7 grote uitdagingen van een elektriciteitsnet en hun oplossingen

7 grote uitdagingen van een elektriciteitsnet en hun oplossingen

Elektriciteit is een krachtig iets. Om de voordelen ervan te kunnen benutten, is het noodzakelijk dat de hoeveelheid elektriciteit in het net overeenkomt met het werkelijke verbruik. Door de steeds toenemende vraag en de toenemende populariteit van elektrische voertuigen zijn er verschillende uitdagingen voor de beheerders van het elektriciteitsnet.

1. 1. Groeiende hoeveelheid hernieuwbare energiebronnen

Naar verwachting zal in 2050 62 %van de opgewekte energie worden gedekt door hernieuwbare energiebronnen. Ter vergelijking: de hoeveelheid groene energie die in 2019 wordt opgewekt, vertegenwoordigt 27 %van de wereldwijde productie en slechts 13 % van detotale productiecapaciteit in Slowakije. De aansluiting van hernieuwbare energiebronnen (HEB) op het net is echter niet zo eenvoudig als het lijkt en de doeltreffendheid ervan is volledig afhankelijk van de weersomstandigheden. Vanuit dit oogpunt worden HEB's beschouwd als een onstabiele energiebron en kan hun werking, zonder een geavanceerd beheersysteem, een ernstiggebrek aan evenwicht op het net veroorzaken.

Oplossing: Elektriciteitsaccumulatie.Batterijen of andere energieopslagsystemen die ongebruikte energie kunnen opslaan en opslaan voor latere behoefte. Kunstmatige intelligentie kan de voorspellingssystemen verbeteren en zo nauwkeuriger weer- of energieverbruiksvoorspellingen mogelijk maken. Met deze aanpak kunnen nutsbedrijvende planning van de elektriciteitsbehoeften van hun klantenverbeteren en kunnen slimme energiebeheeroplossingen groene energie omzetten in een betrouwbaar alternatief voor fossiele brandstoffen.

2. 2. Elektriciteitstransmissieverliezen

Elektriciteitsverdeling over lange afstanden verhoogt de temperatuur binnen de elektriciteitsleidingen en veroorzaakt zo aanzienlijke energieverliezen in de vorm van warmte. Uiteindelijk worden deze verliezen betaald door de dagelijkse elektriciteitsverbruikers. In 2019 bedroegen de vergoedingen in verband met elektriciteitstransmissieverliezen 4,57% van de uiteindelijke elektriciteitsprijs voor huishoudens en 4 % voor bedrijfseigenaren in Slowakije. Hoewel de hoeveelheid energie die verloren gaat in Europa relatief laag is, ongeveer 4 à 5 %, worden er in andere landen veel meer energieverliezen geleden. Bijvoorbeeld 19 % in India en een verbazingwekkende 50 %in Haïti.

Oplossing:Energiedecentralisatie. Een verschuiving van de elektriciteitsproductie in enkele grote centrales naar een systeem van kleine lokale energiebronnen die ervoor zorgen dat de energie zo dicht mogelijk bij de bron wordt verbruikt, zelfs op het niveau van individuele woongebouwen, bijv. prosumenten.

3. 3. Frequente stroomonderbrekingen

De twee meest voorkomende oorzaken van stroomuitval zijn extreme weersomstandigheden en versleten elektriciteitskabels. Hoewel Europa niet zo vaak wordt getroffen, bedreigen ernstige gevallen van stroomuitval miljoenen mensen en veroorzaken ze al miljardenschade in heel Australië en de Verenigde Staten. Naast het verlammende leven in de getroffen gebieden, kan een enorme stroomstoring leiden tot schade aan elektronische apparaten en belangrijk gegevensverlies.

Oplossing: Verhoogdezelfvoorzienendheid op het gebied van energie. Back-upbronnen, zoals batterijen, kunnen langdurige bescherming bieden bij stroomuitval en zorgen voor een continue werking van cruciale apparatuur. In combinatie met een hernieuwbare energiebron kan een leveringspunt groene energie opslaan en opslaan voor later gebruik.

4. 4. Elektromobiliteit

Elektrische voertuigen (EV) zijn nog steeds zeldzaam, maar de snelle vooruitgang in de technologie verhoogt hun populariteit. Het opladen van EV kan echter veel tijd in beslag nemen en als we niet kunnen toestaan dat we een halve dag in het tankstation doorbrengen, moeten we een supercharger gebruiken die een immense hoeveelheid energie verbruikt. Ter vergelijking: één volledige lading met een supercharger staat gelijk aan de lancering van 70 airco's tegelijk. Zo'n onmiddellijke verandering in de energievraag is een enormprobleem voor het net.

Oplossing: Smartgrid. Onlineaansluiting van verschillende bronnen zoals zonnepanelen, accu's, EV-laders of andere apparatuur. Door de analyse van de verzamelde "Big data" in real-time, is het mogelijk om de reactietijd op de veranderingen in het elektriciteitsnet te versnellen en zo een hoge kwaliteit en stabiele energievoorziening te garanderen. Met andere woorden, apparaten kunnen zich ontdoen van ongebruikte energie ten gunste van andere apparatuur die deze nodig heeft.

5. 5. Modernisering van het net

Hoewel de levensduur van elektriciteitskabels niet eeuwig is en de renovatie of aanleg van nieuwe elektriciteitskabels kostbaar is, is er een constante behoefte om de capaciteit ervan te vergroten.

Oplossing:Energiedecentralisatie. Zoals hierboven vermeld, verlaagt de lokale energieproductie en -consumptie de hoeveelheid elektriciteit die via het elektriciteitsnet wordt gedistribueerd. Daardoor zijn de transmissieverliezen lager en gaan minder belastende elektriciteitslijnen langer mee.

6. 6. Bedreiging van cyberaanvallen

De digitalisering van de energiesector heeft ook zijn neveneffecten. Er zijn al gevallen ontdekt waarin een groep hackers infiltreerde in systemen van energiebedrijven en duizenden huishoudens blootstelde aan een gecontroleerde black-out.

Oplossing: Blokketen. Het potentieel van gedistribueerde databases om cyberaanvallen te elimineren bleek zo efficiënt te zijn dat zelfs internationale financiële instellingen zoals J.P. Morgan en Nasdaq de implementatie ervan overwegen. Net zoals bij de decentralisatie van de energieopwekking, waarbij de verantwoordelijkheid voor het beheer van het net niet in handen is van één enkele leverancier, kunnen gedistribueerde databanken de werking van het hele systeem niet verstoren door een aanval op één enkel punt van het net, bijvoorbeeld één elektriciteitscentrale.

7. 7. Bedreiging van terroristische aanslagen

Hoewel een aanval op voedselbronnen of andere vitale voorzieningen grote problemen en paniek in de samenleving kan veroorzaken, kan de situatie met de huidige transportmogelijkheden relatief snel worden opgelost. Aan de andere kant kan de verwoesting van elektriciteitsleidingen veel langer duren om te herstellen.

Oplossing: Microgrids. Of, eenvoudig gezegd, zelfvoorzienende energiegemeenschappen. Als een terroristische groepering zou besluiten om de energievoorziening op grote schaal te stoppen, zou een aanval op een enorm aantal micronetwerken nodig zijn.