Kolik zelené elektřiny zvládne elektrická síť v ČR?

Stop-stav novým fotovoltaickým a větrným elektrárnám přetrvává. Bylo rozhodnutí pozastavit připojování nových zdrojů do sítě technicky odůvodněné? Jaké jsou limity pro připojování fotovoltaických a větrných elektráren do sítě? Kolik obnovitelných zdrojů energie můžeme připojit do elektrizační soustavy? Opravdu tolik, kolik chceme?

V polovině února tohoto roku provozovatel české přenosové soustavy (ČEPS) a distribuční společnosti pozastavily vydávání kladných stanovisek k žádostem o připojení nových obnovitelných zdrojů energie do elektrizační soustavy, konkrétně fotovoltaických elektráren a větrných elektráren, a to s odkazem na možné ohrožení bezpečnosti a spolehlivosti distribuce elektřiny. Toto rozhodnutí vyvolalo v určitých kruzích vlnu ostré kritiky s více či méně hlasitě vyřčeným podtextem o nekalých a zákulisních praktikách energetické lobby. Při čtení různých mediálních výkřiků někteří čtenáři možná hledají odpovědi na racionální a logické otázky:

• Jednalo se o technicky odůvodněné rozhodnutí?

• Jaké jsou technické limity připojování fotovoltaických a větrných elektráren do sítě?

• Kolik fotovoltaických a větrných elektráren můžeme reálně připojit do sítě v České republice?

Elektrizační soustava je fyzikální systém, který lze poměrně přesně matematicky popsat a modelovat, takže na položené otázky můžeme nalézt odpovědi na základě exaktních výpočtů. Vhodným informačním zdrojem může být studie renomovaného výzkumného ústavu EGÚ Brno, která se zabývala technickými a ekonomickými dopady připojování nových obnovitelných zdrojů energie na českou elektrizační soustavu.

Připojování nových fotovoltaických a větrných elektráren

Obrázek níže ilustruje stav, ve kterém se distributoři elektřiny nacházeli v době zpracování studie (únor 2010):

 
Scénáře nárůstu instalovaného výkonu obnovitelných zdrojů energie ve studii EGÚ (2/2010). Zdroj: ČSRES

Ve studii byly prověřovány tři scénáře rozvoje fotovoltaických a větrných elektráren pro časové horizonty let 2012, 2015 a 2020:

• Scénář žádostí (modrá): Uvažuje realizaci všech obnovitelných zdrojů energie dle žádostí o připojení, které byly podány u provozovatelů sítí k 30. listopadu 2009.
• Scénář investorský (červená): Vychází ze žádostí investorů, avšak pouze v rozsahu požadavků příslušné směrnice EU o podílu výroby z obnovitelných zdrojů energie (v ČR cca 9,5 TWh v roce 2020). Za tohoto předpokladu postačuje vybudovat přibližně 38 % obnovitelných zdrojů energie ze žádostí podaných k 30. listopadu 2009.
• Scénář dle Národního akčního plánu rozvoje obnovitelných zdrojů energie (zelená): Plán Ministerstva průmyslu z ledna 2010 (NAP 2010), který předpokládá splnění závazků vůči EU v roce 2020.

Příčiny nárůstu žádostí o připojení nových zdrojů energie

Zákon o podpoře obnovitelných zdrojů č. 180/2005 Sb. ukládá provozovatelům sítí povinnost připojit obnovitelných zdrojů energie a vykupovat veškerou vyráběnou elektřinu za cenu stanovenou pro daný rok Energetickým regulačním úřadem, přičemž za stávající situace je tato cena garantována po dobu patnácti let. Výkupní cena v ČR je natolik atraktivní, že k nám přilákala řadu zahraničních investorů. K nárůstů žádostí rovněž přispěla i skutečnost, že v Číně došlo v posledních letech k navýšení výrobních kapacit fotovoltaických panelů, což mělo za následek poměrně výrazné snížení cen, tj. investičních nákladů na výstavbu budoucích fotovoltaických elektráren.

Aktuálně dostupné informace o počtu žádostí o připojení k 30. dubnu 2010 jsou uvedeny v následující tabulce:

 
Žádosti o připojení větrných a fotovoltaických elektrárenk 30.4.2010. Zdroj: ČSRES

Z tabulky vidíme, že do konce dubna distributoři povolili žádosti na větrné a fotovoltaické elektrárny s instalovaným výkonem 6 913 MW a uzavřeli smlouvy o připojení na 2 301 MW. Pro ilustraci uvádím, že výkon jednoho bloku elektrárny Temelín činí 1 000 MW.

Z výše prezentovaných čísel je zřejmé, že se potenciální nárůst instalovaného výkonu obnovitelných zdrojů energie v ČR od počátku r. 2010 začal radikálně odchylovat od předpokládaných scénářů, takže vyhlášení „stop stavu“ v únoru bylo rozumným řešením, a to alespoň do doby dokončení nezbytných legislativních úprav v oblasti připojování obnovitelných zdrojů energie.

Kritikům tohoto rozhodnutí ještě připomínám skutečnost, že distributoři elektřiny nemohou předem zjišťovat „míru spekulativnosti“ jednotlivých žádostí, např. o své vůli prověřovat či posuzovat možnosti jednotlivých investorů na financování projektů apod.

Limity připojování obnovitelných zdrojů do sítě

Větrné a fotovoltaické elektrárny už ze samotného fyzikálního principu své funkce vyrábí elektřinu podle aktuálních klimatických podmínek, tedy více méně nepředvídatelně. Jejich výkon může v průběhu několika minut kolísat v rozmezí od nuly až po maximální výkon. Navíc kolísá i samotná spotřeba, avšak v tomto ohledu je po desítkách let provozu elektrizační soustavy k dispozici dostatek zkušeností umožňujících provozovateli poměrně přesně předpovědět chování spotřeby v různých obdobích dne, měsíce, roku.

Provozovatel soustavy a distribuční společnosti jsou doposud povinni veškerou vyráběnou elektřinu z obnovitelných zdrojů energie přednostně vykupovat a nemohou ji regulovat (např. omezovat výrobu). Musí mít tedy k dispozici jiné elektrárny s dostatečným výkonem (např. vodní a plynové), které budou schopny přesně podle požadavků provozovatele soustavy dostatečně rychle zvyšovat výkon při náhlém poklesu výroby z obnovitelných zdrojů energie a naopak snižovat výkon při náhlém vzrůstu výroby z obnovitelných zdrojů energie. Tyto elektrárny poskytují tzv. podpůrné služby. Laicky řečeno to znamená, že fotovoltaické a větrné elektrárny nemohou pracovat v elektrizační soustavě samy o sobě, vždy musí být připraveny další elektrárny, které je okamžitě zastoupí.

Situaci ještě více technicky komplikuje fakt, že vybrané elektrárny zařazené do podpůrných služeb poskytují tzv. „regulační výkon“ jako určitý předem stanovený podíl ze svého celkového instalovaného výkonu. Takže, aby mohly poskytovat podpůrné služby, musí být v provozu a vyrábět elektřinu, což vlastně znamená jejich „vynucený provoz“. Chceme-li však zároveň zajistit vysoké zastoupení výroby z fotovoltaických a větrných elektráren, ocitáme se v situaci „nadvýroby“ elektřiny. Toto především platí v období letního poklesu zatížení, kdy lze naopak očekávat maximální výrobu především ve fovotovoltaických elektrárnách. Důsledkem je vynucený export elektřiny, aby z elektrizační soustavy ČR nebyly „vytlačovány“ zdroje poskytující podpůrné služby. V odkazované studii je tento export vyčíslen na 8 až 13 TWh ročně, přičemž se předpokládá účast jaderných bloků v záporné terciární regulaci (snižování výkonu podle požadavku provozovatele soustavy).

Připomínám, že výstavbu elektráren poskytujících podpůrné služby nelze žádné energetické společnosti nařídit. Nehledě na to, že stavba větších elektráren a jejich připojení do přenosové nebo distribuční soustavy trvá mnoho let (zdlouhavé povolovacích procedury), zatímco fotovoltaické nebo větrné elektrárny lze vybudovat za podstatně kratší dobu.

Kolik fotovoltaických elektráren lze v ČR připojit?

Připomeňme si, že obecně záleží na konkrétní struktuře, instalovaném výkonu a regulačních možnostech zdrojů každého (obvykle národního) provozovatele soustavy. Takže provozovatelé disponující relativně rozsáhlejšími sítěmi s vyšším zastoupením rychle regulovatelných vodních a plynových zdrojů mohou povolit vyšší podíl zdrojů s přerušovanou a nepředvídatelnou výrobou (větrné a fotovoltaické elektrárny) a zároveň garantovat dostatečnou bezpečnost a spolehlivost provozu.

Je zřejmé, že např. konkrétně v případě ČR při dosažení velikosti instalovaného výkonu z větrných a fotovoltaických elektráren v rozsahu několika temelínských bloků se jedná o závažný technický problém, přičemž provozovatel sítě musí mít naprostou jistotu bezpečného zvládnutí všech přechodových stavů.

V odkazované studii byl vypočten limit soudobého pohotového výkonu neřiditelných obnovitelných zdrojů energie (větrné a fotovoltaické elektrárny) pro bezpečný provoz elektrizační soustavy ČR v následujícím rozsahu:

• Limit pro období 2010-2012:            1650 MW
• Limit pro období 2013-2015:            2000 MW

Dle závěrů studie tedy můžeme v ČR instalovat neřiditelné obnovitelné zdroje energie souhrnně odpovídající výkonu zhruba dvou temelínských bloků.

