STRUČNJACI američkog Nacionalnog akceleratorskog laboratorija (SLAC) razvili su jeftin uređaj veličine mobitela koji automatski prilagođava potrošnju energije u domu i na taj način drastično smanjuje cijenu struje.
Tehnologija, nazvana Transactive Energy Service System ili TESS (slika dolje), zamišljena je tako da usmjerava električnu energiju tamo gdje je u određenom trenutku potrebna.
Ona istovremeno povećava potrošnju kada je struja najjeftinija, a smanjuje kada je najskuplja - ima mogućnost pratiti cijene električne energije u stvarnom vremenu u skladu s ponudom i potražnjom te uključivati i isključivati potrošnju fleksibilnih potrošača koji ne moraju stalno raditi istom snagom.
Uređaj kontrolira potrošnju električne energije u domu na temelju cijena energije koje se procjenjuju i preračunavaju svakih pet minuta u skladu s energetskim zahtjevima tržišta.
Konačno, TESS daje signal kada je optimalno vrijeme da se struja iz obnovljivih proizvođača struje u kući, poput solarnih panela, plasira u mrežu. Sve to povećava otpornost mreže i istovremeno štedi novac potrošačima i električnim kompanijama.
Naravno, za primjenu TESS-a potrebno je da država ima elektrodistributere koji nude struju s promjenjivom cijenom.
Rastu cijene i potrošnja energije, ali i svijest ljudi
Ljudi su već desetljećima svjesni da nije svejedno kada će se neko njihovo trošilo uključiti, a kada isključiti. Kada je potrošnja energije u mreži velika, njena cijena je veća i obratno. Zbog toga postoje dvotarifna brojila. Svojevremeno su zbog toga bile popularne termoakumulacione peći koje su pohranjivale toplinu kada je struja bila jeftinija, a grijale kada je ona bila potrebnija.
Klimatske promjene, rast cijena energije, povećanje njezine potrošnje radi sve većeg broja trošila, poput klimauređaja koji omogućuju udobniji život, te sve veće uključivanje obnovljivih izvora u električne mreže posljednjih godina povećavaju pritisak da kućanstva postanu štedljivija i pametnija u organizaciji potrošnje, ali i proizvodnje struje.
Za ilustraciju, neviđeno hladno vrijeme prošle je godine potaknulo stanovnike Teksasa da pojačaju grijanje, čime su preopteretili električnu mrežu i izazvali višednevne nestanke struje.
S druge strane u Njemačkoj, u kojoj sve više raste udio obnovljivih izvora koji nisu fleksibilni u svojoj proizvodnji jer ovise o vanjskim uvjetima, struja je posljednjih godina znala imati negativnu cijenu. Naime, elektrodistributeri su na vrhuncu proizvodnje obnovljivih izvora morali plaćati potrošačima da troše struju kako se uređaji proizvođača poput vjetroturbina ne bi morali zaustavljati, što je skupo.
Kako funkcionira TESS?
TESS je osmišljen kao maleni uređaj koji kontrolira uređaje koji su fleksibilni, primjerice grijalice na struju, bojlere ili hladnjake koji ne moraju biti stalno uključeni da bi služili svrsi.
Nefleksibilni uređaji, poput žarulja, koje moraju raditi točno određenom snagom kada to trebamo, ne mogu se kontrolirati.
TESS govori elektrodistributeru koliko visoke moraju biti cijene struje da bi potrošač bio spreman smanjiti svoju potrošnju. Također, govori pri kojoj bi cijeni struje korisnik bio spreman povećati svoj doprinos struje u mreži koji stvara u svojim obnovljivim izvorima poput solarki. Kada se cijena električne energije promijeni, TESS automatski mijenja količinu potrošnje potrošača ili puštanje struje iz obnovljivih izvora u mrežu, čime smanjuje cijenu struje i maksimizira prihod za korisnika. Sve te informacije razmjenjuju se putem platforme temeljene na oblaku (eng. Cloud).
U slučaju primjene TESS-a dobavljači električne energije ne određuju cijenu struje. Ona se temelji isključivo na ponudi i potražnji i sve je automatizirano. Stručnjaci smatraju da će to elektrodistributerima omogućiti da iz temelja promijene način poslovanja kako bi postali više usmjereni na korisničku podršku.
Damir Škrjanec, voditelj tehničkog razvoja hrvatsko-slovenske kompanije Cybrotech koja se, među ostalim, bavi opremanjem pametnih kuća, kaže da je TESS u biti tek koncept, dio šireg istraživačkog projekta na kojem rade znanstvenici sa sveučilišta Stanford.
"Projekt se bavi interakcijom subjekata inteligentne mreže (engl. smart grid), bez pretenzija da preraste u komercijalan proizvod. Da bi to zaživjelo, potrebno je razviti dio koji upravlja stvarnim potrošačima. U praksi, to znači da mora postojati nekakav sistem pametne kuće koji nadzire i upravlja potrošačima. Taj sistem se onda može povezati i staviti pod kontrolu uređaja TESS", kaže Škrjanec.
Novi pristupi već se istražuju i implementiraju
Već sada u nekim državama, uključujući i Hrvatsku, distributeri električne energije istražuju razne opcije za smanjenje opterećenja mreža u zamjenu za niže cijene struje.
