Akumulace energie a její ekonomické opodstatnění

Akumulace elektrické energie je v dnešní době, tedy v době změny struktury energetického mixu v souvislosti s potřebou navýšení podílu výroby z obnovitelných zdrojů (dále jen OZE) a tlakem na snižování emisních limitů v automobilovém průmyslu, žhavým tématem po celém světě.Na revoluční technologie si musíme počkatDistribuční soustavy nejen v zemích EU, se potýkají s narůstající nestabilitou vlivem nepředvídatelnosti a nestálosti klimatických jevů, na kterých jsou OZE závislé. V souvislosti s výše zmíněným a s faktickou neexistencí centrální distribuční soustav v některých regionech světa, stále hlasitěji rezonují názory, že nejobávanějším problémem lidstva, tzv. energetická krize. Tato krize nebude způsobena úbytkem nerostného bohatství, ale spíše nedostatečnou kapacitou sítě akumulovat, případně distribuovat potřebný výkon pro bezproblémové zajištění chodu domácností a ostatních lidských aktivit, zejména pak průmyslu, zemědělství, zdravotnictví a výzkumu.Je tedy zřejmé, že akumulaci elektrické energie je nezbytné vnímat mnohem zodpovědněji, mnohem aktuálněji a v neposlední řadě, také mnohem komplexněji, než jako pouhou optimalizaci využití energie získané z fotovoltaických panelů pro vlastní spotřebu, v éře nízkých výkupních cen elektřiny na českém trhu. Ekonomika pořízení bateriového úložiště je výrazně složitější téma a je tedy třeba ji chápat v souvislostech.V Česku prudce narůstá počet firem nabízejících různé systémy bateriových úložišť, přičemž se většinou jedná o Li-Ion nebo LiFePO4 technologie. Vzhledem ke svým vlastnostem tyto technologie pravděpodobně představují nejvhodnější řešení pro potřeby domácností, průmyslových a zemědělských zařízení, stejně jako pro potřeby stabilizace přenosové soustavy.Je třeba připomenout, že s nepopiratelnou vzrůstající potřebou světa akumulovat, lze očekávat nástup nových, tentokráte opravdu revolučních technologií. Na to si však pravděpodobně budeme muset ještě nějakou chvíli počkat.Nedostatek skutečně komplexních řešeníZarážejícím faktem ovšem zůstává, že bez ohledu na použitou technologii akumulátorů, jen hrstka firem nabízející komplexní zařízení, které je schopné komunikace a sofistikovaného řízení úložiště nejen vzhledem k energetickému systému za měřícím zařízením a jednotlivým koncovým spotřebičům, ale také vzhledem k provozovateli distribuční soustavy. Baterie se střídačem, případně s balancérem, je jen jednoduchou nádobou. K tomu, abychom byli schopní uloženou elektrickou energii efektivně využívat nejen v rámci konkrétní domácnosti nebo průmyslového zařízení, ale také v rámci systému primární kontrolní rezervy, právě na úrovni lokální, případně centrální distribuční soustavy, je potřeba zapojení systémů EMS (Energy Management System) s ICT podporou. Ekonomika ukládání elektrické energie se dá shrnout do pěti základních pilířů, z nichž každý má své opodstatnění a větší či menší měrou, se v závislosti na kapacitě úložiště a charakteristice provozu, podílí na celkové investiční návratnosti. Pilíř I. - Optimalizace samospotřebyEfektivní využití spotřeby energie vyrobené z vlastního systému OZE, na místo jejího prodeje do sítě za nízkou výkupní cenu a následného nákupu elektrické energie pro pokrytí požadavků odběratele, tentokráte však za nákupní cenu v běžném tarifu, je pravděpodobně nejrozšířenější motivací proč ukládat elektrickou energii a optimalizovat tak poměr vyrobené a spotřebované elektrické energie přímo na místě. Neschopnost akumulovat a spotřebovávat elektrickou energii přímo v místě jejího vzniku, je ve své podstatě primární příčinou vzniku přebytků a následných negativních cen elektrické energie, což je mechanismus nevýhodný pro výrobce, distributora a následně pro všechny odběratelé. Pilíř II. - Aktivní energetický managementEnergetický management je výrazným nástrojem úspory elektrické energie a návratnosti investice do pořízení chytrého systému ukládání energie. Aktivním přístupem k odpojení nepotřebných systémů v době mimo jejich využití, akumulací vyrobené elektrické energie např. do teplé vody, elektrického vozu, případně nákupu a uložení elektrické energie v době nízkého tarifu, stejně jako vyrovnávání hodnot špičkové zátěže nad úrovní smluvního rezervovaného příkonu, které navíc úložiště vykonává zcela automaticky, skrze řídící jednotku FEMS. Vzhledem k charakteru provozu našeho klienta, se nám instalací podařilo ušetřit necelých 17% roční spotřeby, elektrické energie. Ve větších výrobních provozech, kde je zátěž nepravidelná a projevuje se výraznými zátěžovými špičkami, může mít překračování limitů rezervovaného příkonu ve čtvrthodinovém maximu zásadní negativní dopad na výši měsíční faktury za odběr elektrické energie. V takovém případe se smysl instalace zařízení ještě více opodstatňuje, ať už vzhledem k odběrateli, tak opět ve směru k distribuční soustavě.Pilíř III. - Záložní zdrojNe každý provoz se potýká s případnými škodami způsobenými nenadálým, byť dočasným výpadkem dodávky. Jsou však provozy, které sčítají v takových případech škody v řádech statisíců korun. A to se vůbec nebavíme o zařízeních, jako jsou nemocnice, kde hodnotu škody výpadku elektrického proudu není třeba ani vyčíslovat. Jistě, řešením jsou dieselové agregáty uložené kdesi ve strojovně takového zařízení, u kterých musí vzhledem k časové degradaci probíhat pravidelná výměna nafty a údržba a jejichž náběh v případě potřeby se v ideálním případě Systémy v řádech desítek vteřin. Reakční doba zmíněného systému se pohybuje v řádech milisekund a dokáže se automaticky přepnout do módu, při kterém dodává potřebnou elektrickou energii pouze do těch zařízení, která jsou nezbytná k zajištění nezbytných funkcí provozu a zabránění vzniku ztrát. Ekonomická návratnost, vyplývající ze zamezení vzniku takových ztrát, je velmi individuální a vychází z charakteru provozu.Pilíř IV. - Primární kontrolní rezervaTématu primární kontrolní rezervy jsme se okrajově dotkli v prvním pilíři. Je přirozené, že distribuční soustavy se snaží eliminovat výkyvy zátěžového profilu a s ohledem na konkrétní energetický mix v daném regionu, se jim to více či méně daří. Samozřejmě se dá v brzké době očekávat i u nás, myšlenkový průlom, stejně jako tomu již je v sousední spolkové republice, kdy si distribuce uvědomí, že řešením není instalace velkokapacitních úložišť sloužících k vyrovnávání těchto výkyvů, ale vydá se cestou reciproční podpory desetitisíců domácností a podniků.Výměnou za dodání sjednaného kvanta elektrické energie zdarma, tak získá virtuálně část kapacity takového úložiště. Vzhledem k předpokládané masovosti instalací, lze predikovat vytvoření systému srovnatelného s výkonem jaderné elektrárny. Pilíř V. - Aktivní účast na trhu s elektrickou energiíJe důležité podotknout, že dvoutarifní sazby cen elektrické energie jsou dlouhodobě neudržitelným systémem a již dnes někteří dodavatelé v zahraničí nabízejí tzv. dynamické ceny elektrické energie, které se mění v průběhu dne v závislosti na aktuální poptávce. Tento jev je spojený s trendem určité decentralizace sítě a vzniku tzv. ostrovních systémů. Se vznikem nové evropské legislativy se dá očekávat, že každý majitel bateriového úložiště se bude moci aktivně podílet na obchodu s elektrickou energií ať už ve směru přímo k sousedovi, tak ve směru k dodavateli. Lze pouze odhadovat, kdy tato změna nastane, ale až nastane, jedno je jisté.Nikdo nebude chtít doma sedět nad červeným tlačítkem a řídit nákup a prodej elektrické energie, když existují systémy, které jsou schopné tuto činnost provádět za Vás.V létě 2017 bude otevřena v pořadí již 3. Výzva programu podpory Nízkouhlíkové technologie a nově také Výzva programu podpory Úspory energie zaměřená na instalace fotovoltaických systému s/bez akumulace. Rodinné a bytové domy mají šanci získat podporu na pořízení systému akumulace energie z prostředků programu Nová zelená úsporám. Podporu tedy tato inovativní technologie má, ačkoliv stále jsou nedostatky v legislativě, která ošetřuje zařazení akumulace energie v energetickém průmyslu státu. Jedná se o inovativní technologii a proto bude její vývoj akcelerovat. Know-how lze čerpat u zahraničních parterů, kde již příklady dobré praxe fungují.Autor článku: Tomáš Bílek (člen ASOCIACE ELEKTROMOBILITY A INOVATIVNÍCH TECHNOLOGIÍ)