Usługi DSR. Czym są i jak mogą pomóc systemowi elektroenergetycznemu Polski

Eksperckim okiem

Paweł Biegajski, specjalista z zakresu finansowania projektów energetycznych

Zgodnie z danymi Urzędu Regulacji Energetyki wolumen krajowej produkcji energii elektrycznej brutto w całym 2022 roku ukształtował się na poziomie 175 157 GWh i był wyższy niż rok wcześniej o 0,9%.

Opublikowany w czerwcu scenariusz do konsultacji wstępnych aktualizacji Polityki Energetycznej Polski do 2040 roku (PEP2040) zawiera z kolei informację, że produkcja energii elektrycznej netto w Polsce może wzrosnąć o ponad 36% w stosunku do 2022 roku. Docelowy poziom w 2040 ma wynieść 244 TWh[1]. Te dane jednoznacznie potwierdzają, że zapotrzebowanie na prąd rośnie, a wraz z nim zwiększają się także wyzwania środowiskowe i potrzeba rewolucji w strukturze wytwarzania oraz elastyczności energetycznej. Jednym z pomysłów na łagodzenie negatywnych skutków czasowej nierównowagi rynku są usługi DSR.

Co to jest elastyczność energetyczna?

Zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego kraju w dobie silnych zmian na arenie międzynarodowej to główny cel założeń do aktualizacji Polityki energetycznej Polski do 2040 roku. W dokumencie podkreślono kluczową rolę rozwoju OZE oraz zwiększania dywersyfikacji technologicznej i rozbudowy mocy opartych o źródła krajowe^[2]. Tym samym jeszcze większe znaczenie zyskała konieczność zapewnienia ciągłości dostaw odbiorcom przy jednoczesnym zachowaniu ich elastyczności i stabilności. To rodzi pytanie o naturę elastyczności energetycznej, strategie sterowania stroną popytową oraz konkretne usługi zwiększające skalę.

Według popularnej definicji elastyczność energetyczna to zdolność systemu energetycznego do dostosowywania się do zmieniających się warunków podaży i popytu na energię^[3]. Chodzi tu o takie działania, które między innymi zwiększają umiejętność dopasowania mocy wytwórczych energii elektrycznej do zmieniającego się zapotrzebowania lub dostępności surowców wykorzystywanych w procesie produkcji. Elastyczność energetyczna jest silnie związana z pojęciem DSM (ang. Demand Side Management), które polega na sterowaniu stroną popytową. Rolą DSM jest takie zarządzanie zapotrzebowaniem na moc i energię elektryczną, aby jednocześnie minimalizować wydatki związane z utrzymaniem i rozwojem systemu elektroenergetycznego.

Usługi DSR –strategie sterowania stroną popytową

Techniki DSM mogą przybierać formę różnych mechanizmów. W wyniku ich zastosowania ujawniają się efekty w przebiegach zmienności obciążenia systemu polegające na[4]:

• obcięciu szczytu – to obniżenie zapotrzebowania na moc w okresach szczytowego obciążenia, czyli na ogół w godzinach popołudniowych,
• wypełnianiu dolin – to zwiększenie konsumpcji prądu w okresach pozaszczytowych,
• przesunięciu obciążenia – to zjawisko łączące cechy dwóch poprzednich kategorii,
• strategicznym oszczędzaniu – to sytuacje, podczas których bardzo ważne jest globalne obniżenie zużycia energii,
• strategicznym zwiększeniu obciążenia – to sytuacje, w których operator dąży do zwiększenia sprzedaży energii elektrycznej,
• elastycznym kształtowaniu krzywej obciążenia – to opcja, która zakłada niezawodność dostaw prądu i dostosowuje obciążenia do bieżącej sytuacji systemowej.

Biorąc pod uwagę powyższe efekty, przedsiębiorstwa zajmujące się dystrybucją i obrotem energii wykorzystują następujące strategie sterowania stroną popytową[5]:

• reakcje cenowe – pozostające w dyspozycji sterowalne urządzenia pracują w formacie minimalizującym rachunek za energię elektryczną,
• dobrowolne ograniczenia – w tym modelu dostawca prądu proponuje odbiorcom ograniczenie zużycia w pewnych momentach,
• planowanie pracy – odbiornik energii (na ogół o dużej mocy) pracuje w zgodzie z założonym harmonogramem,
• limitowanie czasu pracy urządzenia – to narzucenie ograniczeń w podejmowaniu pracy w ciągu doby,
• zmiany mocy pobieranej przy zadanej nastawie – w tej sytuacji zakres pracy urządzenia lub maszyny uzależniony jest od przyjętych parametrów,
• kontrole stopnia obciążenia odbiornika,
• krótko- i średnioterminowe ograniczenia – w sytuacji wystąpienia deficytów mocy w systemie energetycznym.

Wymienione strategie skupiają się głównie na bodźcach ekonomicznych oraz technicznych. W praktyce wykorzystuje się także stymulatory psychologiczne (aktywności związane z edukacją i stylem życia, kampanie informacyjne podkreślające zalety aktywnego włączenia się w oszczędzanie zużycia prądu, opracowanie audytów energetycznych) oraz administracyjno-prawne (tu przykładami mogą być opłaty za pobieranie mocy biernej, zmiany czasu lokalnego czy ograniczenie możliwości stosowania maszyn energochłonnych).

