Optymalizacja kosztów energii to bardzo ważna składowa działalności firm i instytucji oraz eksploatacji obiektów. Podmioty, zwłaszcza gospodarcze, muszą w coraz większym stopniu zarządzać zakupami, a nawet wieloma źródłami energii, co bywa kłopotliwe. W aktualnej fazie transformacji energetycznej rynek energii przechodzi gwałtowne przemiany techniczne i strukturalne, a ceny energii i zasady ich kalkulacji ciągle się zmieniają. Powoduje to brak pewności w działalności produkcyjnej, usługowej oraz eksploatacji obiektów, w tym także budynków użyteczności publicznej, takich jak szpitale, szkoły czy domy opieki.
Każdy podmiot jest podłączony do sieci energetycznej i jest to obecnie podstawowe zasilanie w energię. Firmy budują jednak własne systemy, aby optymalizować koszty eksploatacji czy produkcji. W ich skład wchodzą instalacje produkujące energię odnawialną, najczęściej fotowoltaiczne. Energia ta jest tania, jeśli producent wykorzystuje ją na miejscu lub magazynuje w formie ciepła, chłodu albo energii elektrycznej. Natomiast już sprzedaż energii elektrycznej z instalacji OZE do systemu energetycznego i jej późniejsze zakupy są obciążone dużymi różnicami w taryfach sprzedaży oraz kupna do i od operatora. Zdarza się także, że operator całkowicie wstrzymuje zakupy lub wprowadza nawet taryfy ujemne. O cenach energii w coraz większym stopniu decyduje giełda, a wprowadzanie nowych mocy z odnawialnych źródeł energii – PV i elektrowni wiatrowych – bez budowy nowych mocy stabilizujących system energetyczny będzie powodować coraz
częstsze wyłączenia OZE.
Istnieją jednak rozwiązania umożliwiające zbudowanie „tarczy” chroniącej przed tymi negatywnymi zjawiskami. Zacznijmy od tego, że wiele budynków czy zakładów ma już własne instalacje fotowoltaiczne. Co więcej, niektóre z nich inwestują także w magazyny energii, aby móc elastycznie reagować na zmiany zachodzące na rynku energetycznym. Jednak bez wdrożenia przemyślanego systemu dopływu i zużycia w obiekcie energii z różnych zasobów (z sieci, instalacji PV czy wiatraków, a nawet ciepła odpadowego) instalacje OZE i magazyny nie dają inwestorowi pełni możliwości.
Podstawowym źródłem energii jest i będzie sieć energetyczna, z czasem coraz bardziej rozproszona i przystosowana do różnych źródeł i mocy. Kolejnymi elementami systemu dostaw energii będą własne instalacje współpracujące z siecią energetyczną – instalacje PV, małe elektrownie wiatrowe, magazyny energii elektrycznej i ciepła oraz chłodu, jednostki kogeneracyjne gazowe, a nawet agregaty prądotwórcze oraz pompy ciepła. Dla maksymalizacji efektów synergii energetycznej i ekonomicznej – czyli gwarancji stałego zasilania w energię elektryczną i ciepło po jak najniższych kosztach – konieczna jest integracja wszystkich tych elementów. Nie polega ona tylko na ich połączeniu za pomocą przewodów, ale także na zarządzaniu całym złożonym układem. Chodzi nie o reakcję po fakcie, ale z odpowiednio dużą predykcją, w skali kolejnej doby. Jedynie taki system daje gwarancję sukcesu technicznego, energetycznego i co najważniejsze ekonomicznego, w tym szybkiego zwrotu nakładów inwestycyjnych.
Reasumując: liczą się nie tylko dobre panele PV, falowniki, turbiny wiatrowe, magazyny energii, pompy ciepła, agregaty kogeneracyjne i prądotwórcze, ale także ich połączenie oraz indywidualnie dobrany system automatyki, sterowania i zarządzania. Układ musi być odporny na blackouty i inne nieprzewidziane sytuacje. Musi być też w przyszłości kompatybilny z modelem energetyki rozproszonej.
Szyna energetyczna
Przyjrzyjmy się wybranym elementom takiego systemu (rys.). Niektóre wykorzystywane w nim urządzenia są dwu-, inne jednokierunkowe. Źródłem podstawowym jest energetyka zawodowa – nie musimy z niej stale czerpać 100% potrzebnej energii, jednak wiemy już, że warto kupować z niej energię, aby ładować własne systemowe magazyny energii elektrycznej, gdy ceny na giełdzie będą ujemne. Kolejne elementy wytwórcze zlokalizowane na szynie energetycznej to własne generatory wiatrowe i instalacje PV, ale też agregat prądotwórczy i agregat kogeneracyjny, wytwarzający energię elektryczną i ciepło. W skład systemu wchodzi także pompa ciepła zasilana energią elektryczną i produkująca ciepło, które trafia do magazynu, tak jak ciepło z kogeneracji. Co więcej, pompa ciepła i ciepło z kogeneracji mogą wspomagać lub zastępować ciepło pochodzące z sieci ciepłowniczej.
Rys. Kompleksowy system zaopatrzenia budynków w energię
Jedną z zalet takiego układu jest możliwość magazynowania energii w różnej formie. Gdy dysponujemy nadmiarem energii elektrycznej w akumulatorach, możemy zamienić ją w ciepło lub chłód, jeśli akurat warto je magazynować, lub wkrótce będzie potrzebne. Możemy też wpiąć do układu agregaty wody lodowej. System jest skonfigurowany tak, by nie trzeba było oddawać energii za darmo do sieci, ani jej kupować, gdy jest droga. Warto w jak największym stopniu korzystać z własnych zasobów po napełnieniu magazynów. Agregat prądotwórczy i kogeneracyjny to obok magazynów energii elementy zapewniające nie tylko okresowo tańszą energię, ale i bezpieczeństwo. Uruchamiane są przede wszystkim w razie blackoutu. „Pilnują” też, by systemy i magazyny nie zostały rozładowane. Innym ważnym aspektem takich rozbudowanych układów jest możliwość
ich „uszycia na miarę”. Chodzi o dostosowanie do indywidualnych potrzeb, z uwzględnieniem późniejszych zmian w użytkowaniu obiektu czy prowadzonej produkcji.
Na końcu omawianej szyny energetycznej znajduje się nasz obiekt, do którego doprowadzamy energię elektryczną oraz ciepło z poszczególnych procesów i urządzeń. Priorytetem jest, w zależności od funkcji obiektu, zapewnienie komfortu użytkownikom lub ciągłości produkcji, ale przy optymalnych kosztach. Dowiedz się więcej >>
Software zapewniający opłacalność działania
Zbieranie danych w trybie ciągłym oraz prognozowanie to bardzo ważne atuty całego systemu. Wymaga to uwzględniania wielu nieprzewidywalnych zmiennych, np. cen na giełdzie energii czy zmian pogody.
Firma Agregaty Polska skupia się obecnie na budowie rozwiązań i narzędzi dla podmiotów, obiektów i firm średniej wielkości – konsumentów energii w przedziale od 50 kW do 2 MW. Segment ten jest podstawą krajowej gospodarki, czyli produkcji i usług. Opanowaliśmy sztukę łączenia poszczególnych urządzeń w taki sposób, aby mogły się one komunikować i wzajemnie słuchać. Nie było to łatwe, gdyż szyna energetyczna łączy bardzo różne urządzenia wielu producentów. Jeżeli którykolwiek z komponentów systemu nie działałby optymalnie, sens ekonomiczny całego układu zostałby zakłócony. Stworzyliśmy nasz system tak, aby był skalowalny oraz podatny na ewolucję cyfrową. Zadbaliśmy też, by był przyjazny i akceptowalny dla operatorów sieci energetycznej oraz spełniał wszelkie administracyjne wymagania dotyczące przyłączeń. Jest ich sporo i wiele z nich trudno spełnić, mimo że niektóre elementy systemu nie wpływają
na funkcjonowanie sieci energetycznej.
Stworzony przez nas system składa się z modułów komunikacyjnych współpracujących z urządzeniami oraz systemem nadrzędnym. Uzyskiwane dane można trzymać w chmurze albo na serwerze klienta. Jednostka centralna dokonuje skomplikowanych analiz na podstawie informacji otrzymywanych z urządzeń, prognozuje i generuje polecenia dla poszczególnych jednostek. Na obecnym etapie rozwoju systemu energetycznego, funkcjonowania giełdy i kosztów magazynowania energii elektrycznej optymalne ekonomicznie są prognozy dobowe. Jak na razie nie ma uzasadnienia dla budowy większych pojemności magazynów energii elektrycznej niż obejmujące okres doby, a dokładniej nocy. W przypadku ciepła można zrobić większy zapas, ale trzeba pamiętać o stratach i szukać optimum ekonomicznego. Nasze systemy testujemy na sobie – są one rozbudowywane i poddawane ciągłym próbom i analizom.
Nie oferujemy gotowych produktów, których jest już sporo na rynku, tylko systemy precyzyjnie dopasowane do potrzeb poszczególnych podmiotów. Mają być tworzone w ramach złożonego procesu na podstawie m.in. przeprowadzonego audytu i analiz oraz prognoz rozwoju działalności klienta. Zapewniamy bezpieczeństwo energetyczne oraz ekonomiczną eksploatację.
Autor: mgr inż. Cezary Bielak, Agregaty Polska
