- Obnovitelné zdroje jsou klíčovou součástí energetické transformace. Snižují emise a zároveň pomáhají posilovat energetickou soběstačnost Česka i Evropy. Samy o sobě ale v českých podmínkách zatím nedokážou zajistit stabilní dodávku elektřiny.
- Fotovoltaické a větrné elektrárny vyrábějí levnou a bezemisní elektřinu, jejich výkon ale závisí na počasí. Lze je omezit nebo vypnout, ale nelze jim poručit, aby vyráběly víc, když zrovna nesvítí nebo nefouká.
- Stabilní energetika proto nestojí na jednom typu zdroje, ale na chytré kombinaci obnovitelných zdrojů, akumulace, flexibility, posílených sítí a řiditelných zdrojů, které dokážou výrobu podle potřeby doplnit.
Výkon neznamená dostupnou elektřinu 24/7
V debatách o energetice se často pracuje s číslem instalovaného výkonu. To říká, kolik elektřiny může elektrárna maximálně vyrobit za ideálních podmínek – například fotovoltaika kolem poledne za slunečného dne.
Pro fungování energetické soustavy je však mnohem důležitější vědět, kolik elektřiny elektrárna reálně vyrobí a kolik je jí k dispozici ve chvíli, kdy ji skutečně potřebujeme. Elektřinu totiž potřebujeme neustále – ráno, večer, v zimě, během mlhy, při bezvětří i ve chvíli, kdy domácnosti a firmy spotřebovávají nejvíce elektřiny.
Proto samotný instalovaný výkon nestačí. Pro stabilitu sítě a dodávek elektřiny je klíčové, jak je výroba rozložená v čase a jak dobře se dá řídit.
Koeficient ročního využití je užitečný ukazatel, ale neříká všechno
Jeden z parametrů, který se u elektráren sleduje, je koeficient ročního využití. Ten ukazuje, kolik elektřiny zdroj skutečně vyrobí oproti teoretickému maximu, kdyby celý rok běžel na plný výkon.
V českých podmínkách se dnes průměrný koeficient využití fotovoltaických elektráren pohybuje přibližně okolo 12,6 %. U větrných elektráren je to zhruba 30 %. Hodnoty se samozřejmě liší podle lokality, technologie i konkrétního počasí v daném roce.
V modelových scénářích vývoje české energetiky do roku 2030 od Fakta o klimatu se koeficient ročního využití jednotlivých zdrojů pohybuje v těchto hodnotách:
- u fotovoltaiky kolem 10–12 %,
- u větrných elektráren kolem 25 %,
- u vodních elektráren kolem 25–30 %,
- u biomasy přes 60 %
-
a u jaderných zdrojů okolo 75 %.
Na první pohled to může svádět k jednoduchému závěru, že zdroj s vyšším koeficientem využití je pro soustavu automaticky lepší. Tak jednoduché to ale není.
Koeficient ročního využití říká, kolik elektřiny zdroj vyrobí za rok. Už ale neříká, jestli ji vyrobí ve chvíli, kdy ji soustava opravdu potřebuje – pro energetiku není důležitý jen celkový objem výroby, ale také její načasování, možnost regulace a samozřejmě i cena.
Fotovoltaika nevyrábí na povel
Fotovoltaika je dnes nejrychleji rostoucím zdrojem elektřiny v Česku. Její výhodou je rychlá instalace, nízké provozní náklady a bezemisní výroba. Z pohledu stability dodávek má ale jedno zásadní omezení – vyrábí pouze tehdy, když svítí slunce.
Nejvyšší výkon má obvykle kolem poledne a v letních měsících. V zimě je výroba výrazně nižší, v některé chvíle dokonce i nulová. To je problém hlavně proto, že spotřeba elektřiny bývá v zimě naopak vyšší – domácnosti více svítí, topí a využívají tepelná čerpadla.
Tento nesoulad dobře znají i majitelé domácích fotovoltaik. V létě jim často vznikají přetoky, které potřebují uložit do baterie, využít pro ohřev vody, poslat do virtuální baterie, sdílet nebo dodat do sítě. V zimě naopak musí většinu elektřiny odebírat ze sítě.
Fotovoltaika má v českém energetickém mixu velký potenciál a může pokrývat významnou část spotřeby elektřiny. Vždy za ní ale musí stát akumulace, flexibilita spotřeby, posílené sítě a záložní zdroje.
Výhody FVE
- Vyrábí velmi levnou a bezemisní elektřinu.
- V době výkonové špičky dokáže dodat do soustavy velké množství elektřiny.
- V případě potřeby je lze vypnout nebo omezit.
- Dá se instalovat poměrně rychle a v různém měřítku – od střech rodinných domů po velké solární parky.
Nevýhody FVE
- Vyrábí velmi proměnlivě, s výraznými špičkami i obdobími nulové výroby.
- Nelze ji zapnout na povel, musí svítit slunce.
- V zimě vyrábí výrazně méně, tedy právě v době, kdy bývá spotřeba elektřiny vyšší.
Větrné elektrárny pomáhají hlavně v zimě, ale také nejsou řiditelné
Větrné elektrárny mají oproti fotovoltaice jednu výhodu – často vyrábějí více v chladnější části roku, tedy v období, kdy je spotřeba elektřiny vyšší a fotovoltaika vyrábí méně. Díky tomu se mohou s fotovoltaikou vhodně doplňovat.
Ani vítr ale není řiditelný zdroj. Pokud nefouká, větrná elektrárna nevyrábí bez ohledu na to, jestli elektřinu zrovna potřebujeme. A pokud naopak fouká hodně ve chvíli nízké spotřeby, může vznikat přebytek.
