Warszawska sieć elektroenergetyczna za dziesięć lat może wyglądać niemal tak samo jak dziś. Znana mieszkańcom infrastruktura będzie jednak działać w ramach bardziej cyfrowego, zautomatyzowanego i elastycznego systemu. Ważną rolę odegrają w nim aktywni odbiorcy energii.

Mimo, że infrastruktura energetyczna nieustannie się zmienia, to z pewnością w kolejnych latach nie zniknie z miejskiego krajobrazu. Jednak już sposób zarządzania zasobami i produkcją będzie odmienny. Coraz ważniejsze stają się bowiem automatyka, wykorzystanie danych oraz możliwość kumulowania energii. To właśnie magazyny energii są jednym z pierwszych widocznych elementów tej zmiany. W stolicy Stoen Operator instaluje dziesięć takich urządzeń w warszawskich stacjach transformatorowych. Mają one ograniczyć przeciążenia i wahania napięcia w lokalnej sieci, zgromadzą nadwyżki energii, by oddawać ją wtedy, gdy rośnie zapotrzebowanie.

Technologia jest jednak tylko jednym elementem tej transformacji. Równie ważna będzie rola odbiorców, którzy stanowią ogniwo systemu i wiele od nich zależy. Coraz częściej nie tylko korzystają z energii, lecz także ją produkują, magazynują i mogą zaplanować zużycie w konkretnym momencie.

Kierunek: fleksument

Rozwój fotowoltaiki sprawił, że pojawił się nowy typ odbiorcy – prosument. Jest nim klient, który produkuje energię na własne potrzeby, a jej nadwyżki wprowadza do sieci. Obecnie na rynku można także wyodrębnić kolejną grupę użytkowników – fleksumentów. To odbiorcy, którzy potrafią dopasować się do stanu systemu energetycznego. Ich elastyczność wynika z korzystania np. z instalacji fotowoltaicznej, magazynu energii, pompy ciepła lub samochodu elektrycznego.

Nie oznacza to, że fleksument musi ręcznie sterować każdym urządzeniem. Zgromadzone dane oraz ustalone wcześniej zasady pozwalają wprowadzić cyfrowe rozwiązania i zautomatyzować część działań.

Wiele zmian, jeden system

Elastyczne zarządzanie energią staje się coraz ważniejsze, gdyż pojawiają się kolejne instalacje fotowoltaiczne, pompy ciepła, samochody elektryczne i punkty ładowania. Rozwijają się także centra danych oraz przybywa odbiorców, którzy pobierają znaczne ilości energii. Każda z tych zmian wpływa na działanie sieci, dlatego nie można ich rozpatrywać oddzielnie. Wszystkie zachodzą w obrębie jednego systemu, który wymaga stałego równoważenia poziomu produkcji i zużycia energii.

Wyzwaniem jest nie tylko dostarczenie odpowiedniej ilości energii. Istotne staje się również to, kiedy energia jest pobierana, produkowana lub magazynowana.

Rozwiązania cyfrowe dają operatorowi większą wiedzę na temat stanu sieci, a automatyka pozwala szybciej reagować na zmieniające się warunki. Z kolei systemy zwiększające elastyczność sieci pomagają lepiej wykorzystywać istniejącą infrastrukturę.

Zarządzanie falownikami jako element bezpieczeństwa

Korzystanie z obecnej infrastruktury może być jeszcze bardziej efektywne. Do tego niezbędne jest nadanie operatorowi uprawnień do czasowego ograniczania pracy wybranych falowników. Chodzi o określone sytuacje związane z bezpieczeństwem i stabilnością sieci, nie o codzienne sterowanie produkcją prosumentów czy swobodne wyłączanie domowych instalacji.

Mechanizm ten tłumaczy Łukasz Sosnowski ze Stoen Operator – Wyobraźmy sobie słoneczny dzień i nagłą awarię sieci. Napięcie znika, więc falowniki przydomowych instalacji fotowoltaicznych automatycznie się wyłączają. Tak mają działać, to jeden z podstawowych mechanizmów bezpieczeństwa.

Sytuacja staje się skomplikowana, gdy system zaczyna znów działać. Kiedy napięcie wraca, setki lub tysiące falowników niemal jednocześnie rozpoczną produkcję. Moc w sieci gwałtownie rośnie, a to może spowodować, że urządzenia ponownie się odłączą, a po chwili znów będą się uruchamiać. Takie powtarzające się załączanie i wyłączanie źródeł utrudnia operatorowi ustabilizowanie parametrów sieci.

Gdyby uruchomienie części falowników było nieco opóźnione, operator mógłby stopniowo przywracać działanie kolejnych fragmentów sieci. Rozwiązanie usprawniłoby uruchomienie systemu po awarii i umożliwiło bezpieczne przywrócenie zasilania odbiorcom.

Współpraca oparta na przejrzystych zasadach

Sprawne działanie systemu energetycznego w przyszłości będzie zależeć od rozwiązań technicznych, zrozumiałych przepisów, jasno określonych uprawnień operatora oraz przejrzystej komunikacji z prosumentami.

W takim modelu fleksument staje się aktywnym uczestnikiem systemu, działającym na jasno określonych zasadach. Może wpływać na bieżące równoważenie produkcji i zużycia, a także reagować w sytuacjach wymagających szybkiej interwencji. Taka współpraca wymaga odpowiednich technologii, regulacji oraz zasad wykorzystania urządzeń należących do odbiorcy.

Sieć zmieni się przede wszystkim od środka

Rozwój miejskiej energetyki będzie zapewne wymagał rozbudowy infrastruktury, ale także lepszego wykorzystania urządzeń już działających w sieci oraz instalowanych przez odbiorców. Fotowoltaika, pompy ciepła, samochody elektryczne, ładowarki i magazyny energii mogą stać się elementem tego systemu. W tym modelu odbiorca nie będzie jedynie końcowym użytkownikiem energii. Jako fleksument będzie aktywnie uczestniczyć w działaniu systemu i wspierać utrzymanie równowagi całej sieci.