Klimatický podcast 2050: Jak se na trhu stanovuje cena elektřiny?

Cena elektřiny na velkoobchodním trhu je výrazně proměnlivá. Podle jakého mechanismu se stanovuje? A proč je tak citlivá na změnu v ceně jediné položky – zemního plynu?

Za prudkým nárůstem cen elektřiny je hned několik faktorů – rychlé oživení světové ekonomiky po covidové krizi, závady na infrastruktuře a zdražení cen zemního plynu. Jak spolu tyto faktory souvisejí a jak vůbec celý systém výroby, obchodování a dodávek elektřiny funguje?

Poslechněte si speciální epizodu klimatického podcastu 2050 v přehrávači výše, nebo se začtěte do vysvětlujícího článku, který celý proces popisuje.

Základní princip elektrické sítě spočívá v tom, že výroba elektřiny musí být vždy (zhruba) stejná jako její spotřeba. Jestliže spotřeba výrazně přesáhne výrobu, dochází k většímu namáhání generátorů elektřiny. Pokud naopak výroba výrazně přesáhne spotřebu, může docházet k poškozování elektrické rozvodné sítě. Obojí pak v extrémním případě může vést k tzv. blackoutu, tedy k přerušení dodávky elektřiny. Výrobu a spotřebu je proto nutné neustále balancovat v reálném čase.

Spotřeba elektřiny se v průběhu dne liší – přes den je zpravidla vyšší než v noci. V zimě bývá poptávka po elektřině vyšší z důvodu vytápění, nicméně kvůli oteplování klimatu a rostoucí potřebě využívat klimatizace může v dalších dekádách letní spotřeba převýšit zimní.

Spotřebu elektřiny lze do určité míry dopředu odhadovat, a je proto možné předem plánovat i to, kolik elektřiny bude v každém okamžiku potřeba vyrobit. Toto plánování, tedy propojování nabídky elektráren na výrobu elektřiny s předpokládanou poptávkou dodavatelů elektřiny, probíhá na energetické burze.

Protože ale spotřebu elektřiny nelze nikdy odhadnout zcela přesně, v síti se vždy budou vyskytovat malé odchylky, které je potřeba v reálném čase vyrovnávat. Tuto regulaci provádí provozovatel přenosové soustavy, kterým je v České republice společnost ČEPS, a. s. Zjednodušeně řečeno ČEPS dává pokyny ke zvýšení nebo snížení výkonu vhodných nasmlouvaných elektráren (typicky uhelných nebo plynových).

Spotřeba elektřiny v České republice se v závislosti na dni a hodině pohybuje mezi 4,5 GW a 11,5 GW. Celkový instalovaný výkon všech elektráren (včetně tepláren) v ČR je ale zhruba 21,3 GW. Protože export do zahraničí má svá kapacitní omezení, mohou v určitém okamžiku běžet vždy jen některé elektrárny, zatímco ostatní jsou ponechány vypnuté.

Pro zapínání a vypínání elektráren jsou zásadní tyto parametry: jejich maximální možná výroba (instalovaný výkon), rychlost, s jakou je možné je zapnout (doba náběhu), a také náklady na výrobu elektřiny. České elektrárny lze zjednodušeně rozdělit do následujících hlavních kategorií.

Které elektrárny v daný den a hodinu poběží, o tom se rozhoduje na burze s elektřinou – poběží ty, kterým se na daný den a hodinu podaří svou elektřinu na trhu prodat (elektrárny samozřejmě musí při prodeji elektřiny respektovat svou schopnost elektřinu v daný den a hodinu skutečně vyrobit, tedy brát v potaz i svou dobu náběhu).

Jako první se k uspokojení poptávky využívají ty zdroje, které produkují elektřinu nejlevněji. Když je poptávka vyšší, než kolik mohou tyto levné zdroje pokrýt, využívají se dražší a dražší zdroje – dokud není poptávka uspokojena. Naopak při snižování poptávky po elektřině se nejdražší zdroje přestávají využívat jako první. Tomuto seřazení zdrojů podle ceny se v angličtině říká merit order.

Počasí omezuje výkon solárních a větrných elektráren. Uhelné a plynové elektrárny často rezervují část svého výkonu na vyrovnávání výroby a spotřeby (dle pokynů společnosti ČEPS), a tento výkon proto nemohou nabízet na burze. Výkon jaderných elektráren zase mohou omezit plánované odstávky.

Obecně vzato mají elektrárny dva druhy nákladů – fixní a variabilní. Fixní náklady jsou výdaje, které musí majitel elektrárny platit bez ohledu na to, jestli elektrárna běží, nebo stojí. Jsou to například mzdy zaměstnancům, náklady na údržbu či rozpočítané náklady na stavbu elektrárny.

Variabilní náklady jsou výdaje, které musí majitel zaplatit za každou jednotku vyrobené elektřiny. Sem patří zejména cena paliva, a případně i cena emisní povolenky, pokud elektrárna při výrobě elektřiny spaluje fosilní paliva, a tedy vypouští oxid uhličitý.

Každý majitel elektrárny chce vyrábět elektřinu vždy, když se mu to vyplatí, tedy když cena prodané jednotky elektřiny přesáhne její výrobní náklady. Elektrárny tak nabízejí elektřinu za částku, která se rovná jejich variabilním nákladům – za nižší částku nejsou ochotny elektřinu vyrábět (s výjimkou jaderných elektráren, které je drahé odstavovat). Za vyrobenou elektřinu pak elektrárny zpravidla dostanou vyšší částku, než jaká byla jejich nabídková cena – dostanou peníze podle ceny elektřiny na trhu.

V každém okamžiku se porovnává poptávka po elektřině od zákazníků s minimálními cenami od jednotlivých elektráren. V případě České republiky se to děje na energetické burze PXE v Praze. Elektřinu vždy vyrábějí ty nejlevnější elektrárny, které jsou dohromady schopny uspokojit poptávku.

Cena elektřiny na trhu je pak ta, za kterou elektřinu vyrábí ten poslední (nejdražší) zdroj, který je ještě potřeba k uspokojení poptávky.

Výslednou cenu elektřiny obdrží všechny právě vyrábějící elektrárny – i ty, které měly nižší nabídkovou částku. Tím trh motivuje elektrárny nabízet elektřinu za nejnižší možné ceny (kdyby nabídly vyšší, posunou se v merit order a jejich služby nemusí být vůbec využity), zároveň elektrárny většinou dostanou vyšší částku, ze které pak mohou generovat provozní zisk. Celkově to tedy znamená, že čím vyšší je poptávka po elektřině, tím více se musí zapojovat dražší a dražší zdroje, což navyšuje cenu elektřiny pro celý trh.

Když elektrárna vyrábí, generuje provozní zisk, protože cena elektřiny na trhu je většinou o něco vyšší než nabídková cena. Fixní náklady pak elektrárna pokrývá z tohoto provozního zisku. Protože však výši jejích příjmů z jednotky vyrobené elektřiny určuje trh, závisí provozní zisk elektrárny na průměrné ceně elektřiny na trhu.

Pokud budou tyto ceny příliš nízké, některé elektrárny nezvládnou pokrýt své fixní náklady a budou uzavřeny. Tím se ovšem sníží nabídka kapacit pro výrobu elektřiny a zvýší se průměrná cena elektřiny. Je-li průměrná cena elektřiny naopak vysoká, přiláká to investice do nových, levnějších elektráren, které pak rozšířením nabídky pro výrobu levnější elektřiny způsobí snížení průměrné ceny elektřiny. Takto se trh s elektřinou sám reguluje.

Nejlevnější elektřinu v současnosti produkují obnovitelné zdroje. Ty nepotřebují žádné palivo a neplatí za emisní povolenky, protože nevypouštějí oxid uhličitý. Jejich variabilní náklady jsou tak téměř nulové. Tyto zdroje vyrábějí elektřinu vždy, kdy je to dle aktuálních podmínek možné.

Druhým nejlevnějším zdrojem jsou (již postavené) jaderné elektrárny, protože mají velmi nízké variabilní náklady. Pokud však připočteme fixní náklady, vycházejí jaderné zdroje poměrně draze, což je jeden z důvodů, proč se v posledních desetiletích v Evropě staví velmi málo nových jaderných elektráren. Na trhu mají jaderné elektrárny zvláštní postavení, neboť je obtížné regulovat jejich výkon. Pokud jsou v daný moment poptávku schopny pokrýt jen obnovitelné a jaderné zdroje, mají přednost jaderné (zápornou nabídkovou cenou jednoduše na burze vytlačí obnovitelné zdroje).

V době, kdy výroba z obnovitelných zdrojů a jaderných elektráren k pokrytí celé poptávky po elektřině nestačí, přicházejí na řadu mnohem dražší zdroje, u kterých je možné vyrábět elektřinu dle potřeby (jsou regulovatelné). Mezi ně patří například elektrárny na uhlí, zemní plyn či biomasu. Pořadí jejich využití opět určí to, za jak nízkou cenu jsou tyto elektrárny schopny elektřinu vyrobit.

Mezi cenou nejlevnějších a nejdražších zdrojů jsou obrovské rozdíly. Během jednoho dne tak může cena elektřiny oscilovat mezi nulou a několika stovkami eur, podle momentální spotřeby a podle výroby z obnovitelných zdrojů. Instalovaný výkon obnovitelných zdrojů bude v Evropě nadále růst.

Můžeme tedy čekat častější hodiny s velmi nízkou cenou elektřiny, a tedy i méně hodin s velmi vysokými cenami elektřiny. Tímto způsobem budeme postupně snižovat závislost na fosilních zdrojích a také emise skleníkových plynů v energetice. Velkých výkyvů ceny elektřiny na burze se ale jen tak nezbavíme.

Jak by mohl trh s elektřinou v budoucnosti vypadat a na jaký mix zdrojů energie budeme v České republice pravděpodobně spoléhat? Co může každý z nás udělat pro to, abychom své náklady na elektřinu v budoucnu maximálně snížili?

Poslechněte si podcast v přehrávači v úvodu článku.