Breaking news
ENERGA-OPERATOR rozstrzygnęła postępowanie zakupowe obejmujące dostawy blisko 0,5 mln liczników zdalnego odczytu. Montaż liczników rozpocznie się w 2022 roku.

Okres przymusowej kwarantanny narodowej w Polsce (zwany lockdownem), ogłoszony w związku z ograniczaniem rozprzestrzeniania się koronawirusa COVID-19 w początkowym etapie pandemii w 2020 r., stworzył warunki do analizy zapotrzebowania na energię elektryczną odbiorców domowych w okolicznościach, jakich dotychczas nie obserwowaliśmy.

 

dr hab. inż. Sławomir Bielecki,
prof. dr hab. inż. Tadeusz Skoczkowski
Politechnika Warszawska,
Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa

mgr inż. Łukasz Maciąg, mgr inż. Piotr Dukat
innogy Stoen Operator

 

W czasie pierwszego lockdownu w 2020 r., z powodu obostrzeń ograniczających działalność gospodarczą, nastąpiło zmniejszenie poboru energii elektrycznej na poziomie krajowego systemu elektroenergetycznego. Odmienną specyfiką wyróżniła się grupa odbiorców mieszkaniowych, gdzie naturalnym był wzrost zużycia energii w porównaniu z okresem sprzed pandemii COVID-19. Charakterystycznym okazało się, że 1-godzinna moc szczytowa dla pojedynczego lokalu w czasie lockdownu praktycznie nie zmieniła się w porównaniu z analogicznym okresem sprzed pandemii, a profil z lockdownu uległ spłaszczeniu w godzinach dziennych.

Lockdown i praca zdalna – skrajne warunki użytkowania energii w mieszkaniach

Konieczność przeniesienia aktywności zawodowych, towarzyskich i społecznych oraz edukacji do domów spowodował zmiany w profilu użytkowania energii elektrycznej. Wykorzystując dane z inteligentnych liczników konsumenckich, wyznaczono uśrednione profile dobowe zapotrzebowania na moc w 1-godzinnych interwałach odbiorców w warunkach narodowej kwarantanny i porównano je z wynikami otrzymanymi w tej samej grupie badawczej w analogicznym okresie sprzed pandemii COVID-19.

Ograniczenia w kontaktach osobistych i masowe przechodzenie na pracę zdalną na terenie Polski swój początek miały 16 marca 2020 r. (zamknięcie szkół nastąpiło wcześniej). W kolejnych dniach zalecenia zaostrzono, wprowadzając ostatecznie pełny lockdown, tj. ścisłe ograniczenia w poruszaniu (25 marca 2020 r.), łącznie z zamknięciem parków i lasów (1 kwietnia 2020 r.). Pierwszy etap luzowania restrykcji nastąpił 20 kwietnia 2020 r.

Profile z pomiarów

W badaniu wykorzystano dane z 7000 liczników inteligentnych zainstalowanych u odbiorców mieszkaniowych na terenie warszawskich osiedli w budynkach wielorodzinnych powstałych po 2005 r., zasilanych z sieci dystrybucyjnej innogy Stoen Operator. Dane pomiarowe pochodziły z dwóch okresów:

  • od 16 marca do 18 kwietnia 2020 r. (okres narodowej kwarantanny),
  • od 16 marca do 18 kwietnia 2018 r. (okres analogiczny sprzed pandemii).

Pełny opis metodyki badań wraz z rozszerzonymi analizami przedstawiono w artykule [1]. Wyznaczone uśrednione profile mocy czynnej odbiorcy mieszkaniowego energii elektrycznej przedstawiono na rysunku poniżej.

 

tydzien

Rys. Średnie profile obciążenia mocą czynną (wartości uśredniane w 1-godzinnych interwałach) odbiorców mieszkaniowych w okresie kwarantanny narodowej (lockdown 16.03.–20.04.2020 r.) i w analogicznym okresie 2018 r. (przed pandemią) [1]

 

Lokale mieszkalne wytypowane do analizy to odbiory z tej samej grupy, wyposażone w instalację 3-fazową z mocą przyłączeniową w przedziale 12,5–15 kW (zabezpieczenie 25 A). Odbiorcy nie byli objęci żadnym programem typu DSR i rozliczani byli wg jednej stawki taryfowej za jednostkę kWh. Z uwagi na fakt, że niezależnie od pory dnia stawka za kWh była identyczna można przyjąć, że odbiorcy mogli w sposób swobodny i elastyczny czasowo użytkować energię elektryczną. Uzyskane poziomy wartości mocy szczytowych uśrednionego profilu są charakterystyczne dla polskiego systemu (ok. 300–350 W).

Z porównania kształtów otrzymanych profili wynika w szczególności, że:

  • Wartości szczytowe podczas lockdownu są niemal identyczne jak te, które notowano w analogicznym okresie sprzed pandemii – dotyczy to w szczególności dni od poniedziałku do czwartku; pozostałe, tj. piątek oraz dni weekendowe, charakteryzują się nieco wyższymi wartościami szczytowymi w czasie lockdownu niż w okresie sprzed pandemii(co może świadczyć, że w okresie narodowej kwarantanny 2020 r., zgodnie z wytycznymi rządu, Polacy w większości pozostawali w domach, rezygnując z weekendowych wyjazdów).

  • Cechą charakterystyczną okresu lockdownu jest zanikanie doliny południowej w dniach powszednich, dolina nocna pojawia się później (ok. godz. 4–5), niż przed lockdownem (ok. godz. 3).

  • W czasie narodowej kwarantanny profile sobotni i niedzielny upodobniły się do siebie, osiągając szczyt popołudniowy ok. godz. 14 z doliną nocną ok. godz. 5 oraz doliną wieczorną ok. godz. 18 przed drugim szczytem (wieczornym) – godz. 19–20.

Podsumowanie, czyli implikacje na przyszłość

Analiza danych pomiarowych jest bardzo przydatnym narzędziem. Pozwala znaleźć odpowiedzi na pytania dotyczące przyzwyczajeń odbiorców w zakresie użytkowania energii elektrycznej, harmonogramu dnia poszczególnych grup społecznych oraz zweryfikować, jaki ma to wpływ na kształtowanie się profili poboru mocy.

Opisany w artykule eksperyment analityczny polegający na porównaniu danych pomiarowych z dwóch skrajnych okresów życia społecznego prowadzi do zaskakujących wniosków. W większości spodziewaliśmy się znacznych różnic w zakresie mocy szczytowych, współczynników jednoczesności oraz innych mających wpływ na profile zużycia dla obu okresów. Analiza natomiast pozwoliła nam na postawienie hipotezy o stabilnym poziomie uśrednionej mocy szczytowej w 1-godzinnym interwale przeciętnego odbiorcy energii elektrycznej nawet w warunkach ciągłego przebywania w domu. Jest to cenna wskazówka dla spółek dystrybucyjnych mówiąca, że projektowanie sieci zasilającej budynki mieszkalne w oparciu o dotychczasowe zasady ustalania mocy szczytowej jest prawidłowe, chociaż zauważa się, że stosowane współczynniki jednoczesności przeszacowują współczesne poziomy mocy szczytowych obiektów wielolokalowych [2].

Otwartą kwestią pozostaje, jak doświadczenia przymusowej kwarantanny wprowadzającej w różnym stopniu okresowe nasilenia obostrzeń przez ponad rok zmienią na trwale zwyczaje odbiorców energii, wpływając przy tym na przeciętny profil użytkownika domowego. Nie bez znaczenia może mieć upowszechnienie się narzędzi do pracy i edukacji zdalnej. Okres lockdownu pokazał, że niektóre aktywności w ramach pracy zawodowej można wykonywać z domu z podobną efektywnością. Przeprowadzane ankiety wśród pracowników potwierdzają chęć dalszego wykonywania pracy w warunkach zdalnych. Reprezentatywne badanie wśród polskich pracowników przeprowadzone przez agencje badawcze i monitorujące rynek pracy (Manpower Group i HRlink) wskazało, że jedynie 12% pracowników chciałoby powrócić do pracy w biurze w pełnym wymiarze czasu pracy, 13% oczekuje możliwości pracy z domu w pełnym wymiarze, 75% preferuje model hybrydowy, przy czym 46% zadeklarowało pracę zdalną powyżej 10 dni w miesiącu [3]. Można więc stwierdzić, że niemal 9 na 10 pracowników biurowych ma preferencję do pracy z domu. Oczywiście należy mieć na uwadze, że nie wszyscy pracownicy mogą wykonywać pracę zawodową zdalnie. Wg polskich szacunków dotyczyć to może jedynie 20% aktywnych zawodowo [4].Upowszechnienie się modelu pracy zdalnej lub hybrydowej [5] powinno być zatem brane pod uwagę w analizach energetycznych, w tym przy planowaniu obciążeń sieci. Wynik wykonanej analizy na podstawie pomiarów energii wskazuje, że w grupie odbiorców mieszkaniowych nie wpływa to na wysokość szczytu uśrednionego profilu odbiorcy.

Rozwój i upowszechnianie się inteligentnych sieci elektroenergetycznych (Smart Grid) umożliwi w oparciu o mechanizmy DSM / DSR (Demand Side Management / Demand Side Response) kształtowanie obciążeń w ramach profili dobowych. Programy DSR adresowane do odbiorców domowych w okresie postpandemicznym powinny uwzględniać specyfikę wynikającą z potrzeb wykonywania pracy zdalnej z domów. Przedstawione profile z obu okresów pokazują zakresy w jakich może mieścić się uśrednione zapotrzebowanie na energię lokalu mieszkalnego w 1-godzinnych interwałach bez oddziaływania mechanizmów DSR.

 

Literatura:

  1. Bielecki S., Skoczkowski T., Sobczak L., Buchoski J., Maciąg Ł., Dukat P.: Impact of the Lockdown during the COVID-19 Pandemic on Electricity Use by Residential Users. Energies 2021, 14, 1–33, doi: https://doi.org/10.3390/en14040980.
  2. Maciąg Ł., Dukat P., Bielecki S., Skoczkowski T.: Moce szczytowe a współczynniki jednoczesności. Energia Elektryczna 2020, lipiec, 16–19.
  3. Manpower Group; HRlink: Ocena nowej rzeczywistości rynku pracy − perspektywa pracowników i pracodawców, 2020.
  4. Rzeczpospolita: Praca zdalna w czasach koronawirusa. Online: https://www.rp.pl/Kadry/310149957-Praca-zdalna-w-czasach-koronawirusa-80-proc-pracownikow-musi-byc-obecnych-w-firmach.html (dostęp 3 stycznia 2021).
  5. Why the Future of Work Might Be "Hybrid". Online: https://www.bbc.com/worklife/article/20200824-why-the-future-of-work-might-be-hybrid (dostęp 15 listopada 2020).

 

 © Materiał chroniony prawem autorskim - wszelkie prawa zastrzeżone.
Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy ARTSMART Izabela Żylińska. Więcej w Regulaminie.