Nowy wymiar krajowej energetyki – energetyka obywatelska
Systemy energetyczne, które do tej pory dominowały na świecie, opierały się na scentralizowanej energetyce zawodowej – elektrowniach, zlokalizowanych w sąsiedztwie źródeł paliw (w Polsce – kopalni węgla). Jednocześnie działały one jednokierunkowo. W modelu energetyki wielkoskalowej, odbiorca końcowy jest biernym konsumentem energii. Podejście takie było podyktowane m.in. przekonaniem, że bezpieczeństwo energetyczne jest w stanie zapewnić jedynie wyspecjalizowana produkcja energii sterowana przez państwo. Nie bez znaczenia były również kwestie ekonomiczne związane z produkcją.
Niestety, będąc na uprzywilejowanej pozycji, energetyka zawodowa nie nadążała za zmieniającą się sytuacją społeczno-gospodarczą. Nie modernizowała istniejącej infrastruktury, nie inwestowała w nowoczesne, niskoemisyjne rozwiązania, ani też nie reagowała na zmiany w modelach popytu. Konsekwencje tego widzimy dziś: ok. 76% sieci wysokiego napięcia w Polsce ma więcej niż 25 lat, z tego ponad 40% ma więcej niż 40 lat. Podobnie sytuacja wygląda w przypadku linii średniego i niskiego napięcia. Średni wiek elektrowni zawodowych w Polsce wynosi 47 lat. A według Agencji Rynku Energii w 2021 roku węgiel miał ok. 70,8% udział w miksie energetycznym. Udział OZE wyniósł 16,9%.
Nikogo nie trzeba przekonywać, że opieranie się na paliwach kopalnych oraz scentralizowanej energetyce zawodowej dzisiaj przestaje mieć rację bytu i staje się szkodliwe. Wykorzystywanie węgla w procesie produkcji energii nie tylko wpływa na pogorszenie się jakości powietrza i ocieplenie klimatu, ale prowadzi także do degradacji środowiska naturalnego, wyczerpywania nieodnawialnych zasobów, szkód górniczych i innych problemów. Jednocześnie na aktualności stracił argument za bezpieczeństwem energetycznym – awaria jednego bloku elektrowni (które przecież nie są już młode) oznacza brak dostępu do energii dla tysięcy odbiorców końcowych.
Dlaczego energetyka obywatelska to przyszłość?
Alternatywą jest tzw. energetyka obywatelska, opierająca się na energetyce prosumenckiej i rozproszonej. Wyjaśnijmy te pojęcia:
- energetyka obywatelska to model energetyki, w którym każdy z uczestników rynku, w tym konsumenci, przedsiębiorstwa i inne niewyspecjalizowane podmioty biorą aktywny udział w procesie produkcji, przesyłu i zarządzania energią. W systemie tym stawia się na lokalność, odnawialne źródła energii i efektywność energetyczną.
- energetyka rozproszona – składają się na nią niewielkie (o mocy do 50 – 150 MW) jednostki wytwórcze, które co do zasady jest są elementem centralnego planu rozwoju i dysponowania mocą. Ich cechą charakterystyczną jest to, że pracują przede wszystkim na potrzeby własne klienta. Mogą one być autonomiczne (niezależne od sieci) lub też z nią zintegrowane.
- energetyka prosumencka – zakłada, że odbiorcy energii (cieplnej, elektrycznej) są równocześnie jej producentami (stąd też nazwa prosument, na którą składa się pojęcie producent i konsument). Prosumentem (w Polsce) może być gospodarstwo domowe, przedsiębiorstwo, organizacje i inne podmioty, które dysponują własnym odnawialnym źródłem energii, a osiągnięty uzysk wykorzystują do pokrycia przede wszystkim własnego zapotrzebowania.
Ewolucję scentralizowanego systemu energetycznego w stronę energetyki obywatelskiej od dłuższego czasu stymulowano przepisami wspierającymi rozwój energetyki rozproszonej i prosumenckiej.
Prosumenci mogli liczyć na preferencyjne traktowanie – wyjątkowo opłacalny system net-meteringu pozwalał im na wykorzystanie sieci jako wirtualnego magazynu i zapewniał dostęp do wyprodukowanej energii przez cały rok. Oprócz tego mogli liczyć m.in. na gwarancję przyłączenia i minimum formalności związanych z podłączeniem źródła wytwórczego, a także szereg zachęt finansowych. Podejście to przyniosło nieoczekiwanie spektakularne efekty. Według danych Agencji Rynku Energii, w listopadzie 2022 roku w Polsce było już ok. 1,2 mln prosumentów (ok. 99% z tego stanowili prosumenci fotowoltaiczni). Prognozy przewidywały, że poziom ten osiągniemy dopiero po 2030 roku. Jednocześnie prosumenci mają ok. 40% udział w ogólnej zainstalowanej mocy OZE.
