Liksom syre är elnätet viktigt för det moderna livet, men är inte alltid det bästa av allt – tills problem uppstår. I dag tar åldrande nätinfrastruktur stryk från svåra väderhändelser runt om i världen, vilket resulterar i strömavbrott som hotar hälsa, säkerhet och ekonomisk aktivitet. Samtidigt sätter ett antal andra faktorer också press på hundraåriga nät. Energiproduktionen förändras snabbt – mer vind och sol, mindre kol och fossila bränslen. Detta skifte kräver nya processer och sätt att hantera. "Vem" förändras också, med energi som nu produceras inte bara av de stora energibolagen, utan också av en uppsjö av nya konkurrenter och prosumenter (konsumenter som producerar energi).

Och inte nog med att naturvärlden förändras snabbt, utan den tekniska världen går fram på galopp också. Molnansluten artificiell intelligens (AI) teknik som maskininlärning, dataanalys och Internet of Things (IoT) driver utvecklingen av smarta nät som kan hantera mycket mer komplex kraftgenerering och distribution. Dessa tekniker ger betydande möjligheter för dem i det komplexa energiekosystemet som kan utnyttja dem.

Vad är en prosument?

Prosumenten är ett portmanteau-ord som kombinerar "producent" och "konsument". Energiprosumenter är vanligtvis anslutna till centralnätet. Men de kan också producera och till och med lagra energi – vanligtvis med solcellspaneler och EV-batterier.

Beroende på mängden energi som produceras kan denna energi antingen användas för att kompensera månadsräkningar eller säljas tillbaka som överskott till allmännyttiga företag eller andra energidistributionstjänster. Denna modell kan tillämpas på både bostadsprosumenter och kommersiella prosumenter, med ett växande antal företag som kopplar in sina solpaneler och EV-flottor i nätet.

Vad är ett smart elnät?

Ett smart nät är ett nät som integrerar energidistribution och digital kommunikationsteknik i ett tvåvägsflöde av el och data. Detta gör det möjligt för allmännyttiga företag att optimera produktion, överföring och distribution av el. Och det gör det också möjligt för konsumenterna att dra nytta av de berättelser som data berättar – hjälpa dem att bättre förstå den energi de använder och även den energi de producerar och lagrar genom saker som solpaneler och EV-batterier.

Vad är skillnaden mellan det traditionella elnätet och ett smart nät?

Den största skillnaden mellan traditionella system och smarta nät ligger i förmågan att utbyta information i båda riktningarna över nätet, från allmännyttiga företag till konsumenter och vice versa. Några av de bästa funktionerna som skiljer smarta nät är:

• Teknik: AI, moln och digital teknik gör det möjligt för alla enheter och tillgångar inom nätet att kommunicera, vilket stöder bättre kontroll och självreglering.
• Distribution: Energi som produceras av prosumenter och andra förnybara energikällor – såsom sol eller vind – kan vara intermittent och ojämn. Smart nätteknik hjälper till att samordna, lagra och distribuera ström från sådana källor till en stabil och tillförlitlig ström.
• Generering: Prediktiv analys i smarta system innebär att påfrestningar med hög efterfrågan kan prognostiseras och distribueras till flera anläggningar och understationer.
• Sensorer: IoT-sensorer över nätverket kan hjälpa till att upptäcka risker tidigt, omdistribuera ström för att minska avbrott och hjälpa till att balansera belastningar utan direkta ingrepp från operatörernas sida.
• Självreparation och förutsägande underhåll: Sensorer kan också användas för att upptäcka mekaniska problem och göra enkel felsökning och reparationer, och meddela tekniker endast när det behövs –innan något faktiskt går sönder.
• Kundval: Fler energileverantörer, kooperativ och mikroproducenter kan ansluta sig till nätet, vilket gör det möjligt för konsumenterna att få större valmöjligheter när det gäller hur de ska ta emot energi.

Tillämpningar av AI i smarta energilösningar: De allmännyttiga sektorperspektivet

Artificiell intelligens är den drivande ”intelligenta agenten” bakom smarta nät – att utvärdera miljön och vidta åtgärder för att maximera ett visst mål. AI är grundläggande för integreringen av förnybar energi, stabiliseringen av energinäten och minskningen av finansiella risker i samband med instabilitet i infrastrukturen.

