Rodinný dům jako uzel ve Smart Grid

V posledním červnovém týdnu letošního roku se uskutečnil 17. ročník soutěže studentských prací „Cena Nadace ČEZ“. V kategorii Ekonomika provozu energetických zařízení, strategie a řízení energetiky zvítězil Michail Titenko z fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze. O svém projektu nám pro Třípól napsal:

Současná tendence prosazovat výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů (OZE) vede v energetickém sektoru ke dvěma tlakům: k tlaku na neustálé navyšování nároků na stabilitu elektrizační soustavy a na ekonomickou efektivitu velkých producentů elektřiny. Nárazové dodávky elektřiny z OZE a obtížnost regulace výroby v krátkodobých úsecích od velkých producentů přitom ohrožují spolehlivost dodávky elektřiny.

Smart Grids

Do budoucna budeme potřebovat pružnou energetiku, která by nejen uspokojila potřeby zákazníků, ale zejména uspokojila požadavky na kvalitu a spolehlivost dodávek elektřiny. V úvahu připadá technologie „Smart Grids“ (SG), která tyto požadavky splňuje a přitom vychází zejména z možností decentralizované výroby elektřiny z malých zdrojů poblíž míst spotřeby. Takový systém musí propojovat jednotlivé subjekty, zajišťovat jejich komunikaci a na základě průběžně vyhodnocovaných dat reagovat na požadavky v reálném čase.

Význam SG pro uživatele

Skutečnost, že tyto změny nás neminou, znamená pro zákazníka, že i on sám se musí stát aktivním hráčem na trhu s elektřinou a nikoli pouze pasivním odběratelem. Nesmírně důležitou podmínkou pro přežití hráčů na tomto trhu je potom ekonomické zhodnocení efektivity nasazení prvků SG.

Státní energetická koncepce

Státní energetická koncepce musí jako základní dokument pro budoucnost energetiky odpovídat bezpečnostním a spolehlivostním nárokům, vycházet z nového legislativního rámce a vytvářet spravedlivé podmínky pro všechny zákazníky bez ohledu na rozhodnutí o způsobu uspokojení jejich energetických potřeb.

Obsah soutěžní práce

S cílem obecně posoudit ekonomickou výhodnost nasazení prvků SG do rodinného domu jsem se rozhodl vycházet ze statistického souboru dat a ze statistických postupů. Tím jsem omezil chybovost a zvýšil spolehlivost výpočtů.

V mé práci jde o celkové porovnání nákladů v hypotetickém domě, který je vybaven výrobním a akumulačním zařízením, oproti témuž domu, který má navíc zapojené prvky SG. Ke snížení nákladů na elektrickou energii ve druhé variantě dochází chytrým řízením ukládaní a využití vyrobené energie. Jde o akumulaci elektrické energie během nízkého tarifu, a tu je možné využit v době vysokého tarifu a tím snížit nákup energie v době, kdy je nejdražší. Analyzoval jsem přitom současný stav plánu realizace technologií Smart Grid v ČR a s tím související legislativní rámec.

Metodika

V zájmu maximální spolehlivosti závěrů studie jsem použil několika statistických souborů, které jsou v daném případě reprezentované jednotlivými tarifními sazbami příslušejícími různým způsobům vytápění v domě. Každý ze souboru se potom lišil celkovými energetickými potřebami a volbami období nízkého a vysokého tarifu.

Výsledek

Výsledkem analýzy je obecné posouzení ekonomické efektivity inteligentního řízení na straně spotřebitele. Z výsledků je patrné, že za současných podmínek, které se nabízejí zákazníkům na trhu, nejsou ekonomické výhody zapojení prvků Smart Grid do rodinného domu zcela zjevné. Grafy 1 až 4 reprezentují analýzu dosažených výsledků pro vybrané tarifní sazby podle výše růstu cen za elektřinu. Průběhy křivek reprezentují množství ušetřených peněz v čase, a to tak, že na svislé ose můžeme odečíst množství ušetřených peněz, které je třeba investovat do pořízení prvků SG. Situace se může zcela změnit, zejména pokud například bude nová tarifní struktura založena na zvýhodnění účastníků trhu, kteří snižují špičky, a nikoli těch, kteří snižují hodnotu jističe. Umožnění „net meteringu“ a jeho podpora by kromě jiného dovolila zákazníkům, kteří nemají dostatečné kapacitní možnosti, využít ve větší míře výhody této technologie (net metering je způsob obchodování elektřinou z obnovitelných zdrojů, kdy spotřebitel nevyužitou elektřinu z vlastního zdroje prodává do veřejné sítě; zároveň funguje jako účinná pobídka k pořízení vlastního obnovitelného zdroje). Motivem řady zákazníků určitého typu k zapojení prvků této technologie by také mohlo být snížení cen za akumulační prvky.

Finální hodnocení

Domnívám se, že bez státní podpory, která by pomohla tuto technologii financovat, není možné uvažovat o přežití takových technologických řešení na trhu s elektřinou. Technologie Smart Grid určitě má budoucnost, jelikož řeší řadu technických problémů, jako například vyrovnání špiček a decentralizaci výroby elektřiny. Musí ale přinést takové změny, které by představovaly i přínos ekonomický.

Vysvětlení ke grafům:

DKCF = diskontovaný kumulovaný cash flow (Cash Flow je peněžní tok hotovosti)

TDD = typické denní diagramy zatížení

D55, D45, D35, D25 = cenové sazby

Graf 1: Citlivostní analýza podle výše růstu cen během 20 let pro TDD7 (D55) [vlastní zpracování]

Graf 2: Citlivostní analýza podle výše růstu cen během 20 let pro TDD7 (D45) [vlastní zpracování]

Graf 3: Citlivostní analýza podle výše růstu cen během 20 let pro TDD6 (D35) [vlastní zpracování]

Graf 4: Citlivostní analýza podle výše růstu cen během 20 let pro TDD5 (D25) [vlastní zpracování]