Měření po fázích je pro vlastníky malých fotovoltaik problém. Jak mu předejít?

Datum: 29.1.2018  |  Autor: Ing. Jaroslav Šuvarský, S-POWER s.r.o.  |  Recenzent: Ing. Jan Včelák, Ph.D., UCEEB ČVUT

Měření spotřeby energie po fázích komplikuje domácnostem a malým firmám využívání solární energie. Solární elektrárna může ušetřit velkou část nákladů na elektřinu, ale je potřeba celý systém pečlivě naplánovat.


© Fotolia.com

Do roku 2011 se v Česku používalo součtové měření spotřeby elektrické energie – tak, jako s výjimkou Slovenska v celé Evropě. S rozvojem malých energetických zdrojů, především solárních elektráren na střechách rodinných domů, však distribuční společnosti prosadily u Energetického regulačního úřadu změnu měření elektřiny: ta se od roku 2011 namísto součtově měří po jednotlivých fázích. Tato zdánlivě nevýznamná změna může mít dramatické dopady na rentabilitu malých solárních elektráren.

Pro zájemce o pořízení solární elektrárny to znamená nutnost pečlivě celý systém naplánovat. Negativům měření spotřeby po fázích se totiž dá do velké míry vyhnout. A to buď pomocí řešení jednofázových, která vyžadují úpravu rozložení spotřebičů na jednotlivých fázích, nebo prostřednictvím systémů s asymetrickým střídačem.

Čím víc elektřiny vyrobím…

Laik by si řekl, že čím víc elektřiny solární elektrárna vyrobí, tím víc její majitel ušetří. Sice bude pořád platit za elektřinu – protože domácí solární elektrárny zpravidla nejsou dimenzovány tak, aby pokryly veškerou spotřebu domácnosti – ale od elektřiny, kterou domácnost spotřebuje, se odečte ta, kterou vyprodukuje elektrárna.

Takto jednoduše to v některých zemích opravdu funguje, ale bohužel ne u nás.

Při měření po fázích totiž distribuční společnosti účtují zákazníkům nikoli celkové saldo spotřebované a vyrobené elektřiny, ale počítají saldo na každé ze tří fází.

Porovnání jednotlivých způsobů měření

Rozdíly mezi oběma typy měření, součtového a po fázích, je možné ilustrovat na zjednodušeném příkladu.

Elektřinu vyrábí solární elektrárna s roční výrobou 5200 kWh, která včetně baterie po odečtení dotace majitele přišla na 314 tisíc korun. Při uvažované dvacetileté životnosti vyrobí celkem 104 tisíc kWh; výroba jedné vyrobené kilowatthodiny tedy vychází na 3,02 Kč. Co se týče spotřebované energie, budeme počítat s cenou 3,86 Kč/kWh (průměrná cena elektřiny, 24. 11. 2017). Budeme také počítat s tím, že přebytečnou energii distribuční společnost vykupuje za 0,40 Kč/kWh. (Jde o cenu za odkup, kterou jako na českém trhu jako první přinesla společnost S-POWER ve spolupráci s Bohemia Energy. Není to však běžná cena a řada distribučních společností za tzv. přetoky neplatí vůbec, nebo jen mizivé částky.)

V našem příkladu počítáme s tím, že solární elektrárna v daném okamžiku vyrábí 3 kW a zároveň máme celkovou spotřebu ve stejné výši – z toho 2 kW na 1. fázi a 1 kW na 2. fázi. Zatímco na 3. fázi nemáme žádnou spotřebu, ale pouze vyráběný 1 kW. Podívejme se, co různé způsoby měření udělají s náklady domácnosti na energii. Budeme přitom v každém případě počítat dvě varianty: bez baterie pro akumulaci vyrobené elektřiny, a s ní.

V případě součtového měření je to jednoduché…

V případě součtového měření by to bylo jednoduché: už samotný měřicí přístroj by započetl vyráběné 3 kW proti spotřebovávaným 3 kW a výsledná spotřeba by byla nulová. Celkovým výsledkem by tedy bylo v danou chvíli dokonalé využití solární elektrárny, a to dokonce bez využití baterií.

Jak jsme již uvedli, tento scénář je v současné době v Česku bohužel nedosažitelný, protože součtové měření bylo nahrazeno měřením po fázích.

…zatímco v případě měření po fázích se ďábel skrývá v detailu

V případě měření po fázích je důležité, zda má elektrárna moderní asymetrický střídač, nebo tradiční symetrický. Současně hraje velkou roli, podle které fáze měříme.

Jde o to, že řešení se symetrickým střídačem „posílá“ energii rovným dílem do všech tří fází – zatímco informace o poměrech v celém systému získává jen z jedné fáze. Je zřejmé, že takové řešení nemůže fungovat optimálně.

Symetrický střídač + fotovoltaika + baterie = návratnost v nenávratnu

Pokud v uvedeném zjednodušeném případě měříme podle 3. fáze, využití solární elektrárny s baterií vede k tomu, že za elektřinu zaplatíme stejnou cenu, jako bychom zaplatili bez solárního systému.

Přestože to vypadá neuvěřitelně, je to opravdu tak.

Připomeňme, že na dané fázi nemáme žádnou spotřebu, přičemž solární elektrárna na ní dodává 1 kW (stejně, jako na zbylých dvou fázích). Když systém detekuje přebytek ve výši 1 kW, myslí si, že může přebytečnou energii uložit do baterie. A protože jde o symetrický střídač, pošle do baterie 1 kW pro každou fázi. Problém však je, že na zbylých dvou fázích máme spotřebu. Elektřina, kterou střídač pošle do baterií – tedy 2×1 kW – se tak přičte ke spotřebě domácnosti.

Pokud se systém nachází v tomto stavu, pak do baterie ukládáme elektřinu, z níž dvě třetiny platíme – a to v situaci, kdy bychom měli naopak z baterie elektřinu čerpat k pokrytí spotřeby.

V případě řešení bez baterie je situace paradoxně lepší – přesněji řečeno, méně špatná. Na fázi 1 vychází bilance na jeden spotřebovávaný kW, na fázi 2 je bilance vyrovnaná a na fázi 3 máme jeden vyráběný kW. Připomeňme, že podle úvodní kalkulace máme náklady na vyrobenou kWh 3,02 Kč a za 1 kWh ze sítě platíme 3,86 Kč. Výsledkem jedné hodiny v tomto stavu je, že bez solárního řešení bychom za elektřinu zaplatili 11,58 Kč, v případě solární elektrárny s baterií by náklady vyšly stejně a solární elektrárna bez baterie by v dané modelové situaci ušetřila 5,10 Kč.

Měření podle fáze 3 je v našem zjednodušeném příkladu extrémně nevýhodné, ale ani měření podle jiných fází nedává výrazně lepší výsledky. V případě systému bez baterií vycházejí náklady na elektřinu při měření podle 1. fáze i podle 2. fáze stejně: na 6,48 Kč. Baterie nám ani v jednom ze scénářů žádné náklady neušetří. Naopak, při měření podle 1. fáze její využití dokonce náklady zvýší, a to o 1,38 Kč.

Podívejme se, jak jsme k těmto závěrům dospěli:

Při měření podle 1. fáze systém detekoval čistou spotřebu 1 kW (2 kW spotřeba minus 1 kW výroba). Aby ji pokryl, začne vybíjet baterii. Protože jde o symetrický střídač, „pustí“ potřebný 1 kW do každé fáze. Výsledkem je sice nulová spotřeba na 1. fázi, ale také spotřeba 1, resp. 2 kW na druhé, resp. třetí fázi.

Každou hodinu, kdy se nacházíme v tomto stavu, zkracujeme zbytečně životnost baterie a oproti systému bez baterie ztrácíme 1,38 Kč, oproti součtovému měření (nebo použití asymetrického střídače – viz dále) dokonce 7,86 Kč.

Při měření podle 2. fáze systém nedetekoval spotřebu ani přebytek (protože na této fázi výroba přesně kompenzuje spotřebu). Jde o situaci, která je relativně nejméně nevýhodná, nicméně oproti řešení s asymetrickým střídačem (a také oproti hypotetickému stavu, kdy by se spotřeba měřila součtově) přesto proděláváme tempem 6,48 Kč za hodinu. Platí to jak pro systém s baterií, tak bez ní.

Jediné rozumné řešení je asymetrický střídač

Jak jsme ukázali, kombinace měření po fázích a symetrického střídače neumožňuje využít výhody solární elektrárny, a z baterie dokonce dělá ekonomickou katastrofu. Jednotlivé popsané varianty se liší jen tím, jak moc jsou nevýhodné.

Při měření spotřeby po fázích je nutné použít střídač asymetrický, který reguluje každou fázi samostatně; to znamená, že umí do každé fáze „posílat“ jiný výkon.

V našem modelovém případě by asymetrický střídač rozdělil výrobu 3 kW do jednotlivých fází tak, aby minimalizoval spotřebu ze sítě.

Spotřeba a výroba (přesněji: přebytek, dosažený díky výrobě) se díky asymetrickému střídači vzájemně započtou a vznikne virtuální nula. Z pohledu vyúčtování od distribuční společnosti jde o nulu skutečnou, protože bychom v tomto zjednodušeném příkladu nic neplatili.

