Порятунок енергетики: диджитал спроможний надати відповідь на блекаути
Запровадження нових технологій у цій сфері має стати новою українською енергетичною ідеєю
Відключення електрики для українців вже стали рутиною, адже наші електростанції та трансформатори регулярно намагаються знищити російські терористи. Але за власними проблемами ми не помічаємо загальної картини: сьогодні з енергетичною кризою зіткнувся увесь світ – від мешканців Каліфорнії до мешканців Бангладеш. Навіть перед розвинутими західними країнами вперше за багато десятиліть постала загроза масштабних блекаутів. Причин тут багато: це не лише неадекватність фашистської росії, але й кліматичні зміни, економічні негаразди в поєднанні із глобальним зростанням попиту на електрику.
Енергетичні компанії опинилися під величезним тиском, вони стикаються із посиленням конкуренції, операційної складності та непередбачуваності галузі. Сьогодні енергетика не просто потребує нових потужностей – вона має також стати значно «зеленішою», «розумнішою» та орієнтованою на споживача, зберігаючи при цьому рентабельність. Які підходи та диджитал-технології можуть допомогти енергетичному сектору, розповів Mind CEO owner at Wezom Сергій Гузенко.
Диджиталізувати енергетику важко, але необхідно
Ще у 2020 році експерти McKinsey оприлюднили статтю, де порівнювали зусилля диджиталізації енергетичної галузі із пошуком величного білого кита – це щось «відчайдушно переслідуване, та водночас примарне, величезне та невловиме». Аналітики пояснюють, що останніми роками енергетичні компанії усіх видів та рівнів досліджували цифрові можливості – запускали пілотні проекти для аналітики, диджиталізації процесів та автоматизації. Енергетики сподівались, що їх підкованість в інженерних питаннях та тривала технічна історія допоможуть легко отримати цінність із впровадження «цифри». Однак реальність виявилась дещо складнішою.
За оцінками McKinsey, станом на 2020 рік енергетичні компанії здебільшого не досягли поставлених бізнес-завдань із впровадження диджиталу. Причина в тому, що їхні підходи не брали до уваги унікальні виклики, які стоять перед енергетичною галуззю. Ці виклики створюють екстраординарну інерцію, подолання якої потребує величезних зусиль.
Часто енергетичні компанії не мають можливостей або волі діяти сміливо, адже на них тиснуть численні ризики та зобов'язання. Ціна помилки в енергетиці може бути надзвичайно великою, і це стримує модернізацію галузі.
Втім у McKinsey наголошують, що масштабування цифрових інновацій в енергетиці вкрай важливе для всього світу. Адже протягом наступних двох-трьох десятиліть понад п’ять мільярдів людей у країнах, що розвиваються, шукатимуть шлях із бідності. Задоволення цього висхідного глобального попиту на електрику в спосіб, який не нашкодить планеті, неможливе без диджиталізації.
Цифрові інновації відкривають для енергетики вкрай необхідні можливості управління складними системами: ефективна предиктивна аналітика, безпечний моніторинг фізичної інфраструктури в реальному часі, інструменти для оперативного ухвалення рішень на основі правдивих даних, оптимізація та автоматизація операцій, і як наслідок – прискорення процесів і скорочення витрат.
Аналітики наголошують, що в окремих кейсах, де енергокомпанії досягли в диджиталізації успіху, їм вдалося домогтись підвищення виробництва і потужності на 2–10% та оптимізації витрат у 10–30%. Масштабування цих переваг на всю галузь – це ключ до майбутнього. Які ж технології для цього обрати?
Читайте також: Штучний інтелект для бізнесу: які завдання здатен вирішувати та в яких галузях допомагає
Сила штучного інтелекту
Інструменти ШІ та машинного навчання – це одна з найпомітніших технологій сучасності. Та її цінність для енергетики виходить далеко за межі поверхового хайпу.
Моделі ШІ та машинного навчання можуть допомогти на всіх ланках енергетичної системи – від генерації до трейдингу та споживання. Розумні електромережі, керовані штучним інтелектом, можуть підвищити ефективність у всьому ланцюжку вартості енергії.
- Моделі машинного навчання можуть, наприклад, ефективно прогнозувати пікові навантаження на мережу та тенденції на енергоринку, що дозволить провайдерам ухвалювати правильні та своєчасні рішення. Це може значно спростити залучення маневрових потужностей і диспетчеризацію у мережі.
- ШІ може радикально підвищити рентабельність відновлюваних джерел енергії. Як приклад – американська урядова ініціатива SunShot, яка реалізується за участі IBM, допомогла знизити вартість сонячної енергії на 75%. Одним з напрямків програми було комплексне прогнозування погоди та рівня сонячної освітленості. Як показала практика, прогнозування за допомогою ШІ та інших когнітивних технологій виявилось на 30% точнішим за традиційні методи.
- ШІ може зіграти свою роль у зниженні рівня споживання, як частина систем розумного будинку. Така система може, наприклад, підлаштовувати рівень освітлення та опалення під потреби або встановлені користувачем ліміти. В перспективі вона навіть може формувати рекомендації на ліміти споживання, опираючись на оновлювані дані енергоринку. ШІ також може аналізувати побутові звички споживача та пропонувати способи економити електрику.
- Інструменти ШІ можуть допомогти урядам та постачальникам електрики в боротьбі з крадіжками та шахрайством в енергосекторі. За оцінками експертів, такі порушення щороку глобально завдають збитків на $96 млрд – ці величезні ризики врешті закладаються у вартість електропостачання. Уявіть собі алгоритм, який може визначити аномально високий рівень споживання електрики та викрити нелегальну майнінг-ферму.
Читайте також: Перегони штучного інтелекту: що таке ChatGPT і кому він може стати в пригоді
Інтернет речей в енергетиці
Немає жодних сумнівів у тому, що засоби IoT (Internet of things) будуть активно застосовуватись на всіх рівнях енергосистеми – у видобувній промисловості, в енергогенерації, в обслуговуванні фізичної інфраструктури та для заощадливого споживання.
- Сенсори та пристрої IoT можуть надати переваги в управлінні видобутком, покращити безпеку на об’єктах видобутку нафти й газу, а також на електростанціях та на фізичних мережах. Об’єднані у мережу сенсори та дрони можуть дистанційно надавати дані моніторингу об’єктів в реальному часі – це особливо цінно в складних та небезпечних для людини умовах.
- Призначені для обліку споживання електрики системи AMI (Advanced Metering Infrastructure) також можуть виграти від IoT. Підключені до мережі смарт-лічильники можуть надавати дані у реальному часі. Це важливо для моніторингу споживання енергії, коливання напруги, своєчасного реагування на можливе втручання в мережу та на епізоди відключення енергопостачання.
- Засоби IoT допоможуть суттєво заощадити споживання електрики, особливо якщо застосовувати їх для реновації старих будівель. Хрестоматійним є приклад реновації Емпайр-Стейт-Білдінг. Оновлення будівлі, що почалося у 2009 році, передбачало впровадження системи сенсорів, які дозволяли автономно керувати освітленням, опаленням та кондиціонуванням, оптимізуючи витрати електрики у величезному хмарочосі. Один з орендарів ESB, холдинг Skanska USA, який винаймає в будівлі 32-й поверх, констатував зменшення витрат на електроенергію на 57% порівняно з попереднім місцем проживання.
Digital twins для енергетики
Під поняттям digital twin криється комплекс технологій, які дозволяють віртуально репрезентувати фізичний продукт, процес, об’єкт або обладнання – з повним моделюванням його фізичних властивостей та функціоналу. Такі рішення використовуються в складному машинобудуванні, наприклад в аерокосмічній галузі – для проведення симуляцій, тестування, моделювання продукту.
- В енергетиці Digital twins вже застосовується для моделювання інфраструктурних об’єктів, процесів генерації та роботи енергосистеми як такої. Технологію застосовують для планування, оптимізації продуктивності, забезпечення гнучкості енергопостачання, а також забезпечення безпеки та стійкості енергетичної інфраструктури.
- Засоби Digital twins можуть бути неоціненними для навчання персоналу та симуляції стрес-тестів енергомережі під різноманітні сценарії – від складних погодних умов та техногенних катастроф до ракетних ударів по критичній інфраструктурі.
- Одним з найспішніших кейсів впровадження DT в енергетиці можна вважати проєкт норвезької компанії Adger Energi, яка застосувала засоби Microsoft Azure задля пошуку найефективніших способів управління своєю енергомережею. Ставка на розподіл енергоресурсів, засоби управління та предиктивну аналітику дозволила компанії уникнути ресурсомісткого підсилення мережі та наявної інфраструктури.
Читайте також: Загрози АІ: технологію потрібно взяти під жорсткий контроль
Мікромережі
російські ракетні удари по українській інфраструктурі дали нам змогу відчути на собі усі недоліки централізованої енергосистеми – вона вразлива до форс-мажорів, їй бракує гнучкості, аби вчасно адаптуватись під мінливі обставини. Водночас відновлювані джерела енергії та поява містких акумуляторів закладають основи до побудови децентралізованої системи, що складається з локальних мікромереж.
- Мікромережа – це невеличкий автономний кластер із власною генерацією та розподілом електрики. Такі кластери не обов’язково ізольовані від центральної мережі, але можуть забезпечити свої базові потреби без неї чи навіть передати в мережу надлишки своєї генерації. Локальну мікромережу можна побудувати навколо університетського кампусу, житлового комплексу або лікарні.
- Завдяки невеликим масштабам мікромережу набагато легше оптимізувати та зробити економною, у неї дуже легко вписуються альтернативні джерела енергії. Цифровою основою для управління мікромережею можуть стати засоби IoT та модель граничних обчислень – адже вона теж гарантує автономність та незалежність системи.
- Мікромережі демонструють видатну стійкість в умовах непрогнозованих негараздів, таких як стихійні лиха чи ракетні удари по централізованій мережі. Коли у 2012 році штат Нью-Джерсі потерпав від урагану «Сенді», мікромережа кампусу Принстонського університету зберегла працездатність. Відтак кампус став «пунктом незламності» – він слугував опорним пунктом для медиків, поліції та надзвичайних служб, а також дав прихисток постраждалим.
Нова українська енергетична ідея
Україні, вочевидь, доведеться стати одним зі світових лідерів модернізації енергетики – адже наші вороги, на жаль, нікуди не зникнуть і будуть мріяти про знищення українських трансформаторів та енергоблоків.
Перехід енергетики до децентралізованої моделі та локальних мікромереж, масове впровадження засобів ШІ та моделей Digital twins, зелена енергетика та «розумне» споживання – усе це має стати частиною української енергетичної ідеї. Диджитал і нові технології дійсно можуть дати відповідь на блекаути.
Масштабний перехід галузі в «цифру», імовірно, не буде простим та цілком безболісним, особливо в умовах воєнного часу. Але цього переходу не уникнути, тож розпочинати роботу в цьому напрямку бізнесу, державі та громадам варто просто зараз.
Автори матеріалів OpenMind, як правило, зовнішні експерти та дописувачі, що готують матеріал на замовлення редакції. Але їхня точка зору може не збігатися з точкою зору редакції Mind.
Водночас редакція несе відповідальність за достовірність та відповідність викладеної думки реальності, зокрема, здійснює факт-чекінг наведених тверджень та первинну перевірку автора.
Mind також ретельно вибирає теми та колонки, що можуть бути опубліковані в розділі OpenMind, та опрацьовує їх згідно зі стандартами редакції.
