Ako funguje virtuálna elektráreň so solárnymi panelmi a akumulátorom?

V čoraz väčšom počte domácností sa vyrába energia pomocou solárnych panelov a ukladá sa do akumulátorov, tieto malé systémy však jednotlivo nemajú takmer žiadny vplyv na celú elektrickú sieť. Virtuálna elektráreň (v angličtine Virtual Power Plant, skrátene VPP) spája prostredníctvom softvéru množstvo decentralizovaných výrobcov, akumulátorov a spotrebiteľov, vďaka čomu fungujú voči sieti ako jediná elektráreň. Najskôr si objasníme pojmy, ktoré sa skrývajú za skratkou VPP, a vysvetlíme, prečo je s rozmachom výroby energie z obnoviteľných zdrojov jej potreba čoraz väčšia.

Následne si postupne prejdeme, aké zariadenia je možné pripojiť do VPP – od solárnych panelov a systémov akumulácie energie cez elektromobily až po tepelné čerpadlá. Fungovanie virtuálnej elektrárne možno rozdeliť do štyroch krokov: zber údajov, agregácia, optimalizácia a riadenie, ktoré vysvetlíme jeden po druhom. Ukážeme tiež, akú úlohu plní agregátor, ktorý ponúka flexibilitu portfólia prevádzkovateľovi siete a energetickému trhu.

V časti venovanej odporúčaniam SOLARKIT sa budeme zaoberať tým, prečo práve kombinácia solárnych panelov a akumulátorov poskytuje vo virtuálnej elektrárni najväčšiu flexibilitu. Článok uzatvárajú stručné odpovede na najčastejšie otázky, aby ste sa v tejto téme rýchlo zorientovali.

Čo znamená systém riadenia energie VPP?

VPP nie je budova ani turbína, ale softvérová riadiaca vrstva. Ide o systém riadenia energie, ktorý vopred predpovedá, sumarizuje a následne riadi výrobu, skladovanie a spotrebu mnohých malých zariadení podľa potrieb siete alebo trhu. Odborná literatúra ho preto opisuje ako informačný a komunikačný systém, nie ako fyzickú elektráreň. Jeho hlavnou úlohou je lepšie využitie výroby z obnoviteľných zdrojov a predaj takto vytvorenej flexibility na energetickom trhu.

Čo znamená pojem „Virtual Power Plant“?

Virtual Power Plant v preklade znamená virtuálna elektráreň. Korene tohto pojmu siahajú až do roku 1997, keď Shimon Awerbuch pojmom „virtual utility“, teda virtuálna verejná služba, opísal, ako by sa dali využiť výhody mnohých malých distribuovaných zdrojov energie v rámci spoločného systému. Jeden z prvých, často citovaných experimentálnych projektov súvisí s Fraunhoferovým inštitútom: 36 veterných, solárnych, bioplynových a kombinovaných jednotiek na výrobu energie riadili ako jednu elektráreň, ktorá zásobovala zariadenia 12 000 domácností 24 hodín denne.

Prívlastok „virtuálny“ naznačuje, že neexistuje žiadna jediná prevádzková lokalita, komín ani turbína. Zariadenia sú rozptýlené a zvyčajne fungujú za elektromermi spotrebiteľov, často sú vo vlastníctve súkromných osôb alebo firiem a spája ich softvér založený na cloude. Slovo „elektráreň“ zase naznačuje, že voči sieti sa táto flotila správa ako jediný zdroj energie a poskytuje služby, ktoré predtým poskytovali tradičné elektrárne.

VPP teda v skratke znamená: softvérové prepojenie distribuovaných energetických zdrojov (anglická skratka DER). Patria sem solárne systémy, domáce a priemyselné akumulátory, elektromobily a regulovateľné spotrebiče.

Nie všetky VPP sú rovnaké. Podľa odborného zaradenia je najjednoduchšou formou program poskytovateľa, v ktorom jednotlivé zariadenia reagujú na signály siete samostatne. Na pokročilejšej úrovni zariadenia reagujú ako flotila, ako jeden celok. Na najvyššej úrovni sa táto flotila zapája aj do veľkoobchodného trhu s energiou, pričom koordinovane spolupracuje s miestnou distribučnou sieťou.

Čo je to virtuálna elektráreň a prečo je potrebná?

Ak by sme mali v jednej vete odpovedať na otázku, čo je virtuálna elektráreň: je to veľa malých výrobcov, skladovacích zariadení a spotrebiteľov, ktorých softvér spája do jedného veľkého, riaditeľného zdroja. Druhá časť otázky, teda prečo je potrebná, vyplýva z rozmachu obnoviteľných zdrojov energie.

Výroba solárnych panelov a veterných turbín závisí od počasia. Podľa Medzinárodnej energetickej agentúry (IEA) sa v scenári, ktorý je v súlade s národnými klimatickými cieľmi, požiadavka na flexibilitu elektrickej sústavy v rokoch 2022 až 2030 zdvojnásobí. Zároveň sa s vyraďovaním tradičných elektrární, ktoré sa dajú dobre regulovať, znižuje zotrvačnosť sústavy a spoľahlivý regulačný výkon.

Distribuované zariadenia sú jednotlivo príliš malé na to, aby ich prevádzkovateľ siete mohol zaznamenať a využívať. Virtuálna elektráreň práve tento problém rieši: robí ich viditeľnými a ovládateľnými, vďaka čomu môže značná časť flexibility siete pochádzať z domácností a prevádzok. Keďže sa tieto zariadenia nachádzajú tam, kde sa elektrina aj spotrebúva, VPP zároveň znižuje zaťaženie preťaženej prenosovej siete.

Že to nie je len teória, dokazuje aj analýza amerického ministerstva energetiky (DOE). Podľa nej dnes veľká časť kapacity VPP funguje v rámci programov regulácie na strane dopytu (demand response). Ztrojnásobenie kapacity do roku 2030 by mohlo pokryť 10–20 percent špičkového zaťaženia a ročne by mohlo ušetriť približne 10 miliárd dolárov na sieťových nákladoch. Tá istá analýza dospela k záveru, že VPP pozostávajúca z akumulátorov za elektromerom a nabíjačiek elektrických vozidiel poskytuje špičkovú kapacitu s približne polovičnými čistými nákladmi v porovnaní s veľkým akumulátorovým parkom alebo plynovou špičkovou elektrárňou.

Aké zariadenia je možné pripojiť do VPP?

Do VPP je možné zapojiť takmer akékoľvek zariadenie, ktoré vyrába, ukladá alebo spotrebúva regulovateľným spôsobom, za predpokladu, že je možné ho diaľkovo merať a ovládať. Je vhodné rozlíšiť dve skupiny: jedna dokáže znížiť len vlastnú spotrebu, druhá je schopná aktívne dodávať výkon. Domáca batéria zaujíma osobitné miesto, pretože je vhodná na obe úlohy. Zoznam siaha od solárnych panelov pre domácnosti až po priemyselné procesy.

Solárny systém ako virtuálna elektráreň s ukladaním energie

Solárny panel je najrozšírenejším decentralizovaným zdrojom energie, jeho výroba je však závislá od počasia, a preto sa naň nedá spoliehať tak, ako na elektrárňu, ktorú je možné spustiť podľa harmonogramu. Jeden z najväčších európskych prevádzkovateľov VPP, spoločnosť Next Kraftwerke, tiež upozorňuje, že hoci je takýto príkon merateľný a predvídateľný, účasť na trhoch s flexibilitou je vzhľadom na charakter výroby takmer nemožná.

Inteligentný menič umožňuje diaľkovo monitorovať, programovať a v prípade potreby obmedziť výrobu. Ide o reguláciu smerom nadol: solárny panel dokáže znížiť dodávku energie do siete, nemôže ju však zvýšiť. To môže byť užitočné v prípade, že v sieti vznikne nadbytok energie, na pokrytie špičkovej spotreby to však samo o sebe nestačí.

Virtuálna elektráreň so solárnymi panelmi je preto skutočne cenná, ak je k nej pripojený aj akumulátor. Podľa odborného prehľadu slúži solárny systém predovšetkým domácnosti, akumulátor pridáva flexibilitu a VPP ako tretia vrstva koordinuje prevádzku mnohých takýchto domácností.

Ukladanie energie tiež znižuje straty. Tam, kde veľa solárnych panelov dodáva energiu späť do nízkonapäťovej siete, dochádza k zvýšeniu napätia a meniče sú nútené obmedziť výrobu. Podľa jednej štúdie je možné pomocou inteligentných meničov a optimálne dimenzovaných akumulátorov tento nútený pokles výroby a z neho vyplývajúce finančné straty znížiť o 47 percent. Solárny panel ako virtuálna elektráreň tak využíva aj slnečnú energiu, ktorá by sa predtým stratila, a vďaka ukladaniu energie vo virtuálnej elektrárni sa z denného prebytku stáva večerná rezerva.

