Odchod od uhlí: Hádáme se o datum, ale nevíme, jak ho nahradit

Už tři měsíce uplynuly od zasedání uhelné komise, na němž tento poradní orgán vlády doporučil vyhlásit konec spalování uhlí v Česku na rok 2038. Vláda i přes několikeré sliby o datu nerozhodla, řeší naléhavější covidový problém. Mezitím zdražují emisní povolenky, politici odkládají vyhlášení tendru na stavbu dukovanské jaderky, Brusel přichází se stále ambicioznějšími klimatickými cíli a v Česku sílí tlak na rychlejší uhelný útlum.

Čím uhelné elektrárny a teplárny nahradíme a co nás to bude stát, to však stále jasné není.

„Podívejte se na Němce,“ říká profesor František Hrdlička z ČVUT, odborník na energetické stroje, který v uhelné komisi reprezentuje akademickou sféru. „Ti mají plán odstavit uhlí do roku 2038, ale vědí, že si konec uhlí nemohou dovolit, dokud na to nebudou připraveni. U nás to jde přesně obráceně. Je snaha nejdřív odstavit uhlí, a až pak řešit, čím ho nahradíme,“ říká v rozhovoru pro SZ Byznys.

Když uhelná komise počátkem prosince doporučila vládě rozhodnout o konci uhlí v Česku do roku 2038, slíbila, že dodatečně zpracuje také analýzy dopadů, jaké by to mělo. Pokračuje práce uhelné komise na slíbených analýzách?

Komise sice formálně pokračuje v činnosti, prakticky ovšem nikoliv. Ani v komisích, ani celá komise, my jako členové jsme neobdrželi žádné nové materiály.

Zastánci rychlejšího odchodu od uhlí doporučují fosilní elektrárny nahradit větším podílem obnovitelných zdrojů. Skeptici ale varují, že bude problém s nárazovou výrobou solárů a větrníků, které jsou závislé na momentálním počasí. Neřeší ale tenhle problém stále výkonnější technologie na akumulaci energie, obří baterie u obnovitelných zdrojů?

Bateriová úložiště jsou vhodná jen pro krátkodobá vyrovnávání přebytku a nedostatku elektřiny. Nebo pro rychlé regulační a kompenzační služby. Ten hlavní problém - sezonní výkyvy ve výrobě - však neřeší.

Jsou ale i pokročilejší technologie skladování energie než obří baterky, ne?

Ono ale při akumulaci vždycky dochází k velkým ztrátám. Účinnost nebateriových úložišť je i při nejoptimálnějším nastavení systému nejvýš padesátiprocentní. Jinými slovy, polovina energie vyrobené v solární nebo větrné elektrárně se při této dlouhodobé akumulaci a transformaci ztrácí.

Ve světě se však velká úložiště k ukládání přebytků z obnovitelných elektráren používají. I přes ty vysoké ztráty. A technologie se stále zdokonalují.

Teoreticky ano. My jsme před časem dělali studii pro ČEZ, který chtěl vyřešit, jak nakládat s přebytky elektřiny v jejich větrném parku na Balkáně. Řešili jsme situaci, kdy by se po dobu 14 dnů akumulovaly přebytky elektřiny a pak by systém vyráběl a dodával do sítě elektřinu asi po dobu šesti hodin. Použili jsme na to systém „power-heat-power“, tedy přeměnu elektřiny na teplo a pak znovu na elektřinu. Technicky to řešitelné bylo, i v rámci jejich ekonomických limitů. Ale šlo o uložení nějakých 110 megawatthodin, to není moc. A byly k tomu třeba tisíce tun kamení, například čediče, do kterých to teplo uložíte a pak to z něj zase musíte dostávat ven.

Tady jde prostě o měřítko. Při větším rozšíření obnovitelných zdrojů bude třeba ukládat a zpětně získávat ne stovky megawatthodin, ale gigawatthodiny energie. To je na papíře jednoduché, v praxi už tak ne.

Jaké technologie na skladování energie podle vás mají budoucnost?

Němci teď třeba zkoušejí u Berlína ve velkém pilotním projektu ukládání elektřiny do tepla. Mají technologii, jejíž pomocí můžete několikrát přeměnit vápenec na vápno a pak zase zpátky na vápenec. Může to být jedna z cest. Jenomže pořád jde o to měřítko. Dnes ještě ani perspektivní technologie nestačí třeba na tak výkonný zdroj, jakým budou německé offshorové větrné elektrárny po dokončení dnešních plánů. Pořád to nebude stačit na uložení veškerého potřebného přebytku v obdobích, kdy hodně fouká. A to pořád neřešíme ten obrovský rozdíl v produkci obnovitelných zdrojů mezi zimou a létem.

Mluví se o tom, že na vyrovnávání sezonních výkyvů obnovitelných zdrojů budou sloužit flexibilní plynové elektrárny, které by se stavěly výhradně k tomuto účelu. Není to řešení?

Jistěže teoreticky ano. Jen bude třeba postavit tyto zdroje, ale také k nim nové distribuční sítě. Je otázka, kolik to bude stát. Nové plynovody přijdou zhruba na stejné peníze, jako ty samotné flexibilní elektrárny.

Ony se takové plynové elektrárny už používají. Jsou to jednoduché stroje s relativně nízkou účinností, které jedou jen několik set hodin v roce. Mají na jednotku vyrobené energie obrovskou spotřebu plynu. To by se u nás muselo řešit zavedením různých sazeb na plyn. Museli bychom počítat s tím, že energie v době, kdy jí bude nedostatek, bude ještě dražší. Asi nemá smysl tady těmi čísly o rostoucích nákladech ohromovat… Ale třeba bavorská vláda, vědoma si toho, že k Severnímu moři má daleko a přislíbila vypnout jaderky, už vyhlásila tři tendry na takovéto systémové plynové elektrárny. Investici i provoz zaplatí spotřebitelé právě v takzvaných systémových službách.

Bude to stát velké peníze, ale drahé je přece i jádro. Vláda slibuje postavit jediný nový reaktor v Dukovanech za 160 miliard korun, jiné odhady ale mluví o minimálně 300 miliardách. Jsou obnovitelné zdroje v kombinaci s plynem dražší nebo levnější než jádro?

To je naprosto nesrovnatelné. Česká republika má dnes ve fotovoltaice zhruba 2000 megawattů instalované kapacity. Z toho ročně vyrobíte asi dvě terawatthodiny elektřiny. Ale ze stejných 2000 megawatt v jádru vyrobíte přibližně 15 TWh! Navíc jaderná elektrárna bez větších rekonstrukcí jede minimálně 40 let. Fotovoltaika, když to dobře dopadne, bude mít životnost asi 20 let.

Jaký potenciál má při ukládání přebytečné energie vodík? V Česku už se dnes plánují projekty solárních elektráren, doplněných generátory vodíku. Může to být řešení?

Přebytky energie samozřejmě je možné do vodíku ukládat. Otázka je, na co ten vodík budete chtít používat. Jako palivo?

Mluví se třeba o jeho použití vodíku k výrobě takzvaného bioplynu. Ten by mohl nahrazovat klasický dovážený zemní plyn třeba právě v plynových elektrárnách, ne?

Jistě, ale na takovou výrobu potřebujete kromě vodíku ještě druhou složku – CO2 neboli oxid uhličitý. A jediné, jak ho dnes můžete získávat, je technologie zvaná CCSU (carbon capture storage and utilisation – zachycování, ukládání a využití CO2 – pozn. red.). Dělá se to v zásadě dvěma metodami, v obou k tomu ale potřebujete velké fosilní zdroje - třeba velké paroplynové teplárny. Ty by nevypouštěly CO2 do ovzduší, ale zachycovaly ho a s přidáním vodíku z obnovitelných zdrojů by se z něj vyráběl biometan. Ten by se mohl ukládat a používat v čase, kdy ho potřebujete.

My na těchto metodách tady na ČVUT už řadu let pracujeme. Tvrdím, že s rozvojem technologií CCSU bychom mohli prodloužit dobu životnosti fosilních zdrojů, aniž bychom zvyšovali celkový objem emisí. Ale on to nikdo nechce moc slyšet.

Hodně se mluví také o akumulaci energie do vody. Státní Palivový kombinát Ústí (PKÚ) pracuje na velkém projektu soustavy přečerpávacích elektráren v severních Čechách. Zatopením dnešních uhelných lomů vzniknou jezera a nad nimi v Krušných horách umělé nádrže, kam se bude voda čerpat při přebytku energie. Dává to smysl?

Já mám pochybnost už o tom zatopení těžebních jam a vzniku vodních děl, která PKÚ plánuje.

Uhelné lomy se ale přece zatápějí vodou i v zahraničí, známe podobná jezera za hranicí v Sasku…

Ale ne v takovém rozsahu, v jakém to PKÚ plánuje na Mostecku. Zatopení lomů je nejjednodušší způsob rekultivace a určitě je možné umělá jezera energeticky využít. Ale neměla by v severních Čechách být hlavně záložní lokalita pro budoucí další jadernou elektrárnu? Protože neexistuje jiný velký stabilní a bezemisní zdroj pro výrobu elektřiny než jádro. Snižování uhlíkových emisí se bez jádra neobejde, na tom se dnes shodují všechny odborné instituce na světě. Jen toto zjištění ještě nedoputovalo do Evropského parlamentu.

Když se ale podíváte, jak se dnes staví jaderné elektrárny v Evropě, všechny se prodražují a protahují. U nás se navíc nenašla politická shoda ani na tom, jak postavit jaderku v Dukovanech.

On jádro dnes nikdo nepodporuje, nikdo mu nedává dotace…

To přece není pravda. Jaderné státy buď reaktory financují nebo se na tom aspoň podílejí nebo garantují budoucí výkupní cenu elektřiny. Nebo se k jaderné investici spojují velcí odběratelé. Ale nikde nejde o komerční projekty, o standardní investice.

Ale to platí pro všechny dnes budované zdroje. A pro obnovitelné zdroje navíc platí, že elektřinu z nich distributoři povinně přednostně vykupují. A o financování jaderných zařízení jsme již mluvili – firmy pracují s rychlými zisky a nemohou proto efektivně financovat strategické investice na půl století.

Němci, kteří směřují k bezemisní energetice, počítají s velkým rozvojem větrných elektráren. U nás se s nimi moc nepočítá. Třeba v Modernizačním fondu se uchází o podporu 95 procent solárních projektů, jen ve 2,6 procenta projektů je na větrníky. Je to chyba?

Němci mají úplně jiné podmínky než my. Staví offshorové parky na moři, kde mnohem víc fouká. My nemáme tolik větru jako oni. Německé větrné elektrárny mají takzvaný load faktor (měřítko využití kapacity elektrárny – pozn. red.) přes 40 procent. U nás to podle statistik vychází jen na 22 procent. Čili bychom potřebovali na stejnou produkci elektřiny dvakrát víc větrníků než Němci.

Ústav fyziky atmosféry Akademie věd ČR nicméně loni aktualizoval studii potenciálu větrné energetiky v Česku a došel k závěru, že je u nás možno vybudovat do roku 2040 asi 1400 větrných elektráren, schopných pokrývat skoro třetinu celostátní roční spotřeby.

Já si to nemyslím. Autoři té studie prostě vzali větrnou mapu Česka s lokalitami, odlišenými podle toho, jak fouká vítr. Vyloučili lokality, kde se nesmí nebo nelze stavět, a zbylé plně osadili větrníky. Na uvedený výkon by jich v lepším případě musely být alespoň dva a půl tisíce. A ono jde taky o reálnost té výstavby. Ne každá obec si nechá postavit ve svém sousedství 200metrovou věž.

Pro srovnání – kolik větrníků a solárů má dnes Německo?

Tady mám údaje k únoru roku 2020: Německo má soláry o kapacitě 50 GW, vnitrozemských větrníků 37 GW a offshorových asi 10 GW. Obnovitelné zdroje jsou doplněny výrobou z uhlí a jaderných elektráren. Němci ale chtějí postavit dalších celkem 40 GW jen ve větru na moři. Mimochodem – to je jeden z důvodů, proč nakonec budou muset skutečně odstavit své jaderné elektrárny, i kdyby to neměli v plánu.

Jak to?

Protože až dokončí plánované větrné parky, pak v obdobích, kdy hodně fouká vítr, se už na trh prakticky jiná energie než z obnovitelných zdrojů nevejde. A jaderné elektrárny nemůžete operativně vypínat a zapínat podle potřeby trhu. Takže pokud Němci svůj záměr dokončí, budou vedle obnovitelných elektráren moci provozovat jen zdroje, schopné rychle startovat a rychle se odstavit. Což, bez uhlí, už může být jedině plyn.

Plete se podle vás západní Evropa, když do budoucna tolik spoléhá na obnovitelné zdroje?

Jde o otázku energetické bezpečnosti, tedy o pravděpodobnost výpadků dodávky elektřiny. Záleží na tom, jak velkou propojenou síť berete v úvahu. Riziko výpadků klesá s propojováním sítí. Když pak v takovém systému chybí elektřina v jedné lokalitě, třeba protože přestane foukat vítr na severu, musíte mít schopnost ji okamžitě nahradit z jiných směrů. Evropa by musela být propojena takzvanými supergridy, které za normálních okolností nepřenášejí téměř nic, ale v případě výpadků jsou schopny velmi rychle přenášet velké množství energie. To ale bude ale spojeno s velkými náklady, jejichž odhady dnes ani nikdo nedělá.

Dobře, počítejme s tím, že radikání snížení emisí prostě stojí peníze. Je ale přechod na nízkoemisní energetické zdroje během deseti, patnácti let reálný čistě po technické stránce?

Všimněte si, jak postupují Němci. Zatím nedělají žádné kroky, které by nebyly reálné. Mají plán odstavování uhlí do roku 2038, ale teprve v posledním roce tohoto harmonogramu chtějí odstavit posledních šest tisíc megawattů kapacity. Vědí, že si konec uhlí nemohou dovolit, dokud na to nebudou připraveni. U nás mám pocit, že je snaha postupovat přesně obráceně. Nejdřív odstavit uhlí a pak řešit, čím ho nahradíme.