Niestety mimo posiadania wiedzy oraz uwzględnienia powyższych działań w strategicznych dokumentach dla rynku energetycznego, do tej pory w Polsce usługi DSM były wykorzystywane w niewystarczającym stopniu. Podstawową barierą rozwoju są kwestie niedostosowanego prawa oraz mała liczba agregatorów, którzy mogliby pośredniczyć w pozyskaniu i obsłudze usług. Zawarcie umów z gospodarstwami domowymi czy małymi firmami, których zużycie jest śladowe dla całego systemu, nie ma ani technicznego, ani ekonomicznego uzasadnienia (bez podmiotów pośredniczących). Z tego względu operatorzy skupiają się na silniejszym rozwoju usług DSR, stanowiących część strategii Demand Side Management.

Czym są usługi DSR?

Demand Side Response (DSR) to usługa polegająca na ograniczeniu poboru energii elektrycznej lub przesunięcia go w czasie przez odbiorcę końcowego, w odpowiedzi na zmiany cen energii elektrycznej lub na polecenie operatora systemu przesyłowego[6]. Usługa DSR nie jest niczym nowym na świecie. Tego typu instrumenty do wspomagania równoważenia podaży i popytu na prąd były wprowadzane już w latach 70. XX wieku. Obecnie, z uwagi na dynamiczny wzrost zapotrzebowania na energię, zaobserwować można zwiększenie zainteresowania usługami oddziałującymi na redukcję popytu. Kto może z nich skorzystać i co w zamian zyskuje?

Kto może przyłączyć się do programu DSR?

Z uwagi na brak technicznego i ekonomicznego uzasadnienia dla oferowania usługi DSR małym konsumentom energii, uczestnikiem programu może zostać każdy zweryfikowany podmiot (posiadający certyfikat oRED, mający zdolności redukcji zapotrzebowania na moc lub wewnętrzne źródła wytwórcze takie jak agregat, instalację fotowoltaiczną, kogenerację czy magazyn energii. Co ważne, operatorzy swoją ofertę kierują głównie do film energochłonnych, a więc takich, gdzie moc przyłączeniowa wynosi powyżej 200 kW lub roczne zużycie prądu przekracza 2 GWh. W przypadku odbiorców o mocy przekraczającej 300 kW, certyfikacja odbywa się automatycznie. Usługami DSR powinni zatem zainteresować się więc przedstawiciele branży spożywczej, chemicznej, wydobywczej, hutniczej, przetwórczej, opakowaniowej, ale także budowlanej czy recyklingu. Operatorzy nie wykluczają także hali sportowych, basenów, kin, obiektów kultury i rozrywki, gospodarstw rolnych wykorzystujących hale i urządzenia do uprawy roślin i hodowli zwierząt czy sklepów wielkopowierzchniowych i centrów handlowych.

W zamian za gotowość do redukcji zużycia energii elektrycznej PSE wypłaca wynagrodzenie w kwocie ujętej w umowie z odbiorcą. Przeciętnie za samą deklarację ograniczenia poboru energii o 1 MW, są w stanie zapłacić nawet 200 000 złotych rocznie! DSR może być zatem dobrym pomysłem na ograniczenie rachunków za prąd. Bodźce finansowe nie są jedyną korzyścią dla przedsiębiorców włączonych w system Demand Side Response. Do innych możemy zaliczyć:

• Integrację z wirtualną elektrownią, czyli opcję wykorzystania nowoczesnych narzędzi takich jak magazyny energii czy ładowarki samochodowe.
• Optymalizację kosztów zakupu energii elektrycznej dzięki narzędziom przeznaczonym do doboru taryf czy wykluczenia przekroczeń.
• Minimalizację zagrożeń zakłócenia zasilania w okresach szczytowego zapotrzebowania.
• Walory wizerunkowe realizowane z użyciem hasła „Wspieram bezpieczeństwo energetyczne Polski”.

Jak działa DSR w praktyce?

Doświadczenia z użyciem usług DSR w Wielkiej Brytanii, Stanach Zjednoczonych czy Czechach dowodzą, że ich wdrożenie pozwala zwiększyć efektywność, elastyczność oraz przewidywalność systemu elektroenergetycznego. Ponadto rozwój usług redukcyjnych pozwala ograniczyć skalę budowy nowych źródeł wytwórczych opartych o spalanie paliw konwencjonalnych.

W praktyce realizację programu DSR w firmie rozpoczyna zawarcie porozumienia z agregatorem. Na jego mocy przedsiębiorca deklaruje dobrowolne i czasowe obniżenie zużycia energii lub przesunięcie w czasie jej poboru na polecenie Polskich Sieci Elektroenergetycznych S.A. Wypłata ustalonego wynagrodzenia jest niezależna od tego, czy ostatecznie takie polecenie nadeszło, czy też nie. Jeśli się pojawi, dotyczy wyłącznie momentów szczytowych, gdy operator nie ma w dyspozycji rezerw mocy bądź są one trudno dostępne czy drogie. Zazwyczaj dzieje się tak, gdy jednocześnie występuje kilka czynników krytycznych:

• odnotowano wysokie temperatury,
• produkcja z odnawialnych źródeł energii stoi na niewielkim poziomie,
• doświadczono awarii w elektrowni,
• doszło do uszkodzenia linii energetycznych.

