Умната енергия намалява разходите за електроенергия и помага на градовете да използват ресурсите си по-ефективно

В България вече съществуват примери за умна енергия в Пловдив, Сандански и Габрово

Д-р инж. Лидия Витанова е изследовател в институт GATE и част от авторския екип на Климатека. Тя е доктор по климатология и инженер-еколог, активно занимаваща се в сферите на градския климат и топлинните острови, с екология и опазване на околната среда, възобновяема енергия и интелигентни технологии. Завършила е магистратура в МГУ Св. Иван Рилски, София, специалност “Екология и опазване на околната среда”. Защитила е докторантура в Цукубски Университет в Япония, специалност “Климатология”. Автор е на многобройни международни научни публикации, свързани с градски климат, моделиране и градско планиране. Участвала е като лектор в различни конференции в Европа, Азия и Америка. 

Какво представлява умната енергия, технологиите, свързани с нея и начина на използване, както и връзките ѝ с климатичните промени? Статията акцентира върху това как и защо умната енергия помага за подобряване на енергийната ефективност в България, което е ключов фактор за смекчаването на климатичните промени, борбата със замърсяването, повишаването на температурите и влошаването на човешкото здраве. Представени са успешни примери и инициативи в няколко общини у нас. Разглеждат се и потенциалните мерки в публичния и частния сектор, свързани с необходимостта от промяна на енергийната политика в България.

Умната енергия е оптимизиране на енергийните разходи и ефективност с помощта на иновативни технологии за изграждане и експлоатация на устойчива система за управление на енергията. Това се постига чрез интегриране на технологиите за изкуствен интелект, машинно обучение и анализ на данни в процесите с помощта на сензори на Интернет на нещата (Internet of things – IoT). Те ни помагат да събираме данни за тези системи, да ги наблюдаваме, да разбираме моделите на разхищение, натоварване и други ключови показатели за ефективност, за да оптимизираме използването на енергия. Освен това умната енергия интегрира и използва възобновяемите енергийни източници (ВЕИ) за разработване на екологосъобразни инфраструктури.

Как умната енергия би могла да промени начина ни на живот?

Има много причини умната енергия бързо да се превърне в енергията на бъдещето. Някои от най-важните предимства са по-разнообразно електрозахранване, намаляване на замърсяването на въздуха и парниковите емисии, нарастваща независимост от традиционните енергийни източници, които вредят на околната среда и т.н. Преходът към умна енергия е стъпка да бъде оптимизирано глобалното и локално затопляне и да се решат други проблеми, свързани с климата, които са основна грижа на много страни и са заложени като политики с цел намаляване на емисиите. 

Гражданите и потребителите могат да допринесат като се възползват от вече наличните ресурси и технологии, свързани с умната енергия. Това може да започне с повишаване на енергийната ефективност в домовете им, използване на алтернативни енергийни източници, приобщаване към нови системи, включващи разширено интегриране на ВЕИ, диверсификация, цифровизация, електрификация, моторизация и др. 

Фигура 1. Схема на умна енергия и технологиите свързани с нея. Източник

Къде се използва умната енергия и каква е връзката ѝ с климатичните промени?

Фигура 2 представя някои от основните сектори, които използват концепцията и системата за умна енергия и умен град.

Фигура 2. Основните сектори, които използват концепцията и системата за умна енергия. Източник: адаптирана от galooli.com
  • Промишлените съоръжения изискват оптимизиране на операциите с помощта на сензори и Индустриален интернет на нещата (IIoT), за да се намалят разходите и да се гарантира, че активите работят по-дълго. 
  • Центровете за данни се нуждаят от непрекъснат мониторинг, а решенията за дистанционно наблюдение и управление могат да помогнат за изпълнението на плановете при непредвидени ситуации, ако има колебания в енергопотреблението или прекъсване на електрозахранването. 
  • Електроцентралите могат да използват интегрирани в IoT системи за оптимизиране на производството на енергия и максимално използване на възобновяеми енергийни източници и съхранение на енергия. 
  • Електрическите превозни средства, като част от умния транспорт и техните зарядни станции, се нуждаят от умни енергийни системи, за да се намалят разходите, поддръжката и въглеродния отпечатък в определени райони и като цяло.
  • Умният дом е жилище, в което се използват уреди и системи, които са свързани с интернет устройства за дистанционно наблюдение и управление, като например осветление и отопление. Технологията за умен дом осигурява на собствениците на тези жилища сигурност, комфорт, удобство и енергийна ефективност, като им позволява да управляват интелигентни устройства, често с помощта на приложение за интелигентен дом на смартфона или друго мрежово устройство. В същото време умният дом е концепция, която помага за намаляване на влиянието на климатичните промени, свързани с повишаването на температурите в градска среда.
  • Умната мрежа е електроенергийна мрежа, която използва цифрови и други модерни технологии за наблюдение и управление на преноса на електроенергия с цел подпомагане на различните нужди на крайните потребители. Умните мрежи координират нуждите и възможностите на всички производители, мрежови оператори, крайни потребители и заинтересовани страни на пазара на електроенергия, за възможно най-ефективно потребление на енергия и минимизиране разходите и въздействието върху околната среда. 
  • Възобновяемата енергия допринася за смекчаването на климатичните промени, спомага за енергийната сигурност и намалява зависимостта от вносни горива. Освен това осигурява по-надеждна електрическа услуга и намалява пиковото потребление, което води до по-ниски разходи за електроенергия. 

Какви са ползите от умната енергия? 

По-долу са представени ползите от умната енергия, като фокусът е върху това как могат да бъдат минимизирани разходите, да бъде постигната енергийна ефективност, да се оптимизират въглеродните емисии в сградите, да се осигурят целите на зелена енергия, както и да се интегрират ВЕИ. 

Един от най-значимите стимули за използване на умна енергия е това, че тя помага за намаляване на разходите за електроенергия. Без значение дали говорим на ниво домакинство или бизнес, умната енергия позволява интелигентно и активно наблюдение и управление на потреблението на енергия на различните устройства и съоръжения. Тя също така оптимизира енергийните източници, особено в случай на ВЕИ, което води до допълнителни спестявания в разходите за енергия. Ключов аспект за постигане на успех в тази област е въвеждането решение за дистанционно управление и мониторинг, което е ориентирано към IoT.

Друго основно предимство на решенията за управление на енергията базирани на IoT е постигането на енергийна ефективност и цялостното намаляване на разходите за енергия в сградите. То се дължи основно на интелигентните измервания, наблюдението на потреблението на енергия в реално време и прогнозите, базирани на данни, които елиминират разхищението на енергия в сградите. Сградите, в които има внедрени решения за управление на енергията, задвижвани от IoT, намаляват въглеродния си отпечатък до голяма степен. Същевременно се оптимизира използването на ресурсите, измерва се въздействието върху околната среда и се изграждат бъдещи стратегии, които се фокусират върху целите за нулево нетно потребление.

Освен това с помощта на сензори за мониторинг на енергията, данни за производителността и потреблението на енергия и комунални услуги е възможно да се увеличи максимално използването на ВЕИ и съответно да бъдат реализирани стратегии за пестене на енергия. 

Когато се комбинират решения за съхранение на енергия като батерии, интелигентните инфраструктури могат да осигурят по-голяма гъвкавост при управлението на търсенето и предлагането на енергия и да помогнат за съхраняването на излишната енергия. По този начин системите могат да помогнат на компаниите да преминат към ВЕИ, като същевременно ги използват ефективно.

Какво се случва в България и има ли у нас умна енергия?

Примерите за добро управление на енергията в България не са рядко срещано явление. Те могат да бъдат различни проекти за оптимизация на потреблението на енергия, инициативи, свързани с въвличането на общността в по-доброто използване на енергията, примери за производство и споделяне на енергия от местни енергийни източници и др. По-долу са представени различни инициативи, свързани с използването на умна енергията в България. 

Пловдив се цели до 2050 г. всички сгради в града да постигнат нулево потребление на енергия. 

Наред с тази цел се нареждат и цели като повишаване енергийната ефективност на сградния фонд на системите за улично и парково осветление и постигане на високо ниво на енергийни спестявания, чрез мащабно прилагане на мерки за подобряване на енергийните им характеристики, посредством прилагане на разходно – ефективни методи на саниране, реализация на преки финансови ползи от въвеждане на мерки за повишаване на енергийната ефективност на сградния фонд и системите за улично и парково осветление, постигане на високо ниво на спестявания в крайното и първичното енергийно потребление при повишаване на комфорта на обитаване. За тази цел са въведени инициативи, които демонстрират как сградите могат да се превърнат в контролиран източник на енергия. Целта е да се подобри интегрирането на фотоволтаици и системи за съхранение на енергия и по този начин да се улесни преходът на сгради към нулево потребление на енергия, както и за разработването на подходящи политики и регулации.

Фигура 3. Инициативи в Пловдив. Източник: PV-ESTIA

Сандански изгражда фотоволтаична централа на административната си сграда.

Централата ще захранва и част от уличното осветление и ще осигурява висока производителност, като очакваните ползи от системата представляват покриване на около 21% от годишните енергийни нужди от електроенергия на сградата. Чрез изграждането на фотоволтаичните централи за собствени нужди, очакваните резултати са намаляване на разходите на общинския бюджет, придобиване на опит при изграждане на фотоволтаични централи за собствени нужди и използване на опита за мултиплициране на системата и на други обекти общинска собственост, възможност за надграждане на инсталацията и бъдещи инсталации с увеличаване на инсталираната мощност и присъединяване на други консуматори, каквито могат да бъдат зарядни станции за електромобили, нови части от системата за улично осветление, фасадно и парково осветление, видеонаблюдение и др.

Фигура 4. Инициативи в Сандански. Източник: Община Сандански

Габрово сформира първа енергийна общност. 

По своята същност енергийната общност представлява група от юридически и физически лица, които по силата на обща договореност заедно произвеждат енергия от възобновяеми източници. Предимствата на тази общност ще бъдат в това, че ще има производство и потребление на енергия на мястото на нейното производство, овластяване на местната общност да участва в енергийния пазар, постигане на относителна независимост, социално икономическо развитие на местната общност, предвидимост и автономност при определяне цената на енергията. Ползите от създаването на енергийната общност включват възможност гражданите да инвестират срещу разумна възвръщаемост, намаляване (фиксирана) цената на използваната енергия и участие на гражданите в енергийния преход. 

Фигура 5. Енергийна общност в Габрово. Източник: Община Габрово

Има ли необходимост от промяна на енергийните политики в България?

Политическата, икономическата и технологичната несигурност в целия енергиен сектор се увеличава поради редица фактори. Част от тях са глобални, като промените в енергийните ресурси и диверсификацията на участниците на пазара и различните потенциални технологични иновации, включително електромобили, батерии за съхранение и водород. В тази епоха на динамичност следва да се въведе рамка за анализ на сценариите, основана на доказателства разработване на политики, която да позволи гъвкаво вземане на решения.

През последните години много правителства и организации въведоха различни анализи и политики с цел подготовка към неясните аспекти, които са свързани с използването на нови технологии, измервателните уреди и изготвянето на подходящи подходи. В България, независимо от ръста на използването на възобновяеми източници, умна енергия и технологии (Фиг. 6), все още има трудности свързани с оптимизирането на потреблението на енергия и задоволяване на нуждите на крайния потребител. 

Фигура 6. Общ дял на енергията от възобновяеми източници в България (% от брутното крайно потребление на енергия). Източник: Лидия Витанова по данни от Eurostat

Необходимо е прилагане на мерки в публичния и частния сектор

Публични Частни Мерки
✔ ✔ Изискване на непрекъснати подобрения.
✔ Поставяне на ясни цели на политиката и пазара с цел намиране на най-добрите решения за енергийна ефективност.
✔ Финансови стимули на база резултати вместо на инвестиции.
✔ Улесняване на иновациите в частния сектор.
✔ Поставяне на въглеродно неутрални цели във всички градове.
✔ Подобряване на условията за закупуване на ресурси чрез създаване на гъвкав и прозрачен международен търговски пазар.
✔ ✔ Повишаване на енергийната ефективност в предприятията и домакинствата.
✔ ✔ Насърчаване на разнообразни мерки за енергийна ефективност в транспортния сектор.
✔ Насърчаване на разнообразни мерки за подобряване и увеличаване на енергийна ефективност.
✔ Разработване на механизми за създаване и налагане на устойчиви поведенчески модели на крайните потребители, за ефективно използване на енергията посредством провеждане на обучения.
✔ Осъществяване на ефективен мониторинг на енергийните и екологичните характеристики на сградите.
Таблица 1: Прилагане на мерки в публичния и частния сектор. Източник: Лидия Витанова

В заключение, умните енергийни решения играят решаваща роля както за смекчаване на причините за изменението на климата чрез намаляване на емисиите, така и за адаптиране към неговите въздействия чрез повишаване на устойчивостта и гъвкавостта на енергийните системи. Чрез преминаване към по-чиста, по-ефективна и по-устойчива енергийна инфраструктура обществата могат да се справят по-добре с предизвикателствата, породени от изменението на климата, като същевременно напредват към устойчиво и нисковъглеродно бъдеще. България следва да работи в посока по-широко внедряване на ВЕИ и използването на иновационни и нискоенергийни технологии за оптимизиране на дейностите, свързани с проблемите на енергийна ефективност, климатичните условия и начина живот. Но за да се гарантира, че умната енергия е от полза за всички граждани, са необходими още приобщаване, достъпност до технологиите и ангажираност на общността.


Източник заглавна снимка: Pixabay (свободен лиценз)


В публикацията са използвани материали от:

  1. Enhancing storage integration in buildings with Photovoltaics (PV-ESTIA), 2018 [online]. Available from: Link [accessed 20 November 2023]
  2. Какво е умен град и има ли приложение в България? Climateka, 2023 [online]. Available from: Link [accessed 23 November 2023]
  3. Как умният транспорт ще подобри начина ни на живот? Climateka, 2023 [online]. Available from: Link [accessed 23 November 2023]
  4. Какво е значението на енергийните сертификати за потреблението на енергия в домовете? Climateka, 2022 [online]. Available from: Link [accessed 21 November 2023]
  5. Общ дял на енергията от възобновяеми източници в България, 2023. Eurostat. [online]. Available from: Link [accessed 16 March 2024]
  6. Община Сандански изгражда фотоволтаична централа на административната си сграда. Община Сандански, 2023 [online]. Available from: Link [accessed 23 November 2023]
  7. Община Габрово сформира първа енергийна общност. Община Габрово, 2024. [online]. Available from: Link [accessed 14 March 2024]
  8. “Пасивната сграда”: архитектурен стандарт, целящ минимално потребление на енергия. Climateka, 2023 [online]. Available from: Link [accessed 23 November 2023]
  9. Примери за добро управление на енергията в общините у нас. Climateka, 2023 [online]. Available from: Link [accessed 23 November 2023]