Transformacja energetyczna to proces, który coraz bardziej angażuje jednostki samorządu terytorialnego (JST) w całej Polsce. Te JST, które poważnie zastanawiają się nad pojęciem takiego wysiłku obecnie stają przed podwójną szansą. Mogą nie tylko efektywnie modelować, planować i zyskiwać na transformacji energetycznej, ale także aktywnie uczestniczyć w tworzeniu obszarów świadczących usługi na rzecz Krajowego Systemu Elektroenergetycznego. Oznacza to zmianę reguł gry. Aby gmina mogła jeszcze więcej zyskać na transformacji, powinna porzucić rolę biernego inwestora w pojedyncze panele fotowoltaiczne i stać bardziej świadomym oraz aktywnym uczestnikiem rynku. Przyszłość będzie bowiem należeć do „zaplanowanej energetyki lokalnej”, która dodatkowo będzie się realizowała z uwzględnieniem topologii sieci dystrybucyjnych na obszarze danej JST. 

Dwa poziomy wtajemniczenia: Jak modelować transformację JST?

Stworzenie optymalnego planu transformacji nie jest zadaniem łatwym ani szybkim, wymaga strategicznego myślenia w perspektywie wielu, nawet 25-30 lat i uwzględnienia wielu zmiennych decyzyjnych. W tym skomplikowanym zadaniu może pomóc matematyczna precyzja, którą oferują modele optymalizacyjne pozwalające na budowanie oraz weryfikację różnych scenariuszy działań, określające harmonogramy inwestycyjne oraz priorytety dla poszczególnych działań. Takim narzędziem jest np. model ZefirLib dla samorządów, który w obecnie postaci obsługuje ponad 500 tys. parametrów i niemal 5,5 mln zmiennych (w tym ok. 400 tys. zmiennych binarnych). 

Pierwszym krokiem takiego modelowania jest stworzenie „cyfrowego bliźniaka” całego obszaru JST. Na tym etapie mapuje się i analizuje wszystkie swoje zasoby: budynki użyteczności publicznej, oświetlenie uliczne, systemy transportu publicznego, ograniczenia lokalizacyjne pod potencjalne inwestycje energetyczne czy profile zużycia energii dla różnych grup (agregatów) odbiorców.

Przeprowadza się w tym procesie również uproszczoną analizę infrastruktury sieciowej, identyfikację wąskich gardeł i elementów krytycznych, które mogłyby ograniczać rozwój energetyki rozproszonej JST. 

Kolejnym działaniem jest już właściwe modelowanie. Jego pierwszy poziom, polega na opracowaniu kompleksowej strategii dla całej jednostki samorządu terytorialnego w perspektywie nawet kilkudziesięciu lat. Możliwe jest tu także scenariuszowanie pozwalające na badanie różnych wariantów, które JST może rozpatrywać. Cały proces modelowania jest przeprowadzany z punktu widzenia „centralnego planisty”, którego celem jest minimalizacja kosztów przy osiągnieciu założonych celów transformacyjnych. To kompleksowe podejście pozwala na optymalizację lokalnego miksu energetycznego i precyzyjne określenie kosztów, czasookresów oraz etapów transformacji.

Wynik tych działań może stanowić odpowiedz na wiele pytań na poziomie strategicznym. Jakie środki powinny zostać alokowane na planowane działania, z jakich technologii OZE skorzystać, jakiej mocy powinny te być instalacje. Ale to także wskazówki do promowania i kierunkowania działań oddolnych: jak zaprojektować różnego rodzaju programy wsparcia skierowane do mieszkańców, czy też jakie wymagania powinny być negocjowane z lokalnym OSD czy spółką ciepłowniczą i uwzględnione w ich planach inwestycyjnych (np. ujęte w Projekcie założeń do planu zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe, do którego sporządzenia i aktualizacji co 3 lata są zobowiązane wszystkie gminy).
Choć otrzymane w wyniku modelowania wyniki i sugestie są niezwykle cenne dla JST operują one ciągle na poziomie najwyższym, strategicznym. Przejście do zoperacjonalizowania tych wyników, tak aby od odpowiedzi na pytanie „co zrobić?” przejść do „jak i gdzie?” może się dokonywać na kolejnym etapie modelowania z wykorzystaniem nowej koncepcji jaka pojawiła się szerzej w polu publicznym dość niedawno.

Lokalne Obszary Bilansowania

Eksperci Polskich Sieci Elektroenergetycznych, działający w ramach NCAE, zaproponowali zmianę podejścia do energetyki rozproszonej, w taki sposób aby stała się ona silniej związana z topologią sieci dystrybucyjnych i odpowiadała na rosnące problemy w tym obszarze. W Raporcie opublikowanym w październiku 2025 r. „Rozwiązania dla energetyki lokalnej. Propozycja dla społeczności energetycznych” przedstawili koncepcję lokalnego bilansowania, tj. grupowej optymalizacji profili zapotrzebowania oraz maksymalnego równoważenia popytu z podażą z generacji rozproszonej, aby w efekcie dążyć do odciążenia sieci przesyłowej i dystrybucyjnej. Z połączenia lokalności i pełnionych funkcji powstał Lokalny Obszar Bilansowania (LOB) zdefiniowany jako spójny fragment sieci energetycznej średnich i/lub niższych napięć dla którego punktem granicznym jest określony element wrażliwy. Może nim być taki element infrastruktury elektroenergetycznej, który ogranicza możliwości przyłączenia źródeł wytwórczych lub odbiorców, czyli np. transformator (WN/SN, SN/nN) ciąg liniowy lub rozdzielnia. Głównym celem lokalnego bilansowania ma być z kolei zmniejszanie uciążliwości tego ograniczenia bez konieczności ponoszenia nakładów na rozbudowę infrastruktury ze strony OSD i OSP. 
Bilansowanie lokalne może być realizowane na różne sposoby. Wg przedstawionych koncepcji może ono np. polegać na porozumieniu się na drodze cywilno-prawnej podmiotów, które zadeklarują, że należące do nich PPE (punkty poboru energii) sumarycznie w każdej godzinie w roku nie pobiorą więcej mocy niż pewien określony poziom, ale będący mniejszy niż suma mocy zamówionych dla tych PPE. W tym celu wprowadzone zostało także pojęcie Z-OMU (zagregowanej-obszarowej mocy umownej).

Jako przykład może posłużyć porozumienie np. pomiędzy Urzędem Gminy a lokalnym Domem Kultury. Pierwszy obiekt (załóżmy, że jego moc umowna to 40 kW) pracuje głównie w dni robocze od rana do godzin popołudniowych. Z kolei Dom Kultury (moc umowna 60 kW) realizuje swoje aktywności głównie wieczorami i w weekendy. Łącznie oba obiekty „mają zarezerwowane” na transformatorze 100 kW (dla uproszczenia i łatwiejszego rozumienia koncepcji pomijamy stosowane powszechnie współczynniki jednoczesności), natomiast z profili ich pracy wynika, że mogą się porozumieć i łączna pobierana przez nie moc nie przekroczy nigdy 60-70 kW. Potencjalna różnica 30-40 kW „zwalnia się” na transformatorze i bez konieczności jego rozbudowy może być zaoferowana kolejnemu odbiorcy. Dodanie do tego prostego przykładu źródeł wytwórczych, a tym bardziej magazynów energii czy ciepła, pozwala osiągnąć jeszcze większy poziom bilansowania i obniżenia Z-OMU. 

Realizacja tej koncepcji de facto oznacza częściowe przeniesienie odpowiedzialności za jednej z filarów funkcjonują systemu elektroenergetycznego, bezpieczeństwo (a właściwie jeden z jego aspektów – bilansowanie), z poziomu OSP i OSD na poziom lokalny. Taki outsourcing, ze względu na korzyści przynoszone operatorowi, powinien być oczywiście wynagradzany dla podmiotów świadczących tego rodzaju „usługę”. W tym obszarze także już pojawiają się bardzo konkretne propozycje. Ale zanim do nich, warto zwrócić uwagę na specjalne traktowanie JST w koncepcji LOB. Idea zakłada, że to właśnie JST ze swoimi źródłami i odbiorami powinny stać się jednymi z głównych beneficjentów i uczestników LOB. Z tego też powodu proponowane są do wprowadzenia specjalne, dodatkowe benefity pozafinansowe ze względu na ważne funkcje społeczne realizowane przez jednostki samorządu terytorialnego.

Co może zyskać samorząd

Jedną z postulowanych, kluczowych korzyści uczestnictwa JST w LOB miałaby stać się możliwość zakupu energii z własnych źródeł z pominięciem procedur prawa zamówień publicznych. To rozwiązanie eliminuje czasochłonne i kosztowne procedury przetargowe, znacząco upraszcza procesy administracyjne i pozwala na szybsze reagowanie na zmieniające się warunki rynkowe.

Do drugie uczestnictwo w LOB mogłoby dawać JST pierwszeństwo w przyłączeniach nowych mocy wytwórczych, co jest szczególnie cenną korzyścią w dobie ograniczonych możliwości przyłączeniowych sieci dystrybucyjnych. Ta preferencja wynika z faktu, że nowe źródła energii w ramach LOB służą lokalnemu bilansowaniu i odciążają sieć wyższych napięć.
Pierwszeństwo w przyłączeniach oznacza dla samorządów możliwość szybszej realizacji planów transformacji energetycznej oraz lepsze wykorzystanie środków z funduszy unijnych i krajowych programów wsparcia.

Jakie jednak korzyści finansowe, niezależnie czy jest się JST czy nie, można osiągnąć stając się częścią LOB? Tu także pojawiają się bardzo konkretne propozycje. Obniżka stałej opłaty dystrybucyjnej w zależności od „miejsca” zwolnionego na transformatorze, obniżki wybranych składowych zmiennej opłaty dystrybucyjnej, ograniczone redysponowanie źródeł OZE, udział w projektowanych usługach systemowych (rezerwa, elastyczność, blackstart, etc.).

Tu też są już możliwe do oszacowania potencjalne korzyści w ujęciu czysto pieniężnym. Przyjmując modelowy Lokalny Obszar Bilansowania złożony z miksu PPE w grupach taryfowych G, C i B o łącznym rocznym zapotrzebowaniu na energię elektryczną na poziomie ok. 7 000 MWh, po dokonaniu doboru optymalnego lokalnego miksu źródeł OZE i magazynów energii, członkowie LOB mogą średnio zaoszczędzić na pokryciu swojego zapotrzebowania na energię od 17% (w przypadku budowy instalacji fotowoltaicznej o mocy 4,5 MW i magazynu energii o pojemności 3,2 MWh) do niemal 30% (4,1 MW fotowoltaiki, 1,9 MW źródeł wiatrowych i 0,8 MWh magazyn energii) tylko umawiając się na przesunięcie 20% swojego zapotrzebowani w ramach LOB oraz obniżkę stałej opłaty dystrybucyjnej. 
Główny mechanizm zniżki działa bardzo prosto. Jeśli, jak w przywołanym wyżej przykładzie, członkowie LOB sumę swoich mocy umownych ze 100 kW obniżą do Z-OMU na poziomie 60 kW, wygenerowane obniżenie „obciążenia transformatora” o 40% przenosi na taką samą obniżkę stałej opłaty dystrybucyjnej. 

Dodatkowo koncepcja LOB przewiduje także zaproponowanie obniżek zmiennej opłaty dystrybucyjnej, a właściwie poszczególnych jej składowych (stawki zmiennej dystrybucyjnej, opłaty OZE, kogeneracyjnej, jakościowej czy mocowej). Pod tym względem także już zostały przeprowadzone symulacje i wskazują one, że stosując analogiczne podejście, tj. obniżki proporcjonalnie do zmniejszenia obciążenia elementu krytycznego, mogą one zwiększać oszczędności dla dwóch wyżej przytoczonych konfiguracji z 17% do 30% (fotowoltaika i magazyn) oraz z 30% do 40% (fotowoltaika, źródła wiatrowe i magazyn).

Etap drugi: optymalizacja lokalizacji lokalnych obszarów bilansowania

Spoglądając na przedstawioną koncepcję LOB może rodzić się pytanie w jaki sposób można ją powiązać z wyzwaniem dotyczącym modelowania transformacji całej gminy. Otóż gdy gmina ma już ogólny plan, może przejść do detali, do ich operacjonalizacji. Jeśli z pierwszego etapu dowiemy się ile źródeł OZE, magazynów energii, etc. powinniśmy wybudować na drodze transformacji samorządu, to wdrożenie koncepcji LOB pozwoli jak najlepiej ulokować te źródła uwzględniając topologię sieci elektroenergetycznej oraz maksymalizację dodatkowych korzyści ekonomicznych. Działania na tym poziomie schodzą już do poziomu konkretnego transformatora (np. SN/nn) czy stacji elektroenergetycznej. Tam algorytmy obliczają:

•    Jaki miks źródeł (np. PV na szkole + wiatr + biogaz) idealnie zbilansuje się ze zużyciem okolicznej strefy przemysłowej i oczyszczalni ścieków?
•    Jaka pojemność magazynu energii jest niezbędna, aby minimalizować przesył energii przez element krytyczny?
•    Jaka będzie korzyść ekonomiczna dla całego ekosystemu danego LOB?

Wyniki pierwszego modelowania to mapa zmian, wyniki obliczeń dla LOB to z kolei punkt na tej mapie pokazujący gdzie kryją się największe korzyści. Innymi słowy korzyści z modelowania transformacji ulegają drastycznemu wzmocnieniu właśnie poprzez możliwy udział JST w LOB.

Co również istotna pozyskane w ten sposób informacje są podstawą przy negocjacjach z operatorami sieci dystrybucyjnych oraz ustalenia optymalnego zestawu podmiotów (PPE) do utworzenia lokalnego obszaru bilansowania.
Dwuetapowe podejście pozwala również na lepsze zarządzanie ryzykiem. JST może stopniowo implementować LOB w najbardziej obiecujących lokalizacjach, wykorzystując doświadczenia z pierwszych implementacji do optymalizacji kolejnych obszarów.

Przyszłość: JST na rynku usług systemowych

Wykorzystanie przez JST obu poziomów modelowania pozwoli na systematyczne budowanie kompetencji w zakresie odpowiedzialnego zarządzania lokalnymi systemami energetycznymi. Pierwszy etap modelowana rozwija bowiem umiejętności strategicznego planowania energetycznego, podczas gdy drugi etap buduje praktyczne kompetencje w zakresie optymalizacji operacyjnej. Dzięki temu samorządy będą lepiej przygotowane do wykorzystania przyszłych innowacji technologicznych i legislacyjnych. Oferując redukcję zapotrzebowania w godzinach szczytu, udostępniając magazyny energii do stabilizacji częstotliwości czy zarządzając elastycznie generacją samorząd wykreuje zupełnie nowy strumień przychodów. System energetyczny gminy przestanie być pozycją kosztową w bud zecie – stanie się aktywem. Będą to bowiem zasoby coraz bardziej cenione przez operatorów systemów dystrybucyjnych oraz operatora systemu przesyłowego właśnie w zakresie możliwości świadczenia przez nie w przyszłości różnorodnych usług systemowych.
Kompetencje te będą stanowiły także fundament dla rozwoju lokalnych społeczności energetycznych zgodnych z wymaganiami dyrektyw europejskich.

Publikacja dofinansowana ze środków budżetu państwa w ramach programu Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego pod nazwą „Nauka dla Społeczeństwa II” nr projektu NdS-II/SN/0073/2023/01 kwota dofinansowania 1 500 000 zł całkowita wartość projektu 1 500 000 zł.