Který energetický zdroj je nejlevnější? Náklady na výrobu energie, externality a dotace

Prolomení těžebních limitů, výstavba nových bloků jaderných elektráren či přímá státní podpora obnovitelným zdrojům energie (OZE) jsou ostře debatovanými tématy na české odborné, politické i laické scéně.

Při plánování koncepce energetické bezpečnosti státu je obvykle vyžadováno aby:

1) energie byly nepřerušovaně fyzicky dostupné
2) ceny byly přijatelné pro všechny spotřebitele
3) výroba energie byla ekologická a trvale udržitelná

Jak ale můžeme srovnat výrobní ceny z různých zdrojů a jak jsou do těchto nákladů promítnuty jejich dopady na životní prostředí a společnost?

Pravděpodobně nejčastěji používaným ukazatelem je tzv. sdružená cena energie (LCOE – Levelized Cost of Energy), která zohledňuje náklady v průběhu celého životního cyklu daného způsobu produkce.

Co vše výpočet LCOE zahrnuje a jak se operuje s externalitami a přímými i nepřímými dotacemi? V následujícím článku se dozvíte jaké jsou výrobní náklady konvenčních i alternativních zdrojů, proč je nejlevnější energetická efektivita a také jak vysoká je podpora obnovitelným zdrojům energie.

Cena energií při analýze životního cyklu

Náklady na výrobu energie z daného zdroje obvykle sestávají ze třech hlavní kategorií:

1) kapitálové výdaje včetně nákladů na zpracování odpadu a odstavení zařízení po ukončení provozu
2) cena paliva
3) ostatní faktory jako provoz a údržba, pojištění či vlastní spotřeba energie

Ukazatel LCOE je pak vyjádřen jako podíl sumy těchto nákladů v průběhu celého životního cyklu a sumy množství vyrobené energie, přičemž je užito diskontní sazby k převedení budoucích cen do cen dnešních (v souladu s principem „stokoruna dnes je lepší než stokoruna zítra“).

LCOE můžeme také chápat jako cenu jednotky vyrobené energie, kterou musí elektrárna dosáhnout, aby pokryla veškeré náklady vynaložené v průběhu životního cyklu. LCOE tedy není to samé jako prodejní cena, která může být ovlivněna například dotacemi a daňovou sazbou (více o tomto dále v článku). Následující tabulka ukazuje výrobní cenu elektřiny z jednotlivých zdrojů (rozsah hodnot je způsoben specifiky dané oblasti a také variabilitou předpokladů na základě kterých se výpočet provedl).

Není bez zajímavosti, že do LCOE uhelných elektráren a paroplynových elektráren s kombinovaným cyklem je v Evropě a Austrálii zahrnuta také tzv. uhlíková daň (emise CO2), kdežto v USA nikoliv. I přesto novější technologie obnovitelných zdrojů (fotovoltaika, koncentrační sluneční elektrárny, větrné, vlnové a příbojové elektrárny) pokulhávají za tradičními způsoby výroby energie. Platí tedy stále, že je nejekonomičtější výroba energie z fosilních paliv či jaderným štěpením?

Externalizace nákladů

Environmentální ekonomie se mimo jiné zabývá monetizací dopadů lidské činnosti na životní prostředí a společnost. Jinými slovy tato odnož neoklasické ekonomie se snaží vyčíslit, kolik stojí léčba pacientů související se znečištěným ovzduším, anebo hodnotu pole na kterém bude namísto pěstování plodin postavena fotovoltaická elektrárna. Tyto externality (dopady jež nejsou vyjádřeny v tržní ceně produktu) jsou pak zakomponovány do LCOE.

U fosilních paliv jsou klasickými příklady externalit uhlíkové zplodiny a částicové emise mající negativní vliv na globální změnu klimatu a znečištění ovzduší a s tím spojené respirační onemocnění.

V případě jaderné energie se její sdružená cena přesouvá od téměř nejlevnějšího k dražšímu zdroji energie, a to v závislosti na vyčíslení předpokládaného rizika nehody či odhadu dlouhodobých nákladů na uložení jaderného odpadu.

Naproti tomu obnovitelné zdroje energie s sebou táhnou břímě své variability (nestálosti produkce) a také nákladů spojených s jejich integrací do sítě.

V případě, kdy se rozhoduje o výstavbě projektu s velice dlouhou životností a vysokými počátečními náklady se také připočítává cena rizika za nevratnost takovéhoto investičního rozhodnutí a jeho neflexibilitu; při dlouhodobém poklesu spotřeby je jednodušší a méně nákladné odstranit fotovoltaickou elektrárnu než jadernou.

Zpráva Mezinárodní agentury pro obnovitelnou energii (IRENA) pro rok 2014 srovnává ceny fotovoltaiky a větrné energie s výrobou z fosilních paliv při 40% podílu obnovitelných zdrojů na výrobě a započtením většiny známých externalit. Obrázek níže je shrnutím výsledků z 143 členských států projektu REMAP (Renewable Energy Roadmap).

Větrná energie se tak stává konkurenceschopnou fosilním palivům, přičemž ekonomická efektivita fotovoltaiky je závislá na lokalitě (může být levnější než výroba z fosilních paliv jen v některých regionech).

V době kdy se pohled na budoucnost jaderné energetiky liší poměrně výrazně stát od státu, jsou obnovitelné zdroje nyní téměř celosvětově subvencovány, protože představují obecně šetrnější (vzhledem k fosilním palivům) a nevyčerpatelný způsob výroby energie. Jak je to ale s dotacemi doopravdy?

Státní podpora energetickým zdrojům

Obnovitelné zdroje energie jsou státem podporovány dvěma nejčastějšími způsoby, tj. stanovením vyšších výkupních cen specifických zdrojů oproti tržní ceně (tzv. feed-in tariff) a přímou kapitálovou podporou (například program Zelená úsporám). Tyto způsoby subvence jsou veřejností přijímány rozličně (možná i díky jejich „viditelnosti“).

Celosvětově se suma podpory obnovitelných zdrojů odhaduje na 120 miliard USD ročně. Jak ale uvádí Mezinárodní energetická agentura (IEA), podpora fosilních paliv v přímých dotacích je více než čtyřikrát vyšší a dosahuje 550 miliard USD ročně.  Převážnou část této hodnoty tvoří domácí podpora spotřeby; země vyvážející ropu ji na domácím trhu prodávají za nákladovou cenu spíše než cenu na mezinárodním trhu.

Tedy pokud například Venezuela nabídne barel ropy doma za 10 USD místo aby jej prodala za tržní hodnotu 70 USD, velikost dotace je 60 USD za každý takovýto barel. Mezinárodní měnový fond (IMF) dokonce operuje s hodnotou 2 biliony USD ročně, protože započítává celkovou cenu emisí a daňové úlevy.

Je tedy důležité vnímat, že státní subvence jsou přítomné u obnovitelných i fosilních zdrojů energie. Státní podpora fosilních paliv nicméně způsobuje zvýšenou spotřebu ropných produktů, kterých existuje jen omezené množství, a brzdí investice do ostatních zdrojů energie (udržuje rozdíl v LCOE). V době kdy země vynakládají nemalé obnosy peněz na boj proti globální změně klimatu se vysoké subvence fosilním zdrojům mohou jevit jako nešťastné řešení.

Energetická účinnost

Přestože mezi zastánci tradičního způsobu produkce energie, obhájci jaderné technologie a podporovateli OZE, mohou panovat poměrně značné rozpory v představě budoucí energetické koncepce, na jednom faktoru se tradičně shodují – podpoře úsporných energetických opatření.

Ke každodenním příkladům efektivnějšího využití energie patří zateplení domu, nahrazení „klasických“ žárovek s vysokým příkonem efektivnějšími modely, či rozmach domácích spotřebičů s vyšší energetickou třídou. Všechna tato opatření mají společného jmenovatele – snahu o zvýšení energetické účinnosti.

Jak již bylo zmíněno výše, v současné době jsou vynakládány nemalé prostředky na podporu OZE. Nicméně mnohé studie ukazují, že levnějším a rychleji proveditelným doplňkem této subvence (nikoli alternativou) je navyšování energetické účinnosti. Efektivnější využití energie má tedy vést ke snížení celkové spotřeby a tím zvýšit podíl obnovitelných zdrojů v energetickém mixu (za předpokladu, že rozvoj OZE probíhá rychleji než rozvoj konvenčních technologií).

Tržní potenciál energetické účinnosti není zdaleka marginální a IEA jeho hodnotu celosvětově odhaduje na 310 miliard USD za rok s rychlým růstem. Ještě důležitější je však skutečnost, že zvyšování energetických úspor představuje veskrze univerzálně nejlevnější „zdroj“ energie (úspora se počítá jako výroba). V USA odhadují, že je dvakrát až třikrát levnější energii uspořit, než vyrobit z nejméně nákladné alternativy (zde konkrétně uhlí).

„Nejlacinější je ta energie, kterou na prvním místě nemusíte vůbec vyrobit,“ prohlásil Steven Nadel, výkonný ředitel Americké rady pro energeticky efektivní ekonomiku (ACEEE)

Tabulka níže nabízí srovnání sdružené ceny různých zdrojů energie v USA. LCOE účinnosti se pohybuje v rozpětí 0 – 50 USD za megawatthodinu.

Sílící podpora úsporným opatřením je patrná i v ČR. Záměrem vlády je takto ušetřit 13,29 terawatthodin na konečné spotřebě energie v období mezi 2014 – 2020. Na tento program bylo vyčleněno 60 miliard Kč z evropských fondů a dalších 31,5 miliard Kč z národních programů.

Vše není jen o ceně

Ekonomické nástroje jako LCOE mohou být užitečné při vytváření tak komplexní strategie jako je energetická politika státu. Jednoduché vyčíslování nákladů spojených s produkcí energie nicméně vede k absenci započítání externalit, jež mohou mít na rozhodování zásadní vliv.

Stejně tak je obecně obtížné zanést dopady dotací a subvencí do takovýchto kalkulací. Existují ale modifikace, příkladem budiž systémová LCOE, jež umí inkorporovat variabilitu OZE do svého modelu, protože energie se na trhu prodávají za různou cenu v závislosti na ročním období a denním čase (a také podle poměru aktuální produkce/spotřeba).

I přes svou snahu monetizovat veškeré externality které mohou při výrobě energie nastat, představuje ekonomika pouze jeden pilíř energetické koncepce státu (viz úvod tohoto článku). LCOE nicméně může, přes svou sensitivitu ke zvoleným parametrům, pomoci vysledovat dlouhodobější trendy jako například trvalý pokles výrobních cen u obnovitelných zdrojů energie.

Úvodní fotografie: Andrew Imanaka