Korzyści jakie daje magazyn energii w przedsiębiorstwie

Czy przy obserwowanym wzroście zmienności cen energii, inwestycja we własny magazyn energii może się opłacać? Czy można zainstalować magazyn energii, który będzie zmniejszał ryzyko awarii lub przerw w świadczeniu usług, a jednocześnie wygeneruje takie oszczędności lub przychody aby nie trzeba było do niego dopłacać? Jeśli zadajesz sobie te i podobne pytania, to ten artykuł jest dla Ciebie. Jeśli w swoim przedsiębiorstwie odpowiadasz za optymalizację kosztów energii, za bezpieczeństwo energetyczne lub tematy pokrewne to ten artykuł jest dla Ciebie. A może w swojej firmie poprawiasz efektywność energetyczną, inwestujesz w odnawialne źródła energii, kupujesz zieloną energię i zastanawiasz się jak jeszcze możesz pomóc w rozwoju źródeł odnawialnych w Polsce? Jeśli tak to ten artykuł też jest dla Ciebie.

W artykule omawiam widziane przeze mnie możliwości generowania oszczędności i przychodów, przez magazyny energii instalowane w przedsiębiorstwie. Artykuł dotyczy magazynów za licznikiem, bez możliwości oddawania energii do sieci, a tylko z możliwością redukowania zużycia z punktu widzenie sieci. Artykuł jest rozwinięciem innego artykułu sprzed roku, na temat możliwości korzystania z taryf dynamicznych i ich opłacalności (na moment pisania) dla przedsiębiorców.

Powiązany z tym artykułem jest przygotowany przeze mnie kalkulator opłacalności inwestycji w magazyn energii. Można go ściągnąć tutaj.

Jakie korzyści może dać magazyn energii?

W artykule omawiam przede wszystkim korzyści finansowe. Należy jednak pamiętać, że oprócz generowania przychodów czy oszczędności, magazyn energii może zmniejszać ryzyko działalności operacyjnej. Czy to w postaci zabezpieczenia przed przerwami wynikającymi z zaników zasilania, czy poprzez poprawę parametrów zasilania.

Korzyści finansowe jakie są omówione w artykule, to:

arbitraż cenowy,
redukcja kosztów opłaty mocowej,
zmniejszenie kosztów mocy umownej,
udział w rynku mocy,
zwiększenie autokonsumpcji PV,
przychody ze świadczenia usług elastyczności sieci.

W artykule znajduje się też, ocena możliwości łączenia poszczególnych oszczędności i przychodów. Takie łączenie daje większe szanse uzyskania pozytywnego NPV. Chodzi oczywiście, o łączenie źródeł wykorzystując tą samą pojemność baterii.

Arbitraż cenowy w oparciu o magazyn energii

Co to jest?

Typowy arbitraż cenowy, jest to wykorzystanie różnic w cenach energii, w poszczególnych godzinach doby. Kupujemy energię w okresach niskich cen, a sprzedajemy w okresach wysokich cen. W przypadku odbiorców energii arbitraż może mieć postać przesuwania zużycia energii w czasie, z okresów wysokich cen, do okresów niskich cen. Czyli więcej zużywamy gdy jest tanio, a mniej gdy drogo.

Cena energii to nie jedyny składnik zmienny kosztu energii elektrycznej w przedsiębiorstwie. Są to także zmienne koszty dystrybucji i opłata mocowa (stan na październik 2022). Zatem w przypadku przedsiębiorcy, mówiąc o arbitrażu cenowym powinniśmy analizować sumę wszystkich zmiennych kosztów w danej godzinie, a nie tylko sam koszt energii.

Do takiego arbitrażu może być oczywiście wykorzystany magazyn energii, który w okresach wysokich kosztów oddaje energię – redukcja zapotrzebowania z punktu widzenia sieci, a ładuje się w okresach niskich kosztów – wzrost zapotrzebowania z punktu widzenia sieci.

Jak z tego skorzystać?

Aby realizować arbitraż cenowy, koszty energii muszą być różne, w różnych godzinach doby. Aby to uzyskać mogą być konieczne pewne działania, przynajmniej dla niektórych składników tych kosztów.

Cena zakupu energii.
1. Aby móc skorzystać z arbitrażu przedsiębiorstwo musi posiadać umowę z dostawcą energii, w ramach której cena jest skorelowana z cenami na RDN.
2. Dodatkowo dla danego PPE sprzedawca energii musi otrzymywać od OSD rzeczywiste dane godzinowe. Jeśli takich nie będzie posiadał rozdzieli zużycie danego PPE profilem standardowym. Taki rozdział nie odzwierciedli dokonanych przesunięć zużycia. Przekazywanie takich danych co do zasady jest standardem dla PPE w grupach taryfowych B2x i C2x. Nie koniecznie jest standardem w grupach taryfowych C1x. Jeśli dla danego PPE, OSD takich danych nie posiada, i nie chcemy czekać na instalację inteligentnego licznika ze zdalnym odczytem zgodnie z harmonogramem wymiany danego OSD, to nie koniec świata. Możemy skorzystać z uprawnienia do zainstalowania takiego licznika poza harmonogramem. Uprawnienie takie daje odbiorcom ustawa Prawo Energetyczne. Koszt takiej wymiany ponosi odbiorca. Koszty w poszczególnych OSD są zbliżone i oscylują w przedziale 300-400zł. Czas realizacji zgodnie z ustawą to 4 miesiące.
Składnik zmienny stawki sieciowej w ramach opłat dystrybucyjnych.
1. Oczywiście dotyczy to tylko taryf wielostrefowych.
2. Z punktu widzenia arbitrażu cenowego najkorzystniejsze są grupy taryfowe, z jak największymi różnicami cen pomiędzy strefami. Jeśli jednak taka grupa taryfowa nie jest optymalna dla naszego typowego profilu zużycia (przed przesuwaniem zużycia w czasie) należy liczyć się ze wzrostem kosztów dystrybucji w tym zakresie. Wzrost kosztów z tego tytułu należy uwzględnić w analizie biznesowej.
3. Różnice pomiędzy stawkami w strefach szczytowych i pozaszczytowych różnią się pomiędzy OSD, pomiędzy poszczególnymi grupami taryfowymi, a w przypadku niektórych OSD nawet pomiędzy oddziałami.
4. Uwaga! Niektóre OSD (Enea, Tauron, Stoen) stosują takie same stawki w poszczególnych strefach taryf wielostrefowych. Powoduje to, że są to de facto taryfy z płaskimi stawkami.
5. Więcej na ten temat możesz przeczytać tutaj – sytuacja z 2021r .
Opłata mocowa
1. Dotyczy to tych PPE, dla których naliczana jest opłata mocowa uzależniona od zużycia energii, w określonych godzinach doby.
2. Do roku 2028, z takiego sposobu naliczania wyłączone są PPE w taryfach C1x i o mocy umownej nie większej niż 16kW. W tym przypadku obowiązuje opłata ryczałtowa. Można rozważyć zwiększenie mocy umownej aby „wpaść” w szczegółowe zasady rozliczania. Opłacalność takiej operacji zależy od zużycia danego PPE, ale w zdecydowanej większości będzie nie opłacalne.

Ile można dzięki temu zaoszczędzić?

Arbitraż cenowy realizowany przez magazyn będzie najefektywniejszy gdy będzie wykorzystywał maksymalne różnice cen dobowych (spread). Różnice te w poprzednich latach nie zachęcały do takiego arbitrażu. Jednak od drugiej połowy 2021 różnice te znacząco się zwiększyły i utrzymują się na wysokim poziomie. Poniżej znajdują się zestawienia takich różnic, w różnych okresach czasu, dla samych cen na RDN i dla sumy kosztów RDN, opłaty mocowej i opłaty dystrybucyjnej. Wariant z opłatą dystrybucyjną dotyczy grupy taryfowej C23 w Energa. Jest to na ten moment najkorzystniejsza grupa taryfowa z punktu widzenia arbitrażu cenowego.

Spready RDN dla różnych okresów 2021 i 2022 — Tabela 1. Zestawienie spread’ów RDN w różnych okresach

Tabela 2. Zestawienie spread’ów dla cen RDN + opłata mocowa + stawki dystrybucji C23 w Energa, w różnych okresach czasu

Pozostaje pytanie czy takie różnice utrzymają się w kolejnych latach. Jest to niezwykle istotne z punktu widzenia opłacalności takiej inwestycji. Byłbym ostrożny i raczej nie zakładałbym utrzymania się różnic na takim poziomie jak w Q2. Z jednej strony istnieją czynniki przemawiające za powiększaniem się spreadów, ale są też czynniki przemawiające za ich zmniejszeniem.

Czynniki zwiększające spready;

W krótkim i średnim terminie:
Konsekwencje inwazji Rosji na Ukrainę, czyli przede wszystkim niepewność dostaw gazu i jego wysokie ceny, problemy z dostawami węgla i jego wysokie ceny. Co z jednej strony powoduje wysokie poziomy odstawień jednostek konwencjonalnych, a z drugiej wysokie koszty krańcowe jednostek dyktujących cenę w merit order.
Wysokie ceny paliw do ogrzewania powodują zwiększenie ogrzewania elektrycznego i wykorzystania systemów klimatyzacji do ogrzewania. To będzie zwiększało zużycie w szczycie popołudniowym podnosząc tym samym ceny w tych godzinach.
Coraz większa ilość OZE w systemie. W lipcu 2022 r mieliśmy w systemie już 10,5GW mocy w PV i 7,5GW w wietrze. W Q2 2022 w godzinach 10:00-17:00 średni udział OZE w zużyciu energii wyniósł 28,3%.
W długim terminie:
Rosnący udział źródeł odnawialnych, w szczególności PV.
Zmniejszające się moce źródeł węglowych, zwiększanie mocy elektrowni gazowych – elektrownie o wyższych kosztach krańcowych będą dyktowały ceny w merit order.
Coraz większe zapotrzebowanie w godzinach popołudniowych wraz ze wzrostem ilości EV i pomp ciepła.

Czynnikami które mogą zmniejszyć spready są:

Ustabilizowanie się sytuacji na rynku surowców i obniżenie cen.
Działania polityków, którzy w obliczu wysokich cen podejmują działania w celu przeciwdziałania tym cenom, zarówno w krótkim terminie (ograniczenie cen maksymalnych na rynku bilansującym, zniesienie obliga giełdowego) jak i w długim terminie (reforma mechanizmu merit order).

Opłacalność. W mojej ocenie do analizy powinniśmy przyjmować spready, co najmniej z okresu półrocza. Wtedy będzie on zawierał okres letni z większymi spreadami i okres zimowy, gdy należy spodziewać się mniejszych spreadów. W związku z powyższym, do wyliczeń opłacalności nie przyjmuję najkorzystniejszych spreadów z Q2 tylko spready z H1 2022.

Tabela 3. NPV inwestycji w magazyn energii, przy oszczędności tylko z arbitrażu cenowego (RDN + opłata mocowa + dystrybucja C23 Energa), przyjęty średni spread z Q2 2022

Podsumowanie arbitrażu cenowego

Jak widać w powyższej tabeli, na ten moment, nawet dla najkorzystniejszego scenariusza trudno będzie uzyskać pozytywne NPV bazując tylko na arbitrażu cenowym. Bazowanie tylko na arbitrażu, jest też obarczone ryzykiem zmian spreadów w przyszłości. Trzeba też pamiętać, że powyższe spready uzyskamy przy magazynie energii, o pojemności zapewniającej czas pracy przez 1h. Gdy ta pojemność będzie rosła, spread będzie się obniżał. W mojej ocenie aby uzyskać pozytywne NPV konieczne jest połączenie arbitrażu z innymi korzyściami.

Redukcja kosztów opłaty mocowej, z wykorzystaniem magazynu energii

Redukcja kosztów opłaty mocowej ma 2 wymiary:

Przesunięcie zużycia, z godzin obowiązywania opłaty mocowej, poza te godziny. Ten efekt został uwzględniony, w części dotyczącej arbitrażu cenowego.
Uzyskanie ulgi w opłacie mocowej, poprzez wypłaszczenie profilu zużycia. I na tym efekcie skupiam się w tej części.

Wprowadzone od 2022r ulgi dotyczą (stan na październik 2022) PPE w grupach taryfowych A i B. Od 2025 będą też dotyczyły PPE w grupach taryfowych Cx, z mocą umowną większą niż 16kW. Ulga jest swego rodzaju nagrodą za płaski profil. Im bardziej jest on płaski, tym większa ulga (13%, 50% lub 87%). Stopień wypłaszczenia profilu określany jest na podstawie wskaźnika ΔS.

gdzie Ś_rom to średnie zużycie energii w godzinach obowiązywania opłaty mocowej, a Ś_rpom to średnie zużycie energii poza godzinami obowiązywania opłaty mocowej, w dni robocze. Wskaźnik jest określany dla okresu kwalifikacji. Okres kwalifikacji to obecnie 1 miesiąc i będzie stopniowo skracany do 1 dnia.

Stopień ulgi w zależności od wskaźnika ΔS wygląda jak poniżej:

17% dla ΔS w przedziale <10%, 15%) – K3
50% dla ΔS w przedziale <5%, 10%) – K2
83% dla ΔS mniejszego od 5% – K1

Jak z tego skorzystać i ile można na tym zaoszczędzić?

Aby skorzystać, wystarczy dla PPE kwalifikującego się do systemu ulg zainstalować magazyn energii, który będzie w stanie przesunąć na tyle dużo zużycia, aby zmienić wskaźnik K. Im ΔS będzie bliżej granicy przedziału (15%, 10%, 5%) tym mniejszy będzie mógł być magazyn energii. Przy wymiarowaniu takiego magazynu należy wziąć pod uwagę zmiany profilu w poszczególnych miesiącach.

Przykład. Obiekt telekomunikacyjny charakteryzujący się dość płaskim profilem zużycia z niewielkim wzrostem zużycia w godzinach roboczych. Profil zużycia dla roku 2021 wygląda jak na poniższym wykresie.

Wykres 1. Profil zużycia przykładowego obiektu będącego w K4

Dla tego obiektu ΔS w 2021r wynosił 16,89%, czyli był w grupie K4. Szacowany koszt opłaty mocowej w 2022 to 14,2 tyś zł. Aby na tym obiekcie przejść do K3, trzeba przesunąć ok 800kWh w skali roku, w dniach roboczych. Aby to uzyskać potrzebny jest magazyn ok 4 kWh. Oszczędność roczna z takiego przejścia to 1,8 tyś zł. Czyli 1kWh magazynu generuje nam oszczędności rzędu 450zł rocznie. Aby przejść do K2, trzeba przesunąć ok 3 MWh. Do tego potrzebny będzie magazyn ok 15kWh. Oszczędność roczna z takiego przejścia to 7 tyś zł. Czyli w tym przypadku 1kWh magazynu generuje nam oszczędności rzędu 460zł. Aby przejść do K1, trzeba przesunąć ok 5,3 MWh. Do tego potrzebny będzie magazyn ok 26kWh. Oszczędność roczna z takiego przejścia to 12,1 tyś zł. Czyli w tym przypadku 1kWh magazynu generuje nam oszczędności rzędu 460zł

Możliwość łączenia z innymi benefitami

Łączenie z arbitrażem cenowym. Jak najbardziej można łączyć redukcję kosztów opłaty mocowej z arbitrażem cenowym. Przesuwając zużycie z godzin obowiązywania opłaty mocowej poza te godziny, można uzyskać dodatkowe korzyści z arbitrażu cenowego. Trzeba jednak wziąć pod uwagę, że w okresie dużej generacji z PV, najniższe ceny nie są poza godzinami obowiązywania opłaty mocowej (w nocy). Przypadają one w godzinach największej generacji PV, które są godzinami obowiązywania opłaty mocowej. Oznacza to że najbardziej optymalne przesuwanie zużycia z punktu widzenia arbitrażu cenowego, nie daje korzyści z punktu widzenia redukcji kosztów opłaty mocowej. Aby realizować redukcję opłaty mocowej musimy się liczyć z mniejszym spreadem. Przedstawia to rysunek poniżej.

Rysunek 1. Łączenie redukcji opłaty mocowej z arbitrażem cenowym

Tworząc algorytm pracy magazynu energii łączącego te dwie oszczędności, należałoby się pokusić o analizę scenariuszową (tylko arbitraż cenowy, redukcja opłaty mocowej + arbitraż cenowy z 1 cyklem pracy na dobę, redukcja opłaty mocowej + arbitraż cenowy z więcej niż 1 cyklem pracy na dobę ) i wybrać najbardziej optymalny scenariusz.