ENERGETIKA březen/duben 2025 | A-Z ELEKTRO | 67 Do roku 2030 má být přibližně 80 % elektřiny vyráběno z obnovitelných zdrojů. Pilotní projekt společnosti naturenergie netze GmbH 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. Provozovatelé distribučních soustav čelí obrovskému úkolu: potřebují svoji síť přizpůsobit všem novým složitým požadavkům. Pro firmu 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 Společnost 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. Rainer Beck, koordinátor rozvoje distribuční sítě, vysvětluje: „Než začneme projektovat, vytvoříme digitální dvojče transformátorové stanice, tj. virtuální reprezentaci se všemi údaji jak pro rozvody a rozvodná zařízení, tak pro řídicí a spínací techniku, a samozřejmě pro budovy a všechny periferie. Přestavbu potom plánujeme na základě digitálního dvojčete.“ Dalším důvodem, proč je projektování transformačních stanic tak náročné, je fakt, že rozvodná zařízení a řídicí a spínací technika jsou navrhovány různými systémy CAD. 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 společnosti entegra a Eplan inovativního provozovatele distribuční soustavy s vhodným pilotním projektem, který by se do této spolupráce zapojil jako třetí strana. Kontakt se společností naturenergie netze přišel v pravý čas – zejména proto, že šlo o složitý projekt. Rainer Beck vysvětluje: „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. Matthias Schuy, Business Development Manager společnosti entegra, říká: „To, co zde děláme, tedy integraci rozvodných zařízení a řídicí a spínací techniky transformátorové stanice do jednoho digitálního dvojčete, se nikdy předtím nerealizovalo. Ovšem přínosy jsou velmi slibné.“ Požádali jsme tohoto odborníka, aby nám poskytl bližší detaily. Rainer Beck: „Samozřejmě, 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 programu primtech 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 řídíme 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,“ vysvětluje Jan Oliver Kammesheidt, globální manažer pro vertikální trh energetiky ve společnosti Eplan. 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 ze softwaru primtech do prostředí Eplan nebo SAP. Digitální dvojče tak plní jednu ze svých hlavních funkcí – nabízí centralizovaný přístup ke všem důležitým informacím o trafostanici,“ vysvětluje Matthias Schuy. Standardizace řídicí a spínací techniky Tuto spolupráci tří stran – společností entegra, Eplan a provozovatele distribuční sítě – umožnilo, nebo přinejmenším usnadnilo, rozhodnutí přijaté před dvěma lety. Tehdy začala „Digitální dvojčata tvoří základ našeho projektování,“ Rainer Beck, naturenergie netze
RkJQdWJsaXNoZXIy Mjk3NzY=