Magazynowanie prądu w domu, bez użycia baterii

Trafiłem ostatnio na YouTube na materiał dotyczący pomysłów na magazynowanie energii w domach jednorodzinnych, które nie wymagałyby instalowania żadnych pakietów akumulatorów. Co więcej, nie byłoby konieczne także posiadanie przez właścicieli samochodów elektrycznych ani nawet hybrydowych, o których wykorzystaniu jako domowego magazynu prądu już kiedyś pisałem (dobre 5 lat temu…).

Tak naprawdę to wdrożenia w życie takich rozwiązań potrzeba byłoby tylko większej elastyczności po stronie sprzedawców energii elektrycznej oraz większej elastyczności użytkowników tej energii. Całość mogłaby w zasadzie odbywać się z użyciem dostępnych dziś i niedrogich rozwiązań technicznych, z których duża część już teraz bywa montowanych w naszych domach i mieszkaniach.

Mowa oczywiście o przechowywaniu energii pod postacią ciepła lub chłodu. Gdyby dobrze tym zarządzić, możliwe byłoby przenoszenie części zapotrzebowania na prąd z okresów, gdy jest ono największe, do momentów, w którym prądu w sieci mamy więcej.

Autor materiału opowiedział o swoim podejściu do klimatyzowania domu, jakie stosuje u siebie i jakie stosują w swoim domu jego rodzice. Podejście to oznacza po prostu włączanie klimatyzatorów… dopiero o 22 i wyłączanie ich o 11.

Tak naprawdę, to autor filmu po prostu ustawił sobie dość ciekawy cykl tygodniowy ustawień swoich klimatyzatorów. Obniża on bowiem temperaturę wieczorem do 70°F (21,1°C), a o 1 w nocy nawet do 66°F (18,9°C). O 6:30 rano z powrotem nastawy wracają na 70°F, zaś o 11 przestawiane są na 77°F (25°C).

Ilustracja przedstawia harmonogram zmian w ustawieniach termostatu na klimatyzatorze. Źródło: film „Batteries aren’t the only way to store energy. Here’s another.” z kanału Technology Connections na YouTube.

To rozwiązanie oznacza, że autor filmu dość mocno wyziębia dom w nocy, aby usunąć z niego nadmiar ciepła, który pojawia się w ciągu dnia. Z informacji, które podawał na filmie, nawet w zwykłe letnie dni klimatyzator nie ma potrzeby włączać się w ciągu dnia, co oznacza, że temperatura nigdy nie przekracza 25°C.

I to rozwiązanie rzeczywiście może być bardzo fajne, jeśli ktoś na przykład nie pracuje zdalnie przy oknie, albo ma możliwość odciąć się od zysków ciepła będących efektem oddziaływania promieniowania słonecznego.

Tylko po co to robić? Żeby sieci elektroenergetycznej było lżej? Oczywiście, że nie!

To znaczy sam ten argument jest jak najbardziej dobry. Każde tego typu działanie oznacza mniejsze ryzyko, że sieć elektroenergetyczna klęknie. Bo w Polsce szczyt zapotrzebowania na prąd jest właśnie po południu. Oto wykres z wczoraj (tj. z poniedziałku, 26.07.2021).

Wykres dobowego zapotrzebowania na prąd, dane według raportów dobowych KSE za 26.07.2021, wg pse.pl.

Tu akurat widać niemal identyczne zapotrzebowanie na prąd między godziną 10 a 21.

Ale to bardzo mocno zależy od pogody i od innych czynników, jak choćby dzień tygodnia. Dla porównania dane z rekordowego pod względem upałów 20.06.2021 r. (niedziela).

Wykres dobowego rozkładu zapotrzebowania na prąd, dane według raportów dobowych KSE za 20.06.2021, wg pse.pl.

Tu z kolei widać, że sytuacja była zgoła inna — szczyt mieliśmy dopiero po południu i wieczorem, między 17 a 23.

Komfort kontra oszczędności

W Polsce gospodarstwa domowe najczęściej kupują prąd w taryfie jednostrefowej G11 (gdzie cena prądu i usługi przesyłu jest stała przez całą dobę) lub dwustrefowej G12 (gdy mamy droższą taryfę dzienną i tańszą nocną w godzinach 13-15 i 22-6). Ewentualnie G12w, w której tańsza taryfa nocna obowiązuje w tygodniu tylko w godzinach 22-6 i całodobowo w sobotę i niedzielę.

Przykładowo, tak to wygląda dla dystrybutora innogy Stoen Operator Sp. z o.o. i producenta prądu innogy Polska S.A.:

TaryfaG11G12G12w
cena energii elektrycznej w strefie nocnej [zł/kWh, brutto]0,40590,38090,3889
cena energii elektrycznej w strefie dziennej [zł/kWh, brutto]0,40590,43040,4454
składnik zmienny stawki sieciowej w strefie nocnej [zł/kWh, brutto]0,17110,04050,0790
składnik zmienny stawki sieciowej w strefie dziennej [zł/kWh, brutto]0,17110,18600,1878
stawka jakościowa [zł/kWh, brutto]0,01260,01260,0126
łączny koszt w strefie nocnej [zł/kWh, brutto]0,58960,43400,4805
łączny koszt w strefie dziennej [zł/kWh, brutto]0,58960,62900,6458
Tabela przedstawia łączne koszty energii elektrycznej z uwzględnieniem ceny samej energii elektrycznej oraz kosztów dystrybucji. Koszty stałe nie zostały uwzględnione. Dane wg taryf innogy Stoen Operator Sp. z o.o. i innogy Polska S.A. ze strony innogy.pl.

Czy jest sens utrzymywać tak dziwaczne godziny obowiązywania taryfy nocnej w grupie taryfowej G12? Moim zdaniem — nie ma absolutnie żadnego sensu, by w godzinach 13-15 prąd był tak dużo tańszy. O ile 20.06 rzeczywiście widać tam niewielki spadek zapotrzebowania na prąd, to na pewno nie uzasadnia on aż tak dużej różnicy ceny. Z kolei wczoraj żadnego spadku nie było.

A dlaczego autor wspomnianego przeze mnie filmu tak chętnie rezygnuje z komfortu? Bo jego dostawca prądu umożliwia mu oszczędności — ma bowiem dynamicznie zmieniającą się cenę prądu, która podawana jest z jednodniowym wyprzedzeniem.

Wykres przedstawia dzienne zmiany ceny energii elektrycznej. Widoczne duże różnice między kosztem w szczycie i poza nim. Źródło: film „Batteries aren’t the only way to store energy. Here’s another.” z kanału Technology Connections na YouTube.

Reaktywne i aktywne oddziaływanie na popyt

Starsi czytelnicy na pewno pamiętają różne stopnie zasilania, które pojawiały się za czasów PRL. W zależności od danego stopnia zasilania, część odbiorców była pozbawiana dostaw energii elektrycznej, czyli po prostu wyłączana.

Ostatnio mieliśmy do czynienia z taką sytuacją chyba w 2015 roku.

Autor omawianego materiału uważa, że odpowiednio (aktywnie) zarządzając popytem moglibyśmy uniknąć wyłączeń i ograniczeń w zasilaniu (blackoutów i brownoutów).

Nic nie stoi przecież na przeszkodzie, by zakłady energetyczne wyłączały także część domowych odbiorników prądu — na przykład właśnie ogrzewanie czy klimatyzację, ale także grzałki w zasobnikach ciepłej wody użytkowej. Wystarczyłoby przecież tylko wyodrębnić osobny obwód elektryczny, który mógłby być zdalnie wyłączany.

Żeby miało to ręce i nogi, to konieczne byłoby, żeby:

  • w zamian za deklarowaną przez użytkownika zgodę na wyłączanie odbiorników, otrzymywał rabat na zakup energii elektrycznej,
  • wyłączanie odbywało się w sposób jawny (np. wraz z wysłaniem SMS na telefon właściciela domu), żeby nikt nie był zaskoczony,
  • wyłączanie było na okres nie dłuższy, niż np. 2h, żeby strata dla komfortu była minimalna.

Jestem głęboko przekonany, że znaleźlibyśmy w Polsce chętnych do takich ustępstw na rzecz zakładu energetycznego. Ja się zgłaszam już teraz.

Ale to jest tylko oddziaływanie reaktywne na odbiorców, a przecież można zrobić to aktywnie. 🙂 Wystarczy w tym celu:

  • analizować na bieżąco prognozy obciążenia różnych odcinków sieci, ale i całego systemu, w oparciu o dane pogodowe — wpływające na produkcję ze źródeł OZE takich jak turbiny wiatrowe i elektrownie fotowoltaiczne, ale także mających przełożenie na zużycie energii do ogrzewania i chłodzenia budynków,
  • uruchamiać urządzenia grzewcze / chłodnicze lub zmieniać ich nastawy PRZED wystąpieniem szczytu, aby można było dom mocniej ogrzać / schłodzić i w ten sposób zmagazynować energię, która dzięki temu nie będzie musiała być pobierana z sieci w okresie szczytowego zapotrzebowania na prąd.

I najlepsze jest to, że technicznie da się to zrobić już teraz — trzeba byłoby tylko połączyć licznik energii elektrycznej z programowalnym termostatem w klimatyzacji albo ogrzewaniu. I nawet nie trzeba byłoby instalacji elektrycznej przebudowywać! A tam, gdzie urządzenie pobierające prąd pozbawione jest możliwości elektronicznego sterowania z zewnątrz (bo to np. stary podgrzewacz wody z pokrętłem), można go zdalnie włączać/wyłączać za pomocą prostego urządzenia wpinanego w gniazdko.

Dlaczego więc jeszcze tego nie robimy?

Komentarzy do wpisu “Magazynowanie prądu w domu, bez użycia baterii”: 6.

  1. curious says:

    Nikt tego nie robi i robić nie będzie bo daleko do tego aby sieć nam „klękła”.
    Większość odbiorców indywidualnych ma podpisaną umowę która umożliwia ich odłączenie w razie przeciążenia sieci i tylko odbiorcy premium mają gwarancję dostaw. Za gwarancję dostaw słono płacą. Zakłady energetyczne nie mają w interesie zmniejszenia produkcji bo to oznacza dla nich straty. To oznacza że energii której nie kupisz ty, sprzedadzą komu innemu. Target jest sprzedać jak najwięcej.
    Do tego elektrownie węglowe mają podpisane umowy długoterminowe gwarantujące zapewnienie zbytu za określoną cenę – co oznacza że nawet gdy energii nikt kupować nie będzie, państwo będzie zobowiązane tę energię kupić lub za nią zapłacić. Czyli im bardziej będziemy oszczędzać my, tym bardziej będzie marnotrawić państwo.

    Systemy i urządzenia typu smart grid mają sens w innym układzie politycznym. W naszym zbyt na prąd to gwarancja zatrudnienia dla pewnych grup i zysku dla innych .

    Co do samego magazynowania energii dla sportu to ogólnie dobry pomysł i stosują to już dziś bp. magazyny i sklepy, które zmieniają temperaturę chłodziarek tak aby w dobrej taryfie obniżyć temperaturę towaru do np. -20 a w mniej korzystnej tylko do -5
    Fakt faktem pandemia dobitnie pokazała że indywidualna konsumpcja i transport nie mają praktycznie żadnego znaczenia w konfrontacji z tym co robi duży przemysł i wojsko, a spychologia „ratowania planety” przez obwinianie ofiar to demagogia odwracająca uwagę od problemów dużego przemysłu i polityki .

  2. Mnóstwo osób tak robi, ogrzewając swoje domy akumulacyjnie prądem. Albo korzystają z elektrycznych pieców akumulacyjnych, albo z grubszej betonowej wylewki nad ogrzewaniem podłogowym, co też pozwala na przechowanie ciepła wytworzonego w nocnej strefie taryfowej do wykorzystania na później.

    Identycznie robią ludzie, którzy mają zasobniki ciepłej wody użytkowej, grzane tylko w nocnej strefie.

    Jestem głęboko przekonany, że gdyby ludziom pozwolić robić to w szerszym zakresie, w zamian za zauważalne oszczędności, to i byliby skłonni tak sterować klimatyzacją.

  3. Michał says:

    Tytuł o prądzie, artykuł o energii cieplnej.

  4. Wszystko się zgadza.

    Prąd można magazynować pod postacią energii potencjalnej wody znajdującej się w górnym zbiorniku elektrowni szczytowo-pompowej, pod postacią wodoru zużywanego później w ogniwach paliwowych, jako sprężone powietrze, energii chemicznej w akumulatorach, ale też właśnie pod postacią ciepła.

    I to ma ogromny sens. Skoro zużywamy prąd do wytworzenia ciepła albo chłodu, to przesuwając w czasie ten proces możemy de facto zmagazynować pewną ilość energii do wykorzystania na później.

  5. Obserwator says:

    https://www.youtube.com/watch?v=2L9hyFBj8-c – według opracowań pana S. Jurko z Ukrainy – można zrobić elektrociepłownię słoneczną nawet w Helsinkach i ona wyprodukuje ciepła i prądu na cały rok. Potrzeba tylko gigantycznych soczewek skupiających i wielkich, dobrze zaizolowanych akumulatorów kamiennych, w których temperatura latem będzie dochodziła do ponad 800 stopni, a zimą spadała do około 400 stopni. Ciepło w silnikach Stirlinga zamieniane na energię mechaniczną i elektryczną. Taka elektrociepłownia będzie tańsza od węglowej, atomowej i pd typowej elektrowni z fotowoltaiki, jeśli weźmiemy pod uwagę zapotrzebowanie na ciepło.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *