Domácnosti s baterií jako zdroj flexibility pro podpůrné služby

Z chytrých sítí budou benefitovat jak provozovatelé sítí, tak obchodníci i sami uživatelé. Distributor může regulací spotřebičů na nízkém napětí stabilizovat síť, obchodník vyrovnávat odchylku a zákazník získat odměnu za přizpůsobení své spotřeby. Vyplatí se to? Asociace pro akumulaci energie AKU-BAT tomuto tématu věnovala odborný webinář.

Proč se využívání baterií pro poskytování flexibility na hladině nízkého napětí zatím nevyplatí?

Aktuálně se k regulaci soustavy běžně využívá flexibilita velkých zákazníků na hladinách VVN a VN. Flexibilita na hladině NN je však náročnější z několika důvodů.

1. Přístroje v domácnosti včetně baterií nejsou připraveny na vzdálené řízení třetí stranou. Jednotlivá zařízení mají uzavřené ovládání od výrobce, nejsou kompatibilní a už vůbec není jejich rozhraní pro vzdálené ovládání standardizované (hardwarově i softwarově).
2. Obchodní modely, distribuční platby i dotace pro domácí elektrárny jsou v ČR nastavené tak, aby fotovoltaika s baterií minimalizovaly jak spotřebu ze sítě (benefit pro zákazníka), tak přetok do soustavy (benefit pro distributora). Tyto podmínky velmi zužují prostor pro případné poskytování flexibility.
3. Zákazník nechce opotřebovávat svou drahou baterii poskytováním cyklů pro potřeby obchodníka nebo distribuce, resp. chce si za to nechat adekvátně zaplatit. Aby se to zákazníkovi i distribuci vyplatilo, musel by se změnit obchodní model i tarify. Jeden z nich představuje třeba sonnenCommunity.

Přečtěte si také Akumulace elektřiny Více k tématu

Hodnocením flexibility v domácnostech se zabýval Alexandr Černý z firmy ČEZ Prodej. Prostým sečtením instalovaného výkonu domácích baterií dostaneme poměrně slušný potenciál, který by už mohl znatelně pomoci k regulaci soustavy. Problém nastane, pokud zohledníme výše uvedené limity a celou službu finančně oceníme. Zahrneme-li do výpočtu tarify distribuce, cenu odchylky, protiodchylky a chyby v jejich predikci, opotřebení baterie zákazníka a další faktory, zjistíme, že za těchto okolností se regulace přes domácí baterie nevyplatí. Ani distribuci, ani zákazníkovi.

Při současném režimu, kdy baterie v rodinných domech slouží k ukládání elektřiny z domácí fotovoltaiky na večer, udělají baterie domácích elektráren průměrně 170 cyklů ročně. Hodnota této služby pro distributora přitom závisí na tom, zda při zajišťování flexibility může nebo nemůže přidávat cykly na baterii. Jak může distributor využívat flexibilitu baterie a zároveň nepřidávat cykly?

Příklad zapojení domácí elektrárny, foto © TZB-info

Současnou situaci přiblížil Stanislav Hes ze společnosti ČEZ Distribuce. Za slunných dnů se baterie v rodinných domech nabijí z domácí elektrárny už během dopoledne a po zbytek dne přetéká elektřina z fotovoltaiky do sítě úplně stejně, jako by v domě baterie vůbec nebyla. Distributorovi tak vzniká polední špička, kdy se v domácnostech uspokojí všechny možnosti akumulace a plný výkon fotovoltaiky začne směřovat do sítě.

Kdyby se baterie mohla nabíjet pozvolněji a snížit tak tuto špičku, síti to pomůže, aniž by se baterie opotřebovávala. Pak by ale bylo potřeba buď snižovat výkon fotovoltaiky, což je plýtvání elektřinou, nebo zvýhodnit přetok do sítě, což službu prodražuje.

Druhou možností je, že baterie je pro poskytování flexibility plně k dispozici, tzn. lze ji v rámci dispečerského řízení libovolně nabíjet a vybíjet a přidávat tak cykly. Mít v rodinných domech dostupný řiditelný výkon v řádu kilowattů je z hlediska služeb flexibility samozřejmě mnohem zajímavější. Ale i dražší, protože distributor nebo agregátor touto cestou zákazníkovi opotřebovává baterii. Zde se teprve musí najít obchodní model.

Jak doplnil Karel Vinkler ze společnosti ČEPS, pokud se nepřizpůsobí distribuční sazby bateriím, tzn. nevznikne speciální tarif pro majitele baterií, bude se jejich potenciál využívat sotva z poloviny. Momentálně je to největší překážka širšího využívání domácích baterií.

Jaká flexibilita je v domácnostech k dispozici?

Kromě baterií je to tradičně ohřev vody a akumulační kamna, nově přibývají tepelná čerpadla a elektromobily.

Tepelná čerpadla jsou velmi univerzální a začínají být i poměrně rozšířená. Na rozdíl od akumulačních kamen je lze zapojit i v létě k chlazení nebo k ohřevu vody. Zároveň nejsou citlivá na počet cyklů jako baterie. Ovšem musí být připravena na vzdálené ovládání, což u současných čerpadel platí málokdy.

ČEZ Prodej zatím flexibilitu zkouší na systému tepelných čerpadel Tengeo, který vyvíjí jeho dceřiná společnost Tenaur. Systém umožňuje uživateli nastavit přijatelnou odchylku od zadané teploty, a právě tato tolerance představuje příležitost pro flexibilitu. Tepelné čerpadlo se tak může sepnout později nebo dříve tak, aby to síti pomohlo.

Využití elektromobilů jako zdrojů flexibility přináší výhodu velké baterie s velkým výkonem a kapacitou a s vyšším předpokládaným počtem cyklů za rok, než u domácí baterie. Jejich flexibilitu lze částečně využívat už dnes při regulování výkonu nabíjení. Pokročilejší flexibilita, kdy by automobil dodával elektřinu do sítě (tzv. „vehicle to grid, v2g“), zatím naráží na překážku, kdy palubní měniče většiny aut neumí dodávat elektřinu mimo auto. Tento problém by však měl být do budoucna poměrně snadno technicky řešitelný. Hůře řešitelný je fakt, že elektromobil se přesouvá mezi odběrnými místy. Nelze s ním tedy 100% počítat v daném odběrném místě a ocenění flexibility je také složitější, v každém odběrném místě se auto nabíjí za jinou cenu.

Kompatibilita nepálí jen české distributory, opakovaně byl proto na webináři zmíněn projekt Equigy, který sdružuje provozovatele přenosových soustav a výrobce spotřebičů a hledají možnosti spolupráce. Současně s tím vyvíjí obchodní platformu postavenou na blockchainu, která pomáhá s evidencí a vyúčtováním velkého množství malých transakcí.

Dflex – výzkum řízení poptávky v ČR

Dflex je český výzkumný projekt, který zkoumá možnosti agregace flexibility na straně poptávky. Na projektu se podílí ČEPS, pracoviště CIIRC ČVUT, distributor PRE a firma Digital Energy Services (člen skupiny Nano Energies). Na webináři ho představil Karel Vinkler z ČEPS.

Cílem Dflexu je ověřit možnosti agregace flexibility v ČR. Karel Vinkler uvedl, že na začátku měli v pracovní skupině spoustu nápadů, jaká všechna spotřeba by šla regulovat, ale jak je začali blíže zkoumat, mnoho z nich vyřadili jako neschůdné. Dalším cílem je nastavit normy a standardy, aby se jim nová zařízení mohla dopředu přizpůsobit a jejich bariéry vstupu na trh s flexibilitou byly minimální. Výstupem projektu bude připravená metodika pro provozovatele přenosových sítí, jak flexibilitu monitorovat, aktivovat i vyúčtovat.

V rámci Dflexu se tak chystá například model centrálního zúčtování podpůrných služeb nebo zkušební provoz agregované flexibility o výkonu 1 MW. Zajímavé je, že má-li agregátor garantovat takový výkon vždy, musí na pozadí pracovat s výkonem daleko větším. Dflex konkrétně pracuje se zdroji uvedenými v tabulce 1.

Seznam technologií poskytovatelů flexibility v rámci DFLEX

Celkem tak jde zhruba o 28 MW. Součástí portfolia nejsou jen spotřebiče, ale i zdroje jako kogenerace, fotovoltaika nebo baterie. Jak zmínil Karel Vinkler, bez těchto zdrojů by se flexibilita řídila velmi obtížně.

Připojení baterie k síti

Na webináři zazněly i praktické informace týkající se připojení baterií a fotovoltaických elektráren k přenosové soustavě. Požadavky na parametry a funkce odběrného a předávacího místa shrnul Pavel Bürger z firmy EGC – EnerGoConsult ČB.

Požadavky na samostatné baterie pro připojení k síti jsou do velké míry shodné s požadavky dnes kladenými na připojení výrobny, tzn. vztahuje se na ně celé řada již zaběhnutých vyhlášek, zákonů a norem. Patří sem evropská legislativa, zejména nařízení komise 2016/631 zvané RfG, lokální legislativa, především energetický zákon, stejně jako normy a předpisy jednotlivých přenosových soustav.

Petr Gaman ze společnosti AERS uvedl praktické zkušenosti s připojením velkokapacitních baterií k soustavě. Protože si baterie staví sami, museli si nechat na nezávislé zkušebně ověřit, že zařízení splňuje místní požadavky na kvalitu elektřiny i další náležitosti. Musí být například připravená pro dispečerské řízení, aby při výpadku nedodávala elektřinu do sítě. Zároveň upozornil na ošemetnost nákupu levných komponentů z Asie napřímo bez ověřeného dovozce. Výrobce je schopen poskytnout libovolný certifikát, ale sami si vyzkoušeli, že navzdory tomu dodané zařízení nesplňovalo všechny náležitosti.

Jak je to s připojením baterie o vyšší kapacitě nebo fotovoltaiky o výrazně vyšším výkonu, než je výkon střídače? Podle Stanislava Hese je z hlediska distribuce jedno, jak velkou baterii nebo fotovoltaiku má zákazník, pro připojení je klíčový výkon střídače. Je to tak uvedené i v aktualizovaných Pravidlech provozování distribučních soustav (verze 2020), která říkají:

• „U fotovoltaických elektráren se pro posouzení vlivu na DS (včetně velikosti nesymetrie) uvažuje výkon střídačů.“
• „U akumulačního zařízení je jeho instalovaným výkonem výkon střídače.“
• „U FVE s akumulačním zařízením se společným střídačem se pro účely posuzování vlivu na DS uvažuje instalovaný výkon střídače.“