Jak funguje elektroměr? Přecházíme na „chytré” technologie

Spotřeba elektrické energie se měří přístrojem, který najdete před svým bytem nebo domem. V elektroměrové skříni máte nainstalované buďto staré pohyblivé počítadlo, nebo moderní digitální počítač. Česká republika postupně přechází na chytré technologie, které odběrateli a místnímu distributorovi samy nahlašují naměřenou spotřebu. Věnujte nám chvilku svého času a pochopíte, jak funguje elektroměr.

V elektrickém vedení, které prochází ulicemi vašeho města nebo obce, máte rezervovanou určitou maximální spotřebu. Záleží na velikosti vašeho hlavního jističe. V tuzemských domácnostech jsou nejčastější pojistky, které vyhovují třífázovému či slabšímu jednofázovému elektrickému rozvodu a snesou proud do 25 ampér. Proto se jmenují 3 x 25 A nebo 1 x 25 A. Tyto hodnoty vynásobme napětím a časem, a vyjde maximální možná spotřeba typické tuzemské domácnosti:

• 3 fáze x 25 ampér x 230 voltů x 8 760 hodin = 151 110 000 watthodin (Wh) = 151 110 kilowatthodin (kWh) = 151,11 megawatthodin (MWh) za rok

• 1 fáze x 25 ampér x 230 voltů x 8 760 hodin = 50 370 000 Wh = 50 370 kWh = 50,37 MWh/rok

Elektřina je však drahá, takže odběratelé investují do solárních panelů nebo šetří. Málokterá domácnost odebere z venkovního elektrického vedení více než 4 000 kWh/rok. Ve výsledném vyúčtování hraje roli každá kilowatthodina, která stojí od 5 po 12 Kč podle vybraného ceníku. Přesnou individuální spotřebu elektrické energie měří elektroměr.

Staré „elektrické hodiny” se otáčejí

Tradiční elektroměry se nazývají indukční, mechanické nebo analogové. Jsou totiž založeny na elektromagnetické indukci a pohybu, kterým snímají elektrický proud jako spojitý nepřerušovaný signál. Princip vysvětlíme jednoduchým fyzikálním vzorečkem: magnetická indukce (silový účinek magnetického pole) x proud x délka přiloženého vodiče = působící síla. Sledujte, jak funguje elektroměr mechanického typu:

1. Elektrický proud protéká stočenými dráty (cívkami) kolem magnetů.

2. Mezi magnety leží hliníkový kotouč, který se díky elektromagnetické indukci otáčí.

3. Existuje přímá úměra mezi elektrickým proudem a počtem vyvolaných otáček.

4. Elektroměr má nastavenou určitou konstantu, například 2 500 otáček hliněného kotouče = 1 spotřebovaná kilowatthodina elektrické energie.

5. Průběžně se otáčí číselník, který vyjadřuje celkovou dosavadní spotřebu elektrické energie.

Moderní elektroměr funguje jako počítač

Nová měřidla dostala přívlastky elektronická, impulsní, digitální nebo statická. Nejsou postavena na hliníku ani jiných vodičích, nýbrž na křemíku a dalších polovodičích. Elektrický proud nesnímají jako spojitý (analogový) signál, ale sledují určité pravidelné „impulsy”, které následně převádějí na čísla. Nemají pohyblivé otáčivé počítadlo, ale nehybný (statický) displej. Jde o moderní mikropočítače, jejichž procesory pracují podle zadaného programu. Popišme, jak funguje elektroměr digitálního typu:

1. Do digitálního elektroměru vstupuje elektrické napětí a proud.

2. Takzvaný A/D převodník převede analogový signál na číselné (digitální) hodnoty.

3. Digitální data jdou do procesoru, kde probíhají naprogramované výpočetní operace.

4. Výpočty se průběžně ukládají do paměťového kalendáře.

5. Výsledky se zobrazují na displeji, případně se odesílají na nějaký centrální server.

Tarify se přepínají dálkovým ovládáním

Pokud elektřinou ohříváte vodu nebo vytápíte, pravděpodobně patříte do některé zvýhodněné distribuční sazby. Máte nárok na občasný nízký tarif, neboli na levnější cenu. Kupříkladu majitelé elektrických bojlerů bývají ve výhodnější cenové hladině 8 hodin/den. Přesné časy, kdy začíná a končí nízký tarif, stanovuje místní distribuční společnost: ČEZ Distribuce (ve většině České republiky), EG.D (v jižních okresech), nebo PREdistribuce (v Praze).

Distributor provozuje místní elektrické vedení, půjčuje odběratelům elektroměry a také přepíná tarify. Přitom používá takzvané hromadné dálkové ovládání (HDO). Na speciálních frekvencích posílá signály elektroměrům, aby se přepnuly do vysokého nebo nízkého tarifu. V dražší cenové hladině také blokuje velké elektrospotřebiče (bojlery, akumulační kamna, přímotopy a tepelná čerpadla).

Chytré technologie nepotřebují lidskou obsluhu

Distributor posílá svoje techniky, aby objížděli odběratele a opisovali (odečítali) z elektroměrů naměřené hodnoty. Pověření pracovníci ovšem často nestíhají, protože v České republice je přes 6 milionů odběrných míst. Některé faktury jsou proto vystavovány odhadem podle předpokládané přibližné spotřeby, která není přesná.

Technický vývoj ovšem neskončil. Přibývají chytré elektroměry (smart meters), které se odečítají samy. Výsledky průběžně posílají spotřebiteli a distributorovi, podobně jako jiné počítače ukládají svá data do mobilních aplikací a na centrální servery. Odběratel má dokonalý přehled o svých výdajích, fakturace probíhá automatizovaně a přesně. Do roku 2027 dostane chytrý elektroměr každé tuzemské odběrné místo, které spotřebuje přes 6 000 kWh/rok. Detaily jsou ve směrnici Evropské unie 2019/944 a české vyhlášce č. 359/2020 Sb.

Závěrem shrňme, jak funguje elektroměr

• Mechanický elektroměr převádí elektrický proud na čísla přes pohyblivý číselník.

• Digitální elektroměr převádí elektrické napětí na čísla skrze počítačový procesor.

• Chytrý elektroměr funguje jako pokročilejší počítač, který odesílá naměřená data místnímu distributorovi a spotřebiteli.