Kos: Co zrobić z nadwyżkami energii? (ANALIZA)

11 maja 2020, 14:30 Energetyka

Tomasz Kos ze Studenckiego Koła Naukowego Energetyki SGH, partnera BiznesAlert.pl, opisuje jak można wykorzystać nadwyżki energii elektrycznej i co najlepiej z nimi zrobić.

Nadwyżki energii

Człowiek bez tlenu przeżyje parę minut, bez wody parę dni, a bez jedzenia dwa tygodnie. Czajnik bez prądu nie podgrzeje wody nawet przez sekundę. Co ciekawe, większość ludzi, nagle pozbawiona dostępu do energii elektrycznej poradziłaby sobie niewiele lepiej od tego czajnika. Potrzeba korzystania z urządzeń elektrycznych jest aksjomatem, pewnikiem. Z racji ogólnodostępności ten towar pierwszej potrzeby nie jest na co dzień doceniany. Jak ważnym elementem naszego życia jest energia elektryczna przekonujemy się dopiero siedząc przy świeczce podczas przerwy w dostawie prądu.

Wrodzone poczucie bezpieczeństwa każe zadać następujące pytanie: jak można się uporać z brakiem energii? Należy wytworzyć ją samodzielnie. Najstarsze urządzenie służące do produkcji energii elektrycznej to prądnica. Zasada jej działania jest odwrotna co do zasady działania silnika elektrycznego. Energia mechaniczna jest konwertowana na energię elektryczną z odpowiednią stratą wyrażoną np. energią cieplną (zgodnie z zasadą zachowania energii). Współczynnik zwany sprawnością definiuje wielkość tej straty. W przypadku maszyn elektrycznych jest wyjątkowo mała, one same są jednymi z najsprawniejszych urządzeń na świecie. Mimo wszystko do uzysku energetycznego potrzebna jest wcześniej włożona energia mechaniczna, a mało komu chciałoby się pedałować do upadłego, żeby wcześniej wspomniany czajnik uruchomić. Na sobotnie pranie potrzebna byłaby rodzina kolarzy. Racjonalnym substytutem wytworzenia ee. za pośrednictwem konwersji energii z mechanicznej na elektryczną jest zjawisko należące do grupy zjawisk fotoelektrycznych wewnętrznych – zjawisko fotowoltaiczne. Za pomocą płytek półprzewodnikowych, zwanych panelami fotowoltaicznymi, jesteśmy w stanie wyprodukować energię elektryczną prądu stałego (DC), wprost proporcjonalną do powierzchni wszystkich modułów, zależącą bezpośrednio od ich sprawności (średnio wynoszącej około 19,5 procent).

Wyprodukowaną energię można:
– wprowadzić do sieci w celu pozyskania korzyści majątkowo/wolumenowych,
– zakumulować,
– wprowadzić do sieci i nic z nią nie robić (do niedawna).

Prosument

Każda osoba pobierająca energię elektryczną generuje swój indywidualny profil zużycia, mówiący o poborze prądu w określonej godzinie. Posiadacze instalacji fotowoltaicznych za pośrednictwem falownika mogą wprowadzić poprzez licznik dwukierunkowy ee. bezpośrednio do sieci. Przebieg produkcji energii z paneli PV można nałożyć na profil zużycia klienta i dzięki temu wydedukować:

Powyższy wykres przedstawia średni dzienny profil zużycia przedsiębiorstwa produkcyjno-handlowego oraz średnią dzienną produkcję z 20 kWp mikroinstalacji fotowoltaicznej (instalacja PV o mocy < 50 kWp) godzina po godzinie. Właściciel tego przedsiębiorstwa może zostać prosumentem. Prosument pochodzi od fuzji słów producent & konsument. Oznacza osobę / działalność gospodarczą, która produkuję energię elektryczną na własne potrzeby ze swojej mikroinstalacji fotowoltaicznej oraz korzysta z systemu opustów. Dla instalacji:

• < 10 kWp współczynnik opustu wynosi 0,8 • dla instalacji >=10 kWp oraz <50 kWp współczynnik opustu wynosi 0,7

• dla spółdzielni energetycznych natomiast 0,6

Choć nomenklatura wygląda na skomplikowaną w rzeczywistości sam system jest bardzo prosty: jeżeli słupek zielony jest większy od słupka żółtego dochodzi do nadprodukcji. Licznik dwukierunkowy zapamiętuje ile było nadwyżek energii. Jeżeli słupek żółty jest większy od słupka zielonego produkcja jest mniejsza niż zużycie, wtedy prosument ma prawo odebrać, w zależności od opustu, część energii elektrycznej. Powyższa 20 kWp instalacja posiadałaby współczynnik 0,7. Jeżeli w ciągu dnia prosument wprowadzi 10 kWh nadwyżki to w momencie niedoboru ma prawo pobrać 7 kWh z sieci. Trzeba natomiast pamiętać, że instalacja fotowoltaiczna w pierwszej kolejności zmniejsza zużycie energii elektrycznej, a nie produkuje nadwyżki.

Odkup energii

W przypadku odkupu energii system liczenia nadwyżek i niedoborów wygląda tak samo, różni się sposób rozliczenia klienta końcowego. Zamiast wymiany wolumenu mamy do czynienia z dwukierunkową sprzedażą energii elektrycznej. Nadwyżki Klient może sprzedać, niedobory musi kupić. Kto może skorzystać z odkupu energii? Każdy posiadający małą instalację fotowoltaiczną (<500 kWp). Zatem potencjalny Klient spółki obrotu energią z wykresu wyżej posiadający instalację o mocy 20 kWp może jednocześnie prowadzić odkup energii oraz być prosumentem. Czym zatem te 2 systemy się od siebie różnią?

