(3. pokračování článku Dekarbonizace živelná, nebo řízená?)
V předchozím blogu jsem se snažil vysvětlit, že energetika je běh na dlouhou trať, a právě takové nedomýšlení a přehlížení se projeví se zpožděním v budoucnu.
Nechci zatěžovat výkladem Kirchhoffových nebo Ohmových zákonů, jen se pokusím na příkladu toho, co spotřebitelé požadují po dodávce elektrické energie vysvětlit, jaké předpoklady plynoucí právě z fyzikálních zákonů musí být splněny.
Takže jaké parametry jako spotřebitel požaduji?
- Elektrické energie mám dostatek v čase a v místě, kde ji chci spotřebovávat.
- Samozřejmostí jsou fyzikální parametry typu např. napětí a frekvence, které zajistí řádné fungování spotřebičů.
- Je zajištěna kontinuita dodávky, prostě nám síť dodává spolehlivě. V případě vichřice tolerujeme výpadek, ale hodiny, nikoli dny.
- A protože to funguje, tak se staráme jen o cenu (zde to není o fyzice, ale o obchodních modelech) a ostatní bereme jako samozřejmost.
Pojďme se podívat, co znamenají body 1 až 3.
Elektrické energie mám dostatek v čase, kdy chci spotřebovávat
Tento jednoduchý požadavek říká, že okamžitá spotřeba určuje množství výroby a nikoli naopak. Výroba se v každém okamžiku musí rovnat spotřebě. Není-li spotřeba, musí se snížit výroba. Nebyl-li by požadavek dodržen, vedlo by to k nestabilitě sítě, místnímu přetížení a ve finále k rozpadu soustavy. Proto se regulují zdroje, pro předejití výpadkům sítí, přetížení. Proto existují systémové služby, když už nastane nějaká nestabilita. Proto máme nastaven systém ochran a blokád v přenosových a distribučních soustavách v rozvodnách a na zdrojích.
Doposud byla výrobní portfolia energetiky založena na regulovatelných zdrojích, tedy jsou schopny vyrábět dle spotřeby, jak zvyšovat okamžitou dodanou energii, tak snižovat. Změny do soustavy vnášela v podstatě jen změna spotřeby.
S rozvojem obnovitelných zdrojů je do soustavy zapojováno významné množství zdrojů, které nejsou schopny vyrábět dle spotřeby, ale tehdy, kdy mají podmínky (slunce, vítr). Další charakteristikou je jejich souběh, to znamená, že vyrábějí v principu v jednom čase všechny. A další charakteristikou je jejich sezónnost, zvlášť u fotovoltaických elektráren to znamená výrobu v období těch menších spotřeb energií.
Jaké mohou být důsledky? Pokud bude v Česku instalováno cca 10 GW fotovoltaik, pak jejich souběh půjde například v létě nebo o slunečném velikonočním víkendu proti spotřebě 4 - 6 GWh, to znamená cca polovina nebude moci dodat energii do sítě. V reálu to bude více, protože pro zabezpečení bodu 2 a 3 musíte nechat v provozu regulovatelné zdroje a ještě zdroje, které není vhodné odpojovat (typicky lokality s jadernými elektrárnami). Takže při těchto předpokladech, a v těchto situacích nenajde cca 2/3 instalovaného výkonu fotovoltaik svoji spotřebu.
To by ale byla velká chyba. Proto je nutné hledat řešení…
- Akumulace do baterií, krátkodobé řešení pro uložení energie pro pozdější spotřebu (řádově dny).
- Transformace elektrické energie do odvětví, kde dosud není masově používána, a tím zvýšení spotřeby. Transformace do tepla, do vodíku, do dopravy.
- Změna chování spotřebitelů. Směřování flexibilní spotřeby do období předpokládané nadvýroby z fotovoltaik.
Tyto tři body jsou stejně důležité jako celá podpora výstavby fotovoltaik. Pokud je zanedbáme, budeme mít sice zdroje, ale díky fyzikálním zákonům nebudou vyrábět. Bohužel, zatím nevnímám, že by jim byla přikládána dostatečná důležitost.
Dodržení fyzikálních parametrů ve všech místech
Soustava přenosu a distribuce energií musí zaručit to, aby v každém místě soustavy bylo požadované napětí a frekvence, tedy aby nám naše spotřebiče správně fungovaly.
Změna, která probíhá, se jmenuje decentralizace energetických výrob. V praxi to znamená, že do sítí stavěných na dodávku z centralizovaných výrob směrem ke spotřebiteli budu mít připojeno spoustu drobných výrobců, kteří ale ve finále budou mít součtově značný podíl na dodávkách. Pokud mám zachovat v každém bodu kvalitu dodávky, musím technicky přizpůsobit sítě. Pokud to neudělám, hrozí mi lokální problémy. Ano, z dálky to vypadá, že distributoři jsou nepružní, nechtějí připojovat to, co si naplánujeme. Přepočítávají parametry, co ještě síť snese a co ne, dávají omezující podmínky. Z blízka, pro mě se v zásadě starají o to, aby nám všem doma, v podnicích vše fungovalo tak, jak má.
Takže bez významných investic na přizpůsobení přenosové soustavy, distribučních soustav a přenosových kapacit do zahraničí podstupujeme riziko zjednodušeně nefunkčních spotřebičů. Tyto investice jsou stejně důležité jako investice do obnovitelných zdrojů nebo akumulace.
Zajištěná kontinuita dodávky
Celá soustava od zdrojů po odběrné místo musí být uspořádána tak, aby byla zaručena spolehlivost dodávky.
Spolehlivost je dána tím, že mám dostatek zdrojů, které jsou schopny ať již snížením nebo zvýšením dodávky do sítě vyrovnat jakoukoli nerovnoměrnost dodávky nebo odběru. Soustava od zdrojů po spotřebiče je schopna se vyrovnat s různými stavy. Ano, propojením přes hranice, budováním virtuálních výrob, agregací flexibility získáváme dodatečné nástroje, ale tyto jsou pomocné a nikoli zásadní. Spolehlivost dodávky je zásadně určena strukturou zdrojů ke struktuře spotřeby. Odpojením 6 GW instalovaného výkonu uhelných elektráren na základě jejich vytlačení z trhu cenou povolenky a jejich nenahrazení ve stejný okamžik přibližně stejným regulovatelným výkonem nízkoemisních zdrojů vnímám jako dekarbonizaci živelnou. Naivní je představa udržení stability soustavy dovozy. Je pro mne projevem lehkovážného přístupu a zříkáním se odpovědnosti za stabilitu soustavy. Platí: „Pomož si sám a bude ti pomoženo“.
V příštím, už posledním dílu článku se zaměřím na politický náboj energetiky.
Vladimír Hlavinka, vlastník ORGREZ Group a zakladatel ORGREZ ECO