Kako deluje virtualna elektrarna s sončnimi celicami in akumulatorjem?

Vse več gospodinjstev proizvaja električno energijo s sončnimi celicami in jo shranjuje v akumulatorjih, vendar ti majhni sistemi posamično komajda vplivajo na celotni elektroenergetski sistem. Virtualna elektrarna (v angleščini Virtual Power Plant, skrajšano VPP) s pomočjo programske opreme povezuje številne razpršene proizvajalce, shranjevalce in porabnike, tako da ti delujejo v omrežju kot ena sama elektrarna. Najprej bomo pojasnili pojme, ki stojijo za izrazom VPP, in razložili, zakaj je z razširjanjem proizvodnje iz obnovljivih virov energije potreba po njej vse večja.

Nato bomo podrobno pregledali, katere naprave je mogoče priključiti na VPP, od sončnih celic in sistemov za shranjevanje energije v akumulatorjih prek električnih avtomobilov do toplotnih črpalk. Delovanje virtualne elektrarne lahko razdelimo na štiri korake: zbiranje podatkov, agregacijo, optimizacijo in krmiljenje, ki jih bomo pojasnili posamično. Pokazali bomo tudi, kakšna je vloga agregatorja, ki sistemskemu upravljavcu in energetskemu trgu ponuja prožnost portfelja.

V delu, posvečenem priporočilom SOLARKIT, bomo razložili, zakaj prav kombinacija sončnih celic in akumulatorjev zagotavlja največjo prožnost v virtualni elektrarni. Članek zaključujemo s kratkimi odgovori na najpogostejša vprašanja, da se boste hitro seznanili s temo.

Kaj pomeni sistem za upravljanje z energijo VPP?

VPP ni stavba ali turbina, temveč programska nadzorna plast. Gre za sistem za upravljanje z energijo, ki vnaprej napoveduje, sešteva in nato v skladu s potrebami omrežja ali trga upravlja proizvodnjo, shranjevanje in porabo številnih majhnih naprav. V strokovni literaturi ga zato opisujejo kot informacijski in komunikacijski sistem, ne pa kot fizično elektrarno. Njegova glavna naloga je boljša izraba proizvodnje iz obnovljivih virov energije in trženje tako dosežene prožnosti na energetskem trgu.

Kaj pomeni izraz »Virtual Power Plant«?

Virtual Power Plant v slovenščini pomeni virtualna elektrarna. Koreni izraza segajo v leto 1997, ko je Shimon Awerbuch s pojmom »virtual utility«, torej virtualnega javnega omrežja, opisal, kako bi bilo mogoče prednosti številnih majhnih razpršenih virov energije izkoristiti v skupnem sistemu. Eden od zgodnjih, pogosto navajanih poskusnih projektov je povezan z Inštitutom Fraunhofer: 36 enot za proizvodnjo energije iz vetra, sonca, bioplina in soproizvodnje so upravljali kot eno samo elektrarno, ki je 24 ur na dan oskrbovala naprave 12 000 gospodinjstev.

Pridatek »virtualni« pomeni, da ni ene same lokacije, dimnika ali turbine. Naprave delujejo razpršeno, običajno za merilniki porabe odjemalcev, pogosto so v lasti posameznikov ali podjetij, povezuje pa jih programska oprema v oblaku. Beseda »elektrarna« pa pomeni, da ta flota v omrežju deluje kot en sam vir energije in zagotavlja storitve, ki so jih prej zagotavljale tradicionalne elektrarne.

VPP torej na kratko pomeni: programska povezava razpršenih virov energije (angleška kratica DER). Sem spadajo sončni sistemi, gospodinjske in industrijske baterije, električni avtomobili ter regulirani porabniki.

Vsi VPP niso enaki. Po strokovni klasifikaciji je najpreprostejša oblika program ponudnika, v katerem posamezne naprave ločeno odgovarjajo na signale omrežja. Na višji ravni naprave odgovarjajo kot flota, kot ena enota. Na najvišji ravni flota sodeluje tudi na veleprodajnem energetskem trgu, hkrati pa usklajeno deluje z lokalnim distribucijskim omrežjem.

Kaj je virtualna elektrarna in zakaj jo potrebujemo?

