Energetická krize v roce 2022 ovlivnila výrobu elektrické energie. Zatímco výroba v uhelných elektrárnách v České republice narostla o 14 %, prudce zdražující plyn zaznamenal značný propad o 55 %. Vodní elektrárny rovněž zaznamenaly pokles výroby - o 17 %. Celkový objem vyrobené elektřiny se zvýšil o 2,7 %, zatím co vývoz poskočil proti roku 2021 o závratných 52 %. Pojďme se tedy podívat, z jakých zdrojů se u nás elektřina vyrábí, a jak jsme na tom ve srovnání se sousedy.
Výroba elektřiny v České republice stojí na dvou hlavních zdrojích - na uhlí a jádru. V současné době pochází z obnovitelných zdrojů jen asi 10 % elektrické energie, zatímco z uhlí bylo v loňském roce vyrobeno 41,94 % a z jádra 37 %. Zdroje na výrobu elektrické energie můžeme rozdělit na:
Jaderné elektrárny mají v současné době přibližně 70 % podíl na výrobě veškeré světové elektřiny. Jaderná energie se vyrábí z uranové rudy, řadí se tedy mezi neobnovitelné zdroje. I v tomhle odvětví se ale vyvíjejí nové technologie a můžeme tedy očekávat, že v budoucnosti bude tento proces efektivnější. Jaderné elektrárny, na rozdíl od těch, co využívají jiné neobnovitelné zdroje, neprodukují skleníkové plyny a pro své okolí jsou zcela nezávadné.
Mezi obnovitelné zdroje patří zejména uhlíkově neutrální a takzvané nevyčerpatelné zdroje - sluneční světlo, déšť, vítr, vlny nebo geotermální teplo. Dalším populárním obnovitelným zdrojem, i když ne uhlíkově neutrálním, je dřevo. V Evropské unii se za obnovitelný zdroj považuje i spalování odpadu, jenž činí 18 % podílu zdrojů na výrobu energie v rámci Evropy a 0,23 % v České republice.
ČEZ provozuje v České republice 2 větrné elektrárny. Jednu v Janově a druhou u obce Věžnice. Nejvýkonnější vodní elektrárny v Česku, které provozuje ČEZ, se nacházejí na vltavské kaskádě. ČEZ má ale i desítky malých vodních elektráren. Tyto elektrárny využívají k výrobě elektřiny energii vody. V Čechách mají vodní elektrárny svou tradici. Vodní elektrárny zlepšují kvalitu vody, jsou schopné zadržet vodu, čímž snižují nebezpečí povodní, mají rekreační funkci a slouží jako zdroj pro odběr průmyslové vody určené pro závlahu i pro úpravu na pitnou vodu.
Čtěte také: Sazba DPH pro dřevěné odpady
Do biomasy patří kromě rostlinného materiálu i odpad ze živočišné výroby a organické složky z komunálních a průmyslových odpadů. Hlavním zdrojem biomasy jsou tedy odpady z lesního hospodářství, zemědělské rostlinné odpady i speciálně pěstované rostliny určené k energetickému využití. Nejčastěji se biomasa upravuje drcením nebo lisováním do pelet či briket. Biomasa se považuje za CO2 neutrální, a tudíž by do budoucna mohla přispět ke snížení emisí skleníkových plynů. ČEZ provozuje energetické centrum na spalování biomasy v Jindřichově Hradci. Jako hlavní palivo se tam používají balíky slámy a cíleně pěstované energetické rostliny.
Látky, které vznikají v živočišné výrobě, jako je hnůj nebo odpady ze zpracování zvířat, se převážejí do vyhnívacích reaktorů, kde se díky fermentačnímu procesu bez přístupu vzduchu přeměňují na hnojivo a bioplyn.
Fotovoltaické elektrárny většinou tvoří řada solárních panelů orientovaných na jižní stranu. Jelikož panely generují stejnosměrný proud, musí být elektrárna vybavená ještě vhodným střídačem napětí. Téměř všechny elektrárny jsou napojené do distribuční sítě. Je ale možný i ostrovní provoz, při němž se energie ukládá do baterií na pozdější využití. Solární panely jsou stále oblíbenější i pro domácí použití.
Tyto zdroje jsou opakem obnovitelných - nejen, že se nám jejich zásoby krátí, ale jejich využívání produkuje velké množství CO2 a přispívá ke globálnímu oteplování. Řadí se sem zejména fosilní paliva jako uhlí, ropa, zemní plyn a někdy i rašelina. Přesto že se fosilní paliva nepřestávají přirozeně vytvářet, tento proces je příliš pomalý na to, abychom je mohli považovat za obnovitelný zdroj. Ve vyspělejších krajinách se využívání fosilních paliv čím dál tím více snižuje a nahrazuje se obnovitelnými zdroji, naopak v rozvojových krajinách se zvyšuje.
V rámci Evropské unie mají fosilní paliva, jádro i obnovitelné zdroje zhruba třetinový podíl. Když se ale podíváme na jednotlivé státy, tyto rozdíly mohou být docela výrazné. Zatím co třeba Švédsko a Finsko spoléhají zejména na jádro a obnovitelné zdroje, naprostá většina elektřiny na Kypru a v Estonsku se vyrábí pomocí fosilních paliv. Podíl uhlí na výrobě elektřiny v Evropě ale v posledních letech prudce klesá a fosilní paliva jsou nahrazována obnovitelnými zdroji. Pojďme se podívat na konkrétnější čísla u našich nejbližších sousedů. Použité údaje jsou z roku 2022.
Čtěte také: Kompostování krok za krokem
Polsko má nejvyšší podíl využívání uhlí na výrobu elektřiny ze všech států Evropské unie, zatímco Česká republika je na druhém místě. Je nutno zmínit, že Polsko vůbec nevyužívá jádrovou energii, na rozdíl od Slovenska, kde je jádro hlavním zdrojem energie.
Podle nové zprávy Mezinárodní energetické agentury (IEA) v příštích třech letech pokryjí většinu nové poptávky po elektřině obnovitelné zdroje. Další část nové poptávky uspokojí nové jaderné elektrárny. Z nedávno zveřejněné studie European Electricity Review 2023 společnosti Ember vyplývá, že OZE čím dál více dominují na trhu s elektřinou v Evropské unii. Výroba elektřiny ze slunečního záření vzrostla v roce 2022 o rekordních 39 TWh, což představuje nárůst o 24 %. Produkce elektřiny ze slunce vzrostla meziročně na 203 TWh. Celkem tak solární elektrárny vyprodukovaly 7,3 % veškeré elektřiny v EU. Největším producentem elektřiny ze slunečního záření bylo Německo s 59 TWh, následované Španělskem s 33 TWh. Z větru EU v roce 2022 vygenerovala 420 TWh elektřiny, čímž dosáhla 15% podílu na výrobě elektřiny z tohoto zdroje. Největšími producenty větrné energie bylo opět Německo se 126 TWh, následované Španělskem s 62 TWh. Nadpoloviční podíl větrné energie v elektroenergetickém mixu mělo Dánsko, které jí vyrobilo 19 TWh, což odpovídá 55 % vyrobené elektřiny.
Na trhu s elektřinou se přitom projevilo několik protichůdných vlivů. V Evropě v důsledku rozsáhlých odstávek francouzských jaderných elektráren a pětisetletého sucha došlo ke znatelnému poklesu výroby elektřiny z jádra a vodních elektráren. Podíl elektřiny vyrobené z fosilních paliv se tak zvýšil o 3 %, aby se tento propad alespoň částečně vyrovnal. Podíl uhlí na výrobě elektřiny v EU zvýšil o 1,5 procentního bodu. Zároveň ovšem pokračoval dlouhodobý trend poklesu vlivu tradičních zdrojů (v rámci Evropy, ve zbytku světa to neplatí). Ve srovnání s rokem 2015 uhlí v roce 2022 vyrobilo o 37 % méně elektřiny. V posledních čtyřech měsících navíc využívání uhlí kleslo. Zpráva tak nárůst z roku 2022 označuje jen za drobný hrbolek a „uhelnou renesanci“ neočekává.
Na druhou stranu, jak jsme se přesvědčili v minulém roce, vnější šoky (tedy ruská invaze na Ukrajinu) mohou trh velmi výrazně změnit a energetická bezpečnost bude do budoucna asi důležitější než dnes. A uhlí je stále v Evropě dostupné palivo, takže další, byť nejspíše jen krátkodobé výkyvy v jeho využívání nelze dopředu vyloučit.
Česká republika není pro rozvoj obnovitelných zdrojů nejvhodnější lokalitou, zároveň pak velká část veřejnosti a také politické reprezentace byla k jejich protežování velmi skeptická. Výroba elektřiny z OZE v Česku tedy zaostává za zbytkem Evropské unie. V loňském roce podíl solárních a větrných elektráren na celkovém objemu vyrobené elektřiny loni v České republice činil 3,7 %. Větrné a solární elektrárny v Česku vloni za prvních devět měsíců roku vyrobily přes 2,52 TWh elektřiny. Celkem bylo v Česku za stejné období vyrobeno více než 62,24 TWh, nejvíce z uhelných a jaderných elektráren. Výroba z OZE v Česku v porovnání se zbytkem Evropy prakticky stagnuje. Za posledních pět let se objem elektřiny vyrobené ze solárních či větrných elektráren v tuzemsku podle Síkely zvýšil o 13,6 %. V celé EU pak nárůst činí téměř 88 %.
Čtěte také: Škoda a emisní normy
Rok 2022 byl ovšem z několika důvodů pro obnovitelné zdroje v Česku i tak rekordní. Zprovozněno bylo 33 760 fotovoltaických elektráren s celkovým výkonem 288,8 MW, což zvedlo meziroční růst o 366 %. Postupně se zvyšuje i průměrná velikost elektráren. Růst bude podle oborových svazů pokračovat i letos. Svou roli v tom hraje jak rozjezd nových dotačních programů na rozvoj obnovitelných zdrojů, tak především ruská invaze na Ukrajinu.
Článek je zaměřen na představení obnovitelných zdrojů energie (OZE) v rámci energetické bilance jako zdrojů primární energie, během procesu transformace a jejich využití ke konečné spotřebě. Sleduje množství paliv a energií, která jsou k dispozici (primární energetické zdroje), co se s nimi děje (transformace) a kde a jak dochází k jejich spotřebě/ využití (konečná spotřeba v průmyslu, dopravě, domácnostech apod.). Obnovitelné zdroje energie v ČR definujeme jako nefosilní přírodní zdroje energie, tj. energie vody, větru, slunečního záření, pevné biomasy a bioplynu, energie okolního prostředí, geotermální energie a energie kapalných biopaliv.
Vzhledem k tomu, že výše uvedené hodnoty je obtížné porovnávat a interpretovat i ve vztahu k ostatním zdrojům energie, sestavuje se energetická bilance státu, která toto srovnání umožňuje. Základním zdrojem energie v ČR jsou pevná fosilní paliva, která v roce 2017 tvořila více jak jednu třetinu z celkových 1 800 927 TJ. Druhý největší podíl (21 %) má ropa a ropné produkty. Zemní plyn a jaderné teplo mají shodně 16 %. Podíl obnovitelné energie na primárních energetických zdrojích v roce 2017 činil 10,5 %. Dominantním primárním zdrojem ve skupině OZE je pevná biomasa tvořená palivovým dřevem, dřevním odpadem, briketami a peletami, celulózovými výluhy či rostlinnými materiály.
Při porovnání jednotlivých zdrojů obnovitelné energie má pevná biomasa téměř 7% majoritní podíl z celkového objemu PEZ a nejzásadnější je její spotřeba v domácnostech, která tvoří dokonce 40% podíl na celkové energii z OZE.
Růst množství energie z obnovitelných zdrojů od roku 2010 zachycuje Graf 3 a 3a. I přes postupný nárůst množství energie z ostatních obnovitelných zdrojů, zůstává podíl pevné biomasy na celkovém objemu stále přibližně dvoutřetinový. Skokový nárůst lze sledovat u bioplynu a fotovoltaických elektráren, a to důsledkem podpory těchto zdrojů ze státních prostředků. Mezi roky 2010 a 2011 vzrostl podíl energie z fotovoltaiky 3,5krát a od té doby stagnuje. Ke stagnaci došlo i u bioplynu po roce 2013 a jeho podíl na obnovitelných zdrojích se pohybuje mezi 13-14 %, přitom v roce 2010 tento podíl tvořil pouze 5,5 %. Kontinuálně narůstá i počet prodaných a instalovaných tepelných čerpadel, jejichž vyrobená energie (jako obnovitelná energie je chápána pouze ta část, která odpovídá využité energii okolního prostředí) od roku 2010 vzrostla 2,5krát na současných 5 223 TJ.
Přestože se vyrobené množství větrné energie od roku 2010 téměř zdvojnásobilo, podíl na energii z OZE zůstává 1 %. Mírný růst lze sledovat i ve skupině kapalných biopaliv, především dochází k vyššímu využití methylesterů mastných kyselin (FAME) jako náhrady podílu ropné složky v naftě. V případě vodní energie dochází ke značnému kolísání, nicméně od roku 2010 pokleslo množství vyrobené energie o jednu třetinu.
Graf 4 přináší porovnání rozložení podílů jednotlivých obnovitelných zdrojů energie v roce 2010 a 2017 na jejich celkovém množství: 133 127 TJ, resp. 189 243 TJ. V případě podílu pevné biomasy a vodní energie došlo ke snížení o 8, resp. 4 procentní body, naopak v případě bioplynu a fotovoltaiky se podíl zvýšil o 8, resp. 3 procentní body.
Tempo rozvoje obnovitelných zdrojů energie v Česku se zrychluje. V posledních letech byly do sítě připojeny stovky MW nové fotovoltaické kapacity a další projekty se připravují, čímž roste celkový instalovaný výkon solárních elektráren, a zároveň se plánuje rozšíření větrných elektráren. Příliš mnoho takových zdrojů však může ohrozit stabilitu sítě nebo přispět k jejímu kolapsu.
Téměř polovina elektřiny v EU pochází z obnovitelných zdrojů. Je to hlavně díky intenzivní výstavbě solárních a větrných elektráren. I když v této disciplíně zaostáváme za zbytkem EU, trend je vzestupný. Rok 2023 znamenal výrazné navýšení instalovaného výkonu solárních elektráren, když bylo do distribuční sítě připojeno přibližně 970 MW nové fotovoltaické kapacity, což znamenalo výrazný meziroční nárůst. Výkon všech solárních elektráren v Česku v roce 2024 dosáhl 4430 MW a letos i v následujících letech poroste o stovky megawattů. Nárůst je tedy zřejmý, a s ním přicházejí nové výzvy.
Tyto obnovitelné zdroje mají jednu společnou nevýhodu: mohou významně přispívat k nestabilitě distribuční sítě. Porovnejme si konvenční vodní a tepelné elektrárny (včetně jaderných) se solárními a větrnými elektrárnami. U tepelných a vodních elektráren lze udržovat stabilní výkon ve velkém rozsahu. Když je však zataženo nebo přestane foukat vítr, výkon solárních a větrných elektráren klesne na nulu. A to jsou faktory, které nedokážeme dostatečně přesně předpovědět. Solární a větrné elektrárny navíc fungují v takzvaném grid-following režimu. Zjednodušeně řečeno, mohou se přifázovat k distribuční síti a dodávat elektřinu v rámci požadovaných parametrů.
Když však vypadnou jiné zdroje elektřiny, solární a větrné elektrárny nedokážou fungovat samostatně a odpojí se. Za normálních okolností to není problém, ale když je v příliš krátkém čase odpojeno příliš mnoho výkonu a k tomu se přidají další nepříznivé faktory, může dojít dokonce ke kolapsu distribuční sítě.
Martin Hodek, specialista na design a řízení bateriových systémů ve společnosti Huawei, vysvětluje, co se tam stalo: „Zprávy vládní komise a provozovatele distribuční sítě REE se liší, ale shodují se v tom, že šlo o kombinaci nepříznivých faktorů - vysoké fotovoltaické výroby, nízké spotřeby a velkých přeshraničních toků. „Zlomovým bodem bylo předčasné odpojení 1,3 GW výkonu fotovoltaických elektráren.
Podívejme se znovu na princip vodních a tepelných elektráren. Mají proto obrovskou setrvačnost, která jim umožňuje udržet rychlost v případě náhlého nárůstu spotřeby, který by jinak vedl k jejich zpomalení. Zpomalení by vedlo k poklesu frekvence, a tím i k ohrožení stability sítě. Na rozdíl od „konvenčních“ elektráren však solární a větrné elektrárny nejsou schopny reagovat na odběrové špičky.
„Fotovoltaické panely a větrné turbíny mají mnoho výhod - jejich výstavba je rychlá, jsou levné, bezemisní a bezpečné. Na rozdíl od paliva pro uhelné, jaderné nebo plynové elektrárny nikdo nemůže zastavit slunce nebo vítr. Chybí jim však setrvačnost. BESS mohou zlepšit využitelnost obnovitelných zdrojů tím, že dodávají elektřinu i v době, kdy fotovoltaika nebo větrné turbíny nevyrábějí. Problémy však nastávají v případě výpadku elektrické sítě. Na rozdíl od malých fotovoltaických systémů na domech nebo budovách fungují standardní velkokapacitní BESS pouze v grid-following režimu.
Na to upozorňuje také Martin Hodek ze společnosti Huawei: „Grid-following BESSy fungují v distribuční síti jako vlakové vagony - sledují síť, ale pouze částečně podporují stabilitu. Regulují na základě vyhodnocení aktuálních parametrů v síti nebo pokynů z dispečinku. Proto společnost Huawei přichází s inovativním řešením: bateriovým úložištěm s funkcí grid-forming. Taková BESS mohou fungovat zcela nezávisle a dodávat elektřinu do distribuční sítě i během rozsáhlých výpadků.
„Grid-forming BESS se chová spíše jako lokomotiva - simuluje setrvačnost a chování konvenčních rotačních generátorů. Může samostatně definovat a vytvářet parametry sítě. Jejich hlavní výhodou je, že umožňují širší využití fotovoltaických a větrných elektráren.
Martin Hodek ze společnosti Huawei uvádí příklad z praxe: „Projekt Red Sea v Saúdské Arábii je resort s 50 hotely a 1 000 rezidenčními objekty. Má samostatnou distribuční síť založenou na grid-forming technologii Huawei s fotovoltaickými panely s výkonem až 400 MW a skladovací kapacitou až 1,3 GWh. Společnost Huawei dodala pro tento projekt komplexní řešení, od fotovoltaických střídačů po kontejnerové BESS a inteligentní transformátorové stanice.
Dalším příkladem nasazení grid-forming BESS jsou velcí odběratelé, kteří jsou extrémně citliví na výpadky proudu. Opět Martin Hodek: „Máme pilotní projekt v Táboře s kapacitou grid-forming BESS až 8 MWh. Tamní úložiště úspěšně prokázala schopnosti grid-forming provozu i tzv. startu ze tmy. To je v případě výpadku elektrické sítě zásadní funkce - pouze taková zařízení jsou schopna samostatně se spustit, vytvořit novou síť a obnovit dodávky. Pilotní projekt budujeme také na Slovensku pro společnost ZSE.
Grid-forming může znít jako technologie budoucnosti, ale přijde dříve, než si myslíte. Podle tohoto nařízení bude muset mnoho nových obnovitelných zdrojů připojených k distribuční síti mít funkci grid-forming.
