Spotřebiče ohleduplné k rozvodné síti
Black-out, obří výpadek v dodávce elektrického proudu, který postihl 14. srpna 2003 severovýchod Spojených států a přilehlou část Kanady, připomněl nepříjemným způsobem nedostatky a především zastaralost americké elektrické rozvodné sítě. Jedním z řešení jsou elektrické spotřebiče, které se na určitou dobu dokáží automaticky odpojit od sítě v případě jejího přetížení.
Black-out, obří výpadek v dodávce elektrického proudu, který postihl 14. srpna 2003 severovýchod Spojených států a přilehlou část Kanady, připomněl nepříjemným způsobem nedostatky a především zastaralost americké elektrické rozvodné sítě. Na její modernizaci, která je nezbytná i kvůli stále stoupající spotřebě elektřiny, plánují Američané v příštích dvaceti letech vynaložit astronomickou sumu 450 mld. USD. Využití nových technologií by však mohlo tuto částku do jisté míry redukovat. Jedním z řešení, které nyní v USA ověřují, je možnost zkonstruovat takové elektrické spotřebiče, které se na určitou dobu dokáží automaticky odpojit od sítě v případě jejího přetížení.
Olympijský poloostrov (Olympic Peninsula), ležící v nejzazším výběžku státu Washington, by se měl brzy proslavit nejen svým národním parkem. Zde, asi hodinu jízdy od Seattlu, nyní probíhá experiment ostře sledovaný především velkými elektrárenskými společnostmi amerického severozápadu. Na 150 domácností obdrželo zbrusu nové sušičky prádla vybavené speciálním zařízením, které dokáže zaznamenat i nepatrný pokles frekvence elektrického proudu v rozvodné síti. Pokud k tomuto jevu, který je charakteristický pro přetížení sítě, dojde, sušička se automaticky vypne. Když nebezpečí pomine, tj. když frekvence dosáhne normální hodnoty (v USA je to 60 Hz, v Evropě 50 Hz), sušička se zase zapne. Jinými slovy, pokud poptávka po elektřině významněji přesáhne nabídku, takto upravené "inteligentní" spotřebiče přispějí k ustavení rovnováhy.
Američané označují přístroje s těmito vlastnostmi zkratkou GFA - Grid Friendly Appliances, což se dá přeložit jako spotřebiče přátelské rozvodné síti, resp. přístroje, které se dokáží přizpůsobit momentálnímu stavu elektrické sítě, a hodlají je využívat ke snižování spotřeby elektřiny v obdobích tzv. špiček. To však není jejich jediná přednost. Díky plošné aplikaci GFA by se daly podstatně omezit velké výpadky elektřiny a zároveň ušetřit značné prostředky plánované na modernizaci americké rozvodné sítě, včetně budování nových elektráren. Navíc by to znamenalo svého druhu začátek nové éry pro průmysl, zabývající se výrobou elektřiny, tedy energetiky: spotřebitelé by se sami mohli podílet na řešení problémů spojených s nedostatkem elektřiny, a dokonce je částečně financovat tím, že by si za spotřebič vybavený výše zmíněným zařízením připlatili 5-10 USD.
Myšlenka GFA se zrodila před čtyřmi lety při navázání spolupráce dvou výzkumných týmů PNNL - Pacific Northwest National Laboratory. Jedná se o výzkumné pracoviště sídlící ve státě Washington a zabývající se problémy spojenými s americkým způsobem života. Ten lze mj. charakterizovat ideou, že každý občan USA má právo spotřebovávat tolik energie, kolik chce. Nové vedení PNNL se však začalo chovat v tomto ohledu pragmatičtěji u vědomí skutečnosti, že éra nadbytku a plýtvání může velmi rychle skončit.
První ze dvou zmíněných týmů pracoval na snížení spotřeby elektrických spotřebičů cestou aplikace mikroprocesorů a nových počítačových programů, kontrolujících na dálku jejich fungování. Druhá pracovní skupina se zabývala otázkou jak nejlépe čelit velkým poruchám v dodávkách elektrického proudu, jakou byl například výše uvedený black-out ze srpna 2003. Výsledkem jejich spolupráce jsou právě zařízení GFA.
Princip je jednoduchý: nadměrná spotřeba elektrické energie vede k poklesu frekvence generovaného střídavého proudu, který je zaregistrován snímačem ve formě čipu zabudovaným do elektrického spotřebiče. Když pokles frekvence přesáhne hodnotu 0,05 Hz, čip GFA spotřebič automaticky vypne. Nejpozději po deseti minutách jej pak znovu zapojí. Tato doba by měla být postačující k napojení záložních, tzv. špičkových centrál pracujících na mazut či plyn.
Aby se tímto způsobem dosáhlo potřebného poklesu spotřeby a zabránilo velkému výpadku proudu, je třeba postupně vypnout stovky, ne-li tisíce spotřebičů v relativně krátkém časovém úseku (a potom je pochopitelně zase obdobným způsobem zapojit). Praktické řešení tohoto problému, které navrhli odborníci z PNNL, nepostrádá originality. Jednou týdně se pro každý instalovaný čip vylosuje kritická frekvence, po jejímž zaregistrování se spotřebič sám vypne. První série spotřebičů se tak odpojí např. při poklesu frekvence na 59,95 Hz, druhá série při 59,92 Hz, třetí při 59,90 atd. až do 59,80 Hz. Každá série čítá asi tisícovku spotřebičů. Tento tzv. nahodilostní program má za účel lepší geografické rozložení vypínaných oblastí, tedy i to, aby nebyli postihování stále stejní klienti.
Identický postup má být použit i pro opětné zapojování spotřebičů po zlepšení situace, tj. po upravení frekvence na přijatelnou hodnotu. I v tomto případě se "losuje" a postupně se zapínají například po deseti sekundách stovky spotřebičů, po minutě tisícovka atd. Pokud po zapojení další tisícovky spotřebičů dojde znovu k poklesu frekvence, další série si na opětné zapojení počká o něco déle. Ostatně majitelé GFA spotřebičů by si většinou ani neměli všimnout, že se něco děje. Do projektu jsou zahrnuty jenom ty spotřebiče, jejichž odpojení od sítě (v trvání maximálně deseti minut) nemůže mít škodlivé následky. Týká se to především zařízení na akumulaci energie, jako jsou například ledničky, mrazáky, elektrické bojlery, která jsou ideálními GFA. Stejně tak jsou však vhodné sušičky prádla, klimatizéry. Nevhodné pro aplikaci GFA jsou naopak např. elektrické trouby, vysavače, televizory, počítače nebo halogenové lampy.
Klíčovým momentem uplatnění GFA je jejich příznivé přijetí co nejširší veřejností, protože pouze plošné využívání přístrojů vybavených snímači frekvenčních variací může mít požadované efekty. To zase vyžaduje, aby používání GFA neovlivnilo zaběhnutý způsob života většiny americké společnosti. Podle odborníků by rozsáhlé zavedení technologie GFA ušetřilo až deset procent investic plánovaných do rozšíření a modernizace elektrické infrastruktury USA v příštích dvaceti letech, což představuje nějakých 45 miliard dolarů. (Pro představu je to částka, za kterou by se dalo postavit 25 jaderných elektráren, každá o výkonu 1000 MW). To už stojí za pokus.
Proman: Science et Vie, II/2006
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Kdo jste vy? Klára, nebo učitel?
Tereza Kostková, moderátorka ČRo Dvojka
Jak Klára obrátila všechno vzhůru nohama
Knížka režiséra a herce Jakuba Nvoty v překladu Terezy Kostkové předkládá malým i velkým čtenářům dialogy malé Kláry a učitele o světě, který se dá vnímat docela jinak, než jak se píše v učebnicích.