Różnice

Warto zasymulować następującą sytuację: przykładowy użytkownik instalacji PV sumarycznie nadprodukował 10 MWh oraz pobrał z sieci 10 MWh. Niech koszt 1 MWh energii wynosi 600 zł (pomijając opłaty stałe – ich PV nie niweluje). Zatem przykładowy użytkownik powinien zapłacić za energię elektryczną 6000 zł. Jeżeli jego sprzedawca zgodzi się być jego POB (podmiotem odpowiedzialnym za bilansowanie) i odkupi od niego nadwyżki, to zależnie od ceny odkupu (która przeważnie wynosi tyle, ile średnia cena sprzedaży energii elektrycznej na rynku konkurencyjnym publikowana przez URE kwartalnie), pomniejszy o określoną kwotę zobowiązanie za ee. Ceny w roku 2019 wahają się od około 241 do 252 zł. Dla uproszczenia obliczeń przyjmijmy stałą cenę 250 zł.

6000−10∗250=3500

Zatem po odkupie nadprodukcji energia elektryczna klienta kosztuje 3500 zł. W przypadku rozliczania prosumenckiego:

10−0,7∗10=3

Klient zapłaci jedynie za 3MWh energii elektrycznej pobranej, pomniejszonej o wolumen z wynikający z opustu.

Zatem:

3∗600=1800

W przypadku systemu prosumenta energia elektryczna klienta kosztuje 1800 zł. Właśnie tym te dwa systemy się różnią. Istnieje zatem 1700 powodów dla których warto wybrać rozliczenie prosumenckie (jeśli oczywiście jest możliwe).

Istnieją jednak dwa wyjątki, w których odkup energii jest uzasadniony ekonomicznie, bądź równoważny z systemem rozliczania prosumenckiego:

• Klient ma zużycie 10 GWh rocznie i posiada instalację PV 49,9 kWp. Zużycie ee. jest nawet w dni wolne od pracy, a nadwyżki się nie generują. Wtedy prosument = odkup energii = 0.

• Osoba zużywająca 5 MWh w ciągu roku z krzywą zużycia korzystną dla instalacji fotowoltaicznej instaluje panele PV o łącznej mocy 10 kWp (na zapas). Jako prosument, energię nadprodukowaną, której nie może odebrać, bo zaspokoił już swoje energetyczne potrzeby, traci. W przypadku odkupu energii może wciąż ją sprzedać.

Kto ma obowiązek rozliczyć prosumenta i odkupić nadwyżki?

Spółka obrotu energią będąca sprzedawcą zobowiązanym, czyli sprzedawcą z największym wolumenem sprzedanej energii elektrycznej na danym terenie. Sprzedawcę zobowiązanego ustala prezes URE raz do roku. Inne spółki mogą (choć nie muszą) również rozliczyć prosumenta jak i odkupić nadwyżki energii.

Magazyny energii

A co, gdyby chcieć nie 250 zł/MWh, nie 70 procent czy 80 procent wyprodukowanych nadwyżek, a całość? Z pomocą przychodzi rozwiązanie w postaci magazynu energii. Energię z nadprodukcji można zmagazynować w akumulatorach. Obecnie najpopularniejsza ich forma to ogniwa litowo-jonowe. Ich popularność wynika z ogromnej gęstości energii i sporej gęstości mocy. Zastąpiły one baterie NiMH charakteryzujące się również dobrymi parametrami energetycznymi. Ich głównym konkurentem były akumulatory NiCD, jednakże ze względu na szkodliwy kadm, samorozładowanie i efekt pamięci zostały przez NiMH wyparte (choć nie do końca – wciąż są stosowane w wojsku ze względu na wysoką odporność na uszkodzenia mechaniczne i różnice temperatur). Baterie kwasowo-ołowiowe w fotowoltaice nie mają racji bytu, ze względu na małe pojemności, choć świetnie sprawdzają się w przypadku rozruchu samochodów osobowych – są relatywnie tanie. I to właśnie kwestie ekonomiczne są głównym powodem, dla którego systemy off-grid nie są w Polsce popularne. Akumulatory są po prostu drogie. Tesla PowerWall 2 to koszt powyżej 25 tys. zł. Po dostosowaniu akumulatora do profilu zużycia, wielkości instalacji PV oraz zapotrzebowania, można dojść do wniosku, że nie taki on-grid straszny

Techniczny punkt widzenia

Z technicznego punktu widzenia nie ma przeciwwskazań, żeby nadwyżki energii wpuszczać do sieci bez specjalnych wzajemności. Zasilamy tym samym lokalnie sieci elektroenergetyczne i możemy pomóc naszemu sąsiadowi w dopieczeniu kurczaka na chrupko z korzyścią dla naszego OSD (operator sieci dystrybucyjnej). Od niedawna jednak w przypadku niektórych dystrybutorów wymagane jest przed podłączeniem instalacji PV do sieci „Oświadczenie o wyborze POB”, które określi sprzedawcę-kupującego, zobowiązującego się do odebrania nadwyżek energii. Powód? Może chodzi o kontrolę przeciążenia sieci elektroenergetycznych, gdy ogromne ilości GW mocy zainstalowanej z PV spotkają się z milionem samochodów elektrycznych.

 

Sobik: Czy woda pitna może być przez susze droższa niż ropa?