Zátěžové špičky (peak demand) jsou v energetice měřeny jako průměrný odběr za 15minutový interval a přímo ovlivňují náklady na elektřinu. U podnikatelských odběratelů tvoří poplatek za rezervovaný příkon a měsíční maximum až 30-40 % celkového účtu za elektřinu. U domácností s hlavním jističem 3x25 A je limit fyzický - překročení 17 kW znamená výpadek jističe. Chytré řízení výkonu (peak shaving) pomocí systému Loxone dokáže tyto špičky eliminovat a přinést reálné úspory 15-30 % na platbách za distribuci.
V PLUS HOUSE s.r.o. se setkáváme s problematikou zátěžových špiček především u objektů s kombinací tepelného čerpadla, nabíjecí stanice pro EV a fotovoltaiky. Typický scénář: ráno v 7:00 se současně spustí tepelné čerpadlo po nočním útlumu (5 kW), začne se nabíjet elektromobil (11 kW), uživatel zapne varnou desku (7 kW) a sušičku (2 kW). Celkový odběr 25 kW dalece překročí kapacitu přípojky. Bez řídicího systému vypadne jistič. S Loxone Miniserver systém automaticky odloží nabíjení EV, sníží výkon TČ a zajistí, že celkový odběr nikdy nepřekročí nastavený limit.
Distributoři elektřiny (CEZ Distribuce, EG.D, PREdistribuce) měří odběr v 15minutových intervalech. Rozhodující není okamžitý výkon, ale průměr za celých 15 minut. To znamená, že krátká špička 30 kW trvající 2 minuty se “rozředí” do průměru za 15 minut a výsledný peak bude výrazně nižší. Naopak konstantní odběr 20 kW po celých 15 minut se zapíše jako peak 20 kW. U kategorie C (podnikatelé na NN) se měsíční maximum čtvrthodinového odběru používá pro výpočet platby za rezervovaný příkon, která činí typicky 150-250 Kč/kW/měsíc.
U domácností (kategorie D) se čtvrthodinové maximum přímo neúčtuje, ale omezujícím faktorem je hlavní jistič. Čím nižší jistič, tím nižší měsíční poplatek za příkon (rozdíl mezi 3x25 A a 3x32 A je přibližně 200-400 Kč/měsíc v závislosti na distributorovi). Efektivní peak shaving proto může umožnit zůstat na nižším jističi i při instalaci wallboxu nebo tepelného čerpadla, což přináší trvalou měsíční úsporu. V PLUS HOUSE jsme díky peak shavingu u několika klientů zabránili nutnosti přechodu z 3x25 A na 3x32 A, což ušetřilo nejen měsíční poplatky, ale i jednorázový náklad na úpravu přípojky (10 000-50 000 Kč).
Základní princip peak shavingu v Loxone je jednoduchý: Miniserver průběžně čte aktuální odběr z elektroměru na hlavním přívodu (Eastron SDM630 přes Modbus RTU, vzorkování každou 1 sekundu) a porovnává ho s nastaveným limitem. Pokud odběr překročí 80 % limitu, systém začne postupně odpojovat spotřebiče od nejnižší priority. Pokud klesne pod 60 % limitu, spotřebiče se postupně zapínají zpět. Tento algoritmus implementujeme v Loxone Config pomocí kombinace bloků Energy Manager, Comparator a stavového automatu (State Machine).
Klíčový detail je prediktivní složka: systém nejen reaguje na aktuální odběr, ale predikuje, jaký bude průměr na konci 15minutového intervalu. Pokud v prvních 5 minutách intervalu běží odběr 10 kW a v 6. minutě se zapne TČ (5 kW), systém ví, že průměr za celých 15 minut bude přibližně (10*5 + 15*10) / 15 = 13,3 kW, nikoliv 15 kW. To umožňuje méně konzervativní řízení a lepší využití disponibilního výkonu. V Loxone Config tuto predikci realizujeme přes Formula blok, který počítá klouzavý průměr odběru v rámci aktuálního 15minutového okna.
Největší špičky vznikají při současném rozběhu více motorových zátěží. Kompresor tepelného čerpadla má rozběhový proud 3-5x vyšší než provozní (u on/off kompresoru 8 kW je rozběhový proud krátkodobě 30-40 A). Pokud se současně rozběhne i kompresor klimatizace a oběhové čerpadlo, krátkodobá špička může dosáhnout 15-20 kW. I když trvá jen 2-3 sekundy, může způsobit pokles napětí (flicker) a u citlivé elektroniky problémy.
V Loxone Config implementujeme sekvenční start: po zapnutí tepelného čerpadla systém čeká 30-60 sekund, než povolí start dalšího velkého spotřebiče. Toto realizujeme pomocí bloku Timer s funkcí delay. Pořadí startů definujeme podle priority: nejdříve HVAC (tepelné čerpadlo, rekuperace), pak TUV, pak ostatní. U komerčních objektů s více TČ jednotkami (hotel, bytový dům) je sekvenční start kritický - 4 jednotky po 8 kW by při současném startu vytvořily špičku přes 100 kW, při sekvenčním startu s rozestupem 60 sekund je maximum kolem 35-40 kW.
Nabíjecí stanice pro elektromobily jsou ideální kandidát pro peak shaving, protože nabíjecí výkon lze plynule modulovat od 6 A do 32 A na fázi (1,4-22 kW třífázově). Loxone Wallbox podporuje přímé řízení nabíjecího proudu z Miniserveru. Alternativně u wallboxů třetích stran (ABB, Keba, Juice) komunikujeme přes OCPP nebo Modbus. Systém v reálném čase přiděluje wallboxu pouze tolik výkonu, kolik je disponibilní po odečtení ostatních spotřeb od limitu přípojky.
Bateriové úložiště Victron přidává další nástroj: peak shaving pomocí vybíjení baterie. Pokud celkový odběr hrozí překročit limit, Victron MultiPlus-II začne dodávat energii z baterie a snižuje tak odběr ze sítě. U naší instalace v penzionu s hlavním jističem 3x63 A (43 kW limit) a 4 wallboxy jsme nasadili baterii Victron 30 kWh, která pokrývá ranní špičku (6:00-8:00, když se současně nabíjí 4 EV a běží kuchyň). Bez baterie by peak dosáhl 55 kW a vyžadoval přípojku 3x80 A (náklad na upgrade 200 000+ Kč). S baterií a peak shavingem zůstáváme pod 40 kW a stávající přípojka stačí.
U rezidenčních instalací je hlavní úspora v možnosti zůstat na nižším hlavním jističi. Rozdíl mezi 3x25 A a 3x32 A je přibližně 2 400-4 800 Kč ročně (závisí na distributorovi a tarifu). U komerčních odběratelů je úspora dramaticky vyšší. Příklad z naší realizace - malý hotel s rezervovaným příkonem 80 kW a skutečným maximem 72 kW: po nasazení Loxone peak shavingu s baterií Victron 20 kWh jsme snížili měsíční maximum na 55 kW, což umožnilo snížit rezervovaný příkon na 60 kW. Úspora na platbě za příkon: (80-60) * 200 Kč/kW/měsíc = 4 000 Kč/měsíc = 48 000 Kč/rok.
Kromě přímých finančních úspor přináší peak shaving i provozní výhody: menší zatížení kabeláže a rozvaděčů prodlužuje jejich životnost, eliminace výpadků jističe zvyšuje komfort a u komerčních objektů eliminuje prostoje (výpadek jističe v restauraci během oběda může znamenat ztrátu desítek tisíc korun). Návratnost investice do peak shaving systému (Loxone + elektroměry + stykače) je u komerčních objektů typicky 1-2 roky, u rezidenčních objektů 3-5 let v závislosti na velikosti úspory na jističi.
Potřebuji k peak shavingu nutně baterii?
Ne. Základní peak shaving funguje čistě na principu odpojování a modulace spotřebičů - stačí Loxone Miniserver, Modbus elektroměr a stykače/relé pro řízení spotřebičů. Baterie je nadstavba, která umožňuje agresivnější peak shaving (místo odpojování spotřebiče dodá chybějící výkon z baterie). U domácností obvykle stačí řízení bez baterie, u komerčních objektů se baterie vyplatí, pokud je rozdíl v poplatku za příkon větší než 3 000 Kč/měsíc.
Jak nastavím limit pro peak shaving, aby mi nikdy nevypadl jistič?
Doporučujeme nastavit limit na 85-90 % kapacity hlavního jističe. U jističe 3x25 A (max. 17,3 kW) tedy limit 14,5-15,5 kW. Rezerva 10-15 % pokrývá rozběhové proudy motorů a krátkodobé špičky, které Loxone nestihne zachytit (reakční doba systému je 1-3 sekundy). U invertorových zátěží (moderní TČ, wallboxy) můžete jít výše (92-95 %), protože nemají rozběhové proudy.
Kolik reálně ušetřím, když mám rodinný dům s TČ a wallboxem?
U typického rodinného domu s TČ 8 kW a wallboxem 11 kW umožňuje peak shaving zůstat na jističi 3x25 A místo nutnosti přejít na 3x32 A. Roční úspora na poplatku za příkon je 2 400-4 800 Kč. Navíc odpadá jednorázový náklad na navýšení jističe (změna smlouvy, úprava rozvaděče: 5 000-15 000 Kč). Pokud bychom navíc potřebovali novou přípojku (kabel ze sloupu), náklad by byl 30 000-100 000 Kč. Peak shaving tedy může ušetřit v řádu desítek tisíc korun jednorázově plus tisíce ročně.