Inteligenente sieci elektroenergetyczne nazywane Smart Grid pozwalają na dwustronną współpracę producentów energii elektrycznej i jej odbiorców. Dzięki temu tzw. duża energetyka może optymalizować swoją produkcję i dystrybucję energii, co jest ważne ze względu na bardzo krótkie czasy występowania zwiększonych potrzeb energii (peak). Wpływając na lokalnych odbiorców energii elektrycznej, można ograniczać zużycie energii w godzinach szczytu i zarazem zachęcać lub wręcz wymuszać korzystanie z energii w okresie występowania jej nadmiaru w sieci. Do tego idealnie nadają się pompy ciepła, przy czym muszą być wykonane w standardzie "SG-Ready" czyli być gotowe do współpracy z siecią Smart Grid. Standard "SG-Ready" oznacza, że pompa ciepła może reagować na sygnały wysyłane przez operatora sieci (OSD) i wchodzić w jeden z trybów pracy - blokowania pracy lub jej wymuszania.

1. Pompa ciepła w inteligentnej sieci Smart Grid
 Definicja inteligentnej sieci elektroenergetycznej Smart Grid
 Pompy ciepła przystosowane do współpracy z siecią Smart Grid
 Standard „SG Ready” i korzyści ze współpracy z siecią Smart Grid
Wydanie 1/2016
25.06.2016
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2. 2
Standard „SG-Ready” dla pomp ciepła
 Niektóre z oferowanych na rynku pomp ciepła
posiadają etykietę „SG-Ready”, która wskazuje na
istotne cechy urządzenia. Cechy te będą stawały się
coraz bardziej istotne na rynku, a wybór urządzenia
opatrzonego taką etykietą pozwoli jeśli nie od razu
to w bliskiej przyszłości na osiąganie korzystnych
kosztów eksploatacyjnych.
 Wykaz pomp ciepła spełniających standard
„SG-Ready” jest dostępny na stronie BAFA
(Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle,
Federalny Urząd ds. Gospodarki i Nadzoru nad
Eksportem, www.bafa.de). Fakt posiadania etykiety
zaznaczono w oddzielnej kolumnie w tabeli

3. 3
Czym jest standard „SG-Ready”…
 Czym jest standard „SG-Ready”
 Standard „SG-Ready”, a idea Smart-Grid
 Jakie cechy spełnia urządzenie „SG-Ready”?
 Jakie są korzyści dla użytkownika urządzenia?

4. 4
Nierównomierność poboru energii elektrycznej
w budynku jednorodzinnym
DZIENNY profil zużycia energii
ROCZNY profil zużycia energiiMIESIĘCZNY profil zużycia energii
 Zużycie energii elektrycznej zarówno
w pojedynczym budynku, jak i w skali regionu,
czy kraju, cechuje się znaczną zmiennością.
Jest to uzależnione od przeznaczenia budynku,
jego wyposażenia, a także warunków
pogodowych i wielu innych.
 Przykładowe profile zużycia energii dla
budynku jednorodzinnego z pompą ciepła typu
solanka/woda (dane z: Tauron eLicznik)

5. 5
Nierównomierność poboru energii elektrycznej
w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym
 Potrzeby energii elektrycznej w całym systemie KSE wskazują, że szczytowe potrzeby
występują w zależności od pory roku, w godzinach od 12 do 20. Maksymalne potrzeby rzędu
24000 MW występują około 13 godzin rocznie. Aby je pokryć, należało by zainwestować
w budowę nowych bloków energetycznych, które były by jednak krótko wykorzystywane...
Godziny
24000
22000
20000
18000
16000
14000
12000
10000
Zapotrzebowanieenergiielektrycznej(MW)
Sezon zimowy (XI-II)
Sezon wiosenno-jesienny (III-IV, IX-X)
Sezon letni (V-VIII)
lato
zima
wiosna, jesień
Krzywe zbudowane w oparciu
o średniogodzinowe wartości potrzeb
energii w systemie KSE w latach 2010-2013
Źródło: „Pompy ciepła a rozwój systemów elektroenergetycznych”, Wojciech Lubczyński, PSE S.A., 2014
!

