Energetyka konwencjonalna, bazująca na spalaniu paliw kopalnych w celu wyprodukowania prądu elektrycznego, oferowała prostotę w dostarczaniu energii elektrycznej – prąd płynął w jednym kierunku, od producenta do odbiorcy. Główną zaletą takiego rozwiązania jest niezawodność dostaw energii, niezależnie od pory dnia czy nocy. Należy jednak mieć świadomość, że taki system niesie ze sobą pewne koszty środowiskowe w postaci emisji gazów cieplarnianych. Współczesne technologie opierają się na odnawialnych źródłach energii, które, choć ekologiczne i bardziej ekonomiczne, z natury swojego działania są mniej przewidywalne. Ilość prądu generowanego przez panele fotowoltaiczne czy turbiny wiatrowe zależy od aktualnych warunków pogodowych, takich jak nasłonecznienie czy siła wiatru. Z tego też powodu w instalacjach bazujących na odnawialnych źródłach energii niezbędne stają się zaawansowane systemy zarządzania energią, które pomagają zoptymalizować jej wykorzystanie.
Przeczytaj także:
Jakie są rodzaje konstrukcji montażowych dla paneli fotowoltaicznych?
Magazyn energii czy agregat prądotwórczy? Co będzie lepszym rozwiązaniem?
Jak postępować w przypadku pożaru instalacji fotowoltaicznej?
Co to jest system zarządzania energią?
System Zarządzania Energią, znany także jako EMS (od ang. Energy Management System), to zaawansowany układ urządzeń wraz z oprogramowaniem, którego głównym zadaniem jest monitoring, kontrola i optymalizacja przepływów energii w obiekcie. Chociaż idee stojące za EMS nie są nowością i od wielu lat stanowią kluczowy element w zakresie poprawy efektywności energetycznej, to do niedawna były one głównie stosowane w wyspecjalizowanych jednostkach sektora energetycznego czy biznesowego.
Ich głównym celem była redukcja zużycia dostarczanej energii elektrycznej, co przekładało się na znaczne oszczędności kosztów oraz minimalizowanie emisji szkodliwych dla środowiska gazów. Niemniej jednak, wraz z rosnącą popularnością mikroinstalacji fotowoltaicznych, systemy EMS zaczęto produkować dla gospodarstw domowych, gdzie pomagają one klientom indywidualnym w efektywnym zarządzaniu i wykorzystaniu produkowanego prądu z promieniowania słonecznego.
Czy Energy Management System jest potrzebny w instalacji fotowoltaicznej?
Odnawialne źródła energii, takie jak energia słoneczna, choć przynoszą wiele korzyści dla środowiska naturalnego, są niesterowane. Ich zdolność do generowania energii elektrycznej jest silnie uzależniona od czynników zewnętrznych, takich jak warunki pogodowe czy pora roku, nad którymi nikt nie ma kontroli.
W przypadku fotowoltaiki, największa produkcja prądu ma miejsce w okresie wiosennym i letnim, kiedy to nasłonecznienie jest największe, a dni są najdłuższe. W tym czasie generowana energia często przekracza faktyczne zapotrzebowanie na prąd danego gospodarstwa domowego. Z kolei w miesiącach zimowych, kiedy zapotrzebowanie na energię, szczególnie cieplną, jest znacznie większe z powodu niskich temperatur, fotowoltaika nie jest w stanie dostarczyć odpowiednich ilości prądu, ponieważ dni są krótkie a nasłonecznienie ograniczone. Co więcej, chwilowy wzrost produkcji energii w ciągu dnia z fotowoltaiki nie zawsze odpowiada momentom największego zapotrzebowania na prąd w gospodarstwach domowych.
Dla przykładu, fotowoltaika w okresie zimowym osiąga najwyższą efektywność wtedy, kiedy nikogo z reguły nie ma w domu lub zapotrzebowanie na energię jest najniższe. Z kolei wieczorami, gdy to zapotrzebowanie jest najwyższe, instalacja fotowoltaiczna nie pracuje. Niwelowanie tych rozbieżności spoczywało dotychczas na barkach systemu energetycznego. Prosumenci mogli korzystać między innymi z systemu opustów. Nadwyżkę wyprodukowaną w ciągu dnia i odesłaną do operatora sieci energetycznej, mogli odbierać wieczorami lub nocą.
Z praktycznego punktu widzenia nie była to oczywiście ta sama energia. Ta, która była pobierana przez prosumentów pochodziła przede wszystkim ze spalania węgla. To z kolei oznaczało, że pozytywny wpływa fotowoltaiki na środowisko naturalne był ograniczony i utrudniało dążenie do dekarbonizacji krajowego systemu energetycznego. Osiągnięcie zero emisyjności i transformacja całego systemu nie może jednak powieść się, jeśli odbiorcy końcowi nie angażują się w zwiększenie autokonsumpcji. Z tego też względu wprowadzono nowy system rozliczeń, czyli net-billing.
Systemy zarządzania energią w domu a net-billing
1 kwietnia 2022 roku wprowadzono system rozliczeń z fotowoltaiki o nazwie net-billing. Dla prosumenta stała się istotna przede wszystkim wartość energii elektrycznej w momencie jej wytworzenia. Nadwyżki prądu, które zostaną odesłane do sieci energetycznej są wyceniane na podstawie miesięcznej rynkowej ceny energii, natomiast po tej dacie będzie obowiązywać rozliczenie na podstawie stawki godzinowej z TGE. Wyliczona kwota jest w takim przypadku depozytem prosumenckim, z którego pokrywa się wartość energii pobranej z sieci w momencie większego zapotrzebowania. Co jednak istotne, wartość energii ulega wahaniom.
W celu zwiększenia opłacalności z fotowoltaiki warto zmaksymalizować autokonsumpcję, o czym więcej piszemy w naszym artykule Czym jest i jak zwiększyć autokonsumpcję energii z fotowoltaiki?. Ewentualne nadwyżki wyprodukowanej energii najbardziej będzie opłacało się oddawać do sieci w momencie, gdy jej cena będzie najwyższa. Osiągnięcie takiego celu ułatwia między innymi zastosowanie inteligentnego systemu zarządzania energią HEMS i EMS.
Jak działa system zarządzania energią HEMS i EMS?
Systemy zarządzania energią, zarówno HEMS, jak i EMS, funkcjonują w oparciu o zbieranie i analizowanie danych dotyczących zużycia energii. Monitorują one działanie urządzeń w gospodarstwie domowym lub firmie oraz analizują zachowania użytkowników w zakresie korzystania z nich. Dodatkowo badają produkcję energii przez panele fotowoltaiczne i sterują pracą urządzeń w taki sposób, aby spełniać wyznaczone cele. Przykładowo, dla instalacji fotowoltaicznych działających w systemie net-billingu głównym celem będzie maksymalizacja wykorzystania wyprodukowanej energii i jednoczesne ograniczenie pobierania prądu z sieci energetycznej.
Co jednak istotne, systemy zarządzania energią domową mogą również świetnie współpracować z instalacjami PV korzystającymi z systemu opustów. Dzięki nim można między innymi ograniczyć straty na rzecz sprzedawcy. W zależności od systemu przepada prosumentowi od 20 do 30 procent nadwyżki oddanej do sieci. Domowe systemy zarządzania energią pozwalają również zadbać o płynność pracy instalacji PV w przypadku zbyt wysokiego napięcia w sieci.
