S mrazy vystoupalo zatížení soustavy na rekordní hodnoty. Kdo spotřebovává v ČR nejvíce elektřiny?

V první polovině února zasáhly Česko, spolu s rozsáhlými oblastmi v severozápadní Evropě a Skandinávii, silné mrazy. Teploty hluboko pod bodem mrazu se projevily i v podobě zvýšeného odběru elektřiny z elektrizační soustavy, jejíž zatížení tak dosáhlo historicky nejvyšších hodnot. Přestože je spotřeba elektřiny během zimy relativně silně ovlivněna chladným počasím, ani během teplých letních dní neklesá pod zhruba polovinu běžné zimní špičky.

Zatímco začátek zimní sezóny byl s více či méně nadprůměrně teplým prosincem i lednem mírný, s příchodem února se situace výrazně změnila. Během druhého únorového týdne se teploty na řadě míst ČR propadly hluboko pod bod mrazu, přičemž 12. února klesla průměrná celodenní teplota na zhruba -11 °C, tedy 10 stupňů pod průměrnou hodnotu pro dané období.

Extrémní mrazy přitom kladou vysoké nároky na českou přenosovou soustavu s ohledem na vyšší spotřebu elektřiny pro vytápění. Během 15. února před 9. hodinou ráno tak zatížení soustavy podle dat jejího provozovatele ČEPS dosáhlo v jedné minutě s 12 292 MW vůbec nejvyšší hodnoty od roku 1990, od kterého jsou k dispozici relevantní data. Jedná se o hodnotu o 200 MW vyšší než původní rekord z přelomu února a března 2018, kdy Evropu rovněž zasáhla vlna mrazivého počasí.

Část špičkového zatížení v Česku pomáhají pokrývat přečerpávací vodní elektrárny, které naopak odebírají elektřinu běžně v období nižší spotřeby. V závislosti na aktuální situaci v soustavě tak průměrný hodinový výkon potřebný pro čerpání vody do horních nádrží dosahuje až 1 111 MW, přičemž nejvyšší podíl přečerpávání na celkovém zatížení soustavy v průběhu roku je zhruba 16 %.

Jelikož detailní statistiky spotřeby budou k dispozici až za několik měsíců, může pro ilustraci špičkového zatížení soustavy během hlubokých mrazů posloužit právě zmiňovaný rok 2018. Nicméně je nutné brát v potaz, že struktura spotřeby elektřiny je v posledních měsících ovlivněna opatřeními pro omezení šíření onemocnění COVID-19, kdy řada objektů, včetně restaurací, mnoha služeb či maloobchodů zůstává dlouhodobě uzavřených.

Špičkový odběr domácností během mrazů dosahuje téměř pětinásobku letního minima

Zatížení elektrizační soustavy ovlivňuje řada faktorů, včetně ekonomické situace, roční a denní doby, zda je daný den pracovní, víkendový či sváteční a v neposlední řadě rovněž počasí. V roce 2018 se průměrné hodinové zatížení, bez čerpání vody v přečerpávacích elektrárnách, pohybovalo od 5 171 MW v červenci až po špičkových 11 968 MW během únorových mrazů.

Sezónnost spotřeby elektřiny je patrná i na průměrných měsíčních hodnotách zatížení, které bylo nejnižší během teplejší poloviny roku, tedy mezi dubnem a zářím. V těchto měsících se průměrné zatížení pohybovalo mezi 7 327 MW a 7 846 MW. Ve zbylých měsících, tedy v prvním a čtvrtém kvartále dosahovalo průměrné měsíční zatížení sítě bez čerpání od 8 277 MW do 9 625 MW.

Nejvyšší variabilita odběru elektřiny v průběhu roku je u domácností, jejichž podíl na celkovém hodinovém zatížení soustavy se v roce 2018 pohyboval mezi minimální hodnotou 10,4 % v nočních hodinách 12. června a 44,4 % během večera Štědrého dne. Vyšší podíl domácností na celkové okamžité spotřebě na konci prosince je dán zejména nižší spotřebou komerčních maloodběratelů a průmyslu v průběhu vánočních svátků.