6. 6
Współpraca dużej energetyki i lokalnego
obiorcy/producenta energii elektrycznej
 Elektrownie, bądź elektrociepłownie cechują
się ograniczoną regulacyjnością. Nie mogą
ze względów technicznych i ekonomicznych
reagować szybko na zmienne potrzeby
energii. Zachodzi więc konieczność
ograniczania szczytowego zapotrzebowania
na energię oraz zagospodarowania jej
nadwyżek, aby móc dostarczyć ją w okresach
zwiększonego zapotrzebowania.
 Budynki mieszkalne, a także przemysłowe,
usługowe i inne cechują się zmiennymi
potrzebami energii. Coraz częściej stają się
także producentami energii elektrycznej
(prosument), co dodatkowo potęguje problem
optymalnego zarządzania produkcją energii
elektrycznej w dużej energetyce. Produkcja
energii w elektrowniach wiatrowych czy
instalacjach fotowoltaicznych jest mało
przewidywalna…

7. 7
Konieczność wprowadzania inteligentnych
rozwiązań – Smart Grid
 Aby rozwiązać problem współpracy dużej energetyki z rozproszonymi małymi odbiorcami
oraz producentami energii elektrycznej konieczne jest wprowadzanie inteligentnych
rozwiązań, jakim jest w szczególności idea Smart Grid.
 Smart Grid (tłum. inteligentna sieć) to
inteligentna sieć elektroenergetyczna, gdzie
pomiędzy producentami i odbiorcami energii
elektrycznej zachodzi współpraca mająca
na celu obniżenie kosztów eksploatacyjnych,
zwiększenie efektywności energetycznej,
a także integrację rozproszonych źródeł
energii takich jak np. instalacje fotowoltaiczne,
elektrownie wiatrowe czy agregaty
kogeneracyjne (skojarzona produkcja ciepła
i energii elektrycznej). Budowa sieci Smart Grid
jest jednym z priorytetów UE, a największe
postępy poczyniono w krajach takich jak Niemcy,
Włochy, Wielka Brytania, Francji i Dania.

8. 8
Przykład schematu sieci Smart Grid
1
2
3
6
5
4
1- instalacje fotowoltaiczne
2- elektrownie wiatrowe
3- agregaty kogeneracyjne
4- elektrownie szczytowo-pompowe
7
5- bloki energetyczne (konwencjonalne)
6- budynki indywidualne (odbiorcy energii)
7- sieć informatyczna – zarządzanie funkcjonowaniem sieci

9. 9
Funkcjonowanie sieci Smart Grid
 Dzięki sieci Smart Grid możliwe jest zarządzanie nie tylko
produkcją energii elektrycznej, ale także jej zużyciem.
Możliwe jest wpływanie na obniżenia zużycia energii
np. poprzez blokowanie pracy urządzeń domowego użytku
jak i wymuszanie pracy urządzeń, gdy w sieci występuje
nadmiar energii.
 Do takich celów idealnie nadają się przede wszystkim
pompy ciepła. Bezwładność budynku jest na tyle duża, że
chwilowe ograniczenie pracy pompy ciepła nie będzie
zauważalne dla mieszkańców. Z kolei przy niskiej cenie
energii, można zmagazynować ciepło w zbiorniku
buforowym, w wodzie użytkowej, czy też bezpośrednio
w samym budynku poprzez system grzewczy.
 Równie dobrym magazynem energii będzie samochód
elektryczny, z akumulatorami ładowanymi w okresie
występowania nadmiaru energii w sieci.
 Wyposażenie domu w „inteligentny” sprzęt AGD pozwoli
je włączać w okresach niskiej ceny energii i tym samym
korzystać z nadmiaru taniej energii z sieci.

10. 10
Etykieta „SG-Ready” dla pomp ciepła
 Etykietę „SG-Ready” przyznaje się pompom
ciepła na rynku niemieckim od 2012 roku.
 Inicjatywę podjęło stowarzyszenie BWP
(Bundesverbandes Wärmepumpe e.V., tłum.
Niemieckie Stowarzyszenie na rzecz Pomp Ciepła)
 Lista pomp ciepła z etykietą „SG-Ready”
jest zamieszczana na stronie BAFA,
a także na stronie stowarzyszenia BWP
( www.waermepumpe.de)
 Warunkiem otrzymania etykiety jest
zdolność (gotowość) współpracy regulatora
pompy ciepłą z siecią elektroenergetyczną
Smart Grid („SG-Ready”).

11. 11
Tryby współpracy pompy ciepła
z siecią elektroenergetyczną
Pompa ciepła
Operator OSD
Operator systemu dystrybucyjnego (OSD) zarządzający dystrybucją energii w podległej
sobie sieci elektroenergetycznej, wydaje dyspozycje – sygnały, które powodują określone
reakcje pompy ciepła.
Standard „SG-Ready” wymaga
(dla rynku niemieckiego), aby
pompa ciepła mogła przechodzić
w jeden z 4 trybów pracy
OSD, czyli np.:
Enea Operator Sp. z o.o.
Tauron Dystrybucja S.A.
Energa-Operator S.A.

12. 12
Tryb 1 – blokowanie pracy pompy ciepła
 Tryb 1 – BLOKADA. Zablokowanie przez OSD pracy pompy ciepła na przyjęty
standardowo okres – zwykle 2 godzin, o stałych porach dnia. Blokowanie pracy pompy
ciepła odbywa się w godzinach szczytowego zapotrzebowania na energię w sieci. Zwykle
pokrywa się to także z okresem, gdy energia elektryczna jest najdroższa w ciągu doby
i ograniczenie jej zużycia ma celu obniżenie
kosztów eksploatacyjnych
pompy ciepła.
Pompa ciepła
OFF
np. 3  2 h
Wysoka cena energii !
! temp. Przerwa w pracy może
wpływać na obniżenie
temperatury wewnątrz
pomieszczeń
Nakaz
wyłączenia
Operator OSD

13. 13
Tryb 2 – normalny tryb pracy pompy ciepła
 Tryb 2 – NORMALNY. Tryb pracy pompy ciepła, w którym powinien być także ładowany
zbiornik buforowy na czas kolejnego przymusowego wyłączenia pompy ciepła (w trybie 1)
(normalna cena prądu). Pompa ciepła włącza się i wyłącza w zależności od potrzeb
cieplnych budynku i wody użytkowej. Dobór mocy grzewczej pompy ciepła musi
uwzględniać łączny czas zablokowanej
pracy pompy ciepła (w trybie 1).
Pompa ciepła
ON/OFF
temp. Temperatura pomieszczeń
zależy jedynie od nastaw
regulatora pompy ciepła
Normalna cena energii
Swobodna praca
(włącz/wyłącz wg potrzeb)
Operator OSD

14. 14
Tryb 3 – możliwość wydłużenia pracy
pompy ciepła
 Tryb 3 – PODWYŻSZONY. Tryb możliwej wydłużonej pracy pompy ciepła w celu
wykorzystania niskiej ceny energii elektrycznej. Pompa ciepła może pracować w zakresie
określonym w nastawach regulatora, np. dopuszczającym temperaturę wewnątrz budynku
wyższą o 1oC od wymaganej normalnie (wg krzywej grzewczej). Możliwe jest także
podwyższenie temperatury wody użytkowej
w podgrzewaczu lub wody basenowej
dla zmagazynowania ciepła
wytworzonego najniższym
kosztem.
Pompa ciepła
temp. Temperatura pomieszczeń
może być podwyższona
w stosunku do potrzeb
cieplnych budynku
Niska cena energii
ON/OFF
Możliwość pracy
(włącz/wyłącz)
Operator OSD

15. 15
Tryb 4 – wymagane wydłużenie pracy
pompy ciepła
 Tryb 4 – PODWYŻSZONY i WYMUSZAJĄCY PRACĘ. Tryb nakazujący wydłużenie pracy
pompy ciepła stosowany przez Operatora OSD w celu odbioru nadwyżek energii z sieci.
Możliwe jest dopuszczenie do pracy samej sprężarki lub sprężarki wraz z innymi
urządzeniami elektrycznymi (np. grzałka w podgrzewaczy wody). Praca odbywa się do
zakresu dopuszczonego przez regulator.
Konieczne jest zdefiniowanie
w regulatorze taryf na zakup
energii elektrycznej oraz
dopuszczalnych zakresów
pracy.
Pompa ciepła
temp. Temperatura pomieszczeń
może być podwyższona
w stosunku do potrzeb
cieplnych budynku
Niska cena energii
ON
Nakaz
włączenia
Operator OSD

16. 16
Przykłady pompy ciepła z etykietą „SG-Ready”
Vaillant
flexoCOMPACT exclusiv
5,3 do 11,2 kW (B0/W35)
lub 6,2 do 11,5 kW (A2/W35)
Vaillant
flexoTHERM exclusiv
5,3 do 19,7 kW (B0/W35)
lub 6,2 do 19,8 kW (A2/W35)
 Przykłady pomp ciepła przeznaczonych do ogrzewania budynków i/lub podgrzewania
ciepłej wody użytkowej, posiadających etykietę „SG-Ready”:
Vaillant
aroSTOR VWL BM 290/4
1,65 kW (dla wody 45 oC)
Vaillant
aroTHERM VWL
8,1 do 14,6 kW (A7/W35)

17. 17
Zaawansowane sterowanie pracą pompy
ciepła dla optymalizacji kosztów eksploatacji
 Dla optymalizacji pracy pompy ciepła ważne jest zdefiniowanie kosztów zakupu energii
elektrycznej w poszczególnych taryfach czy trybach pracy
 Funkcja triVAI® regulatora pracy układu hybrydowego Vaillant CalorMATIC 470 pozwala
zdefiniować ceny paliw, również w podziale na taryfy czasowe w przypadku taryfy
2-strefowej dla energii elektrycznej. W ten sposób regulator wybiera do pracy to źródło
ciepła, które w określonych warunkach zapewni najniższe koszty eksploatacyjne.

18. 18
Korzyści z zastosowania pomp ciepła
z etykietą „SG-Ready”
Korzyści dla użytkownika
pompy ciepła
Korzyści dla Operatora
OSD i dużej energetyki
 Możliwość podjęcia (od razu lub w przyszłości)
aktywnej współpracy z Operatorem OSD
 Korzystanie z okresowych atrakcyjnych cen
zakupu energii elektrycznej
 W niektórych krajach, otrzymanie dotacji do
zakupu pompy ciepła z etykietą „SG-Ready”
 Możliwość „spłaszczenia” krzywej zużycia
energii elektrycznej, likwidacja tzw. peaków (pik)
szczytowego zapotrzebowania na energię
 Niższe koszty inwestycyjne w budowę nowych
mocy (bloków energetycznych itd.)
 Wykorzystanie lokalnych odbiorców jako
magazynu dla nadwyżek energii
 Wybór pompy ciepła posiadającej standard „SG-Ready” jest korzystny nawet gdy lokalny
Operator OSD nie zarządza jeszcze inteligentną siecią Smart Grid. Pozwala to bowiem na
skorzystanie w przyszłości z możliwości aktywnej współpracy siecią Smart Grid i czerpanie
korzyści przede wszystkim przynoszących obniżenie kosztów ogrzewania domu.

19. 19
Programy pilotażowe w Polsce
 Również w Polsce prowadzone są programy pilotażowe współpracy Operatorów OSD
z klientami indywidualnymi. Projekty prowadzono między innymi przez PSE Polskie Sieci
Elektroenergetyczne S.A. oraz TAURON Polska Energia S.A.
 Projekt przewidywał 2 rodzaje algorytmów:
DSM – zmiana zachowania klientów (przeniesienie zużycia energii na inne godziny)
DSR – redukcja zużycia energii przez klientów (w tym także odłączenie energii)
 W pilotażu udział wzięło 650 klientów w wariantach:
EKO-REDUKCJA – 5 wezwań rocznie z czasowym wyłączeniem zasilania
EKO-SYGNAŁ – 10 wezwań rocznie do ograniczenia zużycia energii z gratyfikacją (bony)
WIRTUALNY CENNIK – taryfa wielostrefowa (2-3 krotnie wyższa w godzinach szczytu)
 Średnia redukcja zużycia energii wyniosła w wariantach:
EKO-REDUKCJA – 24% (maks. 61%)
EKO-SYGNAŁ – 4% (52%)
WIRTUALNY CENNIK – 1% (maks. 20%)
 Projekt miał na celu ocenę potencjału we współpracy z klientami indywidualnymi
Źródło: „Zarządzanie popytem na energię elektryczną w oparciu o innowacyjne taryfy redukcyjne”,
Konrad Kula, TAURON Sprzedaż sp. z o.o., 2016

20. Chłodzenie
Ogrzewanie
Energia odnawialna
Kotły gazowe
Kotły olejowe
Pompy ciepła
Kolektory słoneczne
Systemy wentylacji
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl