Přechod německé energetiky k obnovitelným zdrojům

V evropských médiích je německá energetika prezentována jako vzor přechodu z doby jaderných a fosilních dinosaurů do moderního období obnovitelných zdrojů.

V Německu prý umí vyřešit stávající problémy energetiky jinak, lépe, zeleněji a celý svět by se měl učit, jak na to. Nyní máme k tomuto učení ideální příležitost, protože Deutsche Energie-Agentur (DENA) publikovala v polovině srpna obsáhlou zprávu o integraci obnovitelných zdrojů v rámci německého a evropského trhu s elektřinou v následujících 40 letech.Dovolím si čtenářům z odkazované zprávy prezentovat dva grafy, které v kostce shrnují stávající představy DENA a dalších zpracovatelů o dalším směřování německé elektroenergetiky do r. 2050.Budoucí vývoj německé elektroenergetiky z pohledu instalovaného výkonu zdrojů

Instalovaný výkon výrobních zdrojů v Německu do r. 2050Zdroj: DENALegenda:Installierte Leistung [GW] – instalovaný výkon [GW]Turbinen PSW – přečerpávací vodní elektrárny (PVE)Geothermie – geotermální el.Photovoltaik – fotovoltaika (FVE)Biomasse – biomasaWind offshore/onshore – větrné el. pobřežní/vnitrozemskéLaufwasser – průtočné vodní el.KWK konventionell – konvenční el. s kombinovanou výrobou elektřiny/tepla (KVET)Öl – topné olejeGas – plyn Steinkohle – černé uhlíBraunkohle – hnědé uhlíKernkraft – jaderné el.Summe konventionell – součet: konvenční el.Summe EE – součet: OZEGesamtsumme – celkový součet

Už při zběžném pohledu na graf se můžeme vyjádřit k jedné nepřesné informaci, která stále častěji zaznívá ze sdělovacích prostředků, včetně českých. A tou je údajný konec fosilní energetiky v Německu. V r. 2050 má být v Německu celkem instalováno 239,3 GW, z nichž má být více než čtvrtina (61 GW) v konvenčních zdrojích, převážně v plynu a uhlí. V porovnání konvenčních zdrojů oproti roku 2010 (96,5 GW) se jedná o pokles instalovaného výkonu zhruba o třetinu. Rovněž můžeme hovořit o postupném snižování podílu uhlí a zvyšování podílu plynu. S konvenčními zdroji se však počítá pro poskytování tzv. systémových služeb, tj. pro řízení soustavy. Jedná se tedy o naprosto klíčové zdroje, bez nichž by nemohla být elektrizační soustava vůbec provozována.
Pro elektrotechniky je další zajímavou informací výrazné navýšení celkového výkonu v OZE z 53,9 GW v r. 2010 na cílovou hodnotu 170,2 GW v r. 2050, včetně výrazného navýšení výkonu zdrojů s kolísavou výrobou (fotovoltaika 75 GW, vítr 76 GW). Zajímavé rovněž je, že Němci zřejmě z důvodu neprůchodnosti povolovacích procesů přes environmentální legislativu hodlají rezignovat na výstavbu přečerpávacích vodních elektráren. Po roce 2020 již nebude jejich výkon zvyšován a bude stagnovat na 8,2 GW.
Na základě výše uvedených skutečností si tedy dovoluji formulovat dílčí závěr, že Německo ani v horizontu do r. 2050 nepočítá s odchodem od fosilní energetiky a zachová stávající „klasický“ způsob řízení soustavy s využitím konvenčních zdrojů, přičemž zastoupení OZE v mixu bude v průběhu následujících desetiletí velmi dynamicky narůstat.
Ovšem pohled na elektrizační soustavu jen a pouze optikou instalovaného výkonu není zdaleka úplný. Je nutné se rovněž zabývat výrobou jednotlivých druhů zdrojů.
Budoucí vývoj německé elektroenergetiky z pohledu výroby elektřiny

Výroba elektřiny v Německu včetně přímého dovozu z OZE do r. 2050Zdroj: DENA

Legenda:
Stromerzeugung [TWh] – výroba elektřiny [TWh]
Direktimport EE – přímý dovoz z OZE
PV – fotovoltaika (FVE)
Wind – vítr
Wasser – voda
KWK - kombinovaná výroba elektřiny/tepla (KVET)
Öl – topné oleje
Gas – plyn
Steinkohle – černé uhlí
Braunkohle – hnědé uhlí
Kern – jaderné el.
Summe konventionell – součet: konvenční el.
Summe EE – součet: OZE
Gesamtsumme – celkový součet
Stromnachfrage – spotřeba elektřiny
Poznámka: v položce KWK (KVET) zahrnuta rovněž výroba z biomasy a geotermálních zdrojů (tab. 7-3). Tyto hodnoty jsou rovněž promítnuty do dílčích součtů konvenčních zdrojů resp. OZE

V cílovém časovém horizontu r. 2050 vidíme značně vysoké zastoupení výroby v OZE (552,6 TWh) na celkové výrobě (628,8 TWh), což činí téměř 88%. Takže můžeme být všichni „greeny happy“? Ještě úředně zrušit těch zbytečných 12% a konečně budou problémy elektroenergetiky navždy vyřešeny, protože bude dostatek zelené elektřiny z OZE?
Nikomu neupírám tento, řekněme optimistický, přístup. Dovolím si však upozornit na několik skutečností, podle mého naprosto zásadních, které lze identifikovat z prezentovaných dat.
Začněme hned prvním řádkem tabulky „Přímý dovoz z OZE“. Od r. 2020 se má do Německa začít dovážet „zelená elektřina“ ze zahraničí, dokonce od r. 2040 v takové míře, že Německo bude celkově deficitní, tj. domácí výroba bude nižší než spotřeba. V r. 2050 bude tento dovoz představovat 123,3 TWh, tj. téměř 20% spotřeby. Dá to sice dosti práce, nicméně ve zprávě se můžeme dočíst, že „Přímým importem energie z OZE se rozumí virtuální dodávka ze zahraničních OZE do německé sítě dle Rozvojové koncepce BMU 2009. Geografický původ této výroby ani napájecí body (přívodní trasy) do Německa nejsou specifikovány“.
Jinými slovy, původní zpracovatelé této vize ze Spolkového ministerstva životního prostředí (BMU) předpokládají dovoz elektřiny do Německa. Bezpečně vědí, že bude zelená z OZE, ovšem nevědí, kde bude vyrobena, a jakým způsobem bude do Německa dopravena. Vzhledem k tomu, že zpráva DENA je stará pouze měsíc a v materiálu DENA je stále uvedena jako nosná koncepce rozvoje elektroenergetiky do r. 2050, tak usuzuji, že od r. 2009 stále nebyla tato vize blíže technicky specifikována. Nejsem akademik ani úředník ministerstva, ovšem z mého osobního pohledu elektrotechnika mám s touto proklamací (vhodnější výraz mě nyní nenapadá) poměrně výrazný „mentální problém“. Jen tak na okraj, zřejmě nelze očekávat, že by import „zelené elektřiny“ mohl být realizován z uhelného Polska, jaderné České republiky či Francie a Rakousko s Dánskem průmyslovou mocnost zelenou elektřinou jen tak snadno nezasytí. Rovněž jsem poněkud překvapen skutečností, že průmyslová mocnost zcela vědomě a plánovaně rezignuje na schopnost zajistit budoucí dodávky elektřiny ze svých vlastních zdrojů. V této souvislosti lze uvést srovnání s českou Státní energetickou koncepcí, která klade na "energetickou soběstačnost" neporovnatelně větší důraz.
Další diskutabilní předpoklad lze nalézt v posledním řádku „Spotřeba elektřiny“. V r. 2020 se v Německu něco stane, pravděpodobně dojde k nějakému technologickému či společenskému zlomu a spotřeba elektřiny se na 40 let zastaví na hodnotě 607 TWh. Rovněž i s touto proklamací mám mentální problém.
Je tedy navrhovaný elektroenergetický mix nesmyslný? To rozhodně nikoliv, kouzlo spočívá v jeho struktuře. V rozboru instalovaných výkonů jsem prezentoval, že v r. 2050 má být v Německu stále instalováno 61 GW v konvenčních zdrojích. Jejich výroba v r. 2050 má podle zprávy činit pouze 76,2 TWh, což odpovídá velmi nízkému koeficientu využití cca 14% (pouze špičkový resp. regulační provoz). Ovšem tyto zdroje jsou v případě potřeby schopny pružně navýšit výrobu řekněme až šestinásobně s koeficientem využití cca 80% (provoz v základní části diagramu zatížení + zachování regulačních funkcí). Samozřejmě s odpovídajícími dopady z hlediska spotřeby vstupních energetických surovin.
Závěrem lze konstatovat, že zpráva DENA bezesporu odráží aktuální politické názory o budoucím směřování německé elektroenergetiky podle hesla „100% elektřiny z OZE“, a to na základě externího podkladu z BMU, což je ostatně ve zprávě opakovaně deklarováno. Zároveň předkládá řekněme fyzikálně dostatečně realistickou míru zastoupení konvenčních zdrojů. V případě potřeby budou konvenční zdroje v průběhu následujících 40 let schopny vyrábět dostatečné množství elektřiny a regulovat elektrizační soustavu dle okrajových podmínek rozvoje a především reálného provozu OZE. Tyto dílčí okrajové podmínky lze v dnešní době s velmi silnými vnějšími ekonomickými a politickými zásahy pouze velmi obtížně definovat (např. výstavba nových OZE, přenosových sítí, regulačních zdrojů a rozvoj technologií akumulace velkých množství elektřiny) a míru jejich uplatňování prokáže až další reálný vývoj.
(Psáno pro blog.iDNES)
Petr Nejedlý