Pět iluzí o obnovitelných zdrojích energie (III.)

Třetí a závěrečné téma našeho miniseriálu se zabývá otázkou, zda obnovitelné zdroje jednou v budoucnu skutečně mohou plně nahradit stávající energetické zdroje.

Pro nové čtenáře ještě velmi stručně zrekapituluji, že v prvním díle jsme se zabývali úvodními dvěma tématy, tj. zda jsou obnovitelné zdroje energie opravdu nevyčerpatelné a snadno dostupné. V druhém díle jsme se společně zamysleli nad otázkou, zda jsou skutečně tak čisté a levné. A nyní už tedy můžeme přejít k našemu dnešnímu diskusnímu tématu.Iluze pátá: obnovitelné zdroje energie v budoucnu nahradí stávající energetické zdroje  Co je na tomto tvrzení iluzorního? Je přece jasné, že stávající zdroje (zejména fosilní) budou dříve či později vyčerpány, takže budou muset být tak jako tak nahrazeny. Abychom se neomezovali pouze na Českou republiku, zhodnoťme stávající situaci v oblasti energetiky v Evropě. Podle údajů Eurostat za rok 2006 byla v EU struktura výroby elektřiny podle energetických zdrojů následující: 58 % fosilní paliva, 19 % jádro, 18 % voda a 5 % vítr (převzato ze zprávy tzv. „Pačesovy komise“).  Ze statistických údajů je zřejmý jeden závěr: pokud chceme obnovitelnými zdroji nahradit stávající výrobu energie z fosilních paliv a současně ještě z jádra, hovoříme o více než 3/4 vyrobené elektřiny!

Obnovitelné zdroje versus fosilní a jaderné elektrárny - musí to skutečně být konfrontace?
Zdroj: Nazeleno.cz

Otázka tedy zní: bylo by možné s využitím politických prostředků, nejrůznějších ekonomických podpůrných programů a zvýhodněných výkupních cen postupně (trpělivě, třeba po desítky let) za každou odstavovanou fosilní/jadernou elektrárnu budovat dostatečný počet malých lokálních a decentralizovaných ekologických elektráren, abychom optimálně využili rozdílné přírodně podmínky v konkrétních lokalitách, a takto postupně směřovat elektroenergetiku k našemu vysněnému ekologickému ideálu? Než si zkusíme odpovědět, podívejme se, jak je strukturována dnešní elektroenergetika. Základem jsou velké výrobny, především uhelné a jaderné, o výkonu v řádu stovek MW až jednotek GW. Dosavadní technický vývoj směřoval, podotýkám z mnoha dobrých důvodů, k velkým jednotkovým výkonům a technologiím s maximální nezávislostí na dodávkách paliva a aktuálních povětrnostních vlivech. Na konci dosavadního technického vývoje se nacházejí jaderné elektrárny, které nevyžadují kontinuální dodávku paliva a s výjimkou několikatýdenní odstávky mohou pracovat celý rok s maximálním výkonem. Toto jsou elektrárny pracující v tzv. základním pásmu denního diagramu zatížení. Při vyšším zatížení jsou spouštěny pološpičkové elektrárny (obvykle menší uhelné nebo plynové) a zatížení ve špičkách vykrývají špičkové elektrárny (obvykle přečerpávací vodní). Tento mix elektráren zajišťuje dostatečnou výkonnost, stabilitu a trvalé vyrovnávání aktuální bilance výroby a spotřeby elektřiny.

Denní diagram zatížení elektrické soustavy ČR z 19.12.2007
Zdroj: ČEPS a.s.

Veškeré technické a přírodní faktory, které omezují možnosti energetického zdroje vyrábět elektřinu, jsou prezentovány prostřednictvím tzv. koeficientu ročního využití instalovaného výkonu. Vzhledem k bezprostřední závislosti většiny obnovitelných zdrojů na přírodních vlivech je jejich koeficient ročního využití mnohonásobně nižší než v případě fosilních nebo jaderných zdrojů a zároveň z nich dělá „energeticky nepředvídatelný“ zdroj (operátoři sítě nevědí předem s dostatečnou přesností, kdy bude/nebude zdroj pracovat). Koeficient ročního využití podle typu zdroje v České republice

Jaderné
Tepelné
Vodní
Větrné

Zdroj: Wikipedia (CZ) 

Jaké to má důsledky? Vzhledem k nízkému ročnímu koeficientu využití obnovitelných zdrojů by v některých případech bylo nutné za jeden velký fosilní popř. jaderný zdroj vybudovat desítky popř. dokonce až stovky menších jednotek. Už jsem se zmiňoval v prvním díle o 12 tisících větrných turbín o výkonu 1 MW a dobou provozu průměrně 1000 hodin ročně jako náhradu za oba bloky Temelína, přičemž při nasazení nejmodernějších větrných elektráren o výkonu 3 MW a průměrnou dobou provozu s plným výkonem 2500 hodin za rok by to bylo 1600 kusů. Dále jsme konstatovali, že výkon a dobu provozu elektráren na obnovitelné zdroje lze velmi obtížně předpovědět a samozřejmě jejich výkon silně kolísá v čase podle aktuálních přírodních podmínek, takže představují destabilizační prvek elektrizační soustavy.  Operátoři elektrických sítí jsou doposud schopni resp. musí vyrovnávat destabilizační vliv obnovitelných zdrojů s využitím svých záloh, což mnohé propagátory obnovitelných zdrojů vede k nezlomnému přesvědčení, že tomu takto bude navždy. To je ovšem hluboký omyl. Čím větší by byl podíl obnovitelných zdrojů v energetickém mixu, tím větší by bylo riziko výskytu řetězce nepříznivých okolností rezultujících v náhlý a nepředvídatelný pokles výroby elektřiny. A od určité kritické míry zastoupení obnovitelných zdrojů v mixu by už nebylo možné síť stabilizovat s využitím jiných obnovitelných zdrojů. V tomto případě by operátor sítě musel „násilně“ snižovat spotřebu – tj. využívat regulační stupně, v podstatě odpojovat spotřebitele. V katastrofických případech by mohlo dojít k rozpadu soustavy (tzv. „blackout“), která by se znovu „skládala“ dohromady mnoho hodin.

Větrná farma Goodnoe Hills 44x2 MWe (USA, stát Washington)
Zdroj: REpower Systems AG

Logickým závěrem je, že pouze z obnovitelných zdrojů nelze sestavit dostatečně výkonný a spolehlivý energetický mix. Chceme-li tedy (resp. někdy budeme muset) podstatně redukovat zdroje na fosilní paliva, bude pravděpodobně nutné vybudovat „pilíře“ elektroenergetiky z jaderných elektráren, a to včetně jaderných elektráren provozovaných v regulačním režimu. 

Skutečností je, že s tímto závěrem se velmi mnoho propagátorů obnovitelných zdrojů velice tvrdě odmítá smířit a stále jsou publikovány nové a nové teoretické práce, které se snaží sestavit „ekologicky správný“ energetický mix, který by splňoval všechny požadavky z hlediska zajištění výkonu, spolehlivosti, stability a odolnosti soustavy proti náhlému kolísání výkonu. Jedná se např. o sdružování různých diverzifikovaných a decentralizovaných obnovitelných zdrojů do „virtuálních“ energetických bloků společně řízených v rámci centralizované rozvodné soustavy výkonnými řídícími systémy, ale o těchto supermoderních koncepcích si můžeme něco povědět až někdy příště.

Tímto končí náš přehled největších iluzí o obnovitelných zdrojích energie. Dovolím si jej zakončit následujícím konstatováním. 

Obnovitelné zdroje rozhodně nejsou všelék na všechny dnešní energetické problémy. Stejně jako jiné zdroje energie mají své výhody a nevýhody a rovněž fyzikální, technické a ekonomické limity. Mohou tedy částečně přispět k řešení energetických problémů budoucnosti, tzn. mohou vhodně doplňovat budoucí energetický mix, avšak samy o sobě nemají šanci vymazat stávající fosilní a jaderné zdroje z energetické mapy. 

(Psáno pro server Nazeleno.cz a blog.iDNES)

Petr Nejedlý