SMART GRIDS

1. SMART GRIDS Seminář • 25.8.2009

2. AGENDA • Smart Grids a Futuremotion • Smart Grids – základní filozofie • Smart Grids ve světě • Smart Grids v České republice • Bezpečnost a spolehlivost zásobování elektrickou energií • Smart Grids – cíle v EU • Smart Meters • Smart Home • Smart Storage

3. SKUPINA ČEZ NAPLŇUJE PROSTŘEDNICTVÍM FUTUREMOTION SVOJI ODPOVĚDNOST K ŽIVOTNÍMU PROSTŘEDÍ A ZÁKAZNÍKŮM Spotřeba Elektromobily Úspory Malákogenerace Inteligentní elektroměry Smart Grids OZE Storage Dálkové odečty a řízení sítě Elefektivnost uhelných a jad. elektr. Distribuce Výroba Nová iniciativa Skupiny ČEZ – FUTUREMOTION V rámci iniciativy FUTUREMOTION podporujeme: • Projekty výzkumu a vývoje a zavádění nových technologií a postupů do praxe • Efektivní využití stávajících zdrojů výroby a distribuce elektrické energie • Lokální výrobu elektrické energie (zejména OZE) • Snadný přístup zákazníků k údajům o spotřebě energií a lepší možnost řízení této spotřeby • Využití elektřiny jako nejčistší energie v dalších oblastech – e-mobilita, atd. Inovace Smart Grids jsou jedním z hlavních pilířů iniciativy FUTUREMOTION

4. HLAVNÍ CHARAKTERISTIKY SMART GRIDS JSOU I PŘES NEEXISTENCI UCELENÉ DEFINICE V PRAXI OVĚŘENÉ Hlavní charakteristiky Smart Grids neboli chytrých sítí Smart Gridsjsou inteligentní, spolehlivé, samoregulační, samo se monitorující distribuční sítě 21. století. Výroba Smart Grids zapojují zdroje alternativní energie a efektivně je kombinují s tradičními zdroji. Distribuce Smart Grids rozpoznají přetížení distribuční sítě a přesměrováním toku energie snižují přetížení a předchází výpadku. Monitorují děj a technický stav DS, řeší poruchy a výpadky a dávají podněty k obnově distribuční sítě. Zákazník Smart Grids komunikují se zákazníkem v reálném čase a optimalizují jeho spotřebu s přihlédnutím k ceně a životnímu prostředí. Smart Grids jsou partnerstvím distribuční společnosti a zákazníka ve výrobě a spotřebě elektrické energie stojící na základech inteligentní distribuční sítě

5. SMART GRIDS POKRÝVAJÍ CELÝ HODNOTOVÝ ŘETĚZEC DISTRIBUČNÍ SPOLEČNOSTI: OD VÝROBY AŽ KE SPOTŘEBĚ KONCOVÉHO ZÁKAZNÍKA… Schéma Smart Grids Výroba Zákazník Alternativní zdroje energie Vyrovnávání poptávky a nabídky v síti Distribuce Automatizované kontrolní centrum Řízení sítě v reálném čase Dálkové ovladače a senzory Detekce poruch a výkyvů Automatické izolování Úložiště elektřiny Vyrovnávání výroby a spotřeby Chytré spotřebiče Automatické odpojování/připojování do distribuční soustavy Řízení poptávky Odklad spotřeby mimo špičku

6. SMART GRIDS JSOU PŘÍNOSEM NEJEN PRO SKUPINU ČEZ, ALE I PRO ZÁKAZNÍKY A CELOU SPOLEČNOST Vybrané přínosy Smart Grids Skupina ČEZ Společnost Zákazníci • Efektivní kombinování elektrické energie z tradičních a alternativních zdrojů (zejména OZE) • Úspora nákladů díky např. detekci a zaměření potenciálního problému v distribuční soustavě před jeho vznikem, rychlejší obnově sítě a samoregeneraci, snížení počtu výpadků a efektivnějšímu využívání aktiv • Nové obchodní příležitosti, např. obchodování s elektřinou na spotovém trhu • Zkvalitnění životního prostředí díky lepšímu využití stávajících zdrojů elektrické energie a většímu zapojení alternativních zdrojů • Schopnost lépe uspokojit růst spotřeby elektrické energie ve společnosti • Vznik nových pracovních míst a zvýšení HDP země, podpora inovací a obchodních příležitostí na poli Smart Grids technologií • Zvýšení informovanosti o využití elektřiny a možnosti zefektivnit spotřebitelské návyky a náklady • Snížení délky výpadků a přerušení dodávek elektrické energie • Lepší integrace OZE do distribuční soustavy • Lepší dostupnost elektrické energie v místech s omezenou kapacitou stávající distribuční soustavy • “Plug and Play” integrace inteligentních domácích spotřebičů

7. SMART GRIDSPŘEDSTAVUJÍ V POROVNÁNÍ S TRADIČNÍMI SÍTĚMI INTELIGENTNÍ A OTEVŘENÝ SYSTÉM Srovnání tradičních a chytrých distribučních sítí Tradiční distribuční síť Smart Grids Radiálnítopologie Centralizovaná výroba elektrické energie Tok energie od výroby k zákazníkovi Jednosměrná komunikace Málo senzorů Žádné monitorování Manuální obnovování Náchylné na poruchy a výpadky Zákazník není začleněn • Síťová topologie • Začlenění distribuované výroby • Různé směry toku energie • Obousměrná komunikace • Kontroly a senzory v celém systému • Samo-monitorování • Poloautomatické obnovování a autoregenerace . • Adaptabilní ochrana a izolace problému • Začlenění zákazníka

8. SMART GRIDS PŘEDSTAVUJÍ V SOUČASNOSTI AKTUÁLNÍ TÉMA ENERGETICKÉHO TRHU NA CELÉM SVĚTĚ Smart Grids ve světe • Většina distribučních společností vyvíjí vlastní koncept Smart Grids • Formuje se koncept podpory ze strany EU (zejména v oblasti Smart Meters) • Směřování rozvoje Smart Grids v EU je ovlivněno vývojem v Severní Americe (technologický vývoj a unifikace technologií) Evropa • Velké průmyslové skupiny jsou hlavní silou rozvoje • Koncept Smart Grids je silně podporován federální vládou, federálními energetickými úřady a jednotlivými státy • Největší důraz je kladen na Smart Meters a domácí aplikace Severní Amerika • Asie následuje vývoj v Severní Americe a Evropě • Hlavní sílu rozvoje představují energetické společnosti • Hlavní motivací je získání dodatečné kapacity elektrické energie Asie

9. NĚKTERÉ ENERGETICKÉ SPOLEČNOSTI PŘEBÍRAJÍ INICIATIVU A ZAČÍNAJÍ S IMPLEMENTACÍ SMART GRIDS Příklady Smart Grids ve světe SG Projekt Telegestore, Enel – Itálie Xcel Smart Grids City – Boulder, Colorado, USA • Světově největší nasazení Smart Meters s více než 27 miliony zákazníky • Enel vyvinul vlastní Smart Meters, infrastrukturu a software • Charakteristiky: integrovaná obousměrná komunikace, pokročilé měření energie • Vlastnosti: dálkové vypínání či zapínání energie u zákazníka, čtení informací o spotřebě z elektroměrů, detekce výpadků, detekce neoprávněného odběru elektřiny, změna maxima elektřiny, které může zákazník v danou dobu odebírat, změna z paušálních sazeb na multi-tarifní sazby na dálku • Jeden z největších Smart Grids projektů v USA • Smart Meters, Automatizované VN/NN trafostanice atd. • Zapojení OZE do distribuční soustavy • E-mobility nabíjecí stanice + baterie e-storage v každém elektromobilu • Dálková regulace proudu v distribuční soustavě k regulaci špiček a snížení technických ztrát v sítích • Zákaznické portály správy spotřeby EE

10. EVROPSKÁ UNIE PŘEDSTAVILA VIZI 20-20-20 TÝKAJÍCÍ SE ENERGETICKÉHO TRHU Evropská Unie – Vize 20-20-20 EVROPSKÁ UNIE představila program VIZE 20-20-20 mající za cíl: • Zajistit zdroje, bezpečnost energetických přeměn, přepravy, distribuce a zabezpečení dodávek energie pro konečného spotřebitele • Zvýšit ochranu klimatu a životního prostředí V oblasti Smart Meters: V oblasti emisí: V oblasti obnovitelných zdrojů energie: • Nasazení Smart Meters na min. 80% spotřebních míst v EU do roku 2020 • Návrh snížení emisí v sektorech EU systému obchodování s povolenkami o 20%, atd. • Dosažení 20% podílu obnovitelných energií na všech energiích v EU do roku 2020 (předpoklad pro ČR 13%) Bez komplexní Smart Grids strategie bude obtížné cíle VIZE 20-20-20 splnit (zejména v oblasti OZE)

11. V ČESKÉ REPUBLICE JE V SOUČASNOSTI EVIDOVÁNO VELKÉ MNOŽSTVÍ POŽADAVKŮ NA PŘIPOJENÍ OZE DO DISTRIBUČNÍ SOUSTAVY Obnovitelné zdroje energie (OZE) Tradiční síť Nelze plně využit potenciál OZE, distribuční a přenosová soustava primárné závislá na velkých centrálních zdrojích elektrické energie Solární energie Vodní energie Větrná energie Elektrická energie Smart Grids Lze zapojit jakékoliv množství OZE a plně využívat jejich kapacitu (dálková regulace a ovládání, regulace napětí na DTS, Smart Storage atd.) Geotermální energie Biomasa Disponibilita závislá na externích podmínkách Vysoká elasticita dodávky Náročné na řízení distribuční soustavy po jejich připojení Smart Grids umožní plné využití potenciálu OZE

12. SMART GRIDS VÝZNAMNĚ ZVYŠUJÍ BEZPEČNOST A SPOLEHLIVOST DODÁVKY ELEKTRICKÉ ENERGIE Spolehlivost dodávky elektrické energie Zajištění bezpečnosti dodávky elektrické energie v případě poruchy: Ostrovní provoz Self healing – Samoobnovující se síť Při rozpadu elektrizační soustavy na ostrovní provozy umí systém za předpokladu existence decentralizovaných zdrojů elektrické energie v lokalitě plně automaticky řídit jejich vlastní provoz Schopnost lokalizovat poruchu v síti a nezávisle na lidském faktoru najít novou cestu pro distribuci elektrické energie k zákazníkovi Smart Grids nejsou univerzálním prostředkem k vyřešení všech problémů provozování DS

13. V BUDOUCNOSTI SE SMART METERS STANOU DŮLEŽITÝM PRVKEM ŘÍZENÍ SÍTĚ Koncept Smart Meters Koncept Proč Smart Meters? Smart Meters – elektřina • Instalace bude vyžadována směrnicí EU ke splnění EU 2020 • Smart Meters budou v budoucnosti součástí páteře chytré sítě • Smart Meters lze rozšířit o home control jednotku – základ pro Demand Response Home control jednotka Jednotka koordinující měřící přístroje Domácí spotřebiče elektr teplo voda plyn Smart Meters – elektřina Přínosy pro zákazníka: • Zvýšení informovanosti o využití elektrické energie • Možnosti zefektivnění spotřebitelských návyků a nákladů • Základ pro Smart Home koncept a integraci inteligentních domácích spotřebičů

14. SMART METERS UMOŽŇUJÍ OBOUSMĚRNOU ELEKTRONICKOU KOMUNIKACI MEZI DISTRIBUČNÍ SPOLEČNOSTÍ A KONCOVÝMI ZÁKAZNÍKY Koncept Smart Meters (neboli chytrá měřidla) – základ Smart Grids Základní funkcionalita • Měření odebrané a dodané energie • Online spínání různých tarifů podle denní doby – na požádání či podle smluvních podmínek (i pro různé spotřebiče – Demand Response) • Blokování jedné či více skupin spotřebičů zákazníka • Vzdálené odpojení/znovu připojení odběrného místa • Omezení výše dodávky v odběrném místě na stanovenou úroveň • Evidence a hlášení fyzické manipulace se Smart Meters • Události v odběrném místě - přepětí/podpětí • Atd. 1. pilotní projekt SmartMeters Skupiny ČEZ byl úspěšně dokončen v roce 2007 v Královehradeckém a Pardubickém kraji Cíl: Osazení 3,5 mil. Smart Meters (na každém odběrné místě)

15. 6,6 SMART HOME OBSAHUJE CELOU ŘADU APLIKACÍ A MOŽNOSTÍ Koncept Smart Home neboli chytrý dům Smart Home Distributor/ výrobce Mobil Dálková kontrola Smart Meters Decentralizovaná vlastní výroba Teplo Plyn Voda Elektřina Prázdninový dům/ přechodné bydliště Energetická společnost Zákazníci • Možnost řízení sítě nízkého napětí, nových tarifů (předplacená energie, atp.) • Řízení poptávky – optimalizace zatížení distribuční sítě přes dálkové řízení zákazníkových spotřebičů atd.… • Lepší informace o zákazníkovi a jeho spotřebě • Dálková správa přístrojů např. „Zapínání topení přes mobil“ či prostřednictvím internetu • Informace o aktuální spotřebě energie či vlastní výrobě přes zákaznický display/počítač • Integrace libovolného počtu OZE, E-mobility, … E-vehicle

16. ŘÍZENÍ POPTÁVKY JE ZEJMÉNA ZDROJEM DODATEČNÝCH MW Schéma Demand Response – řízení poptávky Data ze sekundární strany distribuční soustavy Zákaznický servis Zákazník Chytré spotřebiče Vygenerován příkaz: • Spotřebnímísta • Typy spotřebičů • Odpojení/ x W redukce odběru • Od - Do Kontrolní centrum Agregovaný požadavek: • # MW • Od - Do Dispečink DS Potvrzení přijetí příkazu: • Report o skutečné výši redukce • Potvrzení o uplynutí platnosti příkazu Spotový trh s elektřinou Smart Meters Smart Box Data z distribuční soustavy Přínosy – řízení poptávky • Získání dodatečných MW využitím poptávkového řízení kapacity místo zvyšování kapacity stálých zdrojů • Schopnost rychle reagovat na výkyvy v nabídce • Redukce špiček v některých případech až o 40 % • Posun spotřeby k době s nízkým odběrem • Nástroj zvýšení povědomí o spotřebě a nákladech elektrické energie u zákazníků • Příspěvek ke splnění EU směrnice – cílů 20/20/20

17. SMART STORAGE TECHNOLOGIE PŘISPĚJÍ V DLOUHODOBÉM HORIZONTU K VYROVNÁVÁNÍ NABÍDKY A POPTÁVKY V DISTRIBUČNÍ SOUSTAVĚ Smart Storage neboli chytré skladování Příklady ve světě Technologie Velký potenciál rozvoje (zejména v oblasti E- mobility) Potenciál rozvoje K dispozici CAES - 110 MW, Alabama, USA X00 MW 100 – 400 MW 10 – 25 MW Baterie Přečerp. elektrárna (PE) Stlačený vzduch (CAES) Baterie - 1,2 MW, Charleston, USA V současnosti probíhá studie využitelnosti Smart Storage technologií ve Skupině ČEZ s důrazem na aplikaci v oblasti OZE a E-mobility

18. BUDOUCNOST DISTRIBUČNÍ SÍTĚ JE NEVYHNUTELNĚ „SMART“ A PŘINÁŠÍ NOVÉ OBCHODNÍ PŘÍLEŽITOSTI Shrnutí Evoluce vs. revoluce Rostoucí význam Smart Grids ve světě • Smart Grids jsou vnímány jako evoluční – nikoliv revoluční krok – představují reakci na současnou situaci v utilitním trhu • Možnost ubírat se alternativní cestou se bude jevit jako méně progresivní • Hrozby doprovázející příležitosti plynoucí ze Smart Grids je nutné mít neustále na paměti • Největší světové distribuční společnosti investují a rozvíjejí vlastní koncept Smart Grids • Smart Grids představují nástroj ke splnění cílů v oblasti implementace nových technologií v distribuční společnosti SmartGrids Ekonomické příležitosti Výzkum a vývoj: příležitosti • Smart Grids otevírají cestu k novým obchodním modelům • Investice do Smart Grids musí být ekonomická, příliš „Smart“ řešení postrádá ekonomický smysl • Smart Grids jsou jednou z progresivních oblastí na utilitním trhu, a to zejména z hlediska nových technologií, tvorby know-how a investiční atraktivnosti