Energetikos sektorius išgyvena transformaciją, kurią skatina ne tik technologinė pažanga, bet ir kintančios rinkos sąlygos. Kaip teigia dr. Darius Milčius iš VDU, „naujos technologijos, kintantys verslo ir nuosavybės modeliai keičia energijos gamybos, paskirstymo ir vartojimo procesus“, o šiai transformacijai didelės įtakos gali turėti dirbtinio intelekto panaudojimas.
Energetikos sektorius išgyvena transformaciją, kurią skatina ne tik technologinė pažanga, bet ir kintančios rinkos sąlygos. Kaip teigia dirbtinio intelekto (DI) kompetencijų centrą kuriančio „SustAInLivWork“ projekto narys dr. Darius Milčius iš Vytauto Didžiojo universiteto (VDU), „naujos technologijos, kintantys verslo ir nuosavybės modeliai keičia energijos gamybos, paskirstymo ir vartojimo procesus“, o šiai transformacijai didelės įtakos gali turėti dirbtinio intelekto panaudojimas.
Asociatyvi Tautvydo Levinsko nuotr.
D. Milčius pastebi, kad šiuo metu patiriame reikšmingą pokytį: nuo tradicinio energetikos modelio, kuriame dominavo valstybės valdomi monopoliai, judama decentralizuotos ir konkurencingesnės rinkos link. Istoriškai valstybės valdomos energetikos įmonės turėjo monopoliją energijos gamybos, transportavimo ir tiekimo srityse. „Manyta, kad monopoliai būtini efektyvumui, o valstybinė nuosavybė laikyta geriausiu būdu užkirsti kelią piktnaudžiavimui ir užtikrinti patikimas viešąsias paslaugas“, – aiškina mokslininkas. Tačiau atsinaujinančių energijos šaltinių, tokių kaip vėjo, saulės ir bangų energija, įsitvirtinimas energetikos rinkoje kartu sukūrė ir naują tos rinkos dalyvį – gaminantį vartotoją.
Gaminančio vartotojo fenomenas
Kaip jau pats pavadinimas sako, tai toks vartotojas, kuris ne tik naudoja energiją, bet ir pats ją pasigamina, o pagamintą perteklių saugo kaupimo įrenginiuose arba tiekia į tinklą. Šis pokytis suardė seną modelį ir paskatino decentralizuoti sistemą, kurioje energijos gamyba, perdavimas ir tiekimas tampa atskirais procesais, skatinančiais didesnę konkurenciją ir inovacijas.
Tarp įvairių atsinaujinančių energijos gamybos šaltinių išsiskiria saulės fotovoltinė energija, ypač puikiai tikusi buitinėms ir smulkesnio verslo reikmėms. Ji yra esminė transformuojant tradicinę energetikos paradigmą į gaminančius vartotojus įtraukiančią sistemą.
Tiesa, ši technologija turi trūkumų: „Nestabili gamyba dieną ir sustojusi gamyba nakties metu, šalia esančių objektų šešėliavimas ir sezoniškumas – tai klausimai, kurių neišsprendus, perėjimas prie decentralizuotos sistemos kelia daug iššūkių“, – pabrėžia D. Milčius.
Todėl labai svarbu kurti efektyvias energijos kaupimo technologijas ir sprendimus. Šiuo metu gaminantys vartotojai pagamintą elektros energijos perteklių tiekia į tinklą, naudodamiesi vienu iš dviejų apskaitos būdų – dvipuse apskaita (angl. net metering), kai bendrasis tinklas veikia kaip „virtuali“ baterija, arba grynojo atsiskaitymo (angl. net billing), kai pagaminta energija parduodama už su nepriklausomu tiekėju sutartą kainą, o gaminančiam vartotojui apskaitoma jos piniginė vertė.
Kaip pastebi D. Milčius, kiekviena iš šių technologijų turi savo privalumų ir trūkumų: pavyzdžiui, dvipusė apskaita ypač patraukli vartotojams dėl savo paprastumo ir ekonomiškumo, palyginti su grynojo atsiskaitymo ar kaupimo baterijose sistemomis. Kita vertus, galimybė įsigyti ir naudoti fizines energijos kaupimo technologijas, ar tai būtų baterijos, ar sistemos, kombinuojamos su vandenilio technologijomis bei superkondensatoriais, suteikia didžiausią nepriklausomybę nuo tinklo ir užtikrina energijos tiekimo saugumą. Tačiau pastarieji variantai vartotojus ir verslus atbaido dėl aukštos kainos ir ilgo atsipirkimo laikotarpio.
Inovatyvus sprendimas: energetinės salos
Vienas iš inovatyvių sprendimų, kaip atsakas šioms problemoms spręsti, yra energetinių salų kūrimas. Pagal šį sumanymą, atsinaujinančios energijos gamybai, saugojimui ir paskirstymui naudojamos dirbtinės arba natūralios salos.
„Šios salos, paprastai esančios jūroje, naudoja vėjo, saulės ar bangų energiją elektrai gaminti, o perteklinę energiją, pagamintą per intensyviausią gamybos laikotarpį, kaupia“, – aiškina D. Milčius. Toks sprendimas padeda subalansuoti energijos tiekimą ir paklausą bei užtikrina patikimą energijos tiekimą įvairiais laikais ir sezonais, nes energetinės salos gali efektyviai generuoti energiją iš kelių skirtingų šaltinių, tokių kaip vėjas, saulė ir bangų kinetinė energija, o tada ją paskirstyti ir tiekti į žemyną.
Žinoma, energetinių salų statyba taip pat turi savų iššūkių: reikia atsižvelgti į aukštą infrastruktūros įrengimo kainą, įvertinti galimą neigiamą poveikį jūros ekosistemai, be to, pasirašyti tarptautinius susitarimus dėl sklandžios energijos prekybos ir prijungimo prie tinklo.
Dirbtinio intelekto panaudojimas išmaniosiose energetinėse salose
Kuriant energetines salas, dirbtinio intelekto technologijos tampa galingu įrankiu, padedančiu diegti, valdyti ir didinti šio sprendimo efektyvumą.
„DI gali reikšmingai prisidėti prie energetinių salų savarankiškumo ir mažesnės priklausomybės nuo išorinių energijos šaltinių“, – pastebi D. Milčius. DI algoritmai, analizuodami orų duomenis (pavyzdžiui, vėjo greitį, saulės aktyvumą), gali prognozuoti atsinaujinančios energijos gamybą ir padėti salų operatoriams optimizuoti procesus.
DI analizuoja realiuoju laiku iš vėjo ir saulės jėgainių gaunamus duomenis, nustatydamas ar net numatydamas problemas ir didindamas efektyvumą, pavyzdžiui, keičiant saulės elementų kampą ar vėjo turbinų menčių padėtį. DI taip pat gali autonomiškai valdyti energijos gamybą, kaupimą ir „power-to-X“ sistemas (tai konversinės technologijos, paverčiančios elektros energiją į vandenilį arba sintetinį kurą), taip taupydamas žmogaus laiką ir kaštus. Be to, DI optimizuoja baterijų veikimą ir, remdamasis praeities paklausa, prognozuoja būsimus energijos poreikius, taip užtikrindamas, kad energetinės salos efektyviai funkcionuotų per didžiausios apkrovos laikotarpius.
D. Milčiaus teigimu, vandenilio technologijos jau artimiausiu metu gali pradėti vaidinti esminį vaidmenį balansuojant elektros energijos gamybą ir suvartojimą. Esant gamybos pertekliui, pigi elektros energija gali būti panaudota vandenilio gamybai iš vandens ir vandenilis konvertuojamas atgal į elektros energiją esant nepakankamai gamybai ir dideliam energijos poreikiui rinkoje.
Deja, šiuolaikinės vandenilio technologijos vis dar reikalauja didelių investicijų į įrangą, o vandenilio gamybai reikalingų elektrolyzerių darbo laikas yra ribotas esant nestabiliam elektros energijos tiekimui. Taigi, vandenilio technologijų kontekste būtina išlaikyti stabilų elektros energijos tiekimą (maždaug 80 % apkrovos lygiu) vandenilio gamybos ir saugojimo įrenginiams iš atsinaujinančių energijos šaltinių: „DI gali padėti prognozuoti didžiausios generacijos laikotarpius ir valdyti perėjimus tarp veikimo režimų, užtikrindamas elektrolizatorių elementų ilgaamžiškumą“, – pažymi mokslininkas, pridurdamas, kad vandenilio energetikos technologijose DI gali teigiamai paveikti tiek kapitalo, tiek veiklos sąnaudas.
DI ateitis energetikos valdyme
Žvelgiant plačiau, DI gali padidinti viso energetikos tinklo patikimumą, nustatydamas gedimus ar problemas gamybos, perdavimo ir kaupimo sistemose pačioje pirminėje stadijoje, dar prieš joms virstant rimtesnėmis problemomis.
„DI prognozėmis pagrįsta profilaktinė priežiūra padeda sumažinti prastovas, minimizuoti brangių remontų išlaidas ir užtikrinti nenutrūkstamą energijos tiekimą“, – teigia D. Milčius. Be to, DI sprendimai gali stiprinti kibernetinį saugumą, autonomiškai valdyti potencialias grėsmes ir pastebėti silpnąsias vietas ar atakas. Ypatingųjų situacijų arba netikėtų avarijų atvejais DI gali priimti autonominius sprendimus ir palaikyti sistemos veikimą, pagal poreikį nukreipdamas energijos srautus, valdydamas apkrovas arba aktyvuodamas kaupimo sistemas.
Žvelgiant į ateitį, žaliosios energijos gamybos, perdavimo ir paskirstymo skaitmeninimas gali tapti tikra revoliucija energetikos sektoriuje. D. Milčiaus manymu, atsiras Elektros internetas – maksimaliai skaitmenizuotas elektros tinklas, energijos vartojimą optimizuojantis pasitelkus tokias pažangias technologijas, kaip DI, daiktų internetas ir didieji duomenys.
