Az európai villamosenergia-hálózatok mintegy 40 százaléka több mint negyvenéves, miközben az elektrifikáció, az új ipari fogyasztók és a megújuló energiatermelés gyorsan növeli a hálózati igényeket. Az új csatlakozásokra éveket kell várni, miközben egy friss tanulmány szerint 1700 gigawatt megújuló- és hibrid energiatermelő kapacitás vár hálózati csatlakozásra Európában. Ez több mint nyolcszázszorosa a Paksi Atomerőmű névleges teljesítményének.

Villamosenergia-hálózatok kihasználtsága

Nem csupán mennyiségi problémáról van tehát szó. A kialakuló hálózati torlódások kezelésének költsége ráadásul Európában 2024-ben hozzávetőlegesen 8,9 milliárd eurót emésztett fel, és ez az összeg megfelelő intézkedések nélkül 2030-ra elérheti az évi 26 milliárd eurót is. Mindezt úgy, hogy az európai hálózatok átlagosan 50 százalékos terheléssel működnek, és becslések szerint a meglévő kapacitás 30–40 százaléka nem hasznosul teljesen.

Ez nem jelenti azt, hogy a hálózat „másik fele" azonnal szabadon felhasználható: üzemzavarok, karbantartások és a manapság nem is olyan ritka csúcsterhelések esetére tartalékra van szükség.

A probléma inkább az, hogy a terhelhetőségi határok sokszor konzervatív, előre rögzített feltételezésekre és historikus fogyasztási mintákra épülnek. Azaz a legkedvezőtlenebb szcenáriók alapján üzemeltetik a hálózatokat akkor is, amikor a tényleges időjárási, terhelési és termelési viszonyok ennél nagyobb kapacitást tennének lehetővé. Ez egy központi erőművekre, egyirányú energiaáramlásra és viszonylag kiszámítható keresletre épülő rendszerben elfogadható volt. A mai folyamatosan és gyorsan változó, decentralizált energiatermelési és kétirányú energiaáramlási viszonyok között azonban ez már elavult megközelítés.

Digitalizáció: gyors megoldás és beruházási iránytű

Európa egyik legnagyobb hálózati vakfoltja elosztóhálózati szinten jelentkezik, amelynek állapotáról gyakran nem áll rendelkezésre kellően részletes, legalább közel valós idejű kép, ami lehetővé tenné a rugalmas energiagazdálkodást. 

A fizikai hálózatbővítés tehát elengedhetetlen, de nem lehet úgy belevágni egy több éves, több milliárd eurós vezeték- és alállomás-építésbe, hogy a jelenlegi eszközök tényleges terhelése és pillanatnyi tartaléka sem látható mindenütt. A digitalizációs beruházások viszont akár már holnap kapacitást szabadíthatnak fel, a technológiák pedig rendelkezésre állnak.

 A mesterséges intelligencia emellett kiválóan alkalmazható a terhelési és termelési előrejelzések készítésére, a rendellenességek felismerésére, a hibahely-meghatározásra és a prediktív karbantartásra is. Ez a Nemzetközi Energiaügynökség számításai szerint ráadásul 30–50 százalékkal csökkentheti az áramkimaradások időtartamát is.

Elővigyázatosságból ugyanakkor a villamosenergia-hálózatok AI-modelljeivel szemben jóval magasabb elvárásokat kell támasztanunk, mint a hétköznapokban jelen lévő chatbotok esetében. Nem elég, ha ismerik a fizikai berendezéseket: összefüggéseiben kell értelmezniük az üzemi, karbantartási és eseménynaplókat is. Egy megalapozatlan, a védelmi szabályokat figyelmen kívül hagyó kapcsolási javaslat ugyanis akár egy városrész ellátásbiztonságát is veszélyeztetheti.

Másfelől a több adat, a digitális ikermodellek és a mesterséges intelligencia központi szerepet játszhatnak a fizikai beruházás-tervezésben is. Segítségükkel előzetesen számos hosszú és rövid távú forgatókönyv megvizsgálható: milyen hatása lenne például egy új ipari üzem, adatközpont vagy energiatermelő létesítmény csatlakozásának, hol keletkezne új torlódás, melyik fejlesztési sorrend adná a legjobb rendszerszintű eredményt, vagy hogyan érdemes kezelni, ha több tucat e-jármű hirtelen egyszerre kapcsolódik ugyanahhoz a hálózati szakaszhoz.

A szakértői döntést tehát nem váltják ki, de csökkentik annak kockázatát, hogy a hálózatot pontatlan feltételezések alapján, nem megfelelő időben, helyen vagy léptékben bővítsék.

Együttműködés: az elosztóhálózatok a fókuszban

A változás kulcsszereplői ezért az elosztóhálózat-üzemeltetők (DSO-k). Az új hálózati csatlakozások (pl. akkumulátorok, elektromos autók, hőszivattyúk és új ipari fogyasztók) 60–90 százaléka ezen a szinten történik, és várhatóan 2030-ra a megújulóenergia-kapacitások (pl. nap- és szélerőművek) mintegy 70 százaléka is ehhez a hálózati szinthez tartozik majd.

Ezeknek a hatalmas változásoknak a kezeléséhez egy iparági modellezés szerint 2050-ig évente átlagosan 67 milliárd euró elosztóhálózati beruházásra lehet szükség az EU-ban és Norvégiában. Viszont az intelligensebb hálózattervezés, a rugalmasság és a digitalizáció együttesen mintegy 18 százalékkal, évente körülbelül 12 milliárd euróval mérsékelheti ezt a beruházási igényt.

Az európai elosztórendszer-üzemeltetők 63 százaléka megoszt bizonyos adatokat az átviteli rendszerirányítókkal (TSO-kkal), az interoperábilis adatcsere szabályai mégis korlátozottak. Az adat tehát sok esetben létezik, csak nem mindig kapcsolható össze olyan formában, amelyből egységes hálózati kép és gyors döntés születhet.

Továbbá a változást olyan szabályozói döntések is elősegíthetik, mint a teljesítményalapú ösztönzők vagy a teljes ráfordítást figyelembe vevő (TOTEX-alapú) költségszemlélet. Utóbbi célja, hogy az elszámolásoknál és hálózatértékeléseknél a szoftveres, tárolási és rugalmassági megoldásokat ne kezeljék hátrányosabban a hagyományos fizikai hálózati beruházásoknál.

Svédország például már hálózati produktivitási mutatókat (pl. ellátásfolytonosság, hálózati veszteség, feszültségingadozás, terhelési tényező) alkalmaz az intelligens hálózatok fejlődésének értékelésére. Olaszország pedig pénzügyi ösztönzőkkel jutalmazza azokat az üzemeltetőket, akik javítják a szolgáltatás minőségét és csökkentik a torlódásokat.

Európa villamosenergia-hálózatait tehát jelentősen bővíteni kell, de a fizikai infrastruktúra fejlesztése mellett a digitalizációs beruházások sem várhatnak. Az áramhálózatok adatvezérelt, intelligens működtetése nem az új vezetékek és alállomások alternatívájaként szolgál, hanem inkább azok célzott és hatékony kivitelezésének előfeltétele: a tervezés, az energiaigényekkel lépést tartó kapacitásbővítés, valamint a költségek mérséklése terén kulcsszerepe lesz.