Záložní zdroje nejsou doménou jen obnovitelných zdrojů

Žádný  zdroj elektrické energie nepracuje neustále, ale má období, kdy do sítě žádnou elektřinu nedodává. Obnovitelné zdroje jsou závislé na aktuálním počasí, jaderné elektrárny na výměně paliva a plánovaných revizních i neplánovaných odstávkách a uhelné elektrárny  pracují u nás okolo poloviny času. Jejich výkon se reguluje podle spotřeby, rovněž s ohledem na emisní povolenky. Podíl výroby plynových elektráren je v ČR asi 5-8 % a slouží především k pokrývání odběrových špiček.

Aby nedošlo k poklesu frekvence v síti a k blackoutu, je potřeba připojit velmi rychle záložní zdroje, především rotační zařízení, jejichž funkci v ČR přebírají rotační momenty turbín tepelných nebo vodních elektráren, zatímco v zemích s vyšším podílem obnovitelné elektřiny se síť stabilizuje synchronními kompenzátory či setrvačníkovými úložišti. Následují bateriová úložiště či přečerpávací vodní elektrárny a následně je třeba naběhnout rychle startující plynové elektrárny.

Náklady na záložní zdroje je nutné připočítat k LCOE obnovitelných zdrojů, čímž se jejich cenová výhoda snižuje. Existuje několik možností, jak se s nastalou situací vyrovnat. Vedle akumulace existují i další možnosti, jako nákup elektřiny z jiných oblastí, či regulace spotřeby. Čím je oblast, z níž lze nakupovat elektřinu, větší, tím pravděpodobnější je její získání. Tato situace není ovšem výlučnou vlastností obnovitelných zdrojů, neboť se týká také jaderné energie jako dalšího nízkoemisního zdroje.

Hovoří-li se o ceně obnovitelných zdrojů, často se proti jejich nízké ceně argumentuje nutností záložních zdrojů a z toho plynoucí zvýšení jejich reálné ceny. Pravidelně se ale zapomíná na to, že rovněž jaderné elektrárny potřebují záložní zdroje. Pro elektrárnu Dukovany je to vodní elektrárna Dalešice, schopná pokrývat po dobu 5 hodin necelou jednu čtvrtinu výkonu celých Dukovan. Výpadek jednoho bloku znamená okamžitý úbytek stovek MW v síti. Pro jadernou elektrárnu Temelín se jedná o komplex 10 diesel generátorů o celkovém výkonu 63 MW.  Tyto záložní zdroje nejsou určeny k dodávkám elektřiny do sítě, ale slouží při blackoutu pro bezpečnostní spotřebu elektrárny.

Německo disponuje pro vykrývání nestability obnovitelné dodávky elektřiny (v prvním pololetí roku 2026 62,8 %) a zajištění stability sítě (řiditelné a záložní zdroje) přibližně 88 až 100 GW instalovaného výkonu v konvenčních a dalších stabilních zdrojích. Současná kapacita se skládá především z plynových, uhelných a přečerpávacích vodních elektráren a z rostoucího počtu bateriových úložišť, s přibližným rozdělením výkonu pro zemní plyn 30-35 GW; uhlí 35-40 GW; přečerpávací elektrárny 9,4 GW; baterie 3,7GW a  biomasa 10 GW.

Při velké penetraci obnovitelných zdrojů jsou pro delší období bez větru a slunce nutné akumulační zdroje s větším výkonem i akumulační kapacitou. Do budoucna se počítá s akumulovaným vodíkem a plynovými elektrárnami. Pro kratší úseky, například v noci, kdy nesvítí, se uvažuje akumulace bateriová, většinou se počítá s akumulací čtyř hodin. Jak ukazuje příklad ze zahraničí, cena s akumulací není nijak vysoká.

Firma Eland nabídla roku 2020 společnosti Los Angeles Department of Water and Power za elektřinu rekordně nízké sazby pro solární energii (0,01997 USD/kWh) a skladování energie (0,013 USD/kWh) po dobu 25 let. Cena pro vyrobenou a akumulovanou elektřinu vychází na 0,78 Kč/kWh. Po přepočtu na nižší průměrný český osvit vychází cena cca 1,09 Kč/kWh. Od té doby cena bateriových úložišť klesla o 50–60 % .

Kapacitní faktor jaderných elektráren je vyšší než kapacitní faktor obnovitelných zdrojů, není ale roven 100 procentům, protože do jaderné elektrárny je potřeba navést nové palivo či odstavit elektrárnu kvůli plánované či neplánované odstávce. V českých podmínkách se kapacitní faktor v letech 2024 a 2025 pohyboval mezi 85 a 92 %, což znamená že zhruba 8 až 15 % celkového času z roku elektrárna stojí a výkon je nutné zajistit jinými zdroji.

Obnovitelné zdroje mají ze své povahy menší lokálně instalovaný výkon, což znamená, že například při oblačnosti se sníží výkon fotovoltaické elektrárny na jednom místě, zatímco na jiném slunce svítí, tak se zdroje vzájemně doplňují a nedojde jako v případě nouzového odstavení jaderné elektrárny k okamžitému velikému poklesu. Také instalovaný výkon obnovitelných zdrojů je lokálně mnohem menší, takže nahradit snížení lokální výroby je snazší než při neplánované odstávce jaderné elektrárny, kdy je nutné rychle nahradit 0,5GW blok.

To platí nejenom pro fotovoltaické elektrárny mezi sebou ale rovněž pro vítr, který je v České republice skutečnou popelkou, když celkové množství elektřiny vyrobené z větru v České republice se pohybuje okolo 1 %, zatímco průměr v Evropě je okolo 17 %. Často se argumentuje tím, že Česká republika nemá pro obnovitelné zdroje podmínky, což je sporné.

Například Burgenland ležící v mnohem nižší nadmořské výšce na rakousko-maďarské hranici od roku 2013 vyrábí během roku veškerou spotřebovanou elektřinu z obnovitelných zdrojů, zatímco na Českomoravské vrchovině, kde vane většinou západní až severozápadní vítr ve vyšších polohách, údajně nejsou pro obnovitelné zdroje podmínky. ČM vrchovina leží na severozápad od Burgenlandu. Je s podivem, že níže položená oblast má dost větru, zatímco výše položená ve směru přicházejících větrů  jej prakticky nevyužívá.

Problém s větrem je posilován lobbisty fosilních energetických kruhů, jak jsem měl možnost pozorovat na několika veřejných projednáváních instalací větrných elektráren v různých regionech i v Praze. Jedná se většinou o tytéž osoby.

I když je potřeba celkového času na pokrytí prostojů u obnovitelných zdrojů a u jaderné elektrárny odlišná, což odráží průběžné náklady, důležité jsou kapitálové náklady na výstavbu akumulačního zařízení.

V případě jaderné elektrárny s instalovaným výkonem 1 GW  se pod pojmem záložní zdroj rozumí většinou diesel generátory, které slouží výhradně k zajištění kritické bezpečnosti a chlazení reaktoru při totálním výpadku sítě. Tyto zdroje nedodávají elektřinu do sítě.

Cena se pohybuje v rozmezí 10 až 15 Kč/kWh a skládá se z  investičních nákladů (CAPEX), které se pohybuji u klasického diesel generátoru kolem 10 000 Kč/kW. U záložních zdrojů pro jadernou elektrárnu podléhají jaderným standardům a musí tedy mít vyšší seismickou odolnost, 3 až 4krát vyšší redundantní výkon a rychlý start do 10–15 sekund, což se odráží ve vyšší ceně. Pro 1 GW jaderný blok je většinou potřeba cca 30 až 50 MW záložního výkonu, rozděleného do několika velkých dieselagregátů. Cena se pohybuje v řádu miliard korun. V přepočtu na celkovou vyrobenou elektřinu za dobu životnosti je tento příspěvek obrovský, protože generátory běží v průměru jen desítky hodin ročně.

Operační náklady (OPEX) se skládají z nákladů na palivo, cca 0,25 litru motorové nafty na vyrobenou 1 kWh. Palivová složka při dnešní ceně nafty činí asi 9 až 10 Kč na 1 kWh. Aby mohly okamžitě startovat na plný výkon, je nutná pravidelná kontrola a diagnostika i stabilizace paliva v nádržích, což cenu dále zvyšuje.

Pakliže bychom chtěli nahradit výpadek jaderného bloku pomocí velkých bateriových úložišť nebo přečerpávací elektrárny, uvádí se vyrovnané náklady (LCOS) u velkých bateriových systémů v rozmezí 2 až 4 Kč za 1 kWh, což je ve značném rozporu s údaji shora uvedené firmy Eland. Pro plnou komerční zálohu 1 GW výkonu po dobu 4 hodin bychom potřebovali baterii o kapacitě 4 GWh, jejíž pořízení by aktuálně stálo desítky miliard korun.

Pokud se týče časového srovnání za rok, tak Dunkelflaute (německý výraz pro období bez slunce a větru) je pravděpodobně v délce dnů až týdne, což zhruba odpovídá i době nucené odstávky při výměně paliva v jaderném reaktoru.

Poukazování na nezbytnost záložních zdrojů výlučně v případě obnovitelných zdrojů je účelovou manipulací, která má za cíl snižovat smysl obnovitelných zdrojů energie ve prospěch jaderné energie.