Obnovitelné zdroje energie v praxi: Testování energetické soběstačnosti

Často lze sledovat diskuze na téma, zda ten nebo onen energetický zdroj nebo mix zdrojů je schopen zajistit energetické potřeby. Málo se však objevují studie nebo alespoň pokusy spočítat, jak by si tyto zdroje poradily v konkrétní situaci, respektive s podmínkami konkrétního roku.

Následující vstupní data jsou převzata ze stránek ČEPS - data z ČR a Agora Energiewende data z Německa.

Synchronizace výkonu větrných a solárních elektráren

Na grafech 1, a 2 je relativní výkon (v %) českých (žluté hroty) a německých (modrá křivka) solárních elektráren v lednu (graf 1) a srpnu (graf 2) 2016. Není žádným překvapením, že solární elektrárny fungují i na poměrně velkém území jako jediná neregulovatelná elektrárna. Pravda, solární elektrárnu lze při přebytku jednoduše vypnout, ale nijak to nepomůže v době, kdy Slunce zapadne.

Pokud vypneme uhelnou či plynovou elektrárnu, ušetříme palivo „na potom“. U solárních a větrných, nemá vypnutí při přebytku žádný vliv na další provoz.

Srovnání relativního výkonu českých (modré pole) a německých (růžová křivka) větrných elektráren (VE) v lednu a srpnu 2016 je na grafech 3 (leden) a 4 (srpen). Vidíme, že i větrné elektrárny vykazují značnou synchronizaci výkonu. Je to dobře vidět například v období 15. - 20. 8., kdy v obou státech dodávaly VE méně než 10 % výkonu. Podobná situace byla i 5. - 7. ledna. Naopak v závěru ledna bylo velmi větrné počasí v obou státech.

Čtěte také: Význam obnovitelné energie

Dopady synchronizace výkonu

Tento efekt má dva základní dopady, které spolu navíc souvisí. Pokud by měly sousední státy vysoký podíl zdrojů závislých na počasí (vítr a slunce) nemohou se spoléhat na to, že v případě nedostatku dovezeme od sousedů. Neboli: při nedostatku energie bude postiženo území velké části Evropy a i kdyby se nám podařilo elektřinu dovézt, bude velmi drahá, protože máme velkého souseda s velkou spotřebou energie - Německo. Bude-li však silně foukat a ještě bude jasné počasí, budou přebytky nejen u nás, ale i u sousedů.

Řízení spotřeby a výroby elektřiny

Dispečer má k dispozici data o spotřebě elektřiny v ČR v období 1. 1. 2016 - 31. 10. 2017. Zároveň disponuje daty o relativním výkonu větrných a solárních elektráren za stejné období. Solární a větrné elektrárny nejsou regulovány a dodávají elektřinu podle aktuální denní (roční) doby a aktuálních meteorologických podmínek. Ostatní zdroje pak dodají zbytek.

Dispečer podle potřeby postupně připojuje jednotlivé typy zdrojů v pořadí: jaderné - biomasa - uhelné - vodní - vybíjení akumulačních zdrojů (jsou-li k dispozici) - plynové - (dovoz) tak, aby byla zajištěna aktuální potřeba. Dispečer nepředvídá. Snaží se jen využít dostupné zdroje k zajištění potřeby v daném okamžiku. Na základě využití daných zdrojů během roku, spočítá celkovou produkci jednotlivých zdrojů za rok, využití zdroje v % a emise CO2. Výpočet se u jednotlivých zdrojů při srovnání s „Roční zprávou o provozu ES ČR“ liší u jednotlivých položek v rozsahu jednotek procent.

Dalším výstupem jsou grafy, zobrazující průběh roku. Graf 6 Produkce jednotlivých zdrojů aktuálního mixu pro zajištění spotřeby v období 2. 8. 2016 až 1. 9. Graf 7 Detailní zobrazení jediného dne 2. 8.

Energetická revoluce pro ČR: Scénář Greenpeace pro rok 2050

Následující zadání představuje stejné období, ovšem mix odpovídá pokročilému scénáři Energetické revoluce (ER pro ČR) zde od organizace Greenpeace pro rok 2050. Z výpočtu mimo jiné vyplývá, že bychom potřebovali přes 17 miliónů tun biomasy pěstované na ploše více než 1,7 miliónů ha při výnosech 10 tun suché hmoty z ha. Představuje to téměř polovinu veškeré zemědělské půdy.

Čtěte také: České startupy a energie

Dalším problémem je nestabilita dodávek. V srpnu by při slabém větru a zejména v nočních hodinách chybělo až kolem 3 GW výkonu. Akumulace řeší problém jen málo, protože přebytky jsou nedostatečné. Dobře to je vidět na jednodenním grafu z neděle 7. 8. V době od 7 do 16 hodin je pokryta nejen spotřeba, ale je možné i nabíjet akumulační elektrárny. Ovšem nabití zajistilo dodávky pouze od 16 do 20 hodin. Jak je vidět, i v srpnu by mix navrhovaný ER pokryl naši spotřebu jen výjimečně. Výše zmíněný deficit 3 GW musí někdo v zahraničí vyrobit a k nám dovézt.

Graf 8 Produkce jednotlivých zdrojů mixu odpovídajícího ER pro ČR pro rok 2050 v období 2. 8. 2016 až 1. 9. Graf 9 Detailní zobrazení jediného dne 7. 8. Ještě výraznější to je v lednu. Více než ¼ doby bude deficit 3 - 4 GW. Shodou okolností jde o stejné období, kdy je výkon Německých větrných elektráren pod 25 % instalovaného výkonu.

Graf 10 Produkce jednotlivých zdrojů mixu odpovídajícího ER pro ČR pro rok 2050 v období 2. 1. 2016 až 1. 2.

Fiktivní příklad: Maximální nasazení obnovitelných zdrojů

Následující fiktivní příklad ukazuje situaci, kdy bychom mix postavili velkoryse na obnovitelných zdrojích a stejně velkoryse vybudovali akumulační úložiště. Instalovaný výkon solárních elektráren by byl 17 GW - tj. asi 2 x více, než navrhuje ER (8,7 GW) a více než 8 x více než je současný stav. Výkon větrných elektráren pak 12 GW - tj. dvojnásobek návrhu ER (5,8 GW) a cca 40 x více než je nynější výkon VE. Představuje to 2400 větrníků o výkonu 5 MW. Akumulátory (bez ohledu na technologii) by měly celkový výkon 12 GW a kapacitu 72 GWh. Pro představu: Naše největší přečerpávací elektrárna Dlouhé Stráně, je schopna dodávat 0,65 GW, po dobu cca 6 hodin. Její kapacita je tedy cca 3,9 GWh. I takto velkoryse navržený mix vyžaduje čistý dovoz téměř 3 TWh ročně.

Graf 11 Produkce jednotlivých zdrojů mixu maximálního nasazení OZE v období 2. 8. až 1. Podíváme-li se na detail jediného dne 18. 8., vidíme, že v době mezi 8. a 17. hodinou je přebytek, dosahující v maximu přes 5 GW. Přebytek je využit k uložení do akumulátorů.

Čtěte také: Více o sluneční energii

Graf 12 Detailní zobrazení jediného dne 18. 8. Leden představuje výrazně proměnlivější období. Zatímco 4. až 7. ledna je deficit až 4 GW, v závěru ledna nastává větrné období trvající až do 12.

Graf 13 Produkce jednotlivých zdrojů mixu maximálního nasazení OZE v období 2. 1. až 1. Jak ukazuje následující graf, nastalé bezvětří 12. 2.

Graf 14 Produkce jednotlivých zdrojů mixu maximálního nasazení OZE v období 25. 1. až 24.

Tento příspěvek je mimo jiné i reakcí na článek pana Smrže zveřejněném na Oslu 12. 2. Uvádí tam, že je možné předpovídat sluneční výkon až na 10 dnů dopředu. Ještě k otázce pana Smrže - cituji: „Budou české JE schopny regulovat výpadky větru či slunce v Německu či Rakousku?“ Sám si odpovídá, že jen zcela výjimečně.

tags: #obnovitelne #zdroje #energie #test

Oblíbené příspěvky:

• Co je Ekologická Etka Sládek?
• Odpad v Dolní Ředici
• Stojan na třídění s klipem: Detalní pohled
• Jak se zbavit odpadu efektivně?
• Třídění odpadu v domácnosti