Dzięki energii ze źródeł odnawialnych polska kolej staje się jeszcze bardziej ekologicznym środkiem transportu. Na Program Zielona Kolej, realizowany przez PKP Energetyka, składa się wiele inwestycji – w tym budowa magazynów energii trakcyjnej stabilizujących dostępność energii odnawialnej na potrzeby przejazdów kolejowych. Efektywne działanie systemu dystrybucji energii, w tym gromadzenie, zarządzanie, przetwarzanie i analizę danych wspierają narzędzia platformy Azure Machine Learning, IoT i Power BI Microsoft oraz partner technologiczny – Elitmind.
Transformacja energetyczna polskiej kolei w kierunku OZE oznacza, że energia trakcyjna dostarczana przewoźnikom będzie wytwarzana z odnawialnych źródeł: farm fotowoltaicznych i wiatrowych. Proces ten wymaga równoległej zmiany podejścia do dystrybucji energii trakcyjnej, która z konwencjonalnej i jednokierunkowej zmienia się w rozproszoną i niestabilną.
„Słońce czy wiatr, czyli podstawa OZE, to bardzo „kapryśne” źródła – mają zróżnicowaną w czasie dostępność i moc. Tymczasem pociągi są bardzo wymagającym odbiorcą. Przejazdy kolejowe nie odbywają się w sposób ciągły, jak oświetlenie domów czy ulic, ale impulsowy. To oznacza, że sieć dystrybucyjna zasila przejeżdżający pociąg bardzo dużą mocą i przez krótki czas, po czym znów jest nieobciążona” – opowiada Maciej Rudko, Dyrektor Biura Planowania Finansowego i Analiz PKP Energetyka.
Co więcej, rozpędzający się pociąg zużywa więcej energii niż ten jadący ze stałą prędkością. Połączenie podaży OZE i popytu kolei na energię jest więc bardzo dynamicznym i złożonym procesem, który wymaga nowoczesnych rozwiązań opartych o odpowiednie opomiarowanie i analizę danych zbieranych w czasie rzeczywistym.
“Zielona Kolej to program PKP Energetyka, który łączy działania na rzecz niezawodnego transportu kolejowego z technologiami proekologicznymi. To potwierdzenie trendu twin transformation, który łączy innowacje w obszarze energetyki i technologii cyfrowych, tworząc optymalne warunki do wykorzystania potencjału obu, napędzając wzrost spółek oraz całej gospodarki. Firmy energetyczne dysponują ogromnymi ilościami danych, które pozwalają modernizować usługi – prognozować produkcję energii oraz wspierać podejmowanie decyzji biznesowych. Korzyści z tych działań odczuwają klienci i środowisko. Microsoft wspiera klientów na drodze do bezemisyjności i wspólnie z partnerami inwestuje w rozwój narzędzi oraz rozwiązań, które prowadzą do eliminacji emisji dwutlenku węgla” – mówi Ewa Drozd, członek zarządu w polskim oddziale Microsoft.
Największy w Europie kolejowy „powerbank”
W procesie stabilizacji dostępności energii odnawialnej na potrzeby przejazdów kolejowych ważną rolę odgrywają magazyny, które przyjmują nadmiary energii i uwalniają ją, gdy pojawia się zapotrzebowanie.
PKP Energetyka na początku lipca 2021 r., uruchomiła swój pierwszy magazyn energii trakcyjnej dla kolei na Dolnym Śląsku. Miesięcznie zasila on prawie 1,5 tys. przejazdów zarówno pasażerskich pociągów regionalnych i dalekobieżnych, jak i składów towarowych. Kolejowy „powerbank” jest największym tego rodzaju obiektem w Europie. To pierwszy tak duży magazyn pracujący z siecią 3 kV DC. Podobna infrastruktura jest eksploatowana np. w Japonii, ale jej możliwości i znaczenie dla bezpieczeństwa kolejowej sieci elektroenergetycznej są mniejsze. Moc zasobnika energii PKP Energetyka wystarczyłaby do zasilenia 55 tys. tradycyjnych żarówek 100-watowych, 110 tys. zmywarek do naczyń lub 2 tys. piekarników elektrycznych.
„Docelowo planujemy oddać do użytku około 300 takich magazynów w całym kraju. To konieczne, aby w sposób efektywny zasilić polską kolej zieloną energią. Będą one zróżnicowane pod względem pojemności i mocy” – mówi Marek Kleszczewski, członek zarządu PKP Energetyka.
Cyfrowa moc kolei
Nad pracą całości systemu dystrybucyjnego PKP Energetyka czuwa zaawansowany system informatyczny SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), stanowiący łącznik pomiędzy warstwą OT (Operation Technology) i infrastrukturą IT. Zapewnia on optymalne działanie układu, a także gromadzi dane i parametry jego funkcjonowania. Analitykę danych w tym procesie wspierają narzędzia Azure i Power BI Microsoft.
„Połączenie sił innowacyjnej firmy energetycznej, której sercem jest nowoczesna dystrybucja energii z technologią chmurową Microsoft sprawia, że PKP Energetyka może gromadzić, zarządzać, przetwarzać i analizować dane z różnych źródeł za pomocą przyjaznego dla użytkownika interfejsu. Szereg rozwiązań umożliwiających zarządzenie rozproszonymi źródłami energii i zabezpieczenie jej odpowiednich ilości na potrzeby kolei sprawia, że firma jest technologicznie gotowa na wdrożenie Programu Polskiej Zielonej Kolei” – mówi Maciej Rudko.
Ekosystem aplikacji Microsoft Power BI, bazujący na platformie chmurowej Microsoft Azure wsparty nowoczesnymi technologiami, takimi jak Internet rzeczy (IoT), sztuczna inteligencja (AI) oraz uczenie maszynowe (ML) mają pozwolić na wdrożenie w organizacji, w możliwie najpełniejszym wymiarze, kultury zarządzania opartej na danych.
„Microsoft Power BI okazał się narzędziem, którego poszukiwaliśmy. Jest to rozwiązanie w pełni dostosowane do użytkownika biznesowego, elastyczne i intuicyjne. Pozwala prezentować dane w przyjazny, efektywny zarządczo sposób. Dodatkowo posiada funkcjonalną aplikację mobilną” – ocenia Andrzej Nowak, ekspert w Biurze Planowania Finansowego i Analiz PKP Energetyka.
Wdrożenie Power BI otworzyło drogę do wykorzystania kolejnych, zaawansowanych technologii chmurowych. W ramach projektu realizowanego przy współpracy z Microsoft oraz Elitmind, postanowiono zastosować Azure Machine Learning do zbudowania algorytmów prognozowania produkcji energii z paneli fotowoltaicznych w celu lepszego zbilansowania systemu energetyki kolejowej. Projekt wymagał zaangażowania i koordynacji ze strony kilku działów wewnętrznych PKP Energetyka jak i podmiotów zewnętrznych: Elitmind odpowiedzialne za wdrożenie analitycznego środowiska Microsoft Azure oraz raportowania Power BI, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej jako dostawca danych pogodowych, spółka wspomagająca pozyskiwanie danych z paneli PV oraz właściciel farm fotowoltaicznych.
„Wyzwania tego projektu były w wielu obszarach, od integracji danych z systemów IoT, ich odpowiedniej interpretacji analitycznej oraz zapewnienia wiedzy specjalistycznej w budowie modelu prognozy. Wykorzystaliśmy to, co najlepsze daje nam chmura Azure oraz Power BI, czyli elastyczność i wysoką wydajność w rozsądnych kosztach. Natomiast dobra atmosfera i profesjonalny zespół PKP Energetyka sprzyjał wspólnej kreatywności” – wspomina Robert Woźniak, CEO Elitmind.
Ekosystem innowacyjności
Wdrożenie Microsoft Power BI w PKP Energetyka wciąż trwa. Aktualnie tworzony jest szeroki model data governance w oparciu o framework rekomendowany przez Microsoft. Plany cyfryzacji spółki są zakrojone na szeroką skalę i wpisują się w ekosystem innowacyjności, gdzie za zmianami systemowymi idą efekty biznesowe. Organizacja posiłkuje się e-learningiem dostarczanym przez Elitmind, dzięki czemu szkolonych jest ponad 50 użytkowników, którzy w poszczególnych obszarach biznesowych odpowiadać będą za dostarczanie danych w formie raportów i tworzenie wizualizacji. Jednak by mieć nadzór nad rozwojem self-service BI, PKP Energetyka wprowadza także proces certyfikacji raportów przez wyznaczone komórki, które weryfikują, czy mogą być one upublicznione wewnątrz lub na zewnątrz organizacji. Microsoft Power BI coraz bardziej upowszechnia się w organizacji: obecnie korzysta z niego już ok. 300 użytkowników.
„Wszystko ma służyć temu, aby przełożyć pozyskane dane na informacje, dzięki którym będziemy mogli podejmować właściwe decyzje biznesowe. Dane te powinny być wysokiej jakości i dostępne w czasie rzeczywistym. Tak wyglądają nasze potrzeby i ambicje, dzięki którym będziemy mogli lepiej zrealizować naszą misję „wspierania rozwoju polskiej kolei” – uzupełnia Marek Kleszczewski.
Efektem wykorzystania narzędzi business intelligence ma być ułatwienie osiągnięcia celów zawartych w strategii firmy do 2030 roku, w tym przede wszystkim realizacja Programu Zielona Kolej. Na nim zaś skorzystają wszyscy, bo uzyskana dzięki niemu średnioroczna redukcja emisji CO2 w latach 2021-2030 sięgnie poziomu ok. 800 tys. ton. To zaś odpowiada prawie 34 tys. ha lasów pochłaniających dwutlenek węgla, czyli powierzchni 3 razy większej niż Białowieski Park Narodowy.
Nowoczesna diagnostyka infrastruktury kolejowej, helikoptery i drony do badania sieci energetycznej czy wykorzystanie systemu przewidującego wystąpienie awarii to rozwiązania już dziś wykorzystywane przez spółkę. Kultura innowacyjnego myślenia i działania została włączona do organizacji od początku procesu transformacji. PKP Energetyka postawiła na innowacje, systemowo szukając nowych rozwiązań wewnątrz i na zewnątrz firmy.
„Założyliśmy, że chcemy znaleźć się w światowej ekstraklasie dostawców rozwiązań infrastrukturalnych. Nie osiągnęlibyśmy tego celu bez mocnego wsparcia obszaru innowacji” – mówi Marek Kleszczewski.
PKP Energetyka jest integratorem i koordynatorem powołanego dwa lata temu, przez Centrum Efektywności Energetycznej Kolei, Programu Zielona Kolej. Celem Programu jest osiągnięcie przez przewoźników kolejowych w 2030 roku 85-procentowego udziału energii ze źródeł odnawialnych, docelowo ma to być 100%.
