Veel hiljuti oli elektrivõrgu loogika lihtne: suured elektrijaamad tootsid elektrit ning võrk viis selle tarbijateni. Nüüd võib seesama tarbija ühel hetkel elektrit osta ja järgmisel oma päikesepaneelidest võrku müüa. Kui lisada siia akud, elektriautod, soojuspumbad, andmekeskused ja tuulepargid, saab kunagisest ühesuunalisest süsteemist keerukas võrgustik, mis peab muutustele reageerima peaaegu reaalajas.

“Kõik, mida saab elektrifitseerida, elektrifitseeritakse,” võtab ABB Baltikumi elektrifitseerimise valdkonna juht Dainius Bružas ühte lausesse kokku selle, mis elektrivõrku lähiaastatel kujundab.

Äripäeva raadio saates arutasid Bružas ja Netcontroli Läti üksuse tegevjuht Kristaps Alcmanis, milline on tuleviku elektrivõrk ning miks muutuvad koos elektritootmisega järjest olulisemaks automatiseerimine, energiasalvestus, andmed ja küberturvalisus.

Teema on mõlema ettevõtte jaoks eriti aktuaalne, sest ABB omandas hiljuti elektrivõrkude automatiseerimisele spetsialiseerunud Netcontroli. ABB jaoks tähendab see Netcontroli oskusteabe lisandumist ettevõtte elektrijaotuslahenduste portfelli.

Ühesuunaline võrk enam ei toimi

Balti elektrivõrk loodi ajal, mil elektrit toodeti peamiselt suurtes elektrijaamades. Eestis on selle mudeli tüüpiline näide Narva piirkond, kus elekter toodeti ühes kohas ning võrgu ülesanne oli see üle riigi tarbijateni viia.

Taastuvenergia areng on selle loogika aga pea peale pööranud. Päikesepaneelidega maja omanik võib olla keskpäeval elektritootja, õhtul aga taas tarbija. Sama toimub suuremas mõõtkavas ettevõtete, päikese- ja tuuleparkide ning energiasalvestitega.

Bružase sõnul peab elektrivõrk seetõttu muutuma senisest paindlikumaks, juhitavamaks ja vastupidavamaks.

Probleemi ei lahenda üksnes uute päikese- või tuuleparkide rajamine. Kui päike paistab, toodavad kõik päikesepargid korraga ning elektri hind võib langeda nii madalale, et tootmine ei ole enam tasuv. Pimedal ja tuulevaiksel ajal tekib aga vastupidine probleem.

Alcmanise sõnul viib see järjest enam hübriidjaamadeni, kus päikese- või tuulepark ühendatakse energiasalvestiga. Automaatika otsustab, millal elektrit võrku anda ja millal seda salvestada.

Veel paari aasta eest võis Bružase sõnul piisata tuule- või päikesepargi rajamisest ja elektri turule müümisest. Praegu on ilma salvestuseta kasumlikku ärimudelit üha keerulisem leida.

Salvestamine on aga endiselt kallis. Bružas hoiatab, et kiiret tehnoloogilist läbimurret, mis probleemi korraga lahendaks, ei tasu oodata. “See on maraton, mitte sprint,” ütleb ta.

Alcmanis toob paralleeli päikesepaneelidega, mille hind on tema sõnul veidi enam kui kümne aastaga langenud üle 90 protsendi. Akude puhul ei pruugi sama ulatuslikku hinnalangust tulla, kuid ka seal ootab ta tehnoloogia arengut ja odavnemist.

Tuleviku energiasalvestus ei tähenda seejuures ainult akusid. Bružase sõnul saab energiat talletada ka vee või soojusena. Peamine on võimalus kasutada odavat elektrit ajal, mil seda on palju, ning vähendada koormust ajal, mil elektrist on puudus.

Elektrit hakkame vajama rohkem

Kuigi tööstus ja hooned muutuvad energiatõhusamaks, usuvad mõlemad eksperdid, et elektritarbimine jätkab kasvu.

Elektrifitseerimise ilmekaim näide on elektriautod, kuid raskeveokite elektrifitseerimine on alles algusjärgus. Ka tööstuses on protsesse, kus elektri osakaalu saab veel kasvatada. Üha suuremaks elektritarbijaks muutuvad ka andmekeskused.

Kasvav elektrinõudlus ei tähenda aga tingimata, et võrku tuleb lihtsalt lisada kaableid ja suuremaid trafosid. Sama tähtis on olemasolevat taristut targemalt kasutada.

Baltimaades teeb ülesande keerulisemaks suur hooajaline erinevus. Talvel suurendavad tarbimist külm, pimedus ja küttesüsteemid, suvel võib probleemiks saada hoopis hetk, mil päikese- ja tuulepargid toodavad rohkem, kui võrk suudab vastu võtta.

Kui tootjaid oli vähe, said võrguoperaatorid paljud otsused teha käsitsi. Tuhandete hajutatud tootmisüksuste ja salvestite puhul pole see enam realistlik.

Tänapäevased juhtimissüsteemid võimaldavad võrgu olukorda jälgida ning vajadusel tootmist või koormust automaatselt muuta. Näiteks saab vähendada päikesepargi väljundvõimsust, kui võrk ei suuda parasjagu kogu toodangut vastu võtta.

“Kümme aastat tagasi võis seda teha inimene, operaator. Tootmisüksuste arvu kasvades peame rääkima juba automatiseeritud, inimese kontrolli all olevatest süsteemidest,” ütleb Alcmanis.

Digitaalne võrk toob uued riskid

Kui kunagine elektrivõrk oli suuresti analoogne ning seadmed ühendati juhtimiskeskustega füüsiliste kaablite kaudu, siis tänapäeval liiguvad andmed raadiovõrkude, 4G-ühenduste ja VPN-ide kaudu.

Seetõttu pole elektrivõrguettevõtted enam üksnes energeetikaettevõtted, vaid on muutunud ka IT-ettevõteteks.

Küberturvalisus algab juba sellest, millised juhtseadmed alajaama või elektritootmisüksusesse paigaldatakse. Seadmed peavad vastama standarditele, tootja peab pakkuma tarkvarauuendusi ning süsteeme tuleb pidevalt jälgida.

Alcmanis usub, et küberrünnakutes hakatakse järjest rohkem kasutama ka automatiseeritud tehisaru tööriistu. Seetõttu muutub üha tähtsamaks võime kiiresti märgata, kui keegi on süsteemi tunginud, ning sellele reageerida.

“Me ei küsi enam, kas küberturvalisuse intsident juhtub, vaid millal see juhtub,” ütleb ta.

Mida rohkem on võrgus väikeseid elektritootjaid, seda rohkem on ka võimalikke ründepunkte. Kui pahatahtlik osapool saaks korraga kontrolli mitme tootmisüksuse üle ning hakkaks nende võimsust koordineeritult muutma, võiks see põhjustada elektrivõrgus kõikumisi ja katkestusi. Seetõttu tuleks turvalisusega arvestada juba süsteemide projekteerimisel.

Tormi ajal peab võrk rikke ise üles leidma

Kõik ohud ei tule aga internetist. Baltimaade elektrivõrkude eripära on pikad metsi läbivad liinid, mida ohustavad talvised tormid ja tugev lumesadu.

Siingi tuleb appi automatiseerimine. Juhtimissüsteem saab alajaamadest ja kaitseseadmetest saabuva info põhjal hinnata, kus rike asub. Kui alajaamad on kaugjuhitavad, saab rikkekoha võrgust eraldada ning taastada elektrivarustuse nendes võrguosades, kus see on võimalik.

Bružase sõnul on tormide puhul üks kriitilisemaid küsimusi just rikke kiire ja täpne tuvastamine. Mida paremini on teada, kus probleem tekkis, seda otstarbekamalt saab kasutada remondimeeskondi.

Netcontroli ja ABB lahenduste mastaap võib olla väga erinev: juhtida saab üht alajaama või väikest päikeseparki, kuid sama tehnoloogiline loogika ulatub üleriigiliste juhtimissüsteemideni. Alcmanise sõnul on Baltikumis ka praktilisi näiteid aastaid töötanud süsteemidest, mida on järjest uute funktsioonidega täiendatud.

Elektriautost saab võrgu osa

Suur muutus on toimumas ka transpordis. Elektriautode, -busside ja tulevikus ka rasketehnika hulga kasv suurendab laadimiseks vajalikku võimsust ning kõigi sõidukite samaaegne laadimine võib kohaliku võrgu kiiresti läbilaskevõime piirini viia.

Bružas ja Alcmanis näevad aga sõidukite akudes üht osa lahendusest. Näiteks elektribusside depoos seisavad bussid öösiti tundide kaupa laadijatega ühendatuna. Kui tehnoloogia ja turureeglid seda võimaldavad, võiksid nende akud sobival hetkel anda energiat võrku tagasi või aidata võrku tasakaalustada.

Sama põhimõte võib jõuda koduse elektriautoni. Kui auto seisab suure osa ööpäevast parklas, võiks tark juhtimissüsteem vastavalt elektrihinnale ja võrgu vajadusele akut laadida või sealt energiat tagasi anda.

Suur osa vajalikust tehnoloogiast on juba olemas, takistused on praegu pigem seotud ohutuse, standardite, sertifitseerimise ja tarkvaraga.

Andmetest on saamas uus vara

Elektrivõrgu digitaliseerimine loob veel ühe väärtuse – andmed.

Nutiarvestid, alajaamad, releed ja muud võrguseadmed toodavad suurel hulgal infot, millest võib tulevikus kujuneda omaette väärtuslik toode.

Kui ettevõte tahab näiteks rajada uut tehast, võiks pikaajaliste võrguandmete põhjal hinnata, millistes piirkondades on elektrivarustus kõige töökindlam, kus esineb vähem katkestusi ning kus on piisavalt võimsust. Usaldusväärseks analüüsiks oleks Alcmanise sõnul vaja vähemalt kümne aasta andmeid.

Tuleviku elektrivõrk ei tähenda üksnes uusi kaableid, trafosid ja akusid. Üha rohkem hakkab selle väärtus sõltuma sellest, kui hästi osatakse kogutud infot kasutada.

Tulevik vajab elektrotehnika- ja IT-teadmisi

Viie kuni kümne aasta perspektiivis ootab Alcmanis eelkõige energiasalvestite hulga kasvu ning uusi investeeringuid elektrivõrku. Bružas rõhutab paindlikkust: võrk peab õppima olemasolevat võimsust maksimaalselt kasutama ning ühendama tootmise, tarbimise ja eri tüüpi salvestuse.

Selle kõrval on endiselt suur potentsiaal energiatõhususes. Kui inimene elab viie või kuue toaga majas, ei pea kõiki ruume kogu aeg ühesuguse temperatuurini kütma. Tark kodu saab arvestada, milliseid ruume parasjagu kasutatakse, millal inimesed on tööl ning millal on elektri tarbimiseks sobivaim aeg.

“Iga säästetud kilovatt-tund on energia, mis pole lihtsalt niisama raisatud,” märgib Bružas.

Kõigi nende muutuste elluviimiseks on aga vaja inimesi, kes oskavad elektrisüsteeme projekteerida, automatiseerida, programmeerida ja kaitsta.

Kui Bružas peaks praegu uuesti eriala valima, vaataks ta enda sõnul väga tõsiselt elektrotehnika poole. Eriti väärtuslikuks peab ta elektriinseneri teadmiste ühendamist IT-oskustega. Tehisaru seda tööd niipea üle ei võta. Uskuge mind,“ ütleb ta.