„Efektyvus elektros energetikos sistemos valdymas ir patikimumo didinimas, ypač Lietuvai sinchronizavus darbo režimus su kontinentinės Europos elektros tinklais, išlieka vienu iš svarbiausių uždavinių“, – sako Išmaniųjų tinklų ir atsinaujinančios energetikos laboratorijos vadovas dr. Darius Naujokaitis. Elektros tinklų plėtrą ir atsinaujinančių energijos išteklių integravimą į tinklus vertinantis ir modeliuojantis LEI padalinys yra vykdęs ne vieną atsakingą nacionalinį bei tarptautinį projektą.
Netikslumų kaina didelė
Laboratorijos kasdienybė – tai atidūs skaičiavimai, matematinis modeliavimas ir naujų metodikų kūrimas. Klaidų išvengti ypač svarbu, nes mokslininkų studijų rezultatai dažnai perkeliami į realybę – pavyzdžiui, statant atsinaujinančių energijos šaltinių parkus. Įvėlus klaidą, nuostoliai gali siekti milijonus.
„Mūsų gaunami užsakymai dažniausiai nėra paprasti, nes kitu atveju tyrimus ir analizes atliktų pačios įmonės. Neretai literatūroje sunku rasti reikiamų pavyzdžių, tad sprendimą arba metodiką tenka kurti patiems – atskleidė laboratorijos vyresnysis mokslo darbuotojas, buvęs jos vadovas dr. Virginijus Radziukynas. – Laboratorijos pasiekimai neretai sudomina ir užsienio kolegas. Pavyzdžiui, mūsų mokslininkų sukurta elektros skirstomųjų tinklų patikimumo gerinimo metodika buvo pristatyta tarptautinėje konferencijoje Floridos universitete, JAV.“
Tyrimų pirmeiviai
Vienas didžiausių pastaruoju laikotarpiu laboratorijos vykdytų projektų – elektros perdavimo tinklo operatorės AB „Litgrid“ užsakyta studija. Jos tikslas buvo sukurti metodiką, kuri padėtų nustatyti, kiek energijos šaltinių galima vienu metu prijungti į tinklą, viršijant linijos pralaidumą. Atlikę skaičiavimus, mokslininkai padarė išvadą, kad vėjo ir saulės elektrinių prijungimo galingumai gali ženkliai viršyti tuo metu nustatytus ir leidžiamus, o tai leido Lietuvos teritorijoje vykdyti papildomą saulės elektrinių ir vėjo jėgainių, bei elektros energijos kaupimo sistemų/baterijų plėtrą.
„Jei linijos pralaidumas yra 100 proc., anksčiau prie tinklo, geriausiu atveju, būdavo jungiami tik tokio galingumo elektros energijos gamybos šaltiniai. Tačiau mūsų pasiūlyti techniniai sprendimai ir sudaryta skaičiavimo metodika leido nustatyti, kad investicijos atsipirks ir eksploatacija bus vykdoma saugiai, jeigu prie prijungimo taško prijungsime 200 proc. galingumo šaltinius. Pavyzdžiui, 100 proc. galingumo vėjo jėgainę ir 100 proc. galingumo saulės elektrinę, lyginant su elektros linijos pralaidumu. Tokiu atveju, galima įrengti net du kartus daugiau elektrinių – paaiškino dr. Virginijus Radziukynas. – Tapome pirmaisiais Europoje, pasiekusiais tokius skaičius, tad mūsų studija susidomėjo ir kitų šalių atstovai. Darbas buvo išties atsakingas ir sudėtingas, nes literatūroje informacijos buvo nepakankamai. Džiugu, kad šiuo metu sprendimas įgyvendinamas sėkmingai.“
Praėjusiais metais laboratorija užbaigė dar vieną svarbų projektą. Kartu su AB „Litgrid“ ir kaupimo sistemos operatore UAB „Energy cells“, laboratorijos mokslininkai atliko virtualaus tinklo, kuris galėtų tapti elektros rinkos produktu, studiją. Tokia inovacija galėtų prisidėti prie elektros sistemos patikimumo, padidinti elektros perdavimo linijų pralaidumą ir išplėsti elektros tinklo galimybes integruoti energiją iš atsinaujinančių šaltinių – saulės ir vėjo parkų.
„Įsivaizduokime, kad linijos pralaidumas yra 100 proc., o mums reikia per ją perleisti 120 proc. srovę. Kaupimo sistemos pagalba mes galime užtikrinti, kad komercinis srautas atitiktų 120 proc., o fiziškai elektros tekėtų tik 100 proc. Praėjus linijos apkrovimo pikui, likusią dalį elektros energijos galėtume persiųsti vėliau“, – atskleidė dr. Virginijus Radziukynas.
Prisidėjo prie ištakų
Laboratorija prisidėjo ir prie neseniai įvykusio istorinio įvykio – Baltijos šalių sinchronizacijos su kontinentine Europa, ištakų. Dar 2007 m. AB „Litgrid“ (tuo metu AB ,,Lietuvos energija“) užsakymu, laboratorijos mokslininkai atliko studiją, kurios metu vertino Lietuvos elektros energetikos sistemos darbo galimybes su kontinentinės Europos tinklais.
Po poros metų, 2009-aisiais laboratorijos atstovas dr. Virginijus Radziukynas dalyvavo Europos akademijos patariamosios mokslo tarybos vykdomame tarptautiniame projekte ,,Transforming Europe’s Electricity Supply – An Infrastructure Strategy for a Reliable, Renewable and Secure Power System“, kuriame buvo nagrinėjamos elektros perdavimo tinklų technologijos ir plėtros principai Europos Sąjungoje, apimant 50 metų perspektyvą. Darbo grupę sudarė trylika mokslininkų iš Kembridžo, Oksfordo, Birmingamo, Helsinkio technologijų ir kitų universitetų.
2012– 2014 m. buvo vykdomas projektas ,,Lietuvos energetikos sistemų patikimumo ir rizikos tyrimas“. Jo metu sudaryta metodika, kurią taikant vertinamas elektros perdavimo tinklo patikimumas, kai Lietuvos (Baltijos) elektros energetikos sistema dirba sinchroniškai su kontinentinės Europos tinklais.
Kruopščių skaičiavimų pareikalavo ir kitas su sinchronizacija susijęs projektas. 2020 m. AB „Litgrid“ užsakymu, laboratorijos mokslininkų buvo sukurtas viso Lietuvos elektros perdavimo tinklo matematinis modelis. Projekto metu didžiosiose šalies elektrinėse buvo atliekami bandymai. Naudojant jų rezultatus, sudaryti elektrinių agregatų matematiniai modeliai, kurie įtraukti į vieningą Lietuvos (Baltijos) elektros energetikos sistemos matematinį modelį.
„Darbas buvo išties ilgas ir atsakingas. Pirmiausia, su kiekviena elektrine reikėjo suderinti bandymų programas, taip pat perdavimo tinklo operatorius turėjo pasirašyti sutartis, kadangi kartais elektrinę specialiai paleisdavo vien dėl mūsų tyrimo. Viską suderinus, laukė ne vieną valandą trukę eksperimentai, o vėliau, naudojant metodikas, matematinio modelio sudarymas ir validavimas“, – atskleidė dr. V. Radziukynas.
Tarptautinis bendradarbiavimas
2017–2019 m. laboratorijos darbuotojai dalyvavo programos „Horizontas 2020“ projekte „Keep the Energy at the right place! (EnergyKeeper)“. Jo metu buvo kuriama elektros energijos kaupimo sistema, kurią sudarė energijos kaupiklis ir IT platforma, buvo rengiamos rekomendacijos prekybai papildomomis/sisteminėmis paslaugomis, kibernetiniam ir duomenų saugumui, ES energetikos politikai. Tarptautiniam konsorciumui vadovavo Lietuvos energetikos institutas. Projektas svarbus tuo, kad buvo kuriama naujos technologijos srautinė elektros energijos kaupimo sistema/baterija (angl. Redox Flow Battery) – santykinai ekologiška, joje nebuvo naudojama aplinkai agresyvių medžiagų. Tikimasi, kad ateities energetikoje šios baterijos pakeis ličio technologijas.
2018–2020 m. Europos komisija sudarė „Horizontas 2020“ tarptautinių projektų klasterį/projektą ,,Novel Energy Storage”. „Energy Keeper“ projektas buvo tarptautinio klasterio/projekto koordinatorius. Klasteryje/projekte dalyvavo šie „Horizontas 2020“ projektai: „EnergyKeeper“, „Pentagon“, „Baobab“, „SHAR-Q“, „Resolved“, „Storage4Grid“, „Sabina“, „CHESTER“.
Visi šie projektai buvo susiję su naujų elektros energijos kaupimo sistemų/baterijų technologijų/sprendimų kūrimu ir taikymu, įskaitant ir dalyvavimą reguliavimo apkrova paslaugose (angl. Demand Response), kai elektros energetikos sistemose integruoti dideli kiekiai vėjo ir saulės elektrinių.
2020-2023 m. VšĮ „Inovacijų agentūra“ finansuojamo SMART FDI programos projekto ,,Integruotos išmaniosios ekosistemos sukūrimas ir pademonstravimas” vykdymo metu kartu su UAB ,,Energy Ideas Group“ buvo sukurta IT platforma ir išmanusis valdiklis, diegiamas vartotojo arba atsinaujinančių energijos išteklių elektrinės (AEI) pusėje. Įdiegti dirbtinio intelekto algoritmai suteiks papildomas galimybes vartotojų apkrovoms, elektros energijos kaupimo sistemoms ir atsinaujinančių energijos išteklių elektrinėms efektyviau dalyvauti elektros energetikos sistemos veikloje. Šio techninio sprendinio diegimas praktikoje sudarys sąlygas integruoti didesnius AEI kiekius, sumažinti jų atsipirkimo laiką, tuo pačiu ir CO2 emisijų išmetimus į atmosferą, bei galutiniam vartotojui įsigyti elektros energiją patrauklesne kaina.
Energetikos ateitis
„Virtualių ir hibridinių sistemų integravimo į elektros tinklus, bei jų gebėjimo veikti „salos režimu“ tyrimai ir diegimas prisidės prie darnios ir tvarios elektros energetikos sistemų plėtros, sudarys galimybes integruoti didesnius kiekius atsinaujinančių energijos išteklių. Skaitmenizavimo technologijų ir dirbtinio intelekto metodų taikymas leis sukurti efektyvesnius stebėsenos ir valdymo algoritmus, kurie padės užtikrinti didesnį elektros energetikos sistemų lankstumą ir stabilumą. Todėl ateityje tyrimai turės vis didesnę svarbą bei leis sukurti daug inovacijų energetikos sektoriuje“, – sako dr. D. Naujokaitis.
