Kam kráča moderná energetika?

Hlavnou témou 7. ročníka konferencie Smart metering/smart grid boli trendy a stratégie. Jednou z ústredných prednášok bola problematika Energetika 4.0 ako energetická revolúcia. Názov Energetika 4.0 je konotáciou k názvu Priemysel 4.0, čo je už zavedený pojem, Energetika 4.0 čaká na zavedenie. Prečo? Príznaky pre Priemysel 4.0 možno definovať napríklad nasledovne: digitalizácia výroby, prudký rozvoj komunikačných technológií a IT, rozsiahla automatizácia činností, náhrada ľudskej práce robotizáciou, virtualizácia prvkov, celkov, priestorov aj objektov, prechod riadenia zložitých systémov na IT či internet vecí.

Len ťažko si možno predstaviť, že v energetike sa tieto príznaky neobjavujú. Áno, objavujú, aj keď energetika má vlastné špecifiká. Príznaky pre pojem Energetika 4.0 možno oproti Priemysel 4.0 rozšíriť o: inteligentné meranie, inteligentná sieť, inteligentné domy, dediny, lokality a mestá, flexibilita, agregátor, prosumer (výrobca aj odberateľ energie zároveň), e-Mobilita, intermitentné obnoviteľné zdroje. Väčšina týchto pojmov v energetike však pred pár rokmi vôbec neexistovala.

 

Elektromobilita

Elektromobilita je dnes jednou z najviac diskutovaných tém. Zatiaľ sa ukazuje, že v krátkodobom horizonte bude elektromobil alternatívou, ak sa bude využívať na krátke vzdialenosti. Ale bude potrebné rátať s posilnením domácej elektroinštalácie, na programe je vybudovanie firemného nabíjania, spotreba elektriny mierne vzrastie a bude nárazová, bezstresové jazdenie je dnes reálne na úrovni do pár desiatok kilometrov. Predstavované sú už aj komplexné riešenia zamerané na autonómne riadenie a na organizáciu zdieľania elektromobilov. Ak by sme mali ambíciou presadiť prepravu elektromobilmi na dlhšie vzdialenosti, je potrebná hustá sieť nabíjacích staníc, rýchlonabíjacie systémy. Veľká volatilita spotreby elektriny sa potom stane realitou. Navyše je potrebná časová rezerva pri plánovaní ciest a manažment nabíjania batérií. Vzhľadom na vyššie uvedené, najširšie využitie majú naďalej benzínové a dieselové motory, čoraz rozšírenejšie sú hybridné pohony a posledné slovo ešte nepovedali motory na vodíkový pohon.

 

Nový energetický model

Na základe výsledkov analýzy nákladov a prínosov v zmysle smernice Európskeho parlamentu a Rady č. 2009/72/ES (z 13. júla 2009) aj Slovenská republika začala v roku 2013 podľa podmienok vo Vyhláške MH SR č. 358 s inštaláciou inteligentných meracích systémov, ktoré by sa mali budovať tak, aby podporovali decentralizovanú výrobu a zabezpečovali vyššiu energetickú účinnosť.

Napriek doteraz vynaloženému úsiliu sa zatiaľ nepodarilo zvrátiť globálny trend v produkcii skleníkových plynov. Svetová meteorologická organizácia 30. októbra 2017 oznámila nový rekord koncentrácie oxidu uhličitého v atmosfére na najvyššiu úroveň za 800 000 rokov, keď globálne priemerné koncentrácie CO2 dosiahli v roku 2016 až 403,3 ppm (dielov v milióne). Zvrátenie doterajšieho vývoja si vyžaduje zásadnú zmenu. Decentralizácia, digitalizácia a dekarbonizácia sa stali paradigmami pre nový energetický model Európy. Iniciatívu čoraz viac na seba preberajú aktívni odberatelia (tzv. prosumeri), t. j. mestá, priemysel, poskytovatelia služieb alebo obyvateľstvo, ktorí sú najviac motivovaní hľadať riešenia pre úsporu spotreby energií a ochranu životného prostredia, ale na to potrebujú čo najpresnejšie informácie zo všetkých významných spotrebičov, či už sú to budovy, verejné osvetlenie alebo dopravné systémy, ako aj zo zariadení na výrobu a uskladnenie elektriny a tepla.

V tomto úsilí im veľmi účinne pomáhajú moderné technológie z oblasti Industry 4.0, IoT alebo blockchain, ktoré posúvajú možnosti implementácie energetických riešení čoraz bližšie k reálnemu času. Tomuto trendu sa prispôsobujú aj inteligentné meracie systémy (IMS) poskytujúce možnosti pripájania meradiel aj ostatných energetických médií (plyn, teplo...) alebo ďalších smart zariadení a umožňujúce zasielanie informácií o výrobe a spotrebe v reálnom čase, čím poskytujú dáta analytickým nástrojom (tzv. Big Data), či už vo forme personalizovaných alebo tzv. open dát. IMS otvárajú priestor pre lokálnu predikciu, riadenie a modelovanie komplexného energetického hospodárstva (tzv. Microgrids) s využitím integrovaných obnoviteľných zdrojov, úložísk energie alebo nabíjacích staníc pre elektromobily. Celé úsilie by malo smerovať k energeticky efektívnym až sebestačným komunitám a mestám, atraktívnym pre ich obyvateľov s bezuhlíkovým udržateľným energetickým hospodárstvom.

 

Balíček čistá energia

Európska komisia 30. novembra 2016 zverejnila balíček legislatívnych návrhov („Zimný balíček“ alebo balíček „Čistá energia“) vrátane návrhov na zmenu usporiadania trhu s elektrinou (tzv. „new market design“). Jeho súčasťou je revidovaná Smernica o spoločných pravidlách na vnútornom trhu s elektrinou, ktorá uvádza niektoré objasnenia existujúcich ustanovení o inteligentných meracích systémoch (články 19, 20, 21 a príloha III.). Okrem iného každému spotrebiteľovi priznáva právo žiadať o inteligentné meradlo vybavené určitým minimálnym súborom funkcií.

Na zaangažovanie spotrebiteľov sú potrebné primerané stimuly a technológie. Inteligentné meracie systémy posilňujú postavenie spotrebiteľov, keďže im takmer v reálnom čase poskytujú presnú spätnú väzbu o ich spotrebe či výrobe, ktoré vďaka tomu môžu lepšie riadiť; zároveň sa môžu zapájať do programov riadenia spotreby a iných služieb a využívať ich výhody ako zníženie si faktúry za elektrinu. Okrem toho, inteligentné meranie poskytuje prevádzkovateľom distribučných sústav lepší prehľad o ich sieti, čím znižuje ich náklady na prevádzku a údržbu a tieto úspory sa môžu premietať do distribučných taríf, ktoré v konečnom dôsledku znáša spotrebiteľ.
Pri rozhodovaní o zavádzaní inteligentného merania na vnútroštátnej úrovni by malo byť naďalej možné, aby sa zavedenie inteligentných meracích systémov zakladalo na ekonomickom hodnotení.

V záujme podpory aktívnej účasti spotrebiteľov na trhu s elektrinou by mali byť inteligentné meracie systémy, ktoré členské štáty na svojom území zavedú, interoperabilné, nemali by byť prekážkou pri zmene dodávateľa a mali by byť vybavené účelnými funkciami, ktoré spotrebiteľom umožnia takmer v reálnom čase pristupovať k údajom o svojej spotrebe, upravovať spotrebu energie a v rozsahu, v akom to umožňuje podporná infraštruktúra ponúkať sústave svoju flexibilitu, získavať za ňu odmenu a dosahovať úspory nákladov na elektrinu.

 

Mikrogridy

Majú mikrogridy budúcnosť na Slovensku? Elektroenergetika zažíva revolúciu. Dekarbonizácia, decentralizácia a digitalizácia (3-D) presúvajú ťažisko v energetickom reťazci smerom ku koncovému zákazníkovi. Na trhu s elektrinou tak vznikajú príležitosti pre nové obchodné modely. Jedným z nich je aj koncept mikrogridov, ktorý je postavený na inteligentných technológiách. Riešenie umožňuje aktívne riadenie výroby z obnoviteľných zdrojov a spotreby elektriny medzi koncovými zákazníkmi. Súčasťou je uskladnenie elektriny v rámci inteligentnej siete a rozúčtovanie dodaných prebytkov elektriny malovýrobcom. Tu zase vzniká priestor pre ďalší technologický trend – Blockchain.

 

Kam smerujem Európa

Zmeny sa očakávajú aj v oblasti „veľkej“ energetiky. Viaceré európske krajiny plánujú zmeniť svoj energetický mix. Dokonca aj tradične jadrové Francúzsko plánuje znižovať postupne pokrývanie svojej spotreby z jadra zo súčasných asi 72 % na predpokladaných asi 50 %. Mal by to byť dôsledok dožívania starých elektrární a absencie budovania nových.

Pozoruhodne rozdielne názory ale boli na tohtoročnom European Utility Week prezentované na tému nový model trhu. Prezentujúci očakávajú od nového trhu riešenie mnohých problémov – v tom sa zhodovali, priority riešení ale videli veľmi rozdielne. Podľa zástupcu Medzinárodnej energetickej agentúry sú súčasné konvenčné výrobné kapacity zo strednodobého hľadiska aktivované len v 14 % obchodných periód a je potrebné určiť pravidlá pre prevádzku obnoviteľných a záložných zdrojov, zároveň je potrebné posilnenie obchodovania na krátkodobých organizovaných trhoch. Podľa zástupcu Enelu je ale takáto trhová volatilita novým normálnym stavom a je potrebné využiť nové príležitosti prostredníctvom digitalizácie aktív cez 3 kroky:

  • základné aplikácie (IMS, AMM, vzdialené riadenie ERP);
  • sieťové senzory internetu vecí (IoT), softvér v zariadeniach pripojených do internetu;
  • Big Data – umiestnené v cloude.

Diskutujúci sa zhodli najmä v tom, že nové technológie predstavujú revolučné zmeny v energetických technológiách a tiež v ich využívaní. Moderné technológie skracujú inovačné cykly a to vytvára tlak na investície. Predpokladá sa zvýšenie záujmu odberateľov o riadenie svojej spotreby, ale viacerí spochybňovali, či to prinesie aj presun zaťaženia mimo špičku. Skôr očakávajú, že sa rozdielne záujmy (a špekulácie) dodávateľov premietnu vo volatilite diagramov a to spôsobí nárast potreby vytvoriť dostatok regulačnej rezervy. Cezhraničné prenosy budú ďalej narastať a lokálne problémy sa budú šíriť aj cez hranice. Nie je vyriešený potrebný nárast kapacít pre pokrytie nárokov na vzrastajúce cezhraničné toky. Zhoda vládla aj v tom, že sa očakáva aj nárast volatility cien a tlak na väčšiu flexibilitu cezhraničných dodávok, práve z dôvodu vytvorenia väčšieho priestoru pre trhové špekulácie.

Značná pozornosť bola venovaná spracovaniu veľkého množstva údajov a informácií. Téma Big Data bola prezentovaná veľmi často a veľmi rozdielne. S týmito úvahami boli spojené aj úvahy o prijateľnej bezpečnosti dát pred zneužitím. Zástupcovia belgických, talianskych a nemeckých sieťových spoločností prezentovali pilotné riešenia v rámci problematiky veľkých dát a manažmentu dátových tokov a snahu o štandardy pre využitie dát medzi DSO a TSO. Bola prezentovaná aj myšlienka vytvoriť jeden alebo viac tzv. Data Hubs, čo by malo byť úložisko enormného množstva dát, ich predspracovania do štatistických foriem a s prístupovými mechanizmami. Mali by prispievať do neho všetci hráči a všetci by mali mať aj prístup. Niektoré úvahy smerovali až k dostupnosti nameraných odberov jednotlivým odberateľom pre všetkých záujemcov s tým, že to je v prospech odberateľa, lebo sa podporí konkurenčné prostredie pre dodávateľov.

Prezentovali sa aj noví hráči na trhu – agregátor a prosumer. Agregácia podľa definície z nového dizajnu trhu spája viacero odberateľských zaťažení alebo vyrobenú elektrinu na účely predaja, nákupu alebo aukcie, pričom nezávislý agregátor nie je prepojený s klasickým dodávateľom. V podstate by to mal byť hráč, ktorý sústreďuje prostriedkami IT virtuálne rezervy (flexibilitu) a obchoduje s nimi. V konečnom dôsledku by mal byť schopný poskytnúť aj podporné služby (napríklad TRV).

Prosumer je vlastne odberateľ a výrobca v jednom mieste a jeho energetický manažment nie je podnikaním v energetike. Teda môže ísť aj o domácnosť s mikro-kogeneračnou jednotkou. Prosumeri by mohli veľmi účinne spolupracovať s agregátorom. Problémom sú rozdielne názory na pravidlá a súvisiace trhové modely. Očakávania sú aj v prechode od pasívneho odberateľa k aktívnemu nielen v zmysle smeru toku elektriny, ale aj prístupu k trhu. Prosumer je potenciálne zaujímavým subjektom z dôvodu ponuky využiteľných rezerv. Narastá tiež úroveň samozásobovania, čo pravdepodobne bude smerovať k úplnému odpojeniu od DS. Tomuto trendu sa má prispôsobiť aj regulácia zo súčasného zohľadňovania oprávnených vstupov na reguláciu efektivity výstupov, napríklad ako uznanie nákladov na vytvorenie a prevádzku služieb pre odberateľa, resp. jednotkou by nemala byť kWh, ale kvalita poskytovanej služby.

