Demand Side Response (odezva strany spotřeby)

DomůTechnologieDemand Side Response (odezva strany spotřeby)

Úvahy nad možností ovlivnění množství spotřebovávané elektřiny nejsou novou záležitostí, ale až současný rychlý rozvoj komunikačních a řídících prvků umožňuje postupné zavádění technologií, které umožní odměňovat zákazníky za změnu spotřeby v aktuálním čase. Tento koncept bývá obvykle označován jako „demand side response“ a má být podstatně vyspělejší variantou, než v současnosti v ČR užívané HDO.

Většina dnešních velkých elektroenergetických systémů je založena na základní teorii rovnováhy mezi výrobou a spotřebou, neboť náklady na uložení velkého množství energie jsou příliš vysoké. Jinak řečeno, veškerá elektřina, která se v danou chvíli spotřebovává, se musí i v danou chvíli vyrobit. Pokrytí spotřeby průmyslu a domácností se tak dosahuje pomocí rozličných energetických zdrojů, které bývají spouštěny dle velikosti aktuální spotřeby (poptávky).

Současný elektroenergetický systém je založený na jednosměrném přenosu elektrické energie od výrobců, směrem ke spotřebitelům.

Současný systém, fungující po desetiletí, se ovšem s nástupem komunikačních technologií a možnosti dálkového řízení do budoucna významně změní. Nebude již třeba pouze přizpůsobovat výrobu dle aktuální spotřeby, ale díky finanční odměně za „ne-spotřebu“ (nebo naopak „nad-spotřebu“) bude možné ovlivnit i chování samotných spotřebitelů. Tato úvaha je základem technologie nazývané Demand Side Response (DSR).

O co jde

Demand Side Response (DSR) je aktivní možnost ovlivňovat zatížení podle požadavků systémového operátora (obvykle jde o provozovatele přenosové/distribuční soustavy). Dnes je tato technologie využívána velmi zřídka a pouze u vybraných velkých spotřebitelů, neboť je k jejímu kvalitnímu provozu nezbytné znát aktuální spotřebu a možnosti jejího snížení. Oproti klasickému HDO jde o metodu, kdy je za změnu spotřeby zákazník odměňován (není to ovšem ve formě nižší ceny elektřiny) a primárně má řízení na starosti zákazník sám, kdežto HDO je řízeno dle časových nastavení automatiky provozovatele distribuční sítě.

Ekonomicky jde při využití DSR o volbu mezi ohodnocením užitku ze spotřeby energie, nebo jejího nevyužití. Hodnota spotřeby je jasně daná hodnotou výstupů, které z této spotřeby vzejdou. Hodnota úspory je pak odvozena na straně provozovatele systému od ceny za udržení fungujícího systému (a tím i cen vstupních komodit) a na straně spotřebitele cenou alternativního zdroje energie (ropa, plyn, baterie, …) nebo velikostí případné finanční ztráty při nespotřebování energie.

Energetický dispečink. Zdroj: ČEPS

DSR má být dle plánu ENTSO-E nástrojem pro zabezpečení systémové bezpečnosti, spolu například s řízením frekvence, nebo výkonové přiměřenosti. K samotným problémům s nedostatečným výkonem dnes dochází zřídka a většinou z důvodu výpadku několika významných zdrojů (či vedení), kdy následně není dodrženo tzv. pravidlo N-1. V budoucnosti s nárůstem intermitentních (proměnných) zdrojů se ovšem dá očekávat nárůst stavů, během kterých bude elektřiny silný nadbytek a její ceny záporné, nebo naopak nedostatek a ceny extrémně vysoké. Tyto extrémy přitom mají negativní dopady na elektrický systém a jeho technickou bezpečnost.

DSR se tak má do budoucna stát jedním z klíčových komponent pro úspěšný přechod energetického systému z konvenčních zdrojů k systému s vyšším zapojením OZE. Podle názoru evropské asociace provozovatelů přenosové soustavy (ENTSO-E) se DSR musí stát součástí energetického systému, pokud má být dosaženo ambiciózních cílů evropské energetiky pro roky 2030 a 2050.

Technicko-ekonomické možnosti a výzvy

Obecně se jako výhody spojené s DSR uvádí snížení nákladů na energie pro konečné zákazníky, zvyšování flexibility elektroenergetického systému a zvýšení konkurence na trhu s energiemi. Provozovatelé přenosových a distribučních soustav technologii využijí jako další možnost ochrany před přetěžováním vedení a tím i zvýšení energetické bezpečnosti, systémové adekvátnosti a optimálního využití infrastruktury.

Ekonomické výhody ze zavedení dalšího tržního nástroje jsou pak především zvýšení konkurence a likvidity na trzích, nebo ekonomická výhodnost v případech, kdy je náklad na „nevyrobení“ další jednotky energie nižší, než cena za dodatečné MWh ze špičkových elektráren. Výhody plynou i pro spotřebitele energií a společnost jako celek, neboť jednotlivci mohou být odměněni za změnu plánované spotřeby a celá společnost pak může těžit z např. z nižších nákladů na výstavbu nezbytné infrastruktury a udržování systému.

Zákazníci jsou pomocí DSR finančně odměňování za změnu svého chování.

Technicky se uvažuje o DSR, se kterým bude primárně interagovat samotný zákazník sám, nebo skrze přednastavenou automatiku. Dalšími možnostmi je využití třetí strany (agregátora), nebo dokonce samotné řízení provozovatelem systému v případě ohrožení soustavy.

Implementace DSR v Evropě

Testování DSR probíhá na mnoha místech v celé EU i mimo ni. Prozatím není stanoven jednotný scénář implementace technologií ani ekonomické nastavení a současné projekty  jsou stále ještě ve fázi testování a výběru nejvhodnějších technologických i ekonomických nástrojů. Podle nového návrhu designu trhu s elektřinou by se DSR mělo stát dalším tržním nástrojem, kromě samotné výroby, ukládání energie a plateb za kapacity, a tím zvýšit konkurenci na trhu i likviditu. Evropský cílový model s elektřinou by tak měl do budoucna získat DSR  jako jednu z možných alternativ nejen vůči výrobě, ale především kapacitním platbám a poplatkům za baterie.

Tržní model má  vycházet z ocenění flexibility spotřeby. Evropský trh dnes ovšem selhává v přenosu relevantních cenových signálů (především pro výrobce), vzhledem k tržním deformacím. O možnostech integrace DSR do trhu s elektřinou probíhají diskuse, kterých se účastní například SG Task Force EG3, Evropská Komise, Eurelectric, SEDC a další zainteresované skupiny (provozovatelé sítí, obchodníci s energiemi, zájmové skupiny). ENTSO-E počítá s integrací přímo do denního, vnitrodenního i vyrovnávacího trhu.

Celý koncept sází na využití zákazníků, kteří budou mít možnost reagovat na tržní ceny. To se dnes ovšem neděje, neboť většina maloodběratelů platí zálohy za elektřinu s fixní sazbou za spotřebu jedné MWh. Pro využití DSR u zákazníků odebírajících z NN by tak muselo dojít k přechodu na flexibilní platby dle aktuální ceny elektřiny, což může vyvolat u některých zákazníků nevoli, pokud by byl systém vynucován. Z některých členských států se navíc ozývají názory, že spolu s DSR je nutné implementovat i řadu nákladných prvků, jako jsou smart metery a bez funkčního rámce pro jejich využití se jejich instalace nevyplácí.

 

Jednou z technických překážek zavedení DSR je nedostatečné rozšíření smart meterů.

Doporučení od ENTSO-E při zapojování DSR

ENTSO-E vytipovalo několik kritických oblastí, kterým by měla být věnována pozornost, tak aby bylo možné DSR plnohodnotně využít. Jde o oblasti spadající do kompetencí provozovatelů distribučních a přenosových soustav, obchodníků s energiemi i samotných zákazníků. Jmenovitě se pak jedná o oblasti organizace a předávání dat, zajištění bezpečnosti dat, vyjasnění rolí a odpovědnosti, zajištění bezpečnosti dodávek elektřiny, nastavení tržních mechanismů a definování jednotného evropského rámce. Jako poměrně kontroverzní oblastí se již dříve, se snahou zavádět smart metery, ukázala problematika nakládání s daty a jejich zabezpečením. Data totiž v DSR mají být (v určité formě) dostupná všem účastníkům trhu, neboť tyto účastníky ovlivňují.

Zkušenosti ze Španělska

V současnosti patří mezi nejrozvinutější projekty DSR v Evropě španělský model využívaný přenosovou společností Red Eléctrica za dozoru Národní komise pro trhy a konkurenci (CNMC). Systém funguje na principu online aukcí, které zajišťují tržní efektivitu.

DSR v jednotlivých španělských průmyslových odvětvích. Zdroj: Red Electrica

V aukcích jsou nabízeny dva produkty zaměřené na snížení spotřeby. Jeden je v hodnotě 5 MW snížení a druhý 90 MW, což systém již předem předurčuje pro využití u velkých odběratelů a ne domácností. Celý systém pak pokrývá přibližně 3000 MW teoretického snížení spotřeby, což je hodnota tří Temelínkých jaderných bloků.

Využití DSR ve Španělsku. Zdroj: Red Electrica