Zastavení výrobních linek a tím způsobená výrazná finanční ztráta. Takovým následkům mohou čelit průmyslové firmy při neočekávaných poklesech či úplných výpadcích dodávek elektrické energie. Moderní vývoj v oblasti distribučních soustav však velkoodběratelům v blízké době slibuje výraznější stabilitu a spolehlivost. Zajistit by je měly takzvané inteligentní sítě neboli Smart Grids. Ty díky zapojení chytrých prvků dokážou efektivněji řešit a předvídat výpadky energie. Zároveň nabízejí cestu k výraznějšímu zapojení obnovitelných zdrojů do soustavy, čímž připravují půdu k dosažení do budoucna plánované uhlíkové neutrality.

Provoz výroben velkých průmyslových podniků bývá plně závislý na spolehlivé dodávce elektrické energie. Týká se to zejména těch výrobních procesů, u nichž elektrická zařízení vykazují relativně nízkou odolnost vůči krátkodobým přerušením či poklesům napětí. Důsledkem takovéto události pak může být ztráta funkce jedné či více komponent, což může dominovým efektem přerušit celý výrobní proces.

Pro funkci robotických linek v závodu mohou být přitom kritické i krátkodobé poklesy napětí, které běžný spotřebitel často ani nezaznamená. Zatímco výrobní proces se vyznačuje dlouhodobým provozem zařízení, v domácnostech je užití technologie převážně krátkodobé, což pravděpodobnost výpadku snižuje. „Řada zařízení dokáže krátkodobé poklesy či přerušení překlenout s akceptovatelnou změnou funkce či s přirozenou nebo i automatickou obnovou řádné funkce. Pokud jsou však v průmyslu použity v procesním souboru se zařízením, které je méně odolné či po výpadku vyžaduje zásah operátora, způsobí tento slabý článek přerušení celého vázaného výrobního procesu,“ popisuje profesor Jiří Drápela z Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně.

„Typicky se to týká automatizovaných a robotizovaných procesů výroby s elektronickými silovými a řídicími systémy, včetně například reléových a pohonných jednotek. Skutečností je, že novější celky s moderní automatizací a případně robotizací výroby jsou na přerušení výroby v důsledku napěťové události více citlivé. V tomto ohledu patří mezi nejzranitelnější například automobilový či mikroelektronický průmysl. Finanční ztráty způsobené každým jednotlivým přerušením výroby jsou potom ve velmi širokém rozpětí od tisíců až po miliony korun,“ dodává.

Například výpadek proudu v korejské továrně v roce 2018 dle dostupných dat zničil 11 % měsíční produkce flashových pamětí společnosti Samsung (asi 3,5 % celosvětové produkce). Továrna byla bez proudu zhruba 30 minut, škoda se vyšplhala na více než 43 milionů dolarů.

Firmy hledají řešení

Aby zamezila ztrátám z důvodu přerušení či poklesů napětí elektrické energie, investuje řada technologických a strojírenských podniků značné úsilí do snah minimalizovat citlivost výrobního procesu. Kupříkladu největší tuzemská automobilka ŠKODA AUTO si před necelými dvěma lety pořídila takzvaný ultrakapacitor.

Toto elektrotechnické zařízení se dokáže v řádu desítek milisekund aktivovat do plného výkonu a překlenout tak krátkodobý pokles napětí, čímž odvrátí možný výpadek linky.

Pravidelné zkušenosti s výpadky elektřiny má i společnost TOYOTA MOTOR MANUFACTURING CZECH REPUBLIC, která provozuje automobilový výrobní závod v Průmyslové zóně Ovčáry u Kolína. „Tyto situace se objevují asi třikrát až pětkrát během roku, někdy je to přímo souvztažné s počasím. Dopad je pouze na lakovnu a její provoz. Zařízení máme částečně zálohovaná, některá disponují automatickým programem pro opětovné spuštění,“ popisuje Tomáš Paroubek, tiskový mluvčí společnosti.

Větší stabilitu přinesou inteligentní distribuční soustavy

Výpadků elektrické energie a krátkodobých poklesů napětí ve výrobě by mohlo v blízké době výrazně ubýt díky proměně distribučních soustav. Ty současné přestávají stačit nárokům moderní energetiky. Z tohoto důvodu Národní akční plán pro chytré sítě, který v roce 2015 zveřejnilo Ministerstvo průmyslu a obchodu, do budoucna počítá s postupným zaváděním takzvaných Smart Grids. Ty dokážou kromě elektrické energie přenášet i datovou komunikaci. První řešení v tomto směru představuje Evropskou unií podporovaný projekt ACON (Again COnnected Network), jenž vzniká v přeshraniční spolupráci společností EG.D a Západoslovenské distribučné (ZSD).

„Jednou ze stěžejních výhod inteligentních distribučních soustav – Smart Grids – je právě vyšší stabilita a bezpečnost dodávek elektrické energie. Digitalizace distribučních soustav nám umožní sběr dat, jejich sdílení napříč celou soustavou a komunikaci mezi jednotlivými prvky sítě. Díky instalaci chytrých prvků, jako jsou detektory poruch a námrazy či reclosery – zařízení umožňující vypínat a zapínat vedení pod zkratem –, bude možné významně zvýšit spolehlivost a bezpečný provoz, případně minimalizovat čas potřebný k odstranění poruch,“ popisuje Miroslav Kopt, vedoucí útvaru Strategických projektů EG.D.

Ještě větší spolehlivost, ale i řadu dalších benefitů, by v následujících letech znamenalo zapojení strojového učení a umělých inteligencí do konceptu inteligentních distribučních soustav. „S obrovským množstvím dat, které budou Smart Grids generovat, bude zapojení umělé inteligence znamenat výrazné zrychlení. Na základě dat z větrných čidel či předpovědí počasí budeme moci například předvídat, na kterých místech soustavy hrozí potenciální riziko přerušení dodávek, a takřka okamžitě na ně budeme moci reagovat,“ nastiňuje Stanislava Sádovská, projektový manažer ZSD pro implementaci projektu ACON.