O jednom zimním týdnu a obnovitelných zdrojích v Německu

Elektroenergetika musí zajistit spolehlivé dodávky elektřiny i za nejnepříznivějších podmínek, které v případě obnovitelných zdrojů určují přírodní vlivy.

Na internetových fórech se poměrně často setkávám s názorem zástupců environmentálních hnutí, že česká (elektro)energetická koncepce je v zásadě technologicky zastaralá, přespříliš závislá na jaderných a fosilních dinosaurech a velmi málo reflektuje gigantický potenciál obnovitelných zdrojů energie (OZE). Na rozdíl od koncepce německé, která je naopak velmi progresivní, hluboce promyšlená a směřuje k dlouhodobému strategickému cíli úplného přechodu na OZE. Obvykle ještě následuje buď přímo vyřčená popř. pouze naznačená argumentace ve smyslu budoucí nepotřebnosti a neodvratném ekonomickém zániku konvenčních zdrojů pro výrobu elektřiny. Nikomu neberu právo na jeho názor, nicméně argumentace, zvláště o technické problematice, by měla vycházet z reálných faktů a nikoliv ideologicky motivovaných přání prezentovaných jako „neodvratný technický vývoj“. Navíc v současné době již máme k dispozici dostatek reálných provozních zkušeností, protože u našich západních sousedů jsou OZE již léta opravdu velmi významnou součástí energetického mixu. A zvláště letošní zima přinesla další informace o reálných možnostech OZE v rámci elektroenergetického systému vyspělé průmyslové země.

Je bez diskuze, že Německo je jedním z vůdčích průmyslových států, které se dlouhodobě snaží zvyšovat podíl OZE v energetice. V současné době v nich vyrábí každoročně zhruba třetinu veškeré elektřiny a souhrnný instalovaný výkon dosahuje vskutku gigantických 103 GW (včetně biomasy a vody). To je dostatečný rozsah, abychom byli schopni posoudit reálný přínos OZE k zajišťování primárního každodenního úkolu elektroenergetiky, tj. spolehlivého zásobování spotřebitelů elektřinou.

Abychom se oprostili od rozplizlé obecné diskuze nevedoucí k žádným závěrům, prezentuji svůj pohled na problematiku na praktickém příkladu.

Výroba elektřiny v Německu v 3. týdnu r. 2017
Německo, 3. týden roku 2017 (16.1-20.1), výkon dodávaný jednotlivými zdroji energie, odpolední špička, 18:00 hodin:

Struktura výroby elektřiny v Německu 16.01.2017 v 18:00 hod. podle typů zdrojů
Zdroj: Fraunhofer Institut (link)

Graficky jsou prezentovány údaje z pondělí 16.01, zbývající pracovní dny týdne až do pátku 20.01 byly skoro „přes kopírák“ a jsou prezentovány v následující tabulce:

	16.1.2017	17.1.2017	18.1.2017	19.1.2017	20.1.2017
	[GW]	[GW]	[GW]	[GW]	[GW]	[GW]
	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	40,86
	3,46	4,36	6,42	5,1	4,82	49,64
	0,55	0,36	0,43	0,47	0,35	-
	4,78	3,23	3,75	4,65	3,25	-
	0,06	0,08	0,07	0,08	0,07	-
Plyn	11,95	11,74	11,29	11,55	11,00	28,27
Ropa	0,54	0,27	0,65	0,63	0,28	4,19
	24,13	23,66	23,3	23,7	24,17	28,38
	17,10	18,13	17,36	16,9	17,57	20,9
	7,77	7,74	7,74	7,71	7,69	10,8
Biomasa	6,32	6,32	6,32	6,32	6,32	7,06
	1,47	1,26	1,33	1,46	1,19	5,59
Export	4,74	3,18	4,67	4,93	5,52	-
Spotřeba	73,39	73,97	73,99	73,64	71,17

Struktura výroby elektřiny v Německu 16.01.2017-20.01.2017 v 18:00 hod.
Zdroj: Fraunhofer Institut (link)

Při podrobnějším pohledu na prezentovanou tabulku je patrné, že národní spotřeba Německa v lednových odpoledních špičkách přesahovala hodnotu 70 GW, což je poměrně vysoká hodnota, nicméně v souhrnu byla energetika exportní. Pro výrobu z OZE se nejednalo o příliš příznivý týden. V šest hodin večer byla výroba ze slunce nulová a výroba z větru velmi slabá, přibližně v rozsahu 7-13% instalovaného výkonu, takže příspěvek nejvíce preferovaných a mediálně oslavovaných zdrojů „nové energetiky“ byl minimální. Výroba z vody byla rovněž limitována, takže jediným významnějším OZE zdrojem byla biomasa, která pracovala na 90% instalovaného výkonu. Naopak zastaralí „dinosauři“, tj. uhlí, plyn a jádro zajišťovaly více než 80% požadovaného výkonu.

V lednu by bylo samozřejmě možné nalézt jiné týdny s příznivějšími klimatickými podmínkami pro výrobu z OZE. A samozřejmě v průběhu roku můžeme nalézt dny, které naopak poskytují velmi příznivé až excelentní podmínky. Ostatně tyto případy jsou obvykle široce prezentovány ve sdělovacích prostředcích a doprovázeny oslavnou diskuzí na zelených serverech, právě ve smyslu výše zmiňovaného neodvratného zániku ostatních zdrojů v propadlišti dějin. Vracím se však znovu k úvodu článku. Síťoví operátoři musí zajistit spolehlivé dodávky elektřiny i za nejnepříznivějších podmínek, v případě OZE především klimatických. Zvláště pokud zmiňované podmínky mohou nastávat opakovaně, v průběhu několika po sobě následujících dní.

Otázkou k diskuzi je, co nám odkazovaný příklad může sdělit o reálných možnostech jednotlivých zdrojů a možném budoucím vývoji. Pokusím se závěry strukturovat podle vlastní typologie příznivců OZE.

Dílčí závěr pro „fotovoltaické vizionáře“
Fotovoltaičtí vizionáři milují údaj o příkonu slunečního záření dopadajícího na zemský povrch. Z tohoto údaje vypočítávají plochu potřebnou pro zajištění výroby dostatečného množství elektřiny pro svůj dům, vesnici, město, aglomeraci, stát, kontinent, celý svět, přičemž zajištění potřebného výkonu a kontinuálních dodávek elektřiny pro rozsáhlé energetické systémy obvykle považují za podružný technický problém. Předpokládám ovšem, že i ti nejskalnější jsou smíření se skutečností, že v lednu od šesti hodin večer až do dopoledne druhého dne fotovoltaika v Německu prostě nic nevyrobí, a to i kdyby byl instalován místo stávajících 41GW třeba dvojnásobný výkon. Technologický vývoj fotovoltaických článků tento problém zřejmě nevyřeší. Jedinou možností širšího uplatnění fotovoltaiky „nad klimatické limity“ je masivní nasazení technologií pro akumulaci elektřiny. Ovšem v případě národní soustavy průmyslového státu hovoříme o výkonech v řádu desítek GW a množstvích elektřiny v řádu TWh.

Dílčí závěr pro „antifosilní bojovníky“
Bojovníci proti emisím skleníkových plynů by si snad z reálného příkladu mohli odvodit, že v průběhu zimního období a nepříznivých klimatických podmínkách je náhrada fosilní energetiky obnovitelnými zdroji technicky a ekonomicky nereálná. Ti nejradikálnější z nich, kteří se z principu nechtějí smířit ani s plynovou energetikou a ošívají se dokonce i při spalování biomasy, musí vyřešit „mission impossible“ a rád si vyslechnu jejich technické návrhy řešení. Budou se prostě muset smířit s tím, že provozovatelé německých sítí požadují pro „OZE energetiku“ fosilní zálohy zejména v plynu ale i rovněž i uhlí v řádu více desítek GW, přičemž v zimě budou pálit vše, co jim přijde pod ruku. Bojovníci pouze proti uhlí mohou nalézt řešení v masivním rozvoji plynové energetiky, pokud se smíří s množstvím emisí CO2 při spalování plynu, výstavbou nových zdrojů a ekonomickou náročností plynu, zvláště pokud by v průběhu zimního období zdroje dlouhodobě pracovaly v pološpičkové či dokonce základní části denního diagramu zatížení. Budou se muset rovněž smířit se zvýšenou závislostí Německa na dovozu ruského zemního plynu.

Dílčí závěr pro „protijaderné bojovníky“
Bojovníci proti jaderné energetice mají relativně nejjednodušší pozici. Ostatně ukončení provozu jaderných elektráren v Německu bylo již v minulosti uzákoněno s termínem ke konci roku 2022. Ovšem i tak se jedná o velmi opravdu velmi ambiciózní úkol, protože jaderná energetika má sice instalovaný výkon „pouze“ 11 GW, ovšem v loni vyrobila o jedno procento více elektřiny než aktuálně instalovaných 50 GW z větru. Pokud si však po roce 2022 nechají zelení politici poradit a vyberou-li si k agitaci vhodné období roku, budou moci veřejnosti tvrdit, že výroba z jádra byla nahrazena OZE a nikoliv uhlím nebo plynem.

Závěr autora
Německo vyrobilo v roce 2016 zhruba třetinu elektřiny v obnovitelných zdrojích, což je opravdu úctyhodné množství. Pokud budeme vycházet z politického cíle maximalizovat podíl výroby elektřiny z OZE, tak prozatím prošlo nejjednodušší první třetinu své cesty. Navýšení podílu z 33% řekněme na 66% bude nepoměrně technicky komplikovanější a ekonomicky náročnější. Ovšem už nyní jsou národní možnosti mnohdy vyčerpány., zejména v oblasti větrné a solární energetiky. Jak bylo prezentováno, v průběhu zimy slunce a vítr mnohdy nevyrobí dostatek elektřiny pro národní potřebu, a bylo by potřebné instalovaný výkon zdrojů dále navyšovat. Ovšem v příznivých klimatických podmínkách, zejména v průběhu jara v případě fotovoltaiky resp. podzimu v případě větru, generují přebytek výkonu, který výrazně komplikuje život operátorům přenosových sítí sousedních států. A to dokonce natolik, že se rozhodli vůči Německu podniknout finančně náročná technická protiopatření. Takže, pokud parafrázuji, zelená je teorie a šedivá je praxe.

(Psáno pro blog.iDNES)

Petr Nejedlý