Magazyny energii

W dobie wysokich cen energii elektrycznej, optymalne jej wykorzystanie stanowi jeden z walorów konkurencyjności. W obszarze optymalizacji kosztów energii elektrycznej można znaleźć szereg rozwiązań preferowanych przez przedsiębiorców. Znajdują się wśród nich m.in. poprawa efektywność energetycznej, optymalizacja zakupów energii, własne odnawialne źródła energii, zakup zielonej energii w formule PPA czy optymalizacja kosztów dystrybucji.

Kolejnym środkiem w arsenale takich działań może być elastyczność odbiorcy, czyli zmiana profilu zużycia celem uzyskania korzyści. Taka elastyczność może być realizowana poprzez zastosowanie magazynów energii – choć uczciwie należy przyznać, że nie jest to jedyny sposób (do innych należą m.in. własne dyspozycyjne źródło wytwórcze w postaci agregatu czy systemy zarządzania energią)

Magazyny energii powoli wchodzą pod strzechy przedsiębiorstw. W pierwszej kolejności na potrzeby zwiększenia auto konsumpcji z instalacji PV, niekoniecznie zaś z powodu elastyczności. To rozwiązanie nie jest jeszcze dobrze znane, ponieważ do tej pory świeciło się na czerwono w Excelach. Warto jednak zaznaczyć, że wraz ze spadającymi cenami magazynów energii oraz zwiększającą się zmiennością cen energii elektrycznej wartości figurujące w Excelu będą coraz częściej świecić się na zielono (choć nie zawsze i nie każdemu).

Zwiększanie auto konsumpcji

Wykorzystanie magazynu energii do zwiększenia poziomu auto konsumpcji z instalacji PV zainstalowanej u odbiorcy, to jeden z możliwych – znanych i stosowanych – sposobów wykorzystania magazynu. Dzięki niemu można lepiej zagospodarować nadwyżki produkcji. W przypadku instalacji w trybie zero export, w momentach produkcji PV przewyższającej zapotrzebowanie odbiorcy, produkcja z PV musi być ograniczana a energia tracona. Magazyn może zapobiec tym stratom, wykorzystując zgromadzoną energię w innych godzinach.

W przypadku instalacji z możliwością odsprzedaży nadwyżek energia nie jest tracona, a oddawana do sieci, co generuje przychód dla odbiorcy. Jednak bardzo często nadwyżki sprzedawane są albo w godzinach dużej produkcji PV w skali całego kraju, albo w okresach niskiej aktywności odbiorcy, np. w weekendy. W obu przypadkach zazwyczaj mamy do czynienia z niskimi cenami energii.

Całkowity koszt zakupu energii przez odbiorcę jest – co do zasady – wyższy niż sama cena sprzedaży energii z PV. Wynika to przede wszystkim z doliczania do ceny każdej zakupionej MWh narzutu, zawierającego koszty tzw. kolorów – marży, bilansowania itp. Po drugie, koszt energii dla odbiorcy uwzględnia nie tylko cenę, lecz także koszty dystrybucji. To wszystko powoduje, że odsprzedaż energii do sieci nie jest interesem życia, a w kolejnych latach będzie jeszcze mniejszym.

O wiele lepszym pomysłem niż odsprzedaż nadwyżek jest ich zmagazynowanie, a następnie wykorzystanie na potrzeby własne w godzinach, gdy produkcja z PV nie pokrywa całego zapotrzebowania, lub jej nie ma w ogóle.

Odbiorca aktywny, przesuwający zużycie w czasie z wykorzystaniem magazynu

Magazyn może gromadzić energię w jednych okresach i oddawać ją w innych. Dzięki temu, przy braku ingerencji w pracę obiektu, z którym współpracuje, może zmienić profil zużycia. Oczywiście nie zmienia profilu zużycia urządzeń na obiekcie, lecz modyfikuje profil z perspektywy sieci elektroenergetycznej i wskazań licznika rejestrującego zużycie energii.

Dzięki zmianie profilu zużycia odbiorca może z jednej strony optymalizować koszty energii elektrycznej, a z drugiej – uzyskiwać przychody. Mogą to być oszczędności (tudzież przychody) uzyskane z:

• optymalizacji kosztu zakupu energii;
• optymalizacji kosztu dystrybucji;
• optymalizacji opłaty mocowej;
• przychodów z DSR w rynku mocy;
• przychodów ze świadczenia usług na rynku bilansującymi rynkach elastyczności.

