Zrozumieć transformację energetyczną: zarządzanie energią.
W transformacji energetycznej Polski istotną rolę ma do odegrania zarządzanie energią. Dlaczego?
Gdy w krajowej sieci elektroenergetycznej (KSE) prądu będzie w bród, będzie on tani, gdy zaś będzie występować niedobór prądu (bo nie wieje i nie świeci wystarczająco w stosunku do zapotrzebowania) – ceny będą wysokie.
Taryfy dynamiczne w transformacji energetycznej Polski
Zmieniające się dynamicznie ceny energii (taryfy dynamiczne) w zależności od podaży i popytu, zarówno w sieci przesyłowej, jak i lokalnie, będą wpływać na działania operatora lokalnej sieci. Gdy ceny będą wysokie, operator skorzysta z mechanizmów DSM i DSR: będzie minimalizował zużycie energii – przestanie ładować magazyn ciepła, wytwarzać wodór, podniesie temperaturę w chłodni supermarketu z minus 22 do minus 18°C, obniży temperaturę w domach o 1 czy 2°C (czy na co tam się z nim umówiliśmy w zależności od zmian cen) itd. Wszystko to pozwoli nie kupować drogiej energii spoza spółdzielni/klastra (lub kupować jej niewiele).
Mając taką możliwość – oraz widząc na podstawie prognozy pogody i zmian cen na najbliższe dni, że warto – operator uruchomi dyspozycyjną generację gazową, uwolni do sieci energię z baterii samochodowych itd. Przy wysokich cenach energii da to godziwy zysk członkom spółdzielni energetycznej, czyli Tobie i mnie.
Z kolei gdy ceny będą niskie, operator będzie ładował magazyny bateryjne, magazyn ciepła, produkował wodór itd., obniży lekko temperaturę w mroźni, gromadząc zapas chłodu (np. latem na godziny nocne, gdy nie ma energii słonecznej), spółdzielcy zaś będą mogli „bezkarnie” zwiększać zużycie energii: Kowalski będzie mógł powylegiwać się w jacuzzi, a właściciel warsztatu samochodowego spędzić dzień w towarzystwie spawarki elektrycznej. Wszystkie te działania prowadzą do zmniejszenia zapotrzebowania na prąd, kiedy będzie go mało, a wzrostu zużycia, kiedy będzie go bardzo dużo.
Zarządzanie popytem
Zarządzanie popytem to bardzo złożona kwestia. To, na ile będzie on w stanie zmniejszyć zużycie energii w okresach jej niedoborów (oraz pewnie zwiększyć je w okresach jej obfitości), będzie zależeć od wielu czynników. To np. ramy regulacyjne, konstrukcja rynku energii i taryf dynamicznych oraz odpowiedź odbiorców z różnych grup i sektorów na dynamiczne zmiany taryfy (sygnały cenowe będą zależeć nie tylko od bieżących podaży i popytu, ale też od stopnia zapełnienia magazynów, prognozy pogody itd.). Można temu poświęcić osobną książkę, tu wprowadzimy prosty i łatwy do modyfikacji model z jednym, charakterystycznym dla danego sektora współczynnikiem elastyczności popytu.
Jak będzie on działać? Gdy ustawimy współczynnik elastyczności popytu na 10%, to w sytuacji, w której produkcja prądu będzie odpowiadać połowie zapotrzebowania, zmniejszy się ono o 10%. Gdy z kolei zapotrzebowanie na prąd będzie odpowiadać połowie podaży, zapotrzebowanie wzrośnie o 10%.
Gdy produkcja prądu ponownie spadnie względem zapotrzebowania o czynnik 2 (do ¼ zapotrzebowania), zużycie energii spadnie o kolejnych 10%, czyli w sumie o 20% (do 80% zapotrzebowania bez uwzględnienia elastyczności cenowej). Podobnie, gdy zapotrzebowanie będzie stanowić ¼ popytu, zużycie prądu wzrośnie o 20%.
Algorytm zastosowany w symulacji traktuje tę zależność jako „gładką”, czyli nie zmienia zapotrzebowania na energię skokowo, lecz stopniowo w ramach wzajemnych zmian między produkcją energii a zapotrzebowaniem na nią (w naszym prostym modelu nie wnikamy w wahania cen i odpowiedzi zapotrzebowania, jakie zachodziłyby w zależności od innych czynników, takich jak stopień zapełnienia magazynów, prognoza pogody itd.). W algorytmie przyjmujemy też, że poza granicą 4:1 dalszej reakcji popytu nie ma. A więc jeśli przyjmiemy współczynnik elastyczności popytu równy 10%, to zmiany popytu będą odbywać się w granicach ±20%.
Dla sektora transportu przyjmiemy współczynnik elastyczności 10%. To raczej niewiele, ale też grono osób, które widząc wysoką cenę energii postanowi danego dnia pojechać transportem zbiorowym czy firm transportowych, które dostosują logistykę do cen prądu, nie będzie bardzo duże.
Dla sektora ciepła przyjmiemy wyższy współczynnik elastyczności 15%. Przy wyższych cenach automat może nam obniżyć temperaturę w pokojach o 1,5°C, czego pewnie nawet nie zauważymy (o ile tak ustawimy system zarządzania budynkiem, bo jak ktoś woli mieć cały czas tę samą temperaturę, nawet jak energia jest kilkukrotnie droższa – jego sprawa). Widząc na wyświetlaczu w łazience cenę energii w danym momencie (przy wysokich cenach energii pulsującą na czerwono) zdecyduję, czy chcę dziś wziąć szybki prysznic, czy nalać wannę gorącej wody. Patrząc, jak wyświetlacz pokazuje pędzące złotówki, pewnie zbyt wiele bym jej nie lał…
W sektorze zużycia prądu poza transportem i ciepłem przyjmiemy współczynnik jak w transporcie – 10%.
Takie dane przyjmiemy domyślnie w symulacji (bo jakieś przyjąć trzeba) potem zaś możesz je zmieniać według uznania.
Więcej materiałów na podstawie książki „Zrozumieć transformację energetyczną” wraz z symulatorem systemu energetycznego znajdziesz w tym miejscu.
