HDO je duch minulosti, smart grid je platforma pro dobu změn
Na serveru TZB-info vyšel shrnující článek o konferenci věnované obchodování s elektřinou s názvem „Smart grid je jako yetti, nikdo jej neviděl, ale HDO je k dispozici“. V samotném nadpisu rezonuje česká hrdost na HDO a opovržení smart platformami v energetice. Jenže je situace tak černobílá? Může HDO nabídnout to, co má ve světě nabídnout smart metering? Předběhli jsme v Česku dobu?
Co je HDO
Ve stručnosti: systém HDO, o němž je řeč, začal být nasazován v sedmdesátých letech jako způsob hromadného dálkového ovládání spotřebičů. Odtud také zkratka HDO. Jde o vysílání kódu transponovaného na kmitočet energetické sítě do každé fáze z rozvoden 110/22 kV do sítí 22 kV a přes transformátory až do sítí nízkého napětí, tedy až ke koncovým spotřebičům. V praxi vysílaný kód přijímá přijímač HDO instalovaný v rozvodné skříni, který spíná okruhy spotřebičů, například bojler. HDO tedy umožňuje na povel z centrály spouštět a vypínat spotřebiče a tím regulovat odběr elektřiny v síti.
Dnes se systém používá prakticky na celém území ČR, není ale zcela technicky homogenní, v některých lokalitách slouží k dopravě HDO signálu i rádiová síť. V provozu je také na Slovensku a podobné systémy se s různým úspěchem nasazovaly v dalších zemích světa, nikde ale nedosáhly tak plošného rozšíření, jako u nás.
V následujících řádcích se pokusím usadit nadšení z HDO do reality a připomenout, proč smart grid má své podstatné výhody, není ale dobré jej hledat tam, kde očekáváte yettiho.
Problém 1: HDO a jeho nulová bezpečnost
Tímto problémem by mohlo být s HDO vymalováno. Systém HDO vznikl v době, kdy přístup k bezpečnosti „security through obscurity“ byl ještě považován za legitimní, neboť se nedalo očekávat, že mimo několik státních podniků budou lidé, kteří by se dostali k vědomostem a součástkám nutným ke stavbě zařízení dekódujícího či vysílajícího povely HDO.
HDO je v zásadě nezabezpečený signál vysílaný v otevřeném a nezabezpečeném prostředí. HDO přijímač jednoduše předpokládá, že pokud takový signál zachytí, má provést sepnutí či vypnutí. Nemá žádnou možnost zkontrolovat autenticitu signálu ani signál samotný. To dává téměř nepřebernou možnost k útokům všeho druhu, které by mohly znamenat i možnost přetížení části distribuční sítě.
Potenciál zabezpečení HDO je prakticky nulový, dosavadní nasazované zabezpečení na úrovni rozvoden je nedostatečné. U signálu vysílaného po silových rozvodech i u rádiových přijímačů by zkompatibilnění se současnými bezpečnostními standardy znamenalo kompletní výměnu technologie a doplnění infrastruktury na straně přijímače, což je složitost ekvivalentní k instalaci smart infrastruktury.
Lze předpokládat, že většina odborníků na síťové technologie v tomto bodu o HDO jako technologii budoucnosti ztratí zájem, protože bezpečnostní problém nemá snadné řešení (zatímco energetici tento problém podceňují). Pro úplnost si ale uveďme i další problémy:
Problém 2: Minimální otevřenost vůči třetím stranám
HDO bylo navrženo v době, kdy elektřinu vyráběla, přenášela a prodávala jedna a tatáž státní firma. HDO tedy nemuselo nikdy řešit různé úrovně přístupu a zabezpečení vlastního systému a po pravdě řečeno je jeho administrativní část velmi jednoduchá.
Dnes, kdy je energetika částečně liberalizována, je situace diametrálně odlišná. Zatímco HDO je provozováno trojicí distribučních společností, samotný prodej elektřiny realizuje několik desítek firem. Ty elektřinu kontrahují na několika typech trhů a u výrobců, zpravidla od jiných firem (byť mohou být v rámci téže skupiny, jako je tomu u ČEZu). Smlouvy jim ukládají postihy za neodebrání či překročení dohodnutého množství v rámci časových intervalů. Posunování časů vysokého a nízkého tarifu pomocí HDO by těmto firmám nabouralo systém obchodování a vystavilo je rizikům postihů za neodebranou či přečerpanou elektřinu. Postihy jsou hlavním problémem, proč se dnes HDO pro dynamické řízení úrovně zatížení v distribuční síti téměř nepoužívá: obchodníkům je úroveň zatížení sítě lhostejná a distribuční společnosti by svévolnými přesuny pásem nízkého tarifu poškozovaly obchodníky. Používá se hlavně fixní řízení pomocí HDO v předem sjednaných časových pásmech.
