Co wspólnego mają sztuczna inteligencja i sieć ciepłownicza?

Optymalizacja pracy systemu ciepłowniczego w czasie transformacji energetycznej jest kluczową kwestią również przez wzgląd na trwający proces dekarbonizacji. Ogrzewanie różnych części miasta w taki sposób, by działanie to było w jak największym stopniu przyjazne dla środowiska naturalnego, to zadanie w którym pomocna ma się okazać szeroko rozumiana sztuczna inteligencja. Rozwój nowoczesnego systemu ciepłowniczego, opierający się głownie o automatyzację i brak konieczności obsługi, to obecnie główne kierunki działań w tym obszarze. Istotną rolę w całym procesie przypisuje się także DSR, czyli rozwiązaniu polegającym na przesuwaniu w czasie zapotrzebowania odbiorców na ciepło.

Co znajdziesz w artykule:

• Zapotrzebowanie na ciepło a efektywność energetyczna
• Czym jest DSR i czy da się wykorzystać to narzędzie w elektrociepłowniach?
• Korzyści z automatyki i nowoczesnych rozwiązań w ciepłownictwie

Zapotrzebowanie na ciepło a efektywność energetyczna

W jednym mieście, w trakcie jednej doby, różne budynki mogą mieć inne zapotrzebowanie na ciepło i ciepłą wodę użytkową w zależności od pory dnia czy nocy. Najprościej zobrazować to na przykładzie: na osiedlu mieszkaniowym w godzinach porannych potrzebne będą zwiększone ilości ciepłej wody, podczas gdy w tym samym czasie duże centrum handlowe, położone z drugiej strony miasta, będzie potrzebowało zdecydowanie mniej energii cieplnej. To pokazuje, jak ważna jest kontrola zużycia ciepła oraz kształtowanie zapotrzebowania na energię cieplną o poszczególnych godzinach w ciągu całego dnia.

Za sprawą sztucznej inteligencji dane te będą zbierane i zapisywane w systemach, a następnie posłużą do sporządzenia analizy. Dodatkowo uwzględnia się w niej takie parametry jak siła wiatru, temperatura na zewnątrz oraz nasłonecznienie. Na tej podstawie powstanie system efektywny energetycznie, czyli optymalny model sterowania, który podniesie efektywność zarządzania i sterowania dostępną energią cieplną. 

Czym jest DSR i czy da się wykorzystać to narzędzie w elektrociepłowniach?

Demand Side Response w skrócie DSR, z języka angielskiego tłumaczy się jako czasową redukcję poboru mocy. W praktyce oznacza to zgodę na czasową rezygnację z korzystania z poboru energii na wezwanie operatora systemu. DSR z powodzeniem funkcjonuje w elektroenergetyce, gdzie poprzez czasową redukcję poboru mocy wspiera stabilne działanie całego systemu.

Sterowanie całym systemem odbywa się zdalnie, z pozycji komputera. Warto także zauważyć, że wykorzystanie DSR nie ma żadnego negatywnego wpływu na komfort cieplny użytkowników. Proces optymalizacji temperatury dla odbiorcy jest praktycznie niewyczuwalny. Odbywa się to zazwyczaj w późnych godzinach nocnych.

Ponieważ DSR bardzo dobrze funkcjonuje w energetyce, ten przykład może posłużyć za dobry prognostyk, jeśli chodzi o implementację w sektorze ciepłowniczym. Bazując na wiedzy lokalnych ekspertów, wdrożenie tego rozwiązania powinno pozwolić osiągnąć zamierzony efekt. Cały projekt oparty na DSR uwzględnia bowiem wiele aspektów. Są to zarówno produkcja i dystrybucja ciepła, jak też rozwiązania cyfrowe, czyli to jak sprawnie sterować pracą sieci i wymieniać informacje pomiędzy poszczególnymi systemami w ramach organizacji.

Sam model działa zupełnie automatycznie. W oparciu o wprowadzone dane, całą pracę i plan produkcji można zaprogramować przy wykorzystaniu narzędzi cyfrowych, choć nadal wszystko odbywa się pod kontrolą człowieka. Pozwala to na podniesienie efektywności systemów dystrybucyjnych i jednostek wytwórczych oraz daje możliwość wykorzystywania akumulacji sieci cieplnej i dopasowanie zapotrzebowania do możliwości wytwórczych.

Na podstawie posiadanych danych ustalane jest konkretne zapotrzebowanie na energię cieplną w trakcie całej doby, z uwzględnieniem pewnej ilości energii przeznaczonej do akumulacji w sieci ciepłowniczej. Powstaje optymalny model sterowania – dane zostają przesłane do węzłów grzewczych, gdzie następuje modyfikacja ich pracy.

Kolejna bardzo ważna kwestia dotycząca sterowania ciepłem to fakt, iż cały ten mechanizm może być wykorzystany zarówno do polepszenia pracy systemu ciepłowniczego, ale też do zarządzania dostawą ciepła w sytuacjach kryzysowych, np. w przypadku wystąpienia nagłej awarii systemu lub zagrożenia w postaci braku paliw.

Korzyści z automatyki i nowoczesnych rozwiązań w ciepłownictwie

Korzyści z zastosowania nowoczesnych rozwiązań cyfrowych odczuwalne są dla wszystkich zaangażowanych stron. Dopasowanie ilości produkowanej energii poprzez ograniczenie pracy źródła szczytowego bezpośrednio przekłada się na mniejsze zużycie węgla czy biomasy. Wszystko to sprawia, że końcowa cena wytworzenia jednostki ciepła jest dużo niższa. Odbiorca końcowy otrzymuje zatem ciepło w korzystnej cenie.

Nowoczesne rozwiązanie cyfrowe pozwalają na zbieranie i analizę danych, takich jak:

• profil obciążenia sieci,
• preferencje klientów,
• zapotrzebowanie na ciepło w konkretnych godzinach.

Analiza tych danych w końcowym etapie wpływa na możliwości produkcyjne oraz optymalizację procesu. Kolejnym krokiem jest zwiększenie automatyzacji systemu i maksymalne obniżenie zaangażowania pracy źródła szczytowego. Możliwość kontroli produkcji ciepła przy maksymalnym obniżeniu wykorzystania źródła szczytowego pozwala na ogrzewanie całych miast w sposób przyjazny dla środowiska przy jednoczesnym ograniczeniu niekorzystnego wpływu na klimat.

Efektywne zarządzanie energią jest niezwykle odpowiedzialnym zadaniem dla sieci ciepłowniczych. W ich gestii leży bowiem nie tylko pokrywanie zapotrzebowania na ciepło, ale również zagwarantowanie bezpieczeństwa funkcjonowania całego systemu. Oba te cele wydają się być możliwe do osiągnięcia przy pomocy narzędzia, jakim jest DSR - pozwalającego kontrolować zarówno produkcję jak i konsumpcję ciepła.