Hodnocení zdrojové přiměřenosti elektroenergetického sektoru ČR do roku 2040

Společnost ČEPS každoročně vypracovává národní hodnocení zdrojové přiměřenosti (MAF CZ), které v několika scénářích zobrazuje možné trajektorie vývoje českého elektroenergetického sektoru. Analýza vzniká v souladu s Nařízením Evropského parlamentu a Rady (EU) 2019/943 o vnitřním trhu s elektřinou a letošní vydání přitom obsahuje čtyři scénáře – Respondentní, Konzervativní, Progresivní a Dekarbonizační.

Hodnocení zohledňuje faktory, jako je předpokládaná podoba energetického mixu, importní a exportní kapacita, výše spotřeby a socioekonomický vývoj s potenciálním vlivem implementace Fit for 55 a REPowerEU, obnovou ekonomiky po pandemii COVID-19, působením Modernizačního fondu či vývojem cen na komoditních trzích v souvislosti s válkou na Ukrajině. Při zpracování a vyhodnocení scénářů je kladen důraz na několik klíčových aspektů:

• Spolehlivost – udržení spolehlivosti dodávky elektřiny (zejména ukazatele LOLE¹ pod úrovní normy spolehlivosti ČR – tj. do 15 hodin/rok)
• Importní schopnost ČR – stanovení maximálního možného importu 20 TWh² za rok s ohledem na technické a bezpečnostní aspekty provozu přenosové soustavy
• Ekonomická oprávněnost – uvažování ekonomicky opodstatněného rozvoje zdrojové základny, založeného na informacích od provozovatelů zdrojů (včetně případného ukončení provozu některých zdrojů)
• Emisní stopa – vyhodnocení emisní náročnosti jednotlivých scénářů

Obr. 1: Princip hodnocení zdrojové přiměřenosti

Cílem vnitrostátního hodnocení zdrojové přiměřenosti je mj. určení budoucích rizik a identifikace příčin, které ke vzniku těchto rizik vedou. V návaznosti na identifikaci možných rizik by následně měl být na úrovni členského státu zpracován prováděcí plán s harmonogramem pro přijetí nápravných opatření. Vnitrostátní hodnocení zdrojové přiměřenosti přitom vychází z údajů využitých pro provedení evropského hodnocení zdrojové přiměřenosti, které zpracovává asociace provozovatelů přenosových soustav ENTSO-E. Evropské a vnitrostátní hodnocení jsou tedy vzájemně velmi úzce propojena, a to zejména metodicky, ale také centrálními referenčními scénáři, které musí oba dokumenty obsahovat.

Obr. 2: Schéma zpracování hodnocení zdrojové přiměřenosti

Hodnocení přiměřenosti vychází z výpočtů ekonomického hodinového nasazení zdrojů, které jsou provedeny v souladu s metodikou ENTSO-E. Analyzovaný horizont vývoje energetické bilance celé Evropy se týká let 2025, 2030, 2035 a 2040. Do simulací provedených softwarem Plexos³ pak vstupuje široké spektrum vstupních dat, které zahrnuje vývoj instalovaných výkonů v jednotlivých zemích, roční průběh zatížení, scénáře spotřeby, ceny paliv a emisních povolenek, reálná klimatická data, přeshraniční kapacity včetně flow-based metody modelování, výpadky a odstávky zdrojů a v neposlední řadě i disponibilitu regulačního výkonu.

ČEPS v analýzách přednostně používá rozvojové scénáře a postupy definované jednotně v rámci EU (ENTSO-E), přičemž je zajištěna koordinace s ostatními sektory (ENTSOG⁴). Pro své predikce ČEPS rovněž vychází ze strategických dokumentů (ASEK, NEKP) a současně zohledňuje závazky ČR na evropské úrovni. V oblasti rozvoje obnovitelných zdrojů a predikce spotřeby elektřiny ČEPS koordinuje své predikce s MPO. Útlum produkce z uhelných elektráren reflektuje v několika scénářích jak předpoklady a strategie jednotlivých výrobců, tak i stanovisko Uhelné komise či dřívější varianty odchodu od uhlí preferované vládou ČR.

Charakteristika jednotlivých scénářů vývoje energetického mixu ČR

V rámci MAF CZ 2022 jsou uvažovány čtyři scénáře (Respondentní, Konzervativní, Progresivní a Dekarbonizační), které navazují na aktuální trendy a možnosti vývoje české energetiky, nové cíle EU a rozvoj nízkoemisní energetiky. Respondentní scénář kopíruje zjištění z dotazníkového šetření, takže zobrazuje vývoj elektroenergetického sektoru podle vize provozovatelů zdrojů. Konzervativní scénář vychází z předpokladu odchodu ČR od uhlí k roku 2038. V Progresivním scénáři je uvažováno rychlejší ukončení výroby elektřiny z uhlí, větší instalovaný výkon OZE, ale také nárůst spotřeby elektřiny. Dekarbonizační scénář potom odráží snahu o co nejkomplexnější dekarbonizaci české energetiky s cílem dosažení bezuhelné energetiky v roce 2030.

Respondentní scénář zobrazuje základní trajektorii vývoje energetického mixu založenou na plánech a strategii provozovatelů zdrojů. V návaznosti na plány některých provozovatelů tedy neuvažuje konec uhlí před rokem 2040. Instalovaný výkon OZE narůstá pozvolna, a naproti tomu dochází k postupnému navyšování spotřeby v kontextu zvyšování životní úrovně a uvažované střední elektrifikace (zejména sektorů dopravy a vytápění). V důsledku realizace odchodu od uhlí až po roce 2040 se výsledné hodnoty LOLE (počet hodin s nedodávkou elektřiny za 1 rok) a EENS (celková roční nedodávka) z provedených simulací nasazení zdrojů pohybují nejníže ze všech scénářů. Maximálního LOLE 3 h a EENS 0,9 GWh dosahuje scénář v roce 2040. Soustava je tak zdrojově přiměřená v průběhu celého sledovaného období, na druhou stranu ale nenaplňuje evropské environmentální cíle.

Konzervativní scénář naznačuje směr, kterým se česká elektroenergetika může ubírat v případě ukončení výroby elektřiny z uhlí do roku 2038. Z pohledu rozvoje OZE, spotřeby a dalších vstupů se tento scénář shoduje s Respondentním scénářem. Z hlediska zdrojové přiměřenosti výsledky nenaznačují vážnější problémy a ve výhledu do roku 2040 počet hodin nedodávky nepřekročí normu spolehlivosti ČR (LOLE_NS do 15 h/rok). Navýšení importu v roce 2035 souvisí s postupným odchodem od uhlí, který je v následujících letech částečně kompenzován plánovaným dostavením nového bloku JE Dukovany a navýšením výroby na plynových zdrojích.

Přečtěte si také Příčiny extrémních cen elektřiny a plynu v roce 2022 Přečíst článek

Progresivní scénář reflektuje vývoj spojený s plány dekarbonizovat nejen elektroenergetiku v souladu s klimatickými cíli EU. Zobrazuje trajektorii odklonu od uhlí do roku 2033, který je kombinován s ambicióznějším nárůstem instalované kapacity OZE a navyšující se spotřebou elektřiny v důsledku intenzivní elektrifikace. Výsledky po roce 2030 indikují razantní navýšení počtu hodin nepokrytého zatížení (až na LOLE 389 h v roce 2040) stejně jako objemu nedodané energie (EENS 798 GWh v roce 2040). Podle tohoto scénáře by elektrizační soustava ČR nesplňovala požadavek na spolehlivost. Brzké ukončení výroby v uhelných zdrojích je kompenzováno nárůstem výroby na plynových zdrojích a vysokými importy, které se pohybují na hranici technické importní schopnosti české elektrizační soustavy.

Dekarbonizační scénář je v porovnání s ostatními scénáři charakterizován rapidní dekarbonizací, kdy rozsáhlá elektrifikace zejména v dopravě, vytápění a v průmyslu vede k výraznému navýšení spotřeby elektřiny. Portfolio zdrojů je založeno na konci uhlí k roku 2030 a instalovaná kapacita OZE v něm v průběhu sledovaného horizontu narůstá na téměř dvojnásobek oproti Konzervativnímu scénáři. Ani za vysokého využití plynových zdrojů a vysokých objemů importované elektřiny však není toto portfolio schopno udržet soustavu ve stavu zdrojové přiměřenosti. V roce 2030 dosahují hodnoty LOLE 105 h a objem nedodané energie 83,5 GWh. LOLE pro rok 2040 vzroste až na 1 085 h a EENS na 2 676 GWh (2 % roční spotřeby), s průměrnou hodinovou hodnotou deficitu zatížení přibližně 2 500 MW. Tyto hodnoty indikují značnou zdrojovou nepřiměřenost a scénář upozorňuje na významnou potřebu rozšíření zdrojové základny ČR, případně zavedení kapacitního trhu pro udržení bezpečnosti a spolehlivosti dodávek elektřiny.

Obr. 3: Vývoj netto výkonu zdrojů elektřiny pro jednotlivé scénáře

Obr. 4: Vývoj výroby elektřiny pro jednotlivé scénáře

Obr. 5: Saldo evropských zemí v roce 2030 (Progresivní scénář)

Zejména z Progresivního a Dekarbonizačního scénáře MAF CZ dále vyplývá, že Česká republika bude od roku 2025 rizikově importní s předpokladem velké závislosti na dovozu elektřiny z přebytkových zemí (Německo, Francie a Skandinávie). Zůstává přitom otázkou, zda bude elektrická energie z těchto zemí skutečně exportována nebo bude v případě přebytku využita v domácím průmyslu na výrobu vodíku. Po roce 2030 je pak indikováno další zhoršení situace, které by mohlo vést k vážným problémům s přiměřeností soustavy.

I přes implementaci úsporných opatření vzniká v důsledku významného nárůstu spotřeby elektřiny a odchodu od uhelné energetiky dříve než v roce 2038 nutnost dozdrojování soustavy řiditelnými zdroji elektrické energie, konkrétně zavedením kapacitních mechanismů do české legislativy. Výsledky Progresivního a Dekarbonizačního scénáře také ukazují, že v dlouhodobém horizontu se Česká republika neobejde bez výstavby dalších nových jaderných zdrojů. Výstavba nového jaderného zdroje má navíc ve všech scénářích minimální vliv na silovou cenu elektřiny.

Pro potřeby MAF CZ pak byly provedeny následující dvě varianty nezbytného dozdrojování. U doplněných nových zdrojů se obecně počítá s dobou využití 4 000 h bez specifikace konkrétního typu zdroje.

1. Zjednodušeným přístupem na bázi pokrytí celkové EENS novými zdroji je třeba navýšit netto instalovaný výkon v soustavě o množství uvedené v tab. 1 pro jednotlivé scénáře a časové řezy, se současným zachováním požadavku na maximální importní saldo 20 TWh.

2. V případě požadavků na vyšší energetickou soběstačnost dle ASEK (pokrytí min. 90 % spotřeby tuzemskými zdroji) je na základě výsledků simulací potřeba výše dozdrojování popsaná v tab. 2.

Simulace indikují rovněž rostoucí trend zapojení odezvy na straně spotřeby (DSR) v zahraničí jako závěrného zdroje v žebříčku zdrojů. Nutnost vyššího zapojení strany spotřeby v zahraničí je dáno především nízkou dostupností evropských výrobních kapacit a nemožností importu ze vzdálenějších regionů. Zapojení zahraničního DSR však představuje velice nákladné řešení, a proto je zapotřebí nastavit vhodné podmínky na optimální rozvoj tohoto nástroje rovněž v tuzemsku.

Stoupající elektrifikace a spotřeba rovněž indikují potřebu zavádění nových nástrojů pro řízení ES ČR v oblasti flexibility, DSR, decentrálních zdrojů a digitalizace. Za účelem zabezpečení potřebného objemu služeb výkonové rovnováhy (SVR) je nutné zajistit využití přeshraničního sdílení SVR v souladu s ustanoveními uvedenými v legislativě EU.

Dokument kromě vyhodnocení ukazatelů zdrojové přiměřenosti bere v úvahu také environmentální a ekonomické dopady jednotlivých scénářů. Největší náklady na pokrytí tuzemské spotřeby elektřiny v letech 2025–2040 indikuje Dekarbonizační scénář. Ten je spojen s nákladným importem elektřiny ze zahraničí, vysokou výrobou z plynových zdrojů a rozsáhlými investicemi do obnovitelných zdrojů. Nejnižší náklady naopak vykazuje Respondentní scénář, následovaný Konzervativním a Progresivním scénářem, neboť s nižší poptávkou elektřiny a pozdějším odklonem od uhlí klesá i ekonomická náročnost pokrytí spotřeby.

Přečtěte si také Domácnosti v roce 2022 rekordně šetřily elektřinou Přečíst článek

Co se týče vývoje cen silové elektřiny, lze do budoucna očekávat její pohyb v přibližném rozsahu nad 100 EUR/MWh ročního průměru, s velkou volatilitou v rámci daného roku. Tyto ceny nezohledňují náklady Capex jednotlivých zdrojů a jsou pouze odrazem marginálních cen (variabilních nákladů), podle kterých jsou tyto ceny nasazovány. Intenzivnější využití OZE sice vede ke snižování ceny silové elektřiny, nicméně bude docházet ke zvyšování nákladů na řízení soustavy (např. náklady na redispečink). S ohledem na přechod k moderní decentrální energetice lze očekávat postupný nárůst síťových poplatků.

Z hlediska vyhodnocení environmentálních dopadů jednotlivých scénářů vychází nejvyšší emisní zátěž paradoxně u Dekarbonizačního scénáře. To je dáno zejména tím, že sektor elektroenergetiky přebere emisní zátěž jiných sektorů (zejména doprava, vytápění a průmysl), kde dochází k dekarbonizaci prostřednictvím elektrifikace.

Na základě provedených výpočtů a analýz ČEPS na závěr doporučuje:

• Využívat hodnocení zdrojové přiměřenosti jako nedílnou součást strategických rozhodnutí státu, a to nejen v oblasti transformace energetiky
• Udržet míru soběstačnosti, která reflektuje základní potřeby státu (max. dovoz do 10 % spotřeby dle požadavku ASEK) vzhledem k nejasnému vývoji budoucích technologií a využívání dnešních vykazovaných přebytků výroby elektrické energie v jednotlivých zemích
• V souladu s metodikami ENTSO-E a ACER pravidelně aktualizovat hodnoty VOLL⁵ a normy spolehlivosti vzhledem k velké volatilitě energetického trhu
• Zavést kapacitní mechanismy včetně úpravy české legislativy a v rámci připravovaného redesignu trhu prosadit urychlení a zjednodušení procesu notifikace na jejich zavedení
• Zohlednit, že v dlouhodobém horizontu se Česká republika neobejde bez výstavby dalších nových jaderných zdrojů
• Navrhnout opatření pro další bezpečnou integraci intermitentních zdrojů v soustavě (např. akumulace, dostatečná transformační a přenosová kapacita)
• Za účelem zabezpečení potřebného objemu SVR technicky zajistit využití přeshraničního sdílení SVR v souladu s ustanoveními uvedenými v legislativě EU
• Pravidelně aktualizovat investiční plán ČEPS s cílem dalšího rozvoje přeshraničních kapacit pro zajištění přeshraničních výměn elektrické energie
• Dále prohlubovat spolupráci s provozovateli distribučních sítí při zavádění nových nástrojů pro řízení ES ČR v oblasti flexibility, DSR, decentrálních zdrojů, komunitní energetiky a digitalizace (mimo jiné formou EDC⁶)
• V rámci cenové regulace a tarifikace plně zohlednit investiční i provozní náklady související s rozvojem a obnovou sítí, zvláště s ohledem na nové trendy v elektroenergetice a zákonné povinnosti provozovatelů soustav

Poznámky

¹ LOLE (Loss of Load Expectation) – počet hodin za rok, kdy produkce zdrojů ČR spolu s importem elektřiny nejsou schopny pokrýt spotřebu ČR. ... Zpět

² Výsledek z výpočtů síťového modelu přenosové soustavy, který odpovídá stavu bezpečného a technicky možného importu tak, aby nedocházelo k přetížení jednotlivých prvků soustavy. ... Zpět

³ https://www.energyexemplar.com/plexos ... Zpět

⁴ Evropská síť provozovatelů přepravních soustav pro plyn ... Zpět

⁵ Hodnota nepokrytého zatížení – udává hodnotu elektrické energie v EUR/MWh, která není systémem koncovým odběratelům dodána ... Zpět

⁶ Elektroenergetické datové centrum ... Zpět

Článek vyšel v časopise Energetika 1/2023. Publikováno se svolením redakce.