Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Zpráva Pačesovy komise z pohledu OZE (II)

Každý z primárních energetických zdrojů má svá rizika, proto je nutné založit celkovou strategii na energetickém mixu všech dostupných zdrojů, u jednotlivých komodit pak i na diverzifikaci dodavatelů. Z hlediska ochrany klimatu jsou přijatelné pouze dvě skupiny - jaderné a obnovitelné zdroje.

Konvenční zdroje energie

V současnosti jsou ropa i zemní plyn dodávány ze dvou zdrojů, uhlí je převážně domácí a diverzifikovat dodávky v budoucnosti je relativně snadné. Horší je situace u jaderného paliva, v současnosti je jediným dodavatelem Rusko, přechod na jiného dodavatele není možný v horizontu kratším než dva roky.

Uhlí

bez ohledu na životnost zásob a limity těžby je při použití současných technologií vzhledem k emisím CO2 ekologicky nepřijatelné. Komerční nasazení CCS se nejméně do roku 2030 nepředpokládá. Jedná se však o nejvýznamnější domácí zdroj pro nejbližší období dostupný i v případě selhání dodávek jiných energetických surovin. Před rokem 2030 je očekáváno ukončení těžby černého uhlí a před rokem 2050 ukončení činnosti většiny hnědouhelných dolů.

Ropa

Převážně se spotřebovává v dopravě, kde je dominantním zdrojem energie. Má podobné ekologické nedostatky jako uhlí. Je téměř výhradně dovážena, zvyšuje proto energetickou závislost České republiky.

Zemní plyn

Předpokládá se, že částečně nahradí uhlí ve výrobě elektřiny a ropu v dopravě. Z hlediska ochrany klimatu je vhodnější než uhlí nebo ropa. Protože se téměř výhradně dováží, zvyšuje energetickou závislost České republiky.

Jaderné palivo

nelze z hlediska bezpečnosti dodávek energie považovat za domácí zdroj ani kdyby bylo vyráběno z tuzemského uranu, v ČR neprobíhá ani obohacování uranu ani kompletace palivových článků (ani přepracování paliva). Současná snaha managementu elektráren o snižování vázaného kapitálu vede k minimalizaci zásob jaderného paliva a tedy ke snížení bezpečnosti dodávek elektřiny z jaderných elektráren.

Teoreticky je možné přepracovávání vyhořelých palivových článků, ve kterých zbývá až 80 % "nespáleného" uranu, nicméně z důvodů ekonomických a hygienických se s tímto procesem nepočítá a vyhořelé články se skladují [Uran]. V rámci samotné atomové energetiky není možné uvažovat o náhradě U235 thoriem nebo U238 vzhledem ke smlouvě o nešíření atomových zbraní. V případě užití tzv. reaktorů s rychlými neutrony (tj. v případě Th a U238) totiž vznikají štěpné materiály pro výrobu jaderných zbraní [Uran].

Obnovitelné zdroje energie

Obnovitelné zdroje energie (OZE) jsou jediný ekologicky přijatelný domácí zdroj energie s poměrně dobře odhadnutelným potenciálem. V souvislosti se změnou klimatu sice panuje nejistota ohledně výnosů biomasy a energetického potenciálu vodních elektráren, očekávaná změna klimatu v České republice je však do roku 2030 zanedbatelná. Celkový potenciál OZE není při využití současných technologií schopen pokrýt současné energetické nároky hospodářství České republiky. Podle hodnověrných zdrojů [Faktor10] mají OZE při využití moderních technologií dostatečný potenciál k zajištění srovnatelného komfortu, na jaký jsme v současnosti zvyklí.

Podíl energie z OZE

Závazek EU zvýšit do r. 2020 podíl energie z OZE na 20 % je pro ČR s ohledem na přírodní podmínky upraven na 13 %. Tento cíl lze dle názoru NEK splnit. Ve srovnání se současným stavem je očekávaný nárůst podílu OZE více než dvojnásobný. Z grafického srovnání je však vidět, že v řadě jiných států EU je plánovaný nárůst ještě vyšší.

V současnosti je z OZE vyráběno asi 50 PJ tepla ročně, v tom tvoří asi 90 % biomasa. Meziroční růst v letech 2006/2007 byl 9,2 %, nejrychleji se rozvíjí tepelná čerpadla a fototermální kolektory.

Podíl OZE na spotřebě elektřiny je 4,7 %, z toho vodní energie pokrývá asi 60 % a biomasa asi 30 %. Výroba elektřiny ve vodních elektrárnách vykazuje kolísání v závislosti na srážkách, výroba elektřiny z biomasy meziročně v letech 2006/2007 vzrostla o 32 %. Nejrychleji se v procentuálním vyjádření rozvíjí fotovoltaické a větrné elektrárny, jejich podíl je však v současnosti zanedbatelný.

Biomasa a biopaliva

Pro produkci energetické biomasy by mohlo být uvolněno nejvýše 30 % orné půdy. Ostatní orná půda je nutná pro zajištění "potravinové bezpečnosti". Kromě spalování lze z biomasy získávat bioplyn, bioetanol a bionaftu. Celkový využitelný potenciál energie z biomasy na zemědělské a lesní půdě včetně odpadní biomasy je odhadován na 280 PJ.

Vítr

Potenciál větrné energie je v České republice výrazně nižší než v přímořských státech. Využitelné jsou oblasti pohraničních hor, Vysočina a Jeseníky. Odhadovaný potenciál je 1260 větrných turbín s celkovým instalovaným výkonem 2750 MW a roční výrobou 6000 GWh.

Voda

Česká republika je se svými cca 350 kWh/ha řazena mezi hydroenergeticky chudé země. Možnosti stavby velkých vodních elektráren jsou již vyčerpány (s výjimkou přečerpávacích), pro malé elektrárny je k dispozici ještě asi 400 lokalit. Jejich obsazením by vzrostl instalovaný výkon asi o 10 % a výroba asi o 19 %. Po rekonstrukcích se předpokládá zvýšení účinnosti u velkých elektráren o 4 až 5 %, u malých o 10 až 15 %. Využitelný potenciál je odhadován na 1125 MW výkonu při roční výrobě 2565 GWh.

Sluneční záření

Na metr čtvereční území České republiky dopadá 950 až 1100 kWh energie ročně. Celková suma slunečního záření dopadající na území České republiky je 250x vyšší než současná spotřeba energie. Sluneční záření je využíváno k výrobě tepla nebo elektřiny. Výroba tepla ve fototermálních kolektorech slouží převážně k ohřevu teplé vody, může pokrýt až 70 % potřeby. Výroba elektřiny se prudce rozvíjí, nejrozšířenější technologie - monokrystalický a polykrystalický křemík mají potenciál pro další snižování ceny. Využitelný potenciál je odhadován na 8,3 PJ tepla a 18,2 TWh elektřiny.

Geotermální energie

V současnosti je využíváno teplo akumulované v povrchových vrstvách půdy nejvýše do hloubky několika desítek metrů pro provoz tepelných čerpadel. Perspektivně se uvažuje o využití tepla proudícího z nitra Země k povrchu ke kombinované výrobě elektřiny a tepla. V tom případě se jedná o velmi stabilní zdroj, který nezávisí na počasí, denní době a změnách klimatu. Kolem roku 2015 se předpokládají první realizace geotermálních elektráren. Investičně patří k nejnákladnějším zdrojům, provozní náklady jsou však minimální. Konzervativní odhad dostupného potenciálu v České republice činí 10 TWh elektřiny a 26,9 PJ tepla, v tom je zahrnuto 7,9 PJ z tepelných čerpadel.

Úspory a zvyšování energetické efektivnosti

nejedná se sice o zdroj energie, ale ve výsledku je stejné, je-li energie vyrobena nebo ušetřena, v současnosti jsou investice do energetické efektivnosti často výnosnější než investice do OZE. Energie, která nemusela být vyrobena je jednoznačně nejlevnější.

Modernizace hospodářství přinášející úspory primárních energetických zdrojů a nízké emise je zároveň příležitostí pro český průmysl. Ve světě totiž "zelené technologie" zabírají stále větší prostor na trhu. Velikost tohoto trhu v EU (tj. převládajícím trhu českého exportu) se pohybovala okolo 170 miliard EUR. Pro srovnání činil podíl našeho exportu tzv. ekotechnologií v roce 2005 pouhých 5,1 %.

Vývoj investičních nákladů na nové zdroje elektřiny

Konvenční elektrárny

U fosilních a jaderných elektráren NEK do budoucna očekává růst investičních nákladů o 2,3 % ročně a zároveň růst účinnosti v souvislosti s přechodem na vyšší parametry vstupní páry. Za poslední 3 roky však investiční náklady vzrostly o 50 až 100 %, viz tabulka dole, v simulacích jsou však v rozporu s těmito informacemi jako základ brány ceny z roku 2005 - 43 až 48 tis. Kč/kWe pro uhelnou elektrárnu realizovanou v roce 2010 a 56 až 60 tis. Kč/kWe pro jadernou elektrárnu realizovanou v roce 2020.

Na skutečnost, že investiční náročnost jaderných elektráren neustále roste a u všech realizací z poslední doby došlo k prodloužení termínu dokončení a zvýšení investičních nákladů upozorňují i jiní autoři [Storm]. Další, co komplikuje odhad nákladů na stavbu jaderné elektrárny, je nízký počet realizací v posledních 20 letech.

EUR/kWe Skutečně kontrahované ceny - cenová úroveň 2005 Cenová úroveň 2008 - vlastní zdroj informací min. Cenová úroveň 2008 - vlastní zdroj informací max. Cenová úroveň 2008 - cizí zdroj informací Roční eskalace, %
Jaderná elektrárna 2000 2800 3200 3000 2,3
Uhelná elektrárna 1000 1900 2200   2,3
Paroplynová elektrárna 500 780 820   2,3

Tabulka: Měrné investiční náklady na konvenční elektrárny

Obnovitelné zdroje

Biomasa

NEK předpokládá růst investičních nákladů do 1 % ročně, ale zároveň růst účinnosti jak u kogeneračních jednotek na bioplyn, tak u tepláren na biomasu. Investiční náklady jsou zhruba 90 tis. Kč/kWe pro teplárnu na biomasu až 120 tis. Kč/kWe pro kogeneraci na bioplyn ve srovnání s konvenčními zdroji.

Fotovoltaika

U fotovoltaických elektráren je v dosavadním vývoji pozorován trvalý pokles ceny o 17 % při každém zdvojnásobení celkové produkce. Počátkem roku 2008 byly investiční náklady 135 tis. Kč/kWp. Do budoucna je očekáván pokles cen asi 5 % ročně. Zhruba do 20 let se tak fotovoltaické elektrárny dostanou v investiční náročnosti pod úroveň konvenčních zdrojů.

Vzhledem k současnému růstu produkce a výrobních kapacit lze očekávat pokles o 7 až 10 % ročně. Zbývá otázka, jak bude na potenciální investory působit skutečnost, že výkupní ceny budou podle zákona klesat maximálně o 5 % ročně.

Geotermální energie

Investiční náročnost je u prvních realizací očekávána asi 240 tis. Kč/kWe. Výraznou část nákladů tvoří pojištění projektu. Vzhledem ke skutečnosti, že se jedná o málo ověřenou technologii se předpokládá zpočátku výrazný pokles investiční náročnosti asi o 2 % ročně, zejména s poklesem ceny vrtných prací, později stagnace na úrovni 150 tis. Kč/kWe.

Vítr

Současné ceny jsou kolem 38 tis. Kč/kWe a očekává se jen mírný pokles ceny - kolem 0,2 % ročně. Předpokládá se instalace větších strojů s rotorem umístěným ve větší výšce, proto i využití výkonu bude postupně narůstat.

Voda

Vzhledem ke skutečnosti, že nové zdroje budou obsazovat stále méně výhodné lokality, předpokládá se, že investiční náročnost bude ze současné hodnoty 155 tis. Kč/kWe postupně narůstat přibližně o 1 % ročně.

Nedostatek odborníků

NEK poukazuje na kritický nedostatek kvalifikovaných pracovníků v celém sektoru energetiky a stejně tak i v energetickém strojírenství. Vzhledem k nízkému zájmu o studium mohou v blízké budoucnosti chybět odborníci pro přirozenou obnovu zaměstnanců. To by mohlo v důsledku ohrozit možnosti rozvoje jaderné energetiky.

Při pohledu na stávající nabídku studijních programů na vysokých školách je tato skutečnost pochopitelná u OZE, kde je nabídka zanedbatelná, překvapuje však u jaderné energetiky, kde nabídka studijních oborů vždy byla a dosud je vysoká. Nedostatek odborníků v energetice je však celosvětový problém, vzhledem k lepším platovým podmínkám v západní Evropě a USA to situaci v České republice ještě více komplikuje.

Vysoké ceny energie - nedostatek zdrojů?

Je zřejmé, že skončilo období nízkých cen energie a poprvé se objevily vážné pochybnosti o dostatku zdrojů energie pro svět z dlouhodobé perspektivy. Výrazně se proto zvýšil tlak na vyšší úspory energie a zavádění nových, účinnějších technologií.

Přes výše uvedené konstatování je však vysoká cena energie považována za nežádoucí stav, zejména pokud se jedná o dlouhodobou tendenci. Další nežádoucí stavy jsou omezení dodávek energie nebo jejich úplné přerušení. Vysoká cena energie může být způsobena nedostatečným výkonem energetických zdrojů nebo celosvětovým nedostatkem energetických surovin. Na nedokonalých trzích mohou mít vliv spekulace nebo kartelové dohody dominantních firem.

Je třeba doplnit, že pochybnosti o dostatku energetických zdrojů se v historii již několikrát objevily. Nejznámější je zřejmě publikace Limits to Growth ze 70. let minulého století [Limits]. Ovšem mnohem dříve, ještě před průmyslovou revolucí, byly vyslovovány obavy například o dostatek dřeva pro vytápění nebo tažných zvířat pro rozvíjející se dopravu. Uhlí, které se později stalo náhradou dřeva, v té době sice již bylo používáno, jeho podíl na spotřebě energie však byl zanedbatelný a proto nebylo uvažováno jako perspektivní alternativa.

Vysoké ceny energetických surovin jsou nutnou podmínkou pro hledání nových nalezišť a rozšiřování těžebních kapacit. Při nízkých cenách v posledních 20 letech jak průzkumy tak investice do nových těžebních zařízení stagnovaly.

Poznámka:

Většina informací pochází z [Pacesova]. Informace z jiných zdrojů jsou psány kurzívou.

Reference

[Faktor10] http://www.factor10-institute.org/
[Limits] Meadows, D. H.; Meadows, D. L.; Randers J.; Behrens III, W. W. The Limits to Growth. A Report to The Club of Rome's Project on the Predicament of Mankind. Club of Rome, Potomac Associates. Universe Books, 1974, ISBN 0876639015
[Pacesova] Zpráva Nezávislé odborné komise pro posouzení energetických potřeb České republiky v dlouhodobém časovém horizontu. Verze k oponentuře, 30.9.2008. Dostupné zde.
[Storm] Storm van Leeuwen, J. W. Nuclear power - the energy balance. [online]. [cit 27. 9. 2008]. Dostupné zde.
[Uran] Uran. [online]. Dostupné zde.
[ZasobyUranu] Exploration drives uranium resources up 17%. World Nuclear News [online], 3. 6. 2008. [cit. 12. 10. 2008]. Dostupné zde.

 
 
Reklama