SmartPrague – Zelené mikrosítě Prahy

Název:
Mikrosítě Prahy – Sdílená solární a větrná energie ze střech budov ve vlastnictví města

Problém:
Projekt decentralizované městské energetiky se zabývá a řeší možnosti lokální produkce a ukládání elektřiny v místě spotřeby ve městech a konkrétně v pilotním běhu v Praze. V současné době je produkce elektřiny umístěná daleko od místa spotřeby ve městech z důvodu jejích negativních vlivů na životní prostředí. S rozvojem fotovoltaiky a bateriových uložišť však vzniká možnost produkci a spotřebu umístit geograficky na stejné místo. Zároveň s tím je v Praze a ostatních městech mnoho nevyužitých střech, které jen chytají teplo ze slunečního svitu a ohřívají tak celou oblast místo aby se podílely na produkci elektřiny. Pro vlastníky budov však neexistuje snadný způsob jak zjistit potenciál vlastní střechy pro instalaci FVE a zároveň úřednická stránka připojení takové FVE k síti neúměrně komplikuje jinak technicky jednoduchou instalci a narušuje tak finanční smyslupnost celé instalace.

Projekt řeší produkci a ukládání elektřiny v místě spotřeby v Praze. Produkce elektřiny je umístěná daleko od místa spotřeby z důvodu negativních vlivů. S rozvojem fotovoltaiky a bateriových úložišť vzniká možnost produkci a spotřebu sloučit. Zároveň je v Praze mnoho nevyužitých střech, které sluneční svit bez užitku ohřívá. Pro vlastníky však neexistuje snadný způsob jak zjistit potenciál pro instalaci FVE a zároveň je celý proces připojení komplikovaný a ekonomicky zbytečně nevýhodný.

Řešení:
Naše řešení je spočívá v projektu sestávajícího ze dvou etap. V etapě první jde o zmapování fotovoltaického potenciálu střech na úsemí města (s možným rozšířením na celou ČR) pomocí algoritmického zpracování satelitních snímků, mapových dat, dat z katastru, dat o počasí a modelů účinnosti na základě dostupného slunečního svitu. Pomocí AI dojde k analýze obrazových a mapových dat pro identifikaci vhodných střech a spočtení jejich využitelné plochy se zohledněním orientace, sklonu a zastínění. S ohledem na modely počasí a osvitu je pak spočítání solární potenciál. Doplněním volby různých typů FV panelů pak bude možné určit účinnost, pokrytí dostupné plochy a odhadovanou roční produkci.

V druhé etapě se pak chceme zaměřit na realizaci virtuální elektrárny propojením individuálních FVE kombinovaných s bateriovým uložištěm a dát tak jejich majitelům možnost prodávat přebytky do sítě za tržní cenu.

Se skládá ze dvou etap.

  • zmapování fotovoltaického potenciálu střech na území města pomocí AI zpracování satelitních snímků, dat o počasí se zohledněním jejich orientace, sklonu a zastínění. Doplněním různých typů FV panelů pak bude možné určit účinnost, pokrytí dostupné plochy a odhadovanou roční produkci.
  • realizace virtuální elektrárny propojením individuálních FVE kombinovaných s bateriovým úložištěm a dát tak jejich majitelům možnost prodávat přebytky do sítě za tržní cenu.

Přínosy pro město:
Přínosů pro město je několik. V první etapě dostane město do rukou nástroj k analýze FVE potenciálu na budouvách ve svém vlastnictví a získá tak možnost efektivněji připravovat své vlastní projekty. Díky zpřístupnění modelu veřejnosti se i soukromým subjektům otevře možnost jednodušeji plánovat instalace FVE na svých střechách. Druhá etapa pak přinese zvýšení produkce obnovitelné energie přímo na území města čímž se zvýší resilience města. Pokrytí střech FVE navíc přemění část dopadající energie na elektřinu místo aby ohřála budovy pod ní, sníží se tím tvorba tepelných ostrovů a nutnost klimatizování. Realizave virtuální elektrárny se zapojením bateriíí navíc stabilizuje energetickou síť, která tak bude velmi dobře připravená na výkyvy v produkci obnovitelných zdrojů a změny v poptávce v průběhu dne.

Proveditelnost:
Modely pro výpočet FV potenciálu jsou známé. Vytvoření aplikace modelujícíc FV potenciál nevyžaduje novou technologii. Ve spolupráci s UCEEB a operátorem ICT jsme schopni připravit metodiku výpočtu a ve spolupráci s FIT ČVUT tuto pak implementovat formou webové aplikace dostupné veřejnosti. Nejnáročnější částí bude zahrnutí co nejvíce parametrů ovlivňujících potenciál střech do AI modelu pro co největší automatizovanost celého procesu aby aplikace dokázala škálovat pro libovolně velké území.

Druhá etapa s virtuální elektrárnou pak přináší hlavně byrokratické výzvy a nutnost získat dostatečné množství instalovaného výkonu a ukládací kapacity aby byl projekt dostatečně velký pro připojení do sítě. Od ledna 2021 je umožněna existence elektráren-agregárotů což tuto myšlenku umožňuje po formální stránce. Po technické stárnce se pak jedná o softwarový problém jak vše propojit a balancovat do sítě ČEPSu. Ze světa již existují příklady fungujících řešení která by bylo možné využít.

Ve spolupráci s UCEEB a operátorem ICT jsme schopni připravit metodiku výpočtu a ve spolupráci s FIT ČVUT tuto pak implementovat formou webové aplikace. Nejnáročnější částí bude realizace AI automatizující celý proces.

Pro virtuální elektrárnu je důležité že od 01/2021 je umožněna existence elektráren-agregátorů. Po technické stránce se jedná o softwarový problém jak vše propojit a balancovat do sítě ČEPSu. Ze světa již existují příklady fungujících řešení která by bylo možné využít.

Novost řešení:
řešení využívá aktuální state of the art ve všech relevantních oblastech, v technice, obchodním modelování i propojování komunit.

obchodní indikátory nastavujeme tak, abychom s využitím přepočtu socioekonomických dopadů mohli efektivně využít i zařízení, která by za současného výpočtu ekonomicky nevycházela.

komunitním hospodařením s energií a) nastavujeme trend snižování spotřeby b) do národního GRIDu přidáváme kapacitní prvky pro redistribuci přebytků c) efektivně snižujeme přenosové dráhy

Video: