BUDUĆI da cijene energenata ne padaju, a Rusija u ratu u Ukrajini kao oružje protiv Zapada koristi i naftu i plin, stanovnici Europe pitaju se što ih čeka u hladnijem dijelu godine. Hoće li biti dovoljno energenata i hoće li se smrzavati tijekom zime?

Odgovore na ova pitanja pokušali smo doznati od ljudi iz Hrvatske elektroprivrede (HEP) koji se bave predviđanjem potrošnje energenata na temelju kratkoročnih i dugoročnih vremenskih prognoza.

Na pitanja Indexa odgovorio je Davor Bošnjak iz HEP-Trgovine, čiji tim, koji uključuje i meteorologa, radi na ovim predviđanjima. Ta predviđanja služe kao temelj za procjene količina energenata koje treba nabaviti ili osigurati u tržišno optimalnim trenucima.

Kakve su dugoročne prognoze za ovogodišnju jesen i posebno zimu u EU i Hrvatskoj? Hoće li biti hladnije ili toplije od prosjeka?

Mjesečne i sezonske prognoze za Hrvatsku i veći dio Europe kontinuirano najavljuju barem prosječno, vjerojatno i iznadprosječno toplu jesen te zimu, s tim da je signal za iznadprosječne temperature tijekom zime nešto slabiji pa je veća vjerojatnost za prosječne vrijednosti. Signal za ispodprosječne vrijednosti uglavnom je izostao, odnosno ovisno o prognozi, pojavljuje se samo za dio Skandinavije.

Kakve su prognoze za oborine?

Za razliku od prognoze temperaturnog odstupanja od višegodišnjeg srednjaka, prognoza odstupanja količine oborine podložna je čestim promjenama i na vremenskoj i na prostornoj skali te je zbog nejednolike raspoređenosti teško dati opću sliku za Europu, pa i za Hrvatsku. Iako se prema zadnje dostupnim prognozama čini da bi kod nas moglo biti više oborine od prosjeka i tijekom jeseni i tijekom zime, najsigurnije je ipak opredijeliti se za prosječne vrijednosti.

Kako bi se to moglo odraziti na potrošnju energije? Možemo li se nadati da se nećemo smrzavati s obzirom na visoke cijene i manjak energenata? 

Potrošnja energije ovisna je u velikoj mjeri o trenutnim meteorološkim prilikama - vanjskoj temperaturi zraka, brzini i smjeru vjetra, naoblaci, vlažnosti zraka te vrsti i količini oborina, kao i brzini odziva kupaca na dinamiku meteoroloških prilika. Nadalje, dinamika potrošnje energije je uvjetovana i pojedinim danom u tjednu - je li radni dan, vikend i blagdan, poluradni dan i sl. - te satu unutar dana.

Primjerice, dnevni dijagram potrošnje električne energije Republike Hrvatske je vidljiv svaki dan na web stranicama Hrvatskog operatora prijenosnog sustava na poveznici (HOPS). Posebni događaji koje značajnije prate kupci također mogu utjecati na kretanje pojedinih dijelova dijagrama potrošnje energije - npr. važnije utakmice, specifične manifestacije i drugo.

U pravilu, potrošnja pojedine vrste energije/energenta - npr. električna energija, toplinska energija, prirodni plin, drvo za ogrjev i drugo - u određenoj je mjeri primjer neelastične potražnje s obzirom na situacije trenutnog nedostatka adekvatne zamjene. Međutim, u slučaju dugotrajnijih razlika u cijenama, postoji mogućnost prelaska određenog broja kupaca s jedne vrste potrošnje energije na drugu ili kombinaciju nekoliko preostalih.

Kako stvar stoji s ekstremnim vremenskim prilikama?

S obzirom na trenutne mjesečne i sezonske vremenske prognoze, ne očekujemo dulje periode ekstremnih meteoroloških prilika koje bi mogle utjecati na stvaranje nestašice raspoložive energije, a kretanje pojedinog dijagrama budno pratimo iz dana u dan te se pripremamo za različite scenarije.

