Naukowcy: rozwój energetyki w Polsce wymaga budowy sieci łączności [RELACJA]

We wtorek 14 stycznia na Stadionie Narodowym odbyła się konferencja spółki PGE Systemy, w której udział wzięli naukowcy z Politechniki Warszawskiej, którzy prezentowali swój raport pt. „Wymagania w zakresie łączności radiowej dla sektora energii w dobie transformacji cyfrowej”.

Opracowanie to wskazywało na potrzebę stworzenia wielousługowej, szerokopasmowej łączności na bazie technologii LTE, z której korzystałby polski sektor energetyczny.

Powstanie tego typu sieci wiąże się z wyzwaniami, przed jakimi staje polska energetyka, która wchodzi w etap kompleksowej transformacji. Jednym z nich jest rozwój segmentu odnawialnych źródeł energii, pracujących także w ramach energetyki rozproszonej. Zespolenie tych jednostek z całością systemu elektroenergetycznego – biorąc pod uwagę ich niesterowalność oraz rolę prosumentów – wymagać będzie odpowiedniej komunikacji w zakresie wymiany danych. Powtarzające się sezony gwałtownych zjawisk pogodowych (burze, wichury, fale upałów), które odciskają swoje piętno na infrastrukturze przesyłowej i dystrybucyjnej elektroenergetyki również tworzą zapotrzebowanie na kompleksową łączność. Swoje dołożą też potężne projekty infrastrukturalne w obrębie energetyki – budowa elektrowni jądrowych, rozszerzenie zasięgu sieci, rozwój elektromobilności.

Znaczenie łączności dla energetyki podkreślił też minister klimatu Michał Kurtyka w liście skierowanym do wiceprezesa PGE Systemy Andrzeja Piotrowskiego. „Tworząc w Polsce cyfrową sieć łączności specjalnej dla energetyki tworzymy zarazem przestrzeń dla budowy ekosystemu polskich firm, rozwijających nową gamę produktów. To, że jesteśmy w czołówce europejskiej przyciąga zainteresowanych opracowaniem nowych rozwiązań właśnie u nas. Rozwiązania takie będą potrzebne w całej Europie, wręcz niezbędne dla osiągnięcia celów Green Deal/Zielonej Europy” – napisał szef resortu klimatu.

Obecnie nowelizacja ustawy Prawo Telekomunikacyjne z 2018 roku przydzieliła polskiemu sektorowi energetycznemu, gazowemu i paliwowemu dedykowaną częstotliwość 450 MHz. Jest to pasmo sieci LTE, które charakteryzuje się nieco mniejszą możliwością transmisji danych niż wyższe częstotliwości, wykorzystywane przez operatorów komercyjnych (800-2600 MHz). Są one jednak bardziej niż wystarczające dla potrzeb komunikacji krytycznej, a przy tym posiadana ogromne zalety: większy zasięg i lepsza penetracja wewnątrz budynków. Pozwala to na jej szerokie wykorzystanie do komunikacji w ramach tak zwanego Internetu Rzeczy (ang. Internet of Things – IoT) w aplikacjach Machine-to Machine (M2M). Pozwala to np. na zastosowanie inteligentnych liczników, zdalnych instalacji, autodiagnostyki urządzeń i tworzenia tak zwanej inteligentnej sieci energetycznej (smart grid).

Należy pamiętać, że w konserwację, naprawę i serwisowane infrastruktury energetycznej coraz szerzej ingerują nowoczesne technologie. Są to między innymi systemy bezzałogowe czy rozszerzona i wirtualna rzeczywistość. Już dziś drony pomagają odnajdywać uszkodzone elementy sieci przesyłowej a zdjęcie czy obraz przekazywany w czasie rzeczywistym ułatwia ocenę sytuacji. Rozwijane są również systemy tak zwanej rzeczywistości rozszerzonej, która np. pozwala nałożyć na obraz z kamery przebieg niewidocznych przewodów elektrycznych, ukrytych w ziemi czy za ścianą. Może to znacznie ułatwić prace serwisowe czy unikanie przypadkowego uszkodzenia linii przesyłowych podczas prac remontowych lub budowlanych. Są to jedynie wybrane przykłady spośród wielu sytuacji w których bezprzewodowa łączność szerokopasmowa może znaleźć zastosowanie. Wszystko to wymusza na operatorach nie tylko zbieranie i przetwarzanie niemal w czasie rzeczywistym znacznej ilości danych, ale równie stworzenie stabilnej i bezpiecznej infrastruktury ich przekazywania.

Sieć LTE jest obecnie rozwiązaniem stosowanym coraz szerzej w zakresie komunikacji krytycznej. Co istotne, przy planowanym, sukcesywnym objęciu tym systemem powierzchni całego kraju, gęstość przekaźników dla LTE 450 może być nawet dziesięciokrotnie niższa niż w przypadku sieci komercyjnej, co wpływa w istotny sposób na koszty jej tworzenia. Łączność szerokopasmowa LTE będzie wspierała, a z czasem być może zastępowała np. w warunkach kryzysowych obecnie stosowane w energetyce metody transmisji takie jak łącza światłowodowe, radiostacje czy system TETRA. Jest to szczególnie istotne w przypadku infrastruktury rozproszonej oraz tak zwanej łączności krytycznej, związanej np. z awariami, które często oznaczają brak zasilania i co za tym idzie, brak łączności. Posiadające awaryjne zasilanie przekaźniki LTE będą mogły nie tylko zapewnić łączność dyspozytorska, ale np.  czasowo zastąpić niesprawne, uszkodzone lub pozbawione zasilania linie światłowodowe.

W sytuacjach codziennej eksploatacji sieci energetycznej, ale szczególnie w przypadku poważnych awarii i klęsk żywiołowych, takich jak coraz częstsze huragany czy powodzie, jest tak zwana komunikacja dyspozytorska. Oczywiście dedykowane sieci łączności istnieją już dziś w energetyce i składają się z stacjonarnych łączy oraz bezprzewodowych systemów takich jak DIGICOM 7 czy TETRA (stosowana przez Tauron i Energa-Operator). Wprowadzenie tego ostatniego standardu w latach 90. ubiegłego wieku przez Europejski Instytut Norm Telekomunikacyjnych (ETSI) stanowiło znaczny postęp w stosunku do analogowej łączności radiowej, stosowanej wcześniej. Zapewnia on kodowaną łączność o znacznym stopniu bezpieczeństwa, jednak jest to rozwiązanie optymalne np. dla ochrony obiektów, ale nie ogólnokrajowego systemu łączności kryzysowej czy dyspozytorskiej. Przy infrastrukturze o zbliżonej gęstości do LTE 450, TETRA zapewnia jedynie łączność głosową oraz bardzo ograniczone możliwości transmisji danych. Tymczasem dziś coraz częściej przydane jest przesyłanie np. zdjęć z miejsca awarii, co pozwala szybką ocenę wielkości uszkodzeń i co za tym idzie, zadysponowania dostatecznej liczby ekip.

Wówczas TETRA z transferem na poziomie 7,2-28,8 kbit/s, czyli zbliżonej do modemów telefonicznych z końca ubiegłego wieku, okazuje się rozwiązaniem o przepustowości symbolicznej i dalece niewystarczającej. Dla porównania dość archaiczna dziś sieć 2G miała przepustowość 1 Mb/s, a stosowane dziś powszechnie sieci LTE 4G to 50-100 Mb/s. Stąd stosowane przez państwa dysponujące siecią TETRA systemów hybrydowych, korzystających z dodatkowej transmisji danych siecią LTE. Są to jednak rozwiązania pomostowe, gdyż przyszłość komunikacji służb mundurowych i ratowniczych widziana jest zdecydowanie w systemach 4G, a nawet 5G. Mają one zasadnicze zalety w porównaniu z systemem TETRA, który jednak nadal sprawdzać się będzie w pewnych sytuacjach, na przede wszystkim jako łączność w obrębie obiektów o złożonej infrastrukturze, ale ograniczonym obszarze. Nie jest to natomiast rozwiązanie perspektywiczne w skali pokrycia kraju.

Przewaga smartfonu nad krótkofalówką zdaje się być oczywista nawet dla laika. Przy tym już dziś dostępne są urządzenia, również produkcji polskiej, które pozwalają na integrację ze sobą łączności TETRA czy klasycznych radiostacji z siecią LTE, co umożliwia w okresie przejściowym, czy też w przypadku takiej doraźnej potrzeby, komunikację pomiędzy różnych systemami, dla których wówczas LTE powinno być nadrzędnym, gdyż dysponującym największymi możliwościami i plastycznością struktury. Odpierając często podnoszony argument przeciw LTE, mówiący o białych plamach czy też możliwości awarii przekaźnika, należy jasno stwierdzić, że już obecnie na rynku dostępne są rozwiązania dla tego typu problemów. Kilka firm, w tym również Polskie i Europejskie, oferuje stacje przekaźnikowe instalowane w pojeździe, a nawet przenośne, umożliwiające obsługę do 200 urządzeń LTE działających w promieniu do 5 km i ewentualną retransmisję ich sygnału do najbliższego sprawnego przekaźnika.

Oznacza to, iż dysponując systemem LTE 450 w odpowiedniej konfiguracji PGE będzie mogła zapewnić łączność kryzysową w każdych warunkach i w dowolnym miejscu w kraju, gdy zajdzie tego typu potrzeba.

Juliusz Sabak, Jakub Wiech