Milion działających mikroinstalacji fotowoltaicznych o łączonej mocy 8,6 GW może mieć i ma, znaczący wpływ na działanie ogólnopolskiej sieci elektroenergetycznej. Szczególnie gdy traktuje się ją jako niczym nieograniczony magazyn energii. Dalszy rozwój energetyki rozproszonej i prosumenckiej w przyjętym modelu, wykorzystującym net-metering przestał być możliwy – ze względów czysto technicznych (przestarzałe sieci nie radziły sobie z obsługą podaży i popytu), ale również prawnych (w Unii Europejskiej przyjęto nową strategię działania rynku energetycznego).
Nowa rola aktywnego odbiorcy na rynku energii
Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/944 z dnia 5 czerwca 2019 r. w sprawie wspólnych zasad rynku wewnętrznego energii elektrycznej oraz zmieniająca dyrektywę 2012/27/UE zakłada, że uczestnicy rynku powinni móc aktywnie uczestniczyć w rynku energetycznym. Jednocześnie powinno się spożytkować ich potencjał w zarządzaniu niesterowalnymi instalacjami OZE, poprzez wykorzystanie mechanizmów rynkowych. W jaki sposób? Zachęcając ich do oszczędzania energii w czasie, gdy jest jej w systemie mało i jest ona droga oraz premiując ich niską ceną, za wykorzystywanie energii w czasie, gdy w systemie jest jej dużo.
Aktywny odbiorca rynku, według dyrektywy 2019/944 to taki, który zużywa, magazynuje lub sprzedaje wytworzoną przez siebie energię elektryczną, a także uczestniczy w systemie elastyczności lub efektywności energetycznej (jednak wszystkie te działania nie stanowią głównego przedmiotu działalności gospodarczej czy zawodowej).
Szczególnie istotny jest tu aspekt magazynowania, który ułatwia sterowanie odnawialnym źródłem energii oraz korzystanie z energii w zgodzie z rynkowymi regułami popytu i podaży. Polscy prosumenci, wykorzystujący net-metering (ilościowe rozliczenie energii) nie mieli żadnego powodu inwestować we własny magazyn energii – tym samym, nie mieli szans stać się aktywnym odbiorcą energii. By kontynuować transformację systemu energetycznego, konieczna była zmiana przepisów, która zachęciłaby prosumentów do przyjęcia nowej roli. W ten sposób na polską scenę energetyczną wkroczył net-billing, a wraz z nim – fleksument.
Fleksument – kto to?
Fleksument to pojęcie stosunkowo nowe. Można jednak znaleźć kilka związanych z nim definicji. Określenie fleksument to polski odpowiednik angielskiego słowa “flexumer”, na które składa się pojęcie “prosumer” (prosument) oraz flexibility (elastyczność).
Fleksumentem określa się zatem prosumentów (podmioty takie jak gospodarstwa domowe, firmy, organizacje i inne), którzy wytwarzają i zużywają energię na własne potrzeby, i którzy są w stanie zaoferować systemowi energetycznemu usługi elastyczności. Pod pojęciem usług elastyczności należy rozumieć działalność polegającą na reagowaniu na zmiany w zapotrzebowaniu i produkcji energii elektrycznej. Fleksument jest zatem konsumentem energii, który poza tym, że jest samowystarczalnym prosumentem, ogranicza lub zwiększa zużycie energii, otrzymując sygnał z operatora systemu zgodnie z podażą i popytem w systemie.
Fleksument w fotowoltaice – gdy prosument to już za mało
Fleksument w fotowoltaice pojawił się wraz z nowym systemem rozliczania prosumentów. Net-metering, czyli system rozliczający ilość energii odesłanej do sieci, został zastąpiony wspomnianym wcześniej net-billingiem, w którym znaczenie ma wartość energii.
W net-billingu nadwyżka energii odesłana do sieci jest przeliczana zgodnie ze stawkami rynkowymi. W etapie przejściowym wykorzystywana jest miesięczna rynkowa cena energii RCEm. Docelowo rozliczenie będzie jednak wykorzystywało ceny godzinowe i tzw. taryfy dynamiczne, co pozwoli na faktyczne wdrożenie koncepcji aktywnego odbiorcy w życie.
Może się bowiem okazać, że w przyszłości, w pewnych okresach (podczas wiosennej zwyżki produkcji z fotowoltaiki) popyt nie będzie w stanie zbilansować podaży, a sieci pojawi się nadmiar energii. W takiej sytuacji ceny prądu na rynku hurtowym mogłyby osiągnąć wartość ujemną, a wytwórcy (w tym również prosumenci) musieliby dopłacać do jej odbierania. Sposobem na ujemne ceny energii będzie wówczas magazyn energii, w którym nie prosument, a już fleksument, będzie mógł przechować nadwyżki produkcji w okresach, gdy energii będzie najwięcej lub kiedy będzie ona zbyt tania. Jednocześnie, wykorzystanie magazynu energii przez fleksumentów pomoże w stabilizacji sieci i zwiększeniu bezpieczeństwa energetycznego dla wszystkich odbiorców.
Fleksument: fotowoltaika potrzebowała net-billingu?
W net-meteringu, energia, która nie została zużyta na bieżąco była odsyłana do sieci elektroenergetycznej. Sprzedawca energii rejestrował jej ilość i odkładał w tzw. wirtualnym magazynie. Dzięki temu, nadprodukcja mogła zostać wykorzystywana w okresach jesienno-zimowych, gdy systemy fotowoltaiczne działają w ograniczonym zakresie. System elektroenergetyczny był tym modelu darmowym magazynem energii, o sprawności na poziomie 70% – 80%. Prosumenci korzystali z niego w oderwaniu od ogólnych warunków panujących na rynku energii. I dopóki liczba net-meteringowych prosumentów wynosiła kilkadziesiąt tysięcy całość mogła funkcjonować sprawnie. Jednak wraz ze wzrostem ilości mikroinstalacji prosumenckich w systemie, wzrastał ich negatywny wpływ na sytuację elektroenergetyczną w Polsce.
Niska autokonsumpcja (według badań Taurona zużycie bieżące prosumentów wynosi średnio 20%), odsyłanie do sieci znacznych ilości energii w jednakowym czasie, w połączeniu z przestarzałą infrastrukturą przyniosły problemy ze stabilnością systemu i jakością energii. Objawiały się m.in. w postaci znacznych wahań napięcia – w ich następstwie np. w 2022 roku mogliśmy obserwować liczne wyłączenia falowników.
Mogło być jednak gorzej. Jak pokazują przykłady ze świata, dalszy wzrost liczby prosument, przy braku działań regulujących, przyniósłby daleko idące utrudnienia w postaci blackoutów wywołanych przez PV (takie odnotowywano m.in. w Kalifornii czy Australii).
Dla OSD, modernizacja sieci byłaby ogromnym wyzwaniem technologicznym, organizacyjnym i kosztowym, szczególnie w kontekście zmniejszającego się zapotrzebowania na energię z sieci. By energetyka odnawialna w Polsce mogła się dalej rozwijać, konieczne były wdrożenia narzędzia systemowego, które skorelowałoby działania prosumentów z potrzebami rynku i sieci. Takim narzędziem jest właśnie net-billing i nowy wymiar typ prosumenta – fleksument. Jednak upowszechnienie oby tych koncepcji wymaga zintensyfikowania działań na rzecz rozwoju magazynów energii.
Fleksument wymaga tanich i dostępnych magazynów energii
Fleksumenci, dzięki magazynom energii i zagregowanej pracy (w tzw. roju), będą mogli mieć realny i korzystny wpływ na system energetyczny, m.in. poprzez:
- minimalizację wahania napięcia w sieciach niskiego napięcia (NN), związanego z niestałością generacji,
- zmniejszenie lub eliminację kosztów związanych z modernizacją sieci NN,
- ograniczenie ryzyka przeciążeń wynikających z jednoczesnej pracy wielu instalacji odnawialnego źródła energii,
- odblokowanie potencjału wytwórczego, hamowanego przez wyłączenia falowników związane z wahaniami napięcia,
- redukcję strat w sieciach NN i SN.
Jednocześnie magazyny energii zapewnią fleksumentom większe bezpieczeństwo energetyczne, możliwość wygodnego zarządzania swoją produkcją i konsumpcją oraz możliwość czerpania wymiernych korzyści z własnego źródła energii.
Fleksument w fotowoltaice – jakie bariery?
Niestety, na razie na drodze do umocnienia się koncepcji fleksumenta w Polsce stoją przede wszystkim wysokie ceny magazynów energii. W przeliczeniu na 1 kWh, ich koszt sięga przeciętnie ok. 4.000 – 5.000 zł. Jednocześnie dla standardowego domu jednorodzinnego zalecana moc magazynu wynosi ok. 10 kWh (choć wiele zależy od profilu zużycia czy celu zastosowania magazynu). Pewnym rozwiązaniem tego problemu są dostępne dofinansowania do magazynów energii – m.in.:
- w ramach programu “Mój Prąd” – gdzie osoby fizyczne otrzymać nawet 16.000 zł dotacji na magazyn o mocy minimum 2 kWh,
- dla rolników, w programie “Zielona energia w gospodarstwie rolnym” oraz “Agroenergia” (gdzie wsparcie może wynieść 20% kosztów magazynu i nie więcej niż 50% źródła energii).
Ich lista, póki co nie jest jednak długa, a wysokość wsparcia nie jest wystarczająca, by pobudzić zainteresowanie magazynami energii tak, jak to miało miejsce przy instalacjach fotowoltaicznych.
Barier jest jednak więcej: ciągłe zmiany przepisów i niejasności interpretacyjne dotyczące m.in. sumowania mocy magazynu energii i źródła wytwórczego, niski poziom edukacji na temat magazynowania energii czy problemy z dostępnością sprawiają, że wielu wciąż odkłada decyzję dotyczącą zakupu magazynu energii. W efekcie na ponad 1,2 mln instalacji prosumenckich mamy około 7 tysięcy magazynów energii.
Przed fleksumentem w Polsce wciąż daleka droga. By kraj mógł w pełni korzystać z dobrodziejstw energetyki obywatelskiej potrzeba zdecydowanych działań – zwiększenia świadomości inwestorów, większego wsparcia finansowego i maksymalnego uproszczenia przepisów związanych ze stosowaniem magazynów energii.
