Agora: Stávající uhelné elektrárny mohou soustavě poskytnout vyšší flexibilitu, než se předpokládá

Zkušenosti z Německa a Dánska ukazují, že černouhelné elektrárny jsou flexibilnější, než se předpokládá. Existuje několik technických možností, jak jejich flexibilitu zvýšit. Ve většině případů se to obejde bez negativního ovlivnění účinnosti, ale může to znamenat vyšší namáhání součástí elektrárny. Uvádí to zpráva německého think-tanku Agora Energiewende.

Dodatečné úpravy černouhelných elektráren jsou technicky a ekonomicky proveditelné, kdy elektrárny v Německu a Dánsku dnes fungují téměř stejně pružně jako elektrárny na plyn, uvádí Agora Energiewende ve své červnové zprávě.

Ačkoliv spalování uhlí bude díky množství vypouštěných emisí ve střednědobém až dlouhodobém horizontu nahrazeno řešeními s nízkým obsahem uhlíku, neznamená to, že se nejedná z hlediska fungování elektrizační soustavy o vhodný doplněk k obnovitelným zdrojům energie.

„Chtěli jsme ukázat, že s velmi malou investicí se mohou stávající elektrárny stát mnohem  flexibilnější, než jsou nyní,“ řekl vedoucí projektu Dimitri Pescia.

Cílem studie je informovat země s významným podílem uhelných elektráren na výrobě elektřiny, jako jsou Čína, Jižní Afrika a Polsko, že jejich konvenční flotily nemusí bránit rozvoji obnovitelných zdrojů energie.

Flexibilita uhelných elektráren není žádnou novou zprávou pro německé energetické podniky.

„Již před desetiletími byly plynové a černouhelné elektrárny navrženy a postaveny pro flexibilní provoz. V současné době, kvůli nízkému využívání elektráren na zemní plyn, poskytují uhelné elektrárny většinu pružnosti, která je v současnosti nezbytná v transformaci energetiky,“ řekl mluvčí RWE agentuře Platts.

I hnědouhelné elektrárny, původně navržené na pokrývání základního zatížení, byly od devadesátých let konstruovány pro provoz s určitou mírou flexibility, tvrdí zástupce RWE. Mezitím energetické společnosti do těchto zdrojů investovaly miliony v podobě retrofitů. Jejich flexibilita byla zvýšena především prostřednictvím elektronických provozních systémů.

Německý regulátor upozornil na nedostatek flexibility v soustavě

Dubnová zpráva německého regulátora Bundesnetzagentur (BNetzA) uvedla, že asi čtvrtina německých konvenčních elektráren disponuje nedostatečnou zápornou flexibilitou. Tyto elektrárny nereagují nebo jen částečně reagují na negativní velkoobchodní ceny energie ve špičkách výroby obnovitelných zdrojů energie za současně nízké poptávky.

BNetzA to připisuje primárně technické neflexibilitě elektráren a také kombinované výrobě tepla a elektřiny. V té době Německá federace pro obnovitelné zdroje energie (BEE) obvinila konvenční elektrárny z „blokování“ Energiewende.

Nyní se zdá, že Agora dospěla k jinému závěru. Podle její zprávy černouhelné a dokonce i některé hnědouhelné elektrárny upravují svůj výkon v 15minutových (vnitrodenní trh) a dokonce i 5minutových (vyrovnávací trh) intervalech v reakci na proměnnou poptávku a výrobu obnovitelných zdrojů energie.

Výroba elektřiny z vybraných zdrojů v Německu Více na: Energostat

Retrofity, nové provozní protokoly, školení a inspekční programy vedly k vyšším rychlostem změny výkonu elektráren, možnosti provozu na nižší hodnoty instalovaného výkonu a kratším najíždění. Dle reportu Agory jsou nejmodernější černouhelné elektrárny schopny snížit svůj výkon až na 25-40 % jmenovitého výkonu, hnědouhelné na 35-50 %. Změna výkonu dosahuje až 6 % nominálního výkonu za minutu, což je srovnatelná hodnota s nejběžnějšími paroplynovými elektrárnami.

Obecně budou ovšem uhelné elektrárny vždy méně flexibilní než plynové. Tepelná odolnost kotle a tepelné namáhání komponent jsou dvěma hlavními omezeními vyšší flexibility.

Pescia naznačuje, že pokud německé černo- a hnědouhelné elektrárny nereagují na záporné ceny, je to především problém fungování trhu, nikoliv technických omezení. Tyto elektrárny často nabízejí podpůrné služby.

„Pokud nepřestanou vyrábět, je to proto, že k tomu nemají dostatečný ekonomický podnět,“ uvedl Pescia.

