Jak využít REPowerEU naplno: úloha vodíku a přímé elektrifikace při nahrazování spotřeby plynu z fosilních zdrojů

V březnu tohoto roku představila Evropská komise REPowerEU, strategii, jak se vyrovnat se závislostí Evropy na fosilních palivech a zejména na ruském plynu [1]. Zpožděné snahy řešit závislost EU na fosilních palivech a krátkozraká reakce po ruské anexi Krymu v roce 2014 zanechaly EU v situaci, která může vést k nedostatku zemního plynu. EU tak musí maximalizovat své úsilí, aby se konečně posunula jak ke klimatickým cílům, tak k energetické bezpečnosti.

Hodnocení společnosti Bellona ukazuje, že současná strategie (REPowerEU počítající s výrobou zeleného vodíku, pozn. red.) je ve snižování spotřeby plynu neefektivní. Tím, že Evropská unie upřednostňuje technologie, které nejsou pro nahrazování plynu efektivní, přichází o příležitost rychle a levně se osvobodit od ruského plynu. EU současně pokračuje ve financování ruského režimu prostřednictvím dovozu fosilních paliv, který k 15. březnu dosáhl více než 12 miliard EUR od začátku invaze na Ukrajinu dne 24. února [2].

Snížení závislosti na zemním plynu bude vyžadovat velké investice pro přenesení „plynového“ výkonu do obnovitelných zdrojů. Velmi ale záleží na způsobu, jakým tuto obnovitelnou elektřinu využijeme. Tím získáme velmi rozdílné výsledky, pokud jde o evropskou závislost na ruském plynu a fosilních palivech obecně.

Přečtěte si také Syntetická paliva – power to gas, power to liquid: výroba a účinnost Přečíst článek

Již u tzv. taxonomie udržitelných investic Bellona zdůraznila důležitost zaměření financí na co nejefektivnější využití obnovitelných zdrojů. Současný návrh představuje riziko, že se z plynových elektráren stanou černé díry, které spotřebují velké množství obnovitelné energie, jež by se dala efektivněji využít jinde. Je bohužel nutné vydat toto varování znovu, ale pro REPowerEU – aby dosáhla svého plného potenciálu a zároveň se vyhnula nákladům obětované příležitosti.

Použití 1 TWh elektřiny k vytápění domácností tepelnými čerpadly [3] namísto plynových kotlů nahradí třikrát více plynu než její použití k výrobě vodíku pro produkci elektřiny. Odpojení plynových elektráren a napájení elektrické sítě z obnovitelných zdrojů je také mnohem účinnějším řešením než přeměna této elektřiny na vodík pro výrobu energie. Na tom, jak efektivně budeme využívat elektřinu, de facto závisí, jak snadno se v nadcházejícím desetiletí zbavíme závislosti na zemním plynu.

Cílem projektu REPowerEU je téměř ztrojnásobit současný instalovaný výkon větrných a fotovoltaických elektráren v EU a dosáhnout 980 GW instalovaného výkonu větrných a FV elektráren dohromady. To znamená instalaci 280 GW fotovoltaiky a 260 GW větrné energie, jak předpokládá balíček FitFor55, a k nim nasazení dalších 80 GW určených na výrobu vodíku z obnovitelných zdrojů [4].

Celkově tento instalovaný výkon vyprodukuje více než 1 000 TWh elektřiny z obnovitelných zdrojů [5] – což odpovídá celkové potřebě Francie a Německa – a EU se bude muset rozhodnout, jak ji využít, aby maximalizovala své zájmy.

REPowerEU zvyšuje ambice EU v oblasti obnovitelných zdrojů jen o malou část (80 GW). Pokud by se tento přírůstek měl využít výhradně k výrobě vodíku, bylo by možné vyrobit pouze 2,8 Mt vodíku.

Když se zamyslíme nad tím, jak bude tato nová elektřina využita, nabízí se tři možné scénáře.

Současné plány REPowerEU: tento scénář upřednostňuje výrobu vodíku pro dosažení cílů EU (10,6 Mt vodíku ročně do roku 2030). Polovina elektřiny z nově instalovaných zdrojů půjde na výrobu vodíku [6] a zbytek zůstane v síti, aby nahradil stávající poptávku po elektřině získávané ze zemního plynu [7].

Co největší snaha o odstranění závislosti na plynu: hlavním cílem tohoto scénáře je snížit závislost EU na plynu. Zde předpokládáme, že jakmile bude veškerá poptávka po elektřině z fosilních zdrojů nahrazena v síti nově nasazenou výrobou elektřiny z obnovitelných zdrojů, bude zbytek použit na pohon tepelných čerpadel k vytápění budov namísto v současnosti používaných plynových kotlů.

Co největší snaha o odstranění závislosti na plynu při současném nastartování trhu s vodíkem: tento scénář předpokládá, že 80 GW výkonu bude určeno k výrobě 2,8 Mt vodíku, zatímco zbytek bude využit nejprve k eliminaci uhlíkové stopy elektrické sítě a poté k vytápění budov prostřednictvím tepelných čerpadel.

Každý z těchto scénářů přináší jiný výsledek z hlediska potenciálu nahradit zemní plyn.

Využití elektřiny z obnovitelných zdrojů pro výrobu vodíku nemůže EU osvobodit od ruského plynu

REPowerEU značně prosazuje výrobu vodíku. Avšak vzhledem k nízké účinnosti vodíku při nahrazování plynu ponechá taková strategie EU stále závislou na dovozu 24 miliard m³ (BCM) zemního plynu ze samotného Ruska.

Tepelná čerpadla jsou nejúčinnějším řešením pro snížení závislosti na plynu

Ukončení výroby elektřiny z plynu a využití veškeré zbývající elektřiny pro vytápění budov pomocí tepelných čerpadel nahradí nejvíce plynu. EU by se tak vlastně zcela osvobodila od dovozu ruského plynu a vyhnula by se spotřebě dalších 43 miliard m³ (BCM) plynu z fosilních zdrojů.

Zdaleka ne vždy je ale výměna plynového kotle za tepelné čerpadlo možná nebo výhodná, pozn. red.

Smíšený přístup by EU umožnil odpoutat se od ruského plynu a současně by řešil i výrobu vodíku.

Využití 80 dodatečných GW výkonu obnovitelných zdrojů podle návrhu REPowerEU k výrobě vodíku umožňuje ušetřit dostatek plynu, aby bylo možné stát se nezávislým na Rusku, a přesto zavést vodíkové hospodářství. To by umožnilo vyrobit 5,6 milionu tun zeleného vodíku, který by mohl využít průmysl EU, aby se zbavil závislosti na šedém vodíku [8]. Kromě toho by se tím zajistilo cílené využívání vodíku pouze v odvětvích, kde to v každém případě dává smysl ekologický i ekonomický.

Hlavní poznatky:

• Elektřina z obnovitelných zdrojů může při efektivním využití výrazně snížit spotřebu plynu.
• Přímá elektrifikace může nabídnout největší snížení spotřeby plynu: tepelná čerpadla jsou obzvláště účinná při omezování spotřeby plynu.
• Zemní plyn nelze jednoduše nahradit vodíkem, protože k nahrazení malého množství plynu je zapotřebí velké množství obnovitelných zdrojů energie na výrobu zeleného vodíku.
• Budeme-li se spoléhat na vodík, zůstane EU závislá na plynu z fosilních zdrojů v soustavě.
• Strategie funkční pro budoucnost vyžaduje drastické snížení naši závislosti na fosilních palivech a zároveň uplatnění vodíku v odvětvích, kde neexistují jiné způsoby eliminace uhlíkové stopy.
• Dodatečná elektřina využitá na výrobu vodíku musí být dimenzována na vodíkové cíle: dodatečných 80 GW výkonu dle RePowerEU, které by mohly být vyčleněny na výrobu vodíku, by stačilo pouze na výrobu 2,8 Mt vodíku ročně, což je 20 % navrhovaného cíle RED.

1. Všechny statistické údaje o energiích pocházejí buď z EuroStat 2020 – Energetické statistiky, nebo z IEA.
2. EU Member State spending on Russian fossil fuels (beyond-coal.eu)
3. Tepelná čerpadla – Uvažuje se průměrná roční spotřeba tepelného čerpadla na domácnost v Německu ve výši 4993 kWh. Schlemminger et al, 2022, Dataset on electrical single-family house and heat pump load profiles in Germany
4. Vzhledem k tomu, že nebyly poskytnuty žádné podrobnosti o dodatečných 80 GW výkonu, předpokládali jsme, že budou rovnoměrně rozděleny mezi větrnou a fotovoltaickou energii.
5. Předpokládali jsme koeficient ročního využití 27 % pro vítr a 11 % pro fotovoltaiku (na základě aktuálních německých údajů).
6. Předpokládali jsme účinnost elektrolýzy vodíku ve výši 70 %.
7. Předpokládali jsme účinnost plynové elektrárny (CCGT) ve výši 60 %.
8. Pro výrobu šedého vodíku jsme předpokládali 4,5 Nm³ zemního plynu na 1 kg vodíku.

europe@bellona.org