Če bi morali v enem stavku odgovoriti na vprašanje, kaj je virtualna elektrarna: gre za veliko majhnih proizvajalcev, skladišč in porabnikov, ki jih programska oprema povezuje v en velik, nadzorljiv vir energije. Drugi del vprašanja, torej zakaj je potrebna, izhaja iz širjenja obnovljivih virov energije.

Proizvodnja sončnih celic in vetrnih turbin je odvisna od vremenskih razmer. Po podatkih Mednarodne agencije za energijo (IEA) se bo v scenariju, ki je skladen z nacionalnimi podnebnimi cilji, potreba po prožnosti elektroenergetskega omrežja med letoma 2022 in 2030 podvojila. Hkrati pa se z umikom tradicionalnih elektrarn, ki jih je mogoče dobro regulirati, zmanjšujeta vztrajnost omrežja in zanesljiva regulacijska zmogljivost.

Posamezne razpršene naprave so premajhne, da bi jih upravljavec omrežja lahko zaznal in uporabil. Virtualna elektrarna ravno to rešuje: omogoča njihovo vidnost in nadzor, tako da lahko znaten del prožnosti omrežja prihaja iz gospodinjstev in poslovnih objektov. Ker so te naprave tam, kjer se električna energija tudi porablja, virtualna elektrarna zmanjša tudi obremenitev preobremenjenega prenosnega omrežja.

Da to ni le teorija, kaže tudi analiza ameriškega ministrstva za energijo (DOE). Po njej danes večina zmogljivosti VPP deluje v okviru programov odziva na povpraševanje (demand response). S potrojitvijo zmogljivosti do leta 2030 bi bilo mogoče pokriti 10–20 odstotkov konične obremenitve in letno prihraniti približno 10 milijard dolarjev omrežnih stroškov. Ista analiza je pokazala, da VPP, sestavljen iz akumulatorjev za merilniki in polnilnikov za električna vozila, zagotavlja konično zmogljivost s približno polovico neto stroškov v primerjavi z velikim akumulatorskim parkom ali plinsko konično elektrarno.

Katera naprava se lahko priključi na VPP?

V VPP je mogoče vključiti skoraj vsako napravo, ki proizvaja, shranjuje ali porablja energijo na nadzorovan način, pod pogojem, da jo je mogoče meriti in upravljati na daljavo. Lahko razlikujemo med dvema skupinama: ena lahko zmanjša le lastno porabo, druga pa lahko aktivno oddaja tudi moč. Domača baterija zavzema posebno mesto, saj je primerna za obe vlogi. Seznam sega od sončnih celic za gospodinjstva vse do tovarniških procesov.

Sončni sistem kot virtualna elektrarna s shranjevanjem energije

Sončni panel je najbolj razširjen razpršen vir energije, vendar je njegova proizvodnja odvisna od vremena, zato se nanjo ni mogoče zanašati tako kot na elektrarno, ki jo je mogoče zagnati po urniku. Eden največjih evropskih upravljavcev VPP, podjetje Next Kraftwerke, prav tako opozarja, da je takšno dovajanje energije sicer merljivo in napovedljivo, vendar pa narava proizvodnje sodelovanje na trgih prožnosti praktično onemogoča.

Pametni inverter omogoča, da se proizvodnjo spremlja na daljavo, programira in po potrebi omeji. Gre za regulacijo navzdol: sončni panel lahko zmanjša dovajanje energije v omrežje, povečati pa ga ne more. To je lahko koristno, kadar v omrežju nastane presežek ponudbe, vendar samo to ni dovolj za pokrivanje konic porabe.

Virtualna elektrarna s sončnimi celicami je zato resnično dragocena, če je opremljena tudi z akumulatorjem. Po strokovnem povzetku sončni sistem v prvi vrsti oskrbuje gospodinjstvo, akumulator pa zagotavlja prožnost, medtem ko VPP kot tretja raven usklajuje delovanje številnih takih gospodinjstev.

Shranjevanje zmanjšuje tudi izgube. Kadar veliko sončnih celic vrača energijo v nizkonapetostno omrežje, se napetost poveča, zaradi česar morajo inverterji omejiti proizvodnjo. Po podatkih ene študije je mogoče s pametnimi inverterji in optimalno dimenzioniranimi akumulatorji to prisilno zmanjšanje proizvodnje in s tem povezane finančne izgube zmanjšati za 47 odstotkov. Sončni panel kot virtualna elektrarna torej izkorišča tudi sončno energijo, ki se je prej izgubljala, s shranjevanjem energije v virtualni elektrarni pa se iz dnevnega presežka ustvari večerna rezerva.

Shranjevanje energije v akumulatorjih

Akumulator je najbolj vsestranski element VPP, saj lahko deluje tako kot porabnik kot tudi kot proizvajalec: ob presežni proizvodnji se polni, v času konic pa se prazni. Virtualna elektrarna, ki temelji na akumulatorju, lahko svojo moč spreminja hitreje kot termoelektrarne, kar je še posebej dragoceno tam, kjer v omrežju prihaja do hitrih sprememb obremenitve. Strokovni viri zato štejejo akumulator za hrbtenico virtualnih elektrarn: brez njega bi manjkala tista hitra odzivnost, s katero se VPP odziva na spreminjajoče se razmere v omrežju.

Brezshranjevanja energije bi bila VPP v glavnem sposobna le za omejevanje porabe. Virtualna elektrarna z akumulatorjem pa lahko energijo tudi vrača. V skupnem programu podjetij Ava Community Energy in Sunrun na primer 1200 gospodinjskih odjemalcev prejema fiksno nadomestilo za to, da se njihovi akumulatorji vsak delovni dan izpraznijo v večernem konicnem obdobju.

Interesi lastnika pri tem niso ogroženi. Po povzetku podjetja Aurora Solar večina programov privzeto zadrži približno 20-odstotno raven napolnjenosti za gospodinjstvo, v primeru izpada električne energije pa sistem samodejno preklopi na oskrbo doma in ne podpira več omrežja. Za celotno sliko je pomembno vedeti, da vsak odvzem pomeni dodatni cikel polnjenja in praznjenja, kar postopoma pospešuje staranje akumulatorskih sistemov za shranjevanje energije.

Poleg gospodinjskih enot lahko del portfelja predstavljajo tudi večji sistemi BESS na industrijski ali omrežni ravni. Ista programska oprema lahko torej upravlja tako z gospodinjsko enoto za shranjevanje energije kot tudi z velikim parkom akumulatorjev, za omrežje pa se vse to pojavlja kot en sam vir.

Električni avtomobili in polnilniki za električne avtomobile

Električni avtomobil večino časa stoji: po analizi podjetja gridX je približno 95 odstotkov časa parkiran. Če je medtem priključen na polnilnik, njegova baterija postane prilagodljiv vir energije.

Danes je najbolj razširjena oblika enosmerno pametno polnjenje (V1G). V tem primeru polnilnik prilagaja moč in čas polnjenja proizvodnji ali obremenitvi omrežja, na primer v času konice proizvodnje sončnih celic ali v urah z manjšo obremenitvijo. Po podatkih Mednarodne agencije za energijo pametno polnjenje zmanjšuje konično obremenitev in tudi prisilno omejevanje proizvodnje iz obnovljivih virov. Prožnost pa je omejena, saj je odvisna od tega, s kakšno stopnjo napolnjenosti avtomobil prispe in kdaj lastnik potrebuje želeni doseg. Pametno polnjenje se lahko prilagodi tudi časovnim tarifam, tako da lastnik polni v najcenejših urah. Pri hitrem polnjenju pa praktično ni prožnosti, saj je v tem primeru cilj čim hitrejše polnjenje.

Naslednja stopnja je dvosmerno polnjenje (V2G), pri katerem avtomobil energijo vrača tudi v omrežje. IEA ocenjuje, da je potencial tega izjemen: po študiji iz San Francisca bi V2G do leta 2050 lahko preprečil tri četrtine preobremenitev transformatorjev v primerjavi z nereguliranim polnjenjem in polovico v primerjavi z enosmernim pametnim polnjenjem.

Pomanjkanje standardizacije in ureditve pa še vedno upočasnjuje širjenje dvosmernega polnjenja. Zato v večini virtualnih elektrarn polnilnik za električna vozila danes sodeluje predvsem kot regulirani odjemalec: ne vrača energije, vendar z usklajevanjem časa polnjenja znatno razbremeni omrežje.

Toplotne črpalke in drugi regulirani porabniki

Toplotna črpalka je na prvi pogled preprost porabnik, z vidika VPP pa tudi shranjevalnik. Po pregledu strokovne literature je masa toplotnega akumulatorja v stavbi sposobna shranjevati energijo v obliki toplote, tako da stavba sama deluje kot virtualni akumulator: notranja temperatura v okviru komfortnega območja ustreza stopnji napolnjenosti, masa toplotnega akumulatorja pa zmogljivosti.

V praksi to pomeni, da toplotna črpalka v času obilne proizvodnje iz obnovljivih virov energije predgreje ali predhladi, v konicah pa omeji svoje delovanje, pri čemer se ohrani občutek udobja. Zgradbe z veliko maso akumulatorja toplote tudi ob spremembah zunanjih razmer dlje ohranjajo prijetno notranjo temperaturo, zato je kratko zmanjšanje delovanja toplotne črpalke skoraj neopazno. Z uporabo izravnalnega rezervoarja ali rezervoarja za sanitarno toplo vodo se manevrski prostor še poveča, saj se proizvodnja toplote časovno loči od porabe električne energije. Po najnovejši študiji je ta zmogljivost najmočnejša v kombinaciji s sončnimi celicami, akumulatorjem in akumulatorjem toplote.

Ta možnost ni le teoretična. V okviru razvoja, ki ga podpira ameriško ministrstvo za energijo, delajo na prototipu toplotne črpalke, vgrajene v akumulator toplote, ki je zasnovana tako, da tri ure deluje z za 20 odstotkov manjšim koničnim porabom kot običajna zračna toplotna črpalka.

Enaka logika velja tudi za druge porabnike s sistemom za shranjevanje toplote, na primer za grelnike vode, električne grelne telese in hladilne naprave. Stopnja prožnosti pa se razlikuje od stavbe do stavbe, saj so možnosti, ki jih ponuja masa akumulatorja toplote, v veliki meri odvisne od tipa stavbe.

Delovanje sistema VPP in industrijski odjemalci

Industrijski in komercialni odjemalci predstavljajo enega najstarejših stebrov virtualnih elektrarn. Po povzetku Svetovnega gospodarskega foruma so med udeleženci sistemov VPP tudi veliki odjemalci, na primer tovarne, katerih lastniki se zavežejo, da bodo v času visokega povpraševanja zmanjšali svojo porabo.

Delovanje sistema VPP temelji na načrtovanju procesov. Po navodilih za načrtovanje podjetja Next Kraftwerke so med drugim prilagodljivi postopki mletja in taljenja, črpalke za dovajanje, hlajenje, ogrevanje in sušenje, podatkovni centri ter tehnologije »power-to-x«, medtem ko se zasilni viri energije in skladišča izjemno dobro vključujejo v virtualno elektrarno.

Koristi izhajajo iz dveh smeri. Energetsko intenzivne postopke je mogoče prestaviti na cenejše ure, prožnost, ponujena omrežju, pa prinaša prihodek, ki ga upravljavec deli z lastnikom naprave. Po mnenju podjetja Next Kraftwerke je prožnost na strani potrošnikov, na primer zmanjševanje konične obremenitve (peak shaving), izjemno iskana storitev, ki jo lahko kupijo tudi upravljavci prenosnih in distribucijskih omrežij.

Omejitve so prav tako realne. Po najnovejšem pregledu strokovne literature tehnološke omejitve pri prekinljivih industrijskih obremenitvah dopuščajo le kratka in redka časovna okna za aktiviranje. Ista študija je pokazala tudi, da če se te obremenitve kombinirajo z akumulatorskim skladiščem, lahko portfelj že izpolnjuje zahteve za storitve hitre frekvenčne rezerve. Skladišče pokriva hitre, kratke odzive, proizvodni proces pa se prilagaja le takrat, ko je to tehnološko izvedljivo.

Delovanje VPP – virtualne elektrarne

Najlažje si je delovanje VPP v praksi predstavljati kot enoten proces. Programska oprema na podlagi podatkov, ki prihajajo iz naprav, ustvari celovito sliko, iz katere izračuna najboljši urnik, nato pa pošlje navodila nazaj napravam. Delovanje virtualne elektrarne se tako lahko razčleni na štiri nenehno ponavljajoče se korake, ki so prisotni v vseh časovnih obdobjih, od načrtovanja za naslednji dan do posredovanja v realnem času. V nadaljevanju jih bomo podrobneje obravnavali.

