Vichr, vítr, větřík, větříček znamenají potíže

Ve svých článcích na téma elektroenergetiky jsem se již několikrát zmiňoval o tom, že vzhledem k oficiální vládní politice odstoupení od jaderné energetiky v Německu a stále stoupajícímu podílu obnovitelných zdrojů v energetickém mixu se budou muset němečtí kolegové vypořádat s technickými problémy, které jim „uvařili“ bojovníci za čistší energetické zítřky v politické a legislativní kuchyni. Tento čas již nastal.

Na jednom z mých oblíbených německých energetických serverů Energie-Fakten.de uveřejnil dlouholetý pracovník VDEW Ing. Eberhard Wagner článek o možnostech provozu jednotlivých typů elektráren v rámci denního diagramu zatížení německé elektrizační soustavy. Autor analyzoval především vliv větrných elektráren. Chtěl bych tímto čtenářům zprostředkovat některá vybraná fakta a závěry. V Německu platí od roku 2000 Zákon o výrobě energie z obnovitelných zdrojů (Erneuerbare-Energien-Gesetz), který provozovatelům sítí předepisuje přednostně odebírat elektřinu vyrobenou v těchto zdrojích. Zákonodárci si příliš nelámali hlavu s technickými záležitostmi, takže řešení z tohoto vyplývajících technických „detailů“ velkoryse ponechali na bedrech provozovatelů sítí. Provozovatelé sítě musí ze zákona (a z fyzikální podstaty rovněž) zajistit trvalé vyrovnávání aktuálních rozdílů mezi výrobou a spotřebou el. energie a trvale udržovat síť na požadovaných technických parametrech.  Dle Ing. Wagnerem převzatých údajů z VDN činil souhrnný výkon větrných elektráren v Německu v roce 2006 cca 20 000 MW a celková výroba cca 30 miliard kWh (30 TWh). Při přepočtu tedy německé větrné elektrárny pracují na plný výkon cca 1500 hodin/rok. Nebo-li roční koeficient využití instalovaného výkonu činí 17%, což je nedostižná hodnota pro české provozovatele větrných elektráren. Pouze pro doplnění a porovnání s českými poměry uvádím, že celkový instalovaný výkon všech elektráren v ČR činí v současné době přibližně 17 600 MW a tuzemská netto spotřeba 60 TWh. Takže instalovaný výkon a výroba německých větrných elektráren jsou skutečně impozantní. Z německých údajů vidíme, že větrné elektrárny jsou skutečně schopny vyprodukovat ohromné množství elektřiny, které je srovnatelné se zavedenými fosilními zdroji. Tak v čem je problém? Když postavíme dost větrných farem, můžeme jimi nahradit ostatní fosilní a popř. i jaderné zdroje?  Jak už jistě tuší i absolutní techničtí laici, problém spočívá v naprosté nepředvídatelnosti větru. Na rozdíl od optimistických vizí generací minulých nejsme doposud schopni poroučet větru a dešti, což má svoje závažné technické důsledky. Ing. Wagnerovi se podařilo ony zmiňované závažné technické důsledky názorně prezentovat prostřednictvím dvou velmi ilustrativních grafů.  Na prvním grafu jsou zobrazeny souhrnné hodnoty denního minima a maxima výkonu větrných elektráren v Německu v průběhu září 2007. Na svislé ose je vynesen výkon v MW s vyznačením minimální a maximální hodnoty. Na vodorovné ose se nacházejí jednotlivé dny v daném měsíci.

Převzato z energie-fakten.de Dipl. Ing. Eberhard Wagner: Inwieweit ist die – momentane – Stromerzeugung der unterschiedlichen Kraftwerke, insbesondere die der Regenerativ-Kraftwerke, den typischen Lastbereichen des Strombedarfs zuordenbar (Strommanagement)? Jak se dalo čekat, vítr foukal opravdu dle vůle Boží. Například dne 20.09.2007 foukal relativně „energeticky správně“ a výkon elektráren kolísal v rozmezí od 5500 MW do 8300 MW. Zato o týden později 27.09.2007 výkon kolísal v rozmezí od 1400 MW do 11 400 MW, tj. ve výkonovém rozsahu 10 bloků elektrárny Temelín! Velmi zajímavý pohled je rovněž na grafické zobrazení měsíčního minima (dolní zelená čára) a maxima (prostřední fialová čára) výkonu větrných elektráren v Německu v časové řadě od ledna 2006 do září 2007, a to se zohledněním instalovaného výkonu (horní modrá čára).

Převzato z energie-fakten.de (odkaz na článek viz výše) Vidíme, že minimální výkon je prakticky totožný s bezvětřím a nulovou výrobou a maximální výkon kolísá v rozmezí od 4000 MW (červenec 2006) do 18 600 MW (březen 2007).  Z výše uvedených grafů vyplývá, že vzhledem k velmi nerovnoměrné a nepředvídatelné výrobě nelze větrnými elektrárnami reálně nahradit výrobu v elektrárnách na klasická paliva, protože značná část produkční kapacity musí být trvale zálohována, a to právě klasickými zdroji. Souhrnně a poněkud konfrontačně se dá říci, že v takto masivním měřítku působí větrné elektrárny v elektrizační soustavě potíže naprosto vždy, když se Všemohoucí rozhodne roztočit popř. neroztočit jejich vrtule. Nebo trochu smířlivěji: můžeme hovořit o poměrně významném, avšak nikoliv rozhodujícím, doplňku energetického mixu. Němci uvádějí, že tzv. „zajištěný výkon“ větrných elektráren činí přibližně pouze 8% jejich instalovaného výkonu. Další zajímavou skutečností je, že dle jejich názoru bude výsledné procento zajištěného výkonu s pokračující výstavbou dalších plánovaných (především „off-shore“) větrných farem dále klesat. Působí to naprosto nelogicky, u klasických zdrojů je tomu právě naopak. Proč tedy? Německé zkušenosti ukazují, že z hlediska geografického jsou větrné farmy silně lokálně koncentrovány a případný pokles intenzity větru zasahuje najednou velký počet zařízení. Není neobvyklé, že náhlé bezvětří resp. výrazný pokles intenzity větru postihne v krátkém časovém úseku značnou část celého severoněmeckého pobřeží. Reálná situace je taková, že pokud příroda dopřeje, severoněmecké větrné elektrárny vyrábí ekologickou elektřinu, čímž se šetří fosilní paliva (především uhlí a zemní plyn) a snižují emise CO2. V návaznosti na zvýšení výroby ve větrných elektrárnách musí být úměrně snížen resp. regulován výkon elektráren na fosilní paliva, především ve středním Německu, které větrné elektrárny zálohují. Ovšem za provozu na sníženém výkonu nepracují tyto fosilní elektrárny s optimálními technickými parametry, čímž se snižuje jejich účinnost a tímto se u nich zvyšuje měrná spotřeba paliva na vyrobenou MWh. To tedy fakticky znamená zvyšování emisí CO2 u těchto fosilních elektráren, což snižuje pozitivní efekt provozu větrných elektráren z hlediska tolik zdůrazňovaných emisí CO2...   Osobně jsem ještě nezaznamenal vyjádření žádného z propagátorů a provozovatelů větrné energetiky, který by tuto skutečnost veřejně ventiloval a případně nějak kvantifikoval. Otázkou je, jestli si tuto souvislost neuvědomují či dokonce nechtějí uvědomit, protože tento problém musí řešit a řeší zcela jiný subjekt – provozovatel sítě. Dalším problémem je, že na pobřeží severního Německa sice hodně fouká, avšak v tomto regionu je poměrně nízká spotřeba energie. Z toho logicky vyplývá požadavek na zajištění dostatečných přenosových kapacit (linek VVN) ze severního do středního a jižního Německa, tj. do míst spotřeby. Samozřejmě platí: čím více a výkonnějších nových větrných farem bude instalováno, tím více elektřiny bude nutno ve výrobních špičkách dopravovat do míst spotřeby a tím více vedení bude nutno rekonstruovat popř. nově postavit. Ruku v ruce s tím jde požadavek na možnost akumulace el. energie pomocí přečerpávacích vodních elektráren v době „nadvýroby z větru“ (tedy když fouká a není spotřeba) a její případnou dodávku v době spotřební špičky.  Je naprosto příznačné, že v této otázce je situace v Německu podobně absurdní a komická jako v jiných státech Evropy s vládním zastoupením strany Zelených, kdy větrné elektrárny jsou obecně prosazovány jako ekologické energetické zdroje, zatímco nové linky VVN a přečerpávací elektrárny jsou obecně zavrhovány jako výmysly energetické resp. betonové lobby a pokusy o odsávání peněz daňových poplatníků. Faktem je, že závislost mezi výstavbou nových větrných elektráren, linkami VVN a přečerpávacími elektrárnami není zcela evidentní a zřejmě ne všichni bojovníci za čistší energetiku jsou schopni a ochotni technické souvislosti nastudovat popř. se o nich nechat informovat. Psáno pro Neviditelného psa a blog.iDNES Petr Nejedlý