Inteligentne pomiary energii elektrycznej

Udostępnij:

Liczniki energii elektrycznej wyznaczają granicę między siecią energii elektrycznej obiektów, w których pracują, a siecią dystrybucji zarządzaną przez dostawcę prądu. Jeszcze do niedawna miały tylko mierzyć ilość i moc przepływającej energii elektrycznej przy jednoczesnym całkowaniu jej w czasie. Dziś urządzenia te są minikomputerami komunikującymi się zdalnie ze swymi administratorami, które, oprócz wskazania poziomu konsumpcji prądu, wykonują wiele innych czynności i zadań.

Swoistym protoplastą obecnych liczników elektronicznych, sukcesywnie wypierających elektromechaniczne urządzenia, był pierwszy dokładny licznik energii elektrycznej oparty na ruchu wahadła i wynaleziony w 1883 r. przez Hermana Arona. Dał on początek wycofywanym masowo licznikom elektromechanicznym, których epoka dobiegła już w zasadzie końca, gdyż od około dwóch dekad można mówić o odczuwalnej obecności rynkowej liczników elektronicznych, z których wyewoluowały tzw. liczniki inteligentne.

By uświadomić sobie przepaść, jaka dzieli liczniki indukcyjne i cyfrowe, warto przypomnieć zasady, na jakich działają oba typy liczników. Licznik indukcyjny to mechanizm, w którym aluminiowa tarcza obraca się wokół własnej osi dzięki wytworzonemu przez dwie cewki wirowemu polu magnetycznemu. W dużym uogólnieniu można stwierdzić, że licznik indukcyjny liczy obroty tarczy, sumując je ze sobą, gdyż każdy obrót to określona ilość spożytej energii elektrycznej. Przy jednej taryfie całodobowej licznik indukcyjny posiada jeden miernik podający informację o zużytych kWh, zaś w układzie dwutaryfowym w liczniku pracują dwa mierniki.


Natomiast licznik elektroniczny opiera swoje działanie na układach scalonych wyposażonych w półprzewodniki (stąd druga nazwa tych liczników: półprzewodnikowe) i generujących impulsy pod wpływem przepływającego prądu oraz przyłożonego napięcia. Ich liczba jest sumowana przez licznik w określonej jednostce czasu. Dzięki temu, że licznik elektroniczny liczy gęsto generowane impulsy, a nie samą energię elektryczną, jest o wiele dokładniejszy od indukcyjnego, a dzięki procesorom i oprogramowaniu oferuje znacznie więcej dodatkowych funkcjonalności.

Możliwości liczników najnowszej generacji

Liczniki cyfrowe pozwalają na bieżąco kontrolować zużycie prądu, nieraz mierząc czynną, jak i bierną energię. Umożliwiają więc monitorowanie kosztów za realnie wykorzystaną energię, co sprawia, że zakłady energetyczne mogą rezygnować ze zryczałtowanych rachunków. Wiele modeli pozwala na rozliczenia na zasadzie przedpłaty (system pre-paid), czyli zakupy określonych porcji energii za pomocą kodów doładowujących. Dzięki realnemu wskazaniu zużycia energii i możliwości jego kontroli można uniknąć sytuacji wystąpienia zadłużenia, co świetnie sprawdza się w motelach, domkach letniskowych czy lokalach pod wynajem.

Trójfazowy licznik energii elektrycznej EMDX3 z wyjściem RS485 dokonuje pomiaru przez przekładniki prądowe; źródło: Legrand Polska

TOP w kategorii





Wyświetlacze LCD liczników elektronicznych prezentują szeroką gamę informacji, w tym m.in. całkowite zużycie energii wyrażone w kWh, koszt zużytej energii, bieżące zapotrzebowanie na energię, aktualny koszt pojedynczej kWh, liczbę jednostek pozostałych do zużycia po wykupieniu porcji energii jak też parametry aktualnej taryfy. Jak więc widać, możliwości liczników cyfrowych są dziś bardzo szerokie i pozwalają całkowicie zmienić sposób ich obsługi. Jednak to nie wszystko – dzięki funkcji odczytywania drogą radiową można zrezygnować z wizyt przedstawicieli dostawcy energii elektrycznej – odczyt następuje na odległość, choćby z klatki schodowej.

Co więcej, w przypadku ewentualnej awarii liczniki elektroniczne powiadamiają o tym dostawcę, co umożliwia jego reakcję z pominięciem konsumenta. Właśnie ten aspekt – zdolność do komunikacji z osobami odpowiedzialnymi za ich kontrolowanie, jak też z dostawcą energii elektrycznej oraz jej konsumentem – stanowi przełom w rozwoju liczników cyfrowych.

Warto w tym miejscu położyć nacisk na słowo „komunikacja”, gdyż mowa tu o komunikacji dwustronnej dzięki implementacji modułów do komunikacji bezprzewodowej poprzez WiFi, Bluetooth czy też GSM. O ile kierunek komunikacji od konsumenta do dostawcy energii elektrycznej jest rzeczą oczywistą, o tyle komunikacja z licznikiem to dość nowa sprawa. Takie rozwiązanie pozwala dostawcy prądu zdalnie aktualizować oprogramowanie licznika oraz stawki cenowe i informacje dotyczące taryf. Co więcej, konsument, jako trzecia strona, też może wejść w komunikację z własnym licznikiem, otrzymując pakiety danych na temat zużytych kWh, bieżących kosztów, napięcia prądu, zmierzonej mocy itp. Służą do tego indywidualne konta, na których konsumenci mogą podejrzeć aktualne zużycie energii, miesięczne lub roczne podsumowanie itp. Mogą tam nawet sprawdzić swoje zwyczaje konsumpcji prądu w cyklu dobowym oraz dokonać zmian w taryfie lub formie rozliczenia, wybierając między opłatą za rzeczywiste zużycie a przedpłatą.

Liczniki elektroniczne nie są jednak całkowicie pozbawione wad. Po pierwsze, same pobierają energię, za którą musi zapłacić konsument, nawet jeśli są to tylko ułamki całościowych kosztów prądu. Po drugie, dzięki inteligentnym licznikom cyfrowym dostawcy energii otrzymują bardzo dużo informacji o zużyciu energii przez konsumenta, ponieważ nowoczesne urządzenia informują ich o stanie zużycia w regularnych odstępach czasowych, np. co 15 lub 30 minut. Tak bogate dane można wykorzystywać nie tylko do tworzenia trafnych prognoz lub statystyk w odniesieniu do pojedynczych odbiorców. Zdaniem GIODO liczniki cyfrowe stają się zagrożeniem dla prywatności konsumentów, gdyż za ich pośrednictwem dostawcy prądu mogą obserwować ich nawyki, identyfikować urządzenia, jakie konsument posiada w domu, tworzyć ich swoiste „profile energetyczne” i później te informacje udostępniać na przykład dystrybutorom sprzętów AGD lub RTV. Z drugiej jednak strony dostawcy prądu mogą wychwycić trendy i powtarzalne wahania w zużyciu energii i na ich podstawie lepiej zarządzać siecią energetyczną,
np. przez wysyłanie większej porcji energii tam, gdzie realne zapotrzebowanie na nią jest większe.

Informacje z liczników umożliwiające prowadzenie lepszego monitoringu prądu pozwalają też na minimalizację strat handlowych i technicznych. Na poparcie warto przytoczyć oficjalne dane Grupy Energa, która w 2014 r. w okręgach, w których zainstalowała liczniki inteligentne, zaobserwowała zmniejszenie się różnicy bilansowej o około 10%. Oznacza to oszczędność milionów złotych, po części inwestowanych w dalsze unowocześnianie infrastruktury z pożytkiem dla wszystkich.

Prognozy rozwojowe dla inteligentnych liczników energii elektrycznej

Zgodnie z dyrektywą unijną 2009/72/WE dotyczącą wspólnych zasad rynku wewnętrznego energii elektrycznej do końca 2020 r. 80% starych liczników energii elektrycznej w UE ma być wymienione na liczniki elektroniczne. Nie ma więc chyba lepszej prognozy dla tych urządzeń, gdyż w samej Polsce oznacza to konieczność zainstalowania ok. 15 milionów inteligentnych liczników. Wpływa to mobilizująco na ich rozwój, w którym wyraźnie zaznaczają się pewne wiodące trendy.

Pierwszym z nich jest stopniowa miniaturyzacja liczników cyfrowych, co jest cechą typową dla wszystkich urządzeń bazujących na układach scalonych i technologiach półprzewodnikowych. Do tego trzeba dodać jeszcze wzmacnianie i uszczelnianie obudów, by mogły pracować w nieprzyjaznych środowiskach. Drugi trend wiąże się ze wzrostem ilości danych przekazywanych do dostawcy energii elektrycznej, co odbywa się kosztem prywatności konsumentów. Tutaj tworzenie prawa wyraźnie nie nadąża za rozwojem techniki, lecz już dziś toczy się na ten temat debata i można się spodziewać nowych regulacji prawnych chroniących prywatność konsumentów.

Kolejną cechą rozwijaną przez producentów liczników jest zdolność do wielostronnej komunikacji, którą już dziś prowadzi się przy użyciu stosownych aplikacji instalowanych na tabletach lub smartfonach bądź poprzez dedykowane strony www.

W nieco dalszej przyszłości czekają nas kolejne zmiany związane z rozwojem Internetu Rzeczy. Zapewne liczniki przejdą wówczas na kolejny poziom komunikacji określany skrótem M2M (Machine To Machine) i oznaczający wymianę informacji między samymi maszynami, co w złożonych układach z licznikami głównymi i dziesiątkami podległych im podliczników może się okazać rozwiązaniem znacznie upraszczającym kontrolę i zarządzanie złożonymi lokalnymi sieciami w różnych obiektach lub na określonych obszarach.

Artykuł ten ukazał się w czasopiśmie

Udostępnij:

Drukuj





Łukasz Lewczuk



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również