Firmy energetyczne przekształcają się w pracującą bez przerwy fabrykę Big Data

Przez długie lata w kuluarach konferencji technologicznych i w powszechnej świadomości inżynierów obowiązywał niepisany, aczkolwiek niezwykle czytelny podział ról pomiędzy sektorami gospodarki. Sektor finansowy od zawsze jawił się jako elegancki, nowoczesny i niezwykle zwinny lider technologiczny. Po drugiej stronie tej technologicznej barykady stała tradycyjna energetyka.

W świecie bankowości i nowoczesnych FinTechów dyskutowano o zaawansowanej architekturze mikroserwisowej, chmurze obliczeniowej, strategicznym podejściu API-first oraz o zwinnych transformacjach organizacyjnych. Banki wyznaczały trendy, przyciągały topowe talenty z rynku IT i definiowały to, jak powinny wyglądać nowoczesne systemy wymiany informacji.

Tektoniczne przesunięcie w energetyce o charakterze technologicznym

Sektor energetyki przez dekady był zaś postrzegany przez zewnętrznych obserwatorów jako zamknięty, konserwatywny i nieco ociężały świat inżynierów w kaskach. Rzeczywistość operacyjna branży energetycznej kręciła się niemal wyłącznie wokół fizycznej infrastruktury: grubych kabli, napowietrznych linii wysokiego napięcia, stacji transformatorowych oraz specjalistycznych systemów dyspozytorskich typu SCADA.

W tym tradycyjnym ujęciu, IT miało po prostu działać w tle, bez zbędnych fajerwerków i medialnego rozgłosu. Systemy bilingowe przetwarzały gigantyczne ilości danych w bezpiecznym, dostojnym i niespiesznym trybie wsadowym, gdzie kluczowe operacje działy się raz na dobę lub raz w miesiącu.

Ten dualizm i wyraźny podział na dynamiczne finanse oraz statyczną energetykę właśnie przechodzi do historii. Branża stoi obecnie w obliczu tektonicznego przesunięcia o charakterze technologicznym, które bezwzględnie zmusza energetykę do błyskawicznego, wręcz agresywnego spłacenia wieloletniego długu technologicznego. Co ciekawe z punktu widzenia zarządzania strategicznego, mapę drogową oraz wzorce architektoniczne tej wielkiej transformacji możemy niemal jeden do jednego przepisać z doświadczeń sektora finansowego.

Unijne rozporządzenie Data oraz jego krajowe, niezwykle wymagające wdrożenie w postaci CSIRE (Centralnego Systemu Informacji Rynku Energii) stawiają dzisiejszą energetykę w identycznym, krytycznym punkcie zwrotnym, w jakim banki znalazły się niemal dekadę temu pod wpływem europejskiej dyrektywy PSD2 i związanej z nią rewolucji Open Banking.

Z perspektywy IT widać jednak, że technologia i same urządzenia pomiarowe to dopiero początek drogi. Fundamentalnym wyzwaniem jest głęboka zmiana mentalna, kulturowa i architektoniczna, z którą musi zmierzyć się każdy CIO w tym sektorze.

Nowy akronim i wielkie sprzątanie danych

Aby w pełni zrozumieć gigantyczną skalę tego wyzwania, musimy w pierwszej kolejności zdefiniować pojęcia, które dzisiaj spędzają sen z powiek dyrektorom IT w sektorze utility. Te kluczowe filary nowej rzeczywistości to:

1. OSD (Operator Systemu Dystrybucyjnego)

To podmioty takie, jak Energa-Operator, odpowiedzialne za fizyczną infrastrukturę sieciową, ciągłość dostaw energii elektrycznej oraz zarządzanie układami pomiarowymi na danym obszarze kraju. Przez całe dekady OSD byli naturalnymi właścicielami i jedynymi dysponentami danych o zużyciu energii przez odbiorców.

2. Centralny System Informacji Rynku Energii (CSIRE)

To cyfrowe serce oraz główny motor nadchodzącej reformy energetycznej. Zadaniem tego centralnego systemu jest pełna integracja, standaryzacja i unifikacja wszystkich kluczowych informacji o rynku energii w Polsce – począwszy od szczegółowych profili zużycia, przez umowy handlowe, aż po skomplikowane procesy zmiany sprzedawcy energii.

3. Europejski Data Act (Akt o danych)

To unijny parasol regulacyjny, który całkowicie redefiniuje dotychczasowe pojęcie własności cyfrowej. Rozporządzenie to mówi wprost: dane wygenerowane przez jakiekolwiek urządzenie IoT, np. inteligentny licznik energii, należą bezwzględnie do użytkownika, który je wygenerował.

