Jde o první scénář realistické dekarbonizace teplárenství ve střední Evropě. Domácnosti ve střední a východní Evropě jsou typicky závislé na uhlí a plynu v teplárenství a mezinárodní výzkumné týmy problém doposud patřičně neřešily. Studie ukazuje, že bude potřeba do roku 2030 investovat do teplárenství přes 98 miliard korun, zemní plyn může být ale vzhledem k cíli klimatické neutrality pouze přechodným palivem.

Česká republika nestanovila jasné cíle v oblasti klimatu pro teplárenství a dosud nemá speciální strategii pro nízkouhlíkovou transformaci odvětví. Jedním z hlavních podkladových materiálů tak je doporučení Uhelné komise o postupném ukončení těžby a spalování uhlí v České republice. V prosinci 2020 Komise doporučila postupné ukončení využívání uhlí do roku 2038, avšak tento termín Vláda ČR dosud neschválila. Ke skutečnému vyřazení spalování uhlí v sektoru vytápění může dojít z mnoha důvodů dříve než k tomuto datu. Mezi tyto důvody patří celkové hospodářské a politické prostředí související s dlouhodobými cíli EU v oblasti dekarbonizace, dostupnost a rostoucí náklady na kapitál s postupným upřednostňováním nízkouhlíkových technologií, pokles objemu bezplatných povolenek pro sektor vytápění a rostoucí cena emisních povolenek v důsledku revize právních předpisů v rámci systému emisního obchodování v Evropské unii (EU ETS).

Investiční potřeba pro nízkouhlíkovou transformaci sektoru teplárenství

V první řadě je vhodné, aby byly investice do transformace v sektoru teplárenství v souladu s tzv. taxonomií udržitelných činností EU. Taxonomie je klasifikační systém, který umožňuje zjistit, zda je investice v souladu s dlouhodobými plány a závazky Evropské unie v oblasti udržitelného rozvoje a klimatu. Taxonomie je součástí Akčního plánu Evropské komise pro financování udržitelného růstu a jejím cílem je podporovat trend udržitelných investic a snížit riziko „greenwashingu“. Nesoulad investic s taxonomií může v blízké budoucnosti způsobit řadu výzev pro provoz zařízení. Může to například vést k nižšímu přístupu ke kapitálu nebo k vyšším nákladům na kapitál poskytovaný finančními institucemi, jako jsou fondy EU, a tím také omezit konkurenceschopnost těchto zařízení.

Nízkouhlíková transformace však není vždy přímá a použití taxonomie udržitelných činností v EU vytváří určitou nejistotu. Touto aktivitou je například spalování uhlí pro výrobu tepla. Taxonomie však uznává, že přechod na uhlíkovou neutralitu není vždy přímočarý, tj. není technologicky a ekonomicky proveditelný v krátké době, a tak taxonomie dočasně umožňuje některé přechodné činnosti, které dosud nejsou v souladu s klimatickou neutralitou. U sektoru vytápění se to týká především spalování zemního plynu.

V případě České republiky je transformace tepláren na spalování zemního plynu identifikována jako přechodné řešení. Jak dokládá níže uvedená argumentace pro různé kategorie instalací, sektor teplárenství nemá mnoho okamžitých alternativ na straně dodávky tepla. Je potřeba zdůraznit, že změny na straně nabídky (výroba tepla) musí být spojeny se změnami v poptávce po teple, tj. u konečných spotřebitelů. Transformace výrobní základny pro dodávky tepla musí odrážet prioritizaci zvyšování energetické účinnosti ze strany spotřebitelů (a tedy očekávaný pokles spotřeby tepla a změnu profilu spotřeby tepla v průběhu roku). Plány na transformaci výroby tepla musí zároveň zohlednit očekávaný rozvoj obnovitelných zdrojů energie (OZE) (solární kolektory, fotovoltaické elektrárny, tepelná čerpadla) spolu s akumulací tepla a navrhnout celý vývoj systémů dodávky tepla tak, aby umožňovaly postupnou integraci decentralizovaných zdrojů tepla založených na obnovitelných zdrojích. Rozvoj těchto řešení je dlouhodobým úkolem a sektor teplárenství tak bude hledat krátko a střednědobá řešení, která poskytnou čas na rozvoj vhodného mixu nízkouhlíkových technologií jak na straně poptávky, tak na straně nabídky.

Ačkoli využití zemního plynu přináší okamžité snížení emisí skleníkových plynů ve srovnání s uhlím, nesmí v současném technologickém prostředí představovat trvalé řešení, které by bránilo dosažení dlouhodobých cílů EU v oblasti dekarbonizace (ve smyslu „taxonomie“ EU, Nařízení EU 2020/852 a obecného přechodu na klimatickou neutralitu), proto budou muset být tato zařízení v nadcházejících desetiletích doplněna buď „ozeleněním“ plynu, nebo nahrazena jinými technologiemi. Ačkoli „ozelenění“ plynu může být důležitým prvkem budoucí trajektorie dekarbonizace, není v současné době jasně ukotveno technologicky, ekonomicky ani politicky.

V kategorii tepláren nad 300 MWt je prakticky možné uvažovat pouze o jejich rekonstrukci umožňující spalování zemního plynu.

V kategorii tepláren mezi 50 MWt a 300 MWt je v současnosti technologicky a ekonomicky možné uvažovat pouze o modernizaci zařízení na spalování zemního plynu nebo hybridní řešení na spalování zemního plynu a biomasy. Rekonstruovat nebo postavit zařízení využívající biomasu jako výhradní palivo není možné.

U zařízení pod 50 MWt je výběr paliv flexibilnější, ale stále poněkud omezený. Tato kategorie v současnosti zahrnuje převážně zařízení do 20 MWt, na která se nevztahuje systém EU ETS, a proto jsou mimo definici sektoru vytápění pro účely analýzy investiční potřeby. Tato zařízení však často prošla rekonstrukcí nebo modernizací, a tedy realizovala do určité míry svůj dekarbonizační potenciál. U nových zařízení v této kategorii je možné vedle zemního plynu a / nebo biomasy uvažovat i o zařízeních založených na energetickém využití komunálního odpadu a alternativních pevných palivech.

Poslední dvě technologická řešení však nejsou vždy proveditelná, protože potřebují odpovídající spolehlivý přísun odpadu nebo alternativních paliv, který je specifický pro dané místo. Rovněž není možné rekonstruovat stávající zařízení tak, aby v nich bylo možné používat tato paliva, proto se v této kategorii předpokládají pouze nová zařízení.

Na základě těchto vymezení je pravděpodobné, že transformace teplárenství bude v krátkodobém až střednědobém horizontu realizována zejména prostřednictvím nahrazení uhlí zemním plynem a částečně také biomasou a odpadem (spolu s očekávaným rozvojem obnovitelných zdrojů energie).

Na základě těchto závěrů jsme vytvořili dva scénáře, optimistický a konzervativní, pro odhad investičních nákladů transformace teplárenství do roku 2030. Do scénářů byla zahrnuta pouze zařízení nad 20 MWt. Optimistický scénář identifikuje odhad nejnižších nákladů, zatímco konzervativní scénář počítá s vyšší úrovní nákladů.

Podle optimistického scénáře je celková požadovaná investice v období 2021–2030 odhadnuta na 98,3 miliardy Kč a v konzervativním scénáři na 107,2 miliardy Kč (v nominálních cenách daného roku). Je vidět, že většinu investičních potřeb představují instalace do 50 MWt. Největší objem investic bude potřeba pro výstavbu nových kogeneračních jednotek a rekonstrukci stávajících kogeneračních jednotek. Celkově se předpokládá, že zhruba dvě třetiny současné výroby dodávaného tepla z uhlí budou zajištěny rekonstrukcemi nebo novými zdroji na zemní plyn, zhruba pětina uhlí bude nahrazena biomasou, zhruba 13 % dodávaného tepla z uhlí bude nahrazeno novými zdroji založenými na energetickém využití komunálního odpadu a alternativních pevných paliv.

