Dzwonek na lekcje, sygnał dla sieci. Jak powrót do szkoły zmienia zużycie energii w polskich domach

Wrzesień w energetyce zwykle kojarzy się z końcem sezonu wysokiego nasłonecznienia, krótszym dniem i stopniowym zbliżaniem się sezonu grzewczego. Warto jednak spojrzeć na ten miesiąc także z mniej oczywistej perspektywy. Wraz z pierwszym szkolnym dzwonkiem niemal z dnia na dzień zmienia się rytm funkcjonowania milionów polskich gospodarstw domowych, a razem z nim także godziny, w których zużywamy najwięcej energii.

Dzieci wracają do szkół, część rodziców po wakacjach ponownie pracuje w bardziej regularnym trybie, a dom przez kilka godzin dziennie pozostaje pusty. Po południu sytuacja zmienia się gwałtownie: niemal w tym samym czasie zaczynają pracować kuchenki, pralki, zmywarki, telewizory, komputery, ładowarki i coraz częściej również domowe ładowarki samochodów elektrycznych. Z punktu widzenia energetyki oznacza to nie tyle zmianę samego zużycia, co przede wszystkim jego przesunięcie na inne godziny dnia. Dla właścicieli instalacji fotowoltaicznych, magazynów energii, pomp ciepła czy samochodów elektrycznych nie jest to drobna sezonowa ciekawostka.

Wakacyjny profil kontra szkolny profil

Podczas wakacji zużycie energii w wielu gospodarstwach domowych jest bardziej równomiernie rozłożone w ciągu dnia. Jeśli dzieci przebywają w domu, częściej działają komputery, konsole, telewizory, klimatyzacja czy sprzęt kuchenny. Urządzenia są uruchamiane o różnych porach, a część aktywności, która w roku szkolnym przesuwa się na wieczór, latem odbywa się również w środku dnia.

Taki model funkcjonowania może dobrze współgrać z produkcją instalacji fotowoltaicznej. Panele osiągają najwyższą generację właśnie w godzinach okołopołudniowych, więc jeśli ktoś w tym czasie korzysta z urządzeń elektrycznych, większa część energii może zostać zużyta bezpośrednio na miejscu, zamiast trafiać do sieci. Dla prosumenta oznacza to wyższą autokonsumpcję i lepsze wykorzystanie własnej instalacji.

We wrześniu układ zaczyna wyglądać inaczej. Pomiędzy godziną 8 a 15 zużycie w wielu domach wyraźnie spada, ponieważ dzieci są w szkołach, a dorośli w pracy. Energia nadal jest produkowana przez panele, ale coraz częściej nie ma jej kto w tym momencie wykorzystać, dlatego rośnie udział nadwyżek oddawanych do sieci.

Jednocześnie coraz mocniej zaznaczają się dwa szczyty zapotrzebowania. Pierwszy przypada na poranek, gdy w krótkim czasie uruchamiane są ekspresy do kawy, czajniki, płyty indukcyjne, suszarki do włosów czy oświetlenie. Drugi pojawia się po południu i wieczorem, kiedy domownicy wracają niemal jednocześnie, zaczyna się gotowanie, pranie, korzystanie ze sprzętu RTV i komputerów, a wraz ze skracającym się dniem coraz wcześniej potrzebne jest również światło.

Fotowoltaika produkuje wtedy, gdy nikogo nie ma w domu

Zmiana szkolnego rytmu ma szczególne znaczenie dla prosumentów, ponieważ instalacja fotowoltaiczna nie dostosowuje się do planu lekcji ani godzin pracy domowników. W pogodny dzień nadal największą ilość energii produkuje mniej więcej w środku dnia. Problem w tym, że po zakończeniu wakacji właśnie wtedy dom może być niemal całkowicie pusty.

Latem część tej energii mogła zostać wykorzystana bezpośrednio przez klimatyzację, sprzęt elektroniczny czy urządzenia AGD. We wrześniu większa część produkcji może trafiać do sieci, a wieczorem dom zaczyna ponownie pobierać energię wtedy, gdy instalacja PV produkuje już niewiele albo nie produkuje jej wcale. W efekcie spada autokonsumpcja, czyli udział energii słonecznej zużywanej na miejscu.

Dla właściciela mikroinstalacji może mieć to realne znaczenie ekonomiczne. W systemie rozliczeń prosumenckich coraz ważniejsze jest bowiem nie tylko to, ile energii instalacja wyprodukuje w skali miesiąca czy roku, ale również w jakich godzinach energia trafia do sieci i kiedy gospodarstwo musi ją później z niej pobrać.

W dużym uproszczeniu problem wygląda więc następująco: około południa dom produkuje energię, której w danej chwili nie potrzebuje, a kilka godzin później, gdy produkcja ze słońca gwałtownie maleje, zapotrzebowanie wyraźnie rośnie. Ta kilkugodzinna różnica pomiędzy produkcją a konsumpcją jest jednym z głównych argumentów za stosowaniem domowych magazynów energii.

Wrzesień dobrze pokazuje, po co prosumentowi magazyn energii

Z punktu widzenia branży magazynowania energii początek roku szkolnego jest niemal podręcznikowym przykładem sytuacji, w której bateria może poprawić wykorzystanie własnej fotowoltaiki. Nadwyżka energii wyprodukowana przez panele w godzinach 11–14 może zostać zatrzymana w akumulatorze i wykorzystana kilka godzin później, kiedy rodzina wraca do domu i rozpoczyna się wieczorny szczyt zużycia.

W praktyce oznacza to, że pralka, zmywarka, piekarnik, komputer czy inne urządzenia mogą być częściowo zasilane energią wyprodukowaną wcześniej przez instalację PV. Magazyn nie zwiększa produkcji fotowoltaiki, ale pozwala przesunąć jej wykorzystanie z godzin południowych na popołudnie i wieczór, czyli wtedy, gdy energia jest faktycznie potrzebna.

Nie oznacza to oczywiście, że magazyn energii będzie opłacalny w każdym gospodarstwie. Duże znaczenie mają wielkość instalacji PV, roczne zużycie, profil poboru, sposób ogrzewania budynku, obecność samochodu elektrycznego, pojemność samego magazynu oraz model rozliczeń. Najważniejsze jest więc właściwe dopasowanie baterii do rzeczywistego rytmu życia domowników, a nie tylko do mocy instalacji fotowoltaicznej.

Wrzesień może być dobrym momentem na przeanalizowanie takich danych. To właśnie wtedy wielu prosumentów może zauważyć, że profil zużycia energii, który podczas wakacji dobrze pokrywał się z produkcją PV, po powrocie dzieci do szkół zaczyna wyglądać zupełnie inaczej. Dla branży to naturalny moment, aby mówić klientom o magazynie nie jako o kolejnym urządzeniu technicznym, lecz jako o narzędziu pozwalającym lepiej wykorzystać energię już produkowaną na dachu.

Samochód elektryczny też zaczyna żyć według szkolnego planu

Powrót do szkoły zmienia nie tylko sposób korzystania z urządzeń domowych, ale również codzienną logistykę wielu rodzin. Dochodzą dojazdy do szkoły, odbieranie dzieci, zajęcia dodatkowe, treningi, zakupy i kilka krótkich tras wykonywanych w ciągu dnia. W gospodarstwach posiadających samochód elektryczny taki rytm automatycznie wpływa także na harmonogram ładowania auta.

Podczas wakacji samochód częściej może pozostawać pod domem w środku dnia, dzięki czemu część jego baterii da się uzupełniać bezpośrednio z nadwyżek fotowoltaiki. Po rozpoczęciu roku szkolnego auto częściej wraca do garażu dopiero późnym popołudniem lub wieczorem. To oznacza, że ładowanie zaczyna się dokładnie wtedy, gdy produkcja PV słabnie, a pozostałe urządzenia w domu zaczynają pobierać więcej energii.

Jeśli kierowca po powrocie od razu podłącza samochód do wallboxa, do zwykłego wieczornego zapotrzebowania gospodarstwa może dojść kilka dodatkowych kilowatów mocy. W jednym domu nie musi to być problemem, ale tysiące podobnych zachowań występujących równocześnie mogą zwiększać obciążenie lokalnych sieci właśnie w godzinach szczytu.

Dlatego coraz większego znaczenia nabiera inteligentne ładowanie. Samochód nie zawsze musi pobierać pełną moc natychmiast po podłączeniu. System może rozpocząć ładowanie później, ograniczyć jego moc w najbardziej obciążonych godzinach albo skorzystać z energii zgromadzonej wcześniej w domowym magazynie. Z perspektywy kierowcy najważniejsze jest przecież to, by rano samochód był gotowy do jazdy, a nie to, czy ładowanie rozpoczęło się o 18, 22 czy po północy.

Szkolny rytm może mieć znaczenie przy taryfach dynamicznych

Zmiana godzin korzystania z energii nabiera szczególnego znaczenia w gospodarstwach korzystających z taryf dynamicznych lub innych ofert, w których cena prądu zależy od konkretnej godziny. W takim modelu dwie kilowatogodziny zużyte tego samego dnia mogą kosztować inaczej, ponieważ ich cena odzwierciedla bieżącą sytuację na rynku energii.

W godzinach dużej produkcji ze źródeł odnawialnych i niższego zapotrzebowania energia może być relatywnie tańsza. Kilka godzin później, gdy miliony odbiorców wracają do domów, uruchamiają urządzenia, przygotowują kolację i zaczynają ładować samochody, ceny mogą być wyższe. Jeśli więc domowe zużycie przesuwa się z południa na wieczór, zmienia się nie tylko profil poboru, ale potencjalnie również koszt każdej kolejnej kilowatogodziny.

To właśnie tutaj pojawia się duża przestrzeń dla automatyzacji. Pralka czy zmywarka nie zawsze muszą rozpoczynać pracę natychmiast, a ładowanie samochodu można zaplanować na późniejsze godziny nocne. System zarządzania energią może natomiast analizować produkcję PV, stan naładowania magazynu, zapotrzebowanie domu i ceny energii, a następnie wybierać najbardziej korzystny moment na uruchomienie konkretnych odbiorników.

Dla użytkownika oznacza to zmianę sposobu myślenia o domowej energetyce. Jeszcze kilka lat temu podstawowym pytaniem było: „ile prądu zużywam w miesiącu?”. Dziś równie ważne staje się pytanie: „o której godzinie go zużywam i czy mogę przesunąć ten pobór na bardziej korzystny moment?”.

Inteligentny dom będzie reagował na rytm życia mieszkańców

W kolejnych latach godziny korzystania z urządzeń mogą stać się jednym z najważniejszych elementów domowej energetyki. Nowoczesny system zarządzania energią może wiedzieć, że mieszkańcy wychodzą rano i wracają około godziny 16, znać prognozę pogody, przewidywać produkcję instalacji PV, sprawdzać stan baterii samochodu i magazynu oraz uwzględniać aktualną lub prognozowaną cenę energii.

Na tej podstawie może zdecydować, że w południe warto naładować domowy akumulator, po południu wykorzystać zgromadzoną energię do zasilania urządzeń, a ładowanie samochodu przesunąć na późniejszą porę. Dom przestaje więc być wyłącznie miejscem, które pobiera prąd z sieci, a zaczyna działać jak niewielki, aktywnie zarządzany system energetyczny.

W takim modelu plan dnia mieszkańców staje się równie ważny jak prognoza nasłonecznienia czy poziom naładowania baterii. System może dostosowywać swoje działanie do codziennych nawyków, a użytkownik nie musi za każdym razem ręcznie decydować, kiedy uruchomić urządzenie lub rozpocząć ładowanie auta. Największą wartością inteligentnego zarządzania energią staje się więc nie samo gromadzenie danych, ale automatyczne dopasowanie zużycia do warunków panujących w domu i w sieci.

Pierwszy dzwonek to mały test dla energetyki przyszłości

Powrót do szkoły może wydawać się z punktu widzenia całego systemu elektroenergetycznego wydarzeniem mało istotnym. W pojedynczym gospodarstwie domowym potrafi jednak w ciągu jednego dnia mocno zmienić godziny największego poboru energii. Jeżeli podobna zmiana zachodzi jednocześnie w milionach domów, zaczyna być interesująca także z perspektywy sieci i całego rynku energii.

Elektryfikacja transportu i ogrzewania sprawia, że domowe szczyty zapotrzebowania mogą w przyszłości być znacznie większe niż dziś. Jednocześnie rozwój fotowoltaiki powoduje, że duża część energii jest dostępna w godzinach, w których gospodarstwa nie zawsze potrafią ją wykorzystać. Coraz większym wyzwaniem będzie więc nie sama produkcja energii, lecz jej odpowiednie przesuwanie w czasie.

Rozwiązaniem staje się elastyczność. Magazyny energii mogą przenosić produkcję ze środka dnia na wieczór, inteligentne ładowarki mogą przesuwać ładowanie samochodów poza godziny szczytu, a taryfy dynamiczne mogą zachęcać odbiorców do korzystania z energii wtedy, gdy jest ona tańsza i łatwiej dostępna.

Dlatego wrześniowy powrót do szkoły jest czymś więcej niż sezonową ciekawostką. To bardzo prosty przykład pokazujący, jak mocno codzienny rytm życia mieszkańców zaczyna wpływać na nowoczesną energetykę.

---

Jacek Stężowski

Redaktor naczelny portalu e-magazyny.pl, inżynier ekoenergetyki oraz pasjonat nowych technologii i OZE. Ma doświadczenie praktyczne w projektowaniu systemów PV, przemyśle kolejowym oraz w branży IT. Jako dziennikarz pisał o nowych technologiach dla takich portali jak MamStartup.pl czy NowyMarketing.pl.