Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov

Energiewende – Německá energetická transformace – II. díl

Třetina elektřiny z OZE – dobrý začátek, ale do cíle je ještě daleko

Ing. Milan Šimoník

Recenzovaný

Německo je stejně jako v mnoha jiných technických oborech i v energetice světovou špičkou a tak tolik nepřekvapuje, že se právě ono pustilo do ambiciózního projektu – přechodu na nízkouhlíkovou a udržitelnou energetiku, založenou na úsporách a obnovitelných zdrojích. Tyto ambice však mají dopady na celý energetický sektor v Evropě, o vlivu na ČR nemluvě a jsou proto předmětem bouřlivých debat, v nichž je zpochybňována i pověstná německá racionalita. Článek přibližuje vývoj Energiewende od Černobylské havárie až po rok 2015.

Černobyl zastihl (nejen) Německo nepřipravené

V 1. dílu tohoto seriálu jsem popisoval vývoj v Německu od konce války do 80. let, kdy postupně narůstala skepse vůči jaderné energetice, ta však s třetinovým podílem na výrobě elektřiny byla významnou částí německé energetiky. Teprve až havárie jaderné elektrárny v Černobylu v dubnu 1986 posunula diskuzi a její naléhavost na zcela novou úroveň. Sovětské mlčení, počáteční váhavá reakce německé vlády a nejistota o zdravotních rizicích vyvolala v zemi paniku. Lidé seděli u televize, hltali rady, jak si poradit s kontaminací a sledovali předpověď počasí. Těhotným ženám bylo doporučeno, aby zůstaly doma, mnoho dalších lidí nevycházelo po mnoho dní z domu, jako kdyby byla zase válka a oni byli v bunkrech. Děti si nemohly hrát na hřištích, protože rodiče se obávali, že by mohl být písek kontaminován.

Černobyl znamenal zlom ve způsobu, jakým Němci o jaderné energii přemýšleli. Katastrofa a následný radioaktivní spad zasahující velkou část Evropy změnil názor mnoha, kteří do té doby byli pro-nukleární nebo nerozhodnutí, včetně mnoha konzervativců, odborářů a střední třídy. Pomalá odezva úřadů ukázala, že země na takové katastrofy vůbec nebyla připravena. Trvalo několik dní, než úřady vydaly varování, aby lidé nejedli některé produkty nebo nepili čerstvé mléko. Ve východním Německu, tak jako v celém východním bloku komunistické vlády, havárii bagatelizovali. Následné studie ukázaly, že Němci nepřeháněli. Přestože většina radioaktivního spadu zasáhla Ukrajinu, potravní řetězec v západní Evropě byl zasažen také. Světová zdravotnická organizace ve své zprávě k 20. výročí havárie uvedla, že hlavní únik radioaktivity „pokračoval po dobu deseti dnů a kontaminováno bylo více než 200 000 čtverečních kilometrů Evropy.“ Ve zprávě se tvrdí, že „zvířata a vegetace v lesních a horských oblastí měla vysokou absorpci radioaktivního cesia, s přetrvávající vysokou úrovní v houbách, lesních plodů. Zvýšené koncentrace radioaktivního cesia byly nalezeny v rybách z jezer v Německu i ve Skandinávii.“

Od Černobylu byla většina Němců proti jaderné energii, takže není divu, že v roce 1990 vznikl první zákon na podporu výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů, tzv. Erneuerbare Energie Gesetz (EEG). Investice do vývoje technologií byly podpořeny jak dlouhodobě zaručenými výkupními cenami, tak i povinným odběrem vyrobené elektřiny ze strany provozovatelů elektrické sítě. Výkupní ceny však byly stanoveny na úrovni 60–90 % spotřebitelských cen elektřiny a zákon tak pomohl rozvoji jen levnějších zdrojů, tedy vodní a větrné energe či energie z biomasy.

2000 – Skutečný start Energiewende

Obr. 1. Učící křivka – snižování ceny FV panelů v závislosti na instalovaném výkonu. Zdroj: www.ise.fraunhofer.de

V roce 1998 vyhrála volby koalice sociálních demokratů a zelených s programem, který mj. sliboval „ekologickou modernizaci“, zahrnující ochranu klimatu, rozvoj OZE, snižování energetické náročnosti a udržitelnost. Nová vláda vyjednala s energetickými společnostmi kompromis o postupném odstavení všech německých jaderných elektráren během třiceti let. Novela EEG v roce 2000 významně zvýšila podporu OZE, výkupní ceny pro jednotlivé zdroje byly stanoveny na úrovni aktuálních výrobních nákladů, s 5–10% návratností investice.

Stabilní podpora vedla zejména u fotovoltaiky k dramatickému poklesu výrobních nákladů (Obr. 1) a k plynulému zvyšování výroby elektřiny z OZE až na dnešní třetinu německé spotřeby (Obr. 2). Tento systém postupně zavedlo více než 50 zemí celého světa.

Obr. 2. Výroba elektřiny z OZE v letech 1990–2015. Zdroj: www.agora-energiewende.de

Dalším faktorem, který pomohl rozvoji OZE, byla v 90. letech zahájená postupná deregulace a liberalizace domácích trhů s energií v EU. Cílem bylo snížit ceny energie podporou hospodářské soutěže, neboť ta byla do té doby omezena monopolním charakterem sektoru. V Německu měly velké společnosti, takzvaná „velká čtyřka“ prakticky rozdělen trh výroby a distribuce elektřiny. Majetkové oddělení výroby a distribuce elektřiny (unbundling) umožnilo vstup na trh mnoha menším výrobcům elektřiny, nejen z obnovitelných zdrojů.

Fukušima – definitivní konec jádra

V roce 2010 středopravá vláda Angely Merkelové přijala energetickou koncepci, která stanovila ambiciózní cíle pro obnovitelné zdroje energie, expanzi energetické účinnosti, snižování emisí CO₂ a nízkouhlíkovou dopravu. Zároveň však považovala jadernou energetiku za důležitý a stále potřebný zdroj elektřiny a prosadila prodloužení provozu jaderných elektráren až za rok 2030. Dne 11. března 2011 však došlo v důsledku zemětřesení a následné tsunami k roztavení reaktorů v elektrárně Fukušima Daiichi v Japonsku. Veřejné mínění v Německu si vynutilo okamžitou reakci. Byly odstaveny tři nejstarší německé reaktory a přijat plán odstavení všech bloků do roku 2022, čímž se Německo se přibližně vrátilo k původnímu plánu odstavování z roku 2000.

Poznámka:
Ve svém příspěvku pro ČEZ Atom Energy Outlook 2015 jsem napsal: „V Černobylu šlo o reaktory zastaralé konstrukce a zkostnatělý komunistický systém, po Fukušimě mluvíme o důsledku japonské mentality poslušnosti. Vždy si to můžeme nějak vysvětlit. Dle studie ETH Zurich a univerzity v Aarhusu je 50% pravděpodobnost havárie podobného rozsahu do roku 2050. Na jaké okolnosti to svedeme příště?“ Mezi Černobylem a Fukušimou bylo pouhých 25 let.

Energiewende v elektroenergetice v první třetině

Náklady na výkup elektřiny z OZE postupně stoupají, ale mnohem strměji rostl příplatek na podporu OZE k ceně elektřiny (Obr. 3), zejména vlivem různých úlev pro odběratele v průmyslu. Dá se říct, že většinu nákladů na Energiewende nesou na svých bedrech domácnosti. Cena elektřiny pro domácnosti se však od roku 2013 stabilizovala, zejména proto, že do koncové ceny se postupně promítá snižování velkoobchodních cen elektřiny (Obr. 4). I proto má Energiewende stále vysokou podporu občanů, přes 90 % považuje využívání a rozvoj OZE za důležité.

Obr. 3. Vývoj příplatku na OZE (EEG-Umlage). Zdroj: www.ise.fraunhofer.de

Obr. 4. Průměrná cena elektřiny pro domácnost. Zdroj: www.agora-energiewende.de

Přenosové sítě nestačí

Elektřina z OZE se již na výrobě elektřiny podílí jednou třetinou, dá se tak říct, že Německo zvládlo v elektroenergetice celkem úspěšně první třetinu, tedy nastartovaní rozvoje technologií. S tím však nedrží krok rozvoj německých vnitrostátních přenosových sítí. I proto došlo v roce 2014 k nastavení koridorů pro roční přírůstky instalovaného výkonu nových větrných a fotovoltaických zdrojů.

Tzv. paralelní toky, kdy elektřina neproudí z místa spotřeby do oblasti spotřeby přímo, ale teče cestou menšího odporu, přes třetí země, není ničím neobvyklým a operátoři s tím vždy museli počítat. Jenže s prudkým růstem výroby zejména z větrných elektráren na severu Německa a postupným odstavováním jaderných elektráren na jihu dosáhl v posledních pěti letech tento problém kritické úrovně.

Výstavba přenosových sítí v severojižním směru se potýká s odporem obyvatel a je zpochybňován potřebný rozsah vedení i trasy jednotlivými regiony. Dochází proto k revizi celého konceptu a německá vláda rozhodla, že stejnosměrná vysokonapěťová vedení (HVDC) budou vedena přednostně v zemi, i když je to dražší řešení. Probíhá výzkum, zda by bylo možné takto vést i vedení střídavého proudu.

Německo proto bylo nuceno se svými sousedy postupně uzavřít dohody o regulaci přeshraničních toků pomocí transformátorů s řízeným posuvem fáze (phase shift transformers-PST), které umožňují regulovat přenášený výkon daným vedením.

Problém dále prohlubuje společná německo-rakouská obchodní zóna, v níž nejsou používána stejná pravidla pro výpočet přeshraničních kapacit, tak jak je běžné na jiných přeshraničních vedeních. Agentura pro spolupráci energetických regulačních orgánů (ACER) dala za pravdu stížnosti Polska a probíhá jednání o zrušení této zóny. Integrace trhů ve střední Evropě však stále zůstává dlouhodobým společným cílem, alespoň dle Memoranda, které v červnu 2014 podepsali představitelé energetického sektoru sedmi středoevropských zemích včetně Německa a Rakouska.

Ovšem dá se očekávat, že německá energetika bude zdrojem diskusí i nadále. Kolem roku 2030 mají dle výpočtů think tanku Agora-Energiwende výkyvy výroby z OZE být až 15 GW během jedné hodiny (Obr. 5). Nároky na přenosovou sít a její řízení budou tedy dále narůstat.

Obr. 5. Fluktuace výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů mění fungování elektroenergetiky (ilustrace). Zdroj: http://energytransition.de/2014/12/infographs/

Emise CO₂ neklesají

Německu je často vyčítáno, že přes rostoucí výrobu z OZE neklesají emise CO₂. Trochu se však zapomíná, že prvořadým cílem EW byl výstup z jádra a to se daří. Výroba z OZE více než nahrazuje postupné odstavování jaderných elektráren (Obr. 6). Výroba z elektřiny z uhlí však stagnuje a v roce 2015 dokonce mírně stoupla.

Obr. 6. Zdrojový mix německé výroby elektřiny 1990–2015. Zdroj: www.agora-energiewende.de

Důvodem je rostoucí export elektřiny v posledních letech, v roce 2015 Německo mělo rekordní kladné saldo v přeshraničního obchodu s elektřinou ve výši 60 TWh elektřiny, tedy 10 % produkce. Současné nízké velkoobchodní ceny elektřiny v kombinaci s velmi nízkou cenou emisních povolenek zvyšují zájem o německou elektřinu, zároveň se tak provozovatelé snaží kvůli nejisté budoucnosti uhelné energetiky získat z uhelných elektráren maximum. Paradoxně jsou tak z německého i evropského trhu vytlačovány čistější a účinnější zdroje, např. paroplynové elektrárny. Německo tak začíná řešit, jak zajistit splnění svého cíle snižování emisí CO₂ o 40 % do roku 2020 (Obr. 7). Ke snížení emisí by mělo přispět jak očekávané zvýšení ceny emisních povolenek, tak převedení nejstarších uhelných elektráren do systému kapacitní rezerv, což budou záložní zdroje zajištující bezpečnost dodávek elektřiny během implementace nového trhu s elektřinou, tzv. Strommarkt 2.0.

Obr. 7. Emise CO₂ 1990–2015. Zdroj: www.agora-energiewende.de

A co dál?

Se vzrůstajícím instalovaným výkonem na přírodě závislých větrných a fotovoltaických zdrojů bude přibývat období, kdy aktuální výroba z OZE pokryje či dokonce převýší aktuální spotřebu (Obr. 5). Nyní proto začíná druhá, náročnější etapa – přizpůsobit proměnlivým obnovitelným zdrojům fungování elektrizační soustavy. Německo proto připravuje podstatné změny trhu s elektřinou (Strommarkt 2.0.), kterému se budeme věnovat v příštím článku.