Předpokládáme, že Investice budou provedeny postupně. Do roku 2025 budou realizovány projekty, které byly připraveny již před rokem 2020. Některé z nich nemusí přímo odpovídat potřebám uhlíkové neutrality, protože jsou zaměřeny na zařízení na konci své životnosti. Mezi lety 2025 a 2030 proběhne hlavní část požadované rekonstrukce pokrývající cca. 70-80 % výrobní základny. Od roku 2030 do roku 2035 bude rekonstruována poslední část cca. 10–15 % výrobní základny a vyřazena poslední zařízení spalující uhlí.

V příštím desetiletí se očekává, že největší roli při podpoře investic bude hrát Modernizační fond, který alokuje cca. 40 miliard Kč na podporu českého teplárenství. Druhým zdrojem financování je Facilita na podporu oživení a odolnosti, která má podporovat modernizaci rozvodných sítí tepla. A konečně se očekává provozní podpora kombinované výroby tepla a elektřiny. Úroveň podpory investic bude velmi důležitá pro to, aby se transformace teplárenství co nejméně promítla do ceny tepla pro konečného zákazníka.

Doporučení pro další transformaci teplárenství

Na základě dvou případových studií jsme dále připravili set doporučení pro další transformaci teplárenství.

Přechod na zemní plyn je krátkodobou technologickou alternativou, která může umožnit snížení emisí relativně nákladově efektivním a časově přijatelným způsobem. Úroveň snížení emisí je však pouze 40–50 %, není to tedy cesta k dosažení uhlíkové neutrality. V budoucnu bude nutné zařízení dále modernizovat, aby umožňovala využít „ozeleněný plyn“ nebo jiné zdroje energie s nižším obsahem uhlíku. V krátkodobém horizontu může pomoci dosáhnout větší flexibility a schopnosti poskytovat podpůrné služby.

Biomasa může plně nahradit uhlí pouze v malých zařízeních, pro velká zařízení musí být zajištěna dlouhodobá dodávka udržitelné biomasy, což je náročné. Řešení poptávky po teple ve velkých městských oblastech by vyžadovalo velké množství biomasy, které je zřídka možné získávat lokálním, udržitelným způsobem. Omezený potenciál mají také další obnovitelné zdroje, například teplo z bioplynu.

Energetické využití odpadu je řešení menšího rozsahu, které může zajistit udržitelné a spolehlivé zásobování energií a současně uspokojit potřeby udržitelného nakládání s odpady. Realizace tohoto přístupu však může být provedena pouze dohodou a spoluprací s okolními obcemi, pro které bude tato koncepce součástí jejich strategie nakládání s odpady. Situaci mohou komplikovat protichůdné zájmy.

Plynové turbíny a systémy akumulace energie pomocí baterií mohou výrazně zlepšit flexibilitu energetických systémů. Technologie, které umožňují regulaci dodávky elektrické energie v krátké době, významně přispívají ke spolehlivosti výroby a dodávky elektřiny a tepla.

Dalším způsobem, jak zajistit flexibilitu systému, je poskytovat energetické služby zákazníkům. Kdykoli dojde k rekonstrukci teplárny, je žádoucí vzít v úvahu budoucí vývoj poptávky a nabídky tepla. Dále je vhodné pracovat na snižování požadavků během špičky, aby se předešlo potřebě řešit tyto situace pomocí dodatečných dodávek a / nebo skladováním energie.

Rekonstrukce rozvodů tepla je dalším významným investičním opatřením, zejména do oprav a rekonstrukcí horkovodních a parních rozvodů. Přechod na rozvody s nižší teplotou média může významně snížit tepelné ztráty. Potřebu páry pro některé technologie je možné v některých případech nahradit parními vyvíječi přímo u odběratelů namísto neekonomické dopravy páry do vzdálenějších míst soustavy.

Případové studie ukazují, že investice do rozsáhlé rekonstrukce jak výroby tepla, tak tepelných sítí jsou vysoké a bude je potřeba realizovat v krátkém časovém rámci. Naše případové studie dále ukazují, že pro řešení transformace teplárenství bude vhodně nastavená investiční, resp. provozní podpora těchto investic klíčová.