„Investoři v energetickém sektoru upřednostňují BESS společnosti Huawei pro jeho vysokou flexibilitu. Ve srovnání s tradičními elektrárnami je bateriové skladování mnohem levnější a lze jej uvést do provozu velmi rychle, přibližně do šesti měsíců. To také znamená velmi rychlou návratnost investice. Společnost Huawei podporuje flexibilitu také tím, že bateriová úložiště dodává hardwarově připravená na grid-forming.
„Bez grid-forming úložišť bychom měli omezené možnosti rozvoje obnovitelných zdrojů energie a vyšší riziko výpadků. Grid-forming BESS jsou proto klíčovým nástrojem pro moderní, flexibilní a stabilní elektrizační soustavu,“ uzavírá Martin Hodek ze společnosti Huawei.
Nová globální studie Univerzity v Barceloně upozorňuje na rozpor mezi marketingem velkých ropných společností zaměřeným na čistou energii a jejich skutečnými investicemi do obnovitelných zdrojů. Podle studie tyto společnosti nepřispívají k rozvoji obnovitelných zdrojů tak, jak samy tvrdí.
Navzdory veřejným prohlášením gigantů jako TotalEnergies, Eni, BP, Shell, ExxonMobil a Chevron o podpoře energetické transformace, tyto firmy zdaleka nepřispívají k celosvětovému růstu výkonu obnovitelných zdrojů, alespoň ne tak, jak tvrdí.
Vědci z Autonomní univerzity v Barceloně analyzovali portfolia 250 největších ropných a plynárenských společností na světě.
Zjištění ukázala, že tyto firmy jsou zodpovědné pouze za 1,42 % celosvětového instalovaného výkonu obnovitelných zdrojů energie. Ještě překvapivější dle studie je, že z obnovitelných zdrojů pochází pouze 0,1 % primární energetické produkce těchto společností.
Studie zdůrazňuje, že dle analyzovaných zpráv o činnosti tyto firmy budou i do budoucna nadále převážně spoléhat na fosilní paliva, zatímco se prezentují jako partneři v boji proti změně klimatu. Firmy dále přeceňují své investice do obnovitelných a čistých zdrojů energie a používají je jako v dnešní době nezbytný marketing.
Hlavní autor studie Marcel Llavero Pasquina uvedl, že společnosti zabývající se fosilními palivy si udržují svou "politickou licenci a legitimitu" tím, že tvrdí, že jsou součástí řešení, i když data dokazují opak.
Výzkum zmapoval všechny solární, větrné, vodní a geotermální projekty, ve kterých mají tyto společnosti přímý nebo nepřímý podíl. TotalEnergies vede s instalovaným výkonem přibližně 14,6 GW. Americké ropné společnosti pak, jak poznamenal Pasquina, "nemají prakticky žádná aktiva v oblasti obnovitelných zdrojů".
V Africe, kde je pouhý přístup k energii stále naléhavým problémem, je zapojení velkých ropných a plynárenských společností do obnovitelných zdrojů obecně ještě omezenější. Z celkových 70 GW výkonu v OZE na kontinentu drží ropné společnosti pouze 2,8 %, většinou prostřednictvím zahraničních firem.
Omezené projekty se soustřeďují v Jižní Africe, Nigérii a Maroku, zatímco pouze jedna africká společnost, alžírská Sonatrach, provozuje několik projektů v oblasti obnovitelných zdrojů.
| Zdroj energie | Podíl v roce 2010 | Podíl v roce 2017 |
|---|---|---|
| Pevná biomasa | cca 2/3 | cca 2/3 |
| Bioplyn | 5,5 % | 13-14 % |
| Fotovoltaika | Skokový nárůst | Stagnace |
| Větrná energie | 1 % | 1 % |
| Vodní energie | Pokles o 1/3 | Pokles o 1/3 |
tags: #jaké #firmy #používají #obnovitelné #zdroje