Zbiranje podatkov

Vse se začne z meritvami. VPP mora nenehno vedeti, koliko energije proizvaja sončni panel, kakšna je stopnja napolnjenosti akumulatorja, ali je priključen električni avtomobil in kakšna je poraba na lokaciji. Te podatke zagotavljajo inverterji, krmilniki akumulatorjev, pametni števci in lokalni vmesniki (gateway).

Glede na poročilo Rocky Mountain Institute (RMI) o merjenjih VPP kakovost podatkov določajo nekatera ključna merila: zamik, ločljivost (na primer podatki v 15-minutnih ali 2-sekundnih intervalih) ter to, ali naprave komunicirajo po standardnem protokolu. Posebno pozornost je treba posvetiti manjkajočim vrednostim ali vrednostim zunaj območja. Po mnenju RMI so natančni, redno posredovani podatki eden od pogojev za zrelejši VPP.

Proizvajalci uporabljajo različne jezike, zato imajo standardi ključno vlogo. Inverterji na lokalni ravni običajno posredujejo podatke prek protokola SunSpec Modbus, medtem ko sta se za komunikacijo z oblakom in akterji v omrežju uveljavila standarda IEEE 2030.5 in OpenADR. Po povzetku zveze OpenADR se ti standardi medsebojno dopolnjujeta: OpenADR je močan pri širokem pošiljanju signalov, IEEE 2030.5 pa pri podrobnem krmiljenju in spremljanju stanja. Čim več naprav sledi tem standardom, tem ceneje in z manjšim tveganjem napak je mogoče priključiti nove izdelke in tipe.

Praktični zaključek: če v prihodnosti razmišljate tudi o VPP, je smiselno izbrati inverter in akumulator, ki ponujata odprt in dokumentiran komunikacijski vmesnik.

Agregacija

Med agregacijo programska oprema iz podatkov številnih posameznih naprav sestavi enoten, tržno sprejemljiv vir. To je potrebno, ker je gospodinjski akumulator premajhen za neposredno trgovanje: na veleprodajnih in sistemskih trgih storitev znaša minimalna velikost ponudbe običajno več megavatov. Obseg dobro ponazarja tudi ameriški primer: za sodelovanje v programu zmanjševanja povpraševanja podjetja Consolidated Edison je potrebna zaveza v višini 50 kW, kar je za posamezno gospodinjstvo običajno nedosegljivo.

VPP to rešuje tako, da združi individualno prožnost naprav v eno skupno celoto, ki opisuje regulativno zmogljivost celotnega parka, in to predloži kot ponudbo. S tržnega vidika se tako združeni portfelj obnaša kot en sam velik vir, lastniki pa pridobijo prihodke, ki bi bili posamezno nedosegljivi. V Kaliforniji na primer sistemski operater (CAISO) že od leta 2015 s posebnim modelom sodelovanja omogoča, da naprave, ki posamezno ne presegajo 1 MW, skupaj dosežejo 0,5 MW, kar je potrebno za vstop na trg.

Naloga matematično ni preprosta. Zaradi različnih profilov delovanja naprav različnih tipov, kot so akumulatorji, toplotne črpalke in polnilniki za električna vozila, natančen izračun skupnega obsega prožnosti običajno ni izvedljiv, zato programska oprema uporablja približne metode. Pri enotnem naboru naprav, na primer pri agregaciji akumulatorskih sistemov za shranjevanje energije, te metode delujejo z dobro natančnostjo, pri mešanem portfelju pa lahko dajejo preveč konzervativne rezultate, zaradi česar del prožnosti ostane neizkoriščen.

Optimizacija

Srce VPP je sistem za upravljanje z energijo, ki deluje v oblaku in na podlagi celotne slike odloča, kdaj naj flota kaj stori. Za to potrebuje napovedi o porabi, tržnih cenah in proizvodnji iz obnovljivih virov. Po poročilu revije IEEE Spectrum mnogi VPP-ji danes z uporabo strojnega učenja napovedujejo prožnost porabe, zmogljivost sončnih celic in akumulatorjev, vedenje uporabnikov ter obremenitvene dogodke v omrežju.

