W literaturze przedmiotu można natknąć się na dwa ujęcia definiujące wirtualną elektrownię. Każde z nich jest prawdziwe, koncentrują się w swej wymowie na nieco innych aspektach ich funkcjonowania. Pierwsza definicja mówi, że “wirtualna elektrownia to system informatyczny zapobiegający blackoutom poprzez krótkoterminowe zautomatyzowane redukcje zużycia energii wykonywane po stronie jej odbiorców. Z perspektywy Krajowego Systemu Elektroenergetycznego moc wirtualnej elektrowni jest uzupełnieniem mocy elektrowni konwencjonalnych i ważnym instrumentem transformacji rynku energii w zakresie tzw. rynku mocy“.
Jak widzimy kluczowa dla tej definicja funkcja to stabilizacja ogólnokrajowej sieci elektroenergetycznej poprzez reagowanie na jej potrzeby w czasie rzeczywistym. Zapewnia ona niemożliwą do zagwarantowania przez elektrownie konwencjonalne elastyczność, co już dziś zaczyna być sprawą kluczową. Zarządzając mocą zdecentralizowanych jednostek, którymi mogą być producenci energii elektrycznej, tacy jak elektrownie biogazowe, wiatrowe, fotowoltaiczne, kogeneracyjne, hydroelektrownie, odbiorcy energii elektrycznej, magazyny energii elektrycznej oraz elektrownie typu Power-to-X (Power-to-Gas, Power-to-Heat) wirtualna elektrownia potrafi tak sterować tymi źródłami ( w tym pogodozależnymi OZE), żeby w żadnym momencie nie pojawiło się niebezpieczeństwo niedoboru lub nadmiaru energii, które mogłoby nawet doprowadzić do przerwy w dostawie energii, czyli tzw. blackoutu.
W drugim ujęciu “wirtualna elektrownia to układ wzajemnie powiązanych jednostek wytwórczych generacji rozproszonej OZE, sieci teleinformatycznych, systemu zarządzania oraz mechanizmów rynkowych. Elektrownia wirtualna stanowi z punktu widzenia Krajowego Systemu Energoelektrycznego zamkniętą, sterowalną całość (jednostkę), która zaspokaja lokalne potrzeby lub współpracuje z siecią elektroenergetyczną“.
Powyższa definicja nie koncentruje się tylko na zaspokajaniu potrzeb ogólnokrajowych, ale również lokalnych, co jest niezmiernie istotne z punktu widzenia energetyki rozproszonej, zdecentralizowanej i co otwiera wielu podmiotom dostęp do zysków związanych ze sprzedażą i zakupem zielonej, taniej energii.
Wirtualne elektrownie to wciąż jeszcze rozwiązania nowe, ale już pokazały, że mogą przynosić podłączonym do nich podmiotom wymierne zyski. Wirtualna Elektrownia Photon Energy jest agregatorem na rynku mocy i w ramach usługi DSR, czyli czasowego obniżenia (lub przesunięcia w czasie) zapotrzebowania na energię pozwala uzyskać nawet 100 tys. zł/MW/rok dodatkowego przychodu.
W ramach projektowanych przepisów nowego rozliczania prosumentów podłączenie do wirtualnej elektrowni będzie szansą dla tych właścicieli instalacji, którzy chcieliby korzystniej sprzedawać nadwyżki energii i kupować ją w okresach, gdy ich instalacja nie pracuje. Wirtualna elektrownia jako agregator będzie miała możliwość skupowania i magazynowania energii. Warto zaznaczyć, że energia, którą prosumenci będą kupować za pośrednictwem np. Wirtualnej Elektrowni Photon Energy, będzie pochodziła wyłącznie ze źródeł odnawialnych. Szczególnie korzystne jest przyłączenie się do wirtualnej elektrowni dla prosumentów dysponujących instalacjami biznesowymi, czy rolniczymi, które są zazwyczaj większe niż 30 kWp.
Działanie wirtualnej elektrowni opiera się na wykorzystaniu zaawansowanych systemów teleinformatycznych oraz sztucznej inteligencji. Kluczowa jest tu niezawodna komunikacja całego systemu, aby dokładnie określić, ile energii elektrycznej ma być doprowadzane lub pobierane w danym momencie. Wymaga to systemu sterowania, który umożliwia monitorowanie i sterowanie w czasie rzeczywistym dla każdej instalacji. Ważna jest przy tym dokładna rejestracja danych dotyczących odbiorców były w czasie, ich analiza i inteligentna wzajemna komunikacja wszystkich uczestników systemu.
Niezawodne przesyłanie danych ma ogromne znaczenie, ponieważ wahaniom ulega nie tylko dzienne zużycie energii elektrycznej, lecz także jej wytwarzanie z odnawialnych źródeł energii (wiatr i słońce).
Sztuczna inteligencja potrzebna jest, aby skompensować wahania w wytwarzaniu i zapotrzebowaniu oraz aby uniknąć wąskich gardeł lub przeciążenia sieci elektrycznej. Dzięki niej wszystkie elementy wirtualnej elektrowni są ze sobą inteligentnie połączone w sieć (Smart Grid).
W naszym kraju, podobnie zresztą jak i na świecie wirtualne elektrownie działają od niedawna. Zdecydowana większość z nich związana jest z koncernami energetycznymi i ściśle współpracuje z ogólnopolską siecią, zarządzając energią swoich klientów. Powoli pojawiają się także elektrownie wirtualne w skali mikro, nastawione wyłącznie na zaspokajanie lokalnych potrzeb kilku, czy kilkunastu podmiotów. Ich liczba zapewne będzie wzrastać wraz z kolejnymi zmianami w energetyce, np. w związku z powstawaniem spółdzielni energetycznych, nad ułatwieniami dla których wciąż trwają prace. Największym agregatorem na rynku mocy niezwiązanym z koncernami jest Wirtualna Elektrownia Photon Energy (która jest trzecim co do wielkości zarządzanej mocy agregatorem w Polsce). Stosujemy autorskie, innowacyjne rozwiązania, które w tym roku znalazło się w TOP 5 światowych rozwiązań w zakresie Heat&Power dla sektora energetycznego.