Toto je samozřejmě možné obejít tím, že se systém HDO propojí v reálném čase mezi distribuční společností a obchodníky, jenže na to HDO není připraveno. Technicky je to ovšem proveditelné, ačkoliv ne snadno, protože HDO není homogenní systém.
K tomu je třeba připomenout, že si pravděpodobně některé distribuční společnosti uvědomují, že by dynamické řízení spotřeby pomocí online propojených systémů zvýhodnilo obchodníky, kteří mají moderní a kompaktní obchodovací nástroje, což ovšem jsou zpravidla alternativní obchodníci, nikoliv obchodníci ze stejné firemní skupiny, jako distribuční společnost. Tito obchodníci by mohli lépe řídit své odběry a optimalizovat své náklady.
Na závěr této pasáže je třeba znovu připomenout bezpečnost, protože útok proti obchodníkům s energií a přesouvání jeho spotřeby do pásma postihu je realizovatelný.
Problém 3: málo kódů, málo možností
HDO má jen omezenou sadu kódů, které lze vysílat, navíc každý přijímač má kód pevně nastavený a nejde na dálku změnit, musí jej nastavit technik (zpravidla výměnou přijímače). Dnes se odhaduje, že je cca 200 volných kódů, nedostalo by se tedy ani na všechny subjekty oprávněné obchodovat s elektřinou. Uvažovatelná je „dražba kódů“, to ale ukazuje limity HDO – takové řešení by tedy fungovalo jen pro někoho a jen částečně. Dlužno dodat, že HDO kódy se dnes používají pro regionalizaci a rozkládání zátěže, proto existují tyto volné kódy. Stejně tak stojí za připomenutí, že co povel, to HDO kód, v jednom odběrném místě se tak typicky všechny spotřebiče spínají na nízký tarif jedním HDO kódem a pokud by se některé spotřebiče měly spínat v jiný čas, je třeba použít další kód a patřičně nastavit přijímač v odběrném místě.
Obsluha odběrných míst skrze spínací kódy HDO je dnes velmi neflexibilní a znamená značnou zátěž na provoz systému, pokud by s ní mělo být jakkoliv dynamicky pracováno.
Lze si představit velmi málo regionálně rozlišenou síť s několika málo typovými spínanými produkty jako bojler nebo tepelné čerpadlo, kterou by bylo možno se značným úsilím řídit, otázkou zůstává, zda je to racionální a efektivní.
Problém 4: suboptimální zastaralé řešení ve věku smart meteringu
A tím se plynule dostáváme k problematice smart gridu a smart meteringu. V Česku je smart grid a smart metering považovaný za sprosté slovo, nechutný diktát Bruselu, který je oproti HDO nesmyslný, předražený a nepotřebný, vhodný leda tak pro Němce nebo Brity. Kromě toho jej stejně jako yettiho nikdo neviděl.
Stačí opustit pražskou kotlinu, kde skutečně ani o yettiho ani o smart grid nezavadíte, a podívat se jinam. Smart grid je ve skutečnosti koncept, nikoliv povinná sestava funkcí. Pokud řešíte v energetice nějaký problém, můžete z tohoto konceptu použít prvky, které váš problém vyřeší. Řízení zatížení distribuční sítě je krásný problém, na němž si lze ukázat rozdíl mezi HDO a smart gridem.
Pro skutečně efektivní řízení zatížení distribuční sítě (a u obchodníků pro práci s odchylkou) potřebujeme mít poměrně přesný přehled o předpokládaném harmonogramu spotřeby na nejbližší dobu a možnost dálkově spínat jednotlivé spotřebiče v různých regionech. Zjednodušeně řečeno tedy potřebujeme vědět, kolik megawatthodin můžeme dálkovým pokynem spotřebovat či jaká bude spotřeba a v jaké oblasti distribuční sítě. Žádnou takovou informaci nám HDO nedá, tam pouze velmi hrubě tušíme, kolik spotřebičů je na něj připojeno. Neexistuje tu zpětná vazba, která by nám řekla, kolik tepelných čerpadel se skutečně bude spínat (to můžeme jen odhadnout podle teploty venku) nebo kolik bojlerů bude nahřívat vodu (tam už se pohybujeme opravdu jen na bázi odhadu). Stejně tak HDO neumožňuje jemnější spínání zátěže, vždy umí regulovat jen všechna zařízení na jednom kódu a kódů je nedostatek. Smart grid by oproti tomu mohl jít až na úroveň odběrného místa a v případě nákupu zvláštních přijímačů v tisícikorunové ceně až na úroveň jednotlivých spotřebičů.
