Větrná nebo uhelná elektřina? - aneb světový problém

Dne 8. července 2010 vyvrcholila loňská vlna tepla v Ontáriu (Kanada), když teplota ve stínu dosahovala 35 °C a klimatizace spotřebovávala velkou část vyráběné elektřiny. Celé Ontário odebíralo odpoledne 25 tisíc MW. Nebylo to sice rekordní množství, ale daleko k němu nechybělo. Jaderné reaktory dodávaly 9200 MW, hydroelektrárny (zejména Niagarské vodopády) dodávaly 3400 MW a 10200 MW dodaly plynové a uhelné elektrárny (zavádějící informace, podstatné je, které zdroje vyrábějí ve dne více než v noci, viz redakční komentář dole). Větrné elektrárny (VTE) se podílely 107 MW, což je méně než 1 % celkové spotřeby a vystačily by "utáhnout" jen 32 100 domácností.

V Ontáriu už pracuje několik set VTE vysokých 80 až 100 m a stovky dalších byly objednány od firmy Samsung. Zastaví se kopce, pole i pobřeží velkých jezer (některé už stojí v mělké vodě) a podle ontárijského premiéra Daltona McGuintyho nahradí uhelné elektrárny. Každá větrná turbína má výkon 1100 MW. Ve skutečnosti je ale roční průměrný zisk jen 30 % této hodnoty, protože vítr nefouká stále.

Ontário potřebuje nejvíce elektřiny v létě - dokonce víc než v zimě a přitom je vítr nejslabší právě v létě. VTE tedy dodávají v létě mnohem méně než 30 % svého výkonu, kdežto v zimě dodávají až 70 %.

Vloni v červenci dodávaly VE tyto výkony: 9. 7. - 85 MW, 12. 7. - 72 MW a 20. 7. - 5 MW. V těchto dnech dostávalo Ontário více elektřiny spalováním metanu ze skládek odpadků (viz redakční komentář na konci článku).

Tom Spears ve svém článku v The Ottawa Citizen neodmítá VTE, ale upozorňuje na to, že je jejich zavádění mnohem složitější, než si většina lidí dovede představit. A také varuje před unáhleným zrušením uhelných elektráren..

Ontário zaručuje provozovatelům VTE vysokou výkupní cenu elektřiny - 13,5 centů za kWh, aby nemusely "soutěžit" s levnější cenou elektřiny z uhelných a jaderných elektráren. Tato cena elektřiny se nazývá feed-in tariff. Ontário staví novou elektrickou rozvodnou síť, jejíž pomocí by se tato elektřina měla dostávat ke spotřebitelům. Jenže větrná energie nikdy nepokryje veškeré požadavky Ontária na elektřinu. Bylo by výhodné, kdyby dokázala dodávat 10 %.

Robert Hornung, prezident společnosti Canadian Wind Energy Association, upozornil na problémy s dodávkou elektřiny - dodávka musí být v rovnováze se spotřebou. Když někdo zapne vypínač, je nutné, aby na druhé straně byla elektřina a mohla proudit. Spotřeba ale od 4 hodin ráno do večera značně kolísá a kolísání je v různých ročních obdobích různé. Protože je výroba elektřiny z VTE zanedbatelná (?), její náhlý pokles se snadno nahradí spalováním většího množství plynu nebo uhlí (záměna příčiny, viz redakční komentář dole). Jestliže by měly VTE dodávat 5000 MW místo dnešních 1100 MW, náhlý výpadek by mohl být velice nepříjemným překvapením.

Když vítr přestane foukat, plynové elektrárny jsou schopné chybějící elektřinu dodat. Když vítr zesílí, nemuselo by to být špatné, ale někdy může být náhlý přebytek elektřiny škodlivý. Na jaře roku 2009, ačkoliv to nebylo vinou větru, se stalo, že v zimě bylo hodně sněhu a jeho táním se plnily přehrady. Jaderné elektrárny běžely svým běžným tempem, ale náhle vzniknul, zatímco byla nízká spotřeba, přebytek elektřiny z hydroelektráren (v dubnu není zapotřebí elektřiny ani k vytápění ani ke klimatizaci) (stejně tak je možno tvrdit, že vzniknul přebytek elektřiny z jaderných elektráren, viz redakční komentář na konci článku). Ontário se muselo zbavit přebytku elektřiny, aby nedošlo k poškození zařízení. Po celý měsíc platila provincie americkým státům Ohio a Michigan za to, že přebytečnou elektřinu laskavě odebíraly....

Soukromý energetický analytik Tom Adams se domnívá, že by mohlo opět dojít k podobné situaci, až bude Ontário příliš závislé na větrné energii. VTE lze sice za příliš silného větru zastavit, ale Ontário by i tak muselo platit za elektřinu, kterou by vlastně nevyráběly. Říká se tomu curtailed output. Jakmile se vítr stane důležitým faktorem při výrobě elektřiny, kolísání jeho intenzity může mít kritické následky. "Co se stane, když v 1 hodinu po půlnoci dosáhne výroba elektřiny výkonu 7000 MW? Náhle se musí Ontario Power Authority zbavit přebytečné elektřiny - a nastává problém", dodal Adams.

O problémech spojených s kolísáním výkonu VTE se zmínil také Terry Young ze společnosti Independent Electricity System Operator: "Často vzpomínám na jeden loňský podzimní víkend, byl to zrovna halloween, a mezi 3. a 4. hodinou odpolední dosáhla výroba VE 1000 MW - jenže druhého dne to bylo ve stejnou dobu jen 7 MW. Stane-li se to v budoucnu, budeme muset spálit více zemního plynu. Tradičně jsme v takovém případě pálili uhlí, ale ontárijská liberální vláda chce všechny uhelné elektrárny do roku 2014 zrušit. Některé jsou už odstaveny a elektrárna ve městě Mississauga už byla demontována".

Uhlí totiž produkuje více škodlivin a oxidu uhličitého na jednotku energie než přírodní plyn. Adams a jiní odborníci tvrdí, že likvidace všech uhelných elektráren je i při lásce k větru tou nejhorší alternativou. Když jsou uhelné elektrárny "v záloze", mohou pracovat jen na 20 % maximálního výkonu. Plynové elektrárny ale musí běžet na 60 % kapacity. Podle analýzy těchto odborníků se bude mrhat energií, jakmile začne Ontário stavět další plynové elektrárny, aby mohly zasáhnout v případě potřeby. Při tom je přírodní plyn dražší než uhlí.

"Rozšiřování VTE nemůže jít ruku v ruce s rušením uhelných elektráren", říká i Norm Rubin z Energy Probe, což je torontská organizace pro politiku za životní prostředí. Jako maximální podíl větrné elektřiny doporučuje Hornung 10 % celkové výroby - vyšší podíl by mohl způsobit problém. Provincie Alberta ale právě zrušila omezení v instalaci VTE nad tuto hodnotu. Protože je prý vítr novým zdrojem energie v severní Americe, musíme si zvyknout na to, že se při jeho využívání dopustíme mnoha chyb.

Mě osobně překvapilo, že sice rozhlas i televize vyzývaly v době veder spotřebitele elektřiny, aby omezili její spotřebu, ale v žádném obchodním středisku, kde běžela klimatizace na plné obrátky, jsem nezaregistroval omezení vnitřního osvětlení. K takovému šetření docházelo až při opravdové kalamitě před několika lety, kdy došlo k výpadku elektrického proudu na rozsáhlém území severní Ameriky. Při obnovování dodávky se muselo maximálně šetřit a bylo to poznat, takže jsme si řekli, že když se chce, tak to jde. Ottawská elektrárna nabízí občanům instalaci termostatů zdarma, což prý znamená úsporu několika set dolarů. Proč to elektrárna dělá? Protože ty termostaty bude mít pod vlastní kontrolou a bude-li to nutné, zvedne se "dálkově" teplota klimatizace nastavená majitelem domku na určitou hodnotu "o několik málo stupňů" nebo v zimě naopak "nepatrně sníží" nastavenou teplotu vytápění. Zřejmě je málo lidí, kteří zvyšují teplotu klimatizace a snižují teplotu vytápění, když odcházejí z domu do práce a ručně regulují teplotu podle okamžité potřeby, jako to děláme doma my - také s cílem, abychom ušetřili.

Poznámka: Spojil jsem se s autorem a chtěl znát názory kanadských čtenářů na jeho článek. Zde je odpověď: "někteří čtenáři se mne ptali, zdali jsem snad propagoval uhelné elektrárny. Ne, jen jsem chtěl upozornit na to, že je třeba zvážit, jaké zdroje energie by přišly do úvahy jako okamžitá výpomoc, kdyby přestal foukat vítr".

KOMENTÁŘ K ČLÁNKU: VĚTRNÁ NEBO UHELNÁ ELEKTŘINA? - ANEB SVĚTOVÝ PROBLÉM

Autor: Ing. Bronislav Bechník, Ph.D., odborný garant oblasti Obnovitelná energie TZB-info

Především je nutno upozornit, že recenzované články vycházejí na portálu TZB-info v pondělí. Je tedy zřejmé, že tento článek neprošel recenzním řízením. Uvedené informace je nutno vnímat v tomto kontextu.

Vlna veder v Ontáriu je jedním z důsledků globálního oteplování. Na globálním oteplování se výraznou měrou podílí zvyšování obsahu skleníkových plynů v atmosféře. Nejdůležitějším skleníkovým plynem je oxid uhličitý, jehož největšími producenty jsou právě uhelné elektrárny.

V českých médiích sice byly s velkou pompou zveřejněny informace o údajných manipulacích s daty a chybných údajích ve zprávách IPCC. Zcela však zanikla informace, že údajná obvinění byla zhruba po půl roce zcela vyvrácena. Stejně tak zanikla informace, že chyb je ve zprávách IPCC více, jejich celkový vliv na hlavní závěry je však zcela zanedbatelný.

Informace o tom, kolik energie v danou chvíli dodával který typ elektráren, je naprosto podružná. Významnější je, které elektrárny vyrábějí ve dne více než v noci. Jednoznačně tak můžeme vyřadit jaderné elektrárny, jejichž výkon je obvykle konstantní v průběhu dne i roku (s výjimkou odstávek); k řešení energetických špiček tedy nepřispívají. Stejně tak je možno odečíst větší část výkonu elektráren uhelných a pravděpodobně i vodních. Je nutno uvést, že společnost Hydro Ontario provozuje vodní a jaderné elektrárny.
Z uvedených zdrojů přispívají k řešení energetické špičky pouze elektrárny plynové (pokud jsou provozovány pouze k vyrovnání odběrového diagramu v energetické špičce). V budoucnosti lze v těchto elektrárnách spalovat biometan vyrobený z bioplynu a skladovaný ve stejných podzemních zásobnících, ve kterých je v současnosti skladován zemní plyn.

Autor by mohl uvést, proč u větrných elektráren vybral výrobu v několika izolovaných dnech, namísto aby uvedl výrobu za delší ucelené období. Použitý postup působí dojmem záměrné manipulace, jak upozornil redakci jeden ze čtenářů.

Problém zvýšené spotřeby energie pro klimatizaci v době letních veder lze z dlouhodobého hlediska nejlépe řešit pomocí fotovoltaických elektráren umístěných na střechách postižených budov. Výroba elektřiny ve fotovoltaických elektrárnách velmi dobře koreluje se spotřebou pro klimatizaci. Kromě toho odpadnou další náklady na posilování energetických sítí. Za dobu života jsou emise fotovoltaických elektráren srovnatelné s emisemi elektráren jaderných. V obou případech jsou v provozu nulové.

V článku se několikrát opakuje tvrzení, že pokud přestane foukat vítr, bude se muset spálit více uhlí nebo zemního plynu. Autor však zaměňuje příčinu a následek. Větrné elektrárny (stejně jako všechny ostatní OZE) vytlačují z energetického mixu konvenční zdroje (přednostně uhlí a zemní plyn, nakonec uran) a tím snižují spotřebu fosilních paliv. Když elektřinu nedodávají, pouze spotřebu fosilních paliv nesnižují. Kapacita konvenčních elektráren je v Kanadě (stejně jako v ČR) dostatečná, horší už je to se zásobami paliv, budovat další elektrárny jako zálohu pro OZE je proto zbytečné.

Otázku souladu spotřeby a výroby budou řešit inteligentní sítě. Namísto současného „když někdo zapne vypínač, musí na druhé straně být výroba“ bude častěji používáno „když někdo zapne vypínač, odstaví se spotřeba tam, kde může počkat“. Zaplatit za to, že někdo elektřinu odebere (nebo nevyrobí), je dobrým okamžitým řešením problému, do budoucna se však nabízí široká paleta jiných možností.

Na závěr snad osobní názor: Článek rozhodně není dílem amatéra. Jsou citovány výhradně zdroje, které potvrzují autorovy teze, jako kdyby v Kanadě neexistovaly jiné OZE a jejich propagátoři.