Jako decentrální nebo také decentralizovaný

(anglicky decentralized, distributed, německy dezentral) zdroj energie chápeme takový zdroj, který je umístěn blízko konečného spotřebitele a je nejčastěji připojen do distribuční sítě elektrizační soustavy. Většinou se jedná o zdroje malého až středního výkonu v řádech jednotek kilowattů až desítek megawattů. (Snad ještě poznámka k samotnému termínu: osobně preferuji pojem decentrální, který nám Word, nemaje toto slovo ve své databázi, opravuje krásně na necentrální, čímž ho nechtěně překládá do češtiny. Oproti tomu pojem decentralizovaný si vykládám spíše jako odcentralizovaný, což nevyjadřuje podstatu těchto zdrojů, které nikdy centrální - nebo snad centralizované? - nebyly. Ale to jen na okraj.) Z hlediska použitého paliva můžeme tyto zdroje rozdělit na fosilní (především zemní plyn) a obnovitelné, příp. druhotné. Toto rozdělení je pro nás důležité především z pohledu možnosti dodávek elektřiny v čase. Zatímco zdroje na fosilní paliva jsou vzhledem k ceně paliva a výkupním cenám elektřiny odkázány víceméně na kogenerační způsob výroby a dodávky elektřiny pouze v přesně vymezeném čase (kvůli výši příspěvku na elektřinu z kogenerace), nemusí si obnovitelné zdroje s tímto omezením lámat hlavu a mohou dodávat elektřinu po celý den. Jiné rozdělení, které v současnosti nabývá stále více na důležitosti, je pak na zdroje řiditelné (které jsou schopny dodávat elektřinu plánovaně nebo na vyžádání) a neřiditelné (ty dodávají elektřinu podle dostupnosti „paliva“ – typicky slunce nebo větru). Toto rozdělení bude pro nás důležité i dále v textu. VYHODY A NEVYHODY DECENTRALNICH ZDROJŮ Výhody decentrálních zdrojů elektřiny jsou ekonomické i ekologické. V případě kogeneračních jednotek je to především jejich vysoká účinnost, která se může vyšplhat až k 95 %, což se přímo odráží v úspoře primárního paliva. U obnovitelných zdrojů energie je pak jejich environmentální přínos obecně zjevný. Decentrální zdroje přispívají také k bezpečnosti a spolehlivosti elektrizační soustavy. Výpadek jednoho nebo i několika menších zdrojů nezpůsobí v síti žádné větší škody oproti výpadku jednoho velkého zdroje, ať už jsou důvodem technické problémy či např. teroristický útok. Řada decentrálních zdrojů navíc plní i funkci nouzového zdroje elektřiny, je tedy schopna zásobovat elektřinou „svůj“ objekt i v případě výpadku sítě. V poslední době pak nacházejí tyto menší zdroje uplatnění i při plánování tzv. Smart Grids. Nevýhodou decentrálních zdrojů je především jejich složitější řízení. Velká skupina menších decentrálních zdrojů se řídí hůře než jeden velký zdroj. Některé z nich (jak jsme již uvedli) se pak ani pořádně řídit nedají. Nadále se proto budeme věnovat především těm zdrojům, jejichž výkon se dá plánovat a řídit. Dokonce bych se nebál postavit tyto dvě skupiny zdrojů proti sobě: na jedné straně větrná a solární energie jako zdroje závislé „na počasí“, na druhé straně pak kogenerační jednotky spalující zemní plyn či energetické zdroje poháněné různými druhy bioplynu (bioplyn ze zemědělských či komunálních odpadů, kalový plyn z čistíren odpadních vod, skládkový plyn ze skládek komunálního odpadu) či důlním plynem. Všechny posledně jmenované zdroje mají veškeré předpoklady pro plánované řízení dodávek elektřiny do sítě a jsou tak schopny poskytovat např. záložní výkon, příp. odstavovat v případě požadavku. Tato schopnost nabývá stále více na významu především v souvislosti s prudkým rozvojem fotovolatiky a z toho plynoucí poptávce po regulačním výkonu (viz grafy). ROZPTYLENA ANEB VIRTUALNI ELEKTRARNA V další části si představíme rozptýlenou elektrárnu (často nazývanou také jako virtuální elektrárna), kterou od začátku roku 2010 úspěšně provozuje společnost TEDOM. V rámci České republiky se jedná o ojedinělý projekt, ovšem podobné systémy jsou provozovány či připravovány i v jiných evropských zemích. Trend směrem k virtuálním elektrárnám je tedy jednoznačný. Rozptýlená elektrárna je energetický systém složený z mnoha menších zdrojů elektrické energie umístěných ve více lokalitách s více vývody do rozvodné sítě, který se z vnějšího pohledu jeví jako jediný zdroj o větším elektrickém výkonu. Rozptýlená elektrárna přináší výhody jak pro drobného výrobce elektřiny, tak pro obchodníka s elektrickou energií. Pro obchodníka je nesporně přitažlivější nakoupit elektřinu od jednoho dodavatele než stejné množství od více drobných dodavatelů. A to od dodavatele, který dokáže především garantovat dodávku nasmlouvaného množství elektřiny. Pro drobného dodavatele elektrické