Cyfrowe bliźniaki - rozwój sektora elektroenergetyki

W kolejnych latach dzięki postępom w zakresie internetu rzeczy czy sztucznej inteligencji, rozwój koncepcji cyfrowych bliźniaków zdecydowanie przyspieszył, demonstrując tym samym swoje liczne korzyści i szerokie zastosowania. “Digital twin” mogą monitorować i optymalizować operacje, szybko identyfikując problemy i poprawiając procesy, na przykład w produkcji, gdzie pomagają przewidywać i zapobiegać awariom maszyn. Umożliwiają także symulacje i testowanie, oceniając skutki różnych scenariuszy bez ryzyka dla rzeczywistych zasobów, co jest szczególnie przydatne w inżynierii i projektowaniu nowych produktów. Dzięki analizie danych pozwalają na predykcyjne utrzymanie ruchu, co umożliwia planowanie konserwacji przed wystąpieniem awarii. W logistyce i zarządzaniu łańcuchem dostaw, bliźniaki cyfrowe optymalizują procesy, przewidując zakłócenia i poprawiając efektywność. W urbanistyce i zarządzaniu infrastrukturą pomagają planować i zarządzać miastami oraz reagować na sytuacje kryzysowe poprzez tworzenie realistycznych modeli miejskich. W branżach motoryzacyjnej i lotniczej monitorują użytkowanie produktów, co pozwala na ich personalizację i ciągłe doskonalenie.

W sektorze energetycznym, bliźniaki cyfrowe odgrywają kluczową rolę w optymalizacji działań związanych z zasobami przedsiębiorstwa. Pomagają w balansowaniu obciążenia w sieciach energetycznych, co zwiększa stabilność i niezawodność dostaw energii. Ułatwiają również integrację odnawialnych źródeł energii (OZE) z istniejącą infrastrukturą energetyczną, optymalizując ich wykorzystanie i minimalizując wpływ na parametry jakościowe sieci. Tworząc cyfrowego bliźniaka przedsiębiorstwa możliwe jest zapobieganie oraz przewidywanie niepożądanych zdarzeń, jeszcze przed ich wystąpieniem.

Wykorzystana na Politechnice Świętokrzyskiej platforma oprogramowania ETAP umożliwia projektowanie, eksploatację i automatyzację systemów zasilania, co pozwala na precyzyjną analizę wpływu dołączenia źródeł OZE np.: instalacji fotowoltaicznej do struktury energetycznej przedsiębiorstwa. ETAP oferuje funkcjonalność cyfrowego bliźniaka, dzięki której przedsiębiorca zyskuje dostęp do szczegółowego raportu końcowego. Raport ten umożliwia identyfikację potencjalnych zagrożeń związanych z inwestycją w zieloną energię oraz określenie ewentualnych problemów operacyjnych.

ETAP jest zaawansowanym programem wspomagającym obliczenia sieci elektroenergetycznych w warunkach roboczych i zwarciowych. W środowisku tym można przeprowadzać różnorodne obliczenia, takie jak rozpływ prądów gałęziowych, określenie

napięć węzłowych oraz stopnia obciążenia elementów sieciowych. Oprogramowanie to umożliwia również dokładną analizę wpływu dołączenia instalacji fotowoltaicznej do struktury energetycznej przedsiębiorstwa. Cyfrowy bliźniak pozwala na symulację różnych scenariuszy, takich jak zmiany w warunkach pogodowych czy zmiany w zużyciu energii, co przyczynia się do lepszego zrozumienia wpływu tych czynników na wydajność instalacji fotowoltaicznej, a co za tym idzie – efekty ekonomiczne inwestycji.

Rysunek 1 Przykład realizacji cyfrowego bliźniaka mikrosieci Politechniki Świętokrzyskiej. Źródło: materiały własne.

Oprogramowanie ETAP jest również narzędziem służącym do analizy różnych stanów przejściowych w systemie elektroenergetycznym, w tym analizy stanu po włączeniu do pracy źródeł prosumenckich. Umożliwia pracę z modułami symulacyjnymi w trybie offline, jak również wykorzystanie danych do zaawansowanego monitoringu lub symulacji w czasie rzeczywistym. Dzięki temu przedsiębiorca może monitorować stan instalacji fotowoltaicznej, przewidywać problemy i optymalizować wydajność systemu.

Wykorzystanie cyfrowych bliźniaków w sektorze elektroenergetycznym może znacząco poprawić efektywność energetyczną, zwiększyć niezawodność systemu i zredukować koszty operacyjne. Dzięki temu przedsiębiorstwa mogą podejmować świadome decyzje dotyczące inwestycji w zieloną energię i lepiej planować swoje działania dekarbonizacyjne. Cyfrowe bliźniaki tworzone w oprogramowaniu ETAP stanowią użyteczne narzędzie, które może przyspieszyć transformację energetyczną i promować zrównoważony rozwój. Pozwalają one przedsiębiorstwom lepiej zrozumieć i zarządzać swoimi systemami zasilania, co prowadzi do większej efektywności, oszczędności kosztów oraz redukcji emisji CO2.

Odpowiedzią na rosnące zapotrzebowanie w zakresie tworzenia oraz analiz cyfrowych bliźniaków przedsiębiorstw są usługi oferowane przez Przemysłowe Laboratorium Niskoemisyjnych i Odnawialnych Źródeł Energii. Laboratorium, utworzone w ramach projektu CENWIS – Centrum Naukowo-Wdrożeniowego Politechniki Świętokrzyskiej, umożliwia wykorzystanie zaawansowanej aparatury badawczej do tworzenia cyfrowych bliźniaków            przedsiębiorstw.            Pozwala             to            na             dokładną                                   analizę i identyfikację problemów związanych z przyłączeniem nowej infrastruktury, w tym źródeł OZE do istniejącej sieci energetycznej klienta.

Źródło: materiały własne.

Przedstawiony na rys. 2 schemat obrazuje kompleksowość oferty Laboratorium, gwarantującą szczegółowe podejście do zleceń i pełne zadowolenie klienta. Zapraszamy do kontaktu.

Kierownik Laboratorium: dr hab. inż. Artur Bartosik prof. PŚk
tel. 783-230-613, e-mail: artur.bartosik@tu.kielce.pl