Postępująca transformacja energetyczna, oparta na rozwoju odnawialnych źródeł energii oraz systemów zarządzania energią, prowadzi do powszechnej implementacji inteligentnych liczników energii. Ich rola jest nieoceniona w optymalizacji zużycia, ale jednym z kluczowych wyzwań pozostaje niezawodne, nisko-latencyjne połączenie z inwerterami fotowoltaicznymi (PV), pozwalające na komunikację w czasie rzeczywistym.
Problem staje się szczególnie widoczny, gdy licznik montowany jest w rozdzielni głównej oddalonej od inwertera. W takich sytuacjach prowadzenie kabla staje się nieopłacalne ekonomicznie, a czasem wręcz niemożliwe technicznie. Choć wydaje się to zagadnienie techniczne, jego wpływ jest strategiczny dla efektywności energetycznej oraz stabilności lokalnych systemów energetycznych.
Komunikacja w czasie rzeczywistym – idea i ograniczenia
Standardem transmisji danych pomiędzy licznikami, a inwerterami jest protokół ModBus RTU, oparty na komunikacji szeregowej. Przekazywane są dane takie jak: napięcie, prąd, moc chwilowa, zużycie i oddanie energii do sieci.
Kluczowym wymogiem jest minimalizacja opóźnień (latency), by umożliwić dynamiczne sterowanie – np. ograniczenie mocy inwertera lub aktywację magazynu energii. Trudności pojawiają się, gdy:
- transmisja odbywa się przez Wi-Fi, podatne na zakłócenia i przeciążenia w środowisku z wieloma urządzeniami,
- wykorzystywane są połączenia radiowe (LoRa, Zigbee, RS485), lecz z ograniczoną przepustowością i słabymi procesorami.
W konsekwencji pojawiają się opóźnienia, błędy transmisji oraz niemożność reakcji systemu w czasie rzeczywistym, co skutkuje utratą efektywności zarządzania energią.
Rozwiązania oparte na Wi-Fi 6E lub sieciach Private 5G/LTE oferują wyższą jakość połączenia, jednak są kosztowne i często nieefektywne przy większych odległościach. Z kolei technologia TSN (Time-Sensitive Networking), choć niezawodna, wymaga połączeń przewodowych, co w praktyce ogranicza jej zastosowanie w istniejących infrastrukturach.
Optymalnym rozwiązaniem może być technologia LoRa, wykorzystująca częstotliwość 433 MHz, szybkie procesory oraz zaawansowane anteny. Takie systemy są stosowane i realizują one komunikację z wysoką niezawodnością, a koszt urządzeń nie przekracza 1 000 zł netto. W przypadku częstych restartów systemu PV (z powodu zbyt wysokich wartości napięcia) możliwe jest automatyczne programowanie resetu układów automatyki w wybranych godzinach (np. porannych i południowych), co znacząco podnosi stabilność działania.
Bariery techniczne, a efektywność energetyczna
Nieprawidłowości w komunikacji przekładają się bezpośrednio na efektywność energetyczną systemu. Główne problemy to:
- Opóźnienia w Wi-Fi – w środowisku wielu urządzeń prowadzą do utraty pakietów,
- Niska jakość komponentów – tanie liczniki zbudowane na słabych procesorach nie gwarantują stabilnej pracy,
- Zakłócenia elektromagnetyczne – szczególnie w środowiskach przemysłowych,
- Brak standaryzacji protokołów – różnice pomiędzy producentami powodują trudności w integracji.
Konsekwencje to m.in.:
- Zwiększone zużycie energii z sieci (mniejsza auto-konsumpcja),
- Brak automatyzacji w zarządzaniu magazynem energii,
- Utrata potencjalnych oszczędności operacyjnych.
Zalecane rozwiązania techniczne i dobre praktyki
Dla zapewnienia komunikacji w czasie rzeczywistym rekomenduje się:
- Połączenia przewodowe (RS485, Ethernet) – tam, gdzie możliwe,
- Wydajne mikrokontrolery (ESP32, STM32) – gwarantujące szybkość i stabilność,
- Lokalne systemy zarządzania energią (EMS) – minimalizujące zależność od sieci zewnętrznej,
- Separację infrastruktury IT i IoT – dedykowane połączenia dla urządzeń energetycznych,
- Zastosowanie radiokomunikacji LoRa – jako najefektywniejszego kompromisu między jakością a kosztem.
Wymiar ekonomiczny – czy to się opłaca?
Z analiz firm instalacyjnych wynika, że brak skutecznej komunikacji między licznikiem, a inwerterem może ograniczyć auto konsumpcję o 20-30%. Przekłada się to na:
- kilkaset zł strat rocznie dla gospodarstwa domowego,
- nawet kilkadziesiąt tysięcy zł strat dla średnich i dużych przedsiębiorstw.
Dobrze zaprojektowany system komunikacji zwraca się w ciągu kilku miesięcy – zarówno w kontekście finansowym, jak i środowiskowym.
Wnioski i rekomendacje
- Niezawodna komunikacja liczników z inwerterami to warunek konieczny dla inteligentnego zarządzania energią.
- Inwestycje w odpowiednie technologie komunikacyjne podnoszą efektywność całego systemu PV.
- Należy dążyć do standaryzacji i upowszechnienia dobrych praktyk w integracji systemów energetycznych.
- Transformacja energetyczna wymaga nie tylko nowych źródeł energii, ale również niezawodnej infrastruktury cyfrowej.
Źródło: Marek Flasiński, Stowarzyszenie Elektryków Polskich – Oddział Lubelski
Artykuł pochodzi z wydania 4/2025 “Nowa Energia”
