Akıllı Şebeke Teknolojileri

Özellikle Amerika Birleşik Devletleri yaşadığı enerji kesintilerinden sonra (Blackout) yüksek sesle sormaya başladı. Şebekemiz problemli mi? Bu kadar büyük çaplı bir kesinti nasıl oluşabilir? Niye arızalar lokalize edilemiyor? Böylece 1883 yılında kurulmaya başlanan elektrik şebekelerinin mevcut duruma yeteri kadar uyum sağlayamadığı anlaşıldı ve mevcut şebekelerin, dikkatli bir mühendislik yapılarak komple yenilenmeye ihtiyaç duyduğunu belirlendi.
1.2. “Smart Grid” nedir?
Smart Grid çalışmalarının başlangıcı ilginç olarak 1980 yılının sonlarında bir İsrail pilotunun kullandığı F15 savaş uçağının yaşadığı probleme dayanmaktadır. Pilotun beraber uçtuğu arkadaşının oluşturduğu bir ters hava akımı nedeniyle F15 sağ kanadının kullanımını %90 oranında kaybetti. Sadece kontrol yüzeylerini kaybetmekle kalmadı, aynı zamanda uçağı düşürebilecek bir simetrisizlik oluşturdu. Başarılı pilot uçağı zorlukla indirmeyi başardı ancak McDonnel Douglas (yeni adıyla Boeing) firması uçağı bir dizi dinamik testlere tabi tutmak için rüzgar tüneli çalışmalarını gerçekleştirdi. 1995-1998 yılları arasında Washington Üniversitesindeki bir araştırma grubu optimizasyon ve kontrol projesi olarak bu olayı inceledi. NASA’nın da desteklediği bir projede kendini kendini iyileştirebilen ve varolan sistemde meydana gelebilecek “k” kadar olayda (n-k) bile dengesini düzenleyebilecek akıllı bir yapıyı, yapay sinir ağları yöntemiyle (neural network technology) geliştirdi. F15’teki bu çalışma, EPRI (Electric Power Research Institute) ve CIN/SI (Complex Interactive Networks/Systems Initiative) gruplarının elektrik güç endüstrisi için geliştirdiği programlara öncülük etti. [1] Güç şebekesi açısından düşünüldüğüne, sistemdeki tüm noktaların uyanık, tepkili, adaptif, maliyet açısından uygun, çevre ile dost, eş-zamanlı, esnek, kuvvetli ve her sistemle bağlanabilen bir yapıda olması AKILLI yapıyı oluşturmaktaydı [2].
Zaten dinamik yapıya sahip olan elektrik enerjisi akıllı şebeke yolu ile canlanmakta, akıllanmakta ve yaşayan bir sistem haline gelmektedir. Ne olduğunu bilen, ne olması gerektiğini hesaplayan ve harekete geçen yapıdadır.
Bugünkü kullandığımız iletim yapısı 125 yıl önce dizayn edildiğinden, güç eksikliklerini hissetmemek, karanlıkta kalmamak, güvenilirlik ve verimin arttırılması için şebeke “upgrade” edilmelidir. Şebeke modern, güncel ve akıllı bir yapıda olmalıdır. Sürdürülebilir enerji kaynağı için yenilenebilir enerji kaçınılmazdır. Diğer hiçbir tür enerji kaynağı sürdürülebilir yapıda değildir. Ancak rüzgar, güneş, dalga ve termal enerji gibi yenilenebilir kaynaklar, dünya varolduğu sürece varolmaya devam edecektir. Asıl sorulması gereken soru ise, sürdürülebilir enerji amaçlarımıza ne kadar ulaşabildiğimizdir ve sürdürülebilir bir yapıya sahip olmamaya kimin gücünün yetebileceğidir.
Yakın gelecekte yenilenebilir enerji kaynaklarının global kullanımı çok hızlı gerçekleşmeyecektir ancak iletim ve dağıtım sistemlerinin bunlara hazır olması akıllı şebekeler yoluyla olacaktır. Mevcut şebekelerin akıllı hale getirilmesinin bir çok faydası bulunmaktadır. Kyoto protokülüne bağlı olarak CO2 emisyonlarının sera etkisi oldukça çarpıcı bir biçimde ifade edilmektedir. Örneğin Amerika’da akıllı bir şebeke yapısına sahip olunmasının karbon emisyonlarını %25 oranında aşağı çekeceği hesaplanmıştır. CO2 emisyonu açısından ise 160 milyon hektar orman daha temiz bir hava için çalışabilecektir. Bu yaklaşık 130 milyon aracın yollardan çekilmesi ile eşdeğerdir. Akıllı bir şebeke, tek bir noktadan olmayan yolculuktur. 2030 yılında dünya enerji ihtiyacının %30 artacağı düşünüldüğünde sorulması gereken soru mevcut karbon emisyonlarının arttırılmadan bu büyümenin nasıl karşılanabileceğidir [3].
1.3. Bileşenleri ve teknolojileri nelerdir?
Bir akıllı şebekenin bileşenleri ve teknolojileri, Amerika Enerji Departmanına göre (DOE) aşağıdaki yapılara sahip olmalıdır.
Akıllı Uygulamalar: Önceden belirlenmiş kullanıcı tercihlerine bağlı olarak gücün ne zaman tüketileceğini belirler. Bu da elektrik üretimi ve emisyonlar üzerinde oldukça önemli bir etkiye sahip olan tepe (peak) yüklerini indirger. Üretimdeki en önemli maliyetlerden biri bu tepe yükleri karşılarken oluşur, devreye girip çıkan ek santraller söz konusudur. Önceki test verileri, elektrik kullanımı ve bu kullanım bilgisinin kullanıcıya verilmesiyle, tepe yüklerde %25 oranında tasarruf sağlandığını göstermiştir.
Akıllı sayaçlar: Akıllı sayaçlar, tüketici ve gücü sağlayan kuruluş arasında iki yönlü iletişimi sağlar ve ödeme verilerinin toplanmasını, güç kesintilerinin belirlenmesini ve tamircilerinin hızlı bir şekilde doğru lokasyona yönlendirilmesine imkan verir. Mevcut şebekelerde arızalar tüketicilerin telefonu yoluyla belirlenip, ekiplerin yönlendirilmesi sağlanmaktadır. Bu da 1-2 saat gecikmeye neden olabilmektedir.
Bütünleştirilmiş haberleşme: Veri toplama (SCADA-Supervisory Control and Data Acquisition), koruma ve kontrol konseptleri, bütünleştirilmiş bir sistemde kullanıcının akıllı elektronik cihazlar ile etkileşimini sağlar.
Hissetme ve Ölçme: Şebekenin sağlıklı olduğunu ve bütünlüğünü koruduğunu tanımlayacak verileri toplar. Akıllı bir şebekede, şebekenin sağlığı, kritik noktalar anlık olarak yansır. Hattın sıcaklığı, yüklenme seviyesi, rüzgar hızı, yerden uzaklığı (yüklendikçe azalır) izlenebilecektir. Otomatik okumayı, online enerji maliyetinin bilinmesini ve enerji hırsızlığını engeller. Şebekedeki kaçak oranları düşünüldüğünde böyle bir yapıya sahip olunmasının önemi daha iyi görülür. Çünkü üretimi, iletimi, tüketimi ve kayıpları bilen bir yapı kaçakları kolaylıkla hesaplayabilecektir [4].
Akıllı istasyonlar: Güç faktörü performansı, kesici, trafo ve akü durumunun izlenmesi, kritik ve kritik olmayan işlem kontrolünü sağlar.
Akıllı Dağıtım: Kendi kedini iyileştiren, dengeleyici ve optimize edici yapıdadır. Otomatik izleme ve analiz etme özelliği ile hava durumu ve enerjisiz kalma geçmişine bağlı olarak arızaları tahmin edebilecek yapıya sahip sistemlerdir.
Akıllı Üretim: Şebekenin birçok noktasından alınan geri beslemeler ile, enerji üretiminin optimize edilmesi, gerilimin, frekansın ve güç faktörünün otomatik olarak ayarlanabilmesi için öğrenme özelliğine sahip güç üretimini tanımlamaktadır.
İleri kontrol metotları: Şebekenin durumunu analiz ederek tanımlayan ve tahmin eden cihazlar ve algoritmalar topluluğunu ifade etmektedir. Otomatik olarak düzeltici önlemler alarak enerji kesintilerini ve güç kalitesi problemlerini engeller ya da etkilerini azaltır [4].
1.4. Nasıl bir denge sağlanmalıdır?
Elektrik şebekelerinin en büyük zorluğu anahtarı açtığınızda operatörlerin talep ettiğini gücü vermek zorunda olmalarıdır. Bu her an her dakika yaşanır. Akıllı bir sistem, tüketiciye daha faydalı olmayacaksa görsel bir şovdan öteye geçemez. Akıllı şebeke kendini hızla iyileştirebilen, daha güvenilir ve daha esnek bir yapıya sahip olmalıdır. İşletme güvenliği de unutulmamalıdır. Rüzgarın esmediği ve güneşin parlamadığı durumda fosil kaynaklı üretimler tüketimi karşılamak zorundadır. Denge çok önemlidir [5]. Hava çok sıcaksa fotovoltaikler yağmur ve rüzgarlı ise rüzgar türbinleri çalışacaktır. Önemli olan güç eğrisini pürüzsüz bir şekle getirmektir. Akıllı şebekelerde bu dengeleme gerçek zamanlı dinamik olarak yapılabilmektedir. Akıllı sistemlerde hem dağıtılmış üretime hem de depolamaya ihtiyaç vardır. Önemli olan bu üretimin farklı yenilenebilir enerji türleri ile tek bir kaynağa bağlı olmadan sağlanabilmesidir.
1.5. Enerji kesintilerini önlemedeki etkinliği nedir?
2003 yılının Ağustos ayında ABD’de yaşanan enerji kesintisi, aşırı ısınma ve sistem çökmelerinin birbirini takip etmesi sonucu oluşmuştur. Ayrıca sistemin işletim operatörleri tarafından yeteri kadar iyi izlenememesinin de etkisi bulunmaktadır. Bu arıza sonucu enterkonnekte lokal şebekelerin ayrılması 50 milyon kişinin enerjisiz kalmasına neden olmuş ve Anderson Ekonomik Grubu’na göre bu da yaklaşık 8.2 milyar dolar bedel oluşturmuştur [6]. 2003 yılına yaşanan enerji kesintisinde eğer ABD’nin Cleveland bölgesi arızayı hemen açabilmiş olsaydı, yaşananan enerji kesintisi 50 milyon kişiyi değil, 1-2 milyon kişiyi etkilemiş olacaktı [7]. Ancak bilinmelidir ki akıllı sistemlerde, dijital şebeke yapısında birçok iletişim sistemi olacağından, dış saldırılara da açık olacaktır. Bu nedenle şebeke güvenliğinin de sorgulanması gerekmektedir.
Tüm enerji sisteminin verimli ve güvenilir kullanılabilmesi amacıyla akıllı şebekelere ait altyapının bilinmesi ve uygulanmaya başlaması gereklidir. Ancak bunlar yapılırken şebeke güvenliği de düşünülmelidir.
1.6. Akıllı bir yapı için şebeke ihtiyaçları nelerdir?
Akıllı bir yapı enerjisizliği engellerken, enerjisiz kalınmışsa tekrar toparlanmayı hızlandırır. Ayrıca hat açmalarını-kapamalarında daha iyi performans sağlanır. Akıllı şebekeler ayrıca, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının ve dizaynının da optimize edilmesini sağlar. Burada bağlayıcı nokta enerjinin üretildiği ve tüketildiği nokta ile, bunların arasındaki iletim hattının yeterliliğidir. Örneğin Orta Amerika rüzgar açısından uygun olmasına rağmen mevcut şebekenin, gücü uzun mesafelere götürebilme yetersizliği bu gücün kullanılmasını engellemektedir.
Şebeke ihtiyacının diğer bir konusu da depolama sistemlerinin gerekliliğidir. Bunun nedeni kaynak-tüketim mesafesinin değişken olması ve  hava tahmini problemleridir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının şebeke bağlantısındaki eksikliklerin, enerji depolama sistemleri ile çözülebilmesinden ziyade bir grup araştırmacı da daha iyi planlanmış ve daha iyi yönetilebilen bir sistemin, yenilenebilir enerji kaynağı katkısını daha kararlı bir hale getireceğini düşünmektedir. Ancak bilinmelidir ki her ikisinin birleşimi, yani hem depolanabilen enerji hem de hızlı ve akıllı bir şebekenin varlığı en optimum çözümü oluşturacaktır. Depolama açısından süperiletkenlik konusu önemli bir konudur. Süperiletkenlik, bir malzemenin belirli bir derecede “0” direnç göstermesi ile oluşmaktadır [6].
Süperiletkenliğe sahip olunması, enerjinin depolanabileceği anlamına gelmektedir. Ayrıca yenilenebilir enerji kaynaklarının tüketim merkezlerine uzak olması, düzenli olmaması ve hava tahminin yeteri kadar doğru yapılamaması nedeniyle, enerji depolama sistemlerinin de önemi giderek arttığından 2007 yılında 2,4 milyar $ olan enerji depolama pazarının 2012 yılında 600 milyar $ olması beklenmektedir.
1.7. Koruma koordinasyonu ve haberleşme yapısı nasıl olacaktır?
 
Yenilenebilir enerji kaynaklarının ve akıllı sayaçların ilavesi ile değişebilecek diğer bir yapı da mevcut güç akış yönleridir. Dağıtılmış üretim, sistem korumasında kaynak tarafını değiştirebileceğinden, koruma filozofisi ve koordinasyonunun detaylı incelenerek revize edilmesi gerekmektedir. Bu da koruma ve koordinasyon mühendislerinin kendini yeniden revize etmesini gerektirir.
Yenilenebilir enerji kaynakları ilavesinde karşılaşılabilecek durumlardan bazıları şu şekilde özetlenebilir.
  • Güç akışının yönü değişebildiğinden, trafo kademe değiştiricilerinin çift yönlü kontrolünün gerekliliği,
  • Artan arıza akımları sonucu arıza yolunda oluşabilecek yanlış açmalar. Sigorta-kesici kombinasyonlarında sigortayı koruyacak koordinasyonun bozulması.
  • Trafo bağlantı gruplarına göre adalaşan bir yenilenebilir üretim bölgesinde, işletme toprağından yoksun bir çalışmada oluşabilecek arızalar ve bu arızalarda meydana gelecek gerilim yükselmeleri ve etkilenebilecek sistem elemanları [8].
Birçok haberleşme protokolü arasında günümüzde en öne çıkan protokol IEC 61850’dir ve smart grid yapısı ile ortak özellikler göstermektedir. IEC 61850 gibi bu yapıya uyabilen farklı haberleşme protokolleri ve sistemleri de mevcuttur. IEC 61850 yapısında tanımlanan IED’ler (Intelligent Electronic Device) ile hızlı ve dijital haberleşme sağlanmaktadır. Haberleşme mesafesine bağlı olarak optik ya da kablo tercihi yapılır. Tüm rölelerin bireysel adresleri mevcuttur. Bu adresler bilgisayar sistemlerindeki gibi IP numaralarına sahiptir ve bu IP numaraları üzerinden bütün röleler izlenebilir. Haberleşme 100Mbit hızındadır ve istasyon içinde GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event) mesajlaşması mevcuttur. Bu mesaj tüm istasyona yayınlanır. Her mesajın içinde de bir MAC adresi vardır ve bu adres hangi rölenin bu mesajı alacağını belirler. Bu mesajlaşma açma, kapama, bloklama ve izin gönderme işlmelerini çok hızlı bir şekilde gerçekleştirebilir. İstasyon dışına bilgi gönderimi ve istasyona bilgi alımı ise ethernet anahtarı üzerinden yapılır [9,10].
1.8. Neden şimdi?
Akıllı bir şebeke için trafolar, röleler gibi tüm sistem elemanlarının akıllı olması gerekmektedir. Koruma ve haberleşme teknolojisinin, elektromekanik yapıdan dijital yapıya geçmesi gerekir. Ayrıca yüksek band seviyesine sahip yüksek hızlı iletişim gereksinimi vardır, çünkü tüm sistemin birbiri ile haberleşmesi gerekir. Bu kadar büyük sistem ve haberleşme ile başa çıkabilecek (saniyede milyonlarca veri) bir bilgisayar gücü de gerekmektedir. Bu koşullar günümüzde artık sağlanabilir durumdadır. Dijital röleler, fiber teknolojisi, kablosuz iletişim gibi teknolojik gelişmeler akıllı şebekeleri mümkün kılmaktadır.
Hazır olunan diğer bir nokta ise senkronize fazör ölçümlerinin ve FACTS sistemlerinin uygulanabilirliğidir. Böylece oluşan problemler kullanıcılardan önce bilinebilecek ve enerji kesintilerini oluşturan yüklenmeler ve dalgalanmalar engellenebilecektir [5,11].
 
1.9. Gelecekteki yapı nasıl olacaktır?
 
Akıllı sistemlere geçişe karar verildiğine hemen ertesi gün böyle bir yapıya geçilmesi mümkün değildir. Tam olarak geçiş 20-30 yıllık bir süreç bile alabilir, ancak bazı önlemler ile bu sürecin kısaltılması mümkündür. Akıllı sistemler için yasal düzenlemeler, standart yapılar belirlenmeli ve çerçevede tüm insanların olduğu bilinci verilmelidir. İnsanlar konu ile ilgili bilinçlendirilmelidir. Kısa, orta ve uzun vadeli planlar yapılmalıdır. Mevcut sistemi alıp atamayacağımızdan, burada önemli olan ve yapılması gereken bundan sonra sisteme entegre edilmesi planlanan yapıları akıllı sisteme uygun entegre etmektir [12].
Yapılan bir çalışmada, tam smart grid yapısı kullanıldığında ABD’de kullanılan arabaların (elektrikli arabaların olacağı varsayımıyla) %85’inin hiçbir ek santral kullanılmadan mevcut şebekeden şarj olabileceğini göstermiştir. Bunun nedeni enerjinin kullanılmadığı gece saatlerinde arabaların şarjda olacağıdır. Bunlar soğuk birer görüş değildir ve oldukça yakın bir geleceğe işaret etmektedir [5].
KEMA, ABD’de 4 yıl içinde oluşması öngörülen 16 milyar $ teşvikin, 64 milyar $’lık akıllı şebeke ile ilgili projelere katalizör görevi göreceğini ve 150,000’i 2009 yılının sonuna kadar olmak üzere 280,000 yeni iş imkanı oluşacağını öngörmektedir [13].
1.10.        Dünya’daki uygulamaları nasıldır?
 
Avrupa
 
Amerika’da birçok örneği bulunan akıllı şebeke bileşenlerinin Avrupa’da da bir çok uygulaması bulunmaktadır. Avrupa’nın güneş enerjisini güneyden, dalga enerjisini batıdan ve rüzgar enerjisini kuzeyden getirecek akıllı şebekesini nasıl kuracağını ifade eden “European Technology Platform (ETP) Smart Grids” raporu bulunmaktadır. Güncel bir yayına göre (Dispower, Distributed Generation with High Penetration of Renewable Energy Sources), Avrupa şebekesi yakın gelecekte dramatik bir değişikliğe gidecektir. KYOTO protokolüne göre Avrupa, yenilenebilir enerji kaynaklarından sağladığı üretimi 2010 yılına kadar 2 katına çıkaracaktır. Bu yayına bağlı olarak bazı pilot projeler başlatılmıştır [14].
Almanya’nın “DENA-I” isimli çalışmasına göre Almanya hükümeti 2008-2012 yılları arasında karbon emisyonlarının 859 milyon ton/yıl’dan, 846 milyon ton/yıl’a düşürmeyi hedeflemektedir. Bunun için 2004 yılında %10 olan yenilenebilir enerji kaynaklarının oranının 2010’da %12.5, 2020 yılında %20 olacağı planlanmıştır. 2020’deki bu oran daha sonra yayınlanan “DENA-II” çalışmasında %30’a çıkarılmıştır. Asıl amaç ömrünü dolduran santrallerin yerine belli bir oranda yenilenebilir enerji kullanabilmektir. Öncelikle zayıf noktalar hedeflenmiş olup, bunlar için gerekli şebeke yenilenmesi ve büyümesi için yeni YG hatların ilavesi (2015-850km), aktif ve reaktif güç kontrolü planlanmıştır. 2015’e kadar tüm sistemin kararlılık ve güvenilirlik kontrolü yapılacak olup, kritik şebeke durumlarının belirlenmesi hedeflenmiştir [15].
Bunların dışında “DENA II” çalışmasında, rüzgar çiftlikleri için güç çıkışı kontrol (faz kaydırıcılar) sistemleri, yeni depolama sistemleri ve mevcut depolama sistemleri kontrol yönetimi, yük kontrol yönetimi ve frekans yönetimi de bulunmaktadır.
Asya
Hindistan dünyadaki en zayıf şebekelerden birine sahiptir. Hindistan Enerji Bakanlığı’na göre dünyadaki en büyük iletim ve dağıtım kayıplarına sahip durumdadır (%26, bazı bölgelerinde %62). Bu kayıpların, kaçaklar dahil edildiğinde ise %50 olduğu ifade edilmektedir. Bu nedenle 2008 yılındaki “Smarts Grids India” konferansı ile akıllı şebekeler üzerindeki çalışmalar başlatılmıştır.
 
Çinde ise yeni üretimler ve yeni hatlar çok hızlı oluşturulmaktadır. Dolayısıyla akıllı ve gelişime musait bir şebekeye en fazla ihtiyacı olan ülkelerden biri konumundadır. Çin devleti, her hafta, Dallas veya San Diego’daki tüm ev uygulamalarını karşılayacak büyüklükte kömür santralleri kurmaktadır. Çin’de akıllı şebeke çalışmaları 2007 yılındaki MIT forumundan sonra başlatılmıştır [17].
SONUÇ
 
Her ülkeye ait farklı şebeke yapısı olduğundan, gerek akıllı sistemler gerek yenilenebilir enerji kaynakları entegrasyonunda sistem analizleri devam ettirilerek en uygun koşullar araştırılmalıdır. Kendi şebekemizin dinamik analizlerinin alt yapısı oluşturularak, rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji sistemlerinin yük akışı ve kısa devre katkısının yanında, dinamik yapıları da incelenmelidir.
Bunların yanında, gelecekte artacak yenilenebilir enerji katkısı da düşünülerek, yön değiştirebilecek güç akışları ve adalaşma konumları için koruma koordinasyonun alt yapısı hazırlanmalı, iletişim protokolleri de gelecekteki şebeke yapısına uygun seçilmelidir. Uzaktan enerji izleme ve ölçme yapısı dizayn edilmeli, modern ve hızlı olmasına dikkat edilmelidir. Aktif ve reaktif güç kontrolü yapabilen sistemler için şebekenin uygun noktaları ve farklı senaryoların da incelenmesi gerekir.


We are having a very hot summer here in Texas this year, with temperatures above 100F (37.8C) for over 30 consecutive days already. You can imagine the electrical power grid being pushed to the limit due to air conditioning demand. But another area related to power grids is also hot, and that is the Smart Grid. Just last month, Silver Spring Networks filed for an IPO to raise $150M. This Smart Grid network communications company that had only $58,000 revenue in 2008, grew phenomenally achieving $46.7 Million revenue in 1Q 2011 alone. This looks like one hot market!Smart Grid is an ecosystem at the nexus of energy, power, mobile and ICT sectors. It provides opportunities  for application of innovative mobile, broadband and ICT technologies in modernization of transmission and distribution segments of electric grid, making it energy efficient and cost effective.About five years ago Smart Grid was unknown and nowhere on investors’ radar. But by 2008, we started to see Smart Grid capturing investors’ interest. Hundreds of millions of dollars were invested in all areas of Smart Grid during 2009. This growth continued in 2010 with $769 Million of VC investments, and close to $200 Million in first half of 2011.

Factors driving this investment boom in Smart Grids include:

  • government regulatory mandates in North America, Europe, China, India and Brazil;
  • utilities’ cost reduction efforts,
  • deployment of large scale renewable energy production systems,
  • enhancements in energy storage technologies and systems,
  • proliferation of wireless communications,
  • evolution in electric vehicle charging systems, and
  • increasing number of consumers engaged in two way energy supply business models.

VCs have been looking to Smart Grid as a capital efficient alternative to other investments in the clean technology sector. With the availability of up to $200 Million in the US Government’s Smart Grid Investment Program, big players like IBM, Intel, Siemens, Oracle and Cisco started vying for a slice of the market through investments and acquisitions.

Pike Research’s December 2009 report projected a $200 Billion global investment in Smart Grid between 2008 and 2015, with 84% of the investment in grid automation and optimization, 14% in smart meters, and only 2% in electric vehicles. Goldman Sachs’ 2009 prediction was equally strong for investments in global Smart Grid transmission and distribution systems. The jury is still out on whether global investment will reach $200 Billion by 2015. Even if it does not, the sector obviously attracts a lot of funding. In particular, countries like India, China and Brazil which experience high energy demand and have legacy power utility networks are likely candidates for the above mentioned investment.

About three decades ago, the telecom networks went through a massive transformation from the analogue networks to digital networks, and finally to IP networks more recently. Power utility networks are undergoing similar massive infrastructure changes, with the same types of challenges as well as new innovation and breakthrough opportunities.

More and more utilities like PG&E (Pacific Gas & Electric), APS (Arizona Public Service), One Hydro, Hydro Quebec, SCE (South California Edison),TXU, Austin Energy and Oncor are investing in new technologies to optimize their antiquated grids. With the end-to-end digital, two-way intelligent communications infrastructure, utilities will be able to

  • capture real time data on energy transmission and consumption,
  • reduce peak consumption by shifting demand loads, and
  • boost efficiency through improved diagnostics

The anticipated end results are the ability to serve more customers with less energy supply, and

increasing revenue through value added services.

.

While advanced metering infrastructure (AMI) has indeed captured most of the Smart Grid limelight over the past few years, emphasis is now shifting to distribution automation (DA), spurred by market entry of plug-in electric vehicles and distributed generation (DG). A key component of distribution automation is the two way intelligent communications network. Current wireless and non-wireless technologies (ZigBee, Z-wave and PLC) deployed in this market space support only one way communication. While ZigBee Alliance and Z-Wave have been standardizing and promoting the use of their low power, low bandwidth wireless technologies, many AMI vendors have built-in GPRS/GSM capabilities in their smart meters for backhaul connectivity. Bi-directional communication networks fromOn-Ramp Wireless, and Trilliant are gaining momentum in the market. A major drawback of these wireless networking solutions is the use of licensed spectrum, hence the higher cost.

With the use of unlicensed TV white spaces for broadband data communications, two way intelligent communications for Smart Grids can be leveraged at lower cost. Several companies likeSpectrumBridge, Microsoft, Google and Intel have been actively working with the FCC on standardization of unlicensed white TV spaces for wireless broadband communications. According to Peter Stanforth,CTO of SpectrumBridge, TV white space radio technology is projected to provide about 3x to 5x coverage increase compared to Wi-Fi, as well as simpler RF radio hardware and lower cost.

In June 2011 Smart Grid white TV space base radio manufacturer Neul started a trial in Cambridge, UK, in alliance with BT, BBC, BskyB, Microsoft, Nokia, Samsung and SpectrumBridge. The objective is to explore use of TV white spectrum for Wi-Fi urban mobile communications and its use in meter-to-NOC communications in Smart Grids.

Non-wireless technologies based on Power Line Communications have shown significant market success with more and more utilities in Canada, China and Europe, because of its low cost backhaul from smart meters to the concentrator data centers.

According to a recent report from Pike Research, worldwide DA revenues have increased significantly in the past few years, rising from $1.2 Bilion in 2008 to $2.7 Billion in 2010.  By 2014, the cleantech market intelligence firm forecasts that annual revenues in the sector will reach $10.4 Billion.

2008 and 2009 saw the VC community much more energized with $135 Million funding for GridPoint, $110 Million for Silver Spring Networks, $20 Million for SmartSynch, $12 Million Round B funding for Tendril Networks and investments of $40 Million or less in each of twenty-five other companies in the USA. In addition, those years saw numerous acquisitions, including GE acquired Mapframe to expand its portfolio of transmission and utility offerings; Smartsynch acquired Applied Mesh Technologies; and GridPoint acquired V2 Green.

According to Mercom Capital Group, VC activity continued to increase with almost $400 Million invested in the first half of 2010 followed by another $350+ Million in the first half of 2011. The biggest deals in 2011 have been so far in solar, electric vehicles, fuel cells and data management. The big winners in the first half of 2011 have been

  • Bloom Energy, a solid fuel cell manufacturer that received $100 Million funding from Morgan Stanley, Kleiner Perkins and NEA;
  • iControl Networks with $50 Million,
  • Transphorm  with $38 Million,
  • Smartsynch with 25.7 Million,
  • Gridpoint with $23.6 Million,
  • JouleX with $17 Million,
  • Chetas Control Systems with $13.5 Million and
  • On-Ramp Wireless with $11.5 Million.

A total of thirty companies received funding including Cuculus, a German developer of smart metering and home control products that received  financing from T Ventures, and Entelios of Munich that also received an undisclosed amount for its demand response for commercial and industrial customers.

Second quarter of 2011 was a block buster for merger and acquisition activity with an impressive $4.3 Billion paid in nine transactions. The most significant of these were the

  • acquisition of Landis+Gyr, an Australian smart meter manufacturer by Toshiba for $2.3 billion,
  • acquisition of Telvent by Schneider Electric for €1.4 billion and
  • acquisition of Energy Response Pty, the largest demand response provider in Australia and New Zealand, by EnerNOC.

Smart Grid investments and acquisitions are very much alive and kicking! The advent of innovative technologies in Smart Grid communications, distribution automation and energy management will continue to foster significant investments and market activities for at least the next decade.

Based in Dallas, Texas, Dr. Shobhaa Ravi is a member of the mSolve Partners team, and also Managing Director of Effective Strategeez LLC, a unique management consulting firm providing Smart Grid and Mobile Sector Industry Intelligence, Investment Guidance and International & Domestic Business Development services. Dr. Ravi can be reached at shobhaa@msolvepartners.com.

mSolve Partners LLC is an advisory firm that offers corporate and business development advice to companies in the mobile sector. We work with entrepreneurs, investors, and leaders of major corporations in the mobile sector to assist them in achieving their most important strategic and financial goals. mSolve has a team of seventeen professionals as well as twenty advisors distributed in major markets around the globe.

 

Reklamlar

Hakkında salimbuge
IT Consultant

Yorumlar kapatıldı.

%d blogcu bunu beğendi: