Eredeti cikk: https://www.vg.hu/velemeny/2022/03/az-okoshalozat-lehet-a-megoldas-az-energiakoltsegek-csokkentesere
A villamos energia és a gáz árának drasztikus, az 1970-es évek olajválsága óta nem látott mértékű emelkedése az elmúlt hónapok egyik legégetőbb kérdése a nemzetközi energiapiacokon és a sajtóban is. Ahhoz azonban, hogy az áremelkedésről, annak a gazdaságra és a mindennapi életre gyakorolt hatásairól, és ok-okozati összefüggéseiről beszéljünk, látnunk kell azt is, hogy a világ energiafogyasztása fél évszázada, rövid megtorpanásoktól eltekintve, évről évre folyamatosan emelkedik. Az évtizedek óta tapasztalható stabil növekedésének pedig csak a 2020 elején a koronavírus-járvány megfékezésére bevezetett korlátozó intézkedések szabtak gátat. Az Enerdata energetikai tanácsadó cég felmérése szerint ennek hatására 11 évvel a 2008-2009-es gazdasági világválság után először, globálisan 1,1 százalékkal, az EU-ban 4,3 százalékkal csökkent az energiafogyasztás. A változás nem bizonyult tartósnak, másfél évvel később, 2021 végére ismét a 2019-es szintre ugrott vissza a fogyasztás.[1]
A villamos energia a világ energiafogyasztásának jelentős hányadát, az Our World in Data adatai szerint[2] az energiamix 15,7 százalékát adja, és az előrejelzések szerint a következő harminc évben, az Európai Unióban megkétszereződik rá az igény. Új gyárak, ipari parkok, szolgáltató központok, lakóparkok létesülnek, amelyek kis területre koncentrált energiaigényt generálnak. Ezek villamos energia ellátása a közelükben létesített transzformátor állomásokkal tehető gazdaságosabbá. Emellett a háztartásokban is növekszik a villamos energiával működő készülékek mennyisége, így például az egyre melegebb nyarak és kényelmi szempontok miatt rohamosan szaporodó légkondicionáló berendezések száma és fogyasztása is. Illetve Magyarországon is megjelentek a konnektorról feltölthető hibrid gépjárművek.
Szerencsére, miközben egyre nő a villamos energia iránti igény, a termelői oldalon a megújuló energiaforrásokkal működő erőművek szerepe is fokozatosan erősödik. Kiapadhatatlan erőforrásaink például a szél, a nap, vagy a biomassza. Ahogy egyre nő a megújuló energián alapuló erőművek kapacitása, egyre szükségesebb az okosabb és hatékonyabb kihasználásuk is. Jelenleg a teljes beépített erőművi kapacitás közel 20%-át teszik ki az ipari és háztartási méretű fotovoltaikus erőművek. 2020-ban pedig a naperőművek kihasználtsága a beépített kapacitásuk mindössze 16,3 százaléka, míg a szélerőműveknek 22,5 százaléka volt. A fejlődésre, bővülésre, az elektromos energia tudatosabb felhasználására tehát bőven van még rendelkezésre álló tér. A klímaváltozás problémája mellett, most az energiapiaci árak kilengése is felveti a kérdést: hogyan tehető gazdaságosabbá, takarékosabbá, rugalmasabbá az eddig nagy erőművekre alapozó villamosenergia-ellátás és nem mellékesen annak hosszú távú, fenntartható működtetése úgy, hogy az kielégítse az egyre növekvő igényeket? A válaszban szerepe van az erőművek és a fogyasztók közelében létesített transzformátor állomásoknak és a hagyományos villamosenergia-rendszer utóbbi évtizedeinek egyik jelentős technológiai fejlesztésének, az okoshálózatnak (Smart Grid System) is.
A ma ismert elektromos hálózatok nélkülözhetetlen elemei a transzformátorok. Ezek, a villamos energia feszültségszintjének átalakítására szolgáló gépek gondoskodnak a megfelelő energiaátvitelről, az elektromos jelek továbbításáról, a különböző feszültségek egymástól való elszigeteléséről, illetve a villamos energia nagy távolságokra történő gazdaságos továbbításáról is. Működési idejük akár a 30-40 évet is meghaladhatja, megfelelő karbantartásukkal, élettartamuk hosszabbításával pedig a hosszú távú anyag-, illetve energia-felhasználásuk, és ezáltal a környezetterhelés is jelentősen csökkenthető. Hiszen a transzformátorokban található anyagok 90 százaléka újrahasznosítható: a tekercsek reze, a vasmagba és szerkezeti részekbe épülő acél újra feldolgozható. Emellett az elmúlt évtizedekben terjednek a hagyományos transzformátorolajokat kiváltó biológiailag gyorsan lebomló észterekkel töltött transzformátorok is, melyek anyaghasználata kevésbé környezetterhelő.
A transzformátorok tehát nélkülözhetetlen részei a villamosenergia-rendszernek és kulcsszerepük van az említett okoshálózatok működésében is. Az energiafogyasztás évtizedek óta tartó stabil növekedése és a megújuló forrásokra való egyre nagyobb támaszkodás ugyanis elkerülhetetlenné tette a hagyományos villamosenergia-rendszer működésének átgondolását.
Az okoshálózat a hagyományos villamosenergia-rendszerek, az elosztottan és időjárástól függően termelő erőművek és az időben változó fogyasztás összehangolására kínál megoldást. Lényege a digitalizálás, a fejlett állapotfigyelési, mérési és információtechnológiai eszközök és módszerek felhasználása arra, hogy megfigyeljük a villamosenergia-rendszerben zajló folyamatokat, értékeljük azokat, majd a gazdaságos és megbízható üzemeltetés érdekében meghozzuk a szükséges intézkedéseket. A hagyományos villamosenergia-rendszer működéséhez viszonyítva jelentős különbség, hogy az okoshálózat áramelosztása nem egy, hanem kétirányú, azaz az energia nemcsak az erőművek irányából érkezik, hanem az visszatáplálható például a fogyasztóknál telepített napelemek használata révén. Továbbá, amíg a hagyományos rendszer esetében az áramelosztás központosított, azaz elsősorban az alapterheléssel működő erőművek köré épített infrastruktúrától függ, a smart grid rendszerében több betáplálási ponton keresztül is érkezhet villamos energia – melyek üzemének okos összehangolása által is csökkenthető a csúcsterhelés, illetve az áramkimaradások veszélye. Ahogy az okoshálózat előnye az is, hogy a számítógépes vezérlésnek köszönhetően az energia nagy pontossággal irányítható oda, ahol szükség van rá azokról a területekről, ahol csökkenő igény mutatkozik. Az intelligens mérőrendszer pedig a mindenkori termelés és fogyasztás viszonyát figyelembe véve pontosabban árazhatja be az energiát, így a kereslet is jobban igazodik a kínálathoz.
A smart grid technológia terjedésével növekvő igény várható az állapotfigyelő eszközökkel, szenzorokkal felszerelt hálózati elemekre, így transzformátorokra is. Az okoshálózat technológiája ugyanis lehetővé teszi, hogy a felhasználó valós idejű információt kapjon a transzformátor állapotáról, és ezen információk ismeretében hozza meg az üzemeltetési és karbantartási döntéseit. A technológia fokozódó térnyerését támasztja alá, hogy Nyugat-Európában, így például az Egyesült Királyságban az áramszolgáltatók ma szinte kizárólag állapotfigyelő rendszer telepítésére előkészített transzformátorokat rendelnek.
Ma már egyértelmű, hogy a megújuló erőforrásokat használó, ezen belül elsősorban a naperőművek részarányának jelentős növekedése várható. Magyarországon is számos fotovoltaikus erőművi projekt megvalósítási, tervezési vagy előkészítési szakaszban van. Az időjárásfüggő erőművek fokozott és gazdaságosabb kihasználásának érdekében pedig várható a villamos energiatároló kapacitás növelése. Illetve, az új napelem parkok és az energiatárolók is a szakaszos terheléshez optimalizált transzformátorokat igényelnek. Így idővel hazánkban is sor kerül az átviteli hálózaton üzemelő elöregedett transzformátor parkok cseréjére, esetleg felújítására, ami jelentős transzformátorgyártói kapacitást igényel.
Napjaink globális energiapiaci helyzete pedig megerősíti: a következő évtizedek a villamosenergia-piac számára is az innovatív megoldások kereséséről és olyan fejlesztésekről szólnak majd, amelyek gazdaságosabbá, fenntarthatóbbá és megfizethetővé teszik a villamos energiát. Ahogyan a hatékony működés érdekében az is szükségessé vált, hogy szélesebb körben összehangoljuk a termelői, átviteli, elosztói és fogyasztói oldalt. Ezzel is fokozva az elsősorban a megújuló energiaforrásokra támaszkodó okoshálózati megoldások és a digitalizált állapotfigyelő rendszerekkel felszerelt transzformátorok terjedését.
[1] Enerdata: Global Energy Trends – 2021 Edition
[2] Hannah Ritchie and Max Roser (2020) – “Energy”. Published online at OurWorldInData.org. https://ourworldindata.org/energy