Háček ovšem spočívá v tom, že většinu používaných hybridních střídačů na českém trhu tvoří střídače symetrické. Důvod je jednoduchý: symetrické střídače jsou technologicky mnohem jednodušší, a tudíž levnější. Navíc zcela postačují pro podmínky součtového měření, evropskému (respektive německému) trhu plně vyhovují a jen kvůli malému českému trhu výrobci podobný produkt upravovat nebudou.

Komu se vyplatí malá fotovoltaika?

Nulové saldo spotřeby na jednotlivých fázích nepředstavuje pro majitele solární elektrárny skutečnou nulu, protože zbývá otázka amortizace systému, a to zvláště otázka amortizace baterií. Tyto okolnosti, které přesahují rámec tohoto článku, však nemohou ovlivnit dva hlavní závěry našeho modelového příkladu.

Prvním závěrem je, že měření po fázích představuje pro majitele solárních elektráren problém, který není možné ignorovat a jemuž lze předejít. Ačkoli má Energetický regulační úřad od srpna 2017 nové vedení a fotovoltaiku nabízejí i velcí distributoři, návrat k součtovému měření se v dohledné době jeví naprosto nereálný, jelikož tímto opatřením by distributoři přišli o část zisků. Započatá jednání o tomto bodu zatím nikam nevedla.

Druhým závěrem je, že i v podmínkách měření po fázích lze navrhnout solární elektrárnu tak, aby přinášela významné úspory. Klíčové jsou v této souvislosti dva faktory: vedle správné smlouvy s distribuční společností jde především o typ použitého střídače. Například společnost S-POWER dodá systémy s asymetrickým střídačem nebo řešení jednofázová. Zatímco první verze, jak jsme ukázali, dokáže nevýhody měření po fázích eliminovat, u verze druhé chyba měření nenastává, a navíc při nižších pořizovacích nákladech nabízí bezchybné fungování i rychlejší návratnost.

Autor je jednatelem společnosti S-POWER

 
Komentář recenzenta
Ing. Jan Včelák, Ph.D., UCEEB ČVUT
Autor v článku popisuje specifickou situaci měření a účtování elektrické energie v ČR u přípojných míst, kterými jsou domácnosti vybavené fotovoltaickou elektrárnou (FVE) spadající do kategorie mikrozdrojů. Jak autor uvádí „měření po fázích“ namísto „součtového“ bezesporu přináší komplikace a zhoršuje ekonomiku provozu malých fotovoltaických systémů. Toto české specifikum si byli schopni distributoři prosadit, a to i přesto, že v mnoha okolních státech Evropy používají měření součtové a někde dokonce již několik let funguje i netmetering (Dánsko, Holandsko, Německo, Slovinsko, Itálie). Autor uvádí nevýhody použití symetrických střídačů v českém systému měření po fázích a dokládá to na modelových příkladech. I na českém trhu je dostupná celá řada asymetrických střídačů, ale často jsou cenově dražší a mnohé společnosti prodávající symetrické střídače zákazníky ani na nevýhodu jejich použití neupozorní. Z článku vyplývá nutnost věnovat zvýšenou pozornost nejen instalaci a jednotlivým komponentám fotovoltaické elektrárny, ale i rozložení jednotlivých spotřebičů v domě mezi fáze, aby nebyl výsledný ekonomický efekt instalace FVE záporný. V tomto ohledu jsou zatím prosumeři s preferencí obnovitelné energie rukojmí distributorů a ERU a zdá se, že zatím nejlepším řešením je použití asymetrického střídače nebo v případě systému s bateriemi, minimalizace interakce s distribuční soustavou.
English Synopsis
Phase measurement represents a problem for small prosumers. How to prevent it?

Phase measurement complicates using of solar energy to small prosumers and companies. A solar power plant can save a large part of the electricity expenses, but the system needs to be carefully planned.

 

Hodnotit:  

Datum: 29.1.2018
Autor: Ing. Jaroslav Šuvarský, S-POWER s.r.o.
Recenzent: Ing. Jan Včelák, Ph.D., UCEEB ČVUT



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (34 příspěvků, poslední 15.02.2018 15:43)


Témata 2018

Partneři - Fotovoltaika

logo BOHEMIA ENERGY
logo FRONIUS

Partneři - Obnovitelná energie

logo HOTJET
logo VIESSMANN
logo FENIX
 
 

Aktuální články na ESTAV.czStovky let zapomenutá technologie pomáhá chránit stavby proti zemětřeseníVIDEO: Moderní a úsporný rodinný dům stavěli ze dřeva, slámy i hlínyPřeživší pádu vilémovského mostu: Podpěry klenby se uvolňovalyJaký druh vytápění zvolit v nízkoenergetických a pasivních domech?