Průběh odběru elektrické energie domácnostmi v průběhu roku lze odhadnout za pomocí celkové roční spotřeby dle distribučních sazeb, jež publikuje ve svých statistikách Energetický regulační úřad, a takzvaných typových diagramů dodávky.

Co se týče odběru samotného, nejnižší průměrná hodinová spotřeba domácností byla 758 MW během noci 21. srpna, přičemž srpen byl v případě domácností vzhledem k období dovolených rovněž měsícem s nejnižším průměrným měsíčním zatížením o hodnotě 1 332 MW. Naopak nejvyšší spotřeba u domácností nastává v zimě, kdy se průměrný hodinový odběr vyšplhal až na 3 702 MW, a to okolo poledne 25. února. Únor byl v roce 2018 se 2 451 MW rovněž měsícem s nejvyšším průměrným odběrem domácností. V daném měsíci odběr domácností neklesl pod 1 612 MW.

Nejvíce elektřiny domácnosti spotřebují na provoz běžných spotřebičů a ohřev vody

Z pohledu struktury spotřeby domácností připadá v pohledu na celý rok nejvyšší podíl na běžné spotřebiče, které podle dat z průzkumu Energo 2015 spotřebují na 30 % elektřiny. Z toho více než třetinu tvoří spotřeba na provoz chladniček a mrazáků. Relativně vysoký podíl na spotřebě mají dle průzkumu i televizory, na které připadá 8,1 %, následované pračkami a sušičkami s téměř 6 %. Na provoz počítačů připadají 4 % a další 2 % na myčky nádobí, kterými v roce 2015 byla vybavena již více než třetina domácností.

Z pohledu jednotlivých účelů užívání elektřiny však největší podíl připadá na přípravu teplé vody, a to celá jedna pětina. Nemalý objem elektřiny spotřebují české domácnosti s 16,5 % i na vaření a v průměru jednu desetinu spotřeby na osvětlení.

Elektrické vytápění zatím není mezi českými domácnostmi tak rozšířené jako například ve Francii či ve Skandinávii, přesto dle průzkumu z roku 2015 tvořilo více než 14 % veškeré spotřeby domácností. Přesto však na elektřinu nepřipadala se 7 422 TJ z celkových 196 585 TJ ani 4 % z veškeré energie spotřebované na vytápění domácností.

Domácnosti s distribučními sazbami pro elektrické vytápění (TDD 7) rovněž nepřekvapivě vykazují nejvyšší variabilitu odběru elektřiny v průběhu celého roku. Zatímco v létě 2018 se jejich odběr ze sítě pohyboval přibližně mezi 200 a 500 MW, během zimních měsíců málokdy klesal pod 600 MW a během nejchladnějších dní na konci února dosahoval až 1 600 MW.

Nižší proměnlivost odběru lze pozorovat u domácností s akumulačními spotřebiči (TDD 5), tedy elektrickými bojlery pro přípravu teplé vody, akumulačními topnými tělesy či elektromobily. Zatímco v létě klesal odběr těchto domácností k přibližně 300 MW, v zimě stoupal okolo 15. hodiny, kdy v kratším intervalu nízkého tarifu spínají akumulační spotřebiče, až k 1 100 MW.

Domácnosti vybavené pouze běžnými spotřebiči (TDD 4) sice vykazují nejnižší sezónnost z pohledu minimálního zatížení, které se takřka v průběhu celého roku 2018 pohybovalo na úrovni 300 MW, avšak z pohledu vnitrodenní volatility jsou rozdíly mezi špičkovým a minimálním odběrem vysoké a podobně v zimě stoupá jejich odběr s ohledem na spotřebu elektřiny pro svícení.

Spotřeba průmyslu je v průběhu roku stabilnější, během mrazů přesto stoupá

Na rozdíl od domácností je průběh spotřeby elektřiny u komerčních maloodběratelů i velkého průmyslu stabilnější, stále je však ovlivněn podobnými faktory jako u domácností. V případě průmyslových a komerčních odběratelů připojených k soustavě na hladině nízkého napětí je viditelný pokles odběru během víkendů či svátků, obzvlášť v průběhu posledního týdne roku, a rovněž během nočních hodin.