Exempelvis har AI:s förmåga till självlärande, anpassningsförmåga och beräkning stor potential att hantera den förnybara energins intermittenta karaktär. En obalans i produktions- och konsumtionstoppar representeras ofta genom ”ankkurvan” och kan göra dessa energikällor svåra att kontrollera. Användningen av AI i smarta nät kommer att bidra till att lösa denna utmaning genom att balansera ojämlikheten mellan produktions- och konsumtionsbelastningar.

Smart nätteknik bidrar till att göra verksamheterna inom försörjningssektorn mer transparenta och konkurrenskraftiga. Några av applikationerna för AI och maskininlärning i smarta nät inkluderar:

• Agilitet och motståndskraft: När förnybar energi genereras av nya partners som kooperativ och prosumenter är den ofta intermittent och varierande. Sensorer och automatisering kan användas för att identifiera delar av nätet som är sårbara och reagera med automatiserad omdirigering – lagra överskottsenergi under produktionstoppar och omdirigera den under luckor i flödet.
• Mer exakta prognoser: Den allmännyttiga sektorn står inför stora prisvariationer på grund av konsumtionsförändringar. Prediktiva analysmodeller kan användas för att mer tillförlitligt förutsäga kraftbelastningar och förnybar energiproduktion. Genom att kombinera data från avancerad mätningsinfrastruktur (AMI) med AI är förutsägelser mer exakta än traditionella tillvägagångssätt.
• Mer sofistikerade avbrottsvarningar: Nätverket av sensorer, mätare och ställdon i ett smart nät kan ge en kort signalöverföring med ”sista gasen”, inklusive tid och datum, för att indikera en effektförlust på grund av partiella eller fullständiga avbrott. Dessutom kan de prediktiva funktionerna hos AI och realtidsdata för smarta mätare meddela operatörer om avbrott direkt innan de inträffar. Dessa system kan till och med skilja mellan enskilda, gatu- och zonavbrott.
• Optimerad effekt: Användningen av AI-drivna sensornätverk i produktionsstadier kan också användas för att optimera uteffekten. På liknande sätt drar solenergin också nytta av AI-verktyg för att öka produktiviteten genom att förutsäga solstrålning.
• Förbättrad automatiserad växling: AI-verktygs förmåga att förutse obalanser i elnätet och skilja mellan ett kortvarigt strömavbrott och ett fullständigt avbrott kommer snart att göra det möjligt att automatisera bytesprotokoll. Detta kommer att göra det möjligt för allmännyttiga företag att omdirigera energi eller isolera drabbade områden innan allvarliga skador uppstår eller avbrottet expanderar till andra områden. Dessa verktyg är en försvarslinje som säkerställer säkerheten för den viktiga utrustning som används för att isolera och reparera fel.
• Flexiblare efterfrågestyrning (DSM): Toppar i efterfrågan på energi försätter allmännyttiga företag under stora påfrestningar. Att använda AI och smarta mätare i hem och kontor kan hjälpa till med schemaläggning, planering, genomförande och övervakning av förändringar i energiefterfrågan för att säkerställa att leverantörer kan möta dem. Att göra detta kan ha en stor inverkan på energianvändningen, vilket visas av USA. Federal Energy Regulatory Commission, som fann att toppbelastningar kan minskas med upp till 150 GW genom efterfrågestyrning. På samma sätt har elkraftforskningsinstitutet (EPRI) uppskattat att dessa smarta verktyg skulle kunna leda till en minskning av sommarenergitopparna med 175 GW fram till 2030.
• Förbättrad säkerhet: Cybersäkerhet är en viktig fråga för alla näringslivssektorer. Och cyberattackstrategiernas ökande antal och komplexitet utgör en risk för både befintliga och nya elnät. AI-verktyg kan hjälpa till att minska denna risk genom att upptäcka nätverksattackfunktioner, skadlig kod och intrång och genom att tillhandahålla nätverkssäkerhetsskydd för kraftsystem. Dessutom kan andra tekniker, som blockchain, tillhandahålla transparenta, manipuleringssäkra och säkra system som möjliggör nya affärslösningar, särskilt i kombination med smarta avtal.

Tillämpningar av AI i smarta energilösningar: Konsumentperspektivet

Nyligen genomförda undersökningar från Storbritannien och USA visar på mindre än stora kundattityder gentemot bruksföretag. I och med ökningen av energileverantörer och prosumenter kommer företag inom energibranschen att behöva utnyttja smarta lösningar för att främja bättre kundengagemang och kundnöjdhet. Nedan följer några av de sätt som smarta elnätstekniker kan hjälpa till att förbättra kundnöjdheten:

• Lägre kostnader: AI-driven smart näthantering och smart mätning gör det möjligt för kunder att få timvisa bedömningar av sin energianvändning – vilket hjälper dem att se inte bara när och var de använder mest energi utan erbjuder personliga tips och förslag för att optimera sina typiska dagliga rutiner för att minska användningen under högbelastning. Det hjälper också prosumenter att hantera energiproduktion som kan säljas tillbaka till nätet för att minska kostnaderna ytterligare.
• Förbättrad hållbarhet och transparens: Smart nätdata kan hjälpa kunderna att bli mer medvetna om var deras energi kommer ifrån, öka deras engagemang och bidra till att demokratisera nätet. Detta kan bidra till att ge dem nya perspektiv på energiförsörjning och förmågan att välja mer hållbara alternativ.
• Färre avbrott: Som nämnts kan AI-verktyg bidra till att minska antalet avbrott och minska deras påverkan både för privatkunder och kommersiella kunder. Detta innebär ökad säkerhet och ökat förtroende för konsumenterna – särskilt som väderhändelser och rekordtemperaturer ger upphov till rädsla för avbrott och andra störningar.

Nyligen tillkännagav en brittisk systemansvarig för distributionssystemet ett pilotprojekt för att använda smarta mätardata för att hjälpa konsumenterna att förbättra energihanteringen, optimera nätbelastningen och minska koldioxidutsläppen. Testet skulle kunna spara kunder miljontals pund och potentiellt minska miljontals ton växthusgasutsläpp från Storbritanniens årliga koldioxidavtryck. Detta är bara ett exempel på de potentiella fördelarna med smarta nät för kunder och miljö.

Stordata i energi: Varför det spelar roll

Från både kunders och allmännyttiga företags synvinkel är det inte bara förmågan hos dessa teknologier att samla in och hantera stora och olikartade mängder Big Data som betyder något – det är förmågan att utnyttja och förstå all denna data och använda den för att optimera kraftanvändningen och informera verksamheten. Stordata är nyckeln till att hjälpa:

• Bättre integrera förnybar och alternativ energi i allmännyttiga företag genom att lära sig att förutsäga och hantera intermittens, och balansera en myriad av små insatser från prosumentaktörer.
• Skydda konsumenterna genom att förutse avbrott och omdirigera resurser på en bråkdel av en sekund – snarare än efter att allt har gått ner.
• Spara pengar till både företag och konsumenter genom att digitalt lära av tidigare aktiviteter och använda den intel för att bättre hantera och automatisera den dagliga verksamheten.
• Ge snabba och användbara insikter som låter företag inom försörjningssektorn fatta självsäkra och snabba beslut i en allt mer konkurrensutsatt miljö.

Hur dagens energiindustri förbereder sig för framtidens smarta elnät

Det råder ingen tvekan om att framtidens energi går mot mer decentraliserad, flexibel och hållbar kraftförsörjning. Men vi talar om en global industri som är över hundra år gammal – och ofta måste förlita sig på infrastrukturer från nästan så länge sedan för att tjäna miljarder människor och deras snabbt föränderliga krav.

Andra utmaningar är komplexa regelförändringar, prosumenternas framväxt och nya startups som växer fram i avreglerade regioner. Precis som alla affärsresor och den digitala omvandlingen börjar övergången till smartare näthantering med några försiktiga steg innan man bryter sig in i en körning. Tekniken inom sektorn för energi och service ger otvivelaktigt kraft och gör det möjligt att utveckla denna sektor. För att en meningsfull förändring ska kunna ske måste dock energiföretagen upprätta starka kommunikations-, kund- och förändringsplaner, bland annat:

• Kommunicera en vision av det smarta nätet och anpassa team och intressenter kring det
• Stärka konsumentutbildningen om kommande förändringar och möjligheter
• Vinst-/vinnarmotivation för konsumenter, prosumenter och potentiella distributionspartner
• Utveckla mätetal för att övervaka framstegen i genomförandet och effektiviteten av smarta nät
• Att behålla kundupplevelsen och behålla kunderna i åtanke, med tanke på den ytterligare konkurrensen och decentraliseringen av en smart energimarknad

Det första steget på resan är att kommunicera med teamledare och ämnesspecialister över hela din verksamhet, att bryta ner siloväggar och hitta den rikedom av information som ofta döljs inom. Titta sedan på hur du kan implementera smart teknik för att driva din verksamhet framåt.