Ukladanie energie pomocou akumulátorov

Akumulátor je najuniverzálnejším prvkom VPP, pretože môže fungovať ako spotrebiteľ aj ako výrobca: pri nadmernej výrobe sa nabíja, v čase špičky sa vybíja. Virtuálna elektráreň založená na akumulátore dokáže rýchlejšie meniť svoj výkon než tepelné elektrárne, čo je obzvlášť cenné tam, kde v sieti dochádza k rýchlym zmenám zaťaženia. Odborné zdroje preto považujú akumulátor za chrbtovú kosť virtuálnych elektrární: bez neho by chýbala rýchla reakčná schopnosť, s ktorou VPP reaguje na meniace sa situácie v sieti.

Bezukladania energie by VPP dokázala väčšinou len obmedzovať spotrebu. Virtuálna elektráreň s akumulátorom však dokáže energiu aj dodávať späť. V spoločnom programe spoločností Ava Community Energy a Sunrun napríklad 1 200 domácností dostáva fixnú odmenu za to, že ich akumulátory sa každý pracovný deň počas večerného špičkového odberu úplne vybijú.

Záujmy vlastníka pritom nie sú poškodené. Podľa prehľadu spoločnosti Aurora Solar väčšina programov štandardne ponecháva pre domácnosť približne 20-percentnú úroveň nabitia, a v prípade výpadku prúdu sa systém automaticky prepne na zásobovanie domácnosti a ďalej nepodporuje sieť. K celkovému obrazu patrí aj to, že každé čerpanie znamená ďalší cyklus nabíjania a vybíjania, čo postupne urýchľuje starnutie akumulátorových úložísk.

Okrem domácich jednotiek môžu byť súčasťou portfólia aj väčšie systémy BESS v priemyselnom alebo sieťovom meradle. Ten istý softvér tak môže spravovať aj domáce jednotky na ukladanie energie, aj veľký park úložísk, pričom pre sieť sa to všetko javí ako jediný zdroj.

Elektromobily a nabíjačky EV

Elektromobil väčšinu času stojí: podľa analýzy spoločnosti gridX je približne 95 percent času zaparkovaný. Ak je počas toho pripojený k nabíjačke, jeho akumulátor sa stáva flexibilným zdrojom energie.

Dnes bežnou formou je jednosmerné inteligentné nabíjanie (V1G). V tomto prípade nabíjačka prispôsobuje nabíjací výkon a čas výrobe energie alebo zaťaženiu siete, napríklad ho nastaví na čas špičkovej výroby solárnych panelov alebo na hodiny s nízkym zaťažením. Podľa Medzinárodnej energetickej agentúry inteligentné nabíjanie znižuje špičkové zaťaženie a tiež nútené obmedzovanie výroby z obnoviteľných zdrojov. Flexibilita je však obmedzená, pretože závisí od toho, s akým stavom nabitia auto prichádza a kedy majiteľ potrebuje dosiahnuť požadovaný dojazd. Inteligentné nabíjanie sa dá prispôsobiť aj časovo diferencovaným tarifám, takže majiteľ nabíja v najlacnejších hodinách. Pri bleskovom nabíjaní však prakticky neexistuje žiadna flexibilita, keďže cieľom je v tomto prípade čo najrýchlejšie nabitie.

Ďalším krokom je obojsmerné nabíjanie (V2G), pri ktorom auto dodáva energiu späť do siete. IEA považuje potenciál tejto technológie za mimoriadny: podľa štúdie zo San Francisca by V2G do roku 2050 mohlo predísť trom štvrtinám preťažení transformátorov v porovnaní s neregulovaným nabíjaním a polovici v porovnaní s jednosmerným inteligentným nabíjaním.

Nedostatok štandardizácie a regulácie však stále spomaľuje šírenie obojsmerného nabíjania. Preto sa nabíjačka elektromobilov vo väčšine virtuálnych elektrární dnes podieľa predovšetkým ako regulovateľná spotrebička: nevracia energiu späť, ale načasovaním nabíjania výrazne odľahčuje sieť.

Tepelné čerpadlá a iné regulovateľné spotrebiče

Tepelné čerpadlo je na prvý pohľad jednoduchý spotrebič, z hľadiska VPP však slúži aj ako akumulátor. Podľa prehľadu odbornej literatúry je hmotnosť tepelného akumulátora budovy schopná ukladať energiu vo forme tepla, čím budova sama funguje ako virtuálny akumulátor: vnútorná teplota v rámci komfortného pásma zodpovedá úrovni nabitia, zatiaľ čo hmotnosť tepelného akumulátora zodpovedá kapacite.

V praxi to znamená, že tepelné čerpadlo v období hojnej výroby energie z obnoviteľných zdrojov vykonáva predohrev alebo predchladenie, zatiaľ čo v čase špičkovej spotreby obmedzuje svoju prevádzku, pričom sa zachováva pocit komfortu. Budovy s veľkou hmotnosťou akumulačného zásobníka si aj pri zmenách vonkajších podmienok dlhšie udržujú príjemnú vnútornú teplotu, preto je krátkodobé obmedzenie prevádzky tepelného čerpadla takmer nepostrehnuteľné. S vyrovnávacím zásobníkom alebo zásobníkom na teplú užitkovú vodu sa manévrovací priestor ešte zväčší, pretože výroba tepla sa časovo oddelí od spotreby elektrickej energie. Podľa najnovšej štúdie je táto schopnosť najsilnejšia v kombinácii so solárnymi panelmi, akumulátorom a akumulátorom tepla.

Táto možnosť nie je len teoretická. V rámci vývoja podporovaného americkým ministerstvom energetiky sa pracuje na prototype tepelného čerpadla integrovaného s akumulátorom tepla, ktorý bol navrhnutý tak, aby počas troch hodín fungoval s o 20 percent nižšou špičkovou spotrebou než tradičné vzduchové tepelné čerpadlo.

Tá istá logika platí aj pre ostatné spotrebiče s akumulačným zásobníkom, napríklad ohrievače vody, elektrické radiátory a chladiace zariadenia. Miera flexibility sa však líši v závislosti od budovy, pretože možnosti, ktoré poskytuje hmotnosť akumulačného zásobníka, vo veľkej miere závisia od typu budovy.

Fungovanie systému VPP a priemyselní spotrebitelia

Priemyselní a komerční spotrebitelia predstavujú jeden z najstarších pilierov virtuálnych elektrární. Podľa zhrnutia Svetového ekonomického fóra medzi účastníkmi VPP patria veľkí spotrebitelia, napríklad továrne, ktorých vlastníci sa zaväzujú znížiť svoju spotrebu v čase vysokého dopytu.

Fungovanie systému VPP je v tomto prípade založené na plánovaní procesov. Podľa plánovacieho návodu spoločnosti Next Kraftwerke môžu byť flexibilné okrem iného mletie a tavenie, čerpadlá, chladenie, procesy vykurovania a sušenia, dátové centrá a technológie „power-to-x“, pričom núdzové zdroje energie a úložiská sa dajú do virtuálnej elektrárne veľmi dobre integrovať.

Výhody pramenia z dvoch smerov. Energeticky náročné kroky je možné presunúť do lacnejších hodín, pričom flexibilita ponúkaná do siete prináša príjem, o ktorý sa prevádzkovateľ delí s vlastníkom zariadenia. Podľa spoločnosti Next Kraftwerke je flexibilita na strane spotrebiteľov, napríklad zníženie špičkového zaťaženia (peak shaving), mimoriadne vyhľadávanou službou, ktorú si môžu zakúpiť aj prevádzkovatelia prenosových a distribučných sietí.

Existujú však aj reálne obmedzenia. Podľa nedávneho prehľadu odbornej literatúry technologické obmedzenia v prípade prerušiteľných priemyselných záťaží umožňujú len krátke a zriedkavé časové okná na odber. Tá istá štúdia tiež preukázala, že ak sa tieto zaťaženia skombinujú s akumulátorovým úložiskom, portfólio môže spĺňať aj požiadavky na služby rýchlej frekvenčnej rezervy. Úložisko pokrýva rýchle, krátke odbery, pričom výrobný proces sa prispôsobuje len vtedy, keď to technológia dovoľuje.

Fungovanie VPP – virtuálnej elektrárne

Ako VPP funguje v praxi, si najľahšie predstavíme ako jeden proces. Softvér na základe údajov prichádzajúcich zo zariadení vytvorí súhrnný obraz, z ktorého vypočíta najlepší harmonogram a následne pošle pokyny späť do zariadení. Fungovanie virtuálnej elektrárne sa tak dá rozložiť na štyri neustále sa opakujúce kroky, ktoré sú prítomné vo všetkých časových intervaloch, od plánovania na nasledujúci deň až po zásahy v reálnom čase. Nižšie si ich postupne preberieme.

