Усложняя, упрощай

Изображение от DC Studio на Freepik

Шведская компания ABB недавно провела маркетинговое исследование, которое показало, что 44% организаций считают важным при планировании и построении собственных энергосистем ставить как экономические, так и экологические цели, но только 20% полагают, что в этом им может быть полезен промышленный интернет вещей (Industrial Internet of Things - IIoT). Видя, как интернет преобразил жизнь и труд людей, мы решили разобраться, почему IIoT так медленно внедряется на энергетическом производстве.

Под промышленным интернетом вещей понимается совокупность датчиков, исполнительных устройств и объединяющих их информационных сетей для мониторинга состояния оборудования, параметров технологических процессов и действий работников. В электрических микросетях особое внимание уделяется датчикам, поскольку благодаря им различные устройства могут в реальном времени отслеживать потребление энергии, уровень заряда резервных батарей, нагрузку объектов генерации и другие параметры, помогающие управлять энергосистемой. Например, зная режимы работы оборудования, можно предсказать моменты дефицита мощности и принять меры.

Чем IIoT лучше старых добрых систем SCADA, давно и надёжно работающих на тысячах предприятий? Если обратиться к зарубежному опыту, то преимущества новой технологии наиболее ярко проявляются в развивающихся странах, не имеющих надёжной связной инфраструктуры, например, в Африке. Так, британская компания gridIMP в Южно-Африканской Республике помогает местным энергетикам развернуть систему мониторинга и управления, которая поможет упорядочить веерные отключения электроэнергии. Промышленный интернет вещей часто внедряется в исторических зданиях, вид которых нельзя портить кабельными линиями.

Серьёзные инвестиции в IIoT сделал французский энергетический гигант Engie. Его исследовательский и конструкторский центр CRIGEN Lab создаёт оборудование для водородной энергетики с использованием цифровых двойников и технологической платформы ThingWorx от международной ИТ-компании PTC.

Датская энергетическая компания Ørsted также всерьёз занялась IIoT. В кооперации с сотовым оператором Vodaphone она соединяет морской ветропарк у побережья Шотландии с облачным центром обработки данных Microsoft. Там будут накапливаться и обрабатываться данные, необходимые для предиктивной аналитики технического состояния ветровых турбин и планирования работ по их обслуживанию и ремонту.

Промышленный интернет вещей хорош тем, что к нему, в отличие от SCADA, легко одновременно подключить системы самых разных организаций. Например, производитель ветроагрегатов может следить за работой своих машин, уточнять их цифровые модели, собирать статистику по отказам для совершенствования конструкции. Владелец ветропарка получит ключи к решению оптимизационной задачи, а системный оператор сможет точнее прогнозировать выработку ветровых станций.

Американская энергетическая компания Duke Energy (штат Флорида) с помощью IIoT создала самовосстанавливающиеся умные сети. Согласно компании, в случае возникновения проблемы система по данным с подстанций и линий электропередачи автоматически находит повреждённый участок, изолирует его и перенаправляет потоки энергии в сети. Всё это происходит без участия человека. После того как автоматика отработает, диспетчеры составят план восстановления повреждённого участка сети и пошлют туда линейные бригады.

Неспешность некоторых компаний при внедрении промышленного интернета вещей в энергетическую инфраструктуру объясняется несколькими причинами. Во-первых, это соображения кибербезопасности. Во-вторых - слабая унификация решений и неполнота стандартов. И в-третьих, дефицит профильных специалистов. Здесь сказывается нехватка методических материалов для проектировщиков, запаздывание с подготовкой специалистов в энергетических вузах. Есть и препятствия идеологического характера: энергетические системы традиционно строятся по централизованному принципу, а промышленный интернет вещей в идеале должен развиваться в направлении децентрализации.

На практике сегодняшние системы промышленного интернета вещей в основном используют облачные хранилища, по сути своей централизованные. То есть речь идёт о технологиях интернета без его ключевых преимуществ - децентрализации и независимости от одного поставщика оборудования, программного обеспечения или услуг. Видимо, не достигнута критическая масса доступного оборудования и программ, чтобы компании решились опереться на открытые стандарты. Несмотря на это, число умных счётчиков электроэнергии и других датчиков, подключённых к интернету вещей, растёт экспоненциально.

Проблема кибербезопасности осложняется тем, что крупные компании действуют на огромных территориях. Физическая защита каналов связи на больших пространствах невозможна. Проблема решится, по-видимому, с помощью блокчейна и распределённых систем управления, исключающих единое уязвимое звено.

Немаловажна и стоимость решений. Затраты на разномастные датчики и инновационное программное обеспечение - лишь вершина айсберга. Многие организации, пытаясь применить IIoT, обнаруживают, что для того чтобы получить максимальный эффект, необходимо регулярно обновлять оборудование и программное обеспечение, что влетает в копеечку.

Огромный импульс развитию промышленного интернета вещей могли бы придать виртуальные электростанции, составляемые из различных генерирующих и энергопотребляющих установок (для объединения в единую систему каждая из них должна быть оснащена датчиками и исполнительными устройствами). Здесь, однако, требуются законодательные решения. То же самое касается систем непосредственной торговли электроэнергией между просьюмерами (потребителями-производителями) и обычными потребителями.

Нет сомнений, что большинство перечисленных проблем в ближайшем времени будет преодолено. Энергетика ускорится в своём движении по дороге безопасности, экологичности и экономичности.

Нельзя, тем не менее, исключать и того, что будет освоен кардинально новый первичный источник энергии, который отправит на свалку истории атомные, тепловые станции, ГЭС и даже солнечные панели с ветряками как малоэффективное оборудование. Главный претендент на эту роль - гидринная генерация, при которой обычный водород превращается в тёмную материю (гидрино) с выделением огромного количества энергии в виде тепла и экстремального ультрафиолетового излучения. (Вы можете прочесть о гидринной генерации, щёлкнув здесь.) В этом случае парадигма развития энергетики перевернётся самым кардинальным образом. В частности, можно будет отказаться от применения магистральных и распределительных электрических сетей.