Optymalizacja kosztu zakupu energii

Koszty energii elektrycznej można podzielić na 3 części:

• koszty zakupu energii elektrycznej od jej wytwórców;
• koszty przesyłania i dystrybucji tej energii od wytwórców do odbiorcy;
• podatki i opłaty dodatkowe pobierane w ramach rachunku za dystrybucję.

Optymalizacja kosztów zakupu energii to wykorzystanie różnic w cenach energii w poszczególnych godzinach doby. Innymi słowy – przesuwanie zużycia z godzin cen wysokich do przedziału czasowego, w którym obowiązują niższe ceny.

Polega to na ładowaniu magazynu tanią energią, co powoduje pobieranie z sieci większej ilości niż potrzebujemy w danym momencie, a następnie rozładowywanie magazynu w okresach wysokich cen, co zmniejsza zużycie z punktu widzenia sieci. Działanie to często jest określane jako arbitraż cenowy, zobrazowany na rysunku poniżej:

Zmienność cen energii elektrycznej

Im wyższa zmienność cen, tym większe możliwości ich optymalizacji, a więc i większe oszczędności. Ogólne trendy na rynku energii, takie jak wzrost udziału pogodozależnych OZE, wyłączanie elektrowni węglowych czy wzrost szczytowego zapotrzebowania na energię w wyniku elektryfikacji ciepła i transportu, będą tą zmienność powiększały. Można dyskutować, czy obecnie obserwowana zmienność utrzyma się w następnych miesiącach. Można również zastanawiać się, jaki wpływ na tą zmienność będzie miał rozwój magazynowania energii. Jednak fakt, że zmienność cen energii jest czymś, z czym odbiorcy będą się mierzyć przez najbliższe lata, jest niezaprzeczalny.

Aby móc wykorzystać ją do optymalizacji swoich kosztów, przedsiębiorca musi nabyć część lub całość energii na tak zwanym rynku SPOT, czyli krótkoterminowym rynku energii. Najpopularniejszym rynkiem tego typu jest obecnie Rynek Dnia Następnego (RDN).

Ważne, by oferta SPOT występowała w wariancie kształtowania finalnej ceny jako średniej ważonej wolumenem zużycia. Niestety na rynku dostępnych jest szereg ofert sprzedaży energii, które zawierają w sobie element SPOT, jednak zmiana profilu zużycia nie powoduje zmniejszenia kosztu zakupu energii. W ofertach tych cena energii nie jest liczona jako średnia ważona wolumenem zużycia, a w inny sposób – na przykład jako średnia arytmetyczna cen RND, czy jako średnia ważona planowanym wolumenem.

Na wysokość uzyskanych oszczędności będzie też miało wpływ podejście sprzedawcy do rozliczeń w godzinach cen ujemnych. Niestety, w wielu umowach w modelu SPOT sprzedawcy w godzinach cen ujemnych zastępują tę cenę wartością 0 zł/kWh. Zmniejsza to oszczędność uzyskaną dzięki magazynowi, ale i podwyższa rachunek odbiorcy – również takiego, który nie korzysta z magazynu energii.

Optymalizacja kosztu dystrybucji

Opłaty dystrybucyjne mogą mieć charakter stały, czyli niezależny od ilości zużytej energii, oraz zmienny – wynikający z ilości energii zużytej.

W ramach opłat stałych przedsiębiorcy płacą między innymi za tzw. moc umowną, czyli maksymalną moc, jaką mogą pobierać z sieci bez dodatkowych opłat. Im większa jest moc umowna, tym wyższa stała opłata. Przekroczenie mocy zaś wiąże się z karami. W związku z tym, poziom ten ustawiony może być pod krótkotrwałe szczyty zapotrzebowania. Magazyn może ściąć te szczyty, dostarczając w ich momentach zgromadzoną energię. Umożliwia to zmniejszenie mocy umownej, a tym samym opłat z nią związanych.

Z kolei opłaty zmienne stanowią iloczynem zużytej energii i ceny za MWh konkretnego składnika. Składniki mogą mieć taką samą cenę w każdej godzinie. Mogą też różnić się w poszczególnych godzinach doby. Zróżnicowany może być tak zwany składnik zmienny opłaty sieciowej, który powinien być zaprojektowany jako zróżnicowany dla wielostrefowych grup taryfowych (np. B23, C22a). Powinien, gdyż niektóre OSD stosują politykę takich samych cen w poszczególnych godzinach doby, nawet dla taryf wielostrefowych. W większości jednak te stawki znajdują się na różnych poziomach. Różnice w dobie pomiędzy stawką szczytową a poza szczytową mogą sięgać do kilkuset zł/MWh. Zależy to od polityki kształtowania taryf przez poszczególne OSD i poziomu napięcia zasilania.

Aktualnie, w grupach taryfowych B, dla odbiorców przyłączonych na średnim napięciu, różnica ta wynosi maksymalnie 137,8 zł/MWh. Dla większych odbiorców, przyłączonych na niskim napięciu, w grupach taryfowych C2, wynosi  320,3 zł/MWh. Przesuwając zużycie energii (z punktu widzenia sieci) z wykorzystaniem magazynu pomiędzy okresami szczytowymi, a poza szczytowymi możemy wykorzystać te różnice i wygenerować oszczędności. Działanie to także można określić mianem arbitrażu cenowego.

Optymalizacja opłaty mocowej

Opłata mocowa jest jedną z opłat dodatkowych ponoszonych przez odbiorców. Przeznacza się ją na finansowanie Rynku Mocy, który ma zapewniać długoterminowe bezpieczeństwo dostaw energii. To, czy realizuje tę funkcję, to jednak temat na inny artykuł.

Dla średnich i dużych odbiorców biznesowych, opłata ta zależy od zużycia w godzinach jej obowiązywania. Aktualnie jest to przedział czasowy: 07:00 – 21:59 w dni robocze, co odpowiada godzinom największego ryzyka braku mocy w systemie elektroenergetycznym. Zmniejszenie zużycia w tych godzinach i przeniesienie go na zużycie poza te godziny naturalnie obniży tę opłatę.

Nie jest to jednak jedyna metoda jej optymalizacji. Innym sposobem jest skorzystanie z systemu ulg w opłacie mocowej. System ulg stworzony został po to, aby nagradzać odbiorców o płaskim profilu zużycia. Odbiorcy zużywający dużo więcej energii w ciągu dnia niż w nocy, płacą pełną stawkę opłaty mocowej. Im bardziej płaski profil posiada odbiorca, tym większy poziom ulgi mu przysługuje. Ulga może sięgnąć nawet 87%,i przyczynić się do znaczących oszczędności na rachunku.

Poziom oszczędności, jaki możliwy jest do uzyskania, zależny jest od ulg wynikających z naturalnego profilu zużycia obiektu. Największe oszczędności będą w przypadku, gdy w naturalnym profilu żadna ulga nie przysługuje.

Przychody z DSR w rynku mocy

Z jednej strony, magazyn energii może optymalizować opłaty ponoszone przez odbiorcę w celu sfinansowania rynku mocy w Polsce. Z drugiej natomiast, dzięki magazynowi, odbiorca może stać się aktywnym uczestnikiem tego rynku i czerpać z tego przychody. Umożliwia to tzw. DSR (Demand Side Response) w rynku mocy, w którym – zamiast dostarczania dodatkowej mocy do systemu poprzez zwiększenie produkcji energii przez wytwórców – zmniejszane jest zapotrzebowanie odbiorców. Daje to dokładnie taki sam efekt z punktu widzenia zapewnienia bilansowania systemu.

Usługi DSR świadczone są przez kilku agregatów w Polsce, którzy startują w aukcjach na kontrakty mocowe. Częścią DSR może stać się odbiorca mający możliwość zmniejszenia swojego zapotrzebowania na wezwanie. Włącza się go wtedy do tak zwanej Jednostki Redukcji Zapotrzebowania, prowadzonej przez agregatora. Za bycie częścią takiej jednostki i pozostawanie w gotowości do zmniejszenia swojego zapotrzebowania, otrzymuje się stosowne wynagrodzenie. Uzyskuje się je nawet w przypadku braku wezwań do redukcji. Co ważne, dla odbiorcy realizującego tą usługę z wykorzystaniem magazynu energii, dzieje się to bez wpływu na jego działalność biznesową.

Przychody ze świadczenia usług na rynku bilansującymi i na rynkach elastyczności

Dla aktywnych odbiorców, poza opisanymi powyżej, otwierają się dodatkowe możliwości. Rynek usług bilansujących uruchomiono w Polsce 14 czerwca 2024. Obecnie trwają prace regulacyjne, oraz – w ramach poszczególnych OSD – nad przygotowaniem rynków elastyczności. W obu tych rynkach mogą lub będą mogli uczestniczyć odbiorcy, którzy mają możliwość zmiany swojego profilu zużycia. W przypadku rynków elastyczności trudno na ten moment powiedzieć, jak będą wyglądały warunki udziału takich odbiorców. Jednak w przypadku rynku bilansującego, wyraźnie widać, że został stworzony z myślą o dużych wytwórcach.

Dla małych, rozproszonych odbiorców bariery wejścia są szczególnie duże. Dla większości, jedyną możliwością udziału jest bycie częścią agregatu. Co prawda funkcjonują już na rynku firmy typu DUB (skrót od Dostawca Usług Bilansujących), które pracują nad usługą takiej agregacji, niemniej rynek jest jeszcze w dalszym ciągu bardzo niedojrzały i mało konkurencyjny – choć obiecujący na tyle, że zdecydowanie warto się mu przyglądać.

Dodatkowe korzyści z magazynu u odbiorcy biznesowego

Magazyny energii są tak wielozadaniowymi urządzeniami, że oprócz opisanych powyżej funkcjonalności, mogą realizować wiele innych. Jedne związane są z optymalizacją kosztów, takie jak np. kompensacja mocy biernej, a inne, choć niekoniecznie muszą generować wymierne przychody czy oszczędności, zwiększają bezpieczeństwo ciągłości procesów biznesowych, np. poprzez poprawę parametrów sieci zasilającej czy też funkcję jej podtrzymania w przypadku awarii. Wspomniane aspekty warto brać uwzględnić przy podejmowaniu decyzji inwestycyjnej – nawet jeśli trudno je zwymiarować.

Symulacja rentowności inwestycji w magazyn energii dla odbiorców o różnym profilu

Przeprowadzone symulacje pracy magazynu energii oraz możliwych do uzyskania przychodów pokazują, że rentowność inwestycji w magazyn energii znacząco różni się w zależności od profilu zużycia odbiorcy, OSD i grupy taryfowej, z jakiej korzysta. Symulacje zostały przeprowadzone dla profilu cen energii na RDN z okresu H2.2023-H1.2024 i zakładają brak przychodów z udziału w rynku bilansującym i elastyczności. Prognozuje się brak dofinansowania do instalacji takiego magazynu. Warto wspomnieć, że przyjęte założenia są dość konserwatywne, a dla bardziej optymistycznych scenariuszy wyniki powinny być jeszcze lepsze.

Takim odbiorcą mogą być Data Center lub inne pracujące ciągle obiekty techniczne. W tym konkretnym przypadku rentowny projekt uzyskujemy dopiero przy cenie magazynu energii na poziomie 1 tyś zł/kWh. Uzyskanie takiej ceny magazynu energii może być bardzo dużym wyzwaniem.

Wyniki tej symulacji pokazują, że rentowność projektu uzyskujemy w tym przypadku już przy cenie magazynu na poziomie 2 tyś zł/kWh. Jest to jak najbardziej osiągalna cena.

Podsumowanie

Zmienność cen energii elektrycznej, wielostrefowe taryfy dystrybucyjne, optymalizacja opłaty mocowej i DSR w rynku mocy – to źródła oszczędności i przychodów, które już teraz może generować magazyn energii zainstalowany u odbiorcy biznesowego. Istnieją więc odbiorcy biznesowi, którzy – bazując na tych źródłach – mogą osiągnąć rentowną inwestycję w magazyn energii. Największą szansę na rentowny projekt mają jednak odbiorcy o profilach zużycia zbliżonych do biurowych, korzystający z wielostrefowych taryf dystrybucji i kupujący energię elektryczną na SPOT.

Chcąc wykorzystać magazyn energii do optymalizacji kosztów zakupu energii elektrycznej, należy szczególnie świadomie wybierać sprzedawcę i ofertę zakupu energii. Niewłaściwa umowa znacząco ogranicza możliwe do uzyskania oszczędności, a nawet jest w stanie zablokować taką inwestycję na czas trwania kontraktu.