Co dělat právě nyní v české energetice? - díl druhý

DomůNázoryCo dělat právě nyní v české energetice? - díl druhý
Obsah tohoto článku nebyl zpracován ani upravován redakcí webu oEnergetice.cz a článek nemusí nezbytně vyjadřovat její názor.

Blíží se doba odstavení německých jaderných elektráren a uzavření řady uhelných bloků u našich sousedů. Zároveň jedná naše uhelná komise o doporučených termínech a podmínkách zavírání uhelných elektráren u nás. V Evropské unii sílí tlak na přechod k nízkoemisní energetice a rostou ceny emisních povolenek. V české energetice je tak už potřeba konečně začít budovat zdroje, které nahradí zdroje uhelné a stárnoucí zdroje jaderné a fotovoltaické.

Toto je druhý díl příspěvku – první je k dispozici pod tímto odkazem.

Kdy zavírat uhelné zdroje a jak je do té doby využívat?

Za dvacet let je v naší zemi jistá jediná nízkoemisní komponenta mixu, kterou jsou dva bloky jaderné elektrárny Temelín. Pokud by v devadesátých letech a na počátku století byly úspěšní Zelení, tehdy v čele s Martinem Bursíkem, Greenpeace, tehdy v čele s Jakubem Patočkou, Hnutí Duha a další zelené aktivistické organizace, tak by tyto bloky nestály. Už nyní by také byly odstaveny Dukovany. Za co nejranější odstavení těchto starších jaderných bloků tyto organizace spolu s rakouskými partnery intenzivně bojovaly. A pořád se místo snahy o náhradu fosilních zdrojů nízkoemisními dominantně věnují boji proti jaderné energetice. Bez ní je ale v našich geografických podmínkách vybudování nízkoemisní energetiky nemožné. Tyto organizace ovšem nepřispěly ani k rychlejšímu zavedení decentralizovaných obnovitelných zdrojů. Prosazovaly, a do značné míry stále prosazují, nereálné představy téměř okamžité úplné náhrady jaderné a uhelné výroby elektřiny fotovoltaikou, větrem a biomasou. Připomeňme jejich představy hlásané spolu s rakouskými kolegy během boje za zastavení výstavby Temelína, že se místo něj má na daném pozemku postavit fotovoltaická elektrárna, která jej nahradí.

V Česku se dominantní část politického spektra shoduje na tom, že je třeba náš přechod k nízkoemisním zdrojům postavit na mixu z jaderných a obnovitelných zdrojů. Česká republika má již zmíněnou energetickou koncepci přechodu v tomto směru. K tomu, aby se realizovala však je potřeba navrhnout finanční modely a přístup k realizaci, které by ji v silně deformovaném prostředí evropského energetického trhu umožnily naplnit. Pochopitelně, že je možná řada různých variant. Žádná z nich není ideální, každá má svá negativa a pozitiva a při jejich výběru je potřeba dosáhnout určitého kompromisu. Problémem je, že dominantní část politické scény se nezaměřuje na řešení reálných problémů energetiky, ale její prioritou je politický boj o získání moci. Jsou tak ochotní za každou cenu hodit vidle do libovolného řešení, které se snaží realizovat politický oponent. Zároveň je pro ně výhodné nic nedělat a slíbit v rámci kampaně nepříliš určitě co největšímu počtu voličů splnění třeba i protichůdných přání, bez ohledu, jak jsou realistická. Příkladem může být současné předvolební vyjádření strany TOP09 k energetice. Tam se na jedné straně tvrdí, že jsou pro rozvoj jádra. Na druhé zároveň v něm klíčová osobnost této strany Luděk Niedermayer tvrdí, že rozvoj jádra není potřeba.

Kombinace popsané vysoké aktivity zelených aktivistů proti státní energetické koncepci a spíše minimální snaha politiků o její realizaci přivodila situaci, kdy se pro výstavbu nízkoemisních zdrojů, jaderných i obnovitelných, a zajištění prvků umožňujících inteligentní regulaci sítě neudělalo téměř nic. A odhad termínu, kdy budou náhrady uhelných zdrojů, je velmi nejistý.

