Šenkvická pekáreň Framipek predstavuje poctivé pekárske remeslo, ktoré si v rodinnej pekárni odovzdávajú z generácie na generáciu. „V roku 1991 sme založili malú pekárničku v priestoroch rodičovského domu mojej manželky Eriky. Po 30 rokoch je z firmy etablovaná pekáreň s 11 rôznymi predajňami v regióne a viac ako 170 zamestnancami. Vybudovali sme si vlastné výrobné priestory, pekáreň, máme vlastné ovocné sady, plnky do pekárenských výrobkov si vyrábame vlastnoručne a produkujeme si aj vlastný džem, med a kečup,“ spomína Milan Čupka, zakladateľ spoločnosti Framipek.
Energetická kríza, rastúce ceny za energie a potenciálne priaznivé zmeny v legislatíve ich nenechali chladnými a rozhodli sa doplniť existujúce fotovoltické zdroje o ďalšie, aby znížili náklady na energie na minimum. „V čase zvyšovania cien za energie, keď sa zvýšili niekoľkonásobne a boli priam likvidačné, sa pekáreň zamýšľala nad rozšírením už existujúcej fotovoltickej elektrárne o ďalšie solárne panely. Plán bol investovať do fotovoltiky čo najviac, avšak doplnenie fotovoltiky na maximálnu možnú kapacitu vzhľadom na obmedzenú plochu strechy nestačilo. Vtedy im externý energetik navrhol batériové úložisko, ktoré však dokáže byť rentabilné, iba ak je ovládané inteligentne vyspelými algoritmami a umelou inteligenciou tak, aby batéria pomáhala celej energetickej sieti. Práve takýmto ovládaním sa my zaoberáme,“ hovorí Michal Chudý, spoluzakladateľ spoločnosti PowereX.
Framipek už dlhé roky spolupracuje s externým energetikom pre segment malých a stredných podnikov, ktorý funguje na princípe zmluvy na paušál. „Našou úlohou je primárne sledovať legislatívu pre malé a stredné podniky v rámci energetiky, analyzovať a sledovať povahu odberných miest vrátane nastavení parametrov. Tieto podniky od nás chcú návrh na zvýšenie energetickej efektívnosti, zníženie cien na faktúre a podobne,“ uvádza Robert Irgel, projektový manažér a konateľ spoločnosti EAM Slovakia. To bol aj prípad rodinnej pekárne. „Pamätám si, že na našom stretnutí padla jediná otázka, a to, čo ideme s rastúcimi cenami energií robiť. Navrhli sme zvýšiť výkon fotovoltiky na maximum aj s podporou batériového systému skladovania energie, ktorý je primárne určený na reguláciu spotreby a jej využívanie v pravidelných intervaloch. Rozhodnutie od klienta prišlo pomerne rýchlo,“ spomína R. Irgel.
Vlastná elektrina pomocou fotovoltiky
Cieľom podnikovej solárnej elektrárne je priama spotreba takto vyrobenej elektriny v prospech výrobného podniku, vďaka čomu možno znížiť prevádzkové náklady a zvýšiť úsporu spotrebovanej energie z distribučnej siete. Inštalácia fotovoltických panelov musí spĺňať určité pravidlá. Je dôležité, aby boli panely uložené na správnu konštrukciu. Zaťaženie strechy je nevyhnutné overiť statickým posudkom, ktorý zohľadní lokalizáciu, vonkajšie vplyvy a samotnú nosnosť konštrukcie strechy a s prípadným priťažením celej konštrukcie, tzv. balastom.
Základom pri výbere fotovoltického riešenia by mal byť správne navrhnutý výkon. Ten sa určí podľa prevádzkového výkonového odberového diagramu podniku. Čím viac elektrickej energie sa spotrebuje počas slnečných hodín dňa, tým má väčší zmysel uvažovať o fotovoltike. Ideálne je, ak podnik funguje v režime, v ktorom sa najviac elektriny využíva počas dňa, keď jej fotovoltika vyrobí dostatok. Nie je však prekážkou, ak sa najviac elektriny spotrebuje ráno a večer, čo je aj prípad rodinnej pekárne. V tomto prípade sa k fotovoltickému riešeniu odporúča inštalovanie batériového systému, vďaka ktorému sa zvýši energetická sebestačnosť.
„V prvej etape, ktorá sa realizovala v roku 2021, sa inštalovali fotovoltické panely Amerisolar 285Wp s výkonom 78 kW. V druhej etape, ktorá sa realizovala začiatkom roka 2023, boli doplnené ďalšie fotovoltické panely Canadian Solar 410Wp s výkonom 89 kW. Maximálna rezervovaná kapacita na odbernom mieste je 268 kW, kde 158 kW je z fotovoltiky a zvyšných 100 kW, resp. 2 x 50 kW sú batérie Pixxi 1C. Celková rozloha panelov z prvej fázy je 455 m2 pričom sa použilo 280 solárnych panelov, v druhej etape sa použilo 218 panelov s celkovou rozlohou 481 m2,“ doplnil R. Irgel.
Cieľom je maximalizácia úspor
Primárnym cieľom pekárne nebolo maximalizovať ročnú výrobu elektrickej energie z fotovoltiky, ale maximalizovať úspory a návratnosť investície. Na dosiahnutie tohto cieľa je vhodné inštalovať solárne panely s orientáciou východ – západ. „Fotovoltické elektrárne sa dnes dajú montovať na akýkoľvek druh strechy s akoukoľvek krytinou, pričom dôležitá je statická pevnosť strechy. V prvom rade sa pri každom projekte pozeráme na to, čo klient od nás požaduje a čo chce inštaláciou dosiahnuť. Najväčšia spotreba energie v pekárni je počas ranných hodín, preto je orientácia panelov východ – západ správna voľba. Táto orientácia maximalizuje osvit slnkom počas celého dňa, čoho výsledkom je viac vyrobenej elektriny než v prípade natočenia na juh. Sklon panelov je štandardne na úrovni 13 až 15 stupňov,“ povedal R. Irgel.
Prepojenie jednotlivých častí a zapojenie systému do siete
Najdôležitejšou časťou elektrárne je menič napätia, ktorý má vo fotovoltickom systéme za úlohu meniť jednosmerný prúd na striedavý 400/230 V AC. „Menič musí byť prepojený s panelmi na streche, ale aj s elektrickým rozvádzačom. Na tento účel sa použili meniče od výrobcu Huawei, ktoré umožňujú priame riadenie optimizérov. Batériové úložisko je pripojené cez vlastný menič, ktorý riadime pomocou EMS,“ vysvetľuje R. Irgel.
Fotovoltické zariadenie je doplnené výkonovými optimizérmi, ktoré podporujú výrobu elektrickej energie z fotovoltickej elektrárne a pomáhajú maximalizovať výkon z každého panela. Hlavný rozdiel medzi fotovoltikou s optimizérmi a riešením bez optimizérov je v tom, že ak sa zníži výkon jedného panela, napríklad kvôli napadanému lístiu, pri riešení s optimizérmi pracujú zvyšné panely na 100 %. Vo fotovoltickej elektrárni bez výkonových optimizérov sa zníži nielen výkon zatieneného panela, ale aj výkon ostatných panelov.
Na streche pekárne sa namontovali meniče pre FVZ, v hlavnej rozvodni rozvádzač R-FV, pri trafostanici batéria s vlastným meničom. Všetky komponenty sa prepojili do jedného celku na tzv. hlavné rozpojovacie miesto, ktoré je pripojené na rozvádzač dispečerského riadenia pripojeného na dispečing prevádzkovateľa distribučnej sústavy Západoslovenská distribučná, a.s. v súlade so schválenou projektovou dokumentáciou a pravidlami pre pripájanie lokálnych zdrojov.
