Německo dokazuje, že bez fosilních paliv to jde stále snadněji

Gunter Scheibner, člověk z řídícího centra, které zajišťuje nepřetržité zásobování 82 milionů Němců elektřinou, dokazuje, že obnovitelná energie ze solárních a větrných elektráren může být stejně spolehlivá jako fosilní paliva.

Scheibner, který zodpovídá za stabilitu přes 9 976 kilometrů vedení přenosové soustavy ve východním Německu, musí držet solární a větrnou energii v rovnováze, ať je slunečno nebo zataženo, vítr či bezvětří. Přitom překonává velkou výzvu obnovitelných zdrojů energie – jak udržet stabilní dodávku, když počasí zrovna nespolupracuje.

Systém, který Scheibner spravuje je tak spolehlivý, že Německo za posledních několik let zaznamenává průměrnou systémovou dobu trvání přerušení dodávky elektrické energie SAIDI (System Average Interruption Duration Index) okolo 15 min, ve Francii byl tento ukazatel v roce 2013 83,6 minut a v České Republice 195,1 minut. Při pohledu na hodnoty ostatních evropských zemí v následujícím grafu je zřejmé, že Německo je z hlediska spolehlivosti dodávky špičkou Evropy. Model v Německu, největší ekonomiky na světě spoléhající se tak významně na obnovitelné zdroje, je kopírován od Kalifornie až po Čínu.

„Náš úkol se stal mnohem komplexnější,“ tvrdí Scheibner v rozhovoru z řídícího centra na kraji Berlína vlastněného společností 50Hertz Transmission GmbH, jednoho ze čtyř provozovatelů německé přenosové soustavy. „Není to snadný úkol, který je navíc nákladný, ale pokud je vše děláno poctivě, není to nemožné. Už jsme došli tak daleko.“

Fosilní záloha

Zajištění stability soustavy znamená předvídání výroby solárních a větrných elektráren tak přesně, jak jen to je možné. K tomuto účelu využívají společnosti jako 50Hertz data z pěti různých meteorologických stanic. Přesto přetrvává vnímání obnovitelných zdrojů jako nestálého zdroje, který musí být podpořen fosilní palivy, obvykle uhlím. Edison Electric Institute se sídlem ve Washingtonu a dominantní výrobci tvrdí, že proměnlivá výroba z obnovitelných zdrojů povede k destabilizaci přenosových soustav.

Německá deset let trvající 120 miliardová investice vstříc nízkoemisní výrobě dokazuje, že se kritici mýlí. Země zvýšila podíl „zelené“ elektrické energie na 28 %, více než jakéhokoliv jiného zdroje včetně uhlí. V Scheibnerově regionu je to více než 40 %. Pří zahrnutí dopravy a produkce tepla, 9 % veškeré energie v Německu pochází z obnovitelných zdrojů, podle BP Plc 3x více, než je tomu v USA a 6x více oproti Velké Británii.

Rostoucí podíl obnovitelných zdrojů

Vědci zabývající se studií přenosových soustav tvrdí, že je možné dosáhnout mnohem vyššího, až 50%, podílu energie z obnovitelných zdrojů. Bude to samozřejmě drahé. Ekonomický výzkumný ústav v Berlíně předpokládá, že Německo musí do své přenosové soustavy investovat 6,1 miliardy euro ročně do konce desetiletí, aby se vypořádalo s nárůstem větrných a solárních farem.

„Mezi odpůrci obnovitelných zdrojů koluje mýtus, že je potřeba 100% točivé výkonové zálohy po celou dobu, to je naprostý nesmysl,“ tvrdí Michael Liebreich, zakladatel Bloomberg New Energy Finance. „Každá síť vyžaduje flexibilitu. Medůzy mohou způsobit výpadek jaderné elektrárny, uhelné elektrárny mohou být odstaveny v důsledku mrazu.“

Konkrétně otázka nutných záloh je projednávána na summitu Londýnských výzkumníků v New Yorku, který začal tento týden v pondělí.

Edisonova soustava

Tradiční soustavy vynalezeny Thomasem Edisonem čerpaly energii z několika zdrojů na uhlí, zemní plyn a jádro, které mohly běžet nepřetržitě. Implementování obnovitelných zdrojů do systému znamená přidání menších toků z desítek nebo i stovek elektráren rozprostřených po velkém prostranství s výkonem, který se může měnit v každém okamžiku.

Minulý měsíc pozoroval jednoho dne Scheibner v řídícím centru 50Hertz bouři, která ráno přinesla sníh, déšť, krátké sluneční svity, stejně jako poryvy větru, které zmizely se stejnou rychlostí, jako se objevily.

Chyby mohou být nákladné. Ceny energie v Německu se měnily s příchodem březnového zatmění Slunce a přesčasy operátorů, které byly nezbytné pro udržení rovnováhy v soustavě. Každá odchylka mezi výrobou a spotřebou může poškodit motory a elektroniku. Přepětí může vést k explozi tránsformátorů a vyhodit jističe.

„Čeká nás poněkud náročné počasí,“ řekl Scheibner a ukázal na obrazovku zobrazující červené pruhy bouře pohybující se přes celé Německo. „V dubnu 2013 nastala situace, kdy předpověď na další den hlásila jasnou oblohu. Druhý den ráno byla většina jižního Německa zahalena mlhou.“

Ne každý stojí za myšlenkou začleňování dalších obnovitelných zdrojů do elektrizačních soustav. Společnost Arizona Public Service, která zajišťuje dodávky elektřiny ve státě s největším slunečním svitem v celých Spojených státech, získala podporu regulačních úřadů pro účtování mimořádných poplatků od majitelů domů se solárními panely. Sedm energetických společností v Japonsku stanovilo ve svých soustavách limity energie ze solárních elektráren.

Opačný přístup k této problematice zaujala například Francie, kde nově přijatý zákon vyžaduje, aby byly nově postavené budovy v komerčních zónách částečně pokryty buď rostlinami nebo solárními panely

Německá elektrizační soustava propojuje čtyři provozovatele přenosových soustav s 1 315 společnostmi prodávajícími elektřinu za 200 miliard euro ročně na více než 1,7 milionech kilometrů vedení.

Americká soustava popisována jako nejsložitější na světě propojuje více než 7 tisíc elektráren.

Producenti uhlí společně s dalšími společnostmi z odvětví tvrdí, že přerušované dodávky dodávky obnovitelných zdrojů nemohou nahradit spolehlivost fosilních paliv, které jsou schopny dodávat energii nepřetržitě a nezávisle na počasí. Provozovatelé soustav ve Spojených státech se obávají, že spoléhání se na Slunce, vítr a zemní plyn může namáhat soustavu.

Budoucnost v bateriích

V boji s nestálostí dodávek obnovitelných zdrojů výrobci vyvíjejí novou generaci akumulátorů, které by za přijatelnou cenu byly schopny poskytnout energii, když zrovna vítr nefouká nebo nesvítí Slunce.

Společnost Landys+Gyr ve vlastnictví Toshiby prodává „chytré“ měřáky, které jsou schopny pomoci jak spotřebitelům, tak i výrobcům energie s řízením poptávky.

Siemens, General Electric a ABB produkují řídící a propojující prvky, které spojují soustavy jednotlivých zemí, umožňující rozprostření energie z větrných a solárních farem na větší oblasti.

Výzva pro dispečery

„Obnovitelné zdroje představují výzvu pro každodenní provoz a dlouhodobý rozvoj elektrizačních soustav,“ tvrdí Ashley Brown, výkonný ředitel ve skupině pro energetickou politiku harvardské university. „Plánování se stává mnohem obtížnějším, od dispečerů je vyžadováno mnohem více pozornosti.“

Spolehlivé odhady ceny zvýšení flexibility soustavy je obtížné stanovit. Studie National Renewable Energy Laboratory ukazuje, že Americká soustava by mohla být v roce 2050 schopna přijmout až 80 % potřebné energie z obnovitelných zdrojů při zachování investic mezi 2 a 9 miliardami dolarů ročně.

Britské Imperial College Centre pro energetickou politiku a technologie v roce 2006 navrhlo, že ceny energie pro spotřebitele by se měly navýšit o 1 %, na pokrytí nákladů pro přizpůsobení britské elektrizační soustavy na nepravidelné toky energie.

Scheibner tvrdí, že Německo je v současnosti v závodu s časem. „ Za 10 let budeme muset kvůli odstavení atomových reaktorů přepravovat ze severu na jih Německa 25 GW obnovitelné energie,“ tvrdí Scheibner. „Jedná se o závod s časem.“