Spolehlivé a cenově přijatelné dodávky jsou klíčové pro životní úroveň i konkurenceschopnost české společnosti. Zdědili jsme poměrně velmi robustní a dobře fungující soustavu a měli tak velmi dobrý prostor pro přípravu a realizaci přechodu k nízkoemisnímu mixu. Tak jak byl naplánován ve státní energetické koncepci a jejich aktualizacích. Ze zmíněných důvodů jsme však bohužel tuto příležitost nevyužili. Zavírání zdrojů, které by vedlo ke ztrátě schopnosti zajistit potřebný výkon a regulaci po celý rok i v horších povětrnostních a jiných podmínkách, není přijatelné. Důležitost zajištění dostatku energie pro další vývoj naší společnosti si uvědomují i zakladatelé Institutu Equilibrium, takže druhou svoji konferenci, která se bude konat 30. září 2020, věnovali právě tomuto problému.

Energetické využití krajiny by nemělo jít na úkor ekologické produkci potravin a environmentální funkci krajiny. Tlak ekologických aktivistů na intenzivní využití biomasy v energetice by mohl být pro krajinu zničující. Krásná přírodní krajina po staletí spojená i s člověkem na Šumavě. (Foto z okolí Kvildy Vladimír Wagner).

Zavírání a likvidace uhelných bloků by tak měly postupovat se stejnou rychlostí, jakou budou uváděny do provozu náhradní nízkoemisní, případně jiné fosilní (plynové), zdroje. Je to důležité hlavně v této době, kdy je jisté, že v této oblasti okolo nás žádné přebytky v době, kdy nesvítí a nefouká, nebudou.

Velmi důležité ovšem je, aby se tyto elektrárny využívaly jako kapacitní záloha a podílely se na regulaci naší energetické sítě. Tedy nebyly určeny pro produkci elektřiny v době, kdy ji u nás mohou dodat nízkoemisní zdroje nebo se dá dovést z nízkoemisních zdrojů odjinud. Opravdu by neměly být zdroje, které využívají naše uhlí s dopady těžby u nás a emitují CO2, které se započítává nám, využívány k řešení problémů s nedostatkem zdrojů za našimi hranicemi.

Budou tak provozovány v omezené míře, ale budou plnit velmi důležitou roli pro naši elektrickou soustavu. Proto je třeba, aby se našel vhodný finanční model, který zajistí ekonomii jejich omezeného provozu pro jejich vlastníka. Často se ozývají názory, že přece nelze omezovat výrobu zdroje a prodej elektřiny z něj komukoliv do zahraničí. V tomto případě jde ovšem o specifickou věc. Pokud chceme snížit emise a co nejrychleji omezit produkci uhelné elektřiny a zároveň neohrozit elektrickou soustavu, musíme sice povolit provoz těchto zdrojů déle, ale pouze z bezpečnostních důvodu pro zajištění kapacitní dostatečnosti. Bylo by dokonce vhodné, aby byl v takovém režimu povolován i provoz budoucích větších plynových zdrojů. Bylo by absurdní, kdybychom během snahy o uhlíkovou neutralitu a nízké emise nahrazovali elektřinou vyrobenou spalováním ruského plynu dovezeného přes Německo a za zvyšování emisí německý nedostatek zdrojů elektřiny.

Zobrazení emisí oxidu uhličitého na jednotku vyrobené elektřiny pro dané evropské státy v roce 2018. Každý bod reprezentuje jednu hodinu v místě daném množstvím elektřiny dodaným v dané hodině (osa x) a emisí CO2 na jednotku vyrobené elektřiny (osa y). Je vidět, že v nejpříznivějších hodinách pro obnovitelné zdroje v Německu jsou zde emise na jednotku vyrobené elektřiny násobkem emisí ve Francii v jejich nejhorších hodinách. Stejně tak má nízké emise Švédsko.

Jak může vypadat nízkoemisní mix?

Jak je vidět z předchozího rozboru, pro zajištění spolehlivých a udržitelných dodávek elektřiny je nutné splnit dvě klíčové podmínky. První je zajištění celkové roční potřeby elektřiny a zdrojů, které je zajistí. Druhou, neméně důležitou, je zajištění souladu mezi dodávkami a spotřebou v každém okamžiku. Ve čtyřicátých letech budou ze současných nízkoemisních zdrojů v provozu pouze vodní elektrárny a jaderné bloky elektrárny Temelín. Pokud se podaří proti tlaku Rakouska a Německa prosadit šedesátileté využívání Dukovan, budou se v té době odstavovat. Pokud tedy chceme realizovat cestu k nízkoemisní energetice, nemáme pro náhradu nejen těch, které se zavřou, ale i výstavbu nových, které zastoupí uhelné bloky, moc času.

Vývoj instalovaného výkonu větrných elektráren v České republice (oranžová – výkon do 1 MW, zelená – výkon 1 – 2 MW a fialová – výkon nad 2 MW) (zdroj ERU).

Zkušenosti z výstavby větrných turbín u nás a v podobných geografických podmínkách, například Bavorsku, ukazují, že délka přípravy bývá vzhledem k odporu obyvatelstva a době potřebné k získání potřebných povolení dost dlouhá. Ukazuje to i vývoj v České republice. Je pochopitelně možné jednotlivou turbínu nebo jejich skupina za vhodné konfigurace okolností postavit poměrně rychle za pár let. Ovšem představa, že se dá ekvivalent výkonu pro výrobu v množství odpovídajícím reaktoru v Temelínu, rychleji, než vybudování nového jaderného bloku je mimo realitu. Zvláště v Česku, kde jsou pro nové jaderné bloky vybraná místa, proběhlo posouzení environmentálních dopadů a řada potřebných posouzení už se také realizovala. Navíc má výstavba nových bloků v těchto místech poměrně širokou podporu místních obyvatel. Naopak projekty nových větrných turbín budou muset nejprve všechna povolení i podporu obyvatelstva získat.

V Německu je opravdu extrémní tlak na budování větrných zdrojů. Bavorsko má instalováno zhruba 2,5 GW. Nelze příliš očekávat, i s přihlédnutím dosavadního vývoje, že bychom dokázali u nás instalovat více. Roční koeficient využití větrných turbín je u nás mezi 20 až 25 %. Výroba z větru by tak mohla ve čtyřicátých letech být okolo 5,5 TWh.

Vývoj zatížení elektrické soustavy v České republice v letních měsících, v maximu přesahuje 8,5 GW (zdroj oenergetice, Energostat).

Pokud jde o fotovoltaické zdroje začnou nám po instalaci překračující maximální letní potřebu v poledním čase dramaticky růst nároky na regulaci nebo akumulaci. Tato potřeba je necelých 9 GWp a jí odpovídající dodávky jsou v našich geografických podmínkách, kde je roční využití instalovaného výkonu zhruba 11 %, to znamená zhruba 8,7 TWh. Tato hodnota se popsaným rozvojem akumulace, zmíněným rozložením denní produkce rozrůzněním směru panelů a zapojením chytré sítě na decentrální úrovni může zlepšit, ale není to dramatické. Vidíme to i u Německa, kde už je instalovaný výkon blízky potřebě v letní špičce. Fotovoltaika tam zatím dodává pouze okolo 9 % elektřiny. Optimální je, když instalovaný fotovoltaický výkon vykrývá denní letní špičky. Denní fluktuace jsou v té době mezi necelými 5 GW až něco přes 8 GW. Tedy výkon mezi třemi až čtyřmi GW. S přibývajícími možnostmi akumulace a dalšími způsoby kompenzace přebytků výkonu se optimální hodnota instalovaného výkonu fotovoltaiky zvyšuje. To, že v principu lze v relativně rozumném čase tyto výkony postavit, ukazuje i příklad Bavorska, které mělo v roce 2017 instalován ve fotovoltaice výkon 11 GW. Ukazuje na to i rychlá instalace 2 GW na konci minulého desetiletí u nás.

Vývoj instalovaného výkonu fotovoltaických zdrojů v České republice (tmavě modrá – výkon do 10 kW, červená – výkon 10 – 30 kW, zelená – výkon 30 – 100 kW, fialová – výkon 100 kW – 1 MW, světle modrá – výkon 1 – 5 MW, oranžová – výkon nad 5 MW) (zdroj ERU).

Připomeňme, že roční spotřeba v roce 2018 byla 73,9 TWh. Pokud zůstane celková produkce zhruba stejná, dodá nám fotovoltaika zhruba 12 % a větrné turbíny 7,5 %. Hydroelektrárny dodají zhruba stejně jako nyní, což je něco málo přes 2 TWh. Realisticky tak tyto zdroje vyrobí zhruba 13,2 TWh, což je 18 % našich potřeb. Je velmi nepravděpodobné, že by se podmínky pro akumulaci změnily v následujících desetiletích tak dramaticky, že by se dalo těchto zdrojů využívat v dramatičtěji vyšší míře.

Jaderná elektrárna Temelín je schopná ročně dodat okolo 16 TWh, to reprezentuje téměř 22 % spotřeby. Bez dalších jaderných bloků tak nízkoemisní zdroje pokryjí téměř 40 % potřeby. Tedy méně než polovinu. Pokud chceme nízkoemisní mix, tak zbývající část musí dodat nové jaderné zdroje. Pokud se vybudují bloky s výkonem zhruba 1,2 GW, tak každý dodá ročně zhruba 9 TWh. Čtyři bloky, o kterých se uvažuje, tedy dva v Dukovanech a dva v Temelíně, by mohly teoreticky dodat dominantní část těch zbývajících 40 TWh. Bez nich bude nutné využívat zdroje fosilní. Jak je vidět z obrázku produkce emisí na jednotku energie produkované jednotlivými zdroji nejsou plynové vůči uhelným žádnou výhrou.

Naplnění celkové roční potřeby elektřiny však ještě neznamená, že máme vyhráno. Je třeba naplnit i druhou podmínku, která se týká nutnosti zajistit v každém okamžiku dostatečný výkon k naplnění potřeby. I proto je nutné budovat spolupracující mix s intenzivním zapojením nízkoemisních zdrojů do regulace.

Měli bychom si dát pozor, abychom kvůli fanatickému boji za snížení emisí CO2 své životní prostředí. K takovým koncům by mohly vést některé scénáře prosazované právě zelenými aktivisty. Krásná krajina na Šumavě. (Foto Vladimír Wagner).

Závěr

Pochopitelně existují hlavně mezi zelenými aktivistickými organizacemi představy, že je možné postavit českou elektroenergetiku dominantně na fotovoltaických a větrných zdrojích bez výstavby nových jaderných bloků. Jako příklad může sloužit nedávná studie vypracovaná německými organizacemi propagujícími Energiewende a jejich scénář pro Českou republiku. Ovšem představa v jejich scénářích bez uhlí počítá v roce 2040 s 20 GW fotovoltaiky a 8 GW větrných turbín, což je hodně mimo realitu. Odkazuje se sice možný principiální technický potenciál fotovoltaiky je 223 GW a větru 76 GW. Ovšem ten nepočítá s osídlením krajiny lidmi a jejími dalšími funkcemi. A už vůbec ne s reálnou možností výstavby. Ještě bych připomenul, že zmíněné scénáře počítají s Dukovany v provozu (ty však, pokud už nebudou zavřeny, se budou k odstavení chystat) a významným podílem plynu, tedy i emisí CO2.

I na tom, jak se nám podaří vypořádat s přechodem na nízkoemisní energetiku závisí, jestli krajina v okolí Modravy zůstane stále tak krásná (foto Vladimír Wagner).

Je vidět, že není shoda na potenciální možnosti jednotlivých zdrojů a možné rychlosti jejich zavádění. Ze zmíněných důvodů už velmi dlouho budování nových nízkoemisních zdrojů stagnuje. Instalovaný výkon fotovoltaiky po rychlém nárůstu na 2 GWp už deset let stagnuje nebo dokonce klesá. Výstavba nových větrných zdrojů už u nás v podstatě stagnuje řadu let a teprve nedávno překonal instalovaný výkon hodnotu 300 MW. Jaderné bloky mají nyní dohromady výkon 4,2 GW. Připomeňme, že v roce 2011 bylo dokončeno vylepšování Dukovan a jejich výkon vzrostl zhruba o 280 MWe. Vylepšení Temelína přidalo dalších 164 MWe. To je dohromady 444 MWe, což je více, než je celkový výkon větrných elektráren.

Pokud chceme vybudovat do poloviny století v Česku nízkoemisní energetiku, musíme ! společně ! vybudovat nejméně 4 GWp, a nejlépe 9 GWp ve fotovoltaice (v tom je započtena i náhrada současných 2 GWp), zhruba 3 GW ve větru a nejméně dva jaderné bloky, ještě lépe však čtyři. Fotovoltaické zdroje by měly být hlavně v decentralizované podobě, na budovách či průmyslových areálech a v kombinaci s inteligentní akumulací, spotřebou, případně doplněna malými flexibilními plynovými zdroji. V našich předpokladech neuvažujeme růst spotřeby elektřiny, který přinese elektromobilita a elektrifikace dalších oblastí. Proto zde bude i velká potřeba úspor a prostoru pro ně. Stejně tak je určitě dostatek místa pro využití spalování odpadu a biomasy, hlavně té odpadní. Ovšem zde by měly mít u odpadu prioritu recyklace, u biomasy pak výroba potravin a ekologická funkce krajiny.

Pro každou oblast samostatně je to obrovská výzva. Když vezmeme v úvahu dosavadní vývoj hlavně u nás, tak to vypadá téměř nedosažitelně. Proto by se každý obor měl snažit místo boje proti jiným zdrojům soustředit na to, aby ukázal, že dokáže efektivně budovat zdroje své a vytvořit svou část nízkoemisního mixu. Je nutné najít vhodný finanční model pro každou oblast a odstranit překážky v realizaci konkrétních zdrojů a jejich efektivního zapojení do společně fungujícího mixu. O tom, jak by takové prokázání schopností v jednotlivých oblastech mělo vypadat, jsem nedávno podrobně popsal. Schopnosti by se měly ukázat na prvních megawattech efektivních kombinací decentralizovaných fotovoltaických a větrných zdrojů s akumulaci a inteligentní spotřebou a prvním jaderném bloku v Dukovanech. Poslední vývoj v zavádění reaktorů III. generace ukazuje, že bude dostatek zkušeností při výběru konkrétního modelu.

Na základě zkušeností z těchto akcí by se pak mělo napřít všechno úsilí k postupnému a bezpečnému přechodu k nízkoemisnímu mixu. Při něm se neobejdeme i bez efektivního využití plynových i uhelných zdrojů, které musí zajistit dostatek elektřiny, a hlavně regulační schopnosti soustavy do doby, než se je podaří nahradit zdroji nízkoemisními. Musíme mít na paměti, že potřebujeme efektivní spolupracující mix, a ne maximalizaci podílu nějakého konkrétního zdroje. Pokud se nám nepodaří nalézt shodu a nezačneme konečně reálně na přechodu k nízkoemisnímu mixu pracovat, můžou nastat nejen v energetice hodně velké problémy. Společnost a její ekonomická konkurenceschopnost, a nejen tím i životní úroveň, je na spolehlivé a levné dodávce elektřiny životně závislá.

Psáno pro servery Oenergetice, Osel a Ekolist.

Štítky: Názor