ENERGIEWENDE a INDUSTRIE 4.0 spolu úzce souvisejí

Jedním ze závěrů nedávného fóra špičkových německých představitelů oboru elektroniky bylo konstatování, že vývoj obou hlavních současných trendů německé energetiky Energiewende a průmyslu Industrie 4.0 je hluboce propojený. Vzájemně se mohou významně synergicky posilovat. Německo prožívá historickou šanci stát se „zkušební světovou laboratoří energetiky zítřka“. Hovořilo se také o obrovském exportním potenciálu, který pro německý průmysl představuje úspěšné zvládnutí Energiewende.

Pokud mají dodávky z obnovitelných zdrojů přesáhnout 30procentní hranici na výrobě elektřiny, je základním předpokladem „zasíťování“. Tento proces již byl zahájen. Úzce souvisí s tématy: „Smart Metering“ – chytré měření, digitální rozvodny, stejně jako regulovatelné místní trafostanice i energetický management v kombinaci se silnými stránkami německého průmyslu při zacházení s komplexními zasíťovými systémy. To vše se může stát exportním šlágrem.   

„Když se do Smart Grid integrují inteligentní místní síťové stanice, digitální chránící zařízení a digitální rozvodny, dají se nalézt zcela nové aplikace a vzniká mnoho nových obchodních modelů, které si ještě ani nedovedeme představit“ říká Dr. Thomas Benz, zástupce společnosti ABB a dodává: „Google také nebyl založen dříve, než došlo k rozvoji internetu! Proto očekávám velký investiční impulz.“

Tyto procesy jsou nyní po celém světě pečlivě sledovány, a proto němečtí odborníci vyzývají k co nejrychlejšímu rozvoji pilotních projektů v Německu, které jsou předpokladem pro dodávky na světové trhy. Velký zájem o nové technologie je očekáván zejména z Asie, USA a Blízkého východu, kde vznikají Smart Cities s vysokými požadavky na výkon („Performance“) a na bezpečnostní standardy.

Jednou z překážek rozvoje je aktuální nedostatečná regulace pobídek, která není dostatečnou podporou investic dodavatelů energie a provozovatelů sítí do Smart Grid. „Nyní investovat a poté čekat sedm let na refinancování - toto riziko si na sebe nikdo nevezme,“ říká k tomu Dr. Benz.

Energiewende ale nespočívá jen v integraci obnovitelných zdrojů energie do distribučních sítí, i trochu opomíjené zvyšování energetické efektivity je podstatnou součástí – tedy zavádění energetického managementu v německých podnicích. V propojení energetické efektivity s obnovitelnými energiemi hraje klíčovou roli flexibilita - už jen z toho důvodu, že je třeba stoupající podíl obnovitelných zdrojů integrovat do celého systému. A s tím zase souvisí nezastupitelná role – digitalizace a robotizace průmyslu, která v Německu nese název Industrie 4.0. Právě ona umožňuje potřebnou flexibilitu, aby se do budoucna mohl energetický systém pružně přizpůsobovat spotřebě ve výrobě.

Trh s přístroji a systémy pro Energiewende je zatím zklamáním

Podobně jako u elektromobility se v Německu zatím nedaří skutečně rozhýbat trh s přístroji a systémy pro Energiewende. Výrobci zařízení a komponentů pro Energiewende jsou roztrpčeni zdlouhavostí, nekoordinovaností a hlavně chybějícími úpravami rámcových podmínek, které by podnítily poptávku. Výrobci elektřiny se nacházejí tak trochu ve slepé ulici, neboť musejí uvažovat v rámci dlouhých životních cyklů svých zařízení a nejsou za své rizikové investice dostatečně odměnováni. Proto se také současná fáze může veřejnosti jevit jako „přešlapování Energiewende na místě“ a vedou se o ní kontroverzní diskuze. Zatímco jedni kritizují, že „Wende“ znamená „obrat“ – tedy vývoj, který má proběhnout rychle, pro energetickou branži a provozovatele elektrických sítí je už současný vývoj příliš rychlý. Tyto obory jsou zvyklé na velmi dlouhé investiční cykly. Energiewende přitom nepřišla až s havárií ve Fukushimě. Jejím „předstupněm“ byl zákon o podpoře výroby energie z obnovitelných energií EEG, který vstoupil v Německu v platnost už před 15 lety.

Odborníci odmítají myšlenku, že by se Energiewende dostala do slepé uličky. Zároveň ale upozorňují, že vyšších podílů obnovitelných zdrojů na výrobě elektřiny nelze dosáhnout bez „smart“ a bez „zasíťování“.

Rostoucí výroba elektřiny z energie větru a slunce

Zatímco skutečně mohutné větrné elektrárny se stavějí na severu a na východě až v posledním období, vítězné tažení fotovoltaiky neočekával nikdo. Mnohé energetické firmy nepovažovaly za možné, aby domácnosti dosáhly výroby elektřiny, která by stála za zmínku. K postupnému snižování cen fotovoltaických technologií ale přistoupil jeden psychologický efekt – mnozí občané se chtěli vzepřít neoblíbeným energetickým koncernům a ještě přitom vydělat. A tak se z hnutí „Do-It-Yourself“- stal systémový element dodávek energie, disponující v Německu 1,5 milionem malých fotovoltaických zařízení s celkovým nominálním výkonem 38 GW (téměř dvacetinásobek nominálního výkonu Temelína), který je dodáván ponejvíce do sítě nízkého napětí. K umožnění dalšího vývoje je nezbytně nutná stabilizace elektrických sítí.

Regulovatelné transformátory místních sítí jsou základním elementem

V Německu se pro ně používá zkratka RONT (regelbare Ortsnetztransformatoren) a jsou výchozím předpokladem pro hladkou integraci obnovitelné energie do sítí středního a nízkého napětí. Zatím se regulovatelné transformátory používaly hlavně u sítí s vysokým a středním napětím. S rostoucím podílem fotovoltaiky musí být aplikována automatizační technika, senzorika a aktorika spolu s příslušným software v sítích nízkého napětí. Pilotní projekty např. firem RWE a ABB probíhaly už v letech 2009 - 2011. Nicméně ani dnes není poptávka nijak vysoká – provozovatelé se do nové techniky nijak nehrnou, jak by se dalo předpokládat. Důvodem je neexistence odpovídajích pobídek pro zavádění vysoce komplexních a přitom stále ještě do jisté míry rizikových technologií a malý prostor pro „proces učení se“. Přitom teprve propojením RONT se Smart Metering se z běžných sítí stanou „inteligentní resp. chytré sítě“ – integrované energetické informační sítě, umožňující nové obchodní modely.

Pobídky z roku 2009 zastaraly

Aktuální pobídky vznikaly v době, kdy byla zcela jiná výchozí situace. Tehdy šlo hlavně o odstranění neefektivností v provozu elektrických sítí a snížení nákladů za jejich provoz. Současný regulační režim, který se stal brzdou dalšího rozvoje, ale bude platit až do roku 2019. V současné době je zapotřebí čekat až 7 let na refinancování aktuálních investic. Jedním z možných řešení by bylo povolení krátkodobého zvýšení síťových poplatků, které jsou spojeny s provozem přenosové a distribuční soustavy. I tak je ale zřejmé, že je současný stav neudržitelný a je zapotřebí nový regulační rámec. Zasíťování je vysoce komplexní proces, a všichni zúčastnění vstupují na „neprobádané území“. To neplatí jen pro energetický sektor, ale také pro pojem Industrie 4.0 – tedy digitalizaci průmyslu.

Průmysl 4.0 – průmysl váhá se zaváděním energetického managementu

Pokud se staví nová továrna na „zeleném poli“ je vybavována nejmodernější technikou.  Stávající podniky ale pracují i s 30 let starými stroji a chtějí je i nadále využívat – proto se i v průmyslu jedná o postupný vícerychlostní proces. Jedním z důležitých kroků na cestě k Industrie 4.0 je zavedení energetického managementu. Německý průmysl se již sice asi tři až čtyři roky nachází na cestě zvyšování energetické efektivity, ale při zavádění energetického managementu ještě mnohé firmy zůstávají ve „vyčkávacím postoji“. Vinou politiky došlo i zde ke zdržení v aplikaci potřebných rámcových podmínek – teprve na jaře tohoto roku byla definitivně odhlasována novela zákona o energetických službách „EDL-G“, která zavazuje podniky - nepatřící do kategorie malých a středních – k povinnému energetickému auditu do konce tohoto roku. Výsledkem je, že podniky, kterých se to týká „nevědí, kam dřív skočit“ a ostatní zůstávají ve stádiu převládajícího stoického klidu.

Pro vedoucí pracovníky, zodopovědné za výrobu, se jedná o složitou situaci. Otázka energetické efektivnosti pro ně není podstatným tématem v situaci, kdy především musí zajistit včasné dodávky v patřičné kvalitě. Proto se chovají spíše podle motta: „Never change a running System“ (nikdy neměňte fungující systém).  Přitom přehlížejí fakt, že zavedení energetického managementu zlepšuje procesy. „Energetický management doprovází většinou optimalizaci procesů“ – dodává k tomu Torsten Hocke z firmy Weidmüller.

Firma Weidmüller realizovala v Detmoldu efektivní, energeticky transparetní závod, kde mají zákazníci firmy možnost vidět, že to skutečně funguje. A většina žasne.

Bez energetické efektivity to nepůjde

Německý průmysl už má jednu vlnu zavádění energetické efektivnosti za sebou: před nedávnem proběhl masívní přestup na vysoce efektivní elektromotory a pohony s řízenými otáčkami.  Takto se pomocí poměrně jednoduchých opatření dosáhlo značných úspor. Návratnost investic (ROI = Return-of-Invest) byla nejdéle tři roky. Teď tedy německý průmysl stojí před druhou vlnou zavádění úspor energií a ptá se: Kde jsou další potenciály úspor a jak jsou vysoké?

Aktuálně je spíše odstrašuje administrativní „monstrum“, spojené se energetickými audity, které pro ně naopak budou znamenat nemalé náklady, a samy o sobě nic nepřinesou. Navíc místo jednoduché výměny elektromotorů bude zapotřebí provádět měření v systému, tedy zřídit měřicí místa, měření sledovat a srovnávat. Teprve pak bude možno zjistit skutečné potenciály úspor. A ještě se musí počítat s různými „pastmi“, pokud se neposuzuje systém jako celek. Jestliže se např. v hale na vstřikované odlitky, která pracuje efektivně na základě zpětného využití odpadního tepla, sníží odpadní teplo jednotlivých strojů, může být taková optimalizace kontraproduktivní.

Zatím nejsou předpisy pro firmy, kterých se začíná letos týkat energetický audit, nijak zvlášť přísné. Pro první certifikaci v podstatě stačí měsíční odečty nadřazených měřičů. Pro optimalizaci energetické efektivity ale nelze mnoho vyčíst z takto získaných dat. Musejí se indikovat jednotlivá zařízení a procesy, které způsobují např. odběrové špičky. K tomu Hocke poznamenává: „Po prvním certifikačním procesu se nemusí moc dít. Jelikož se cykly (certifikace) konají každé tři roky, můžeme pocítit první dopady nejdříve za šest let – pokud podniky nebudou chtít zavést rozumný a celkový energetický management na základě vlastního zvážení“. Zároveň uznává, že zavedení energetického managementu jako kroku směrem k Industrie 4.0, je velmi komplexním procesem, který vyžaduje počáteční investice a reorganizaci. Současné poměrně nízké ceny energie navíc nevytvářejí potřebný tlak.

Na druhé straně je také pravdou, že některé obory průmyslu jsou již v digitalizaci dále než energetická branže. Zatím aspoň v elektrické síti nízkého napětí není hardware zasíťován. Útěchou je, že v IT odděleních energetických firem se napevno „usídlily“ projekty, související se Smart Metering. 

Energiewende pokračuje

Z výsledků expertní diskuze vyplývá, že žádný z účastníků nepřipouští možnost „stagnace“ nebo dokonce „ztroskotání“ Energiewende. Tu a tam sice stále dochází k potížím a zdržením, ale to lze očekávat u takto komplexního procesu s mnoha aktéry z různých oborů a někdy zcela protichůdnými zájmy.

 

Dipl.-Ing. Zdeněk Fajkus

VTUD e.V., Mnichov

Pramen: Markt&Technik 33/2015

Foto autor a ARC-Robotics 

celý článek ke stažení zde:

CI03_15_24_25_ENERGIEWENDE a INDUSTRIE_CI_SABLONA.pdf