INTELIGENTNE OPROGRAMOWANIE SMART METERING

Transkrypt

1 IV LUBELSKIE TARGI ENERGETYCZNE ENERGETICS 2011 LUBLIN, Seminarium Pojazdy elektryczne i systemy ładowania INTELIGENTNE OPROGRAMOWANIE SMART METERING Eligiusz PAWŁOWSKI Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki

2 Plan prezentacji Skąd wyszliśmy i dokąd zmierzamy? Dlaczego Smart Grid? Pojazdy elektryczne i Smart Grid Rola Smart Metering w stosunku do Smart Grid Koncepcja Smart Meters Inteligentne (?) oprogramowanie Smart Metering ZagroŜenia czy aby na pewno jest tak róŝowo? Podsumowanie i wnioski ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 2

3 Pionierzy energetyki Thomas Alva Edison George Westinghouse Nikola Tesla ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 3

4 Westinghouse, US Patent ( r.) ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 4

5 Nikola Tesla, US Patent ( r.) ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 5

6 Ciemne strony początków energetyki Execution of William Kemmler, August 6, 1890 ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 6

7 Krótka historia sieci energetycznych 4 września 1882r. - Edison uruchamia pierwszy system dystrybucji energii elektrycznej (110V DC) dla 59 odbiorców na Manchatanie 1889r. - uruchomienie pierwszej elektrowni wodnej prądu przemiennego AC, Williamette Falls Station, w Oregon City 16 listopada 1896r. - uruchomienie linii przesyłowej z elektrowni wodnej na wodospadzie Niagara do Buffalo z zastosowaniem generatorów AC produkcji Westinghouse Electric Corporation na podstawie patentu Tesli (...) 5 kwietnia 2006r. - Dyrektywa 2006/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie efektywności końcowego wykorzystania energii i usług energetycznych 12 grudnia 2008r. - Przyjęcie przez Parlament Europejski tzw. Pakietu Klimatycznego 3x20 ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 7

8 Pakiet energetyczny 3 x 20 Na mocy przyjętego w 2008 roku pakietu klimatycznego państwa Unii Europejskiej zobowiązały się do realizacji do 2020 roku trzech celów (tzw. 3 x 20): 1) redukcji emisji gazów cieplarnianych o 20%, 2) zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii w bilansie energetycznym do 20%, 3) zwiększenia efektywności energetycznej o 20%. W osiągnięciu tych celów istotną rolę mają spełnić tzw. sieci inteligentne (Smart Grids) ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 8

9 Migracja do Smart Grid Zcentralizowane wytwarzanie energii, utrudniona integracja ze źródłami odnawialnymi, jednokierunkowa komunikacja z odbiorcami Decentralizacja wytwarzania i przechowywania energii, zwiększenie roli źródeł odnawialnych, efektywniejsze zarządzanie ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 9

10 Kilka najwaŝniejszych pojęć Smart Grid (Inteligentna Sieć) - sieć elektroenergetyczna, która potrafi harmonijnie integrować zachowania i działania wszystkich przyłączonych do niej uŝytkowników - wytwórców, odbiorców i tych, którzy pełnią obydwie te role - celem zapewnienia zrównowaŝonego, ekonomicznego i niezawodnego zasilania. Smart Metering (Inteligentny system opomiarowania) - to instalacja elektronicznych urządzeń pomiarowych wraz z infrastrukturą, z moŝliwością komunikacji między odbiorcą, a przedsiębiorstwem energetycznym w czasie dąŝącym do rzeczywistego, z dwukierunkową transmisją danych. AMR (Automated Meter Reading) - system zdalnego odczytu oparty na zaawansowanych technologiach pozwalających na odczyt z dalekich odległości, bez fizycznego dostępu do samego licznika. Sposób komunikacji z licznikiem bazuje na komunikacji radiowej lub łącza dedykowanego (PSTN, PLC, GPRS), przy czym komunikacja jest jednokierunkowa - od licznika do kolektora danych, a jej częstotliwość ma pozwalać na kolekcję pomiarów, czyli jest zgodna z okresem rozliczeniowym (np. raz w miesiącu). Funkcje tego rozwiązania są ograniczone do pomiaru i rejestracji zuŝycia energii. ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 10

11 Kilka najwaŝniejszych pojęć, c.d. AMM (Automated Meter Management) - system stanowiący rozszerzenie zdalnego odczytu (AMR), głównie o moŝliwość dwukierunkowej komunikacji z licznikiem. Wykorzystywane w systemie liczniki umoŝliwiają, poza zdalnym pomiarem, zdalne zarządzanie danymi urządzeniami oraz przekazywanie informacji (np. zdalne odłączenie, załączenie odbiorcy, ograniczanie poboru mocy czynnej). WdroŜenie AMM stwarza nowe moŝliwości, jak np. dialog z odbiorcą końcowym, dotyczący prognozowania zuŝycia przez niego energii, czy podawania informacji o aktualnej cenie energii czy moŝliwości sterowania przez przedsiębiorstwo energetyczne lub firmę trzecią urządzeniami odbiorcy. AMI (Advanced Metering Infrastructure) - system pozwalający na pomiar, gromadzenie i analizę zuŝycia energii, składający się z liczników energii i mediów komunikacyjnych. System składa się z urządzeń wraz z oprogramowaniem, interfejsów komunikacyjnych, systemów do zarządzania danymi oraz systemu zarządzania infrastrukturą. Sieć pomiędzy urządzeniami pomiarowymi i systemami biznesowymi pozwala na redystrybucję danych do przedsiębiorstw energetycznych i odbiorców. W skrócie AMI moŝna zdefiniować jako infrastrukturę niezbędną do pomiarów dokonywanych na potrzeby przyszłych sieci inteligentnych. ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 11

12 Pojazdy elektryczne a Smart Grids - Współczesne samochody mają zainstalowane silniki o mocach rzędu nawet 100kW i więcej, co wielokrotnie przekracza zapotrzebowanie nawet sporego domku jednorodzinnego (rzędu kilkunastu kw) - Podobna relacja mocy będzie występowała w pojazdach elektrycznych i po ich szerokim upowszechnieniu będą one stanowiły istotne źródło energii wspomagające system energetyczny w chwilach zwiększonego zapotrzebowania - JuŜ w chwili obecnej dostępne są systemy UPS instalowane u indywidualnych odbiorców o mocach kilkunastu kw mogących spełniać taką rolę (koszt ~10tys.$) ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 12

13 Pojazd elektryczny w Smart Grid Ładowanie baterii Zwrot do sieci Przeciętny pojazd ok. 90% czasu spędza w garaŝu lub na miejscu parkingowym. W tym czasie jego akumulator moŝe być ładowany lub moŝe wspomagać sieć energetyczną. ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 13

14 Inteligentny miernik Smart Meter Odczyt lokalny Sterowanie Pomiar Inne media Zał/Wył Komunikacja Zdalny odczyt ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 14

15 Infrastruktura AMI ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 15

16 Oprogramowanie Smart Metering Zarządzanie danymi Udostępnianie danych Gromadzenie danych Odczyt danych ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 16

17 Przykład oprogramowania GreenPocket ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 17

18 Komponenty systemu GreenPocket - Energy Expert Engine silnik zarządzający bazą danych uzyskiwanych z sieci inteligentnych mierników (Smart Metering) - Energy Monitoring Tools pakiet 5 programów zapewniających dostęp do danych i ich analizę: 1. Webportal 2. Gewerbekundenportal 3. Apps & Displays 4. Newsletter 5. Widgets - Smart Home środowisko integrujące smart metering z układami automatyki domowej (ogrzewanie, klimatyzacja, przygotowanie c.w.u., systemy alarmowe, pralki, suszarki itp.) ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 18

19 Energy Expert Engine GreenPocket API - Application Programming Interface Energy Expert Engine silnik zarządzający bazą danych uzyskiwanych z sieci inteligentnych mierników (w róŝnych formatach) i udostępniający je aplikacjom do prezentacji i analizy zuŝycia energii. Energy Expert Engine jest niewidoczny dla końcowego uŝytkownika. ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 19

20 Energy Monitoring Tools GreenPocket 1. Webportal standardowy portal WWW udostępniany indywidualnemu odbiorcy energii 2. Gewerbekundenportal zaawansowany portal WWW dla odbiorców biznesowych 3. Apps & Displays aplikacje umoŝliwiające mobilny dostęp do danych za pomocą urządzeń typu iphone, ipod, ipad, BlackBeryy itp 4. Newsletter aplikacja dostarczająca danych o zuŝyciu energii za pomocą poczty elektronicznej 5. Widgets komponenty programistyczne (widŝety, kontrolki) zapewniające dostęp do danych pomiarowych i umoŝliwiające samodzielne tworzenie graficznego interfejsu uŝytkownika (Graphical User Interface, GUI) we własnych aplikacjach (przykład: projekt Google PowerMeter) ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 20

21 Webportal GreenPocket Podstawowe funkcje: - Prezentacja zuŝycia energii i innych mediów - Kalkulacja kosztów zakupu energii i innych mediów (woda, gaz, ciepło) - Obliczanie emisji CO 2 - Prognozowanie zuŝycia energii i innych mediów - Symulacja i optymalizacja zuŝycia i kosztów energii i innych mediów ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 21

22 Gewerbekundenportal GreenPocket Dodatkowe funkcje: - Zaawansowane analizy biznesowe - Łączna analiza koszów we wszystkich lokalizacjach filii firmy - Uwzględnianie wszystkich kosztów dodatkowych (energia bierna, emisja CO 2, koszty kredytów itp.) - Nadzorowanie załoŝonych planów oszczędnościowych - Prognozowanie zuŝycia energii i innych mediów na podstawie prognoz produkcyjnych - itp.... ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 22

23 Apps & Displays GreenPocket Podstawowe funkcje: - Prezentacja danych na urządzeniach mobilnych (iphone, ipod, ipad, BlackBeryy itp.) - Wykorzystanie funkcjonalności urządzeń mobilnych (ekran dotykowy, czujnik połoŝenia itp.) - Obsługa róŝnych mediów transmisji danych i dostępu do WAN (WiFi, Bluetooth) ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 23

24 Newsletter GreenPocket Podstawowe funkcje: - Przesyłanie danych o zuŝyciu energii i innych mediów w poczcie elektronicznej - Przesyłanie zestawień okresowo zgodnie z oczekiwaniami klienta: tygodniowych, miesięcznych, kwartalnych, rocznych - Prezentowanie tylko tych danych, które sobie zaŝyczył klient - Forma prezentacji danych zgodnie z oczekiwaniami klienta: tabelki, wykresy, porównania, prognozy ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 24

25 Widgets GreenPocket Podstawowe funkcje: - Komponenty programistyczne zapewniające dostęp do bazy danych z wynikami pomiarów - UmoŜliwienie dołączenie danych pomiarowych do własnych aplikacji - MoŜliwość tworzenia indywidualnie personalizowanych stron internetowych z wynikami pomiarów ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 25

26 Smart Home GreenPocket Podstawowe funkcje: - Integracja środowiska smart metering z elementami automatyki domowej - Optymalizacja kosztów zuŝywanej energii poprzez dopasowanie do aktualnej taryfy - Programy czasowe dla strategicznych odbiorników energii (klimatyzacja, ogrzewanie, prali, suszarki itp.) - Optymalizacja pracy systemu centralnego ogrzewania i c.w.u. ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 26

27 MoŜliwości technologii Widgets Technologie typu Widgets umoŝliwiają niezaleŝnym firmom programistycznym oferowanie własnych produktów do prezentacji i analizy danych pomiarowych uzyskiwanych z sieci inteligentnych mierników (Smart Metering). MoŜliwe są dwa rozwiązania: 1.Prezentacja i analiza danych wyłącznie gromadzonych w ramach smart metering przykład: projekt Google PowerMeter 2.Integracja danych smart metering ze środowiskiem Smart Home przykład: oferta Empower Software ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 27

28 Widgets-przykład Google PowerMeter ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 28

29 Empower Software Empower Software oferuje trzy pakiety oprogramowania o róŝnym stopniu zaawansowania i integracji z elementami automatyki domowej: 1. SmartHome wersja podstawowa prezentująca tylko dane uzyskane ze środowiska smart metering 2. SmartHome Live wersja rozszerzona o bezpośredni odczyt lokalnego smart meters 3. SmartHome Pro pełna integracja z układami automatyki domowej ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 29

30 SmartHome Empower Software SmartHome wersja podstawowa prezentująca tylko dane uzyskane ze środowiska smart metering ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 30

31 SmartHome Live Empower Software SmartHome Live wersja rozszerzona o bezpośredni odczyt lokalnego smart meters ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 31

32 SmartHome Pro Empower Software SmartHome Pro pełna integracja z układami automatyki domowej ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 32

33 ZagroŜenia Czym ryzykujemy wprowadzając powszechnie koncepcje smart grids i smart metering? Najczęściej sceptycy wskazują na: - Utratę prywatności, - PodwyŜszenie ryzyka działań przestępczych, - Nadmierne uzaleŝnienie odbiorcy od dostawcy, - Mało przekonywujące korzyści dla odbiorcy. ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 33

34 Społeczny sprzeciw wobec smart meters ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 34

35 Czy potrzebujemy smart meters? - Nieuzasadnione gromadzenie nadmiernej ilości prywatnych danych o obywatelach (monitorowaniu przyzwyczajeń domowników, kontrola prowadzenia w danym lokalu nielegalnej działalności lub korzystania z nie zarejestrowanego odbiornika TV) - Ryzyko wykorzystania informacji w celach przestępczych (monitorowanie obecności mieszkańców w domu w celu planowania włamania i kradzieŝy) - Zbytnie uzaleŝnienie odbiorcy od dostawcy energii, dopasowywanie taryf pod katem maksymalizacji zysków, a nie oszczędności energii - Ryzyko ataku hakerskiego na dane osobowe - Ryzyko ataku terrorystycznego na switch OFF button - Obawa przed skutkami błędów w oprogramowaniu (bugs) ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 35

36 Czy potrzebujemy smart meters? - Wątpliwa korzyść z odejścia od prognozowanych rachunków (które spłaszczają koszty energii elektrycznej) - Wątpliwa przydatność bieŝących informacji odczytywanych na liczniku, np. bieŝącej taryfy (w Polsce liczniki są instalowane na granicy posesji, a więc ich odczyt jest bardzo utrudniony) - Wątpliwa moŝliwość uzyskania istotnych oszczędności (szacowane na 10%), ze względu na trudności zmianie nawyków oraz zawsze aktualne zewnętrzne uwarunkowania (wszyscy włączamy oświetlenie wieczorem, gotujemy obiad po powrocie z pracy itp.) - Stosunkowo duŝe koszty instalacji nowych mierników, w Polsce do 2020r. NaleŜy wymienić 80% liczników w cenie kilkuset złotych kaŝdy (samych tylko gospodarstw domowych wg. GUS w 2008r. w Polsce było ponad 14 mln, a to tylko część odbiorców energii) ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 36

37 Ile kosztuje taki smart meter? ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 37

38 Jakie są bieŝące działania? 7,8 mln zł sztuk liczników ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 38

39 Ile to wszystko razem moŝe kosztować? ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 39

40 Podsumowanie i Wnioski Tradycyjne sieci energetyczne mają juŝ ponad 100-letnią historię Nowe zadania postawione przed współczesną energetyka wymuszają wdraŝanie nowych rozwiązań Konieczne staje się wdroŝenie koncepcji sieci inteligentnych (Smart Grids) Inteligentne sieci (Smart Grids) bazują na inteligentnym opomiarowaniu (Smart Metering) wykorzystującym inteligentne mierniki (Smart Meters) Funkcjonowanie systemu inteligentnego opomiarowania (Smart Metering) wymaga zastosowania specjalizowanego oprogramowania Oprogramowanie Smart Metering zapewnia odczyt, gromadzenie, analizę i udostępnianie danych pomiarowych z inteligentnych mierników Smart Meters ENERGETICS 2011 dr inŝ. Eligiusz Pawłowski 40

41 Dziękuję za uwagę