Provozovatel smart gridu tedy oproti provozovateli HDO dostává:
- očekávanou spotřebu pro příštích 24 hodin (na bázi odhadů ze skutečných spotřebních diagramů odběrného místa)
- nároky na spotřebu a možnosti jejího časového posunu u akumulačních spotřebičů, jako jsou bojlery, akumulační topení atd.
- vše s velmi jemnou možností rozlišení na regiony
- a také možností velmi přesného spínání a náběhu spotřeby, automaticky propojeno s obchodním systémem a tedy na regulaci odchylky od plánu
- možnost nabídnout zákazníkům lepší cenu za energii spotřebovanou „on demand“
- a to nemluvíme o bezpečnosti, která je u energetických systémů prvořadá
- a už vůbec nemluvíme o možnostech hlubšího propojení se zákazníkem, kterému takový systém může nejenom šetřit peníze, ale i pomoci pochopit, za co je utrácí, a také zvýšit bezpečí a komfort odběrného místa například varováním při nestandardních stavech
Tady lze opovržlivě namítnout, že smart grid by takové krásné funkce nabídl za ceny spíše desetitisíců na jedno odběrné místo. I to je častý mýtus, takto účelově zaměřený systém stojí spíše nízké jednotky tisícovek korun na jedno odběrné místo, pokud do ceny nezapočítáváme úpravy distribuční sítě, které musí být provedeny v každém případě.
Proti další práci na HDO hovoří řada důvodů, z nichž ty nejvážnější, jako je nezabezpečitelnost celého systému, hovoří i proti tomu, aby se HDO vůbec nadále používalo.
Tato fakta výrazně vypovídají o tom, proč se svět dává na cestu smart gridu a české HDO vzbuzuje spíše historický zájem. Samozřejmě jsou v současné době celosvětově zajímavé unikátní zkušenosti, které česká energetika používáním systému dynamického řízení zátěže získala, jenže toto je výhoda, která se rychle začne vytrácet a kterou jsme zatím neuměli zužitkovat.
Autor do značné míry trefně vystihl situaci v oblasti „smart“ témat v české energetice, zejména pak identifikace problému týkajícího se HDO, jak ve smyslu jeho přeceňování, tak i v popisu jeho klíčových slabin a nedostatků, těch zejména s ohledem na současné a budoucí potřeby jak energetiky samotné, tak jejich zákazníků. V některých ohledech je však článek k české energetice místy nespravedlivý. Ano česká cesta k smart grid a smart metering je poněkud krkolomná, není však pravda, že bychom „v české kotlině na smartgrid“ nenarazili. Jakkoliv můžeme tomu, jak se ke zmíněným „smart“ tématům u nás doma chováme, mít řadu výhrad, jsou to témata, která jistá částí energetických subjektů bere, více či méně, vážně. Důkazem toho je například existence Národního akčního plánu pro chytré sítě (NAP SG). Ano, můžeme postup realizace cílů NAP-u kritizovat, faktem však je, že je tento plán platný a je, opět samozřejmě více či méně, postupně (i když se značným zpožděním) naplňován. Bylo by asi dobré, pokud by si autor článku, před tím, než vysloví jednoznačný a místy až sarkastický soud, NAP SG přečetl, nalezl by v něm jistě mnoho odpovědí na své přímo či nepřímo položené otázky. Zpět ale k vlastnímu článku a jeho klíčovým tématům.
Identifikace klíčových problémů systému HDO je vyčerpávající a dobře rozvržená. Správně autor začíná, v Problému 1, s bezpečností. V tomto případě jde skutečně o zásadní problém. Zejména dnes, kdy jsme v energetice svědky naplňování zásad zákona č. 181/2014 Sb. o kybernetické bezpečnosti. Vidíme, že v různých energetických subjektech probíhají bezpečnostní audity, kvalifikují se jednotlivé procesy související s kritickou infrastrukturou státu, pod kterou je energetika pochopitelně zařazena, a hledají se optimální řešení, která by zásady a principy bezpečnostní legislativy naplňovala. Bude jistě zajímavá jak se, ve světle této dnes tak ostře sledované problematiky, energetika k HDO postaví. Pokud bychom byli skutečně zásadoví, mohli bychom totiž další existenci HDO v české energetice pokládat za fatální porušení zásad kybernetické bezpečnosti a současně i za neoddiskutovatelnou trhlinu v kritické infrastruktuře státu, a to se všemi z toho plynoucími důsledky.
(Ne)otevřenost vůči třetím stranám, jak je nazýván problém 2, je pro českou energetiku symptomatická. A nejen pro zmíněné subjekty tří velkých distributorů. Je to rys, který českou energetiku, byť liberalizovanou, provází neustále. Kořeny tohoto stavu můžeme hledat v samotné koncepci české energetiky, především v tom, jak je chápána z pohledu makroekonomického a politického. Zatímco v jiných zemích je minimalizace spotřeby elektrické energie chápána jako jeden z primárních úkolů státu v této oblasti, naše vláda, byť to v obecných rysech samozřejmě deklaruje (jak jinak), to v praktických ohledech nijak neakcentuje. Máme sice liberalizovanou energetiku, de jure i de facto, ale pozornému pozorovateli neunikne, že v české energetice je koncept liberalizace spíše trpěn, než aktivně podporován. Autor na to téma hovoří podobně a správně se zmiňuje o vlivu distribučních společností a jejich případné obavy z nezávislých obchodníků.
Problém 3 a jeho podtitul „málo kódů, málo možností“ je onou příslovečnou nahrávkou na smeč. Ano, v tomto ohledu je HDO, tak jak je provozováno v České republice, přežité vlastně 2x. Nejen jako koncept. V porovnání se smart metering například. O tom není pochyb a je to věc všeobecně známá, i když samotnou energetikou stále přehlížená. České HDO je přežité i ve vlastním oboru podobných technologií. Náš domácí koncept, který řada lidí pokládá za jakési „rodinné stříbro“, je už značně omšelé. Již v době, kdy naše koncepce dozrávala, existovaly ve světě systémy s daleko lepšími možnosti, zejména pak v kritériích jako je množství kódů a doplňkových funkcí. Chlubit se tedy není čím a tím spíše urputná snaha a argumentace zastánců HDO a odpůrců „smart“ technologií vyznívá spíše až směšně, než jakkoliv jinak. To je ovšem, z pohledu energetiky, jako jednoho z klíčových odvětví národního hospodářství, zpráva značně alarmující.
Poslední kapitola výčtu problémů, ve které se objevuje razantní hodnocení typu „zastaralé řešení“ je kapitolou hodnotící HDO a jeho začlenění z obecnějšího pohledu. Zároveň ale poměrně ilustrativně uvádí příklady detailních přínosů jiného, než HDO řešení. V této části pokládám za zcela zásadní větu: „Smart grid je ve skutečnosti koncept, nikoliv povinná sestava funkcí“. Možná je moje hodnocení příliš subjektivní, nemohu si však pomoci. Mám totiž podobný názor a snažím se ho po celou dobu, co se problematice smart grid věnuji (od roku 2005), intenzivně prosazovat. Česká cesta ke „smart“ řešení je cestou jdoucí spíše za oněmi funkcemi než za naplněním konceptu, který by byl vytvářen z východisek typických pro českou energetiku. Příčinu musíme hledat daleko hlouběji než jen v adoraci zastaralého konceptu HDO. V úvodu jsem hovořil o NAP SG a doporučil ji autorovi k přečtení. Ano, chce-li se pohybovat v oblasti „smart energetiky“, měl by NAP znát. Zároveň ale musím připustit, že NAP, tak jak je koncipován, mu žádnou koncepci české energetiky ve „smart“ oborech neprozradí. Spíše než koncepcí se totiž zabývá právě onou „povinnou sestavou funkcí“. A tady je třeba hledat ono východisko, kvůli kterému řada lidí v Česku považuje smart grid a smart metering za sprosté slovo, jak autor trefně poznamenal.
Hodnotím článek jako velmi zdařilý. Má-li nějaká slabší místa, zmínil jsem se o nich. Pokládám za nutné v závěru uvést jedno přesvědčení. Je třeba problematiku „smart“ témat diskutovat komplexněji. Vyjmutí HDO, jakkoliv je užitečné, je jen jedním ze střípků mozaiky, která teprve s odstupem může odhalit značně tristní stav koncepce české energetiky. Koncepce, která nemá jasný a pevný rámec, vycházející z jasného ekonomicko-politického směřování, respektující jako samotné odvětví (počínaje primárními zdroji, výrobou elektrické energie a jejím přenosem distribucí a obchodem), odvětví sekundární (dodavatele technologií a služeb pro energetiku), tak jeho zákazníky, spotřebitele (a dnes také drobné výrobce). Pokud někdo přirovnává „smart“ témata k yettimu, pak je to především důsledek ne toho, že jsou tak „vzácná“, jako tento divoký druh, ale proto, že energetiku, takovou, jakou budeme ve 3. tisíciletí potřebovat, vlastně vůbec nepochopil.
At the TZB-info appeared article "Smart grid is like yetti, nobody has ever seen him, however we can use the CRC" (collective remote control). There is czech pride on CRC present in the headline as well as scorn towards smart platforms in the energetics. Is the problem really black and white? Can CRC offer the same as smart metering? Are the Czechs ahead of time?