Ob­last ener­ge­ti­ky je pod vel­kým tla­kem. Pro­vo­zo­va­te­lé dis­tri­buč­ních sou­stav v Ně­mec­ku po­tře­bu­jí rych­le trans­for­mo­vat stá­va­jí­cí in­frastruk­tu­ru podle no­vých pod­mí­nek. Do roku 2030 má být při­bliž­ně 80 % elek­tři­ny vy­rá­bě­no z ob­no­vi­tel­ných zdro­jů. Pi­lot­ní pro­jekt na­tu­re­ner­gie netze uka­zu­je, jak je možné rych­le mo­der­ni­zo­vat trans­for­má­to­ro­vé sta­ni­ce. Ve spo­lu­prá­ci s do­da­va­te­lem soft­wa­ru Eplan a fir­mou en­te­g­ra tento pro­vo­zo­va­tel dis­tri­buč­ní sou­sta­vy v již­ním Ně­mec­ku nyní po­pr­vé pra­cu­je na di­gi­tál­ním dvoj­če­ti, které vý­raz­ně urych­lí pro­jek­to­vá­ní a další roz­voj trans­for­má­to­ro­vých sta­nic.

Pouhá dis­tri­buce je mi­nu­los­tí. Po de­se­ti­le­tí byla ener­gie dis­tri­bu­o­vá­na pouze jed­ním smě­rem – od ne­pře­tr­ži­tě pra­cu­jí­cích uhel­ných a ja­der­ných elek­trá­ren do trans­for­má­to­ro­vých sta­nic a ná­sled­ně (po ně­ko­li­ka­ná­sob­ném sní­že­ní na­pě­tí) ke kon­co­vým spo­tře­bi­te­lům. Při­rov­ná­me-li to k sil­nič­ní­mu pro­vo­zu, z této klid­né „jed­no­směr­ky“ se stala rušná sil­nič­ní síť v cen­t­ru města. V sou­čas­né době se ener­ge­tic­ký mix ne­u­stá­le mění podle zisku ener­gie z větru a slun­ce, takže již v pod­sta­tě ne­e­xis­tu­je žádný spo­leh­li­vý zá­klad. Kromě toho pro­vo­zo­va­te­lé vě­tr­ných a so­lár­ních elek­trá­ren do­dá­va­jí ener­gii do sítě de­cen­t­ra­li­zo­va­ně, na úrov­ni níz­ké­ho nebo vy­so­ké­ho na­pě­tí, takže ener­ge­tic­ké sítě nyní fun­gu­jí ve dvou smě­rech. Te­pel­ná čer­pa­dla a do­bí­je­cí sta­ni­ce pro elek­tro­mo­bi­ly zna­me­na­jí nejen vyšší spo­tře­bu, ale i to, že dlou­ho známé zá­tě­žo­vé pro­fi­ly s vr­cho­lem v pod­ve­čer se stá­va­jí mi­nu­los­tí. Kva­li­ta do­dá­va­né elektři­ny a frek­ven­ce 50 Hz však musí být za­ru­če­ny za všech okol­nos­tí.

Pro­jek­to­vá­ní se soft­wa­rem Eplan: Při mo­der­ni­za­ci ří­di­cí a spí­na­cí tech­ni­ky elek­tric­kých tra­fosta­nic se na­tu­re­ner­gie netze spo­leh­la na 3D soft­ware od Epla­nu.

Pro­vo­zo­va­te­lé dis­tri­buč­ních sou­stav čelí ob­rov­ské­mu úkolu: po­tře­bu­jí svoji síť při­způ­so­bit všem novým slo­ži­tým po­ža­dav­kům. Pro na­tu­re­ner­gie netze to zna­me­na­lo vý­stav­bu no­vých za­ří­ze­ní a mo­der­ni­za­ci mnoha stá­va­jí­cích trans­for­má­to­ro­vých sta­nic. Roz­vod­nou sou­sta­vu je třeba při­způ­so­bit ros­tou­cí po­ptáv­ce po elektři­ně, ale to není je­di­ný pro­blém. Větší vý­zvou je, že musí být při­způ­so­be­na tak, aby zvlád­la mno­hem vyšší úroveň fle­xi­bi­li­ty, pokud jde o zdro­je a toky ener­gie a přes­nou re­gu­la­ci elektři­ny.

Digitální dvojče

Na­tu­re­ner­gie netze musí tyto pro­blémy řešit co možná nej­rych­le­ji a již nyní pra­cu­je na re­a­li­za­ci pi­lot­ní­ho pro­jek­tu mo­der­ni­za­ce jed­no­ho ze svých za­ří­ze­ní. Pro pro­jek­to­vá­ní a kon­fi­gu­ra­ci pře­stav­by tra­fosta­ni­ce Rhe­in­fel­den vy­u­ží­vá kon­cept di­gi­ta­li­za­ce. Nový pří­stup uplatňuje do­kon­ce i při pří­prav­ných pra­cích.

Dal­ším dů­vo­dem, proč je pro­jek­to­vá­ní trans­for­mač­ních sta­nic tak ná­roč­né, je fakt, že roz­vod­ná za­ří­ze­ní a ří­di­cí a spí­na­cí tech­ni­ka jsou na­vr­ho­vá­ny růz­ný­mi CAD sys­témy. V tomto pi­lot­ním pro­jek­tu tedy bylo úko­lem za­jis­tit velmi spe­ci­ál­ní spo­lu­prá­ci. Jako čle­no­vé pra­cov­ní sku­pi­ny VDE ETG „Di­gi­tál­ní dvoj­če pro elek­tric­ké sou­sta­vy“ se dva před­ní do­da­va­te­lé – en­te­g­ra se svým soft­wa­ro­vým ře­še­ním prim­tech pro roz­vo­dy a za­ří­ze­ní elek­tric­kých sta­nic a Eplan pro ří­di­cí a spí­na­cí tech­ni­ku – při­pra­vi­li přes­ně na to, co spo­leč­nost na­tu­re­ner­gie netze po­tře­bo­va­la pro první (před­běž­nou) fázi plá­no­vá­ní, a to spo­je­ní roz­vo­dů a roz­vod­ných za­ří­ze­ní a ří­di­cí a spí­na­cí tech­ni­ky do jed­no­ho mo­de­lu.

Významný nárůst efektivity práce

Pro tento je­di­neč­ný pro­jekt hle­da­ly en­te­g­ra a Eplan ino­va­tiv­ní­ho pro­vo­zo­va­te­le dis­tri­buč­ní sou­sta­vy s vhod­ným pi­lot­ním pro­jek­tem, který by se do této spo­lu­prá­ce za­po­jil jako třetí stra­na. Kon­takt s na­tu­re­ner­gie netze při­šel v pravý čas – zejmé­na proto, že šlo o slo­ži­tý pro­jekt. Cílem pro­jek­tu je zmo­der­ni­zo­vat veš­ke­rou ří­di­cí a spí­na­cí část ve stá­va­jí­cí, velmi slo­ži­té trans­for­má­to­ro­vé sta­ni­ci, a to za pro­vo­zu. Je snad­né po­cho­pit, proč bylo za­po­je­ní do to­ho­to pro­jek­tu tak lá­ka­vé. Běžně by pro­jek­to­vá­ní a re­a­li­za­ce mo­der­ni­za­ce tr­va­ly dva až tři roky, ale nová me­to­di­ka pro­jek­to­vá­ní sku­teč­ně vše urych­lí. Všich­ni, kdo se na pro­jek­tu po­dí­le­li, sou­hla­sí.

Cílem je rych­lá ná­vrat­nost jed­no­rá­zo­vé in­ves­ti­ce. Po první fázi pro­jek­to­vá­ní, tj. po fázi před­běž­né­ho ná­vr­hu pro­jek­tu, vi­dí­me vý­raz­nou úspo­ru času při ak­tu­ál­ní pře­stav­bě trans­for­má­to­ro­vých sta­nic. Tu je navíc možné uplat­nit v kaž­dém pro­jek­tu.

Jeden model pro všechny uživatele

V první fázi pro­jek­tu byla tra­fosta­ni­ce na­ske­no­vá­na, byly po­ří­ze­ny fo­to­gra­fie štít­ků za­ří­ze­ní se jme­no­vi­tý­mi hod­no­ta­mi a vy­ge­ne­ro­va­né údaje o roz­vo­dech a roz­vod­ných za­ří­ze­ních byly po­rov­ná­ny s údaji ze sys­té­mu sprá­vy za­ří­ze­ní (AMS). Vý­sled­kem je ově­ře­ný, funkč­ní 3D model trans­for­má­to­ro­vé sta­ni­ce, vy­tvo­ře­ný v soft­wa­ru prim­tech. Sou­bo­ry z prim­te­chu byly ná­sled­ně pro­střed­nic­tvím roz­hra­ní ex­por­to­vá­ny do pro­stře­dí Eplan a po­u­ži­ty jako zá­klad pro pro­jek­to­vá­ní ří­di­cí­ho sys­té­mu a spí­na­cí tech­ni­ky. Na­ko­nec byla data ří­di­cí a spí­na­cí tech­ni­ky in­te­gro­vá­na do di­gi­tál­ní­ho dvoj­če­te. Práce je téměř ho­to­va. Zdo­ku­men­to­vá­ním sou­čas­né­ho stavu byl vy­tvo­řen zá­klad pro efek­tiv­ní vý­mě­nu ří­di­cí a spí­na­cí tech­ni­ky tra­fosta­ni­ce. To je oprav­du dů­le­ži­tý krok. Všech­na data jsou ve­ri­fi­ko­vá­na. V zá­sa­dě se řídí zá­sa­dou „je­di­né­ho zdro­je prav­dy“. Data v pů­vod­ních sys­té­mech jsou ne­do­tče­na a na­vá­zá­na na di­gi­tál­ní dvoj­če. Před­chá­zí se tak re­dun­dan­cím, které by se v bu­douc­nu mohly uká­zat jako pro­ble­ma­tic­ké.

Co se týče ar­chi­tek­tu­ry kom­bi­no­va­né­ho da­to­vé­ho mo­de­lu, zú­čast­ně­né stra­ny zcela v sou­la­du s prin­ci­pem di­gi­tál­ní­ho dvoj­če­te vy­tvo­ři­ly spe­ci­ál­ní in­frastruk­tu­ru. Žádný sys­tém nemá před­nost – místo toho exis­tu­jí pouze různé po­hle­dy na jeden a týž model. Di­gi­tál­ní dvoj­če ote­ví­rá okno do sys­té­mu – na­pří­klad z prim­te­chu do pro­stře­dí Eplan nebo SAP. Di­gi­tál­ní dvoj­če tak plní jednu ze svých hlav­ních funk­cí – na­bí­zí cen­t­ra­li­zo­va­ný pří­stup ke všem dů­le­ži­tým in­for­ma­cím o tra­fosta­ni­ci.

Standardizace řídicí a spínací techniky

Tuto spo­lu­prá­ci tří stran – en­te­g­ry, Epla­nu a pro­vo­zo­va­te­le dis­tri­buč­ní sítě – umož­ni­lo, nebo při­nejmen­ším usnad­ni­lo, roz­hod­nu­tí při­ja­té před dvěma lety. Tehdy za­ča­la na­tu­re­ner­gie netze po­u­ží­vat soft­wa­ro­vá ře­še­ní Eplan Elect­ric P8 a Eplan Pro Panel pro pro­jek­to­vá­ní ří­di­cí a spí­na­cí tech­ni­ky. Za výběr byl od­po­věd­ný Simon Rüm­mele, který byl a stále je ve­dou­cím pro­jek­tu roz­vo­je dis­tri­buč­ní sou­sta­vy.

Poučení ze strojního inženýrství

Pro­jekt do­ka­zu­je, že uži­va­te­lé v elek­tro­ener­ge­ti­ce mohou vy­u­žít zku­še­nos­ti a ře­še­ní z ob­las­ti stro­jí­ren­ství. V tomto od­vět­ví, ve kte­rém Eplan pů­so­bí již de­sít­ky let, je stan­dar­di­za­ce a „in­dustri­a­li­za­ce“ za­ří­ze­ní pro vý­ro­bu roz­vá­dě­čů a roz­vod­ných za­ří­ze­ní pevně za­kot­ve­na. Co se týče to­ho­to kroku u trans­for­má­to­ro­vých sta­nic, máme ještě hodně co do­há­nět, ale mu­sí­me se do toho pus­tit. Do­po­sud se tra­fosta­ni­ce pro­jek­to­va­ly pří­pad od pří­pa­du a sta­vě­ly se jed­not­li­vě. To však velmi ztě­žu­je po­sou­ze­ní po­tře­by mo­der­ni­za­ce nebo nové vý­stav­by, která vzni­ká v dů­sled­ku po­ža­dav­ků ener­ge­tic­ké trans­for­ma­ce. Od­vět­ví po­tře­bu­je mno­hem větší stan­dar­di­za­ci než v mi­nu­los­ti. To Eplan pod­po­ru­je a je rád, že v na­tu­re­ner­gie netze našel ino­va­tiv­ní­ho part­ne­ra. Spo­leč­né di­gi­tál­ní dvoj­če pro roz­vo­dy a roz­vod­ná za­ří­ze­ní i ří­di­cí a spí­na­cí tech­ni­ku tento pro­ces vý­raz­ně urych­lu­je, a navíc je mno­hem spo­leh­li­věj­ší.

Silní partneři pro energetickou transformaci

Právě toho chce na­tu­re­ner­gie netze do­sáh­nout. Chce a musí se více di­gi­ta­li­zo­vat, pro­to­že věří, že jí to v bu­douc­nu ote­vře nové mož­nos­ti a usnad­ní práci. Proto ve své trans­for­má­to­ro­vé sta­ni­ci v Rhe­in­fel­de­nu zkou­ší nej­no­věj­ší tech­no­lo­gie a pro­jek­tu­je další pi­lot­ní pro­jek­ty. Navíc díky Rit­ta­lu, sester­ské spo­leč­nos­ti Epla­nu, má sil­né­ho part­ne­ra i pro kon­ver­zi „hard­wa­ru“, ji­ný­mi slovy veš­ke­ré tech­ni­ky roz­vá­dě­čů.
En­te­g­ra a Eplan úzce spo­lu­pra­cu­jí na vy­tvo­ře­ní „ša­b­lo­ny pro­jek­tu“. To po­má­há za­jis­tit, aby se roz­vod­né sítě mohly roz­ši­řo­vat i v bu­douc­nu – s vy­so­kou efek­ti­vi­tou in­že­nýr­ské práce.

Na­tu­re­ner­gie netze také již ně­ja­kou dobu plá­nu­je stan­dar­di­za­ci – a zá­kla­dem pro ni bude i spo­leč­né di­gi­tál­ní dvoj­če vy­tvo­ře­né en­te­grou a Epla­nem. Je možné si před­sta­vit po­u­ži­tí dvou stan­dard­ních kon­cep­tů pro síť s pri­már­ním na­pě­tím 110 kV a na je­jich zá­kla­dě vy­tvá­řet kon­krét­ní va­ri­an­ty. Na­tu­re­ner­gie pra­cu­je na tom i s hlav­ní­mi do­da­va­te­li. To také zkrá­tí dobu po­třeb­nou pro pro­jek­to­vá­ní. A to je zá­sad­ní, pro­to­že bude nu­ce­na při­způ­so­bit vět­ši­nu svých tra­fosta­nic novým po­ža­dav­kům. V tom jí po­mů­že di­gi­tál­ní dvoj­če a pří­prav­né práce, které pro­vá­dě­jí en­te­g­ra a Eplan. Díky part­ner­ství a spo­lu­prá­ci při­chá­zí se sku­teč­nou ino­va­cí, která po­mů­že roz­ví­jet její dis­tri­buč­ní sou­sta­vy a efek­tiv­ně je při­způ­so­bit bu­douc­nos­ti.

Z pro­jek­tu však ne­bu­de mít pro­spěch pouze na­tu­re­ner­gie netze. Na roz­díl od stro­jí­ren­ství pro­vo­zo­va­te­lé dis­tri­buč­ních sou­stav ote­vře­ně sdí­le­jí in­for­ma­ce, pro­to­že si na­vzá­jem ne­kon­ku­ru­jí. Již nyní je o to velký zájem. Mnoho pro­vo­zo­va­te­lů roz­vod­ných sou­stav bude schop­no pře­vzít to, co Eplan dělá zde a v pra­cov­ní sku­pi­ně VDE, a vše ná­sled­ně vy­u­žít k rych­lé­mu pro­jek­to­vá­ní a re­a­li­za­ci vlast­ních pro­jek­tů mo­der­ni­za­ce a nové vý­stav­by.