Je možné limit pro fotovoltaiku zvýšit?

Ano, při splnění určitých podmínek. Jedním z možných řešení by mohla být výstavba nové přečerpávací vodní elektrárny, která by umožnila eliminovat náhlé změny pohotového výkonu v soustavě, např. obdoba stávající přečerpávací elektrárny Dlouhé stráně.

V elektrárně Dlouhé stráně jsou instalována dvě hydrosoustrojí s největšími reverzními Francisovými turbínami v Evropě. Výkon každého ze strojů činí v turbínovém provozu 325 MW a čerpadlovém provozu 312 MW, takže elektrárna je schopna dle potřeby navýšit výkon elektrizační soustavy ČR o 650 MW či naopak odebírat výkon 624 MW.

Počet fotovoltaických elektráren v ČR se blíží 8 000

Elektrárna je schopna přejít z klidového stavu do plného výkonu v turbínovém provozu do 100 sekund (výroba elektřiny), v čerpadlovém provozu do 400 sekund (spotřeba elektřiny) a přechod z čerpadlového do turbínového provozu zvládne za 150 sekund. Provoz elektrárny je plně automatizován.

Z prezentovaných parametrů vidíme, že tyto moderní elektrárny jsou schopny vyrovnávat výrazně kolísající a časově nepředvídatelnou výrobu ve fotovoltaických a větrných elektrárnách.

Jak dál s s obnovitelnými zdroji v ČR?

Pokud chceme z obnovitelných zdrojů energie učinit skutečně „rovnoprávný“ energetický zdroj, s čímž se ztotožňuje i autor článku, je nutné urychleně realizovat nezbytná opatření v technické, ekonomické i legislativní oblasti:

• V oblasti technické to znamená, že podmínky provozu obnovitelných zdrojů energie větších výkonů (fotovoltaické, větrné eleketrárny) musí být nastaveny v souladu s konkrétními technickými a fyzikálními možnostmi obdobně jako u ostatních klasických výroben elektřiny, tj. musí být zajištěn přiměřený podíl na regulaci sítě. Konkrétně to znamená možnost odstavení či omezování výroby v případě potřeby, zejména při předcházení mimořádných a havarijních stavů.
• V oblasti ekonomické to znamená přehodnotit systém garantovaných výkupních cen a zelených bonusů. Podle odkazované studie celkové náklady na podporu obnovitelných zdrojů energie v ČR dosáhnou do roku 2020 hodnot v rozmezí 370 až 470 miliard korun, tj. ekvivalent investičních nákladů sedmi až devíti stávajících temelínských bloků.
• V oblasti legislativní to znamená upravit systém podávání a registrace žádostí o připojování nových obnovitelných zdrojů energie do elektrizační soustavy. Je nutné eliminovat spekulativně podávané žádosti, které ve svém důsledku „blokují“ volnou kapacitu sítí, třeba i pro výstavbu zdrojů schopných poskytovat podpůrné služby. Řešením by mohlo být např. zkrácení platnosti žádostí, nutnost složení finanční kauce či nemožnost změny žádajícího subjektu v průběhu procesu.

Autor se pokusil prezentovat vybrané střípky informací z rozsáhlého dokumentu. Čtenářům, kterým není elektrotechnika cizí, lze doporučit alespoň zběžné pročtení celé studie. Ostatním čtenářům je snad nyní více zřejmé, že problematika připojování obnovitelných zdrojů energie do sítě je poněkud technicky, ekonomicky i legislativně složitější, než jak si představují někteří profesionální bojovníci za lepší zítřky a „čistší“ energetiku.

Více článků o energetice si můžete přečíst na blogu autora.

Související články

• • Fotovoltaické elektrárny v Česku končí: Kde je problém?
• • Řešení fotovoltaická krize: Proč nenásledujeme Německo?
• • Rozhodnuto! Výkupní ceny elektřiny z fotovoltaiky klesnou
• • Počet fotovoltaických elektráren se blíží 8 000: Zdraží elektřinu?

Tagy: Energie, Energetika, Solární energie, Fotovoltaika, Větrná energie,

• Katalog firem
  úspory energií, obnovitelné zdroje
• Poradna
  nechte si poradit od odborníků
• Rodinný dům plný úspor
  interaktivní tipy na úspory
• Najdeme vám dodavatele
  poptávky na zateplení, tepelná čerpadla, výměnu oken
• Kalkulačky úspor
  spočítejte si náklady na fotovoltaiku či dotace
• Aktuální zpravodajství
  nenechte si ujít žádnou novinku

Nejlepší články ze Světa bydlení