U jednoj od prethodnih reportaža spomenuta su nastojanja Volkswagenovih stručnjaka u V2G (vehicle–to–grid) inteligentnoj integraciji električnih vozila i elektrodistribucijske mreže unutar sustava za pametno upravljanje energijom (EMS). Kad kažemo pametno, onda prije svega mislimo na računalne algoritme koji na željeni način upravljaju takvim sustavima. Hrvatski znanstvenici s Fakulteta elektrotehnike i računarstva (FER) Sveučilišta u Zagrebu u svojim laboratorijima marljivo rade na razvoju sličnih algoritama. Okupljeni su oko znanstveno-istraživačkog projekta FLEXIBASE (Fleksibilnost mikromreža s visokim udjelom pretvarača) u sklopu Programa znanstvene suradnje Hrvatske zaklade za znanost. Za potrebe tih istraživanja, ispred zgrade FER-a je početkom ožujka 2021. godine postavljena punionica za električna vozila. Punionica, koja noću svijetli atraktivnom zelenom led rasvjetom, je dio mikromreže SG Laba (Smart Grid Laboratory) na FER-u. „Naša istraživačka mikromreža se sastoji od distribuiranih izvora fleksibilnosti temeljenih na pretvaračima. Na njoj će se testirati upravljački algoritmi razvijeni u svrhu optimizacije pogona mikromreže i zadržavanja njezine stabilnosti prilikom prelaska u otočni rad, odnosno odvajanja od distribucijske elektroenergetske mreže“, pojašnjava voditelj FLEXIBASE-a, sveučilišni profesor Hrvoje Pandžić sa Zavoda za visoki napon i energetiku.
Mikromreže su zapravo dio suvremenih pametnih mreža koje uz pomoć IT rješenja omogućavaju napredno upravljanje tokovima električne energije o kakvom se u tradicionalnim elektrodistribucijskim mrežama nije moglo niti sanjati. Ključ je u povećanoj obradi i prikupljanju podataka putem mrežnih senzora na razini korisnika što omogućava učinkovito upravljanje rezervama sustava. Tehnologija ugrađena u mikromreže snižava potrošnju, a time i iznos računa električne energije u kućanstvima i proizvodnim pogonima.
Pametne mikromreže omogućavaju korisnicima veću i učinkovitiju kontrolu nad vlastitom potrošnjom. Kako bi ste, npr. svojim računalom, tabletom ili pametnim telefonom, upravljali mikromrežom netko mora razviti algoritam, a upravo to rade u hrvatskom projektu FLAXIBASE. Postupnik ili algoritam je završni slijed kvalitetno odabranih naredbi potrebnih za obavljanje nekog zadatka. Algoritam u našem svakodnevnom životu možete zamisliti kao neki recept za fine kolače. Svaki korak spravljanja kolača mora biti ispravno izvršen kako bi mogli prijeći na slijedeći te na posljetku servirati ukusnu slasticu.
Svuda oko nas niču nove brze punionice električnih vozila. Vaš električni automobil ima bateriju koja osim što osigurava energiju za njegovo pokretanje može poslužiti i kao spremnik energije za potrošnju u domaćinstvu ili za vraćanje energije u elektrodistribucijsku mrežu. Na krovovima kuća u kontinentalnoj Hrvatskoj i našem priobalju sve češće zamjećujemo solarne panele. Integracijom svih tih uređaja, povećava se količina mikromreža s visokim udjelom AC/DC pretvarača. Istraživački tim projekta FLEXIBASE usredotočio je svoje napore na razvoj algoritama upravljanja i zaštite u takvim mikromrežama te na njihovu interakciju s distribucijskim sustavom i s akterima na tržištu. Cilj je monetizacija fleksibilnosti i upravljivosti koje mikromreže s visokim udjelom pretvarača posjeduju. Naposlijetku će se to odraziti na veću isplativost i uštede pri potrošnji ukupne električne energije na poslu ili u domaćinstvu. Homo sapiens se u sve većoj mjeri oslanja na električne uređaje, pametnu IT tehnologiju i umjetnu inteligenciju te se sve više pretvara u svojevrsnog Homo electicusa koji će se morati naučiti učinkovitom upravljanju mrežama na dnevnoj bazi.
