S rostoucím podílem fotovoltaických elektráren v energetické mixu je ve Spojeném království během období nízké letní poptávky stále obtížnější udržet vyrovnanou bilanci mezi výrobou a spotřebou elektřiny v elektrizační soustavě.
Pro udržení frekvence soustavy v mezích normálního provozu v době nízké poptávky a vysoké výroby zdrojů bez setrvačných hmot budou nezbytné časté zásahy, uvedl National Grid, provozovatel přenosové soustavy ve Spojeném království.
<blockquote>„Budeme muset podnikat každodenní kroky k řízení frekvence systému v době nízké poptávky. Obvykle to bude zahrnovat práci s flexibilní výrobou pro snížení nabídky,“ uvedl National Grid.</blockquote>
Problematickým bude zároveň řízení jalového výkonu v soustavě, který ovlivňuje ztráty, ale také napětí. National Grid proto vypsal dodatečná výběrová řízení na poskytování jalového výkonu pro léto roku 2019 a přelom let 2019/2020.
<h2>Ubývající „setrvačnost“</h2>
Spojené království zavedením uhlíkové daně efektivně snižuje instalovaný výkon uhelných elektráren, který je nahrazován zejména obnovitelnými zdroji energie. Letošní léto má být z pohledu dostupnosti uhelných zdrojů extrémně nepříznivé, důvodem jsou nepříznivé ekonomické podmínky pro tyto zdroje ovlivněné jednak uhlíkovou daní, vysokou cenou emisních povolenek a také nízkou cenou elektřiny v době nízké poptávky. Dva 500MW bloky již ohlásily pro léto odstávku a National Grid očekává stejný osud u dalších uhelných zdrojů.
<figure id="attachment_69478" class="wp-caption aligncenter" style="width: 922px;"><a href="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_installed-capacity.png"><img class="size-full wp-image-69478" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_installed-capacity.png" sizes="(max-width: 767px) 89vw, (max-width: 1000px) 54vw, (max-width: 1071px) 543px, 580px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_installed-capacity.png 922w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_installed-capacity-512x289.png 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_installed-capacity-768x433.png 768w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_installed-capacity-725x409.png 725w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_installed-capacity-800x451.png 800w" alt="" width="922" height="520" /></a><figcaption class="wp-caption-text">Instalovaný výkon jednotlivých typů zdrojů ve Spojeném království. Zdroj: UK ENERGY IN BRIEF 2018, Ministerstvo energetiky UK</figcaption></figure>
Počet hodin, ve kterých uhelné elektrárny nedodávají do soustavy žádný výkon, každoročně roste, naproti tomu výkon obnovitelných zdrojů se zvyšuje. V létě je vlivem nízké poptávky po elektřině a vysoké výroby fotovoltaických elektráren tento jev nejvíce patrný.
Uhelné elektrárny disponují turbínami a generátory poskytujícími soustavě rotační setrvačné hmoty, které zmírňují šoky výkonových změn. Naproti tomu fotovoltaické elektrárny bez pohyblivých částí neposkytují žádnou setrvačnost. Zachování vyrovnané bilance výroby a spotřeby se tak pro National Grid stává každé léto složitější.
<figure id="attachment_69483" class="wp-caption aligncenter" style="width: 1080px;"><a href="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/dra_347_electric_insights_q2_v0.3_z97kvx.gif"><img class="size-full wp-image-69483" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/dra_347_electric_insights_q2_v0.3_z97kvx.gif" alt="" width="1080" height="1080" /></a><figcaption class="wp-caption-text">Hodiny nulové výroby uhelných elektráren ve Spojeném království. Zdroj: DRAX</figcaption></figure>
<h2>Klesající letní minimum</h2>
Minimální letní poptávku v roce 2019 předpokládá National Grid ve výši 17,9 GW, což je o 100 MW méně než v loňském roce. Minimum obvykle nastává v noci, avšak narůstající výkon fotovoltaických elektráren v odběrných místech znamená, že nižší hodnoty se dají předpokládat i přes den.  Denní minimum je letos předpokládáno ve výši 20,8 GW, meziročně o 200 MW méně.
<figure id="attachment_69479" class="wp-caption aligncenter" style="width: 871px;"><a href="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_minimum_demand.png"><img class="size-full wp-image-69479" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_minimum_demand.png" sizes="(max-width: 767px) 89vw, (max-width: 1000px) 54vw, (max-width: 1071px) 543px, 580px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_minimum_demand.png 871w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_minimum_demand-512x312.png 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_minimum_demand-768x468.png 768w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_minimum_demand-725x442.png 725w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/03/UK_minimum_demand-800x488.png 800w" alt="" width="871" height="531" /></a><figcaption class="wp-caption-text">Předpověď minimální poptávky ve Spojeném království v roce 2018 a 2019. Zdroj: Summer Outlook 2019, National Grid</figcaption></figure>
Pro udržení rovnováhy může být provozovatel přenosové soustavy nucen požadovat čerpání přečerpávacích vodních elektráren, platit větrným elektrárnám za snížení výroby a provádět zásahy pro snížení importu skrze propojovací vedení s kontinentální Evropou.

Přenos elektřiny

National Grid: Rostoucí podíl OZE a úbytek uhelných zdrojů klade rostoucí nároky na řízení soustavy

Sdružení evropských provozovatelů přenosových a distribučních soustav zahájila ve spolupráci s Evropskou kosmickou agenturou <a href="https://www.entsoe.eu/news/2018/11/29/using-satellite-technology-to-optimise-the-power-grid-esa-edso-and-entso-e-announce-cooperation-agreement/" target="_blank" rel="noopener">nový projekt, který má ověřit možnosti využití satelitních technologií pro optimalizaci provozu evropských elektroenergetických sítí</a>.
Evropská síť provozovatelů elektroenergetických přenosových soustav (ENTSO-E), Asociace evropských provozovatelů distribučních sítí (EDSO) a Evropská kosmická agentura (ESA) oznámily novou dohodu o spolupráci na rozvoji kosmických technologií, jež mají provozovatelům sítím pomoci s jejich provozem a budoucím rozvojem.
Satelitní technologie by se mohly uplatnit v mnoha oblastech, včetně správy energetických aktiv, komunikace mezi chytrými měřidly a systémy provozovatelů sítí, predikcí špiček výroby a spotřeby elektrické energie, <a href="https://cs.wikipedia.org/wiki/Internet_v%C4%9Bc%C3%AD" target="_blank" rel="noopener">rozvoje IoT</a> pro propojení elektromobilů a chytrých zařízení domácností či rozvoje virtuálních elektráren.
<blockquote>
&#8222;Existují příležitosti jak zlepšit management sítí pomocí dostupných kosmických technologií. Tato spolupráce identifikuje obchodní případy, ve kterých se oba sektory mohou vzájemně podporovat a které budou přínosné pro evropské spotřebitele. Klíčovým příkladem je zajištění bezpečné a spolehlivé výměny dat mezi evropskými provozovateli přenosových soustav v případě selhání ostatních komunikačních kanálů, jako například v případě incidentů spjatých s kybernetickou bezpečností,&#8220; říká ke spolupráci Laurent Schmitt, generální tajemník ENTSO-E.
</blockquote>
Podle generálního tajemníka Asociace evropských provozovatelů distribučních sítí závisí budoucnost elektroenergetických sítí na vývoji technologii a aplikací, které umožní integraci obnovitelných zdrojů do distribučních sítí a aktivním přístupu zákazníků, kteří by elektřinu měli spotřebovávat zodpovědně.
Spolupráce s Evropskou kosmickou agenturou by rovněž měla elektroenergetickému sektoru zajistit rozvoj nových modelů a technologií, které zlepší návrh a provoz sítí a jejich údržbu učiní bezpečnější a spolehlivější jak pro provozovatele, tak pro odběratele.
<blockquote>
&#8222;Satelitní pozorování nám umožňují předpovídat počasí a výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů a satelitní komunikace také umožňuje provozovatelům sítí udržet síť v rovnováze, i když se nabídka a poptávka mění,&#8220; říká Nick Appleyard, vedoucí oddělení ESA pro obchodní aplikace.
</blockquote>

Elektřina

S optimalizací provozu evropských elektroenergetických sítí nyní pomohou i satelity

Provozovatelé jaderných a plynových elektráren ve Spojeném království by se měli připravit na možnost, že výroba jejich elektráren bude v průběhu letošního léta omezována. Podle výhledu britského provozovatele přenosové soustavy National Grid má poptávka po elektřině ze sítě během léta opět klesnout, a to zejména z důvodu rostoucí výroby v decentralizovaných solárních a větrných elektrárnách.
Podle <a href="https://www.nationalgrid.com/sites/default/files/documents/14782_NG_Summer%20Outlook_2018.pdf" target="_blank" rel="noopener noreferrer">výhledu britské National Grid pro letošní léto</a> by nejnižší i nejvyšší očekávané zatížení tamní sítě během léta mělo být nižší, než hodnoty za rok 2017 korigované na teplotu. Zatížení britské sítě by během letošního léta nemělo klesnout pod 17 GW, během dne by minimum mělo dosáhnout 20,1 GW. Naopak nejvyšší zatížení sítě mezi červnem a srpnem by mělo dosáhnout hodnoty 33,7 GW. Britská síť by tak měla mít dostatečné výrobní i importní kapacity pro bezproblémové porytí poptávky.
<figure id="attachment_50372" style="width: 599px" class="wp-caption aligncenter"><img class="wp-image-50372 size-full" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2018/04/UK-zatizeni-site-leto-2017.png" alt="Denní profil zatížení britské sítě během letních měsíců roku 2017. Zdroj: National Grid - Summer Outlook Report" width="599" height="307" /><figcaption class="wp-caption-text">Denní profil zatížení britské sítě během letních měsíců roku 2017. Zdroj: National Grid &#8211; Summer Outlook Report</figcaption></figure>
Z grafu výše je patrné, že denní minimum nejčastěji nastává mezi 5 a 6 hodinou ranní. Do 8 hodiny poté poptávka roste, přičemž do 4 odpoledne zůstává relativně stabilní, dále roste až v průběhu večerní špičky. Denní špička je silně ovlivňována výrobou v solárních elektrárnách, například během slunného dne může nastat mezi 8 a 9 ráno, nebo po západu slunce. Zatížení přenosové sítě mezi 9 hodinou ranní a západem slunce je snižováno výrobou decentralizovaných solárních elektráren zapojených do distribučních sítí.
Během letních měsíců se rovněž mohou profily zatížení sítě v různých dnech značně odlišovat, a to v závislosti na úrovni výroby elektřiny v obnovitelných zdrojích, zejména fotovoltaických elektrárnách. S rostoucím instalovaným výkonem v obnovitelných zdrojích tak stoupá variabilita zatížení sítě, což podle společnosti může vést k jistým obtížím při řízení sítě. Podle National Grid výkon fotovoltaických a větrných elektráren v distribučních sítích vzrostl za posledních 12 měsíců o 2 GW, a dosáhl tak hodnoty 12,9 GW v případě solárních elektráren a 5,7 GW v případě větrných.
<blockquote>
&#8222;Zvýšená variabilita na straně nabídky i poptávky způsobená periodami nízké poptávky a vysokou úrovní výroby v obnovitelných zdrojích může způsobit provozní obtíže. V důsledku tak možná budeme muset činit další kroky k omezení výroby a nařídit neflexibilním zdrojům omezení výroby, abychom vyvážili soustavu,&#8220; uvedla společnost National Grid ve svém výhledu.
</blockquote>
<figure id="attachment_50371" style="width: 606px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-50371" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2018/04/UK-decentralizovana-vyroba-FV.png" alt="Historický vývoj a predikce instalovaného a špičkového výkonu FV elektráren v britských distribučních sítích. Zdroj: National Grid - Summer Outlook Report" width="606" height="326" /><figcaption class="wp-caption-text">Historický vývoj a predikce instalovaného a špičkového výkonu solárních elektráren v britských distribučních sítích. Zdroj: National Grid &#8211; Summer Outlook Report</figcaption></figure>
Zatížení v britské síti během letních měsíců v posledních letech stabilně klesá. Zatímco v roce 2015 dosahovalo letní minimum 18,4 GW, pro letošní rok National Grid předpovídá hodnotu 17 GW. Ještě patrnější je pokles minima během dne, které v roce 2015 bylo 25,8 GW, pro letošní léto společnost předpovídá 20,1 GW. Podobný pokles nastal i u letního maxima &#8211; 37,5 GW v roce 2015, 33,7 GW pro letošní rok.

Britské jaderné a plynové elektrárny musí v létě počítat s možným omezením výroby kvůli OZE

Londýnský AI start-up DeepMind, který byl v roce 2014 koupen Googlem, jedná s provozovatelem přenosové soustavy v Británii, National Grid, o využití umělé inteligence k udržování vyrovnané bilance nabídky a poptávky v elektrizační soustavě. <a href="https://www.ft.com/content/27c8aea0-06a9-11e7-97d1-5e720a26771b">Informoval o tom</a> deník Financial Times.
<blockquote>
&#8222;Jsme v rané fázi diskuzí s National Grid a dalšími velkými poskytovateli o tom, jak bychom mohli řešit jejich nejrůznější problémy. Bylo by úžasné ušetřit 10 % spotřeby energie v zemi pouze optimalizací bez výstavby jakékoliv nové infrastruktury,&#8220; tvrdí Demis Hassabis, výkonný ředitel DeepMind.
</blockquote>
Úloha National Grid v zajišťování toho, aby v každý okamžik bylo v soustavě vyráběno stejné množství elektrické energie, jako je spotřebováváno, se stává stále složitější. Důvodem je zvyšující se podíl výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, především <a href="http://oenergetice.cz/technologie/obnovitelne-zdroje-energie/fotovoltaicka-elektrarna-princip-funkce-a-soucasti/">solárních</a> a <a href="http://oenergetice.cz/typy-elektraren/vetrne-elektrarny-princip-cinnosti-zakladni-rozdeleni/">větrných elektráren</a>, které se vyznačují nestálou výrobou závislou na počasí.
Algoritmy společnosti DeepMind by mohly přesněji předpovídat vzorce vyskytující se v nabídce a poptávce po elektřině a pomoci řídit elektrizační soustavu efektivněji.
<blockquote>
&#8222;Je tu obrovský potenciál pro to, aby prediktivní technologie strojového učení pomáhaly energetickým systémům snížit jejich dopad na životní prostředí. Jednou opravdu zajímavou možností je, zda bychom mohli pomoci National Grid maximalizovat využití obnovitelných zdrojů energie díky používání strojového učení pro předpovídání špiček v poptávce a nabídce (elektřiny),&#8220; tvrdí společnost DeepMind s tím, že je v procesu zkoumání možného partnerství.
</blockquote>
National Grid není jedinou společností, která zvažuje implementaci umělé inteligence pro zefektivnění procesů v energetice. Využití podobné technologie strojového učení, založené na neuronových sítích, <a href="http://oenergetice.cz/technologie/plynarenstvi/siemens-testuje-umelou-inteligenci-ktera-snizi-emise-oxidu-dusiku-plynovych-turbin/">nedávno oznámila společnost Siemens</a>. Ta pomocí umělé inteligence nepřetržitě optimalizuje provoz a řízení spalování v plynových turbínách a díky tomu snižuje emise oxidů dusíku vzniklé spalovacím procesem a navyšuje životnost turbín.
<blockquote>
&#8222;Jsme ve velmi raných fázích zkoumání potenciálu práce s DeepMind a objevování příležitostí, které by nám mohli nabídnout. Jsme vždy nadšeni z objevování toho, jak mohou nejnovější pokroky v technologii přinést zlepšení výkonnosti, zajistit co nejlepší využití energie z obnovitelných zdrojů a ušetřit peníze koncovým zákazníkům,&#8220; tvrdí national Grid.
</blockquote>
<h2>DeepMind spoří v datových centrech Google 40 % energie na chlazení</h2>
Loni v červenci DeepMind oznámila, že její učící se algoritmy trvale <a href="https://deepmind.com/blog/deepmind-ai-reduces-google-data-centre-cooling-bill-40/">snížily spotřebu energie pro chlazení</a> v datových centrech Googlu o 40 %.  To vše díky využití algoritmů, které efektivněji předvídají zatížení chladících systémů a regulační techniky. Podle odhadů analytiků by to mohlo pro Google znamenat úsporu stovek milionů dolarů.
<blockquote>
&#8222;Vzhledem k tomu, že to funguje tak dobře, rozšiřujeme tuto technologie v rámci Googlu. Zároveň bychom ovšem chtěli prozkoumat možnosti využití v měřítku National Grid. Myslíme si, že neexistuje žádný důvod, proč bychom nemohli uvažovat  o celé národní síti stejným způsobem jako o datovém centru,&#8220; uvedl Hassabis.
</blockquote>

National Grid jedná s DeepMind o využití umělé inteligence pro řízení soustavy v Británii

Německý provozovatel přenosové soustavy TenneT navázal spolupráci se společností SMA dodávající solární systémy pro domácnosti a podniky. Předmětem spolupráce je vzájemná výměna dat, která jsou v soustavě s vysokým procentem zdrojů s proměnlivým výkonem klíčová k určení okamžitého zatížení sítě.
Hlavním <a href="http://www.tennet.eu/de/en/news/article/tennet-collaborates-with-sma-for-better-solar-power-feed-in-predictions-1.html" target="_blank">účelem dohody</a> je lepší integrace solárních systémů do sítě a následné přizpůsobení výroby v přenosové soustavě. Díky využití dat může TenneT lépe predikovat elektřinu dodanou do sítě na území, kde provozuje přenosovou soustavu. Již nyní jsou predikce výroby založeny zejména na predikcích počasí, reálná data z výroby elektráren jsou proto dalším z rozhodujících faktorů.
Spolupráce svědčí o tom, že data jsou i pro energetický sektor čím dál významnějším zbožím a jsou nezbytná pro efektivní a hospodárné plánování provozu přenosové sítě. Zejména v Německu, kde ze solárních elektráren v loňském roce pocházelo 5,9 % elektrické energie (cca 38 TWh), jsou predikce určující.
Na následujícím grafu z konce letošního března je názorně vidět, jak proměnlivá výroba fotovoltaiky je. Zatímco dne 24. 3. přesahoval aktuální výkon solárních elektráren 10,2 GW, následující den nepřesáhl 5 GW. V další den narostl výkon v nejvyšší hodině o 343 % na 16,93 GW.
<figure id="attachment_20150" style="width: 725px" class="wp-caption aligncenter"><a href="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/04/Snímek-obrazovky-2016-04-11-v-10.46.41.png"><img class="wp-image-20150" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2016/04/Snímek-obrazovky-2016-04-11-v-10.46.41-1024x446.png" alt="Výroba solárních elekráren v Německu" width="725" height="316" /></a><figcaption class="wp-caption-text">Výroba solárních elektráren v Německu 21. 3. &#8211; 27. 3. 2016 Zdroj: Energy-charts.de</figcaption></figure>
<blockquote>
&#8222;Po zvládnutí velkovýroby elektřiny z obnovitelných zdrojů je dalším krokem digitalizace energetického sektoru.&#8220;
Pierre-Pascal Urbon, generální ředitel SMA
</blockquote>
Na důležitosti real-time dat z energetiky se shodují i zástupci společnosti TenneT, pod <a href="https://www.bpb.de/cache/images/7/154877-st-original.jpg?845FC" target="_blank">jejíž přenosové území </a>spadá přibližně 40 % veškeré výroby elektřiny ze solárních panelů v Německu. Pod území společnosti spadá také Bavorsko, které se řadí k největším producentům elektřiny z fotovoltaických panelů.