energie má pak zapojení do systému rozptýlené elektrárny přínos ke zlepšení ekonomiky provozu zdroje a v trvalém monitorování zdroje s diagnostikou nestandardních provozních stavů včetně možnosti dálkového zásahu umožňujícího eliminaci tohoto stavu. Mezi výhody rozptýlené elektrárny patří jednoznačně skutečnost, že při poruše zdroje nebo při omezení jeho regulačních schopností nedojde k přerušení celé dodávky elektrické energie, ale jen její části, a to navíc pouze v případě, že není kryta rezervním výkonem, což je také jedna z možností rozptýlené elektrárny. PROJEKT ROZPTYLENE ELEKTRARNY TEDOM Cílem projektu, který TEDOM dokončil v roce 2009 a do ostrého provozu spustil v lednu 2010, bylo zlepšení podmínek pro prodej elektřiny vyrobené z decentrálních zdrojů elektřiny. Projekt je orientován na zdroje s pístovými spalovacími motory, a to pro jejich dobrou regulovatelnost s dostatečně pružnou odezvou na regulační odchylku. Při vývoji rozptýlené elektrárny byly zúročeny bohaté zkušenosti s vlastním provozem kogeneračních jednotek a elektrických zdrojových soustrojí a s vyhodnocováním ekonomiky jejich provozu, jakož i zkušenosti s obchodováním elektřinou. Rozptýlená elektrárna TEDOM se skládá ze tří modulů: - komunikačního a dispečerského modulu - modulu databázového rozhraní - plánovacího a optimalizačního modulu KOMUNIKAČNI A DISPEČERSKY MODUL Cílem tohoto modulu je zajistit spolehlivé a bezpečné spojení mezi zdroji a dispečerským pracovištěm, a umožnit tak online přenos dat potřebných jak pro servisní část modulu, tak pro plánovací a optimalizační modul. MODUL DATABAZOVEHO ROZHRANNI Hlavní funkcí tohoto modulu je přenos údajů potřebných pro plánování, optimalizaci a řízení zdrojů mezi jednotlivými moduly. Vyhodnocování údajů průběžně ukládaných v databázi přispívá ke zpřesňování plánování a predikci rizikových stavů. OPTIMALIZAČNI A PLANOVACI MODUL Cílem této části softwarové aplikace je zabezpečení optimálního pokrytí plánovaného dodávkového diagramu a poskytnutí dostupného množství regulačního výkonu. Základním prvkem pro plánování, optimalizaci a řízení je tzv. obchodní případ, ve kterém je vstupem poptávka dodávky elektřiny a výstupem již konkrétní složení zdrojů dle zvoleného kritéria a plán jejich proběhů. Ekonomika jednotlivých zdrojů je nepřetržitě vyhodnocována a v případě potřeby vyššího výkonu je upřednostňován zdroj s vyšší prioritou. Uživatel může prioritu zdrojů změnit na základě svých zkušeností s provozem, nemusí být tedy závislá pouze na zisku, ale třeba na spolehlivosti. Obchodní případy můžeme rozdělit na dlouhodobé a operativní. U dlouhodobých případů jsou zdroje provozovány podle pevných diagramů, které se mohou měnit řádově v měsících. Zajímavější jsou však operativní obchodní případy, které jsou provozovány podle denních diagramů a měnit se mohou řádově v hodinových intervalech. Hlavním cílem operativních případů je poskytování regulace, tedy úprava diagramu dodávky elektřiny a minimalizace odchylky obchodníkovi, který je v pozici subjektu zúčtování. Právě tyto operativní případy pomáhají např. regulovat diagramy dodávek elektřiny z fotovoltaických zdrojů. Z technického hlediska je pak důležité, aby kogenerační zdroje byly osazeny akumulátory tepla a mohly tak vyrovnávat určité disproporce mezi aktuální potřebou elektřiny a tepla. Na základě téměř ročních zkušeností můžeme konstatovat, že aplikace rozptýlené elektrárny přináší výhody jak provozovateli zdroje, tak obchodníkovi s elektřinou. Pro provozovatele znamená možnost získat vyšší cenu za elektřinu než v případě samostatných dodávek do sítě, možnost on-line napojení do řídicího systému zdroje, jakož i neustálé monitorování zdroje s okamžitým vyhodnocením jeho poruch. Z pohledu obchodníka znamená tato aplikace přístup k regulačnímu výkonu a nižší odchylku v případě operativních (hodinových) obchodních případů, což v důsledku znamená také vyšší zisk. V další etapě vývoje se chystáme představit schopnosti RE společnosti ČEPS a.s., jejímž úkolem je zajišťovat prostřednictvím nákupu podpůrných služeb rovnováhu výroby a spotřeby elektřiny v každém okamžiku. Virtuální elektrárna má schopnosti poskytovat většinu podpůrných služeb, avšak podle pravidel pro poskytování těchto služeb (kodexu) ČEPS je stanoven minimální výkon jednoho generátoru pro většinu služeb 10 MW, u některých služeb i 15 či 30 MW. Věříme, že se nám podaří vysvětlit podstatu a výhody RE, takže výše uvedené omezení nebude již překážkou ve vnímání rozptýlené elektrárny jako jednoho celku. TEDOM a.s., Výčapy 195 674 01 Třebíč, www.tedom.cz