Polskie Sieci Elektroenergetyczne mogą wysłać polecenie raz na kwartał w godzinach 7:00 – 22:00. Dokonują go minimum na 7 godzin przed planowaną redukcją. Jeśli beneficjent programu nie dostosuje się do komunikatu, nie zostanie mu wypłacone wynagrodzenie za gotowość lub otrzyma jedynie jej część.

Jak zakłady przemysłowe rozwiązują kwestię przesunięcia poboru mocy?

Przesunięcie poboru mocy to spore wyzwanie dla zakładów przemysłowych. Wielu właścicieli podkreśla, że linie technologiczne wymagają pełnej sprawności wszystkich elementów składowych. Czasowe wyłączenie kilku z nich skutkuje obowiązkowym rozruchem całego systemu, co może zajęć nawet kilkanaście godzin. Nie oznacza to jednak, że nie istnieją skuteczne sposoby na redukcję poboru mocy. Aby zminimalizować wpływ na sieć elektryczną i uniknąć szczytów zapotrzebowania, można podjąć takie kroki jak:

• wyłączanie części urządzeń lub oświetlenia hal, magazynów, parków manewrowych czy pomieszczeń biurowych,
• dostosowanie godzin produkcji do konkretnych okresów zapotrzebowania na redukcję mocy,
• zmiany nastaw i harmonogramów aktywności instalacji HVAC, pomp, sprężarek, maszyn chłodniczych czy innych urządzeń generujących duży pobór,
• uruchomienie agregatów rezerwowych,
• czerpanie prądu zgromadzonego w magazynach energii,
• zmianę harmonogramu pracy kogeneracji.

Czy usługi DSR można stosować także u innych grup odbiorców energii elektrycznej?

W Polsce obecnie usługi DSR są kierowane do średnich i dużych przedsiębiorstw. Nie istnieje jednak żaden przepis prawny, który wykluczałby z możliwości włączenia się w program także innych użytkowników. Teoretycznie możliwa jest sytuacja, że swój udział w zwiększeniu elastyczności energetycznej polskiej gospodarki ma każdy podmiot przyłączony do sieci, który posiada możliwość redukcji zapotrzebowania lub jego przesunięcia w czasie.

Aby jednak uzyskać odpowiedni efekt redukcyjny, mniejsi konsumenci tacy jak gospodarstwa domowe czy małe firmy, powinni być zagregowani przez podmiot pośredniczący. Ograniczenie zużycia mogłoby tu odbywać się poprzez rezygnację z użycia urządzeń elektrycznych, na przykład: komputerów, klimatyzatorów, pralek, zmywarki, płyty indukcyjnej czy oświetlenia. Odpowiednie czynności mogłyby zostać wykonane w innych godzinach. Motywacją do podjęcia takich działań byłoby dodatkowe wynagrodzenie wypłacane przez Polskie Sieci Elektroenergetyczne.

Niewątpliwie zorganizowanie sprawnego i atrakcyjnego dla rozproszonych odbiorców programu DSR jest trudnym wyzwaniem organizacyjnym. Niezbędne jest nie tylko rozwiązanie problemów technicznych, ale także utworzenie systemu impulsów akceptowanych przez rynek. Rozwój tego typu usług, w połączeniu z innymi bodźcami typu DSM może się jednak przełożyć na liczne korzyści:

• poprawę efektywności energetycznej sieci elektroenergetycznych,
• poprawę jakości i niezawodności dostawy energii,
• redukcję emisji gazów cieplarnianych,
• zmniejszenie kosztów funkcjonowania systemu elektroenergetycznego,
• oszczędności dla odbiorców,
• zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego,
• zwiększenie świadomości i aktywności konsumentów podejmowanych na rynku energetycznym.

---

[1] Scenariusz 3. Do prekonsultacji aktualizacji KPEIK/PEP2040, Ministerstwo Klimatu i Środowiska, str. 5.

[2] Założenia do aktualizacji Polityki energetycznej Polski do 2040 roku, Ministerstwo Klimatu i Środowiska, str. 1.

[3] Elastyczność energetyczna w Polsce, str. 9.

[4] Bućko P.: Konkurencja w dostawie regulacyjnych usług systemowych. Rynek Energii, nr 2, 2008.

[5] Bućko P.: Regulacyjne usługi systemowe w zakresie mocy czynnej. Wydawnictwo PG, Gdańsk 2011.

[6] P Bućko, W. Stahl, Realizacja usługi DSR na przykładzie domów jednorodzinnych, Rynek Energii nr 2(147) 2020, str. 25.

---

Paweł Biegajski

Absolwent Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Specjalizuje się w zdobywaniu finansowania dla firm i instytucji realizujących projekty z zakresu zrównoważonego rozwoju oraz energetyki.