Rozmowa z Owenem Goldenem, wiceprezesem National Instruments, Global Energy Segment

• Energetyka jest jednym z kluczowych rynków, na których działa National Instruments. W jakich jej obszarach się specjalizujecie? Jakie są strategie biznesowe firmy w tych sektorach?

Energetyka to rzeczywiście bardzo szerokie pojęcie i duży rynek. W branży tej działamy głównie w dwóch segmentach - naftowo-gazowym oraz związanym z generacją i przesyłem prądu elektrycznego. W przypadku tego pierwszego skupiamy się na aplikacjach związanych z wydobyciem surowców, optymalizacją produkcji oraz usługach, przy czym nie prowadzimy szerokich działań w sektorze rafinacji ropy naftowej.

Jeżeli zaś chodzi o drugi z rynków, to obecni jesteśmy praktycznie w każdym z obszarów - od wspomnianej generacji, poprzez transmisję energii, do jej dystrybucji. Dotyczy to również różnych rodzajów elektrowni - konwencjonalnych, jądrowych oraz tzw. zielonych - w szczególności farm wiatrowych, elektrowni słonecznych i hydroelektrowni.

Patrząc pod kątem aplikacji i oferowanych produktów, dostarczamy m.in. urządzenia i rozwiązania do systemów pomiarowych w przemyśle wydobywczym, do pomiarów i sterowania w układach przesyłu oraz dystrybucji energii, rozwiązania pomiarowe dla elektrowni oraz różne produkty zwiększające efektywność energetyczną, w tym wykorzystywane w budownictwie. Ponieważ każdy kraj na świecie korzysta w jakiś sposób z prądu elektrycznego, wszędzie istnieje potencjalny rynek dla naszych produktów.

• Kim są w wymienionych branżach Wasi klienci? Czy w przypadku omawianego rynku, gdzie wiele rozwiązań jest unikalnych i integrowanych zgodnie z wymogami klientów, musicie współpracować z firmami opracowującymi kompleksowe systemy bazujące na produktach National Instruments?

Tak, jednym z naszych najważniejszych kanałów sprzedaży jest dostarczanie produktów przez integratorów systemów. Staramy się rozwijać kontakty z tego typu firmami, współpracujemy również z przedsiębiorstwami zajmującymi się działalnością projektową. Sądzę, że takim klientom możemy zaoferować wiele wartościowych produktów, w tym urządzeń specjalizowanych - np. przeznaczonych do zastosowań w strefach zagrożonych wybuchem.

Jednocześnie współpraca z nimi daje nam możliwość zaistnienia w różnych branżach i wielu krajach. Przykładowo w Brazylii współpracujemy z dużym dostawcą systemów pomiarowych, w tym służących do pomiarów wibracji, które wykorzystywane są w hydroelektrowniach. Firma ta wdraża układy bazujące m.in. na urządzeniach CompactRIO. Dotychczas zaprojektowała i uruchomiła około 150 takich systemów w całej Brazylii.

W przypadku naszego regionu Europy do największych partnerów National Instruments należą m.in. ELCOM - czeski dostawca rozwiązań do zastosowań w podstacjach energetycznych, oraz chorwacka firma Veski. Ta ostatnia zajmuje się przede wszystkim systemami do pomiarów wibracji i wdrożyła ponad sto instalacji monitoringu w hydroelektrowniach. Bardzo cenimy kontakty z takimi partnerami i staramy się z nimi współpracować tak blisko, jak to tylko możliwe.

Drugą z ważnych grup naszych klientów są firmy OEM. W tym przypadku stawiamy na aplikacje o dużych wolumenach, w których wymagane jest zachowanie najwyższej niezawodności sprzętowej wykorzystywanych systemów. Naszymi klientami są tu takie przedsiębiorstwa jak ABB czy Siemens. W przypadku tego ostatniego nawiązaliśmy ciekawą współpracę podczas projektu tworzonego na potrzeby dostawcy energii elektrycznej w Houston.

Firma chciała korzystać z urządzeń Siemensa, które bazowałyby na naszych kontrolerach i analizatorach sieci - wspólnie rozwinęliśmy ten system, a zainstalowane urządzenia pracują bezawaryjnie. Współpracujemy również z firmami działającymi w obydwu wymienionych sektorach. Przykładem jest firma BElectric z firmą-córką Padcon, instalujące duże elektrownie słoneczne w Niemczech.

Firmy te dostarczyły dotychczas systemy o mocach setek megawatów i są jednym z liderów na tamtejszym rynku. W oferowanych rozwiązaniach firmy wykorzystują m.in. kontrolery National Instruments, które odpowiadają za sterowanie pracą przemienników częstotliwości oraz inne nasze podzespoły, które stosowane są w systemach zdalnego monitoringu oraz w układach do pomiarów jakości energii.

Również wykorzystywane przez firmę roboty czyszczące panele fotowoltaiczne sterowane są z wykorzystaniem systemu pracującego pod kontrolą LabVIEW. Dodam, że wiele firm OEM korzysta również z naszych produktów podczas testowania opracowywanych przez nie systemów. Przykładem jest Siemens Wind Power, który używa produktów National Instruments do sprawdzania poprawności działania oprogramowania sterującego pracą turbin wiatrowych.

• Jakie produkty i rozwiązania NI wykorzystywane są w branży energetyki?

Naszą misją jest zapewnianie inżynierom i naukowcom pakietu narzędzi pozwalających im rozwijać różnorodne systemy pomiarowe i sterujące. Największe firmy w branży energetycznej oferują gotowe urządzenia - my pozwalamy klientom tworzyć ich własne produkty. Oferujemy różnego rodzaju aparaturę modułową, taką jak np. CompactRIO i Compact- DAQ, oraz oprogramowanie - m.in. LabVIEW.

Dostarczane produkty wspierają stosowane w branży protokoły, w tym taki jak IEC 61850, który jest ważnym standardem wymiany danych pomiędzy podstacjami energetycznymi. Produktami National Instruments, które są najczęściej wykorzystywane w aplikacjach wykorzystywanych w energetyce, są urządzenia modułowe - m.in. wspomniany CompactRIO oraz systemy w standardzie PXI.

W naszym portfolio mamy też wyroby o niższych cenach, ale cechujące się wciąż dużą niezawodnością działania. Takie są przykładowo płyty Single-Board RIO, które bardzo dobrze sprawdzają się w zastosowaniach OEM. W przypadku rozwiązań dla energetyki warto wskazać również analizatory służące do pomiarów fazowych i migotania w sieciach, które tworzone są z wykorzystaniem naszych produktów.

Systemy te obejmują różne podzespoły - urządzenia pomiarowe, dedykowane moduły oprogramowania oraz specjalizowane podzespoły sprzętowe, np. do pomiarów wysokich napięć. Pozwalają one na stworzenie układów, które mogą być przez klientów łatwo zaadaptowane do różnych zadań, np. kontroli poprawności działania urządzeń, pomiarów jakości energii czy przewidywania możliwych problemów w sieciach przesyłowych.

• Porozmawiajmy o inteligentnych sieciach energetycznych. "Smart grid" to pojęcie, którego znaczenie obejmuje wiele rzeczy - urządzenia pomiarowe, oprogramowanie, często protokoły wymiany danych i różne standardy. Czym są naprawdę inteligentne sieci i jak ich popularyzacja zmieni rynek?

Smart grid to rzeczywiście bardzo szerokie i jednocześnie różnie interpretowane pojęcie. Przykładowo w Stanach Zjednoczonych mówiąc smart grid, mamy zazwyczaj na myśli zwiększanie dostępności sieci, przyspieszone reagowanie na zmiany obciążenia i na występowanie problemów. Smart grid oznacza też zastosowanie inteligentnych liczników energii oraz możliwość łatwej kontroli pracy rozproszonych źródeł energii - w szczególności tych odnawialnych.

Z kolei w Indiach, gdzie również rozwijamy naszą działalność na rynku energetyki, dyskusja na temat tego typu sieci sprowadza się do czegoś zupełnie innego. Ocenia się, że w tym kraju około 35% generowanej energii jest kradzionej, a około 400 mln osób nie ma dostępu do elektryczności! Codziennie występują tam też blackouty, a fluktuacje częstotliwości prądu w sieci wynoszą nawet 0,5%.

W tym przypadku musi więc zostać wykonana bardzo duża praca, aby zbudować najpierw standardową infrastrukturę, gdzie wykorzystano by automatyczne i zdalne pomiary. Dotyczy to nawet nie tyle domów, co podstacji energetycznych, gdyż nawet one nie są odpowiednio opomiarowane i nie zapewniają informacji o działaniu sieci!

Jeżeli zaś chodzi o koszty wdrażania smart grid, to w każdym z przypadków będą one wysokie. Krajem, który prawdopodobnie będzie musiał zainwestować najwięcej, są Niemcy. Niedawno zostały podjęte tam decyzje o zastąpieniu energetyki jądrowej innymi rodzajami źródeł energii, co powinno przełożyć się na konieczność wdrożenia wielu nowych systemów i ich integrację. Dotyczy to zarówno modernizacji elektrowni konwencjonalnych, jak też dalszego rozwoju sektora zielonej energetyki.

• Jakie jest powiązanie pomiędzy smart grid a popularyzacją wykorzystania odnawialnych źródeł energii? Jak będą rozwijały się te ostatnie?

Demonstracyjny system pomiaru wibracji i kontroli pracy turbiny wiatrowej prezentowany na konferencji NIWeek 2011

Podczas tegorocznej konferencji NIWeek odbyła się ciekawa dyskusja panelowa poświęcona sieciom inteligentnym, na której obecni byli przedstawiciele firm działających w branży energetycznej, w tym osoby z zakładów energetycznych. Przyznali oni, że w ostatnich kilku latach zaszły duże zmiany w sposobach działania dostawców energii.

O ile podstawowa ich rola, czyli zapewnianie klientom dostępu do energii elektrycznej, nie zmieniła się, osoby zarządzające tymi firmami widzą coraz większą potrzebę wprowadzania zmian związanych zarówno ze zwiększaniem kontroli działania sieci przesyłowych, jak i umożliwiania włączania do nich nowych źródeł i odbiorców energii. Tymi pierwszymi są przede wszystkim "zielone" elektrownie, natomiast wyzwaniem związanym z nowymi odbiorcami jest nadchodząca popularyzacja samochodów elektrycznych.

Tego typu pojazdy wymagają do ładowania podobnej ilości energii, którą zużywa typowe gospodarstwo domowe. Ich rozpowszechnienie się będzie więc w praktyce oznaczało konieczność zapewnienia, w przypadku części budynków, dostępności dwukrotnie większej ilości energii. Zakładając, że co druga osoba kupi samochód z napędem elektrycznym, dla sieci przesyłowej zasilającej daną grupę domów oznacza to wzrost zużycia energii nawet o połowę.

To bardzo duża zmiana, która wymusi przyspieszenie wdrażania inteligentnych sieci energetycznych. Jeżeli chodzi o odnawialne źródła energii, to w USA występują podobne trendy jak w Europie. W tym roku wydano u nas tzw. Blueprint for a Secure Energy Future, w którym przewiduje się wzrost wykorzystania "czystych źródeł" do 80% całości generowanej w 2035 roku energii. Pojęcie "czystej energii" jest szersze niż to dotyczące odnawialnej i obejmuje, oprócz energetyki wiatrowej, słonecznej, biomasowej, hydroenergetyki, również m.in. energetykę jądrową oraz bazującą na wykorzystaniu gazu.

Innymi słowy dotyczy ono wszystkich źródeł energii, które charakteryzują się niską emisją CO₂ lub jej brakiem. Warto przy tym zaznaczyć, że w kolejnych latach będzie rosła również liczba niewielkich źródeł energii - np. ogniw fotowoltaicznych instalowanych w budynkach komercyjnych i domach prywatnych. Także one muszą mieć możliwość podłączania do sieci przesyłowej i zapewniać odpowiednią jakość dostarczanej energii. Oznacza to konieczność wykonywania odpowiednich pomiarów i wymiany danych.

Skalę tego zagadnienia pokazać można na przykładzie systemu zbudowanego w Houston, który bazuje na podzespołach National Instruments. Wdrożone rozwiązanie obejmuje urządzenia pomiarowe oraz inteligentne liczniki energii zastosowane przy poszczególnych zespołach ogniw słonecznych zainstalowanych w różnych częściach miasta. Do odczytu liczników konieczne było stworzenie sieci komunikacyjnej w standardzie WiMAX oraz stanowiącej jej backup sieci wykorzystujących transmisję GPRS.

• Czy popularyzacja wykorzystania omawianych źródeł energii wiąże się też - oprócz kosztów - z problemami technicznymi?

Jedną z najważniejszych kwestii, która w praktyce jest też w tej branży największym problemem, jest zmienność ilości powstającej energii - szczególnie w przypadku elektrowni słonecznych i wiatrowych. W samym Teksasie uruchomione zostały dotychczas farmy wiatrowe o mocy około 10GW, lecz wiatr wieje tutaj bardzo różnie - w ciągu dnia pracują one często tylko na poziomie około 15% mocy nominalnej, natomiast wieczorem wartość ta wzrasta do 60% i więcej.