Proto dává smysl rozvíjet fotovoltaiku i vítr společně. Každý z těchto zdrojů má jinou výrobní křivku v čase a jejich kombinace je pro soustavu i stabilitu dodávek užitečnější než jednostranné spoléhání jen na jeden z nich.
Výhody VTE
- Vyrábějí bezemisní elektřinu.
- Často vyrábějí více v chladnější části roku, kdy je spotřeba elektřiny vyšší.
- Mohou vyrábět i v noci, kdy fotovoltaika nevyrábí vůbec.
- Vhodně doplňují fotovoltaiku, protože mají odlišnou výrobní křivku v čase
Nevýhody VTE
- Jejich výroba závisí na tom, jestli fouká vítr – nelze je zapnout na povel.
- Jejich výkon kolísá a může mít období velmi nízké nebo nulové výroby.
- Výstavba nových větrných elektráren bývá složitější kvůli povolování, vhodným lokalitám a přijetí veřejností.
Výhoda vodních elektráren či bioplynových stanic
Vodní elektrárny s akumulací, přečerpávací elektrárny nebo bioplynové stanice mohou do určité míry reagovat na potřeby soustavy. Nejsou všemocné a jejich potenciál je v Česku omezený, ale z pohledu stability jsou cenné právě proto, že jejich výkon lze lépe řídit.
Bioenergetické zdroje mohou být důležité zejména jako doplněk tam, kde dávají smysl lokálně – například při využití odpadní biomasy nebo bioplynu. Velký nevyužitý prostor ale u biomasy nečekejme, protože jde o omezený zdroj.
Podobně je to u vodních elektráren. Vzhledem k hydrologickým podmínkám v Česku a omezeným možnostem výstavby nových velkých vodních děl budou vždy spíše doplňkovým zdrojem. Pro stabilitu soustavy mají význam, ale samy o sobě nemohou nahradit velké objemy výroby z jiných zdrojů.
Akumulace pomůže, ale nevyřeší všechno
Logickou odpovědí na proměnlivou výrobu obnovitelných zdrojů je ukládání, tzv. akumulace elektřiny. Bateriová úložiště dokážou ukládat přebytky a využít je později, například večer, kdy už fotovoltaiky nevyrábí, ale domácnosti spotřebovávají elektřinu.
To je velmi užitečné. U domácích fotovoltaik baterie zvyšuje využití vyrobené elektřiny. Ve větším měřítku zase pomáhá vyrovnávat krátkodobé výkyvy v síti.
Současné baterie ale řeší hlavně krátkodobou flexibilitu v řádu hodin. Nejsou ekonomickým řešením pro sezónní ukládání elektřiny z léta na zimu. I Mezinárodní energetická agentura upozorňuje, že rychlý rozvoj bateriových úložišť je důležitý hlavně pro zvládání hodinové proměnlivosti výroby ze slunce a větru.
Zimní období s nízkou výrobou z fotovoltaiky proto nelze jednoduše vyřešit tím, že „v létě vyrobíme víc a uložíme si to do baterií“ – technicky i ekonomicky je to zatím velmi neefektivní.
Stabilitu sítě zajistí kombinace více řešení
Z výše uvedeného vyplývá, že stabilní dodávka elektřiny není otázkou jednoho zdroje. Moderní energetika funguje jako propojený systém, ve kterém se jednotlivé prvky doplňují.
Patří do něj:
- obnovitelné zdroje, které sezóně a nárazově dodají velké množství levné a bezemisní elektřiny; tu můžeme ihned využít a část uložit do baterií,
- stálé zdroje, které vyrábějí základní objem elektřiny bez výkyvů – v případě Česka jde o jaderné elektrárny,
- baterie a další formy akumulace pro krátkodobé vyrovnávání výroby a spotřeby,
- flexibilita spotřeby, tedy schopnost domácností, firem nebo technologií přizpůsobit spotřebu nebo výrobu podle potřeb sítě,
- posílené distribuční a přenosové sítě,
- přeshraniční propojení sítí
- a řiditelné zdroje pro krátké úseky vysoké spotřeby, které dokážou dodat elektřinu ve chvílích, kdy ostatní zdroje nestačí, ideální jsou na to zejména plynové elektrárny.
Právě taková kombinace je důležitá nejen pro spolehlivé dodávky elektřiny, ale také pro větší energetickou bezpečnost. Evropa i Česko budou v příštích letech potřebovat energetiku, která bude méně zranitelná vůči výkyvům cen, geopolitickým nejistotám a závislosti na dovážených fosilních palivech.
Budoucnost obnovitelných zdrojů v Česku
Obnovitelné zdroje energie budou v české energetice hrát stále důležitější roli. Bez jejich rozvoje by nebylo možné dosáhnout snížení emisí ani snížit závislost na fosilních palivech.
Jejich význam ale není jen klimatický. Obnovitelné zdroje jsou zároveň jednou z cest, jak posilovat energetickou soběstačnost Česka i celé Evropy a snižovat závislost na dovozu paliv a surovin ze zahraničí.
Zároveň ale platí, že jejich proměnlivý charakter bude potřeba vyvažovat dalšími nástroji.
V našich podmínkách se proto jako realistická cesta ukazuje kombinace více přístupů – rozvoj obnovitelných zdrojů, zachování stabilních zdrojů, rozšiřování akumulace, zvyšování flexibility, výstavba záložních flexibilních zdrojů a posilování distribučních a přenosových soustav.
Právě schopnost tyto prvky propojit do funkčního celku bude jedním z hlavních úkolů české energetiky v příštích letech. Čím lépe se to podaří, tím stabilnější, čistší a odolnější může česká energetika být.
Mohlo by vás také zajímat:
Green Deal a energetika: jak Zelená dohoda pro Evropu ovlivňuje českou i evropskou energetiku
