Prosument w Smart Grid czyli energetyka obywatelska oparta na źródłach energii odnawialnej, wysokoefektywnej ko-generacji, racjonalizacji zużycia, redukcji strat przesyłowych
Model gospodarstwa domowego
Instytucja prosumenta Gospodarstwo domowe będące jednocześnie producentem i konsumentem energii Prosument nie prowadzi działalności gospodarczej Prosument może być netto producentem lub konsumentem Podstawowe ogniwo energetyki rozproszonej Element składowy wirtualnej elektrowni Dochód rozliczany stawką podatku dochodowego od dochodu ze energii sprzedanej Brak opłaty przyłączeniowej Ograniczenie maksymalnej mocy do np. 50 kw Naturalne lokalizacje prosumentów - domy jednorodzinne i rodzinne gospodarstwa rolne
Przykładowy schemat prosumenta Pomiary Komunikacja Sterowanie Pomiary Komunikacja Sterowanie Poziom sieciowy operatora sieci elektroenergetycznej, gazowej, wodociągowej Akumulator en. elektr. Samochód Solar PV Pralka Akumulator ciepła HP Wind Zmyw. μchp P. Gaz (CO/CW) Lodówka Warstwa abonencka AMI (Advanced Measurement Infrastructure Oświetl. Maszyny AGD/AV
Usługi sieci SG (1) usługa dostarczania informacji potrzebnych konsumentowi i prosumentowi do podejmowania decyzji o uczestniczeniu w systemie energetycznym, usługi informacyjne o pochodzeniu dostarczanej energii, usługa dołączania i odłączania mikroźródła prosumenta od sieci dystrybucyjnej, usługi zarządzania automatycznym włączaniem i wyłączaniem odbiorników energii automatyczne zarządzanie odciążeniem sieci konsumenta, wykorzystanie danych meteo do zarządzania działaniem źródeł i odbiorników energii, wykorzystanie magazynów energii, jakimi będą samochody elektryczne do bilansowania energii w sieci lokalnej,
Usługi sieci SG (2) usługa mobilnego billingu - rozliczanie konsumenta niezależnie od miejsca poboru energii, np. za ładowanie pojazdu elektrycznego niezależnie od miejsca poboru energii w oparciu o elektroniczną identyfikację środka transportu, powiązanie systemu zarządzania zakupem i sprzedażą energii będącej w dyspozycji prosumenta w oparciu o dynamicznie zmienne plany taryfowe - telematyczna optymalizacja kosztów korzystania z energii i mediów z wykorzystaniem dynamicznie zmiennych danych taryfowych, dostosowanie urządzeń użytkownika do stanu sieci energetycznej w sytuacjach awaryjnych i nadzwyczajnych powszechny system przeciwdziałający blackout om, integracja usług dostawy ciepła, energii i wody na poziomie metrologicznym i billingowym (rozliczeniowym), możliwość zarządzania systemem mikroźródeł z konfiguracji elektrowni wirtualnej realizowanej i zarządzanej za pośrednictwem transmisji danych w technologii nazywanej popularnie Internet of Things (Internet rzeczy przedmiotów - obiektów).
Domowe źródło prądu i ciepła Daje 5kW ee + 15 kw ciepła Zasilanie z gazu lub wodoru Sprawność energetyczna ok..95% Trwałość pieca CO/CW Kosztuje ponad 15 000 Analiza porównawcza kosztów produkcji wskazuje, że urządzenie powinno kosztować w produkcji masowej tyle co 3 piece dwufunkcyjne (ok. 2000 ) Dzisiaj detaliczna cena 1MWh energii (ciepła spalania) w postaci gazu ziemnego wynosi 255 zł (przy cenie gazu 2,76 zł/m 3 )
Domowe źródło prądu panel PV Panel 160x100cm daje 200-250 W Rocznie panel daje w Polsce ok. 250 kwh energii elektrycznej Minimalne koszty pośrednie instalacji Ilość energii potrzebnej na wyprodukowanie poniżej 1MWh Trwałość min. 25 lat Obecnie panel kosztuje (USA) 300 Analiza porównawcza kosztów produkcji wskazuje, że urządzenie powinno kosztować przy produkcji masowej w hurcie ok. 80 (zatem cena zbytu dla indywidualnego klienta ok. 100 ) Dzisiaj detaliczna 1MWh kosztuje 500 zł
Domowe źródło prądu wiatrak Domowy wiatrak 5 kw Rocznie w Polsce wiatraka daje średnio ok. 8500 kwh energii elektrycznej Koszty pośrednie instalacji w Polsce średnio ok. 3000 (przy standardowej usłudze postawienia gotowego urządzenia przy pomocy specjalizowanego dźwigu jeszcze nieco taniej) Trwałość 20 lat Obecnie kosztuje z instalacją 10000 Analiza porównawcza kosztów produkcji wskazuje, że urządzenie powinno kosztować przy produkcji masowej w hurcie ok. 3000 (zatem cena zbytu dla indywidualnego klienta ok. 3300 ) Dzisiaj detaliczna wartość 8,5 MWh 8,5x500=4,250 zł = 1000 Obecnie dostępne są moce 1 20 kw Szybki rozwój techniczny
Słoneczny kolektor ciepła Jednostka to panel o pow. ok. 4 m kw. Przeciętna ilość ciepła to 3 MWh/rok Koszty robocizny instalacji w Polsce (instalacja dwóch paneli i kotła 500 ) Cena detaliczna panelu 750 Koszty kotła i automatyki zmienne, zależne od rozmiarów instalacji Cena zestawu (2 panele + kocioł +akcesoria montaż) 4 osoby cw (5000 ) Analiza porównawcza kosztów produkcji wskazuje, że panel kosztować przy produkcji masowej w hurcie ok. 400 (zatem cena zbytu dla indywidualnego klienta ok. 500 ), stąd cena zestawu powinna wynosić max. 3000 8 MWh ciepła (min. zużycie ciepłej wody przez rodzinę) rocznie kosztuje w gazie ok. 500 Instalacja ogrzewania (CO) może być opłacalna wtedy, gdy dom zbudowany jest z ogrzewaniem niskotemperaturowym (podłogowym) i akumulatorem ciepła
Wiatrak farmowy Wiatrak 500 kw Rocznie w Polsce wiatrka daje średnio ok. 8500 kwh energii elektrycznej Koszty pośrednie instalacji w Polsce średnio ok. 2000 Ilość energii potrzebnej na wyprodukowanie poniżej 1MWh Trwałość min. 25 lat Obecnie kosztuje z instalacją 10000 Analiza porównawcza kosztów produkcji wskazuje, że urządzenie powinno kosztować przy produkcji masowej w hurcie ok. 1000 (zatem cena zbytu dla indywidualnego klienta ok. 1300 ) Dzisiaj detaliczna wartość 8,5 MWh 8,5x500=4,250 zł = 1000
Samochód elektryczny Przejście do motoryzacji elektrycznej to perspektywa najbliższych lat Produkcja seryjna e-samochodów już ruszyła zakłada się, że w UE do 2030 udział 50% e-samochodów Do 2020 ruszy masowa produkcja e-samochodów i będzie to produkcja dominująca Konkurencja akumulatorów i ogniw paliwowych Stabilizacja standardu zasilania samochodów elektrycznych zdecyduje o tempie rozwoju gospodarki wodorowej E-samochód będzie integralnym elementem sieci energetycznej będąc jednocześnie dominującym odbiornikiem i magazynem energii Tempo rozwoju e-motoryzacji będzie wymuszać tempo budowy sieci typu Smart Grids i energetyki odnawialnej
Bezpieczeństwo energetyczne obywatela Wzrost bezpieczeństwa ekonomicznego Niskie i stabilne ceny energii Zwiększenie możliwości oszczędzania energii Niezależność od zewnętrznego zasilania Najbezpieczniejszym źródłem energii jest system OZE Dostęp do domowego/lokalnego magazynu energii Korzystanie z efektów szybszego wzrostu gospodarczego Jakość życia Możliwość podniesienia konsumpcji energii dzięki obniżeniu jej kosztów wytwarzania Poprawa jakości środowiska naturalnego
Bezpieczeństwo energetyczne kraju Wzrost bezpieczeństwa dostaw paliw i energii Konkurencja na rynku paliw i energii konkurencyjne ceny Dywersyfikacja źródeł dostaw Wzrost roli węgla na rynku paliw i energii Najbezpieczniejszym źródłem energii jest system OZE Opracowanie i wdrożenie rozproszonego systemu magazynowania energii Systemowe bezpieczeństwo energetyczne Dominacja lokalnych rozproszonych źródeł Powszechna racjonalizacja zużycia i systemy oszczędzania energii oparte na rozproszonej inteligencji Technologie i produkty dla energetyki rozproszonej jako polska specjalizacja przemysłu TIK Węgiel polska droga do gospodarki wodorowej
Strategia energetyczna KIGEiT Wspieranie innowacyjności gosp. generującej nowe miejsca pracy w przemyśle energetycznym i pracującym dla energetyki Budowa systemu energetyki rozproszonej powinna być celem gospodarczym Polski Produkcja przemysłu ICT powinna stać się polską specjalnością gospodarczą Polska powinna uruchomić własny program rozwoju motoryzacji energetycznej Polska powinna aktywne uczestniczyć w kreowaniu korzystnych gospodarczo narzędzi prawnych stymulujących redukcję gazów cieplarnianych Paliwem przejściowym pomiędzy gospodarką wodorową, a gospodarką opartą na paliwach kopalnych powinna być gospodarka metanowa (gaz pochodzący z gazyfikacji węgla, gaz ziemny, biogaz)
Wnioski z przyjętej strategii Kluczowe warunki konieczne dla sprawnej realizacji Bezpieczeństwo energetyczne należy połączyć z rachunkiem ekonomicznym Uwzględnić rolę własnych zasobów węgla w transformacji > metan -> wodór Opracowanie spójnej koncepcji energetyki rozproszonej Model ekonomiczny energetyki oparty na pełnym rachunku kosztów Nadrzędzie do porównawczej weryfikacji różnych koncepcji rozwoju Przyjęcie dynamicznego modelu cenowego dla OZE z uwzględnieniem efektu skali Inwestycje energetycznej jako czynnik pobudzający rozwój gospodarczy (skorzystanie z doświadczeń Niemiec i krajów skandynawskich) Wykorzystanie przemysłu potencjału przemysłu TIK dla podniesienia efektywności energetycznej Program rozwoju technologicznego energetyki Przyjęcie standardów dla elementów składowych systemu sieci rozproszonej Uwzględnienie wszystkich aspektów rozwoju (w tym paliw dla transportu) Przyjęcie modelu docelowego i ścieżki dojścia System wsparcia dla inwestycji powinien dążyć do przyciągnięcia kapitału prywatnego
Model ekonomiczny Obliczenie pełnych kosztów produkcji energii Uwzględnienie wszystkich dotacji dla przemysłu węglowego i energetyki (w tym pośrednich) Uwzględnienie kosztów szkód górniczych, rekultywacji hałd i pozostałych kosztów ekologicznych Pełny opis makroekonomiczny oddziaływania energetyki kopalnej na środowisko Uwzględnienie amortyzacji i rzeczywistych kosztów pieniądza Obliczenie całkowitych kosztów systemów OZE i mikrogeneracji skojarzonej z uwzględnieniem erozji cen wynikające z masowej produkcji fabrycznej Opracowanie ewolucyjnych scenariuszy rozwoju z pełnym rachunkiem kosztów Scenariusz węglowy Scenariusz mieszany Scenariusz ekologiczny Obliczenia wskazują, że jest tylko kwestią czasu, gdy systemy rozproszone oparty na OZE będą dawały najtańszą energię To jest przyczyna, dla której kraje najwyżej rozwinięte tak intensywnie inwestują w rozwój OZE i stymulują rozwój energetyki rozproszonej
Korzyści dla obywateli Obniżka opłat za energię Mniejsza zależność od rynku paliw kopalnych Podniesienie jakości otrzymywanego prądu Możliwość przekształcenia się z odbiorcy w producenta energii Poprawa warunków życia i środowiska naturalnego
Korzyści makroekonomiczne Podniesienie tempa wzrostu gospodarczego Wykorzystanie własnych zasobów węgla (gazu) dla przyspieszenia tempa rozwoju gospodarczego Zwiększenie inwestycji w energetykę Budowa narodowej specjalizacji przemysłowej w sektorze ICT Otworzenie ścieżki rozwoju dla motoryzacji elektrycznej Wzrost innowacyjności przedsiębiorstw Podniesienie konkurencyjności gospodarki Radykalne podniesienie bezpieczeństwa energetycznego gospodarki Podniesienie jakości dostarczanej energii Radykalna poprawa ochrony środowiska naturalnego
Dziękuje za uwagę dr inż.. Jarosław aw Tworóg