Wynika to z naturalnych procesów ogrzewania się i chłodzenia atmosfery. Z tych powodów buduje się przykładowo chłodnie, które pracują wtedy, gdy dostępna energia jest największa, a w ciągu dnia oddają zmagazynowany chłód do budynków. W stanie Kolorado wydano z kolei rozporządzenie, które zobowiązuje dostawców energii do korzystania z prądu generowanego z elektrowni wiatrowej zawsze w jak największym stopniu.

Wydawałoby się to rozsądne, gdyż pozwala na jak największy udział zielonych źródeł w całości powstającej energii, lecz wiąże się z dużymi utrudnieniami w pracy konwencjonalnych elektrowni. Te ostatnie, którymi są głównie elektrownie węglowe i gazowe, muszą dynamicznie dostosowywać ilość generowanej energii, co oznacza konieczność częstych zmian cyklu pracy. Do tego jednak obiekty te nie zostały tak naprawdę zaprojektowane. Przeprowadzone badania wykazały, że taka praca powoduje emisję większej ilości CO₂, niż w przypadku gdyby elektrownie konwencjonalne pracowały w trybie ciągłym!

• Jakie są sposoby zapobiegania tego typu sytuacjom?

Przykład systemu OEM opartego o sterownik CompactRIO

Po pierwsze potrzebna jest odpowiednia wiedza techniczna osób odpowiedzialnych za wprowadzanie przepisów i regulacji prawnych, tak aby działania te rzeczywiście przekładały się na oczekiwane rezultaty. Drugą kwestią jest zastosowanie odpowiednich systemów pomiarowych, sterowania i zarządzania procesami, tak abyśmy wiedzieli, co dzieje się w danych obiektach i mogli informacje te wymieniać pomiędzy systemami.

W tym obszarze widzimy dla nas duże możliwości działania. Przyszłościową branżą jest też ta związana z systemami przechowywania energii. Rozwija się ona bardzo szybko, a rynek ten może być w 2015 wart globalnie około 8 mld dolarów. Dotyczy to przy tym rozwiązań o różnej wielkości i bazujących na różnych technologiach.

Obejmują one wykorzystanie akumulatorów, ogniw paliwowych, superkondensatorów i innych podzespołów - zarówno w małych systemach, np. stosowanych w urządzeniach medycznych, jak też jako zespołów akumulatorów do pojazdów elektrycznych, aż do układów przechowywania energii stosowanych w sieciach energetycznych.

Współpracujemy przykładowo z działającą w Austin firmą, która projektuje i buduje duże instalacje o pojemności 1,5MWh do zastosowań w energetyce odnawialnej. Obecnie wykonuje ona układ bloków przechowywania energii o pojemności 36MWh, który wykorzystywany będzie na niedalekiej farmie wiatrowej. Wdrożony tam system sterowania pracą przemienników częstotliwości bazuje na układach Single-Board RIO, natomiast za komunikację w obrębie całego układu odpowiadają nasze urządzania oparte na platformie PXI.

• Jakie są, poza energetyką, inne obszary specjalizacji National Instruments?

Działamy na wielu rynkach, przy czym jednym ze stosowanych przez nas sposobów klasyfikacji branż jest podział na te kluczowe oraz pozostałe, zależnie od tego, czy wartości kontraktów przekraczają kwotę 20 tys. dolarów. Do kluczowych sektorów zaliczamy pięć branż: komunikację bezprzewodową, rynek medyczny, tzw. wielką fizykę, sektor półprzewodnikowy oraz energetyczny.

W przypadku tego ostatniego duża część dostarczanych systemów to rozwiązania wbudowane o cenie jednostkowej będącej zazwyczaj poniżej wymienionej kwoty. Aby więc zachować odpowiednią skalę biznesu, skupiamy się na współpracy z firmami OEM, które zazwyczaj kupują od nas jednorazowo po 20‒30 systemów. Takimi producentami są wspomniane wcześniej ABB, Siemens, ale też General Electric czy Schneider Electric.

Współpracujemy również w dużymi dostawcami z branży energetyki odnawialnej - przykładowo firmą Vestas, która kupuje od nas elementy do zastosowań w turbinach wiatrowych oraz systemy służące do testowania tworzonych przez nią urządzeń i oprogramowania. Pokazuje to, że pomimo istnienia na omawianym rynku dużych i bardzo dużych graczy, my również z powodzeniem znajdujemy tam swoje miejsce.

• Dziękujemy za rozmowę.