Zber údajov

Všetko začína meraniami. VPP musí neustále vedieť, koľko energie vyrába solárny panel, aký je stav nabitia akumulátora, či je pripojené elektrické auto a aká je spotreba v areáli. Tieto údaje poskytujú meniče, regulátory akumulátorov, inteligentné meradlá a lokálne brány (gateway).

Podľa dokumentu Rocky Mountain Institute (RMI) o meraniach VPP kvalitu údajov určujú niekoľko hlavných faktorov: oneskorenie, rozlíšenie (napríklad údaje za 15 minút alebo za 2 sekundy) a to, či zariadenia komunikujú prostredníctvom štandardného protokolu. Chýbajúcim alebo mimo rozsahu ležiacim hodnotám je potrebné venovať osobitnú pozornosť. Podľa RMI sú presné a pravidelne prenášané údaje jednou z podmienok vyspelejšieho VPP.

Výrobcovia používajú rôzne jazyky, preto štandardy zohrávajú kľúčovú úlohu. Meniče na lokálnej úrovni zvyčajne poskytujú údaje prostredníctvom protokolu SunSpec Modbus, zatiaľ čo smerom k cloudu a účastníkom siete sa rozšírili štandardy IEEE 2030.5 a OpenADR. Podľa zhrnutia združenia OpenADR sa tieto dva štandardy vzájomne dopĺňajú: OpenADR je silný v širokom prenose signálov, zatiaľ čo IEEE 2030.5 vyniká v podrobnom riadení a monitorovaní stavu. Čím viac zariadení tieto štandardy dodržiava, tým lacnejšie a s menším rizikom chýb je možné zapojiť nové výrobky a typy.

Praktický záver: ak v budúcnosti uvažujete aj o VPP, oplatí sa zvoliť menič a akumulátor, ktoré ponúkajú otvorené a zdokumentované komunikačné rozhranie.

Agregácia

Pri agregácii softvér z údajov mnohých jednotlivých zariadení vytvára jediný zdroj vhodný na obchodovanie na trhu. Je to potrebné, pretože domáce úložisko je príliš malé na to, aby mohlo priamo obchodovať: na veľkoobchodných a systémových trhoch služieb je minimálna veľkosť ponuky zvyčajne niekoľko megawattov. Tento rozsah dobre ilustruje aj americký príklad: na účasť v programe znižovania dopytu spoločnosti Consolidated Edison je potrebný záväzok vo výške 50 kW, čo je pre jednu domácnosť zvyčajne nedosiahnuteľné.

VPP to rieši tak, že individuálnu flexibilitu zariadení zlučuje do jedného spoločného súboru, ktorý opisuje regulačnú schopnosť celého parku, a tento súbor predkladá ako ponuku. Z pohľadu trhu sa tak súhrnné portfólio správa ako jediný veľký zdroj a vlastníci získavajú príjmy, ktoré by individuálne boli nedosiahnuteľné. Napríklad v Kalifornii prevádzkovateľ siete (CAISO) od roku 2015 prostredníctvom osobitného modelu účasti umožňuje, aby zariadenia s výkonom menším ako 1 MW dosiahli v súčte 0,5 MW potrebných na vstup na trh.

Úloha nie je z matematického hľadiska jednoduchá. Vzhľadom na odlišné prevádzkové profily rôznych typov zariadení, ako sú napríklad akumulátory, tepelné čerpadlá a nabíjačky elektrických vozidiel, nie je presný výpočet spoločného rozsahu flexibility zvyčajne realizovateľný, preto softvér používa aproximatívne metódy. V prípade homogénneho portfólia zariadení, napríklad pri agregácii akumulátorových úložísk energie, fungujú tieto metódy s dobrou presnosťou, avšak pri zmiešanom portfóliu môžu poskytovať príliš konzervatívne výsledky a časť flexibility zostáva nevyužitá.

Optimalizácia

Srdcom VPP je systém riadenia energie bežiaci v cloude, ktorý na základe celkového prehľadu rozhoduje, kedy a čo má flotila robiť. Na to potrebuje prognózy spotreby, trhových cien a výroby z obnoviteľných zdrojov. Podľa správy časopisu IEEE Spectrum mnoho VPP dnes už pomocou strojového učenia odhaduje flexibilitu spotreby, výkon solárnych panelov a akumulátorov, správanie užívateľov a udalosti zaťaženia siete.

Plánovanie je viacvrstvové. Prevádzkovateľ na základe prognózy podá ponuku na trhu na nasledujúci deň, v priebehu dňa plán prehodnotí na základe aktuálnejších údajov a v reálnom čase koriguje skutočné odchýlky. Čím je prognostické obdobie kratšie, tým je chyba menšia, preto intradenárny trh poskytuje prevádzkovateľovi možnosť korigovať plán ešte pred dodávkou na základe presnejšej prognózy. Rozdiel medzi sľúbeným a skutočným výkonom sa musí vyrovnať vo forme energie, čo môže byť nákladné. Podľa jedného výskumu môže preplánovanie v závislosti od ročného obdobia a stratégie znížiť túto odchýlku až o 90 percent.

Optimalizácia slúži naraz viacerým cieľom: čo najvyšším príjmom, čo najnižším nákladom a spoľahlivému plneniu. Posledný z nich je obzvlášť dôležitý, pretože na trhoch so službami na systémovej úrovni platia prísne požiadavky na spoľahlivosť a nesplnenie záväzkov môže mať za následok pokutu alebo vylúčenie z trhu. Dobré riadenie energie v rámci VPP preto zohľadňuje aj neistotu prognóz, aby sa predišlo nadmernému ponúkaniu.

Riadenie

V poslednom kroku sa rozhodnutie premieňa na fyzický zásah. Prevádzkovateľ VPP v reálnom čase pomocou automatických riadiacich signálov aktivuje jednotlivé zariadenia, aby splnil svoje trhové záväzky. Softvér rozloží súhrnnú ponuku na pokyny na úrovni zariadení: ktorý akumulátor má vybiť koľko energie, ktoré tepelné čerpadlo na ako dlho obmedzí svoju prevádzku. Tento krok sa v odbornej literatúre nazýva dezagregácia: súhrnný riadiaci signál sa musí rozložiť medzi členov flotily.

Signál zriedka smeruje priamo do zariadenia. Zvyčajne ho prijíma lokálny systém EMS alebo brána, ktorá ho preloží do vlastného jazyka meniča alebo nabíjačky. Prostredníctvom neho je možné napríklad nastaviť limit dodávky energie, spustiť režim na strane dopytu alebo vyžiadať telemetrické údaje. Podľa vzdelávacieho materiálu o VPP prevádzkovateľ počas zaťaženia siete pošle jediný signál a v priebehu sekúnd až minút naň zareaguje až niekoľko tisíc zariadení.

Majiteľ si pritom zachová kontrolu. Programy zvyčajne umožňujú ručné prekonanie nastavení, VPP nesmie prekročiť nastavenú minimálnu úroveň nabitia a v prípade výpadku prúdu má prednosť zásobovanie domácnosti.

Ovládanie je aj otázkou bezpečnosti. Podľa prehľadu o kyberbezpečnosti bol z bežných protokolov DER protokol IEEE 2030.5 vyvinutý už od začiatku s prísnymi požiadavkami na šifrovanie, zatiaľ čo v prípade protokolov Modbus a DNP3 bolo identifikovaných viac zraniteľností a len najnovšie verzie spĺňajú moderné bezpečnostné normy. Spoľahlivý VPP je preto založený na šifrovanej a overenej komunikácii.

Aká je úloha agregátora vo VPP?

Virtuálna elektráreň je technický systém a agregátor je trhový účastník, ktorý tento systém prevádzkuje a obchoduje v mene flotily. Podľa definície IRENA sú agregátori noví účastníci trhu, ktorí optimalizujú využitie distribuovaných zdrojov energie a uvádzajú ich na trh ako jediný subjekt, teda ako virtuálnu elektráreň. Odborná literatúra preto tieto dva pojmy často používa ako synonymá. Pojem „energetický agregátor“ sa vzťahuje na toho istého účastníka.

Čo presne robí agregátor energie?

Ak sa pýtate, čo robí agregátor energie, najstručnejšiu odpoveď poskytuje právo EÚ. Podľa smernice 2019/944/EÚ je agregácia činnosť, pri ktorej fyzická alebo právnická osoba zlučuje spotrebu alebo vyrobenú elektrickú energiu viacerých spotrebiteľov s cieľom túto energiu predať, nakúpiť alebo ponúknuť na aukciu na akomkoľvek trhu s elektrickou energiou.

V praxi to znamená viacero úloh. Podľa súhrnu organizácie IRENA agregátor predpovedá a predáva výrobu zariadení, časovo ju prispôsobuje vnútrodennému trhu, poskytuje vyrovnávacie služby prevádzkovateľom prenosových sústav a tam, kde existuje takýto trh, aj držiteľom licencií na distribučné siete. Agregovaná flotila môže nahradiť aj časť špičkových elektrární a zmierniť zaťažovacie špičky spôsobené rýchlymi výkyvmi výroby z obnoviteľných zdrojov. Pre vlastníkov zabezpečuje energetický manažment, čo môže priniesť úspory na účte za energiu, pričom výnosy sa delia medzi účastníkov.

Aká je hodnota tohto riešenia, ukazuje belgická analýza: reguláciou na strane dopytu prostredníctvom 40 000 tepelného čerpadla v domácnostiach je možné zabezpečiť 100 MW rezervy na vyrovnávanie špičiek s nákladmi 0–14 eur za megawatthodinu, v porovnaní s historickou cenou tradičných rezerv vo výške 32 eur.

Smernica osobitne uvádza aj nezávislého agregátora, ktorý nie je prepojený s dodávateľom elektrickej energie zákazníka. Spotrebiteľ môže s ním uzavrieť zmluvu o agregácii bez súhlasu svojho dodávateľa a smernica výslovne vyžaduje, aby zákazník mal primeraný podiel na zisku z tejto činnosti. Podrobné pravidlá si stanovujú samotné členské štáty, preto sa podmienky môžu v jednotlivých krajinách líšiť.

Odporúčanie SOLARKIT: agregácia solárnych panelov a akumulátorov je efektívna v rámci VPP

V tejto časti si môžete prečítať naše vlastné odporúčanie. Keďže spoločnosť SOLARKIT distribuuje zariadenia na ukladanie energie, naše argumenty zámerne opierame o nezávislé zdroje. Stručne povedané: kombinácia solárnych panelov a akumulátorov je vo VPP efektívna, pretože solárne panely dodávajú energiu a akumulátory zabezpečujú reguláciu. Spoločne sú schopné regulovať výstup aj príjem, čo by žiadny z nich nedokázal samostatne. Nasledujúce dve časti to demonštrujú aj v praxi.

Flexibilita siete: ukladanie prebytku energie z solárnych panelov

Výroba energie zo solárnych panelov a spotreba sa zriedka zhodujú. Podľa správy Agentúry pre spoluprácu v oblasti regulácie energetiky Európskej únie (ACER) z roku 2026 rozmach solárnej energie stále viac prehlbuje takzvanú „kačaciu krivku“: na poludnie je čoraz viac hodín s negatívnymi cenami, zatiaľ čo ráno a večer sú cenové špičky ostrejšie. V príklade z Nemecka 1. mája 2025 po poludňajšom minime večerná cena vyskočila nad 400 eur/MWh.

Podľa analýzy spoločnosti Montel Analytics je za nárastom negatívnych cien rekordná výroba solárnej energie, ako aj nedostatok úložísk a flexibilnej spotreby. Do konca októbra 2025 zaznamenali viac ako 500 hodín s negatívnymi cenami v jednej z cenových zón vo Švédsku, ako aj v Holandsku, Nemecku, Španielsku, Belgicku a Francúzsku. Podľa najnovšej analýzy, ktorá sa zameriavala na jarné obdobie, v Nemecku pripadalo 46,8 % výroby zo solárnych panelov práve na hodiny s negatívnymi cenami.

Tu prichádza do hry akumulátor. Ak namiesto dodávania do siete uložíte poludňajší prebytok do akumulátora, nepredávate ho za zníženú cenu a sieť sa odbremení. V rámci VPP sa to všetko deje koordinovane, v mnohých domácnostiach súčasne, a to je skutočná flexibilita siete.

Pri výbere zariadenia je kľúčová komunikačná schopnosť. Podľa výrobcu je v Európe v prevádzke viac ako 17 000 systémov z európskej série akumulátorov EcoFlow PowerOcean, ktorých riadenie zabezpečuje vlastný softvér na správu energie v domácnosti (HEMS). Možnosť účasti vo VPP sa podľa informácií výrobcu líši v závislosti od regiónu a dodávateľa, preto je vhodné si to vopred overiť.

Vrátenie energie počas špičkového zaťaženia

Skutočná hodnota akumulátora sa prejaví večer, keď solárne panely už nevyrábajú energiu, ale spotreba a cena sú na vrchole. V takomto prípade virtuálna elektráreň využíva solárnu energiu uloženú v akumulátoroch na zásobovanie domácnosti alebo ju posiela do siete, čím nahrádza časť drahých špičkových elektrární.

Toto funguje aj v praxi. Akumulátory FoxEss podľa výrobcu v Austrálii už spolupracujú so štyrmi poskytovateľmi VPP a deviatimi distribučnými spoločnosťami, zatiaľ čo vo Veľkej Británii je možné ich pripojiť k VPP spoločnosti Axle Energy. Podľa popisu spoločnosti Axle systém zvyčajne dodáva energiu 4–8-krát mesačne, pričom majiteľ si v aplikácii zachováva plnú kontrolu nad akumulátorom.

V priemyselných a komerčných zariadeniach sa zníženie špičkového zaťaženia môže osobitne vyplatíť. Tam, kde sa poplatok odvíja od najvyššej nameranej výkonovej spotreby, batéria udržiava odber zo siete pod určitou hranicou, čím znižuje poplatok za výkon. Podľa americkej spoločnosti Clean Energy Group solárny panel sám o sebe zriedka účinne znižuje špičkový odber, zatiaľ čo akumulátor je plne ovládateľný, a preto je na túto úlohu mimoriadne vhodný. Podrobne sme o tom písali v našom článku s názvom „Peak shaving s akumulátorom “.

Naše odporúčanie: nehľadajte funkciu VPP až dodatočne. Už vo fáze projektovania si vyberte hybridný menič a akumulátor, ktoré ponúkajú štandardné, otvorené komunikačné rozhranie, a zistite si, za akých záručných podmienok výrobca povoľuje externé riadenie.

Často kladené otázky o systémoch Virtual Power Plant

Aká je úloha systému EMS vo virtuálnej elektrárni?

Systém EMS, teda lokálny systém riadenia energie, monitoruje, riadi a optimalizuje solárne panely, akumulátory a spotrebiče v domácnosti alebo na prevádzke ako jeden ucelený systém. Vo virtuálnej elektrárni prijíma signály z platformy VPP a vykonáva ich tak, aby zároveň dodržiaval miestne obmedzenia, napríklad nastavenú minimálnu úroveň nabitia.

Systémy VPP a BESS: aký je medzi nimi rozdiel?

BESS je fyzické zariadenie, teda akumulátorový systém na ukladanie energie, zatiaľ čo VPP je softvérová platforma, ktorá spravuje mnoho rôznych zariadení ako jediný zdroj. Systém BESS môže byť súčasťou VPP, VPP a BESS teda nie sú navzájom alternatívami: akumulátorový systém je hardvér, zatiaľ čo virtuálna elektráreň je vrstva, ktorá koordinuje mnoho takýchto akumulátorových systémov a uvádza ich na trh.

Aký je rozdiel medzi VPP a mikrosieťou?

Mikrosieť funguje v rámci pevne stanovených hraníc a môže sa v ostrovnom režime odpojiť od siete, čím zásobuje svojich odberateľov aj v prípade výpadku prúdu. VPP naopak zostáva pripojená k sieti, spája zariadenia rozptýlené na veľkej ploche a slúži predovšetkým sieti a trhu.

Znižuje účasť vo VPP životnosť akumulátora?

Každé vyťaženie znamená ďalší cyklus nabíjania a vybíjania, ale vplyv závisí hlavne od spôsobu používania: poškodenie spôsobuje predovšetkým hlboké vybíjanie a nepriaznivá teplota, zatiaľ čo pri plytkých, dobre regulovaných cykloch je tento vplyv oveľa menší. Stojí za to skontrolovať, či program udržiava minimálnu úroveň nabitia a čo uvádza záruka výrobcu ohľadom externého riadenia.

Čo je potrebné na to, aby sa môj solárny systém pripojil k VPP?

Potrebujete menič a akumulátor, ktoré sa dajú diaľkovo ovládať a poskytujú údaje v reálnom čase, ako aj dostupný program VPP vo vašom okolí. V EÚ môžete podľa smernice 2019/944/EÚ uzavrieť zmluvu o agregácii aj bez súhlasu vášho dodávateľa a požiadať o inštaláciu inteligentného meradla.