadí celého procesu.
Zatiaľ čo uvedené je skôr teóriou, už sme svedkami toho, ako sa blockchain používa pri obchodovaní s energiou v širšom meradle. V októbri 2018 EDF Energy a UK Power Reserve úspešne realizovali obchod s rezervnou kapacitou trhu pomocou platformy podporovanej blockchainom. Bolo to prvýkrát, keď sa obchod uskutočnil týmto spôsobom a mohlo by to pripraviť cestu pre efektívnejšie obchodovanie v budúcnosti [8].
Digitalizácia v prevádzke – praktické aplikácie
Digitálne technológie nielen zlepšujú naše chápanie technológií FV elektrární a zvyšujú energetickú účinnosť, ale tiež pomáhajú pri riešení problémov týkajúcich sa účinnosti a bezpečnosti pri práci s OZE. Zvýšenie objemu portfólia poskytovateľa pôvodných služieb môže spôsobiť zníženie efektívnosti služieb v prevádzke, a to nielen na základe zvýšeného počtu aktív, ktoré sa majú spravovať na mieste, ale aj na základe viacerých zdrojov údajov, ktoré sa majú spracovať, a rozsahu automatizácie, ktorú treba pri danej úlohe spravovať. Vďaka využitiu dronov na analýzu stavu lopatiek turbíny nie je potrebné fyzicky vysielať technikov do veterných turbín. Letecká termografia je ďalším príkladom využitia moderných technológií pre FV elektrárne. Technológia infračervených kamier, spracovanie obrazu, neurónové siete a mechanizmy digitálnej komunikácie sú kombinované tak, aby poskytovali automatizovaný a optimalizovaný výkon na mieste v súlade s najprísnejšími normami ochrany zdravia a bezpečnosti.
Optimalizácia činností elektrárne pomocou predpovede dopytu založenej na digitálnych nástrojoch je tiež nevyhnutná pre lepšiu štrukturalizáciu nákladov na strane výrobcu pôvodných zariadení a služieb, komunikáciu so zákazníkmi a menší vplyv na hodnotu, ktorú FV elektráreň vytvára. To sa používa ako vstup na výkon servisných služieb priamo na mieste prevádzky, ktorá je založená na zvýšenej produktivite spolu so zvýšenou prevádzkovou kapacitou a výrobou energie servisovaných prevádzok.
Digitálne technológie na dosiahnutie tejto úrovne efektívnosti v riadení servisných služieb už existujú. Jedným z takýchto príkladom je telematika založená na technológiách IoT, ktorú využívajú mobilní technici jazdiaci na služobných vozidlách, čo vedie k lepšiemu plánovaniu práce a smerovaniu výjazdov k jednotlivým prevádzkam. Ďalším príkladom je využitie UI pri optimalizácii zdrojov, od prevádzkových pracovníkov až po presun zásob. A potom je tu použitie rozsiahlych údajov pri analytike a podávaní správ s cieľom lepšieho rozhodovania a neustáleho zlepšovania systému údržby prevádzky. Výzvou je, samozrejme, korelácia všetkých týchto technológií, súborov údajov a systémov, aby sa zabezpečili merateľné výsledky a hodnotové ukazovatele výkonnosti, čo vedie k zlepšeniu spokojnosti zákazníkov.
Kybernetická bezpečnosť – základná súčasť digitálneho sveta OZE
Zvyšovanie digitalizácie vo všetkých oblastiach, často veľkou rýchlosťou, prináša nielen otváranie zaujímavých príležitostí, ale aj nežiaduci účinok zvýšeného rizika kybernetických útokov. Ak sa neprijmú správne preventívne opatrenia, ohrozená je akákoľvek veterná alebo solárna elektráreň, ktorá v súčasnosti na svete existuje. Vďaka vzdialenej povahe projektov v oblasti OZE môžu hackeri relatívne ľahko nájsť a získať prístup k IT systému na mieste prevádzky bez toho, aby ho rušili jednoduché zámky a smerovače.
Hackeri však môžu dosiahnuť rovnaké výsledky aj vzdialeným spôsobom. Osobitným problémom je použitie starého softvéru a pevne zakódovaných hesiel. V zásade ide o heslá, ktoré boli pridané do zdrojového kódu softvéru a často sa dajú ľahko nájsť a dá sa k nim získať prístup. Hackeri sa potom pomocou bežne dostupného IT hardvéru pripoja k serveru alebo smerovaču prevádzky, následne prevezmú kontrolu nad prevádzkou a zablokujú vývojára a operátora mimo ich vlastného systému. „Nedostatočnú pripravenosť v oblasti bezpečnosti IT vidno predovšetkým v odvetviach, ktoré podceňujú stupňujúce sa kybernetické hrozby. V konečnom dôsledku ide o oveľa ľahšie ciele bez vládnej ochrany, ako je napríklad jadrová elektráreň. Stále treba urobiť veľa práce, ale progresívnejší vývojári a poskytovatelia služieb už teraz vnímajú vážnosť potenciálnych hrozieb,“ vysvetľuje Mohamed Harrou, technik SCADA v spoločnosti BayWa r. e. Operation Services GmbH.
Prvým krokom je zvýšenie bezpečnosti zariadení a smerovačov priamo na mieste prevádzky, čo sťažuje prístup k tomuto zariadeniu. Prevádzkovatelia musia potom vykopať všetok neštandardný hardvér používaný v prevádzke. Týmto bežne dostupným systémom chýba dlhodobá podpora a vhodná aktualizácia firmvéru a dajú sa pomerne ľahko prelomiť. Ďalej treba minimalizovať akýkoľvek prístup na internet a skryť IP adresu projektu. Podobne ako v prípade telefónneho čísla, ani tu nie je dôvod zviditeľňovať ju. Namiesto toho treba vždy používať minimálne VPN (Virtual Private Network) a šifrované údaje. Odporúča sa tiež používať iba siete mobilných telefónov, aby ste sa uistili, že neexistuje žiadne pripojenie na internet, kým údaje neprídu k bezpečnostnej bráne.
Nakoniec je dôležité pamätať na to, že technológia sa od svojej podstaty neustále vyvíja, a takisto aj počítačové hrozby. Kybernetická bezpečnosť musí zahŕňať všetko, je dôležité školiť zamestnancov, aby zaznamenali akúkoľvek podozrivú aktivitu alebo nečestné e-maily a neustále monitorovali, udržiavali a zlepšovali hardvér aj softvér.
Záver
Uvedené príklady sú len výberom toho, ako digitálne technológie fungujú v sektore OZE. Digitalizácia nie je o žiadnej samostatnej technológii, ale o prepojenosti technológií, systémov a procesov na všetkých úrovniach OZE. Tieto vzájomne prepojené digitálne systémy pomáhajú rozvíjať sektor OZE, vytvárajú nové modely sietí a nakoniec pomáhajú poskytovateľom pôvodných produktov a služieb ponúkať inteligentnejšie služby so zvýšenou prispôsobiteľnosťou a efektívnosťou prevádzky prostredníctvom automatizácie a zefektívnenia procesov.
Vidno, že „digitalizácia“ nie je iba novou marketingovou bublinou, ale najmä spôsobom, ako umožniť poskytovateľom pôvodných služieb a produktov pokračovať vo vývoji, spolupracovať s projektmi OZE zo svojho portfólia a poskytovať klientom tie najlepšie služby. Tieto výhody sa prejavia v celom energetickom hodnotovom reťazci až po koncového spotrebiteľa elektrickej energie.
S pribúdajúcim časom sa význam energetických údajov bude iba zvyšovať. S rozvojom nových technológií sa bude naďalej zvyšovať aj digitalizácia v rámci OZE. To v konečnom dôsledku pomôže pri riešení nestability dodávky energie, podporí rast sektora a umožní vlastnú výrobu. Získavanie energie z obnoviteľných zdrojov je kľúčové pri znižovaní využívania fosílnych palív, je to pokračujúci technologický vývoj umožňujúci riešiť problémy týkajúce sa ponuky a dopytu a ukazujúci svoj plný potenciál.
Publikované so súhlasom spoločnosti BayWa r. e. renewable energy GmbH.
Literatúra
[1] Gagan, O.: How AI can help meet global energy demand. [online]. Publikované 23. 5. 2018. Dostupné na: https://www.raconteur.net/technology/giving-power-to-the-people-with-ai-tech.
[2] DeepSolar™ – AI diagnostic system. [online]. Citované 2. 6. 2020. Dostupné na: https://raycatch.com/.
[3] How Artificial Intelligence Can Improve Renewable Energy. [online]. Publikované 12. 11. 2018. Dostupné na: https://www.nanalyze.com/2018/11/artificial-intelligence-renewable-energy/.
[4] What does blockchain mean for the renewable energy sector? [online]. Publikované 12. 4. 2018. Dostupné na: https://www.ekoenergy.org/what-does-blockchain-mean-for-the-renewable-energy-sector/.
[5] Malony, P.: Blockchain Could Change Everything for Energy. [online]. Publikované 16. 2. 2018. Dostupné na: https://www.renewableenergyworld.com/articles/2018/02/blockchain-could-change-everything-for-energy.html.
[6] Baraniuk, CH.: Microgrids and the blockchain are powering our energy future. [online]. Publikované 12. 10. 2017. Dostupné na: https://www.wired.co.uk/article/microgrids-wired-energy.
[7] Pratt, D.: EDF Energy and UK Power Reserve make „historic“ Capacity Market trade using blockchain. [online]. Publikované 17. 9. 2018. Dostupné na: https://www.current-news.co.uk/news/edf-energy-and-uk-power-reserve-make-historic-capacity-market-trade-using-blockchain.
Zdroj: Digitalisation and transformation of the energy value chain. White Paper. BayWa r. e. renewable energy GmbH. [online]. Publikované máj 2019. Dostupné na: https://www.rethink-energy.com/digitalisation#white-paper.