Obmena technológií, resp. ich zastarávanie sa dynamicky mení. Životné cykly zariadení sa skracujú a trend je neopravovať ale vymieňať. Tým sa mení pohľad na plánovanie financií na výmeny a organizáciu údržby.

Veľkou témou je integrácia decentralizovaných zdrojov do DS. Nejedná sa len o OZE, ale aj iné formy výroby. FVE sú brané ako takmer štandardná výbava nových stavieb. Na trh sa dostávajú aj také produkty ako polopriehľadné škridly s integrovanými fotovoltickými panelmi. Ukladaním na seba sa vytvorí kontakt medzi nimi a takáto krytina by v budúcnosti mohla byť široko rozšírená. S touto problematikou súvisí aj očakávanie revolučných zmien v distribučných systémoch v dôsledku autonómnych systémov a narastajúcej energetickej efektívnosti (hlavne budov) v mestách, pri ktorých má byť úlohou prevádzkovateľov DS len zabezpečenie vyrovnávania pre bilancie medzi Smart Cities.

Z hľadiska bezpečnosti kritickej infraštruktúry (KI) bol veľký priestor venovaný Cyber Security z dôvodu narastajúceho podielu IT a komunikačných technológií v silových sieťach a to nielen elektrizačných, ale aj teplárenských, vodárenských a plynárenských. Narušenie KI je jednoduchšie cez internet ako cez samotnú infraštruktúru. S tým je prepojená aj nová búrlivo sa rozvíjajúca oblasť elektromobility (aj autonómnych vozidiel jazdiacich bez vodičov) a IoT (internet vecí). V podstate sa očakáva dokonca IoE (Internet of Everything). Tieto oblasti sú veľmi zraniteľné cez internetom vedené útoky.

V rámci sprievodných panelových debát bola veľmi relevantná diskusia zameraná na nový dizajn trhu, kde sa zadefinovali tri hlavné očakávania:

  • Zapojiť do dispečerského riadenia vyrovnanej bilancie aj OZE ako poskytovateľov regulačnej rezervy, ktorá by mala byť dostupná na trhovej báze aj pre ostatných hráčov na trhu. Teda nastaviť legislatívu tak, aby obsahovala povinnosť nielen akumulácie, ale aj ponuky podporných služieb a zodpovednosti OZE za odchýlku.
  • Vytvoriť z odberateľov virtuálne zdroje. Odberateľ by sa mal prostredníctvom agregácie prebytkov či znížením odberu stať centrom energetického trhu.
  • Vytvoriť podmienky pre uzatváranie obchodov čo najkratšie pred aktuálnym momentom, pre ktoré bude kľúčová rýchla výmena a spracovanie dát.

Najmä tá posledná idea je veľkou výzvou pre PPS, pretože skracuje časový priestor pre zásah dispečera do prevádzkovej situácie. V rovnakom paneli rezonovala aj téma vytvorenia jedného centra pre sústredenie prevádzkového, technologického a legislatívneho know-how zabezpečujúceho služby pre celú Európu.

 

Na záver European Utility Week sa uskutočnil panel k víziám pre ďalší vývoj:

Zástupcovia agregátora, regulačného orgánu, startupu pre IoE, dodávateľa a PPS sa zhodli, že budúcnosť vidia ako kombináciu centrálneho riadenia s decentralizovanými užívateľmi sústavy. Vplyv na celkovú spotrebu budú mať aj energetické komunity, ktoré nebudú pripojené do centrálnej sústavy. Vývoj má preto priniesť nové biznis modely a nové partnerstvá energetikov s netradičnými hráčmi, ktorých trhovú silu nie je rozumné podceňovať.

Modely financovania OZE, prípadne formy podpory sú veľmi rozmanité. Rovnako aj podpora prosumerov.

Spoločným rysom sú úľavy od platenia niektorých zložiek koncovej ceny. Napríklad obdoba našej TPS označovaná vo Francúzsku CSPE činí 22,50 eura/MWh a prosumeri s inštalovaným výkonom do 1 MW ju neplatia. Samozrejmosťou sú dynamické tarify a ústup od regulácie, ktorý bol pozitívne hodnotený viacerými prezentujúcimi.

 

Spracoval: Jozef Šupšák, organizátor konferencie, z príspevkov F. Pecha (SEPS), P. Chochola (Atos), M, Nicza (MH SR), L. Lázničku (Sféra), M. Slivu (OKTE) ako aj z prezentácii na European Utility Week 2017 v Amsterdame.

 

Článok publikovaný: atpjournal.sk