Prečo môže elektrina uprostred dňa stáť menej ako v noci – a niekedy má dokonca zápornú cenu
Elektrická energia sa musí v každom okamihu vyrábať v takom množstve, aké sa práve spotrebúva. S rastom fotovoltiky preto vzniká nový fenomén: v slnečných hodinách môže byť elektriny na trhu priveľa a jej cena prudko klesá, niekedy až pod nulu. Pre domácnosti, firmy, elektromobily aj batériové úložiská to vytvára úplne nový priestor na inteligentné riadenie spotreby.
O zelenej elektrine, zdieľaní energie, záporných cenách a variabilnej tarifikácii hovoril v rámci webinára Battery Value Chain Ing. Hoang Nguyen Khac zo spoločnosti MAGNA ENERGIA, a.s. SEVA pripravila webinár pre Pohár mladých konštruktérov ako súčasť vzdelávacej platformy SEVA Academy.
Prednáška ukázala energetickú stránku batériového hodnotového reťazca. Batéria totiž nie je iba komponent elektromobilu. V spojení s fotovoltikou, dynamickými cenami elektriny, zdieľaním energie a inteligentným riadením spotreby môže byť súčasťou úplne nového spôsobu fungovania energetiky.
Zelená elektrina a nový rytmus energetiky
Pod zelenou elektrinou sa rozumie elektrina vyrobená z obnoviteľných zdrojov – zo slnka, vetra, vody alebo biomasy. Ich výhodou je obnoviteľnosť a nízka uhlíková stopa výroby. Slovenský elektroenergetický mix je pritom špecifický. Podľa údajov SEPS použitých v prezentácii sa na Slovensku v roku 2023 vyrobilo 29 961 GWh elektriny. Jadrové elektrárne zabezpečili 61,2 % výroby, vodné elektrárne 17 %, fosílne zdroje 14,7 %, ostatné obnoviteľné zdroje 6,7 % a ďalšie zdroje 0,4 %. Vodné elektrárne majú medzi obnoviteľnými zdrojmi výhodu v lepšej predvídateľnosti a v niektorých prípadoch aj regulovateľnosti výroby. Pri fotovoltike a vetre závisí okamžitý výkon oveľa viac od počasia.
Práve rast podielu fotovoltiky a ďalších premenlivých zdrojov mení spôsob, akým musí energetika fungovať. Elektrizačná sústava musí byť v každom okamihu v rovnováhe – výroba elektriny sa musí rovnať jej spotrebe. Neexistuje jeden veľký „centrálny sklad“, do ktorého by sa elektrina vyrobená počas slnečného poludnia automaticky odložila na večer. Batériové úložiská túto situáciu postupne menia, no stále nedokážu presúvať všetky prebytky výroby v celej sústave. Preto rastie význam flexibility: spotrebu treba čoraz viac presúvať do času, keď je elektriny dostatok.
Práve tu sa energetika stretáva s elektromobilitou. Elektromobil patrí medzi spotrebiče, pri ktorých často nie je podstatné, či sa začne nabíjať presne po príchode domov. Ak stojí niekoľko hodín pripojený k nabíjačke, systém môže nabíjanie posunúť do obdobia, keď je elektrina lacnejšia alebo jej je v sieti prebytok. Dôležité je, aby malo vozidlo dostatok energie v čase ďalšej jazdy.
Virtuálna batéria, zdieľanie a energetické spoločenstvá
Jedným zo spôsobov, ako domácnosti s fotovoltikou pracujú s prebytkami, je takzvaná virtuálna batéria. Napriek názvu nejde o fyzické úložisko. Ak domácnosť počas dňa vyrobí viac elektriny, ako spotrebuje, prebytok odovzdá do siete. Dodávateľ ho eviduje a podľa podmienok produktu ho neskôr zohľadní pri spotrebe rovnakého zákazníka. Elektrina odobratá večer teda nie je fyzicky tá istá kilowatthodina, ktorú fotovoltika vyrobila popoludní. Virtuálna batéria je predovšetkým obchodný a zúčtovací mechanizmus. MAGNA ENERGIA tento produkt označuje ako Požičovňu elektriny.
Iným princípom funguje zdieľanie elektriny. Výroba a spotreba sa pri ňom odohrávajú v rovnakom čase, ale môžu byť na rôznych odberných miestach. Ak napríklad fotovoltika na chate vyrába elektrinu v čase, keď tam nikto nie je, prebytok možno za splnenia príslušných podmienok zdieľať s iným odberným miestom, napríklad s rodinným domom. Namiesto účtovného „odloženia“ energie na neskôr sa tak elektrina využije tam, kde v rovnakom okamihu existuje spotreba.
Ďalším krokom sú energetické spoločenstvá. Obyvatelia, samosprávy alebo malé podniky sa môžu spojiť a spoločne pracovať s výrobou a spotrebou elektriny. Jeden člen môže mať fotovoltiku, ďalší spotrebu v čase jej výroby, iný batériu alebo nabíjaciu stanicu. Energetické spoločenstvá môžu podľa prezentácie pracovať s dodávkou, distribúciou, zdieľaním a akumuláciou elektriny, agregáciou flexibility alebo prevádzkou nabíjacích staníc. Spotrebiteľ sa tak postupne mení z pasívneho odberateľa na aktívneho účastníka energetického trhu.
S tým úzko súvisí aj agregácia flexibility. Jedna domáca batéria má pre elektrizačnú sústavu iba malý význam, ale desiatky alebo stovky batérií, elektromobilov, tepelných čerpadiel či ďalších riaditeľných zariadení sa môžu spojiť do jedného väčšieho celku. Takáto skupina potom dokáže podľa potreby zvýšiť alebo znížiť odber zo siete a reagovať na aktuálnu situáciu v energetickej sústave.
Keď elektrina stojí menej ako nula
Význam flexibility dobre ilustruje vývoj spotových cien počas Veľkonočného pondelka, ktorý Hoang Nguyen Khac ukázal vo svojej prezentácii. Cena elektriny začala predpoludním klesať pod nulu a medzi 13:45 a 14:00 dosiahla približne –154,20 €/MWh. O necelých päť hodín neskôr, medzi 18:45 a 19:00, už dosahovala približne +145,67 €/MWh. Rozdiel medzi týmito dvoma štvrťhodinami teda predstavoval takmer 300 eur za MWh.
Záporná cena neznamená, že elektrina stratila hodnotu. Je to cenový signál, že v konkrétnom okamihu je výroby viac ako spotreby. Typickou situáciou môže byť slnečný sviatočný deň. Fotovoltické elektrárne vyrábajú veľa elektriny, no priemysel, kancelárie a ďalší veľkí odberatelia majú nízku spotrebu. Trh preto motivuje zákazníkov, aby elektrinu práve vtedy odoberali.
Takéto situácie vytvárajú ideálne podmienky pre batériové úložiská aj elektromobily. Batéria sa môže nabiť v čase veľmi nízkej alebo zápornej ceny a uloženú energiu použiť neskôr, keď fotovoltika prestane vyrábať a cena elektriny stúpne. To isté platí pre elektromobil. Ak stojí pripojený niekoľko hodín, inteligentný systém môže nabíjanie presunúť do najvýhodnejšieho času. Elektromobil sa tak z obyčajného spotrebiča môže stať flexibilným prvkom energetického systému.
Rozvoj fotovoltiky zároveň mení dlhoročnú predstavu, že najlacnejšia elektrina je vždy v noci. V slnečných dňoch môže byť najlacnejšia práve okolo poludnia a popoludní, keď je výroba zo slnka najvyššia. Aj čas nabíjania elektromobilu sa preto môže postupne prispôsobovať skôr aktuálnym podmienkam v sieti než tradičnému rozdeleniu na denný a nočný prúd.
Variabilné tarify motivujú spotrebu presúvať
MAGNA ENERGIA preto predstavila systém variabilnej tarifikácie, ktorý namiesto jednej ceny komodity počas celého dňa rozdeľuje deň do štyroch časových pásiem. Cena tak lepšie odráža rozdiel medzi rannými a večernými špičkami a obdobiami s nižším dopytom alebo vysokou výrobou. V prezentácii sú medzi produktmi pre domácnosti uvedené tarify Univerzál, E-AUTO a E-PUMPA. Variabilná tarifikácia obsahuje aj víkendovú zľavu. Pre domácnosti zostáva maximálna cena obmedzená reguláciou ÚRSO, pri firmách možno cenu viac previazať so spotovým trhom.
Zmyslom nie je iba ponúknuť inú cenu elektriny, ale motivovať zákazníka, aby energeticky náročnejšiu spotrebu presunul do vhodnejšieho času. Domácnosť pritom nemusí svoje správanie iba odhadovať. MAGNA ENERGIA umožňuje sledovať spotrebu prostredníctvom aplikácie MagnApp alebo webového portálu, takže používateľ vidí, v ktorých časových pásmach spotreboval najviac energie.
Pri práčke alebo umývačke môže stačiť jednoduchá zmena návyku. Pri tepelnom čerpadle, batériovom úložisku či elektromobile však môže čas spotreby riadiť automatizovaný systém. Moderná energetika sa tak postupne posúva od otázky, koľko elektriny spotrebujeme, k rovnako dôležitej otázke, kedy ju spotrebujeme.
Fotovoltika, batérie, elektromobily, dynamické tarify, zdieľanie elektriny, energetické spoločenstvá a agregácia flexibility preto nie sú oddelené technológie. Sú súčasťou jedného nového energetického systému, v ktorom musí výroba a spotreba reagovať oveľa pružnejšie. Elektromobil má v tomto systéme osobitné miesto: väčšinu dňa stojí, má veľkú batériu a čas jeho nabíjania možno do značnej miery presúvať. Práve preto môže elektrifikácia dopravy pomôcť nielen znižovať spotrebu fosílnych palív, ale aj efektívnejšie využívať elektrinu z obnoviteľných zdrojov.