Pēdējo gadu laikā arvien vairāk tiek pieteikti patenti elektroenerģijas nozarē, valstīm un komersantiem ieguldot resursus viedo elektrotīklu sistēmas attīstībā, integrējot tajā mākslīgā intelekta iespējas. Šajā jomā pasaulē līderos ir izvirzījusies Eiropas Savienība (ES) un Japāna, liecina Eiropas Patentu iestādes (EPO), Starptautiskās Enerģētikas aģentūras (IEA) veiktais pētījums "Patenti elektrotīklu uzlabošanai".
Tieši pēdējo 20 gadu laikā ir strauji pieaudzis elektroenerģijas tīklu tehnoloģiju patentu skaits, ko ir veicinājusi digitālo tehnoloģiju strauja attīstība un tīro enerģijas avotu ieviešana - tas ir bijis pamats nozīmīgām inovācijām enerģētikas nozarē. Laikā no 2010. līdz 2022. gadam programmatūru inovācijas ir palielinājušas viedo funkciju skaitu fizisko tīklu patentos par 50%, galvenās izaugsmes jomas šajā kategorijā bija pieprasījuma-piegādes prognozēšanas rīki un elektrotransporta uzlādes risinājumi.
Elektroenerģijas infrastruktūras inovācijas ir viena no visstraujāk augošajām tehnoloģiju jomām pasaulē. Ziņojumā norādīts, ka no 2009. līdz 2013. gadam inovāciju pieaugums elektroenerģijas tīklu jomā bija 30% gadā, kas ir septiņas reizes ātrāk nekā vidēji citās tehnoloģiju nozarēs. Ziņojumā izmantoti globālie patentu dati, lai kartētu inovācijas gan fiziskās, gan viedo tīklu tehnoloģijās laikposmā no 2001. līdz 2022. gadam.
Divi aktīvākie reģioni ilgtermiņā elektrotīklu inovāciju jomā ir Eiropas Savienība (ES) un Japāna - katrs no tiem laikā no 2011. līdz 2022. gadam ir ieguvis 22 % no visiem ar tīklu saistītajiem patentiem, bet ASV - 20 %. Eiropā galvenās tīkla patentu izcelsmes valstis ir Vācija (11%), Šveice (5%), Francija (4%), Apvienotā Karaliste (2%) un Itālija (1%). Tikmēr Ķīna pēdējo gadu laika ir kļuvusi par visstraujāk augošo reģionu ar elektrotīkliem saistīto patentu jomā. Tās īpatsvars pieauga no 7 % 2013. gadā līdz 25 % 2022. gadā, 2022. gadā apsteidzot ES, pirmo reizi kļūstot par aktīvāko patentēšanas reģionu šajā jomā.
Starp vadošajiem patentu pieteikumu iesniedzējiem ir Dienvidkorejas "Samsung Electronics", Francijas "Schneider Electric" un Ķīnas "Huawei", kas ir telekomunikāciju aprīkojuma uzņēmums, bet paplašinājis darbību arī viedo elektrotīklu jomā. Trīs auto ražošanas nozares uzņēmumi - Toyota, Honda un Ford Motor ir iekļuvuši sarakstā, pateicoties to ieguldījumam inovācijās viedajā elektromobiļu uzlādes jomā.
Nozīmīga loma elektrotīklu inovāciju attīstībā ir universitātēm, pētniecības institūtiem un jaunuzņēmumiem, turklāt lielākā daļa jaunuzņēmumu atrodas Eiropā un ASV. No šiem uzņēmumiem 37% jeb 358 no 1 085 ir iesnieguši patentu pieteikumus, kas ir ievērojami vairāk nekā vidēji 6 % Eiropas jaunuzņēmumos un tas liecina par spēcīgu riska kapitāla piesaistīšanas potenciālu.
