Övergången till ett fossilfritt energisystem innebär en monumental utmaning för eldistributionsnäten och är en av de mest betydelsefulla förändringarna på flera decennier. Efterfrågan på el ökar i en aldrig tidigare skådad takt, driven av den pågående elektrifieringen av fossila bränslen och den snabba integreringen av förnybara energikällor i elnätet.
Denna omvandling omformar i grunden det tidigare centraliserade och förutsägbara energilandskapet, och distributionsnäten brottas nu med en mängd komplexa problem när de ska anpassa sig till dessa förändringar.
Moderna och digitala elnät är avgörande för att trygga elförsörjningen under övergången till ren energi. I takt med att andelen variabel förnybar energi, som solceller och vindkraft, ökar måste kraftsystemen bli mer flexibla för att kunna hantera förändringar i produktionen. I ett scenario som är förenligt med de nationella klimatmålen fördubblas behovet av systemflexibilitet mellan 2022 och 2030.
En av de största utmaningarna för distributionsnäten är behovet av att leverera tillräcklig kapacitet under rusningstid och samtidigt hantera omvända energiflöden från solcellsanläggningar som matas in i nätet. Detta skifte mot decentralisering och dubbelriktade energiflöden innebär betydande operativa hinder, bland annat kapacitetsbegränsningar och svårigheter att förutse och anpassa sig till förändrade kundbeteenden.
Medan investeringarna i förnybar energi har ökat snabbt - nästan en fördubbling sedan 2010 - har de globala investeringarna i elnät knappt förändrats, utan legat stilla på cirka 300 miljarder USD per år. Enligt International Energy Agency behöver investeringarna i elnät nästan fördubblas till 2030 till över 600 miljarder USD per år efter mer än ett decennium av stagnation på global nivå, med tonvikt på digitalisering och modernisering av distributionsnäten.
I värsta fall riskerar distributionsnäten att bli flaskhalsar i den bredare energiomställningen.
Historiskt sett har det traditionella svaret på sådana utmaningar varit utbyggnad av fysisk infrastruktur genom installation av nya kablar, transformatorstationer och relaterade komponenter. Det beror på att de nuvarande tariffstrukturerna är starkt fokuserade på CAPEX-kompensation som inte täcker de stigande kostnaderna för digitalisering, databehandling eller flexibilitetshantering. Det ger elnätsbolagen liten motivation att flytta sina nätinvesteringar mot ett verkligt smart nät.
Ny infrastruktur kommer naturligtvis att krävas, men enbart byggnation kommer inte att räcka. För att möta den framtida efterfrågan på el fram till 2050 kommer vi att behöva lägga ut 2 miljoner km kablar per år. De orimliga kostnader, regleringshinder och logistiska svårigheter som är förknippade med detta tillvägagångssätt har dock visat att det finns ett behov av alternativa lösningar.
Europeiska kommissionen har i sitt senaste meddelande presenterat en handlingsplan som syftar till att göra Europas elsystem starkare, sammankopplat, digitaliserat och cyberresilient. Där lyfter de fram behovet av att de nationella tillsynsmyndigheterna (NRA) tar ledningen och föreslår nya tariffmetoder som ger incitament till en bättre användning av de redan utbyggda näten. Ett TOTEX-orienterat system gör det möjligt för DSO:er att rikta in sig på kritiska flaskhalsar genom att använda innovativ teknik som flexibilitetshantering.
Det kommer inte längre bara att handla om att få in pengar till energiomställningen, utan om hur vi fördelar dem på ett smart sätt.
Lyckligtvis erbjuder tekniska framsteg, särskilt inom artificiell intelligens (AI) och digitalisering, nya möjligheter att optimera eldistributionen. I genomsnitt utnyttjar distributionsnäten i Europa mindre än 10 % av sin kapacitet, eftersom de är utformade för att klara toppbelastningar. Genom att utnyttja digitalisering, smart mätning och dataanalys i realtid kan nätoperatörer implementera aktiva förvaltningsstrategier för att jämna ut toppar och dalar i efterfrågan och därmed minska behovet av ytterligare infrastruktur.
En digital tvilling i realtid skapar digitala kopior av fysiska nätverk som ger omfattande insyn, analys och tillgång till flexibilitet är en viktig aspekt för att förhindra flaskhalsar och effektivt planera utbyggnaden av ny nätinfrastruktur.
På Plexigrid har vi noggrant övervägt dessa utmaningar och hur brådskande det är att ta itu med dem omedelbart. I vår bedömning har vi identifierat tre nyckelkompetenser som distributionsnätsoperatörer (DSO) måste ha för att effektivt kunna hantera ett smart och effektivt distributionsnät.
1. Realtidsöversikt över nätet: Genom att ha överblick över hela nätet kan operatörerna övervaka nätets beteende och tillgänglig kapacitet i realtid.
2. Realtidsanalys av elnätet: Tillgång till tillförlitliga data underlättar simulering och förutsägelse av nätbeteende som underlag för beslutsfattande.
3. Tillgång till flexibilitet i realtid: Möjligheten att koppla samman nätinfrastruktur med aktiva kunder och flexibla enheter för att optimera nätdriften.
Genom att integrera dessa funktioner i en enhetlig plattform erbjuder Plexigrid en helhetslösning som överskrider traditionella operativa silos och ger distributionssystemoperatörer möjlighet att optimera prestanda, öka tillförlitligheten och förbättra kundservicen - allt detta samtidigt som behovet av kostsamma infrastrukturinvesteringar minimeras.
Sammanfattningsvis utgör övergången till fossilfria energisystem både en monumental utmaning och en aldrig tidigare skådad möjlighet för distributionsnäten. Genom innovation, införande av spjutspetsteknik och samarbete mellan tillsynsmyndigheter, aggregatorer, distributionsnät och tjänsteleverantörer som Plexigrid kan vi bygga ett mer effektivt, motståndskraftigt och hållbart energisystem som gynnar samhället som helhet.
Skrivet av Juan Felipe Díaz och Guillermina Frigerio
