Satelitski nadzor: Osiguravanje sigurnosti obnovljive energije u Europi iz zraka – satelitima
- Zelena industrija - 19.07.2024.
Istraživači koje financira EU služe se umjetnom inteligencijom i satelitskom tehnologijom da bi infrastrukturu obnovljive energije na kontinentu učinili pouzdanijom.
U svibnju ove godine u Grčkoj bilo je potrebno nakratko isključiti solarne panele i vjetroturbine jer nacionalna električna mreža nije mogla primiti toliku količinu proizvedene energije.
Inženjerka elektronike Effie Makri smatra da to ukazuje na jedan od glavnih problema prijelaza na upotrebu obnovljivih izvora energije.
– Širenjem upotrebe obnovljivih izvora energije, sve će češće dolaziti do isključivanja infrastruktura obnovljive energije – tvrdi Makri.
Europa radi na golemom povećanju upotrebe obnovljive energije s ciljem da 45 posto energije do 2030. dolazi iz obnovljivih izvora u okviru plana EU-a REPowerEU.
Međutim, jedna od poteškoća obnovljivih izvora energije jest to što su oni nepostojani. Sunce nekada ne sija, a vjetar ne puše. S druge strane, kao što se dogodilo u Grčkoj, nekada je količina proizvedene energije veća nego što energetska infrastruktura može podnijeti, što dovodi do preopterećenja sustava.
Predviđanje proizvodnje i potražnje energije Makri vodi istraživački projekt pod nazivom RESPONDENT, koji financira EU da bi se s pomoću prednosti umjetne inteligencije, strojnog učenja i podataka promatranja Zemlje (EO) koje sakupljaju europski sateliti poboljšalo predviđanje ponude i potražnje energije te njihovo upravljanje. Projekt, kojim upravlja Agencija EU-a za svemirski program (EUSPA) u ime Europske komisije, započeo je 2022. i odvijat će se do travnja 2025.
Mogućnost predviđanja količine proizvedene i potrošene energije mogla bi u budućnosti spriječiti padove sustava, poput onoga u Grčkoj.
Tim istraživača iz grčke tvrtke Future Intelligence, koji vodi Makri, u Ateni se udružio sa stručnjacima za energiju i komunikacije iz Grčke, Irske i Španjolske. Istražuju načine upotrebe najsuvremenijih tehnologija za suočavanje s izazovom opskrbe Europe sigurnom i održivom energijom.
Pristup koji razvija tim iza projekta RESPONDENT temelji se na podatcima programa Copernicus, komponente promatranja Zemlje svemirskog programa EU-a i usluga programa Galileo. Makri tvrdi da bi na taj način Europa mogla postati energetski neovisnija jer bi modeli upotrebljavali europske satelite.
Dodatna vrijednost promatranja Zemlje Rad koji se provodi financira EUSPA, koja promiče upotrebu podataka promatranja Zemlje svemirskog programa EU-a za praktične usluge s dodanim vrijednostima, poput one koju predlaže RESPONDENT. Radi se o tržištu koje se brzo širi i očekuje se da će narasti s 3,4 milijarde eura iz 2023. na gotovo 6 milijardi eura 2033.
Kombiniranjem tih podataka s novim mogućnostima umjetne inteligencije i strojnog učenja mogu razviti model koji uzima u obzir širok raspon faktora koji utječu na energetsku opskrbu. To uključuje vremenske obrasce i različite profile korisnika koji se temelje na tri posebne vrste korisnika: privatne, industrijske i komercijalne.
– Svaka vrsta korisnika ima vlastiti obrazac potrošnje – kaže Makri.
S pomoću tih informacija moguće je bolje rasporediti električnu energiju na mreži. Primjerice, tijekom hladnih dana poželjno je više električne energije usmjeriti prema domovima s većom potrebom za grijanjem.
Međutim, ono što je važno jest veza između distribuirane i proizvedene energije – učinkovita distribucija može se razlikovati između sunčanoga i oblačnoga dana.
Probne demonstracije predloženih rješenja održat će se u solarnom parku u Ateni u Grčkoj te kod operatora sustava za distribuciju na širem području Barcelone u Španjolskoj kasnije ove godine i 2025.
Predviđanje ekstremnih vremenskih prilika
Tijekom istraživanja Makri i njezin tim utvrdili su da i ekstremni vremenski uvjeti mogu utjecati na rezultate izračuna. Iako to nije prvotno planirano, odlučili su taj faktor uključiti u svoj model.
Pritom dijele mišljenje talijanskog softverskog inženjera Francesca Parisija. On je vodio dvogodišnji istraživački projekt koji je financirala EU u novoosnovanoj tvrtki LiveEO sa sjedištem u Berlinu, specijaliziranoj za upotrebu podataka promatranja Zemlje radi pružanja praktičnih spoznaja poduzećima, tvorcima politika i upraviteljima ključnih infrastruktura, uključujući pružatelje energetskih usluga.
– Ekstremni vremenski uvjeti sve su češći i snažniji, dok srednjoročna i dugoročna predviđanja očekuju pogoršanje toga trenda – tvrdi. Time se stavlja veliki pritisak na našu ključnu infrastrukturu. Godine 2022. LiveEO bila je jedna od 74 tvrtke kojima je Europsko vijeće za inovacije dodijelilo sredstva programa Accelarator da bi razvili uslugu praćenja u stvarnom vremenu za infrastrukturne mreže s pomoću kombinacije satelitskih podataka, umjetne inteligencije i algoritama strojnog učenja. Njihov projekt pod nazivom EOinTime uspješno je završio u ožujku ove godine razvivši naprednu uslugu praćenja koja može brzo procijeniti oštećenja infrastrukture nakon nevremena i čak predvidjeti područja potencijalnih slabosti u budućnosti.
Pogled kroz oblake
Usluga upotrebljava posebnu vrstu satelitskih podataka koja se naziva radar sa sintetičkim otvorom (SAR) i može uočiti detaljne informacije o površini, poput strukture i vlage. Jedna od glavnih prednosti snimaka SAR je činjenica da, za razliku od optičke tehnologije, može ‘vidjeti’ kroz tamu, oblake i kišu te otkriti inače teško uočljive promjene.
Obično bi čovjek morao ručno procijeniti integritet energetske infrastrukture s tla ili iz zraka, s pomoću helikoptera ili zrakoplova. Parisio smatra da sateliti daju bolje rezultate.
– Mogli smo uočiti oštećenja koja helikopter nije uspio – kaže. Osim brze analize štete od nevremena, mogu pratiti utjecaj vegetacije na infrastrukturu, poput otkrivanja bolesti drveća koje bi u budućnosti mogle ugroziti električne vodove. Da bi vrednovali svoje modele, poslali su stručnjake da ispitaju drveće koje je sustav označio kao problematične i njihova su se predviđanja pokazala točnima.
Sustav također može obuhvatiti široko područje, a EOinTime već prati rizike povezane s vegetacijom na više od 100 000 km infrastrukture u svim europskim zemljama za njemačko internacionalno energetsko društvo E.ON.
Nakon provođenja probnih projekata na većini kontinenata, u zemljama poput Njemačke, Australije, SAD-a i Indonezije, tvrtka LiveEO uspjela je skratiti vrijeme odgovora potrebno za otkrivanje problema i informiranje klijenata s nekoliko dana na nekoliko sati.
U sljedećoj fazi nastojat će to vrijeme još više skratiti zajedničkim radom s velikim industrijskim partnerima, kao što su Deutsche Bahn i E.ON.
– Svaki zastoj skup je, opasan i uvelike utječe na društvo – zaključio je Parisio. ‘Kada dođe do prekida struje, svaka je minuta važna.’
Istraživanje u ovom članku financirano je kroz EU-ov program Horizon, uključujući, u slučaju projekta EOinTime, i Europsko vijeće za inovacije (EIC). Stavovi sugovornika ne odražavaju nužno stavove Europske komisije.
Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.
Autor Jack McGovan
