Flexibilita na straně spotřeby

Budoucnost energetiky není jen v dekarbonizaci a flexibilitě na straně výroby, ale i flexibilitě na straně spotřeby. Základem je myšlenka a současně i princip, že některá spotřeba může probíhat v plánovaném čase anebo může být odložena na příhodnější čas, kdy bude cena elektřiny nižší. 

Lze říci, že jedním z modelů flexibility je spínání akumulačních spotřebičů signálem hromadného dálkového ovládání (HDO). Mezi lidmi byl více používán dnes již archaický výraz „noční proud“. Jde o signál, který byl zaveden ke spínání vysokého a nízkého tarifu. 

Za dob normalizovaného plánování měl velký význam pro ovládání spotřeby výrobních zdrojů pracujících ve směnných provozech a jelikož nebylo efektivní ráno roztápět kotle, tak bylo třeba přes noc vymyslet nějakou spotřebu. Odtud pojem noční proud, který občas sepnul i v době přestávek anebo střídání směn během dne. 

Původně byl noční proud spínán mechanicky v přesném čase (což bylo převážně od 22 hod do 6 hod). Mělo to velkou výhodu, že spotřebitel věděl přesně, kdy odebírá levnější elektřinu. Své by o tom mohli povídat pamětníci této doby bydlící tenkrát v panelácích. Po desáté hodině večer se totiž odehráli dvě nezapomenutelné věci. Jednak se objevila u některých pořadů v TV hvězdička v rohu, a pak se začaly projevovat příznaky Tatramatky rodeo. 

Pouze časové hledisko se ale rychle stalo nedostatečným a bylo třeba najít jiný způsob ovládání velkých spotřebičů anebo přepínání mezi vysokým a nízkým tarifem. K tomuto účelu byl zaveden signál HDO. Ten pracuje na bázi impulzního kódu, který je vysílán do každé fáze v rozvodně 110/22 kV a je charakteristický pro konkrétní distribuční lokalitu. Přijímač HDO umístění v rozvaděči odběratele pak přes relé buď spíná přímo velké spotřebiče anebo přepíná odběrový tarif. Takto vybavená distribuční síť může pokyny přes HDO řídit odběr, a tím zatížení soustavy. Jde ale také o koncového zákazníka, zda tyto pokyny dokáže využít a jestli je vůbec kapacita a požadavek nějaký odběr uskutečnit.

Historicky takto funguje ovládání velkého množství bojlerů, akumulačních kamen anebo dnes stále častěji využívaných tepelných čerpadel. Pro potřeby regulace sítě je však tento nástroj zastaralý, a to hlavně z toho důvodu, že neposkytuje žádnou výkonovou regulaci. Přijímač HDO prostě jen sepne či rozepne a čeká na to, co se stane. Potenciál regulace spotřeby, a tím poskytování flexibility je však velký. Jedním úsměvným příkladem za všechny z jednoho okamžiku, pro Českou republiku velmi zásadního, bylo finále hokeje na olympiádě v Naganu. Finále probíhalo nad ránem a začalo v době „nočního proudu“ takže v době, kdy klesá spotřeba elektřiny k minimu, protože už jsou nahřáté i všechny bojlery. To, co udělaly puštěné televize ve většině domácností všechny energetiky překvapilo. Ještě větší překvapení však přišlo o přestávce mezi třetinami. To se lidé rozběhli do kuchyně a začali si vařit ranní čaj nebo kávu, vařit vajíčka a opékat tousty atd. Podle grafu (Graf 1) je vidět, jak mohou domácnosti správným načasováním měnit chod energetiky. Z energetického pohledu jsou třísměnné provozy naprosto ideálním řešením.

Graf 1: Zatížení elektrické přenosové soustavy v době přenosu hokejového finále v Naganu v roce 1998

Aby se však dalo využít plánování spotřeby jako nástroje flexibility, je nutné vybudovat systém, který bude umět spotřebiteli sdělit, kdy od něj potřebuje flexibilitu, co to pro něj bude znamenat z pohledu ceny elektřiny a na druhou stranu dodavateli musí přenést informace o tom, jak je spotřebitel připraven a jaký disponibilní flexibilní výkon je k dispozici včetně podmínek. 

Takový systém už si jen s HDO nevystačí a je nutné zavést obousměrnou komunikaci. Distribuční sítě se tedy pomalu stávají také datovými sítěmi s možností dálkového ovládání chytrých prvků v síti. Každému je asi zřejmé, že kvůli malému flexibilnímu výkonu jednotlivých domácností, bude finančně náročné posbírat v součtu kapacitu, která by v regulaci sítě měla opravdu smysl. 

Proto integrace domácností do systému flexibility jde pomalu a opět zavedení této funkce bude spíše záležet na nařízeních EU, které se již formují a je také vypracován plán instalace chytrých elektroměrů. Ty jsou základem chytré sítě, ale již dnes jsou mnohé elektrospotřebiče vybaveny internetovou komunikací a jejich chod lze sledovat a řídit přes různé aplikace. Pračka, myčka, sušička, pekárna chleba, klimatizace a další přístroje se tedy zapnou, až to bude výhodné anebo až bude potřeba. 

Instalaci chytrých měřidel očekává 850 tisíc domácností, a to do roku 2027. Do té doby však bude již v plném proudu flexibilita větších odběratelů. Již dnes jsou v provozu projekty „mařící“ přebytečnou elektřinu v síti pomocí velkých elektrokotlů o výkonu desítek MW připravující teplou vodu. Testují se projekty regulující výkon chladících kompresorů, které mohou díky malému kolísání teploty v mrazícím boxu nabízet snížení nebo zvýšení spotřeby elektřiny, nebo například regulovaný chod hutních pecí atd. Flexibilita je prostě možná všude kolem nás, jen je otázka, jak ji smysluplně využít.  

Článek byl publikován v časopisu Biom 1/2021 Flexibilita energie biomasy a bioplynu.

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu