ההשקה של רשתות חשמל חכמות המתקיימת ברחבי העולם מלווה בהתרגשות רבה, שכן היא מבטיחה אספקת חשמל בנצילות ובאמינות גבוהות מאלו שהיו עד כה, באופן שהוא ידידותי לסביבה ומשתלם יותר מבחינת עלותו. ממשלות ברחבי העולם משקיעות בפרישה של רשתות חשמל חכמות. לדוגמה, ממשלת ארה”ב הקצתה תקציב של 4.5 מיליארד דולר, ובסין הופנה תקציב של 4 טריליון יואן (596 מיליארד דולר) אל השקעות ברשתות חשמל חכמות.
מאחר שרשתות אספקת החשמל וצריכת החשמל משתנות בהתאם לאזור, טכנולוגיות התקשורת שאומצו לרשתות החשמל החכמות משתנות אף הן ברחבי העולם. בארה”ב למשל, שולטת הטכנולוגיה האלחוטית וחברות התשתית מנסות ליצור סטנדרטיזציה של פתרונות התקשורת שלהן בין מודדי החשמל, המים והגז וכן בין התקנים שונים בתוך הבית לרבות תרמוסטטים, מכשירים, ומערכות של מתח חילופין גבוה (HVAC).
הדרישה המשותפת שמעמידות נקודות התקשורת השונות האלו היא תקשורת שתהיה עמידה במתח נמוך. בעזרתה, יכולים חברות התשתית והצרכנים כאחד לנטר ולכוונן את התנהגויות צריכת החשמל. לדוגמה, במהלך השעות שבהן מתקיימת צריכת שיא, ההשהיה של פעילויות צריכת חשמל שאינן קריטיות, כגון משאבות של בריכות שחיה או הפעלה של מכונות כביסה, מפחיתה את העומס על רשת החשמל. תוכניות “בהתנדבות”, המאפשרות לחברות התשתית לכוונן הגדרות של תרמוסטטים, משיגות חיסכון באנרגיה שערכו רב ומבלי שתהיה לכך השפעה שתהיה ניכרת על ידי הצרכנים. הדרישה החשובה ביישומים אלו היא שחיבורי התקשורת יופעלו מחברת התשתית אל המודד ואל התקנים שונים בתוך הבית.
האתגר הגדול ביותר הוא להקטין עד למינימום את צריכת ההספק של התקני תקשורת, במקביל להבטחה שתקשורת עמידה עם תגובה טובה תהיה קיימת כאשר יידרש. מודדי אנרגיה מוצבים לעתים במקומות מאתגרים למדי (כמו למשל במרתפים), והם עלולים להיות נתונים להפרעות מכלי רכב הנוסעים בסמוך וממקורות אחרים המשדרים אנרגיית ת”ר (RF). נושאים מאתגרים אלו נפתרים על ידי שיתוף פעולה הדוק בין ספקים של התקני תקשורת (למשל מקמ”שי ת”ר ומעבדים), ספקים של תוכנת תקשורת ובין מתכננים של מערכות תקשורת. רק דרך השגת הבנה מעמיקה של סביבת התקשורת, של מטרות התקשורת ושל הפשרות והמגבלות הרלוונטיות, אפשר לפתח פתרונות אופטימליים. שיתוף הפעולה שבין ספקי טכנולוגיות ומתכננים הוא קריטי לתכנונה של מערכת מוצלחת, אם אכן רוצים לממש את היתרונות מכל הטכנולוגיות שתומכות ביישומים של רשתות החשמל החכמות ואשר מרחיבות אותן. לדוגמה, מפתחים של טכנולוגית רשתות חשמל חכמות מחפשים טווח רחב של טכנולוגיות מתקדמות לעיבוד אותות ספרתיים ואנלוגיים, כדי להניע את תשתית האנרגיה של הדור הבא, כולל מעגלים משולבים חדשניים למדידת אנרגיה, מקמ”שי תדירות רדיו וממירי נתונים לניטור קווי המתח. ליצירת מערכת שלמה בת קיום נדרשת קבוצה שלמה של בלוקים פונקציונליים:
•מעגלים משולבים חדשים למדידת אנרגיה מאפשרים למתכננים לשפר את הדיוק והביצועים של מודדים מסחריים, תעשייתיים וביתיים.
•מקמ”שי ת”ר לטווח קצר מציעים למתכננים מקמ”שים להספק נמוך עם ביצועים גבוהים שמתוכננים לפעול בפסי השידור ISM ללא רשיון, בתחומים 433 מגה–הרץ, 868 מגה–הרץ ו–915 מגה–הרץ.
•ממירים מאנלוגי לספרתי עם דגימה בו–זמנית מספקים את הרזולוציה והביצועים הנדרשים למערכות ניטור קווי מתח החשמל של הדור הבא.
המפתחים של היום יכולים לתכנן מערכות אינטיליגנטיות שמקדמות את נצילות האנרגיה ואת גמישות הניהול, על ידי שיפור מעגלים משולבים המותאמים באופטימיזציה לטווח של יישומים לרשת החשמל החכמה, החל מפתרונות מדידת אנרגיה ועד למערכות דינמיות לניהול ולתקשורת שמשולבות ברשת החשמל.
יכולות תקשורת חדשות המותקנות ברשת החשמל יאפשרו העברה של הדרישה משעות השיא לשעות השפל, יאפשרו ניצול טוב יותר של התשתית הקיימת של חברות התשתית וכן יקטינו את העלויות לצרכן. יכולות כאלו, בשילוב עם טכנולוגיות חישה מתקדמות, יעניקו לחברות התשתית יכולת צפייה רבה יותר על פעולת רשת החשמל שלהם, ויאפשרו להם לשלוט טוב יותר באיכות, למנוע הפסקות חשמל ולהגיב להפרעות במהירות גדולה יותר.
שיפורים אלו בניהול רשת החשמל נחוצים על מנת לאפשר שימוש במקורות אנרגיה מתחדשת, כמו למשל שמש ורוח, שבהם פרופיל הפקת החשמל אינו ניתן לחיזוי וייתכן שמקורות של אנרגיה כזו יהיו מפוזרים במיקומים רבים על פני רשת החשמל.
