Autonomia energetyczna jednostek strategicznych. Technologia, która już działa

Jednym z rozwiązań zwiększających odporność są mikrosieci – lokalne systemy energetyczne zdolne do autonomicznej pracy po utracie zasilania zewnętrznego.

Energia jako element zdolności operacyjnej

Bezpieczeństwo energetyczne obiektów infrastruktury krytycznej opiera się obecnie głównie na zasilaniu z sieci elektroenergetycznej oraz agregatach rezerwowych. W warunkach konfliktu, sabotażu, cyberataku lub uszkodzenia systemu zasilania ograniczenia tego rozwiązania stają się bardziej odczuwalne.

Wojna w Ukrainie potwierdza, że infrastruktura energetyczna może być atakowana w celu osłabienia państwa i jego zdolności obronnych. Rośnie więc znaczenie systemów rozproszonych, niezależnych od pojedynczego źródła i punktu zasilania. EPConstruction rozwija rozwiązania z zakresu mikrosieci i magazynowania energii, wspierające autonomiczną pracę obiektów po utracie zasilania zewnętrznego.

Mikrosieć – lokalny system bezpieczeństwa energetycznego

Mikrosieć integruje i zarządza lokalnymi źródłami energii, magazynami energii BESS oraz odbiorami. Współpracuje z krajowym systemem elektroenergetycznym (KSE), a w przypadku zakłócenia automatycznie odłącza się od sieci i przechodzi do pracy wyspowej (off-grid). System może obejmować BESS, generatory wysokoprężne lub gazowe, fotowoltaikę, turbiny wiatrowe oraz układy kogeneracyjne. Za sterowanie źródłami, bilansowanie energii oraz ustalanie priorytetów zasilania odpowiadają układy automatyki i system zarządzania energią.

Odłączenie od sieci nie musi oznaczać utraty zasilania

Po zaniku napięcia lub zakłóceniu obiekt może automatycznie odłączyć się od sieci zewnętrznej, a mikrosieć samodzielnie bilansować produkcję i zużycie energii. Dzięki temu uszkodzenie stacji elektroenergetycznej lub linii zasilającej nie powoduje utraty ciągłości kluczowych systemów operacyjnych i bezpieczeństwa. Zmienia to filozofię projektowania. Nie zakładamy już wyłącznie, że należy zapobiec awarii. Przyjmujemy, że awaria może nastąpić, a obiekt musi zachować zdolność pracy przy użyciu BESS lub Black Start.

BESS szybko reaguje na zmiany obciążenia, stabilizuje napięcie i częstotliwość, podtrzymuje odbiory krytyczne podczas uruchamiania generatorów oraz kompensuje gwałtowne zmiany mocy. Jeszcze większe znaczenie ma funkcja Black Start, czyli możliwość odbudowy systemu po całkowitym zaniku napięcia. Jedno ze źródeł uruchamia lokalną sieć, a automatyka przyłącza generatory i odbiory według ustalonej hierarchii, z priorytetem dla systemów dowodzenia, łączności, radarów, serwerowni i ochrony.

Agregat to za mało

Agregaty pozostają ważnym zabezpieczeniem, lecz zależą od dostaw paliwa, a ich uruchomienie wymaga przerwy w zasilaniu. W długotrwałym kryzysie logistyka paliwowa, wymagająca transportu, personelu i ochrony, może stać się słabym ogniwem systemu. Mikrosieć ogranicza to ryzyko poprzez współpracę kilku technologii. BESS reaguje natychmiast, OZE zmniejszają zużycie paliwa, a generatory pracują w optymalnych zakresach obciążenia. Największą wartością jest jednak zmniejszenie zależności operacyjnej w stosunku do pojedynczego przyłącza energetycznego.

Odporność musi obejmować cyberprzestrzeń

EMS, SCADA, zabezpieczenia elektroenergetyczne, sterowniki i urządzenia komunikacyjne tworzą rozbudowaną infrastrukturę OT. W sektorze obronnym musi być ona zabezpieczona równie starannie jak część elektroenergetyczna. Znaczenie mają m.in. segmentacja sieci, kontrola dostępu, bezpieczna komunikacja oraz możliwość lokalnego sterowania po utracie systemów nadrzędnych. Cyberbezpieczeństwo powinno być podstawowym założeniem projektowym. EPConstruction podchodzi do systemu całościowo – od analizy potrzeb i doboru źródeł oraz magazynów po ich współpracę i sterowanie.

Najważniejszy parametr – czas autonomii

Najpierw należy określić odbiory krytyczne, minimalną moc i wymagany czas autonomii, a następnie dobrać źródła, pojemność BESS, zapasy paliwa i architekturę sterowania. Długość czasu autonomii (kilka minut vs kilka dni) zmienia podejście do projektowania. Podstawowym parametrem jest więc czas, przez jaki obiekt może realizować misję bez zasilania z zewnętrznej sieci elektroenergetycznej.

Energia jako element odporności państwa

Współczesne wojsko jest zależne od energii elektrycznej. Systemy łączności, radary, sensory, centra danych, systemy bezzałogowe i infrastruktura cyberbezpieczeństwa nie mogą funkcjonować bez stabilnego zasilania. W związku z tym mikrosieć w sektorze obronnym nie powinna być postrzegana jako projekt energetyczny czy ekologiczny. To element infrastruktury bezpieczeństwa.

Jej zadaniem jest utrzymanie zdolności operacyjnych obiektu mimo awarii, cyberataku lub sabotażu KSE. W warunkach rosnących zagrożeń odporność energetyczna staje się więc jednym z elementów odporności militarnej. Obiekt wojskowy musi zachować zdolność działania także po utracie zasilania zewnętrznego.

Więcej na stronie internetowej EPConstruction

Materiał sponsorowany. Partnerem publikacji jest EPConstruction Sp. z o.o.