Úvodní fotografie: Arnold Paul, wikimedia



9 odpovědí na Agora: Stávající uhelné elektrárny mohou soustavě poskytnout vyšší flexibilitu, než se předpokládá

  1. Martin Hájek napsal:

    No vida, a je to tady. Uhlí vzato oficiálně na milost zelenými!
    Uhelně zelená doktrína se právě stala oficiálně realitou a Německým modelem!
    Jako teplárník se nemohu ubránit jistému pocitu zadostiučinění, tak se omlouvám, za tu menší oslavu.
    Jenom nevím, na co se tedy bude stavět ten Severní potok II, když Německo v klídku a pohodě dojede v dalších 40 letech své uhlí.
    Mimochodem teď Němcům pomohl užitečný makroidiot z Paříže opět podkopnout cenu povolenky v rámci zvýšení cíle energetické účinnosti.

    • C napsal:

      Nemyslím si, spíš je to něco ve smyslu: „Přestaňte se vymlouvat a dělejte“ Nebo se také nabízí možnost že je to zhotoveno jako důkaz že lze snadno, relativně, kombinovat OZE a tradiční energetiku.

      Pokud by byly parní elektrárny u nás sto jít na třeba 30% (což by mohl být dobrý odhad mezi „optimismem“ a „pesimismem“)nominálního výkonu, pak to znamená možnost integrace více než 5GW v OZE aniž by bylo třeba jakkoliv výrazněji sahat na flotilu elektráren, pokud započteme PVE, pak jsme někde kolem 6GW špičkově.

      Samozřejmě by se musely provést patřičné simulace, stanovit souběhy a nesouběhy FVE a VtE, ale podle mne je to celkem zajímavá možnost, jak integrovat velké množství OZE aniž by to vyžadovalo velké investice, o kolik procent to pak ale je sto snížit emise je opět na další zjišťování. Nicméně pro země s v podstatě výhradně uhelnou energetikou/odmítající importovat plyn je toto možná recept a teoreticky i konec výmluv proč nemohou integrovat OZE.

      Také tato integrace je, chtě nechtě, nejrychlejší redukci emisí, OZE se dají budovat neskutečně rychle, když na to přijde pak produkční ekvivalent bloku JE se dá osadit za rok.

      • Martin Hájek napsal:

        S hnědým uhlím se na 30 % dá dostat opravdu jen velmi těžko, to uvádí i ta studie, reálných je spíš 40 %. Ale minimální výkon není jediná možnost zvýšení flexibility. Teplárenství má i další, třeba elektrokotle.

        Stavět elektrické OZE v ČR moc smysl nedává a asi hned tak nebude. Ať staví vítr Němci, mají lepší přírodní podmínky a víc peněz na dotace, my si pak koupíme ty jejich levné přebytky elektřiny. Totéž s Itálií a fotovoltaikou.

        Každá země by měla dělat to, v čem má komparativní výhodu. V našem případě je to poskytování flexibility. Tady určitě ještě máme rezervy, bude to dobrý business, a nebude to zatěžovat domácí spotřebitele.

        • C napsal:

          Vidím že máte podobný názor jako já co se týče možností importu, trochu se rozcházíme asi v názoru na možnosti instalací dalších OZE zde, podle mne by se dalo jít při dnešních cenách o několik stovek MW výše aniž by to již vedlo k nějakému zásadnějšímu zdražení. Zdvojnásobení výkonu FVE by cenu zvýšilo jen o nějakých 10%.

          Pro teplárenství by snad mohlo být zajímavé zkusit přidat akumulaci tepla a možná nějakou kondenzační jednotku. Zdaleka nevím jak je přesně teď vybaven provoz na Špitálce, to spíše budete vědět Vy, ale na začátku byla za protitlaké turbíny připojená ještě turbína kondenzační a chladilo se to přes chladicí věže, pozdější železobetonová stojí dodnes.

          Mám jenom pocit že i poskytování flexibilního výkonu by mohlo být problém pokud se pojede s JE a tyto nebudou sto/ochotny, výrazně regulovat svůj výkon od řekněme 40% do 100% podobnou rychlostí jako je uváděno v článku.

          Problém bude ale v tom že nejsme sto sem dostatek přebytků ani z Německa ani z Itálie dostat, na to není dostatečná kapacita vedení, to by se muselo první změnit ale nevypadá to, že by to mělo být brzy nebo že by to vůbec bylo v plánu, nikde se o tom nepsalo a není ani žádné plánované vedení na on-line elektrizační mapě Evropy.

          • Martin Hájek napsal:

            Já se bavím o příštích 10 až 15 letech, víc nemá smysl reálně řešit. Do té doby žádné nové jádro v ČR nebude a stávající jaderné kapacity rozhodně nejsou pro flexibilitu překážkou.

            Budovat nějaká velká zahraniční propojení zatím nedává moc smysl, když je úzké místo uvnitř Německa a jeho odstranění bude trvat nejméně čtvrt století. Nicméně i tak jsme schopni dovézt nárazově 3 GW, což je 50 % letního maxima a není to vůbec málo.