Često pri opisu rada mikromreža upotrebljavamo pojam pretvarač. Zapravo, svaka proizvodnja električne energije započinje u indirektnom ili direktnom pretvaraču. Primarna energija uskladištena u ugljenu, nafti, vodi, vjetru, termalnim izvorima, izotopima ili suncu se u ovim pretvaračima pretvara u električnu energiju. Indirektni pretvarači generiraju električku energiju tako što primarni oblik energije pretvore u mehaničku, a potom se mehanička energija u generatoru pretvara u električnu. Npr. potencijalna energija vode se u hidroelektranama prvo u turbini pretvara u mehaničku, a zatim se mehanička u generatoru pretvara u električnu energiju. Direktni pretvarači odmah pretvaraju primarni oblik energije u električnu energiju, a solarni moduli su najbolji primjer, jer energiju sunca izravno pretvaraju u električnu u svojim poluvodičkim solarnim ćelijama. Zaustavljanje ljudskog doprinosa globalnom zatopljenju i ublažavanje klimatskih promjena zahtijeva korištenje pretvarača koji koriste obnovljive izvore energije. U sklopu mikromreže svakog domaćinstva to će najčešće biti solarni paneli ili male vjetroturbine.
Važan dio vaše kućne ili poslovne mikromreže će biti i zidni punjači koji svaki vlasnik električnog vozila ima u garaži. Npr., uz vozila iz Volkswagenove ID. obitelji, koja koristim u sklopu projekta Pametna Hrvatska National Geographica dok obilazim našu lijepu domovinu u potrazi za reportažama, pri kupnji na poklon dolazi i zidni punjač MOON Power Charger. Njegova snaga od 11 kw omogućava do 5 puta brže punjenje u odnosu na običnu kućnu utičnicu. Ovakav uređaj ima visok stupanja učinkovitosti od 98%, što znači da se gotovo sva električna energija koja ulazi u zidni punjač ponovno vraća u bateriju vozila kao korisna energija. Zanimljivo je što MOON Power Charger može prepoznati kvar u napajanju te funkcionira na temperaturama između -30˚C i 50˚C te tako pruža visoki nivo sigurnosti pri korištenju. U skoroj budućnosti, će zidni punjač, fotonaponski moduli na krovu i baterija vašeg električnog automobila biti povezani u mikromrežu kojoj ćete željeti još više povećati učinkovitost. Njome će upravljati vlasnik ili ovlaštena elektrodistribucijska kompanija na daljinu preko sustava za pametno upravljanje energijom (EMS). Povećanjem učinkovitosti će se smanjivati emisije antropogenih stakleničkih plinova, a vlasnici će zarađivati isporukom viška električne energije ili barem smanjiti iznos računa za eklektičnu energiju. U čitavom sustavu će značajnu ulogu odigrati algoritmi u izdanju domaće pameti iz projekta FLEXIBASE.
Rezultati istraživanja FLEXIBASE-a će povezati upravljanje i sheme zaštite s algoritmima optimalnog pogona mikromreže. To će zasigurno omogućiti lakšu kupnju i prodaju električne energije te će ponuditi veću energetsku fleksibilnost. Osim toga, tim domaćih stručnjaka FLEXIBASE-a nastoji riješiti i problem otpornosti mikromreže na vanjske kvarove prilikom određivanja optimalnog pogona. S obzirom na smještaj projekta i SG laboratorija u srcu našeg vodećeg fakulteta elektrotehnike i računarstva, on ima veliki značaj za obrazovanje budućih generacija studenata i podizanje razine svijesti o važnosti rješavanja problema zaštite okoliša.