Systemy informatyczne mają z kolei prawny i techniczny obowiązek umożliwić łatwe, bezproblemowe i przede wszystkim bezpieczne udostępnianie tych danych uprawnionym podmiotom. To właśnie te powiązane ze sobą regulacje tworzą nienaruszalny fundament pod zupełnie nową koncepcję, którą określę mianem Open Energy.

W świecie nowoczesnych technologii sukces lub porażka każdego wielkiego przedsięwzięcia sprowadzają się prawie zawsze do niuansów architektonicznych. Gdy sektor bankowy wdrażał założenia Open Banking pod egidą unijnej dyrektywy PSD2, przyjęty model miał charakter wysoce zdecentralizowany. Każdy bank działający na rynku musiał samodzielnie zaprojektować, wdrożyć i wystawić swoje własne, publiczne API, z którego mogły następnie korzystać licencjonowane, zewnętrzne podmioty, określane w nomenklaturze finansowej jako TPP (Third Party Providers).

W przypadku polskiego wariantu rewolucji Open Energy, architekci systemowi CSIRE zdecydowali się na zupełnie inne podejście. Mamy tutaj do czynienia z architekturą typu Hub-and-Spoke. Operatorzy Systemów Dystrybucyjnych, na tym etapie nie otwierają (jeszcze) systemów IT bezpośrednio dla zewnętrznych startupów czy podmiotów trzecich. Ich fundamentalnym i niezwykle odpowiedzialnym zadaniem jest bezbłędne, bezpieczne oraz w pełni masowe zasilanie centralnego huba, jakim staje się CSIRE.

Dostęp do tych skumulowanych danych w pierwszym etapie wdrażania reformy będzie ściśle regulowany prawnie i dedykowany wyłącznie certyfikowanym, oficjalnym graczom rynkowym, do których zaliczamy przede wszystkim sprzedawców prądu oraz wyspecjalizowanych agregatorów energii.

Fabryka Big Data: energetyka vs. bankowość

Czy fakt istnienia centralnego huba w postaci CSIRE oznacza, że CIO pracujący w branży energetycznej ma do wykonania łatwiejsze zadanie niż jego kolega piastujący analogiczne stanowisko w banku? Jest wręcz przeciwnie. Skala, wolumen i dynamika przyrostu danych w nowoczesnej energetyce diametralnie przewyższają wyzwania w sektorze finansowym.

Banki w swojej codziennej działalności operują przede wszystkim na danych transakcyjnych, które mają charakter czysto zdarzeniowy. Scenariusz jest prosty: klient płaci kartą w sklepie, wypłaca gotówkę z bankomatu lub wykonuje przelew internetowy, a systemy IT odnotowują ten konkretny, punktowy fakt w bazie danych. Pomiędzy tymi operacjami w relacji z pojedynczym klientem może panować wielogodzinna, a nawet wielodniowa cisza.

Tymczasem nowoczesne OSD z tradycyjnego dystrybutora energii przekształca się w gigantyczną, pracującą bez przerwy fabrykę Big Data w trybie ciągłym. Miliony inteligentnych liczników zdalnego odczytu (AMI) zainstalowanych w sieci dystrybucyjnej co 15 minut precyzyjnie raportują aktualny stan sieci oraz dokładne wolumeny zużycia, a także produkcji energii elektrycznej.

W skali całego kraju przekłada się to na miliardy rekordów, które systemy informatyczne OSD muszą nie tylko bezustannie odbierać z terenu, ale także w czasie rzeczywistym weryfikować pod kątem poprawności, odpowiednio strukturyzować i przesyłać do centralnego rejestru CSIRE.

Każdy błąd w transmisji danych, opóźnienie czy uszkodzenie pakietu informacji niesie za sobą nie tylko ryzyko kar finansowych, ale stanowi także realne i bezpośrednie zaburzenie krytycznych procesów rozliczeniowych na całym hurtowym i detalicznym rynku energii.

Gdy słońce świeci za mocno: IT na pierwszej linii frontu

Głęboka transformacja systemów IT w polskiej energetyce nie jest wyłącznie kaprysem unijnych urzędników, czy efektem dążenia do spełnienia kolejnych, biurokratycznych wymogów prawnych. To przede wszystkim konieczność operacyjna wynikająca ze zmian technologicznych w samym sposobie wytwarzania prądu.

Polskie przedsiębiorstwa energetyczne i OSD mierzą się dzisiaj z bezprecedensowym w historii wyzwaniem inżynieryjnym: gigantyczną, trudną do kontrolowania nadprodukcją energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych (głównie z fotowoltaicznych mikroinstalacji prosumenckich) w letnie, bezchmurne i słoneczne dni.

