Cesta k dekarbonizaci české energetiky – díl třetí

DomůNázoryCesta k dekarbonizaci české energetiky – díl třetí

Tento krátký seriál shrnuje témata související s procesem dekarbonizace české energetiky. Autor společně s týmem Fakta o klimatu podrobněji analyzoval některé ze studií uvedených v minulém dílu. Ty byly dále doplněny o scénář, který minulý pátek vydala organizace Ember.

Vnitrostátní plán České republiky v oblasti energetiky a klimatu

Vnitrostátní plán České republiky v oblasti energetiky a klimatu, známý také pod zkratkou NECP (National Energy and Climate Plan), představuje materiál, který zpracovalo Ministerstvo průmyslu a obchodu na základě požadavků nařízení Evropského parlamentu a Rady EU. Záměrem je koordinace plnění emisních cílů napříč členskými státy. Dokument byl zástupcům Evropské komise oficiálně předán v lednu 2020.

Kromě elektřiny se NECP zabývá i výrobou tepla nebo dopravou. Hlavním cílem je splnění závazku na snížení emisí skleníkových plynů do roku 2030 o 30 % v porovnání s rokem 2005.

Dalším ze závazků je zvýšení podílu OZE na hrubé konečné spotřebě energie na 22 % (výsledná hodnota pro všechny zmíněné sektory) ve stejném časovém horizontu. V případě samotné elektřiny to znamená navýšení podílu OZE na necelých 17 % (nyní cca 13 %).

Metodika, použitá pro určení instalovaného výkonu a výroby z OZE, bohužel není příliš jasná. NECP se vždy omezuje na větu „Vlastní zpracování MPO pro účely Vnitrostátního plánu“ aniž by přitom uváděl bližší detaily o použitém výpočtu nebo uvažovaných kritériích. Instalovaný výkon uhelných a plynových zdrojů pak NECP vůbec nezmiňuje.

Obecně lze konstatovat, že vládní scénář je ze srovnávaných prací zdaleka nejméně ambiciózní, co se uhelného phase-outu a tím pádem i emisí týče. Detaily viz níže uvedený přehled.

Graf č. 1 – shrnutí Vnitrostátního plánu v oblasti energetiky a klimatu pro sektor výroby elektřiny. Převzato z webu projektu Fakta o klimatu, kde lze nalézt také zdrojová data a poznámky k použité metodice.
Graf č. 1 – shrnutí Vnitrostátního plánu v oblasti energetiky a klimatu pro sektor výroby elektřiny. Převzato z webu projektu Fakta o klimatu, kde lze nalézt také zdrojová data a poznámky k použité metodice. Zdroj: faktaoklimatu.cz.

Scénář BloombergNEF

Tento scénář, zmíněný v minulém dílu, představuje dle svých autorů nákladově optimální variantu pro rychlý přechod k bezuhlíkové energetice. Studie, ve které je scénář obsažen, byla zveřejněna v červenci 2020.

Scénář vychází z vlastní metodiky, tzv. New Energy Outlook. Ta je postavena na stávajících schématech (neuvažuje nové mechanismy podpory), přičemž určuje ekonomické faktory a body zlomu, které formují výsledný stav.

V daném případě se jedná o srovnání sdružených nákladů na výrobu elektřiny (včetně ceny uhlíku, respektive uhlíkových povolenek, obchodovaných v rámci systému ETS), dostupnost jednotlivých zdrojů elektřiny a provozní podmínky, které stanovují jejich využití v čase.

Výrobní mix je řešen pomocí vlastního modelu NEFM, jehož cílem je minimalizovat systémové náklady při splnění špičkové poptávky. Studie ovšem nezmiňuje žádné bližší detaily ohledně modelování elektrizační soustavy, a to jak na úrovni ČR, tak na úrovni případných vyšších celků.

Pro využití obnovitelných zdrojů jsou klíčové zmíněné body zlomu, které určují okamžik, kdy se stává výroba z těchto zdrojů levnější než výroba z fosilních elektráren. V případě větrných elektráren (VTE) tak BloombergNEF počítá s jejich rozvojem především po roce 2025, zatímco u fotovoltaických elektráren (FVE) předpokládá největší nárůst až v samém závěru dekády.

Graf č. 2 – shrnutí scénáře BloombergNEF. Převzato z webu projektu Fakta o klimatu, kde lze nalézt také zdrojová data a poznámky k použité metodice.
Graf č. 2 – shrnutí scénáře BloombergNEF. Převzato z webu projektu Fakta o klimatu, kde lze nalézt také zdrojová data a poznámky k použité metodice. Zdroj: faktaoklimatu.cz

Scénář Energynautics

Představuje nejstarší ze srovnávaných studií. V roce 2018 si jej nechaly vypracovat české neziskové organizace u německé poradenské společnosti Energynautics.

Cílem této práce je najít odpověď na otázku, zdali je možné zachovat stabilitu české elektrizační soustavy při odstavení uhelných elektráren do roku 2030. Studie nicméně dále počítá s provozem uhelných tepláren.

Scénář Energynautics modeluje elektrizační soustavu na dvou úrovních detailu. Pro Českou republiku používá podrobný statický model přenosové soustavy. Na mezinárodní úrovni pak uvažuje agregovaný model evropské sítě ENTSO-E. Výroba a spotřeba elektřiny jsou modelovány v hodinovém rozlišení. Počasí je modelováno po 15 minutách. Jako referenční byl přitom uvažován rok 2012, který byl pro solární a větrné zdroje poměrně nepříznivý. Ekonomické aspekty studie neřeší.

Výrobu z uhelných zdrojů tento scénář nahrazuje produkcí z FVE a VTE, přičemž ke stabilizaci sítě slouží hlavně nově instalované plynové zdroje. Ty doplňují elektrárny na biomasu a bioplyn, které jsou do určité míry dispečersky řiditelné.

Graf č. 3 – shrnutí scénáře Energynautics. Převzato z webu projektu Fakta o klimatu, kde lze nalézt také zdrojová data a poznámky k použité metodice.
Graf č. 3 – shrnutí scénáře Energynautics. Převzato z webu projektu Fakta o klimatu, kde lze nalézt také zdrojová data a poznámky k použité metodice. Zdroj: faktaoklimatu.cz

Scénář Ember

Byl vypracován stejnojmenným britským think-tankem, jehož cílem je urychlení transformace světové energetiky.

Na rozdíl od scénáře Energynautics počítá tato práce nejen s odstavením uhelných elektráren, ale i tepláren, do roku 2030.

Použitý model zohledňuje přenosovou soustavu na mezinárodní úrovni (opět vychází z modelu ENTSO-E v hodinovém rozlišení), vliv počasí (jako referenční uvažovány roky 2002, 2006 a 2010) a existující tržní mechanismy. Výsledkem by měla být nákladová optimalizace výstavby nových zdrojů s ohledem na naplnění poptávky po elektřině.

Podle závěrů studie je kompletní uhelný phase-out do roku 2030 technicky možný. Pro jeho realizaci je však nutná masivní výstavba nových OZE, zejména fotovoltaických elektráren (10 GW instalovaného výkonu v roce 2030). Ke stabilizaci sítě slouží opět nově instalované plynové zdroje.

Zemní plyn doplňuje i výrobu v teplárenství, která by však v první řadě měla využívat odpadního tepla a velkých tepelných čerpadel.

Studie Ember obsahuje kromě hlavního i dva alternativní scénáře, z nichž jeden počítá se zapojením velkých bateriových úložišť (ekvivalent 20 % instalovaného výkonu FVE). Ty ve svém důsledku umožňují snížení nároků na nově instalovaný výkon plynových elektráren (3 GW v „bateriovém“ namísto 4 GW v hlavním scénáři).

Graf č. 4 – shrnutí scénáře Ember. Převzato z webu projektu Fakta o klimatu, kde lze nalézt také zdrojová data a poznámky k použité metodice.
Graf č. 4 – shrnutí scénáře Ember. Převzato z webu projektu Fakta o klimatu, kde lze nalézt také zdrojová data a poznámky k použité metodice. Zdroj: faktaoklimatu.cz

Srovnání scénářů

Následující infografika srovnává dle základních parametrů všechny výše uvedené scénáře.

Graf č. 5 – porovnání scénářů transformace české energetiky. Převzato z webu projektu Fakta o klimatu, kde lze nalézt také zdrojová data a poznámky k použité metodice.
Graf č. 5 – porovnání scénářů transformace české energetiky. Převzato z webu projektu Fakta o klimatu, kde lze nalézt také zdrojová data a poznámky k použité metodice. Zdroj: faktaoklimatu.cz

Z těchto prací vyplývá, že:

  • Částečný odklon od uhlí s využitím OZE je do konce dekády ekonomicky žádoucí (BloombergNEF).
  • Ukončení provozu uhelných elektráren do roku 2030 je při navýšení OZE a plynu zvládnutelné, aniž by přitom došlo k ohrožení stability sítě (Energynatutics).
  • Za předpokladu masivního rozvoje OZE a dalšího navýšení plynových kapacit je do roku 2030 možný i kompletní uhelný phase-out (Ember).

Příští díl bude věnován již avizovanému zhodnocení potenciálu OZE v podmínkách ČR.

Autor je analytikem Výzkumného centra AMO a organizace Fakta o klimatu.

Štítky: Názor