Kolege iz EU također pokušavaju pronaći optimalan način u punjenju skladišta energije - prirodni plin, akumulacije hidroelektrana unatoč sušnom periodu - u kombinaciji s kupnjom na veleprodajnim tržištima i kroz druge načine pripremiti postojeće resurse za podmirenje potreba svih svojih kupaca.

Trebaju li građani strahovati da će cijene energenata otići tako visoko da će se zbog toga ove zime smrzavati?

Građani ne trebaju strahovati jer je vlada u sklopu jesenskog paketa mjera ograničila prodajne cijene električne energije i ogrjevne topline iz centralnih sustava na razine koje su daleko ispod tržišnih cijena.

Što se tiče plina za kućanstva, cijene su u javnoj usluzi fiksirane za čitavo razdoblje od 1. travnja 2022. do 31. ožujka 2023.

Na temelju kojih modela radite svoja predviđanja? 

Operativna predviđanja radimo na temelju različitih modela, dekompozicijom modela planiranja na različite vremenske rezolucije, od godišnjeg, preko kvartalnog, mjesečnog, tjednog, dnevnog i unutardnevnog horizonta u sklopu HEP grupe.

U tom procesu koristimo rezultate globalnih modela poput Europskog centra za srednjoročne prognoze (ECMWF), američkog modela GFS, kanadskog modela GEM, modela NAM i GRAF, regionalnih modela Aladin, ICON i dr.

Imamo izvrsnu operativnu suradnju s kolegama iz Državnog hidrometeorološkog zavoda (DHMZ), kolegama iz američke tvrtke Atmospheric G2 te po potrebi surađujemo s kolegama meteorolozima, hidrolozima i klimatolozima i u široj regiji koji rade na razvoju i operativnom korištenju sustava Copernicus, EFAS, S2S4E i drugih. Također komuniciramo i s kolegama iz Svjetske meteorološke organizacije te sa stručnjacima iz Svjetskog energetskog i meteorološkog vijeća.

Kako to vaš tim radi? Možete li ga ukratko predstaviti?

Naš operativni tim se već dugi niz godina izvrsno suočava s brojnim izazovima u različitim horizontima optimiranja portfelja, anticipaciji i disperziji rizika te pravovremenim djelovanjem nastojimo u svakom trenutku pružiti svakom našem kupcu potrebnu energiju.

Usklađujemo različite, često nepovezane stohastičke varijable u procesu planiranja potrošnje energije, ali i u procesu proizvodnje energije s obzirom na visoki udio hidroelektrana u strukturi našeg portfelja, sve veći udio obnovljivih izvora energije te izrazitu varijabilnost njihove proizvodnje. Povrh toga, trgovina električne energije i plina se nadograđuju sa svojim neizvjesnostima vezano za dinamiku kretanja cijena i likvidnosti na pojedinim tržištima u različitim vremenskim rezolucijama.

Uloga operativne meteorologije i hidrologije u suradnji s kolegama iz područja energetike, strojarstva, računarstva, prava i mnogih drugih struka sve više dolazi do izražaja ne samo u našem timu ili u cijeloj HEP grupi već i brojnim sličnim timovima u elektroprivrednim poduzećima u regiji i Europi.

Što pokazuju trendovi? Smanjuje li se potrošnja energije s klimatskim promjenama i kako to ovisi o godišnjim dobima?

U trendovima koje intenzivno pratimo posljednjih 17 godina na satnoj razini, teško je pronaći izravnu funkcijsku ovisnost potrošnje električne energije o klimatskim promjenama, međutim svakako sve češće svjedočimo intenzivnim ekstremnim situacijama naglih promjena meteoroloških uvjeta koji dovode do značajnih oscilacija u dijagramu ostvarene potrošnje energije.

Jedan takav okvirni prikaz nalazi se na slici 1 i prikazuje kretanje sume dnevnog dijagrama potrošnje Republike Hrvatske u posljednjih 17 godina, u razdoblju od 01. 01. 2005. do 05. 09. 2022. g. U njemu je vidljiv relativno pravilan porast potrošnje od početka 2005. do otprilike kraja 2007. kada je nastupio određeni pad te nakon toga periodi rasta, potom stagnacije rasta u potrošnji te ponovnog rasta tijekom narednih godina.

U cijelome tom periodu teško je eksplicitno razdvojiti pojedine utjecaje kao što su kretanja meteoroloških prilika (period od 17 godina je prekratak za usporedbu s klimatološkim kretanjima), gospodarska kretanja, promjene u strukturi potrošnje energije, u navikama kupaca i dr.

Slika 1: Kretanje sume dnevnog dijagrama potrošnje od 1. siječnja 2005. do 5. rujna 2022.

Kako se mijenja struktura potrošnje energije?

Kod promjena u strukturi potrošnje energije svakako je primjetan rast broja ugrađenih klimatizacijskih uređaja, koji se sve više koriste i za grijanje i za hlađenje te time još više doprinose brzini odziva potrošnje električne energije na poticaje u naglim oscilacijama vremenskih (ne)prilika, a posebno kod ekstremnih situacija.

S druge strane, u posljednjih 10-ak godina napravljeni su i značajni pomaci u smjeru energetske učinkovitosti kako kod gradnje novih zgrada, poslovnih prostora i obiteljskih kuća sa značajno kvalitetnijom izolacijom, LED rasvjetom, sa sustavima automatskog podešavanja sustava grijanja i hlađenja, smanjenjem potrošnje energije i pokrivanjem vršne snage kupaca s vlastitom proizvodnjom i dr., tako i sa sve intenzivnijom obnovom postojećih objekata i prateće infrastrukture.

Kada pokušamo u dijagramu iz slike 1 identificirati 50 dnevnih dijagrama potrošnje s najvećim sumama (MWh/dnevno) i prikazati ih u satnoj rezoluciji dobijemo prikaz koji se nalazi na slici 2. Namjera uzimanja 50 krivulja je prikaz što većeg broja specifičnih dijagrama kako bi se prikazao što veći raspon specifičnih datuma u kojima su takvi ekstremi zabilježeni, razlike između njih te prikaz sličnih grupa (klastera) takvih dijagrama.

Slika 2: Prvih 50 dnevnih dijagrama potrošnje s najvećom dnevnom potrošnjom

Iako je prikaz pomalo nepraktičan zbog velike gustoće krivulja, u njemu se intuitivno naziru dvije grupe dnevnih dijagrama potrošnje električne energije: zimski i ljetni. Zimski ima značajno veću dnevnu potrošnju (površinu ispod dijagrama satne potrošnje) zbog duljine sati, kada je uz grijanje potrebna i rasvjeta te kada velik broj kupaca električne energije ostaje u zatvorenim prostorima i troši električnu energiju u skladu sa svojim potrebama.

Kako bi se prikaz sa slike 2 pokušao što jednostavnije interpretirati i svim kupcima plastičnije približiti tipične oblike ekstremnih dijagrama potrošnje, iz njega je izvučeno posebno pet najvećih zimskih i pet najvećih ljetnih dnevnih dijagrama potrošnje.

Slika 3: Prikaz pet najvećih zimskih dnevnih dijagrama potrošnje

Na slici 3 kod prikaza zimskih rekordnih konzuma vidljivo je koliko su strmi porasti u dnevnom dijagramu potrošnje u jutarnjim i večernjim satima, kada većina kupaca koristi energiju za potrebe grijanja, rasvjete i svih ostalih potreba u kućanstvu, poduzetništvu i dr., kao i oscilacije između takvih "rekordera", često uvjetovane upravo meteorološkim uvjetima u pojedinom dijelu dana.

Slika 4: Pet najvećih ljetnih dijagrama potrošnje

Kod ljetnih mjeseci je malo manja početna jutarnja strmina u dnevnom dijagramu potrošnje, međutim u prijepodnevnim satima strmina je uvjetovana radom klimatizacijskih uređaja, vanjskom temperaturom i osjećajem sparine, koji može potrajati do večernjih sati. U slučaju iznenadnih ljetnih oluja ili bilo kojih drugih promjena u tom osjetu vrućine i sparine, često dolazi do značajne deformacije u takvim dijagramima potrošnje.

Posebno je nezgodno analizirati i planirati takve dijagrame u uvjetima poznavanja aktualnih mjerenih veličina potrošnje u realnom vremenu samo agregirano za cijelu Hrvatsku, dok se promjene vremena najčešće događaju samo lokalno.

Koja su razdoblja bila rekordna po potrošnji energije?

Analiza najvećih zimskih dijagrama potrošnje ukazuje na situacije u kojima je potrošnja električne energije znala biti izrazito intenzivna (slično je i s potrošnjom plina, toplinske energije i dr.) tijekom svakoga od zimskih mjeseci, iako je "rekorder" i dalje 1. ožujka 2018.

Većina preostalih visokih dijagrama potrošnje pronalazi se tijekom veljače, iako najkraćeg mjeseca u godini, gotovo svake godine prepunog meteoroloških izazova. Neke od nedavnih "toplih zima", praćene kratkotrajnim prodorima hladnog zraka povezanim s burom i naletima snijega ili ledene kiše, zasigurno su utjecale na ove zimske dijagrame potrošnje električne energije, međutim jedan od plastičnijih primjera takvog izazova i neraskidive povezanosti meteorologije i energetike je božićni tjedan iz 2009. godine.

Tada je, naime, u ponedjeljak, 21. prosinca 2009., u Zagrebu zabilježena temperatura od -20°C i ukupna dnevna potrošnja električne energije Hrvatske bila je 62.403 MWh, da bi svega nekoliko dana kasnije, na Božić, temperatura u Zagrebu porasla na 19°C i potrošnja pala na svega 42.014 MWh, što čini pad od više od 32% u svega 4 dana.

U takvim situacijama je izuzetno teško na operativnoj razini pratiti značajne oscilacije potrošnje s raspoloživim elektranama zbog njihovih tehničkih ograničenja - nemogućnosti kratkotrajnih izbacivanja i ponovnih ubacivanja u pogon, odnosno raspona od tehničkog minimuma do maksimuma, nerijetko bujičastih dotoka vode i ograničenih kapaciteta u akumulacijama te ograničene likvidnosti na tržištima električne energije i plina.

Ponovni pogled na slike 2 i 4 pokazuju i izraziti oblik ljetnih dijagrama potrošnje, koji u posljednjih nekoliko godina, izuzevši period stagnacije tijekom pandemijskih godina 2020. i 2021., sve više i brže "sustižu" po satnim maksimumima koji se izražavaju u MWh/h, ali dnevnim potrošnjama u MWh/dan, opisane zimske "rekordere".

Posebno je to bilo izraženo tijekom ovoga ljeta, kada je temperatura već u lipnju naglo prešla 30°C i u unutrašnjosti i na obali te se zadržavala na tim vrijednostima veći dio cijeloga ljeta, što u kombinaciji s porastom broja turista značajno doprinosi visokim potrošnjama električne energije tijekom većeg dijela dana. Slika 5, s druge strane, pokazuje 50 dnevnih dijagrama potrošnje s najmanjim sumama (MWh/dnevno) prikazanih u satnoj rezoluciji.

Slika 5: Prvih 50 dnevnih dijagrama potrošnje s najmanjom dnevnom potrošnjom

Tu se posebno ističu dijagrami tijekom proljetnih praznika kada većina kupaca boravi na otvorenom i većinu trošila električne energije ne koristi, a u toj grupi se dodatno ističe podgrupa takvih dana tijekom proljeća 2020. za vrijeme izolacija uslijed pojave pandemije covida-19.

Što sami građani mogu poduzeti kako bi racionalno trošili energiju?

Građani sami mogu poduzeti mnogo toga, a za početak većina koraka ovisi o kvalitetnoj edukaciji te interdisciplinarnom i cjelovitom pristupu. Danas se građanima EU, pa tako i Hrvatske, nudi sve više mogućnosti u smjeru motiviranja "aktivnih kupaca", "energetskih zajednica građana", "skladišta energije", "distribuiranih izvora energije" i "agregatora" kako bi se povezale različite potrebe, resursi te prilike pojedinih sudionika i njihovi dijagrami preuzimanja energije iz elektroenergetske mreže i davanja u mrežu na tehnički izvediv i ekonomski optimalan način.

Treba li se tu uskladiti ili uvesti suvremeniji tarifni sustav?

Komplementarno nadopunjavanje i povezivanje svih korisnika mreže zahtijeva dodatno usklađivanje regulatornog okvira kako bi se omogućio što jednostavniji sustav određivanja dinamičkih cijena za sve kupce. Postojeći tarifni sustav svakako se može dodatno usavršiti češćom promjenom duljine trajanja pojedine tarife i mogućnosti aktiviranja niže ili više tarife, ovisno o stvarnom stanju u elektroenergetskom sustavu, odnosno stvaranju modela dinamičkih cijena koje bi u određenoj mjeri odražavale dinamiku kretanja veleprodajnih cijena te dinamiku kretanja dijagrama potrošnje.

Što po tom pitanju mogu učiniti građani?

Građani mogu već danas krenuti s aktivnostima ostvarivanja energetske učinkovitosti kako bi smanjili vlastitu potrošnju energije, odnosno potrošnju najskupljih energenata, te svoje aktivnosti, koje uključuju potrošnju energije, nastojati uskladiti s dijagramima potrošnje ostalih kupaca, posebno onih "aktivnih".

Prema Zakonu o tržištu električne energije, "aktivni kupac je krajnji kupac, ili skupina krajnjih kupaca koji djeluju zajedno, koji troši ili skladišti električnu energiju proizvedenu u vlastitom prostoru smještenom unutar definiranih granica ili koji prodaje električnu energiju koju sam proizvode ili sudjeluje u pružanju fleksibilnosti ili u programima energetske učinkovitosti, uz uvjet da te djelatnosti nisu njegova primarna trgovačka ili profesionalna djelatnost".

Što preporučujete da građani rade tijekom ove zime?

Savjete za uštedu u potrošnji energije (električne, toplinske, prirodnog plina i dr.) su Europska komisija i Vlada RH izdali tijekom ljeta ove godine.

Koji problemi postoje u tim predviđanjima – dugoročnim i kratkoročnim?

Neizvjesnost i rizici kod planiranja svakako su uvijek prisutni te se donekle nastoje percipirati i upravljati kombinacijom probabilističkog pristupa (npr. ensemble vremenske prognoze) u odnosu na determinističko donošenje operativnih odluka te mogućnost za financijsku i fizičku disperziju i zaštitu od rizika na postojećim tržištima.  

Od dosadašnjih problema kod predviđanja svakako treba izdvojiti skokovitost meteoroloških modela, posebno izraženu u prisutnosti snažnih oluja, kojima je teško precizno odrediti kretanje putanje ovisne o reljefu te pritom različitih izlaza pojedinih modela s različitim prognozama koje često osciliraju i unose dodatne rizike u procesu kvalitetnog planiranja potreba svih kupaca, dotoka na hidroelektrane i radu obnovljivih izvora energije te optimiranju portfelja uz sve postojeće tehničke i ekonomske aspekte na koje takve neizvjesnosti utječu.

Vaša dnevna predviđanja prilično dobro odgovaraju stvarnoj potrošnji. Kako građani mogu koristiti vaš dijagram potrošnje?

Tu je važno usklađivanje svakodnevnih aktivnosti kako bi se izbjegavala potrošnja u tzv. vršnim satima s najvećim opterećenjima te stvaranje svijesti o značajnim razlikama u cijeni energije tijekom dana koja nastaje zbog takve vršne potrošnje, posebno u situacijama otežane proizvodnje zbog sušnog perioda, nedostatka proizvodnje obnovljivih izvora i smanjene likvidnosti na tržištu. Takvo kretanje veleprodajnih cijena moguće je pratiti i na Hrvatskoj burzi električne energije, koja je povezana s većinom ostalih burzi u Europi i pokazuje slične trendove kretanja tijekom dana.

Takva dinamika može biti dodatan poticaj za stvaranje interesa među mladima, ali i svima ostalima, za dodatno istraživanje povezanosti fundamentalnih utjecajnih varijabli koje dovode do stvaranja takvih razlika u cijenama između pojedinih sati te stvaranje načina za usklađivanje navika kupaca u optimiranju njihovih aktivnosti s ciljem ostvarivanja što manjeg troška, odnosno povezivanju distribuiranih resursa pojedinih aktivnih kupaca u pružanju dodatne snage kod uravnoteženja energetskih sustava.

Koja je tu budućnost? Možda umjetna inteligencija koja u pametnim kućama upravlja energijom i kupuje je kad je najjeftinija, a prodaje onu proizvedenu u solarkama kad je najskuplja?

Budućnost energetike sagledavamo u kontekstu načina na koji možemo ostvariti napredna rješenja, "pametne kuće", "pametne mreže", "pametne gradove" i infrastrukturu koja bi omogućila svim kupcima pristup do jeftinije, obnovljive i raspoložive energije. Sigurnost opskrbe svih kupaca pri tome ne smije biti dovedena u pitanje, kao i sve mjere vezano za očuvanje okoliša te preduvjeta za razvoj gospodarstva u cjelini.

Na makro razini veliki napori ulažu se u razvoj nuklearne fuzije, izgradnju novih fisijskih reaktora te korištenje preostalog potencijala za izgradnju hidroelektrana i ostalih oblika obnovljivih izvora, uz korištenje vodika kao medija za pretvorbu energije iz jednog oblika u drugi.

Paralelno je sve intenzivniji naglasak na okretanju prema svakom pojedinom kupcu, praćenju njegovih potreba i mogućnosti za izravno sudjelovanje u procesu trgovine energijom te uravnoteženju energetskih sustava.

Umjetna inteligencija je pri tome svakako jedna od mjera za ostvarivanje takvih naprednih održivih rješenja kod operativnih pogona takvih "pametnih mreža", kao i tehnologije poput blockchaina koje mogu na siguran i pouzdan način povezati sudjelovanje svakog sudionika takve mreže i zabilježiti njegov doprinos.

Poznata rečenica da je "emocija" zapravo "energija u pokretu" (eng. Emotion = energy in motion) nikad nije bila aktualnija.

U svakom slučaju, odgovornost je na svakome od nas u kojoj mjeri ćemo se uključiti u aktualne izazove pronalaska optimalnih načina za korištenje energije u podmirenju vlastitih potreba te time implicitno i eksplicitno djelovati na ukupne dijagrame potrošnje i mehanizme za stvaranje novih izvora fleksibilnosti kako bismo generacijama koje dolaze iza nas mogli prenijeti dio baštine, koju smo dobili u nasljeđe od naših predaka, unaprijediti je i omogućiti ozračje sigurnog suživota za daljnji civilizacijski napredak.