Načrtovanje je večplastno. Upravljavec na podlagi napovedi poda ponudbo na trgu za naslednji dan, med dnevom načrtovanje ponovno prilagodi na podlagi svežih podatkov, v realnem času pa popravi dejanska odstopanja. Čim krajše je napovedno obdobje, tem manjša je napaka, zato trg znotraj dneva omogoča, da upravljavec na podlagi natančnejše napovedi popravi načrtovanje še pred izpolnitvijo obveznosti. Razliko med obljubljeno in dejansko porabo je treba poravnati v obliki energije, kar je lahko drago. Po podatkih ene raziskave lahko ponovno načrtovanje, odvisno od letnega časa in strategije, to odstopanje zmanjša celo za 90 odstotkov.

Optimizacija služi več ciljem hkrati: čim večjemu prihodku, čim nižjim stroškom in zanesljivemu izpolnjevanju obveznosti. Slednje je še posebej pomembno, saj na sistemskih trgih storitev veljajo stroge zahteve glede zanesljivosti, neizpolnjevanje obveznosti pa lahko povzroči plačilo kazni ali izključitev s trga. Dober sistem upravljanja z energijo v okviru programa VPP zato upošteva tudi negotovost napovedi, da se izogne prekomernemu ponujanju.

Upravljanje

V zadnjem koraku se odločitev pretvori v fizično posredovanje. Upravljavec VPP v realnem času z avtomatskimi krmilnimi signali aktivira posamezne naprave, da izpolni svoje tržne obveznosti. Programska oprema skupno ponudbo razčleni na navodila na ravni naprav: katera baterija naj izprazni koliko energije, katera toplotna črpalka naj za koliko časa zadrži svoje delovanje. Ta korak se v strokovni literaturi imenuje dezagregacija: skupni krmilni signal je treba razdeliti med člane flote.

Signal redko potuje neposredno do naprave. Običajno ga sprejme lokalni sistem EMS ali vmesnik, ki ga prevede v jezik inverterja ali polnilnika. Prek njega je mogoče na primer nastaviti omejitev dovajanja energije, zagnati način delovanja na strani povpraševanja ali pridobiti telemetrijske podatke. Po podatkih iz učnega gradiva o VPP-ju upravljavec v času obremenitve omrežja pošlje en sam signal, na katerega v nekaj sekundah ali minutah odgovori tudi več tisoč naprav.

Lastnik ob tem ohrani nadzor. Programi običajno omogočajo uporabniško preglavitev; VPP ne sme preseči nastavljene minimalne stopnje napolnjenosti, v primeru izpada električne energije pa ima oskrba doma prednost.

Upravljanje je tudi varnostno vprašanje. Glede na pregled kibernetske varnosti je bil med pogostimi protokoli DER protokol IEEE 2030.5 že od samega začetka razvit s strogimi zahtevami glede šifriranja, medtem ko so v primeru protokolov Modbus in DNP3 ugotovili več ranljivosti, pri čemer le najnovejše različice ustrezajo sodobnim varnostnim standardom. Zanesljiv VPP zato temelji na šifrirani in avtentificirani komunikaciji.

Kakšna je vloga agregatorja v VPP?

Virtualna elektrarna je tehnični sistem, agregator pa je tržni akter, ki ta sistem upravlja in posluje v imenu flote. Po opredelitvi agencije IRENA so agregatorji novi udeleženci na trgu, ki optimizirajo uporabo razpršenih virov energije in jih kot enoten subjekt, tj. virtualno elektrarno, vnašajo na trg. Strokovna literatura zato ti dve pojmi pogosto uporablja kot sopomenki. Izraz »energetski agregator« se nanaša na istega udeleženca.

Kaj točno počne agregator energije?

Če se sprašujete, kaj počne agregator energije, najbolj jedrnat odgovor ponuja zakonodaja Unije. V skladu z Direktivo 2019/944/EU je agregacija dejavnost, pri kateri fizična ali pravna oseba združi porabo ali proizvedeno električno energijo več porabnikov, da jo proda, kupi ali ponudi na dražbi na katerem koli trgu z električno energijo.

V praksi to pomeni več nalog. Po povzetku agencije IRENA agregator napoveduje in prodaja proizvodnjo naprav, jo časovno usklajuje z dnevnim trgom, zagotavlja izravnalne storitve upravljavcem prenosnih omrežij ter, kjer obstaja trg za to, tudi imetnikom koncesij za distribucijska omrežja. Agregirana flota lahko nadomesti tudi del elektrarn za pokrivanje konic in ublaži obremenitvene skoke, ki jih povzročajo hitra nihanja proizvodnje iz obnovljivih virov. Za lastnike izvaja upravljanje z energijo, kar lahko prinese prihranke na računu za energijo, prihodke pa deli z udeleženci.

Koliko je to vredno, kaže belgijska analiza: z regulacijo povpraševanja pri 40 000 toplotnih črpalkah v gospodinjstvih je mogoče zagotoviti 100 MW rezervne zmogljivosti za uravnavanje povpraševanja s stroški od 0 do 14 evrov na megavatno uro, v primerjavi s 32 evri, ki so bili v preteklosti običajna cena za tradicionalne rezerve.

Direktiva posebej omenja tudi neodvisnega agregatorja, ki ni povezan s trgovcem z električno energijo stranke. Potrošnik lahko z njim sklene pogodbo o agregaciji brez soglasja svojega trgovca, direktiva pa izrecno zahteva, da stranka ustrezno sodeluje pri koristih te dejavnosti. Podrobna pravila oblikujejo države članice same, zato se pogoji lahko razlikujejo od države do države.

Priporočilo SOLARKIT: agregacija sončnih celic in akumulatorjev je učinkovita v okviru VPP

V tem delu si lahko preberete naše priporočilo. Ker SOLARKIT trži naprave za shranjevanje energije, svojo argumentacijo namerno temeljimo na neodvisnih virih. Na kratko: kombinacija sončnih celic in akumulatorjev je v sistemu VPP učinkovita, ker sončne celice zagotavljajo energijo, akumulatorji pa regulativnost. Skupaj omogočajo tako povečanje kot zmanjšanje moči, kar nobenemu od njiju samemu ne bi uspelo. Naslednja dva dela to prikazujeta tudi v praksi.

Prožnost omrežja: shranjevanje presežne proizvodnje sončnih celic

Proizvodnja sončne energije in poraba se redko ujemata. Po poročilu Agencije Evropske unije za sodelovanje na področju energetskega reguliranja (ACER) iz leta 2026 širjenje sončne energije še poglablja tako imenovano »krivuljo račke«: opoldne je vedno več ur z negativnimi cenami, zjutraj in zvečer pa so cenovni vrhovi še izrazitejši. V primeru iz Nemčije je 1. maja 2025 po popoldanskem dnu cena zvečer poskočila nad 400 evrov/MWh.

Po analizi podjetja Montel Analytics sta za povečanjem števila negativnih cen rekordna proizvodnja sončne energije ter pomanjkanje skladišč in prožne porabe. Do konca oktobra 2025 so v eni od cenovnih con Švedske, na Nizozemskem, v Nemčiji, Španiji, Belgiji in Franciji zabeležili več kot 500 ur z negativnimi cenami. Po najnovejši analizi, ki obravnava spomladansko obdobje, je v Nemčiji 46,8 odstotka proizvodnje iz sončnih celic padlo v ure z negativno ceno.

Tu vstopi v igro akumulator. Če namesto da bi popoldanski presežek vnašali v omrežje, ga shranite v akumulator, ga ne prodajate po znižani ceni, omrežje pa se razbremeni. V sistemu VPP se vse to dogaja usklajeno, v mnogih gospodinjstvih hkrati, kar pomeni pravo prožnost omrežja.

Pri izbiri naprav je ključna komunikacijska zmogljivost. Po podatkih proizvajalca v Evropi deluje več kot 17 000 sistemov iz evropske serije akumulatorjev EcoFlow PowerOcean, njihovo upravljanje pa poteka prek lastne programske opreme za upravljanje energije v gospodinjstvu (HEMS). Možnost sodelovanja v VPP se po podatkih proizvajalca razlikuje glede na regijo in ponudnika, zato je priporočljivo, da to vnaprej preverite.

Vračanje energije v času konične obremenitve

Prava vrednost akumulatorja se pokaže zvečer, ko sončni kolektorji ne proizvajajo več energije, poraba in cena pa sta na vrhuncu. V takih primerih virtualna elektrarna sončno energijo, shranjeno v akumulatorjih, uporabi za oskrbo gospodinjstva ali jo pošlje v omrežje in s tem nadomesti del dragih elektrarn za pokrivanje konic.

To deluje tudi v praksi. Po navedbah proizvajalca akumulatorji FoxEss v Avstraliji že sodelujejo s štirimi ponudniki storitev VPP in devetimi distribucijskimi omrežnimi družbami, v Združenem kraljestvu pa jih je mogoče priključiti na VPP podjetja Axle Energy. Po opisu podjetja Axle sistem običajno oddaja energijo 4–8-krat na mesec, lastnik pa v aplikaciji ohranja popoln nadzor nad akumulatorjem.

Na industrijskih in komercialnih lokacijah se zmanjšanje konične obremenitve lahko posebej izplača. Tam, kjer je cena odvisna od najvišje izmerjene moči, baterija ohranja porabo iz omrežja pod določenim pragom in s tem zmanjša stroške za moč. Po mnenju ameriške skupine Clean Energy Group sončni panel sam po sebi redko učinkovito zmanjša konično porabo, baterija pa je popolnoma nadzorljiva, zato je za to nalogo posebej primerna. O tem smo podrobno pisali v našem članku z naslovom »Zmanjševanje konične obremenitve s sistemom za shranjevanje energije «.

Naše priporočilo: zmogljivosti VPP ne iščite naknadno. Že v fazi načrtovanja izberite hibridni inverter in akumulator, ki ponujata standardni, odprti komunikacijski vmesnik, ter preverite, pod kakšnimi garancijskimi pogoji proizvajalec dovoljuje zunanje krmiljenje.

Pogosta vprašanja o sistemih Virtual Power Plant

Kakšna je vloga sistema EMS v virtualni elektrarni?

EMS, tj. lokalni sistem za upravljanje z energijo, kot enoten povezan sistem spremlja, krmili in optimizira sončne celice, akumulatorje in porabnike v domu ali na lokaciji. V virtualni elektrarni sprejema signale platforme VPP in jih izvaja ob upoštevanju lokalnih omejitev, na primer nastavljene minimalne stopnje napolnjenosti.

Sistemi VPP in BESS: kakšna je razlika?

BESS je fizična naprava, torej akumulatorski sistem za shranjevanje energije, VPP pa je programska povezava, ki upravlja z mnogimi različnimi napravami kot z enim samim virom. Sistem BESS je lahko del VPP, zato VPP in BESS nista medsebojni alternativi: sistem za shranjevanje je strojna oprema, virtualna elektrarna pa je tista raven, ki usklajuje več takih sistemov za shranjevanje in jih vključuje v trg.

Kakšna je razlika med VPP in mikromrežo?

Mikromreža deluje znotraj fiksnih meja in se lahko v otoškem načinu odklopi od omrežja, tako da svoje odjemalce oskrbuje tudi ob izpadu električne energije. VPP pa ostane priključen na omrežje, združuje naprave, razpršene po velikem območju, in služi predvsem omrežju in trgu.

Ali sodelovanje v sistemu VPP skrajša življenjsko dobo akumulatorja?

Vsak klic pomeni dodatni cikel polnjenja in praznjenja, vendar je učinek odvisen predvsem od načina uporabe: poškodbe povzročata predvsem globoko praznjenje in neugodna temperatura, medtem ko je pri plitvih, dobro reguliranih ciklih ta učinek precej manjši. Vredno je preveriti, ali program ohranja minimalno raven napolnjenosti in kaj pravi proizvajalčeva garancija glede zunanjega krmiljenja.

Kaj je potrebno, da se moj sončni sistem priključi na VPP?

Potrebujete inverter in akumulator, ki se lahko daljinsko upravljata in zagotavljata podatke v realnem času, ter dostopen program VPP v vaši okolici. V EU lahko v skladu z direktivo 2019/944/EU sklenete pogodbo o agregaciji tudi brez soglasja vašega dobavitelja in zaprosite za namestitev pametnega števca.