            Ve skutečnosti není problém mít dovoz třeba 10 TWh za rok. Ale musíme mít k dispozici kapacity, které v případě potřeby pokryjí naši spotřebu a umíme se o sebe postarat, když se kolem něco semele, to je klíčové. S ohledem na portoflio domácích zdrojů, které jsou spíš pro základní a střední zatížení, je rozumným výsledkem přibližně nulové saldo zahraničního obchodu s elektřinou ve fyzických jednotkách.

    • energetik napsal:

      Uhelné zdroje udělali značný pokrok ve vývoji a snížení emisí a dále jsou ještě nějaké možnosti jak je vylepšovat a rekonstruovat a zároveň byly stále ekonomicky návratné. Palivo je také celkem hojně rozšířené a je to tedy v mnoha případech domácí bezpečný zdroj. Pokusy a projekty o zpětný odchyt CO2 pro výrobu paliva z přebytečné energie také probíhají, takže je šance že se palivový cyklus uhelných zdrojů a CO2 začne pomalu uzavírat a potom možná z uhelné elektrárny bude jen sezonní akumulátor. Nové uhelné elektrárny to je úplně něco jiného než to co se stavělo před 30 lety a to co tu stále ještě dosluhuje. Oproti tomu vývoj jaderné energetiky se v praxi úplně zastavil, nezodpovědnost, škody a nebezpečí jsou často tolerovány speciálními zákony, trh deformován a podobně, a nic tedy nenutí investory k významnějšímu pokroku, jediný větší vývojový pokrok nastane jen v případě havárie. Ale u těch stávajících zdrojů se často jen přidá několik dalších UPSek a záložních dieselů a „jede“ se dál.

  2. Martin Hájek napsal:

    Jinak samozřejmě problém záporných cen v Německu opravdu není způsoben nedostatečnou flexibilitou uhelných elektráren, ty prostě dojedou na svůj minimální výkon a tam musí držet, protože jinak by nemohly najet zase nahoru až přestane foukat (a to minimum jak je i z grafů patrné je poměrně hodně nízko a ty křivky jsou hodně strmé). Problém je způsobený kombinací jaderných elektráren, které nemá smysl odstavovat v kombinaci s OZE, které jsou nesmyslně dotované na provozní bázi ačkoliv mají téměř nulové provozní náklady (vítr/fotovoltaika) a dále nulovou vynucenou flexibilitou u biomasových a bioplynových elektráren, kde sice provozní podpora smysl dává, ale je potřeba ji vyloučit při záporné ceně na trhu, což v minulosti Německo neudělalo. Oba problémy se nicméně v horizontu zhruba 5 let zřejmě do značné míry podaří vyřešit, tedy pokud v Německu nevymyslí nějaké další šílené deformace trhu.
    To ovšem nic nemění na faktu, že připojování dalších větrných elektráren na severu Německa bez výstavby vedení sever-jih rychle ztrácí smysl a funkční trh respektující fyzikální omezení by to rychle ukázal. Bohužel o něco takového, zdá se, v Německu není velký zájem.

  3. Petr napsal:

    Tak měli rovnou vysvětlit v čem je to především problém fungování trhu.

    Mě se zdá, že větší problém bude v Německé vždy na dlouhou dobu zaslepující umanutosti, když se fanaticky soustředili na elektřinu, a kašlali kromě dopravy i na teplo, a tam bude nejspíš velká část problému, kdy kogenerační elektrárny k místním odběratelům nemůžou snížovat hlavně zimě výkon podle náladových větrníků.

    • Martin Hájek napsal:

      V tohle jste trochu na omylu, respektive je to složitější. Němci opravdu kašlou na teplo v tom smyslu, že tam OZE podporují ve srovnání s elektřinou velmi málo a například vůbec neřeší, že každá čtvrtá domácnost v Německu má naftová kamna.
      Ale naopak v teplárnách toho dělají poměrně hodně, nikoliv tedy přímo ve využití OZE na výrobu tepla, to totiž vláda moc nepodporuje (proč se musíte zeptat jí), ale v rozšiřování flexibility rozhodně. Teplárny k tomu tvrdě tlačí i trh, o slunečném letním víkendu nemá smysl vyrábět elektřinu, je potřeba vyrábět v kogeneraci ve všední den a na letní víkend si uložit teplo v zásobníku, ty teď v Německu rostou jako houby po dešti. No a když opravdu zafouká a ceny elektřiny spadnou k nule nebo i do mínusu, tak se pustí elektrokotel, tento trend také v Německu běží na plné obrátky (u nás mimochodem také).
      Abych to uzavřel, tak tzv. vynucená výroba elektřiny v teplárnách vázaná na dodávku tepla bude brzy do značné míry minulostí. Tady jde flexibilitu relativně velmi levně zvýšit zcela zásadně. Samozřejmě na Německý problém to samo o sobě stačit nebude ani náhodou, ale je to významná pomoc.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *