Komunitní energetika pro obce v příkladech

Od decentrálních zdrojů energie k centrálním a zase zpět

Ve dvacátých letech 20. století následovalo sjednocování parametrů a výstavba regionálních elektrizačních soustav. Tento směr propojování a unifikace byl dovršen roku 1953 propojením české a moravskoslovenské soustavy. V následujících desetiletích se postupně připojovaly nové velké výrobní elektrárenské bloky a byla rea­lizována vedení na stále vyšších napětích, která následně sloužila jako přenosové sítě. Současně probíhalo i propojování s elektrizačními soustavami v zahraničí a význam malých zdrojů postupně zanikal. Princip výroby a přenosu elektrické energie tedy postupně směřoval od množství drobných výroben rozmístěných v lokalitách blízko požadovaným spotřebám po centrální zdroje a s nutností dálkových vedení velkých výkonů. Velké centrální zdroje umožnily jednodušší správu sítě s možností plánovat odstávky, servisování a řízení provozu.

Ve snaze o ochranu životního prostředí, snížení emisí a v posledním období též zajištění energetické nezávislosti a bezpečnosti stále více rezonuje společností využívání obnovitelných zdrojů energie (OZE). Už z principu povahy těchto zdrojů se jedná převážně o zdroje decentrální, což mění charakter a zavedené principy energetiky. Výroba se opět dostává do bezprostřední blízkosti spotřeby, nicméně je třeba se popasovat s novými problémy soudobosti výroby a spotřeby. Nejen spotřeba, ale i výroba v sítích s velkým podílem OZE je nestálá, v případě užití energie větru, vody a slunce souvisí s charakterem počasí. S omezenou přesností a časovým horizontem je však predikovatelná. Uřídit velké množství zdrojů staví před provozovatele sítě novou výzvu. S ohledem na jejich množství musí naprostá většina stabilizačních funkcí probíhat automatizovaně a ve velké míře jsou užity nástroje statistiky. Z tohoto pohledu mohou být naopak sítě s decentrálními zdroji stabilnější – současný výpadek několika zdrojů neznamená, na rozdíl od výpadku centrálních zdrojů, problém.

Energetické komunity

Ve snaze zajistit soudobost výroby i spotřeby a snížit tím nároky na regulaci budou hrát roli i menší celky či uskupení výrobců, spotřebitelů a prosumerů (výrobců a současně spotřebitelů). Ty budou aktuální výrobu a spotřebu sdílet a s výsledným saldem vystupovat vůči svému dodavateli energie. Velmi zjednodušeně to může být určitá paralela k lokální distribuční soustavě, která je „volně rozpuštěna“ ve stávající distribuční soustavě, tj. využívá ji pro přenos energie mezi svými členy a interakci s dodavatelem. Komunita může být realizována v rámci jednotlivých domů (kde se však jedná z pohledu vlastnictví sítě o poněkud odlišný model), ulic, čtvrtí či celých obcí. Může dokonce sestávat z aktérů v prostorově značně odlehlých oblastech, připojených dokonce do různých distribučních území. Podmínkou férového přístupu však zůstává, že aktéři by měli nést spravedlivé náklady na náklady vyvolané užitím a zatížením sítě. Výše popsaný model však zatím není v České republice legislativně ukotven, jeho spuštění včetně nutných technických úprav (průběhové měření, předávání dat o měření a jejich použití v následné fakturaci) je plánováno na průběh roku 2023.

Příkladem ve vytváření komunit se mohou stát města a obce, které vlastní a provozují řadu objektů i zařízení s různým způsobem užití. Vytvoření komunity jim umožní efektivně hospodařit s energií, v ideálním případě by měly být komunity otevřené i majitelům soukromých objektů, což pro ně může být v řadě případů rovněž ekonomicky zajímavé. Obr. 1 ukazuje schematicky možné dění v síti, kde vystupují jak odběratelé, tak prosumeři. Příkladem vhodného sdílení energie může být virtuální spojení odběrného místa pro školské zařízení a penzion. V období letních prázdnin, kdy je provoz ve školském zařízení utlumen a kdy fotovoltaika, jež je na něm instalována, vyrábí nadbytek energie, je naopak vyšší provoz v penzionu, kde se energie vhodně užije. Podobně se při spotřebě energie vhodně doplňují rezidenční a administrativními budovy. Tab. 1 ukazuje charakteristiku spotřeby různých typů budov (záleží však vždy na konkrétním případě).

Obec Modrava

Obec Modrava v Národním parku Šumava leží na soutoku tří šumavských potoků – Modravského, Filipohuťského a Roklanského – a tímto soutokem vzniká řeka Vydra. Osídlení obce je tvořeno dvěma částmi: Modravou a Filipovou Hutí. Obec má sice jen cca 100 obyvatel, nicméně je známým, turisticky vyhledávaným cílem, tudíž v sezoně je v ní v provozu mnoho ubytovacích zařízení a služeb. Mezi objekty ve vlastnictví obce patří:

• obecní úřad;
• infocentrum;
• Návštěvnické centrum dřevařství (Dřevák);
• Modrý penzion;
• stanice záchranné služby;
• hasičská zbrojnice, sběrný dvůr, ČOV.

Většina objektů je vytápěna tepelnými čerpadly, některé mají navíc instalován kotel na kusové dřevo. Výrazně největší spotřebu elektrické energie z uvedených objektů má čistírna odpadních vod (ČOV) s kontinuálním provozem technologie. Areál ČOV má velký potenciál instalace FVE, simulace ukázala možnost téměř 36% reálné soběstačnosti zásobování elektřinou bez baterie; s baterií (uvažován je příklad se 60 kWh využitelné kapacity) až 45 %. S ohledem na provoz technologie přes den však baterie nemá velký přínos, energie je lokálně ve velké míře užita i bez ní. Ve zbylých objektech může naopak pomoci balancovat krátkodobé odběrové špičky a celodenní provoz i výrazně menší baterie. Celková soběstačnost uvažovaných objektů při plném ekonomickém využití potenciálu střech (celkem je uvažováno 141 kWp FVE) byla vypočtena na 29 % bez baterií a na 38 % s bateriemi rozmístěnými u jednotlivých objektů.

Obec Třebusice

Podobným způsobem byla řešena koncepce možné instalace FVE ve středočeské obci Třebusice. V této obci se ukázalo vhodné propojit výrobu elektřiny pomocí FVE na mateřské školce a obecním úřadu se sezonním užitím pro technologii koupaliště (provoz filtrace) a do budoucna (po provedení rekonstrukce) i s provozem obchodu s potravinami. Instalací FVE pro uvažované objekty ve vlastnictví obce lze dosáhnout až 22 % úspory odběru elektrické energie; až 38 % pak při současné instalaci bateriových systémů.

Závěr

Předpokládané vytvoření legislativního a technického rámce pro vznik energetických komunit v České republice bude důležitým stimulem pro širší rozvoj obnovitelných zdrojů. Podpoří vytváření smysluplných celků, propojujících aktéry s různými odběrovými a výrobními profily energie, které se budou vzájemně doplňovat tak, aby byli aktéři společně co nejvíce soběstační. Na obou případových studiích se ukázalo, že instalací fotovoltaického zdroje je možné dosáhnout značných úspor, obzvláště nyní, při velkém nárůstu cen elektrické energie. Bateriový systém v mnohých případech umožní vyrovnávat denní nesoulad mezi výrobou a spotřebou – zajistí tím nižší přetoky do sítě a vyšší úsporu elektrické energie. Jelikož však baterie vytvářejí velký podíl na celkových investičních nákladech (typicky cca 40 %, v případě velkých kapacit i vyšší) a tvoří z hlediska životnosti nejslabší článek systému, je třeba jejich užití vždy zvážit a prokázat jejich opodstatnění simulací provozu. Pro výše uvedené případy byla spočtena ekonomická návratnost do šesti let. S užitím dotačních výzev, jako je aktuální výzva Státního fondu životního prostředí RES+ pro obce a města, je navíc možné získat až 75 % investičních prostředků zahrnujících oprávněné náklady související s instalací fotovoltaických zdrojů, jako např. na rekonstrukci střechy. Tyto prostředky dále výrazně zkracují dobu návratnosti systému. 

Poděkování

Výzkum byl podpořen z projektu OP VVV Centrum pokročilé fotovoltaiky, CZ.02.1.01/0.0/0.0/15_003/0000464. Dále děkujeme zástupcům obce Modrava a Třebusice za svolení ke zveřejnění informací z připravených studií, jmenovitě Ing. Antonínu Schubertovi a Ing. Ditě Losové Doubnerové.

Zdroje:
[1] GALETKA, Martin. Vznik a vývoj přenosové soustavy elektrické energie. TZB-info [on-line]. © 2001–2022 [cit. 2022-12-13]. Dostupné z: https://energetika.tzb-info.cz/elektroenergetika/13645-vznik-a-vyvoj-prenosove-soustavy-elektricke-energie.
[2] Koncepční návrh využití PV systémů pro obec Třebusice – interní dokument.
[3] Koncepční návrh využití PV systémů pro obec Modrava – interní dokument.

GRAFICKÉ PODKLADY: archiv autora

Tab. 1 Charakteristika spotřeby různých typů budov