V české energetice je tak už potřeba konečně začít budovat zdroje, které nahradí zdroje uhelné a stárnoucí zdroje jaderné a fotovoltaické.

Česká republika má státní energetickou koncepci, jejíž poslední aktualizace proběhla v roce 2015. Tam je nastolen plán, jak postupně nahradit dosluhující zdroje a realizovat přechod k nízkoemisní energetice. Její základní ideou je postupný přechod k nízkoemisnímu mixu založenému na kombinaci jaderných a obnovitelných zdrojů s postupně se snižujícím podílem fosilních zdrojů, u kterých bude hlavně důraz na omezení zdrojů uhelných.

Bohužel je však nutné konstatovat, že pět let, které od dané aktualizace uplynuly, se ve výstavbě nových zdrojů nerealizovalo téměř nic. Naopak se důraz v Evropské unii na snižování emisí oxidu uhličitého, a hlavně na uzavírání uhelných zdrojů, ještě více zvýraznil. Navíc se konci své životnosti pomalu blíží bloky jaderné elektrárny Dukovany. Technicky by bylo možné je provozovat šedesát let, tedy zhruba do poloviny čtyřicátých let. Politicky je však patrně reálnější odstavování v polovině let třicátých. V té době už také bude končit i životnost současných fotovoltaických a větrných elektráren. Je tak třeba přistoupit k náhradě velké části současných zdrojů. Zároveň bude třeba je zastoupit i při síťových regulačních službách.

Podíl paliv a technologií na výrobě elektřiny v České republice. Stále dominuje uhlí, největším nízkoemisním zdrojem jsou jaderné elektrárny (zdroj ERÚ).

Nutnost náhrady regulační role uhelných zdrojů

Doposud mají dominantní roli při regulaci soustavy právě uhelné zdroje. Do značné míry byla na této možnosti postavena naše elektrická síť a její stabilita. Standardně jsou naše uhelné bloky osazeny turbínami s výkonem okolo 200 MW. I jaderné bloky v Dukovanech jsou osazeny každý dvěma turbínami zhruba o tomto výkonu. Uhelné bloky jsou poměrně flexibilní. Pro průběžnou regulaci však musí být v provozu, aby mohly rychle v případě potřeby zvýšit výkon. Ten pochopitelně mohou naopak v případě snížené spotřeby či zvýšené produkce z jiných zdrojů snížit. Je jasné, že provoz na snížený výkon zhoršuje efektivitu a ekonomiku tohoto zdroje. Proto se objevuje tendence využít v případě omezené spotřeby u nás možnost exportu elektřiny z něj. Právě tento efekt využití uhelných zdrojů byl jedním z důvodů vysokého exportu elektřiny z Česka v minulém období.

Ze zatížení elektrické sítě v České republice v zimních měsících (přelom roku 2019 a 2020 je vidět, že je třeba pokrýt i přes 10,5 GW výkonu. Naše síť by tak měla počítat s kapacitou nejméně 11 GW. (Zdroj oenergetice, Energostat).

Regulovat paroplynovými bloky?

Plynové zdroje mohou v regulaci uhelné nahradit, ovšem v tomto případě se nejedná o zdroje nízkoemisní. Plyn má sice oproti uhelným zdrojům emise skleníkových plynů podle kvality uhlí poloviční až třetinový. Pokud však započítáme emise při těžbě a dopravě, je rozdíl oproti uhlí daleko menší. Pokud tak bude tlak na snižování emisí větší a cena emisních povolenek poroste, stanou se tak plynové zdroje nežádoucí. V každém případě je jejich využití v elektroenergetice neslučitelné s cílem dosažení uhlíkové neutrality, které chce Evropská unie dosáhnout do roku 2050.

Zapojení nízkoemisních zdrojů do regulace

Další možností je zapojit do regulace nízkoemisní zdroje. Jaderné zdroje mohou v principu pracovat jako zmíněné velké paroplynové zdroje. Už současné bloky se dokáží na regulaci podílet a ty nové jsou už na takové možnosti přímo projektovány. Intenzivně využívá regulaci jaderných bloků Francie. V oblasti jejich regulace v řádu desítek až stovky MWe je situace podobná uhelným či paroplynových bloků. Jádro je v této oblasti podobně flexibilní. Horší je to při přechodu k nízkým výkonům či dokonce vypnutí a opětné spuštění. Už nyní se jaderné bloky do zálohování a regulace zapojují a v budoucnu, kdy by měl jejich podíl na energetickém mixu růst, se bude jejich úloha v této oblasti zvyšovat.

Velmi efektivní podporu regulace mohou dát zdroje vodní. Jednou z možností je regulace průtoku vody z přehrad. Tam je však třeba připomenout, že možnosti jejího využití jsou silně závislé na momentálním stavu vodních zdrojů a také tím, že je třeba zajistit dostatečný průtok vody v řece pod přehradou a další vodohospodářské a ekologické funkce přehrady. Ještě efektivněji mohou k regulaci přispět přečerpávací elektrárny. Ty jsou jedním z nejlepších zařízení pro akumulaci energie. V současné době se nejvíce mluví o možnostech nově napuštěných jezer vznikajících při rekultivaci krajiny po těžbě uhlí.

Existují sice místa vhodná pro vznik přečerpávacích elektráren, ale většinou je to v ekologicky velmi cenných horských partiích. Je možné využít i propojení některých existujících přehrad s nově vybudovanými k realizaci tohoto typu akumulačních zdrojů.

Problémem je však značný odpor proti výstavbě jakékoliv vodní nádrže a obav z jejich environmentálních dopadů. Velmi náročné by tak bylo i získání potřebných povolení pro výstavbu těchto zdrojů. Časově si tak jejich případná realizace nijak nezadá s jadernými elektrárnami, které mají místa výstavby vybrána a proběhlo u nich i environmentální posouzení. Odpor proti stavbě přehrad je u nás v možných lokalitách daleko větší, než je tomu u jaderných reaktorů v lokalitě Temelína a Dukovan.

V každém případě by bylo vhodné dané lokality z tohoto pohledu chránit a připravit potřebné studie jejich potenciální realizace a environmentálních dopadů. Vhodné by bylo, kdyby se vědělo, které konkrétní zdroje u nás doplňují.

K akumulaci lze použít i baterie. Zatím však je jejich kapacita i cena na takové úrovni, že neumožňují ani vyrovnávání denního cyklu.

Je také jasné, že se do regulace a zálohování musí zapojit i zdroje větrné a fotovoltaické. U obou je pochopitelně poměrně jednoduché je v době velkého přebytku v případě nutnosti vypnout. Znamená to však, že v případě ideálních podmínek budeme část elektřiny ztrácet. Proto je důležité zvážit vhodné zapojení těchto zdrojů do energetického mixu a co nejvíce rozšířit jejich dobu produkce i na úkor hodnoty výkonu v píku.

Další možností je kombinace intermitentních zdrojů s jinými nebo nějakým zdrojem akumulace či spotřeby v době, kdy jsou přebytky. Může jít o soustavu fotovoltaiky s baterií nebo jiným druhem akumulace, případně bioplynovým nebo plynovým zdrojem. Inteligentně reagujícím zařízením využívajícím přebytky elektřinu může být dobře známé vytápění nebo třeba nabíjecí zařízení pro elektromobily.

Další výhodou je, že takové sestavy mohou umožnit zachování udržitelnosti a krizové dodávky elektřiny v případě katastrof a úplného výpadku sítě.

Velice důležitým úkolem je posilování flexibility soustavy efektivním využitím současných možností, kterou je třeba systém HDO (hromadné dálkové ovládání) i zaváděním nových využívajících potenciál chytrých sítí.

Využití importu elektřiny

Pochopitelně lze v případě potřeby využít možnosti importu, pokud jsou u sousedů k dispozici volné kapacity. V takovém případě je nejlépe, když mají sousedé rozdílné energetické mixy a produkují přebytek energie v jiných povětrnostních podmínkách než my.

Znamená to však obrovský problém pro rozšíření hlavně větrných zdrojů, ale i těch fotovoltaických, u nás. Většinou je u nás stejné počasí jako v Německu. Naše větrné turbíny mohou těžko ekonomicky soupeřit s turbínami na pobřeží v severním Německu. I tak je však velmi důležité rozvíjet možnosti přenosu elektřiny mezi sousedními soustavami a využít vzájemně efektivitu propojení a vzájemně prospěšnou výpomoc a spolupráci. Bez rozdělení zálohování do větší sítě by například bloky 1 000 MW byly pro naši soustavu příliš velké. Německu pak naopak vypomáháme s přenosem jeho elektřiny ze severu na jih. Je tak rozumné rozvíjet propustnost přeshraničních propojení.

Na druhé straně odstaví Německo své jaderné bloky do roku 2022 a s Německem i další sousedé plánují v nejbližší době odstavit všechny uhelné bloky. Chtějí také omezit emise oxidu uhličitého, což ovšem znamená, že těžko budou budovat plynové zdroje pro export do svého okolí. Německo i další naši sousedé tak plánují v době, kdy nefouká a nesvítí spoléhat na import elektřiny. Kdo ovšem zdroje pro nás a naše sousedy v té době zajistí však už nikdo neřeší.

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. Bez ní je ale v našich geografických podmínkách vybudování nízkoemisní energetiky nemožné.

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.

Kombinace 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.

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.

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.

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.

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.

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. 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.

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 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.

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 nezničili. K takovým koncům by mohly vést některé scénáře prosazované právě zelenými aktivisty.

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.

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.

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.