Krajowa sieć dystrybucyjna była projektowana i budowana przed wieloma laty z myślą o zupełnie innym modelu pracy – o jednokierunkowym, przewidywalnym przesyłaniu energii elektrycznej z wielkich, centralnych elektrowni węglowych bezpośrednio do odległych fabryk, miast oraz gospodarstw domowych.

Nagle, w ciągu zaledwie kilku lat, ta sama sieć musiała zaadaptować się do sytuacji, w której miliony mikro-elektrowni rozsianych na dachach domów zaczęły tłoczyć potężne ilości energii w dokładnie odwrotnym kierunku – od konsumenta do sieci.

Infrastruktura fizyczna ma jednak swoje technologiczne ograniczenia. W szczycie produkcji, przy pełnym nasłonecznieniu, cały system elektroenergetyczny staje się niestabilny. Dochodzi do paradoksalnych i niebezpiecznych sytuacji, w których operatorzy są zmuszeni awaryjnie eksportować nadwyżki energii za granicę lub sprzedawać je na rynku bilansującym po cenach ujemnych, dopłacając innym podmiotom za jej odebranie.

W tym miejscu tradycyjne, silosowe i odizolowane IT kapituluje. Dotychczas systemy informatyczne w energetyce pełniły głównie funkcję pasywnych kronikarzy przeszłości – rejestrowały z dużym opóźnieniem to, co już się wydarzyło w sieci i na kontach klientów. Dzisiaj IT w nowoczesnym OSD musi porzucić tę rolę i stać się dynamicznym dyrygentem procesów zachodzących w czasie rzeczywistym.

Systemy IT muszą błyskawicznie przetwarzać gigantyczne strumienie danych płynące z liczników AMI, a następnie łączyć je z zaawansowanymi algorytmami predykcyjnymi opartymi na sztucznej inteligencji (AI) oraz z systemami sterowania operacyjnego OT (Operational Technology). Tylko w ten sposób OSD jest w stanie dynamicznie i elastycznie zarządzać ruchem sieciowym, przewidywać przeciążenia infrastruktury i aktywnie im zapobiegać, zanim doprowadzą do awarii.

Trzech technicznych nauczycieli, czego uczy nas bankowość?

Sektor finansowy przeszedł bolesną drogę transformacji i wypracował wzorce projektowe, które dziś stanowią gotową odpowiedź na bolączki energetyki. Możemy wyróżnić trzy kluczowe lekcje architektoniczne:

1. Odseparowanie systemów rdzeniowych (Decoupling Core Legacy)

Każda próba zmuszenia starego, monolitycznego systemu bilingowego do pracy w reżimie ciągłego, masowego odpytywania przez zewnętrzne interfejsy API skończy się natychmiastową katastrofą wydajnościową i paraliżem firmy. Jedynym skutecznym ratunkiem jest budowa nowoczesnych, wysoce skalowalnych warstw pośrednich o dużej przepustowości takich, jak Operational Data Store czy zaawansowane struktury Data Lake. To te nowoczesne warstwy biorą na siebie cały, potężny ciężar obsługi ruchu integracyjnego, w pełni izolując wrażliwy rdzeń systemowy.

2. Architektura sterowana zdarzeniami (Event-Driven Architecture)

Konieczne jest całkowite i ostateczne porzucenie archaicznego przetwarzania danych w trybie nocnych paczek czy okresowych wsadowych transferów. Nowoczesna energetyka wymaga przejścia na model ciągłego, strumieniowego przesyłania i analizowania informacji w momencie, w którym dane zdarzenie faktycznie występuje w sieci.

3. Rygor Cyberbezpieczeństwa (Zero Trust)

W świecie bankowości elektronicznej najwyższą stawką są zawsze pieniądze klientów. W energetyce stawką jest coś o wiele cenniejszego – bezpieczeństwo krytyczne państwa oraz ciągłość zasilania strategicznej infrastruktury, szpitali, banków i milionów gospodarstw domowych. Dlatego otwieranie systemów wymiany danych i budowanie interfejsów API musi iść w parze z bezwzględną, fizyczną i logiczną izolacją systemów bezpośredniego sterowania siecią (OT) od ogólnej sieci informatycznej (IT).

Manifest przyszłości: czy Open Energy oddamy ludziom?

Na koniec rozważań nad transformacją sektora utility postawię odważną, ale w pełni popartą rynkową logiką tezę. System CSIRE w swoim obecnym, nowo wdrażanym kształcie to zaledwie faza przejściowa, pierwszy krok na długiej drodze. Ewolucja idei Open Energy nieuchronnie i systematycznie zmierza w kierunku pełnej demokratyzacji, a w konsekwencji – upublicznienia danych energetycznych. Dokładnie tak, jak stało się to w dojrzałym już dzisiaj, klasycznym modelu Open Banking.

Dlaczego ten proces jest nieunikniony? Odpowiedź jest prosta: samo przetwarzanie danych wewnątrz wąskiego, ściśle branżowego grona tradycyjnych firm energetycznych, sprzedawców i dystrybutorów nie rozwiąże narastającego problemu ujemnych cen energii oraz destabilizacji sieci przesyłowych. Do osiągnięcia realnego balansu potrzebujemy masowego, powszechnego zaangażowania nowoczesnych technologii konsumenckich, które na stałe zagoszczą w domach Polaków.

Wyobraźmy sobie kolejny, naturalny krok w rozwoju tej technologii. Operatorzy Systemów Dystrybucyjnych, podążając za duchem i literą Data Act, wystawiają w pełni bezpieczne, ustandaryzowane i publicznie dostępne interfejsy API dla każdego podmiotu trzeciego (TPP). Niezależny, niezwykle innowacyjny rynek twórców oprogramowania natychmiastowo – i z wielkim sukcesem – zapełnia tę niszową przestrzeń.

Startupy oraz globalni technologiczni gracze tworzą aplikacje nowej generacji, które w czasie rzeczywistym łączą się z naszymi inteligentnymi licznikami AMI oraz domowymi systemami automatyki Smart Home i zaawansowanymi systemami HEMS (Home Energy Management System).

W tym świecie optymalny scenariusz przyszłości pisze się całkowicie sam. W momencie, gdy na rynku hurtowym generacja z odnawialnych źródeł energii gwałtownie rośnie, a cena prądu spada do zera lub wręcz przyjmuje wartości ujemne z powodu potężnej nadprodukcji z farm wiatrowych i fotowoltaiki, zaawansowany algorytm aplikacji automatycznie rejestruje ten fakt.

Natychmiast, bez jakiejkolwiek wiedzy, uwagi czy uciążliwego zaangażowania ze strony użytkownika, system wysyła sygnały sterujące bezpośrednio do urządzeń domowych pracujących w sieci lokalnej. Pompa ciepła natychmiast podnosi temperaturę wody użytkowej na zapas, domowy magazyn energii elektrycznej rozpoczyna ładowanie do pełnej pojemności, zaparkowane w garażu auto elektryczne zaczyna intensywnie pobierać tani prąd, a inteligentna pralka czy zmywarka automatycznie uruchamia odłożony w czasie cykl.

W tym zaawansowanym modelu końcowy konsument nie tylko optymalizuje własne rachunki za prąd. On staje się pełnoprawnym, aktywnym uczestnikiem rynku energii. Poprzez celową, wymuszoną automatycznie konsumpcję w okresach nadpodaży, obywatel realnie stabilizuje sieć dystrybucyjną OSD, ratując ją przed przeciążeniem.

To nie jest odległe, nierealne science fiction. To logiczna, technologiczna i ekonomiczna droga do skutecznego zbilansowania rozproszonego, opartego na zielonych źródłach systemu energetycznego przyszłości.

Pragmatyzm lidera IT

Jako CIO stojący na czele transformacji cyfrowej w Energa-Operator nie mam absolutnie żadnych złudzeń. Przed nami, szefami pionów IT w szeroko pojętym sektorze utility, najtrudniejsze, ale jednocześnie bezwzględnie najbardziej fascynujące lata w całej dotychczasowej karierze zawodowej. Stajemy przed zadaniem, które można metaforycznie porównać do konieczności wymiany kół w rozpędzonym pociągu ekspresowym stanowiącym infrastrukturę krytyczną państwa.

Doświadczenia, sukcesy oraz potknięcia naszych kolegów z branży finansowej pokazują jednak, że ten ogromny ból transformacyjny i nakłady inwestycyjne mają głęboki, strategiczny sens. Ci z nas, którzy potraktują system CSIRE oraz unijny Data Act wyłącznie w kategoriach uciążliwego, kosztownego i narzuconego odgórnie obowiązku regulacyjnego, bezpowrotnie zostaną w tyle. Zostaną na zawsze zamknięci w tradycyjnej, schodzącej do defensywy roli „dostawców grubych i bezwładnych kabli”.

Z kolei ci menedżerowie i liderzy, którzy z pełnym zrozumieniem dostrzegą, że idea Open Energy to otwarte zaproszenie do stworzenia nowoczesnej, elastycznej i w pełni opartej na danych platformy biznesowej, wygrają przyszłość i zdefiniują rynek na nowo. Dane płynące szerokim strumieniem z milionów liczników AMI to nie jest uciążliwe obciążenie dla naszych serwerów – to cyfrowe paliwo nowej ery energetyki. Czas najwyższy uruchomić te silniki i zacząć kreować przyszłość.

Michał Polak, CIO, Energa-Operator