Primjerice, Slovenska elektroprivreda nedavno je provela istraživanje u kojem su korisnici sami isključivali trošila kada bi dobili SMS poruku kojom se to od njih traži ili bi to za njih radili automatizirani uređaji. Naime, stvar je u tome da kompanije poput HEP-a moraju za kućanstva osigurati infrastrukturu potrebnu za snagu koja može biti desetak puta veća od one koja se prosječno koristi kako bi mogli podnijeti situacije kada su istovremeno uključena sva velika i mala trošila, od klimauređaja, grijalica i bojlera, preko hladnjaka, pegli i usisavača, do žarulja i televizora. Tu treba imati na umu da su istraživanja u SAD-u pokazala da u prosječnom kućanstvu ima 50-ak trošila. Da bi se njihov rad uskladio, potrebno je da kuće postanu pametne, odnosno da se trošila i obnovljivi izvori ne uključuju stihijski.
Kada se tako nešto može očekivati u Hrvatskoj?
Škrjanec kaže da se sistemi koji kontroliraju fleksibilna trošila i obnovljive izvore zadnjih godina ubrzano šire u svijetu.
"Praktički svaka nova gradnja ima neke elemente pametne kuće. Sistemi su za sada vrlo raznovrsni, nestandardizirani i teško surađuju. No, u razvoju su protokoli koji bi to promijenili. Glavna prepreka njihovom brzom prodoru na tržište je borba među velikim igračima jer svatko od njih želi za sebe uzeti što veći dio tržišta", tumači Škrjanec.
Njegova kompanija već desetak godina prodaje svoj sistem pametne kuće.
"Sada radimo na tome da se on integrira s pametnim mrežama, odnosno da omogući inteligentno upravljanje potrošačima. Korisnici u principu žele jeftinu i dostupnu energiju, a istovremeno se ne žele zamarati problemima energetike. Inteligentni sistemi napravljeni su da se za to brinu umjesto njih", kaže Škrjanec i nudi primjer kako to funkcionira:
"Recimo da kuća ima dva grijača snage 3 kW. Ako se oba uključe istovremeno, ukupna potrošnja u tom trenutku je 6 kW. Ako upravljački sistem dozvoli prvo jednom, a tek kasnije drugom da se uključi, korisnik ne vidi nikakvu razliku, a električna mreža ni u jednom trenutku nije opterećena s više od 3 kW. To je trivijalan primjer koji ilustrira kako jednostavna rješenja mogu dovesti do značajnih ušteda na distribuciji, a samim tim i do niže cijene za krajnjeg korisnika."
Kakve veze to ima s niskoenergetskim i pasivnim kućama?
Trend u novoj gradnji u zapadnim zemljama sve je više da se grade niskoenergetske ili čak pasivne kuće.
Neke europske države, na primjer Nizozemska, već imaju na snazi regulativu koja za novu gradnju popisuje nultu potrošnju. Kuća je i dalje povezana na električnu mrežu, ali očekuje se da potrošena i proizvedena energija na kraju godine budu podjednake.
Ključni element niskoenergetskih kuća je kvaliteta izolacije, no za uspješnu integraciju u suvremeni elektroenergetski sistem, kuća isto tako mora imati određen stupanj prilagodljivosti. Ako u nekom trenutku nedostaje energije, kuće koje se tome znaju prilagoditi plaćat će električnu energiju znatno manje.
Škrjanec kaže da Hrvatska tradicionalno kasni s uvođenjem takvih regulativa, no ipak ima nekih pomaka.
"Trenutno je u tijeku zamjena starih brojila električne energije novima. Kad ih bude dovoljan postotak, nova, inteligentna brojila omogućit će da Hrvatska prijeđe na sistem u kojem bi cijena energije bila fleksibilna, ovisno o trenutnom omjeru ponude i potražnje, a ne fiksna kao do sada. Fleksibilnost donosi značajne uštede i proizvođačima i potrošačima", ističe Škrjanec.
TESS je već testiran
Prema pisanju SciTechDailyja, TESS je prošli mjesec instaliran u četiri kuće za potrebe prvog testiranja sustava. Plan je da tijekom sljedeće dvije godine bude raspoređen u stotinama domova na sjeveroistoku SAD-a.
Sve kuće u kojima se provode testiranja nalaze se u ekonomski nepovoljnim područjima, kako bi se pokazalo da je TESS pristupačan i učinkovit način osiguravanja jeftinije energije.
Cilj stručnjaka koji rade na ovom sustavu je da u suradnji s drugim kompanijama koje rade na izgradnji pametnih kuća postignu da odabrane zgrade - modeli imaju besplatnu električnu energiju do 2030. te nultu emisiju stakleničkih plinova do 2035.
Smatraju da bi od TESS-a osobito veliku korist mogli imati stanovnici ruralnih područja u kojima troškovi energije mogu biti veliki teret za kućanstva. Uređaj bi stanovnicima tih područja olakšao prijelaz s lož ulja ili plina na električne uređaje.
Ljudi koji ugrađuju uređaje obnovljive energije u svoje domove imali bi još više koristi od TESS-a ako imaju obnovljive izvore koji u nekim dijelovima godine i dana stvaraju viškove energije koji bi se mogli prodavati i vraćati u mrežu.