Údržba fotovoltických panelov
Fotovoltický systém nevyžaduje údržbu, je však potrebná priebežná kontrola stavu panelov a ďalších komponentov. Výnimkou sú situácie, keď môže dôjsť k ich prekrytiu prachom, lístím alebo snehom. Ak totiž panely pokryje vrstva snehu, ich výkon klesá až na nulu. Táto situácia je však výnimočná. Na šikmej streche a na klzkom povrchu panelov sa sneh väčšinou neudrží. Teplota panelov býva okrem toho vždy vyššia ako vonkajšia teplota, vďaka čomu sa sneh na fotovoltických paneloch roztápa. „V prípade fotovoltického zdroja sa revízia elektroinštalácie vykonáva každé tri až štyri roky. Odporúča sa čistiť panely oplachom pomocou vysokotlakového čističa zo vzdialenosti viac ako 30 cm. Vyžaduje sa tiež pravidelná vizuálna kontrola vzhľadom na možnú degradáciu spojek a koncoviek vplyvom poveternostných vplyvov. Káble, ktoré sú umiestnené pod fotovoltickými panelmi, musia byť vhodne prichytené. Iná údržba okrem spomenutej nie je potrebná,“ vysvetľuje R. Irgel.
S podporou batériového systému skladovania energie
Nespotrebovaná lacná energia zo solárnych panelov sa nielen ukladá do batériového úložiska (BESS), čím sa výrazne zvyšuje jej využitie, ale toto úložisko s ňou aktívne pracuje aj na energetickom trhu. Riadiaca jednotka neustále monitoruje a optimalizuje prevádzku úložiska podľa nastavených technických parametrov, situácie v pekárni, stavu elektrickej sústavy a situácie na energetickom trhu.
Takisto zaisťuje efektívne hospodárenie s elektrickou energiou a umožňuje spravovať úložisko na diaľku cez internet. „U klienta sa inštalovalo externé kabinetové riešenie, ktoré bolo pripravené ihneď na použitie. Systém je modulárny a tak možno aj výkon, aj kapacitu batérií jednoduchým spôsobom podľa potreby navyšovať. Samozrejme, potrebná je prvotná konfigurácia, ale riešenie sa dodáva s potrebnými náležitosťami, ako sú články či menič. Stupeň krytia kabinetu je IP 55, čo znamená, že je to riešenie odolné proti dažďu a čiastočne aj prachu. Súčasťou kabinetu je ventilátor, pretože batérie fungujú optimálne pri teplote 20 až 25 °C a sú citlivé na výkyvy teploty,“ vysvetľuje M. Chudý.
Inštalované riešenie v pekárni Framipek umožňuje aktívne dodávať elektrickú energiu do siete a zobchodovať ju. „Uskladnenie elektrickej energie v batériovom systéme napomáha zefektívniť výrobu a tým využiť vyrobenú elektrickú energiu v čo najväčšom rozsahu na vlastnú spotrebu, a to hlavne preto, aby sme v prípade nedostatku produkcie z fotovoltiky nemuseli čerpať elektrickú energiu zo siete s cenou navýšenou o distribučné poplatky. To však nemusí byť ten najvýhodnejší model a v praxi pozorujeme, že ani nie je. Totiž ak celá elektrická sieť má v určitom časovom intervale prebytok energie a ak my tento prebytok pomáhame znížiť akumuláciou do batérie, prevádzkovateľ siete nás za túto pomoc finančne odmení. Obdobne to je, ak je v sieti nedostatok a my jej pomôžeme vybitím batérie. Batéria dodáva 2 x 50 kW elektrického výkonu z batérií s kapacitou 96 kWh a tým dokáže znížiť výkonové odberové špičky,“ hovorí M. Chudý.
Fotovoltika je doplnkový zdroj, ktorý vyrába elektrickú energiu počas dňa. „Je žiaduce, aby fotovoltika išla na maximum a nebola nijakým spôsobom obmedzovaná. K regulácii dochádza prostredníctvom batériového systému skladovania energie, pričom cez systém energetického manažmentu je riadená tak, aby slúžila ako určitý medzistupeň. Každých 15 minút algebrický model vyhodnocuje výsledky z merania a batériu nabíja alebo vybíja tak, aby to bolo optimálne a batéria sa neopotrebovávala,“ upresňuje R. Irgel.
Monitorovanie pekárne a bezpečnosť údajov
Súčasťou batériového riešenia je monitoring, vďaka ktorému má pekáreň kompletný prehľad o množstve vyrobenej elektriny v reálnom čase, ako aj spotrebe či množstve nadvyrobenej elektriny. „Pekáreň je neustále monitorovaná. V reálnom čase čítame údaje z fotovoltiky, batérie, ale aj priamo z podniku. Pre pekáreň sme vyvinuli grafické používateľské rozhranie, kde možno sledovať aktuálnu produkciu, spotrebu, prípadne iné dôležité energetické údaje. Pomocou tohto rozhrania a nášho inteligentného systému energetického manažmentu vieme zabezpečiť to, že aj batéria je inteligentne riadená s ohľadom na to, čo sa deje v pekárni, ale aj v sieti,“ doplnil M. Chudý.
Ďalšou funkciou batériového úložiska je tzv. cenová arbitráž, teda batéria sa nabíja, keď sú ceny za energie nižšie, a vybíja, keď sú ceny vyššie. „Energetické modely musia mať všetky potrebné údaje v reálnom čase dostupné, aby vedeli riadiť batériu optimálnym spôsobom. Tieto údaje sa tiež používajú na predikovanie samotnej spotreby zákazníka a spájajú sa s ďalšími online údajmi zákazníka, ale aj dodávateľa. Využívame tiež umelú inteligenciu, ktorá pracuje s údajmi o vývoji cien elektrickej energie na trhu,“ vysvetľuje M. Chudý.
Prenos údajov zabezpečuje smerovač a VPN tunel. „Celá prevádzka a prenos údajov týmto VPN tunelom sú chránené špecifickými VPN protokolmi, ktoré zaisťujú prenos dát do komerčného cloudu. Externú službu pokladám za bezpečnejší a aktuálne lepší systém ako vlastné dátové centrum. Tieto komerčné cloudové služby majú zabezpečenie na vyššej úrovni, pretože tam sú celé tímy, ktoré sa tomu venujú a garantujú určitú bezpečnosť,“ hovorí M. Chudý.
Ochrana životného prostredia
Podpora obnoviteľných zdrojov má hneď niekoľko cieľov. Prvým je šetriť životné prostredie, druhým je šetriť peňaženku používateľa a v neposlednom rade zbaviť sa závislosti od fosílnych palív. Aj preto v poslednom období štát vypisoval niekoľko výziev. Pre firmy, samosprávy, ale aj domácnosti. V nadväznosti na odhad energetickej produkcie inštalovaného fotovoltického systému bolo vypočítané množstvo ročných ušetrených emisií CO2, ktoré by inak vznikli pri výrobe rovnakého množstva elektrickej energie konvenčnou cestou. „Na mieste inštalácie fotovoltických panelov dochádza k úspore 50,1 tony CO2 ročne pri druhej etape. Pri prvej etape je zníženie produkcie CO2 na úrovni 41,3 tony ročne. Inštaláciou fotovoltických panelov dochádza k úspore 28 % pri výrobe primárnej energie. To znamená, že o 28 % menej sa vyrobí zo spotreby pekárne z fosílnych palív. V absolútnom čísle generátor klientovi vyrobí 83 MWh v prvej etape, v druhej etape 87,5 MWh. Celkovo sa vyrobí primárnej energie z fosílnych palív približne o 170 MWh ročne menej,“ upresňuje R. Irgel.
V prípade batériového úložiska sa znižovanie produkcie CO2 kvantifikuje ťažšie. Avšak k znižovaniu uhlíkovej stopy intenzívne prispieva, nakoľko práve vďaka inteligentnému riadeniu pomáha elektrickej sieti znižovať záťaž, ktorú mu spôsobuje inštalácia fotovoltiky, a pre túto záťaž je množstvo povolených fotovoltických elektrární od prevádzkovateľa siete stále obmedzených. Práve vďaka takýmto riešeniam sa dá navýšiť počet povolení na výstavbu fotovoltiky v rámci Slovenska.
Návratnosť – oplatí sa fotovoltika?
Pri kúpe akéhokoľvek produktu či služby nás obvykle v prvom rade zaujíma cena a popri nej konkrétne vlastnosti a výhody. Rovnaké kritériá mal aj majiteľ pekárne pri investícii do fotovoltickej elektrárne, no zároveň bola pre neho dôležitá aj návratnosť investovaných finančných zdrojov. „Predikovaný, a teda očakávaný výnos z riadenia batérie je 15 600 eur, očakávaný výnos z fotovoltických zdrojov je 36 500 eur. Cena projektu aj s batériovým systémom skladovania energie je 195 859,29 eur s návratnosťou investície necelé štyri roky,“ doplnil R. Irgel.
Vysoká cena elektrickej energie sa prejavuje aj na vysokých zúčtovacích cenách za odchýlku. To motivuje účastníkov na energetickom trhu efektívnejšie riadiť vlastnú odchýlku a odchýlku svojej bilančnej skupiny. Môžu tak znížiť náklady spojené s odchýlkou a optimalizovať svoju spotrebu. Čoraz populárnejším nástrojom na riadenie odchýlky sa stali práve batériové úložiská. Vďaka flexibilite a rýchlej reakcii batériového úložiska možno eliminovať výkyvy v energetickej sieti a zachovať tak jej bezpečný chod a byť za to finančne odmenený. Riešenie teda dokáže zabezpečiť prevádzke byť v protiodchýlke systému. „Inteligentné batériové úložiská môžu slúžiť na cenovú energetickú arbitráž, riadenie odchýlky a na orezávanie špičiek. Energetická arbitráž môže zvýšiť výnosy, nákup mimo špičky a predaj v čase špičky. Veľmi výnosné je tiež riadenie batérie do protiodchýlky systému. Batérie pokrývajú výkonové špičky tým, že regulujú prekročenie rezervovanej kapacity a dodávajú potrebné množstvo elektrickej energie, čo vedie k zníženiu odberu elektrickej energie z distribučnej siete,“ vysvetľuje M. Chudý.
Nedávne zmeny legislatívy spresnili legislatívny rámec a uľahčili využívanie batériových úložísk. Klesajúce ceny batérií a rastúca cena elektriny zároveň výrazne skrátili návratnosť investícií do danej technológie. Vďaka pozitívnemu vývoju na trhu už dnes mnoho subjektov využíva batériové úložiská. „Pripojenie batériového systému sa nezaobišlo bez komplikácií. Počas minulého roka, keď sa umožnilo pripájanie batériových systémov, distribučné spoločnosti nemali ešte dostatočné odborné znalosti o týchto systémoch. Reagovali dosť neflexibilne. Stávalo sa, že žiadosti o pripojenie vyhodnocovali na základe kritérií, ktoré s inštalovaným riešením vôbec nesúviseli. Tieto obštrukcie nám skomplikovali situáciu. Projekt mohol byť dnes už dokončený, no stále sme len v testovacom režime,“ dodáva R. Irgel.
Batérie sú stále veľmi drahé, takže robia investíciu do fotovoltického systému menej návratnou, pokiaľ sa nevyužije inteligentné riadenie. „Pred každou realizáciou projektu počítame klientovi návratnosť investície do batériového úložiska. Výpočty sú veľmi konzervatívne na základe dlhodobého priemeru a nie z dát minulého roku, ktorý bol extrémny. Vo všeobecnosti sa držíme toho, aby návratnosť investície do batérie nebola dlhšia ako šesť rokov, pričom životnosť batérie je štandardne 10 rokov, keď je potrebné jednotlivé batériové články vymeniť za nové,“ uzatvára M. Chudý.
Ďakujeme spoločnosti Framipek, s. r. o., za možnosť realizácie reportáže a spoločnosti EAM Slovakia, s. r. o., a PowereX, j. s. a., za poskytnuté odborné informácie.
