Jedním z významů slova „virtuální“ je iluzorní. V energetice má ale velmi reálný základ. Virtuální elektrárna představuje skutečnou výrobnu energie. I když se od klasických elektráren, kde se spaluje uhlí či plyn nebo se řízeně štěpí jádro, přece jen liší. Virtuální elektrárna prostřednictvím chytrých IT technologií propojuje více zdrojů v jeden celek. Mohou to být například fotovoltaické instalace a větrné parky, ale třeba také bioplynové stanice nebo kogenerační jednotky.

První virtuální elektrárny vznikly ve Spojených státech, posléze se tento princip přenesl do Evropy, přičemž první projekty už se objevily také v Česku, kde mají některé firmy s touto technologií velké plány. Například společnost Creditas, respektive její energetická divize Uced, počítá s tím, že do roku 2030 bude provozovat virtuální elektrárnu o celkové kapacitě tisíc megawattů. To odpovídá přibližně jednomu bloku jaderné elektrárny Temelín. Uced chce vedle obnovitelných zdrojů propojit i plynové elektrárny, které umožňují také spalování vodíku jako energetického zdroje budoucnosti.

„Pojem elektrárna je jasný – člověk si představí jadernou či uhelnou, která vyrábí elektřinu. Někomu může připadat, že slovo ‚virtuální‘ do energetiky nepatří. Tak to ale není. Je jasné, že budou muset vzniknout nové velké zdroje, které postupně nahradí ty klasické. Nastupují ale také decentrální zdroje – elektrárny, které jsou mnohem menší a jsou blízko místu spotřeby. Takových lokalit je hodně, proto i těchto malých elektráren je, a hlavně bude velký počet,“ řekl Václav Skoblík, obchodní ředitel společnosti Uced.

Složitý IT systém

Kogenerační jednotky, fotovoltaické elektrárny, bioplynové stanice a další výrobní zdroje mají obvykle výkon od desítek kilowattů do jednotek megawattů. „Když má malá elektrárna výkon půl megawattu, deset už jich zvládá třeba pět megawattů a sto menších výroben elektřiny může mít výkon kolem sto megawattů. To už dokáže nahradit klasickou elektrárnu,“ tvrdí Skoblík, podle něhož tento trend podporuje i Evropská unie.

„Díky chytré agregaci se dokáže propojit více lokalit a vytvořit jednu elektrárnu. Specifikem virtuální elektrárny je i to, že zapojuje nejen výrobny elektřiny, ale také spotřebiče. Existují zařízení, která umožňují přerušit či zahájit spotřebu,“ uvedl Skoblík. Rychlé snížení nebo naopak zvýšení výroby je zapotřebí pro regulaci energetické soustavy, aby v krajním případě nedošlo k blackoutu.

Princip je zdánlivě jednoduchý a výhodný pro všechny zapojené aktéry. Vydělají na tom výrobci energie i provozovatel virtuální elektrárny a také provozovatel přenosové soustavy ČEPS v tom vidí přínos. „Jednoduše řečeno chceme umožnit zapojení nových technologií a rozšířit portfolio dodavatelů služeb výkonové rovnováhy,“ uvedl před časem Martin Durčák, předseda představenstva ČEPS. „Zapojení nových dodavatelů také znamená, že se rozšíří dosavadní portfolio poskytovatelů služeb, což by mělo mít pozitivní dopad i na samotné spotřebitele elektřiny.“

Jenže technicky to tak snadné není. „Je samozřejmě komplikované dát jednotlivé zdroje dohromady tak, aby opravdu fungovaly jako velká elektrárna a v případě potřeby dokázaly nahradit výpadek jednoho zdroje jiným. Vyžaduje to poměrně robustní IT systém, který musí být zabezpečený proti útokům zvenku,“ upozornil Václav Skoblík ze společnosti Uced.

Dodal, že u každého zdroje ve virtuál­ní elektrárně musí být průmyslový počítač, který je přes zabezpečovací mechanismy propojený do jedné centrály, z níž do každé „chytré krabičky“ přicházejí pokyny o tom, kdy se má elektrárna nebo spotřebič spustit, případně zastavit. Musí to být natolik přesné a vyladěné, aby dodávky elektřiny byly neustále spolehlivé. „Záleží na každém členovi virtuální elektrárny, aby v daném termínu dodal nasmlouvané množství elektřiny,“ poznamenal Skoblík.

Desítky megawattů

Společnost Uced momentálně provozuje dvě virtuální elektrárny o celkovém výkonu několika desítek megawattů. Jejich součástí je například paroplynová elektrárna v Prostějově anebo elektrokotel v Kutné Hoře. Postupně by se měly přidávat další zdroje. Uced je momentálně čtvrtým největším distributorem energií v České republice, firemní ambicí je stát se lídrem decentrální energetiky v zemi.

Svou virtuální elektrárnu má rovněž společnost E.ON. Dává jí možnost vykupovat elektřinu zejména pro krytí odchylek, její členové zase mohou prodat dodatečnou elektřinu, kterou by třeba na trhu ani nemohli využít. „Aktuálně má naše virtuální elektrárna sedm zapojených zákazníků s kogeneračními jednotkami a i nadále hledáme vhodné partnery pro zapojení,“ uvedl mluvčí společnosti Roman Šperňák.

Dodal, že výhodná je tato možnost zejména pro ty výrobce, kteří mají plánovatelný provoz a volný výkon, jejž na trhu mohou nabídnout. „Do budoucna plánujeme virtuální elektrárnu rozšiřovat o další zdroje, které by se mohly zapojit, protože přínos je v tomto ohledu oboustranný,“ řekl Šperňák.

Několik let se energetickou flexibilitou zabývá i společnost Nano Energies. „Takzvaným agregátorem jsme se stali na podzim 2021. V Česku jsme od té doby zapojili desítky zařízení, letos se plánujeme dostat na celkový objem asi devadesáti megawattů,“ upřesnil Stanislav Chvála, CEO společnosti Nano Energies. Služby poskytuje jeho firma rovněž na Slovensku, v Maďarsku, Rumunsku a Chorvatsku.

„V našem systému spojujeme zařízení, která produkují, spotřebovávají nebo akumulují větší množství energie – jde například o bioplynové stanice, kogenerační jednotky, záložní generátory nebo solární parky,“ řekl Chvála. Pro to, aby společnost zařízení připojila, musí mít minimální výkon alespoň několik stovek kilowattů.

„Nová zařízení připojujeme každý měsíc. Flexibilita je všude, ale nejvíce jí najdeme tam, kde se pracuje s větším objemem elektřiny, který je možné posunout v čase. Čím méně elektřiny, tím je složitější taková zařízení řídit – takže třeba domácnosti mají před sebou ještě dlouhou cestu, tam je potenciál hlavně v ohřevu vody a vytápění. A pokud dojde k masivnímu rozvoji elektromobility, tak samozřejmě i tam,“ vysvětlil Chvála. Jeho firma vyvinula vlastní software, který umožňuje řídit zařízení zákazníkům, aby je bylo možné vypnout či zapnout přesně ve chvíli, kdy to síť potřebuje – a současně tím maximalizovat zisk.

Elon Musk v Austrálii

Že je možné do virtuální elektrárny zapojit několik tisíc zákazníků včetně rodinných domů se solárními panely, dokazuje aktivita známého amerického podnikatele Elona Muska. „V Austrálii má virtuální elektrárnu založenou na fotovoltaice doplněné bateriovými úložišti s možná až třiceti tisíci domácnostmi,“ uvedl Václav Skoblík ze společnosti Uced.

Velkou budoucnost ve „virtuální energetice“ vidí rovněž Nano Energies. „Spočítali jsme, že jen v Česku leží ladem flexibilní výkon odpovídající jedné velké uhelné elektrárně – přibližně vyšší stovky megawattů. To je obrovské množství,“ řekl ředitel společnosti Stanislav Chvála, podle něhož nestabilitu sítě zvyšuje enormní nárůst obnovitelných zdrojů po celé Evropě, takže agregátoři flexibility budou zapotřebí čím dál víc.

„Jde o oblast, která se velmi rychle mění. Posouvají se možnosti toho, jaké zařízení můžeme připojit. Nyní například pomáháme zmapovat trh britské firmě Gravitricity, která se v Česku chystá zprovoznit první podzemní gravitační úložiště energie v Evropě. Mohli by se zapojit do vyrovnávání sítě způsobem, jakým to u nás dnes umí primárně uhelné a plynové elektrárny,“ dodal Chvála.