Maloodběratelé bez akumulačních či otopných spotřebičů (TDD 1) v průběhu celého roku 2018 odebírali ze soustavy alespoň zhruba 200 MW. Během pracovních dní však odběr dosahoval až 500 MW v letních měsících, v zimě poté téměř 650 MW.

Podobně jako u domácností je i u maloodběratelů s akumulačními spotřebiči (TDD 2) nižší rozdíl mezi špičkovým a mimošpičkovým odběrem, jelikož část spotřeby je přenesena právě do období s nižším zatížením soustavy, tedy běžně do nočních hodin. V létě se tak jejich odběr pohyboval mezi 200 a 400 MW, v zimě poté málo kdy klesal pod 300 MW a ve špičce dosahoval 500 až 550 MW.

Největší sezónnost poté stejně jako u domácností lze pozorovat u maloodběratelů s elektrickým vytápěním (TDD 3), jejichž odběr se pohyboval mezi 100 MW během letních nocí a víkendů a až 500 MW během zimních mrazů.

Zvláštní kategorii spotřeby tvoří veřejné osvětlení (TDD 8), na které připadá v průběhu celého roku až 175 MW. Během zimních měsíců je nicméně průměrná denní spotřeba vyšší s ohledem na kratší délku dní.

Z velkoodběratelů připadá nejvyšší spotřeba na strojírenství a chemický průmysl

Nejvíce elektřiny v České republice spotřebují odběratelé připojení na hladinu vysokého (případně zvlášť vysokého) napětí, tedy zejména průmysloví odběratelé. S výjimkou vánočních svátků a Nového roku jejich podíl na celkovém zatížení soustavy klesal nejníže k 50 %, a to i během víkendů. V létě je podíl velkoodběratelů vzhledem k nižší spotřebě domácností ještě o to patrnější.

V průběhu celého roku 2018 klesal odběr velkoodběratelů jen málokdy pod 5 000 MW, tedy s výjimkou víkendů, kdy minimum zatížení běžně dosahovalo okolo 4 000 MW v létě, v zimě poté zhruba 4 500 až 5 000 MW. Výraznější pokles je rovněž patrný během Velikonoc, konce roku či období dovolených v průběhu července a srpna.

Naopak špičkový odběr dosahoval po většinu roku 6 500 až 7 000 MW, v zimních měsících poté 7 000 až 7 500 MW. Podobně jako v případě domácností i maloodběratelů byl patrný nárůst spotřeby při únorových mrazech, kdy velkoodběr přesáhl i 8 000 MW.

Z pohledu celoroční bilance mělo mezi průmyslem nejvyšší podíl na spotřebě elektřiny v roce 2018 podle dat Eurostatu strojírenství se 4 263 GWh. Druhým v pořadí byl chemický a petrochemický průmysl s bezmála 3 300 GWh, těsně následovaný sektorem dopravních zařízení s 3 241 GWh.

Na výrobu nekovových materiálů či železa a oceli připadlo 2 474 GWh, resp. 2 357 GWh. Dalším v pořadí bylo odvětví buničiny, papíru a tisku (1 810 GWh) a dále výroba potravin, nápojů a tabákových výrobků (1 667 GWh). Odvětví zpracování textilu a kůže spotřebovalo 757 GWh, stavebnictví 619 GWh, sektor dřeva a dřevěných výrobků 559 GWh, průmysl neželezných kovů 413 GWh a těžba a dobývání neenergetických surovin 372 GWh. Na ostatní průmysl poté připadalo 2371 GWh.

Nemalý objem elektrické energie připadá i na sektor dopravy, který v roce 2018 spotřeboval 1 753 GWh. Téměř veškerý objem podle statistik Eurostatu připadal na železniční dopravu (1 626 GWh), pouze malá část poté na přepravu silniční (68 GWh) či potrubní (47 GWh).

V odvětví zemědělství a lesnictví dosáhla spotřeba elektřiny v daném roce 961 GWh.

Ani v létě si česká soustava od neustálého zatížení příliš neodpočine

Přestože je mimo odběrovou špičku zatížení české soustavy výrazně nižší než během mrazivých zimních dní, ani během letních nočních hodin zatížení často neklesá pod 5 000 MW.

Ačkoliv byl rok 2018 donedávna rekordní z pohledu nejvyššího okamžitého zatížení soustavy, i z pohledu letního minima dosahovala spotřeba kvůli velmi vysokým teplotám nejvyšší hodnoty za poslední roky. Přesto se však nejednalo o nijak zásadně nadprůměrnou hodnotu, jelikož minimální průměrné hodinové zatížení za posledních 10 let dosahuje v průměru takřka 4 800 MW.

Při bližším pohledu na den 8. července 2018, během kterého nastalo mezi 5. a 6. hodinou ráno nejnižší průměrné hodinové zatížení soustavy v daném roce, je patrné, že většinu elektřiny odebírali velkoodběratelé s téměř 74% podílem. Domácnosti se v dané hodině podílely na zatížení soustavy více než 17 % a komerční maloodběratelé necelými 9 %.

Vzhledem k proměnlivosti minimálního zatížení v jednotlivých letech a vysokým teplotám v létě 2018, a tím i vysokému minimálnímu zatížení, lze očekávat, že nemalou část tohoto odběru tvoří chladicí zařízení. A to jak klimatizace a chladírenské boxy u velkoodběratelů, tak chladničky a mrazáky u domácností. Ty tvoří bezmála desetinu průměrné roční spotřeby v domácnostech, takže jejich podíl na letním minimálním odběru domácností bude s vysokou pravděpodobností výrazně vyšší.

Podobně je z jednotlivých hodinových spotřeb patrné vyšší poměrné zatížení u domácností s akumulačnímu spotřebiči, tedy především bojlery pro přípravu teplé vody. Zatímco v době večerní špičky v daném dni domácnosti s bojlery odebíraly dohromady zhruba dvě třetiny objemu co domácnosti s běžnými spotřebiči, v nočního hodinách je kvůli ohřevu vody jejich odběr až o 80 % vyšší.

S postupnou elektrifikací zatížení i celková spotřeba pravděpodobně nadále porostou

Elektrická energie v současné době pokrývá pouze menší část celkových energetických potřeb většiny zemí, a Česká republika není žádnou výjimkou. S ohledem na plány Evropské unie v podobě dosažení uhlíkové neutrality do roku 2050 bude nicméně nutné intenzivněji elektrifikovat především sektory vytápění a dopravy. Jen v případě domácností se před několika lety elektřina na celkové energii spotřebované pro vytápění podílela již zmiňovanými necelými 4 %.

V případě domácností je postupný přechod na elektrické vytápění patrný v posledních letech jak ze statistik spotřeb dle distribučních sazeb, tak z rostoucích čísel o dodávkách tepelných čerpadel. Podle statistik Ministerstva průmyslu a obchodu dodávky tepelných čerpadel na český trh stabilně rostou. Zatímco v roce 2005 se jednalo o pouze necelých 1 500 jednotek, v roce 2018 již bylo na český trh dodáno více než 18 600 tepelných čerpadel, z čehož více než 90 % tvořila čerpadla vzduch-voda. Ze statistik je rovněž patrný trend rostoucího podílu této technologie, jelikož v případě provedení země-voda čísla spíše stagnují.

Přestože tepelná čerpadla vyžadují na svůj provoz pouze část objemu elektřiny, který by spotřebovaly elektrické přímotopy, náhrada fosilních paliv elektrickým vytápěním s vysokou pravděpodobností povede k dalšímu růstu zatížení elektrizační soustavy nejen v ČR, ale i v dalších evropských zemích. A to zejména v období silných mrazů, které zasáhly Evropu jak v únoru 2018, tak v letošním roce.

Podobně zřejmě povede k dalšímu růstu spotřeby i zatížení rozvoj elektromobility, a to opět především v zimním období, kdy je spotřeba vyšší s ohledem na vytápění vozidla a domácí nabíjení pomocí menších fotovoltaických elektráren omezené vhledem k nižší výrobě. Dalším faktorem může být v budoucnu s růstem životní úrovně i postupné rozšiřování klimatizací mezi domácnosti, přičemž zvýšené zatížení během horkých letních dní bylo v roce 2018 patrné i v nočních hodinách s odběrovým minimem.