Czym jest peak shaving?

Zakład może zużywać umiarkowaną ilość energii, a mimo to generować kosztowne szczyty poboru. Wystarczy, że jednocześnie pracują sprężarki, piece i ładowarki samochodowe. Peak shaving pozwala ograniczyć takie szczyty bez konieczności wyłączania całej produkcji. Warunkiem jest właściwy pomiar i dobór sposobu sterowania.

Peak shaving: definicja i prosty przykład

Peak shaving oznacza ograniczanie szczytowej mocy pobieranej z sieci. System pilnuje ustalonego poziomu i reaguje, gdy zapotrzebowanie firmy zaczyna go przekraczać.

Może w tym celu rozładować magazyn energii, zmniejszyć moc wybranych odbiorników lub przesunąć ich pracę. Własna produkcja energii także może ograniczać pobór z sieci, ale jej dostępność zależy od źródła i warunków.

Przykład: firma chce utrzymać pobór z sieci poniżej 150 kW. Uruchomienie dodatkowej linii zwiększa chwilowe zapotrzebowanie do 180 kW. Magazyn dostarcza brakujące 30 kW, dzięki czemu import z sieci pozostaje na poziomie 150 kW.

Takie działanie opisują m.in. instrukcje systemów zarządzania energią SMA. Warunkiem utrzymania limitu jest dostępna moc przekształtnika i odpowiednio naładowana bateria.

Dlaczego szczyt poboru może zwiększać rachunek?

Na fakturze przedsiębiorstwa występują różne rodzaje opłat. Część zależy od ilości pobranej energii w kWh, inne od parametrów umowy i sposobu użytkowania sieci.

Dla peak shaving szczególnie ważne są moc umowna i opłaty za jej przekroczenie. Moc umowna określa uzgodniony w umowie poziom mocy czynnej. Jej przekroczenie może skutkować dodatkową opłatą.

Nie należy jednak utożsamiać każdej chwilowej wartości na ekranie sterownika z przekroczeniem rozliczanym przez operatora. Znaczenie ma sposób pomiaru określony w taryfie i układzie pomiarowym.

Przykładowo TAURON Dystrybucja opisuje wyznaczanie nadwyżek z wykorzystaniem średnich wartości mocy rejestrowanych w okresach piętnastominutowych. Opłata może opierać się na sumie dziesięciu największych nadwyżek, zgodnie z zasadami taryfy. Dla innych możliwości pomiarowych przewidziane są odpowiednie warianty rozliczenia.

Oznacza to, że projekt musi odpowiadać na sposób naliczania opłat w danym obiekcie. Sekundowy skok rozruchowy i przeciążenie utrzymujące się przez kilkanaście minut są różnymi problemami.

Moc umowna, przyłączeniowa i opłata mocowa to różne rzeczy

Moc przyłączeniowa jest parametrem związanym z technicznymi warunkami przyłączenia obiektu.

Moc umowna określa poziom uzgodniony w umowie i wykorzystywany w rozliczeniach zgodnie z taryfą.

Opłata mocowa jest odrębną pozycją. Dla odbiorców rozliczanych według zużycia energii zależy od poboru w wyznaczonych godzinach oraz zasad kwalifikacji odbiorcy. Nie jest po prostu karą za najwyższy odczyt kW.

W 2026 roku stawka opłaty mocowej dla odbiorców objętych rozliczeniem za kWh wynosi 0,2194 zł/kWh netto. W określonych przypadkach zastosowanie mają współczynniki związane z profilem poboru. Część mniejszych odbiorców jest rozliczana ryczałtowo.

Z tego wynika ważne ograniczenie: obniżenie maksymalnego poboru mocy nie gwarantuje proporcjonalnego obniżenia opłaty mocowej. Jeśli energia zostanie przesunięta do innej godziny, która również podlega tej opłacie, korzyść może wyglądać inaczej, niż sugeruje samo zmniejszenie szczytu.

Jak działa peak shaving z magazynem energii?

Układ pomiarowy obserwuje przepływ energii w punkcie połączenia firmy z siecią. System zarządzania energią, czyli EMS, porównuje pobór z ustalonym limitem.

Gdy zapotrzebowanie rośnie, sterownik poleca magazynowi oddać odpowiednią moc. Po zakończeniu szczytu bateria może się ponownie naładować, o ile pozwalają na to warunki i przyjęta strategia.

Kluczowy jest pomiar w odpowiednim miejscu. Sterowanie na podstawie danych jednego falownika może nie uwzględniać wszystkich odbiorników przedsiębiorstwa.

Istotne jest też ładowanie. Jeżeli magazyn zacznie pobierać dużą moc w czasie intensywnej pracy zakładu, sam może spowodować nowy szczyt. Dlatego ograniczenie importu powinno obejmować zarówno rozładowanie, jak i ładowanie baterii.

Ile mocy i pojemności potrzeba?

Moc magazynu w kW odpowiada na pytanie, jak dużą część szczytu system może pokryć. Pojemność w kWh określa, jak długo może to robić.

Wróćmy do przykładu redukcji poboru ze 180 do 150 kW. Potrzebne jest wsparcie o mocy 30 kW.

Jeżeli szczyt trwa 15 minut, energia dostarczona do odbiorników wyniesie:

30 kW × 0,25 godziny = 7,5 kWh.

Jeżeli podobne zdarzenie powtórzy się cztery razy bez możliwości doładowania, potrzeba łącznie 30 kWh energii dostarczonej po stronie odbiorników.

Przy założeniu, że do tego zadania można wykorzystać 80% pojemności nominalnej, a sprawność rozładowania wynosi 95%, obliczenie daje:

30 kWh ÷ 0,80 ÷ 0,95 = około 39,5 kWh pojemności nominalnej.

To przykład rachunkowy, a nie gotowy dobór urządzenia. W projekcie trzeba jeszcze uwzględnić temperaturę, starzenie baterii, ograniczenia mocy przy różnym stanie naładowania i rezerwę na nieprzewidziane zdarzenia.

Najważniejszy wniosek: bateria 100 kWh z przekształtnikiem 20 kW nie pokryje w pełni szczytu wymagającego dodatkowych 30 kW. Duża pojemność nie zastępuje odpowiedniej mocy.

Dlaczego sam wykres miesięcznego zużycia nie wystarczy?

Rachunek pokazuje, ile energii kupiono, ale nie zawsze pozwala odtworzyć przebieg poboru.

Do analizy potrzebne są dane interwałowe z licznika, najlepiej obejmujące pełny rok. Pozwalają sprawdzić, jak często występują szczyty, jak długo trwają i czy pomiędzy nimi można doładować magazyn.

W niektórych obiektach warto dodatkowo wykonać pomiary o większej rozdzielczości. Pomagają ocenić rozruchy maszyn, czas reakcji sterowania i krótkie zdarzenia, których dane rozliczeniowe nie opisują szczegółowo.

Należy też uwzględnić planowane zmiany. Nowa linia technologiczna albo kilka ładowarek może sprawić, że ubiegłoroczny profil przestanie reprezentować przyszłą pracę przedsiębiorstwa.

Ile można zaoszczędzić? Dwa różne mechanizmy

Ograniczenie opłat za przekroczenia

Przyjmijmy hipotetycznie, że suma nadwyżek uwzględnianych w miesięcznym rozliczeniu wynosi 300 kW, a właściwa stawka służąca do naliczenia opłaty to 10 zł za kW.

Opłata wyniosłaby wtedy 3000 zł. Jeżeli system skutecznie wyeliminuje wszystkie rozliczane przekroczenia, może usunąć tę pozycję z rachunku.

To ilustracja sposobu obliczenia. Stawkę i szczegółowe zasady należy zaczerpnąć z taryfy właściwego operatora. Nie wolno zakładać, że taki sam koszt wystąpi w każdym miesiącu.

Obniżenie mocy umownej

Jeśli firma potrafi trwale ograniczyć maksymalny pobór, może przeanalizować zmniejszenie mocy umownej.

Przy hipotetycznym obniżeniu jej o 50 kW i stałej opłacie zależnej od mocy wynoszącej 20 zł/kW miesięcznie różnica daje 1000 zł miesięcznie, czyli 12 000 zł rocznie.

Taka oszczędność pojawi się dopiero po odpowiedniej zmianie warunków umowy. Samo zamontowanie baterii nie zmienia automatycznie faktury.

Nie należy również dodawać obu przykładów bez wspólnej analizy. Zmiana mocy umownej zmienia próg, względem którego powstają przekroczenia.

Czy peak shaving wymaga baterii?

Nie zawsze. Czasami pierwszy etap powinien obejmować zmianę sterowania odbiornikami.

Ładowanie samochodów można ograniczać dynamicznie. Wybrane procesy da się uruchamiać kolejno. Część zapotrzebowania na ciepło lub chłód można przesunąć, wykorzystując odpowiednie zasobniki.

Takie działania trzeba uzgodnić z osobami odpowiedzialnymi za technologię i bezpieczeństwo produkcji. Nie każdy odbiornik można wyłączyć bez konsekwencji.

Magazyn jest szczególnie użyteczny wtedy, gdy ograniczenie lub przesunięcie pracy urządzeń byłoby trudne, a szczyt ma odpowiednio krótki i powtarzalny charakter.

Peak shaving a przesuwanie zużycia energii

Przesuwanie zużycia, określane jako load shifting, polega na zmianie pory poboru energii. Przykładem jest ładowanie samochodów nocą zamiast podczas pracy maszyn.

Peak shaving skupia się na ograniczeniu maksymalnej mocy. Może być realizowany przez przesunięcie pracy, ale również przez dostarczenie energii z baterii bez zmiany harmonogramu produkcji.

Z kolei arbitraż cenowy koncentruje się na różnicy cen pomiędzy ładowaniem a rozładowaniem. Te funkcje mogą się uzupełniać, lecz potrzebują wspólnego sterowania.

Jeżeli magazyn zużyje cały dostępny zapas na sprzedaż lub wykorzystanie energii w drogiej godzinie, może nie być gotowy do ograniczenia późniejszego szczytu. System powinien wiedzieć, która funkcja ma pierwszeństwo.

Najczęstsze błędy przy wdrażaniu peak shaving

Dobór wyłącznie na podstawie pojemności. Pominięcie mocy przekształtnika może sprawić, że magazyn nie pokryje wymaganego obciążenia.

Brak zapasu energii. Rozładowana bateria nie ograniczy szczytu, nawet jeśli jej parametry katalogowe są odpowiednie.

Brak kontroli ładowania. Nieprawidłowe sterowanie może przenieść problem na inną godzinę.

Oparcie analizy na jednym miesiącu. Sezonowość produkcji, ogrzewania i chłodzenia może istotnie zmieniać zapotrzebowanie.

Utożsamianie funkcji z zasilaniem awaryjnym. Magazyn pracujący przy ograniczaniu szczytów nie musi zapewniać działania zakładu po zaniku sieci. Podtrzymanie wymaga odpowiedniej architektury, przełączania i doboru odbiorników.

Pomijanie kosztów użytkowania. Zużycie baterii, straty energii, serwis i licencje na oprogramowanie powinny znaleźć się w rachunku ekonomicznym.

Najpierw ustal, za jaki szczyt rzeczywiście płacisz

Peak shaving ma największą wartość wtedy, gdy odpowiada na zidentyfikowany problem: regularne przekroczenia, kosztowną moc umowną lub ograniczenie techniczne utrudniające pracę.

Pierwszym krokiem nie powinien być wybór największego magazynu. Więcej powie zestawienie wykresu poboru z taryfą i harmonogramem zakładu. Czasem wskaże potrzebę baterii, a czasem prostszą zmianę sterowania.

Dobrze zaprojektowany system ogranicza pobór dokładnie tam, gdzie przynosi to mierzalny efekt. Jego skuteczność widać w danych i na rachunku, a nie w samej liczbie kilowatogodzin na obudowie.