Мрежи за споделяне на електрическа енергия
Да помолиш съседа за чаша захар късно вечер или да му дадеш да ползва косачката ти през почивните дни, това е нещо съвсем обичайно. Защо тогава да не можем по аналогичен начин да си помагаме с енергия, по съседски? Възможностите да използваме енергийната мрежа като средство за търсене на взаимна изгода за потребители и прозюмери, както и за начин за облекчаване работа на самата мрежа е нещо, което предстои да се развива. То ще позволи и още по-широко генериране и използване на зелена енергия. В този брой на списание Енергия търсим отговори до колко приложима е тази идея, какви съществуващи технически решения има и какви са предизвикателствата, пред които сме изправени.
Текст: списание Енергия
Идеята за малки, локални мрежи за споделяне на енергия назрява с популяризирането на домашните системи за генериране и съхранение на електричество. Идеята е проста: в рамките на малка общност всеки използва своите слънчеви панели или домашен ветрогенератор за производството на ток, съхранява го в домашната си батерия – ако има такава – и дава на съседите си, когато те имат нужда. Това се случва лесно при наличието на вече изградена електрическа мрежа.
Тя има потенциала да бъде платформа за търговия с електричество, която превръща концепцията за споделената енергия в реалност. Подобни малки енергийни общности с местен характер биват наричани още „енергийни клъстери“. Основният мотив е, че чрез използване на маломерни системи за добив на възобновяемо електричество и модули за съхранение на енергия 75% до 80% или дори повече от всички енергийни нужди на жителите могат да бъдат задоволени локално.
Защо това е необходимо сега
В редица страни, такива като Германия и Испания, домашното производство на възобновяема енергия вече е масово. Почти всяка къща и барака има на покрива си соларни панели. Някои пък си имат малки вятърни турбини или дори водни генератори. Собственото производство на енергия вече е широко разпространено. С течение на времето за мнозина става ясно, че в този подход има предизвикателство. Домакинствата, които разполагат с фотоволтаични инсталации, обичайно имат излишък на енергия по обяд, но нямат какво да правят с него. Вечер пък няма производство на ток. Собствениците на малки ветрогенератори имат приблизително обратния проблем, в повечето случаи „перката“ работи предимно вечер и нощем. Едните имат ток предимно в слънчево време, другите – когато е облачно.
Може би формулата всеки да задоволява сам собствените си енергийни нужди не е чак толкова лесна за прилагане? Инсталирането на домашна батерия решава проблема частично. Но и това не е съвсем ефективно решение. Много собственици на малки ВЕИ системи прибягват да закупуването на батерия, за да се „застраховат“, но това води до натрупването на свръх-капацитет за съхранение, който рядко се използва пълноценно. Неоползотвореният потенциал на акумулиращите механизми на практика се явява неутилизиран ресурс, загуба.
Към проблема се добавя и друг: разпределените енергийни системи все още зависят до голяма степен от държавните политики за насърчаване чрез финансови стимули. Там, където е имало държавни схеми за подкрепа за ВЕИ инсталации или преференциалните изкупни тарифи, но те биват прекратявани, често се наблюдава рязък спад на броя на новите инсталации. Един показателен пример е Великобритания. Там след прекратяването на субсидиите за зеленото електричество броят на новите фотоволтаични инсталации през 2018 година спада с цели 80% спрямо предходната.
В крайна сметка все по-често собствениците на малки ВЕИ достигат сами до извода, че ако свържат няколко къщи, всяка със свои соларни панели / ветрогенератор и домашна батерия, се образува малка мрежа, в която всеки произведен ват енергия се използва по-ефективно. Излишъците се подават на съседите. Почти всеки може почти по всяко време да „вземе“ електричество от някой съсед, имащ свръхпроизводство. При все това в един добре организиран енергиен LAN цената на това електричество ще е изгодна и за купувача, и за този, който я е произвел. Това е и причината за възникването на стотици граждански енергийни кооперативи из Европа, а и не само. Обединени, домакинствата изграждат и експлоатират соларни и вятърни системи, използвайки добитото електричество максимално ефективно.
Следвайки естественото развитие на тенденцията, Европейският съюз вече усилено говори за прилагане на споделянето на енергия в своите държави-членки, от 2021 година насам. Споделянето на енергия, според евро-визията, включва споделено генериране, както и потребление и разпределение на електроенергия от възобновяеми енергийни източници. Това би трябвало да позволява на регионалните потребители на електроенергия (домакинства, но също така общини и малки и средни предприятия) да създават общности за възобновяема енергия или граждански енергийни общности, като прилагат съвместно управление на ВЕИ системите. Все пак напредъкът е коренно различен в различните страни.
Икономика на споделянето
Малките мрежи за споделяне на енергия съответстват на съвременното разбиране за т. нар. „икономика на споделянето“. Моделът е познат от малките земеделски стопанства, където излишната продукция се предлага на съседи на символична цена или в замяна на друга стока. В по-ново време същият принцип заляга в съвременната форма на бизнес, станала известна с бума на AirBnB или Uber – всеки неизползван ресурс се предлага на пазара: не безплатно, но на цена, която е осезаемо по-ниска от тази на официалните доставчици на същия род услуги (или поне би трябвало да е по-ниска).
Въпросната философия следва да се прилага и за енергията на микро-ниво. Споделянето на енергия чрез малки локални мрежи – нещо като LAN в света на електричеството – облекчава големите електропреносни мрежи. Когато ток от соларни покриви и малки ветрогенератори се споделя локално, голямата мрежа бива по-слабо натоварена. На свой ред облекчението може да означава намалени цени за използването на услугите на голямата електропреносна система. Вече са налице стъпки за въвеждане на финансови стимули от този вид – намалени такси за достъп до мрежата за участниците в енергийни общности.
Участници в мрежата за споделяне
Общностите за споделяне на енергия включват както потребители на електричество, така и прозюмери. Могат да участват и малки бизнеси. Освен домакинствата и МСП, и големи компании могат да се включват в своеобразните LAN за енергиен обмен. Това обаче следва да се случва по регулиран начин, предупреждават експерти, така че да се избегне ощетяване на уязвимите домакинства и да облекчава енергийната бедност, а не да я задълбочава.
Въпреки потенциалните различия в броя и вида на участниците, водещ фактор следва да е идеята чрез малки ВЕИ да се задоволят индивидуалните енергийни нужди и да се продава излишната енергия в рамките на споделяща общност, когато домакинствата произвеждат повече електроенергия, отколкото им е необходима. Това следва да води до спестяване на разходи и постигане на по-голяма енергийна самостоятелност.
P2P, блокчейн и умни устройства
Доколкото мрежите за споделяне на енергия са млади и с тях все още се експериментира, технологиите, които могат да се приложат, са разнообразни. Доста често идеите за изграждане на мрежи за споделяне на енергия се разглеждат в светлината на P2P технологията (peer to peer, т.е. където всеки участник има пряка връзка с всеки друг в общността). Този подход е обект на редица съвременни научни изследвания в сферата на ВЕИ енергетиката и вече се прилага в някои енергийни общности. Блокчейн технологията се сочи като особено ценна. За да се възползват от потенциала на P2P споделянето на енергия, домовете и фирмите имат нужда от надежден метод за проследяване на потреблението на енергия. За тази цел блокчейн технологията може да бъде незаменима.
Тя създава децентрализиран онлайн регистър, в който всяко действие е проследимо и нито един запис не може да бъде подправен или изменен. Въпросният регистър автономно и сигурно улеснява и записва транзакциите в енергийния LAN. Така всеки в общността може да купува енергия от който и да е друг участник в мрежата. Например, ако даден прозюмер има колебания какво да прави с излишната си енергия, той може да я продаде на съсед, който се нуждае от повече енергия, например защото по обяд с пълна сила работят неговите климатици и помпата за басейна, или пък може да я дари на местна благотворителна организация.Блокчейн технологията регистрира надеждно и сигурно всяка транзакция. Пример за прилагане на този принцип е P2P мрежата на енергийната общност в Бруклин.
Тя се базира на блокчейн и представлява платформа, с активиран блокчейн регистър, която позволява транзакции с енергия чрез онлайн борса. Участниците включват енергийни компании, соларни общности, жилищни и бизнес-потребители. Успоредно с това технологична предпоставка за създаването на енергийните общности е вече наличната на много места усъвършенствана измервателна инфраструктура (Advanced Metering Infrastructure - AMI) заедно с умните електромери и домашните системи за управление на енергия. Информацията, идваща от интелигентните измервателни уреди, е от фундаментално значение, тъй като показва как, кога и къде потребителите могат да управляват своето потребление на електроенергия. Наличието на подобна технологична база позволява въвеждането на механизмите за реагиране на търсенето (Demand Response - DR) и техники за оптимизация за управление на енергията в цялостната мрежа.
Регулации и държавна намеса
Правната рамка за формирането на мрежите за споделяне на енергия е все още млада, доколкото изобщо съществува. Експертите предупреждават, че с регулациите трябва да се подхожда много внимателно, защото съществува риск те да убият добрата идея. Правната рамка може непреднамерено да изключи част от населението от възможността да се възползва от удобствата на мрежите за споделена енергия. Например, може да елиминира достъпа за хора, които не притежават недвижими имоти – макар че те биха могли да са пълноправни участници в енергийна общност.
Добрата новина е, че в ЕС няколко държавичленки вече са „постлали“ нормативна база за споделянето на енергия. От нея могат да се поучат останалите страни в и извън ЕС, избягвайки грешките и недостатъците на ранните законови регулации. В Италия споделянето в общност вече е възможно от 2020 година насам. Членовете на една и съща енергийна общност следва да бъдат свързани към една и съща подстанция за високо напрежение. Общият капацитет за генерация не бива да надвишава един мегават.
Участниците получават финансов стимул за споделената енергия – по няколко евроцента за всеки киловатчас, генериран и консумиран в рамките на общността. В Австрия на местно ниво производителите и потребителите трябва да бъдат свързани с един и същи трансформатор, докато на регионално ниво следва да са свързани към една и съща трансформаторна станция. В Испания, Португалия и Франция също има правни рамки за споделяне на енергия. Някои от тях имат особености. Например във Франция съществува пространствено ограничение – максималното допустимо разстояние за участник в енергиен клъстер е 20 километра.
В Португалия генерациите и потребителите също трябва да са свързани към една и съща трансформаторна подстанция. Това, което не бива да се забравя при създаването на регулациите, е, че гражданското участие е ключовият елемент за формиране на мрежите за споделяне на енергия. По същество начинанието е „демократизиране“ на енергетиката. Когато домакинства и местни бизнеси не само консумират енергия, но и произвеждат електричество и го споделят със съседите си, това помага за справяне с екологичните, социалните и икономически проблеми, свързани с нарастващото търсене на енергия.