הלב הפועם של הרשתות החכמות

ד"ר ברכה חלף, המדענית הראשית של משרד האנרגיה על רגולציה של סביבות התפעול הקריטיות במתקני החברות המייצרות חשמל ועל המרכזים הקיברנטיים שהוקמו לשם כך

שוו בנפשכם אתגר הנדסי וטכנולוגי: עליכם לבנות מערכת היררכית המורכבת מ- 100,000 ק"מ של צינורות ומשרתת 37.2 טריליון לקוחות שבעה ימים בשבוע, מסביב לשעון, במשך 80 שנים, כאשר לרשותכם רק משאבה אחת ולה יציאה אחת בלבד.

 

ובכן, האתגר הזה כבר נפתר כאשר נוצר גוף האדם והאופן הפלאי שבו מערכת הלב וכלי הדם שלנו עובדים. כמו כל הפונקציות הפיזיולוגיות, גם הלב נשלט ומנוהל על ידי המוח שלנו, איבר שבו יש חיווט ומעגלים חשמליים רבים יותר מאשר בכל מערכות המחשוב בעולם והוא מחזיק בזיכרון מידע רב כל כך, השקול לכל המידע שבאינטרנט.

כמו גוף האדם, זה גם האתגר של שוק האנרגיה בישראל – של רשת חשמל המבוססת בעיקרה על  גז טבעי ושל מערכת הגז הטבעי, הניזונה מצינור אחד בלבד. ולכן, מוח הוא מה שאנחנו צריכים כדי ליצור רשת חשמל אמינה, בת קיימא, ויעילה.

 

בתחילת הדרך, המחקר של מנגנוני התקשורת בין המוח והלב התרכז בנקודת מבט חד צדדית, כאשר מדענים התמקדו בעיקר בתגובות הלב לפקודות המוח. עם השנים למדנו כי התקשורת בין הלב למוח היא למעשה דיאלוג דו-כיווני דינמי, כאשר כל איבר משפיע ללא הרף על תפקודו וביצועו של האחר. זו גם הדרך היחידה שעל פיה צריך ואפשר להשתית את הרעיון של רשת חכמה.

רשת חכמה היא רשת חשמל מודרנית המשתמשת במידע ותקשורת דו-כיוונית באופן אוטומטי כדי לבצע אופטימיזציה של היעילות, האמינות, הכלכלה והקיימות של יצור וחלוקת החשמל. לא עוד נקודות "מוסרות" (חשמל ומידע) ונקודות "מקבלות" אלא שכל נקודת קצה ברשת עשויה להיות Prosumer – "יצרכן" – מילה שהיא הלחם המילים יצרן וצרכן. בנוסף, הרשת מורכבת מתת-רשתות (מיקרו-גרידים), שקרובות זו לזו מבחינה גיאוגרפית, ובהן מספר נקודות קצה בעלות אופי שונה. אופטימיזציה של רשת כזו עשויה להשיא תוצאות טובות יותר מבחינה מקומית מבחינת היעילות, האמינות והכלכליות. הרשת החכמה של העתיד תהיה מורכבת ממספר גדול של מיקרו-גרידים.

ברשת חכמה יש הרבה מידע שניהול נכון שלו יכול להוביל להגדלת היעילות, האמינות והכלכליות של המערכת. לדוגמה, אם יודעים מראש מהי תחזית הצריכה של משקי הבית ויודעים לנהל את הביקושים, ניתן יהיה לייצר חשמל באופן היעיל ביותר, קרי בזמן ובכמות הדרושים. אם לצרכן עצמו יהיו תמריצים לשנות את אופן הצריכה שלו ולאפשר למישהו "לנהל" אותה, הממשק עם המערכת יהיה פשוט- באמצעות הטלפון החכם ומכשירים חכמים מסוגו.

 

כיום מתרחשת אבולוציה זהירה, מונחית רגולציה, איטית, אך גם גמישה ומנוהלת היטב. המהפכה הזאת, לפחות, כן תשודר. אבל לא בטלוויזיה. מכשירים פיזיים חדשים כגון מונים חכמים וממירי תדר, או מכשור וירטואלי כגון אפליקציות לשליטה ובקרה מתווספים כולם לאפשרויות של ניהול העומסים בעזרת גישות חדשות. האבולוציה הזו תהפוך במהרה לרבולוציה, אשר מצד אחד עלולה לצאת מכלל שליטה (שליטה מרכזית), אבל מצד שני תיצור "סדר" חדש, בר קיימא, יעיל יותר ואפילו אמין יותר.

 

מספר רב של נקודות ייצור/צריכה עם תקשורת דו-כיוונית, אומנם מגביר את פגיעות המערכת והסיכון גבוה יותר, אבל זה שווה את המאמץ, ולמעשה, מדובר בתהליך בלתי נמנע. אני חושבת שכל העוסקים בנושא בארץ ובעולם מבינים זאת; אולם, למיטב ידיעתי, עד כה אף אחד לא אימץ את הרעיון הזה לרשת החשמל במלואו.

 

משרד האנרגיה פועל במרץ על מנת לקדם את החזון הזה. בשנים 2012-2016 העניק המשרד באמצעות יחידת המדענית הראשית, כ-6.3 מיליון שקלים כמענקי מחקר ופיתוח למחקרים פורצי דרך באקדמיה, מענקים לחברות סטארט-אפ ואף לפרויקטים שונים של חלוץ והדגמה בהם מודגמים ונבחנים טכנולוגיות ופתרונות בסביבת העבודה הסופית. בחודש מאי האחרון התקיים בגני התערוכה הכנס הישראלי החמישי לאנרגיה חכמה, הכנס המוביל בתחום בישראל. נציגי חברות אנרגיה ולקוחות מאירופה, ארצות הברית, הודו, וכמובן ישראל, הגיעו להציג אופקים והזדמנויות חדשים. כל אלה נועדו לענות על שאלות ואתגרים טכנולוגיים שבאים יחד עם המהפכה המתרחשת בתחום, כאשר המרכזי שבהם הוא נושא הגנת הסייבר.

ייצור אנרגיית גאות ושפל

בגיליון 360 של רבעון זה ("דפי מידע") התפרסמה כבר כתבה על כך שליתרונות הרבים של המערכות החכמות מתלווים גם סיכונים משמעותיים שנובעים מהאופי של המכשירים הניידים והחכמים. יחידת הסייבר במשרד משקיעה מאמצים רבים על מנת להתמודד עם הפגיעות שנוצרות במערכות רבות משתמשים, אשר להם גישה דו-כיוונית לרשת, כאשר הבטחת הרציפות התפעולית של מערכת החשמל ברמה כלל ארצית היא מטרת על שעליה אסור להתפשר.

כיום, המשרד מהווה גורם רגולטורי של מתקני התשתית כגון תחנות כוח פרטיות, חברות לחלוקת גז טבעי, מתקני דלק וגפ"מ ומתקני המים (תחת סמכות רשות המים). במסגרת זו מבוצעים סקרים של סביבות התפעול הקריטיות במתקני החברות המייצרות חשמל, מים וגז ואף מבוצע סיוע בשילוב טכנולוגיות חדשות שיעודן שיפור יכולות הניטור, ההתרעה והמניעה מפני איומי הסייבר. בנוסף, הקים המשרד את המק"מ (מרכז קיברנטי מגזרי) הקושר בתצורת כוכב את כל מרכזי הניטור בתחנות הכוח למרכז סייבר אחוד משולב עם רשות הסייבר הלאומית בבאר שבע  CERT-Cyber Event Readiness team. במק"מ מקבלים מידע הן על הפן התפעולי של תשתיות האנרגיה והמים והן על הפן הקיברנטי ומצליבים ביניהם. כך אפשר גם להסיק לגבי השפעות צולבות, לראות האם ישנם אירועים דומים במוקדים שונים וכו'.

 

לאחרונה החליט משרד האנרגיה לשתף פעולה עם מערך הסייבר הלאומי במשרד ראש הממשלה בבנייתה והפעלתה של מעבדת סייבר לאומית למחקר וחדשנות בתחום האנרגיה ומערכות בקרה תעשייתיות. המעבדה תתמקד בתחום הגנת הסייבר של מערכות הבקרה התעשייתיות ICS Industrial Control Systems –   ותיבנה כמוקד ידע לאומי בתחום. המעבדה תשמש בעיקר כסביבה למחקר מערכות ושיטות הגנה עבור ה-CERT הלאומי ומכלול הסייבר במשרד האנרגיה, למחקר ויישום פתרונות חדשניים, כסביבת פיילוט עבור יזמי טכנולוגיות ישראליות, ולשיתופי פעולה עם האקדמיה.