Starp viedo elektrotīklu tehnoloģijām viena trešdaļa jaunuzņēmumu strādā pie tīkla optimizācijas, bet viena ceturtdaļa – pie elektroenerģijas tirdzniecības. Citi svarīgi virzieni ir virtuālie elektrostaciju tīkli (20%) un skaitītāju aparatūra (14%). Pretēji gaidītajam, aptuveni puse no jaunuzņēmumiem izstrādā aparatūru, darbojoties augsta riska inovāciju virzienā, kas parasti prasa pacietīgus investorus un lielus sākotnējos kapitālieguldījumus.
Pieaugošais elektroenerģijas pieprasījums un svārstīgā elektroenerģijas ražošana palielina elastības nepieciešamību elektroenerģijas sistēmu darbībā gan īstermiņa, gan sezonālām vajadzībām. Tas prasa pārorientēt ieguldījumus un inovācijas enerģētikas nozarē. Digitālajām tehnoloģijām ir būtiska loma šo izmaiņu veicināšanā, un tas ir saistīts ar viedo elektrotīklu konceptu. Viedie elektrotīkli ļauj koordinēt visu elektroenerģijas sistēmas dalībnieku (ģeneratoru, tīklu operatoru, gala patērētāju un citu tirgus dalībnieku) vajadzības un iespējas daudz elastīgāk, integrētāk, nekā tradicionāli centralizētās sistēmās ar ierobežotām komunikācijas tehnoloģijām. Viedo elektrotīklu tehnoloģijas ir izstrādātas, lai nodrošinātu visu tīkla daļu efektīvāku darbību, samazinātu izmaksas un ietekmi uz vidi, vienlaikus maksimāli palielinot sistēmas uzticamību, elastību un stabilitāti.
Viedais skaitītājs ir pirmais elements, ar kuru iespējams uzlabot slodzes plūsmu pārskatāmību sadales tīklā, pat zemsprieguma līmenī, tādējādi klienti var būt informētāki par savu elektroenerģijas patēriņu.
Uzlabotas uzraudzības un kontroles ierīces kopā ar atbilstošu programmatūru spēj būtiski uzlabot sistēmas informācijas pārraudzību reāllaikā un elektrotīkla vadību. Attālināta tīkla kontrole samazina iejaukšanās laikus un vietējā līmenī nepieciešamo darbību skaitu, ļaujot to vadību nodrošināt no viena kontroles centra. Savukārt uzlaboti automatizācijas rīki ļauj tīklam darboties autonomi, ātri identificējot un automātiski izolējot bojātu elementu, lai novērstu domino efekta strāvas pārrāvumus; šāds tīkls dažkārt tiek dēvēts par "pašdziedinošu" tīklu.
Integrēti uzlaboti analītikas un mākslīgā intelekta algoritmi spēj apstrādāt milzīgus datu apjomus, lai prognozētu elektroenerģijas pieprasījuma tendences un iespējamās tīkla problēmas. Prognozējot pieprasījuma maksimumus un identificējot iespējamos pārraides šķēršļus, operatori var savlaicīgi veikt nepieciešamos pasākumus tīkla stiprināšanai un tā kapacitātes palielināšanai.
Pētījumā gan norādīts, ka attīstītajās ekonomikās elektroenerģijas tīkli bieži vien ir novecojuši, un to infrastruktūra dažkārt darbojas jau vairāk nekā 50 gadus. Tikai aptuveni 23% tīkla infrastruktūras attīstītajās ekonomikās ir jaunāka par desmit gadiem, un vairāk nekā 50% ir vecāka par 20 gadiem. ES vairāk nekā 50% tīklu darbojas vairāk nekā 20 gadus, kas ir aptuveni puse no to vidējā ekspluatācijas mūža. Šie novecojušie elektroenerģijas aktīvi var radīt būtiskus drošības un uzticamības riskus. Laika gaitā, piemēram, transformatoru izolācijas materiāli var degradēties, palielinot elektrisko bojājumu, īssavienojumu un pat ugunsgrēku iespējamību. Arī automātiskie slēdži novecošanas dēļ var kļūt mazāk uzticami to spējā reaģēt uz bojājumiem.
Ar pilnu pētījumu var iepazīties EPO tīmekļvietnē.
Informāciju sagatavoja: