Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov

Fakta o klimatu, ale mýty o energetice. Část II: neviditelné náklady na integraci OZE

20.5.2025

Vladimír Dzeverin, architekt

Odborný

Výstavba jaderných elektráren je podle kritiků pomalá, ale při bližším pohledu zjistíme, že obnovitelné zdroje čelí ještě větším překážkám. Proč zavádění slunce a větru naráží na svůj vlastní strop efektivity? Porovnáme historii zavádění jádra s realitou obnovitelných zdrojů v praxi.

Často se lze setkat s tvrzením, že solární a větrná energie jsou nejlevnějšími zdroji elektřiny. Na paletě nízkoemisních zdrojů je jaderná energie mnohdy vnímána jako zbytečně drahá a neoprávněně nespolehlivá alternativa k OZE.

První část textu naleznete zde: Část I: realističnost energetiky založené na vodíku

Tato druhá část trojdílného článku se zaměřuje na skryté náklady spojené s integrací obnovitelných zdrojů do energetického mixu, na zavádějící povahu ukazatele LCOE (levelized cost of electricity, rozebráno níže) v kontextu systémových nákladů energetických zdrojů a také specificky na cenu stabilizace OZE pomocí zeleného vodíku.

Text odpovídá na otázku, proč nelze jednotlivé zdroje energie hodnotit izolovaně, aniž by se zohlednil jak jejich podíl v celkovém energetickém mixu, tak připravenost podpůrných systémů, jako jsou například přenosové sítě.

Cena vodíku

Co píší Fakta o klimatu o jaderné energetice? „Výstavba jaderné elektrárny v sobě obsahuje řadu obrovských investičních rizik, neboť jde o mimořádně komplexní projekty se značně nejistou finální cenou výstavby“ [1 str. 16]. „Jaderná energetika tedy může přispět k dostupné elektřině je[n] v případě, že stát převezme většinu ekonomických rizik souvisejících s jejím rozvojem“ [1 str. 36].

A vodíková energetika se ekonomicky prosadit může? Kolik stojí zelený vodík?

V Studii Fakt o klimatu [1 str. 47] (dále jenom Studie) se uvádí rozptyl 2,5–3,5 €/kg s tím, že 2,5 eur je průměr mezi odhady pro rok 2022 a rok 2030 a cena 3,5 eur je průměr mezi odhadem pro rok 2030 a odhadem pro rok 2050. Dále se uvádí, že „krajní varianty (jak cenu 1,5 €/kg, tak 4 €/kg) nepovažujeme za příliš realistické“ [1 str. 34] a že 3 €/kg je „spíše konzervativní“ odhad [1 str. 49].

Tyto odhady by měly pramenit ze studie IEA [2 ₂₀₂₃], která se podrobnějším odhadům cen vodíku z obnovitelných zdrojů věnuje ve speciální zprávě [3 ₂₀₂₃ viz taky 4 ₂₀₂₄]. Ve studii se používá kurz 1 dolar = 0,95 €, a odhaduje se [3 str. 81] cenové rozpětí: onshore vítr (3,3–11,4₂₀₂₂ €/kg, 1,8–7,7₂₀₃₀ €/kg), offshore vítr (4,4–11,4₂₀₂₂ €/kg, 2,0–6,8₂₀₃₀ €/kg), slunce (3,4–10,7₂₀₂₂ €/kg, 1,5–4,8₂₀₃₀ €/kg), jádro (3,3–6,7₂₀₂₂ €/kg, 2,6–5,7₂₀₃₀ €/kg).

Obr. 1

Jak je patrné, studie IEA se zabývala i výrobou vodíku pomocí jaderného štěpení – kde ani tolik nehraje roli levnost jaderné energie, jako spíše stálost jejích dodávek a výroba horké páry, která se s mnohem menším úsilím štěpí na vodík a kyslík. Skutečnost, že jaderný vodík je pravděpodobně levnější než zelený, však Studie „Cesty k čisté a levné elektřině v roce 2050“ [1] zcela ignoruje. Tudy cesta zřejmě nevede, ačkoliv Studie nevysvětluje proč.

Průměr středových hodnot mezi roky 2022 a 2030 nám dá čísla offshore 6,2 €/kg, onshore vítr 6,1 €/kg, slunce PV 5,1 €/kg, jádro 4,5 €/kg, průměr všech obnovitelných zdrojů je 5,8 €/kg, tedy 2,32násobek ceny, kterou Studie Fakt o klimatu uvádí k roku 2050. Podotknu, že odhad pro rok 2030 od IEA již vychází z dosažení uhlíkové neutrality v roce 2050, tedy i z politiky pro to potřebné. Jiné odhady ceny vodíku se rámcově shodují s IEA [5].

Je nutno podotknout, že IEA neodhaduje cenu nízkoemisního vodíku pro rok 2050; není tedy zřejmé, o co se Studie Fakt o klimatu opírá.

Pozn. IEA v nízkoemisním scénáři odhaduje [3 str. 303] pokles ceny [$/MWh] vyrobené elektřiny ze slunce a větru, konkrétně vítr onshore 30₂₀₂₂, 30₂₀₃₀, 25₂₀₅₀, vítr offshore 120₂₀₂₂, 65₂₀₃₀, 45₂₀₅₀, slunce 50₂₀₂₂, 30₂₀₃₀, 25₂₀₅₀, a pokles cen [$/kW] elektrolyzérů 1070–1630₂₀₂₂, 630–980₂₀₃₀, 530–740₂₀₅₀. Je patrno, že pokles ceny z roku 2022 do roku 2030 pro MWh z offshore větru, onshore větru a slunce 0 %, 46 % a 40 % respektive nekoreluje s poklesem cen vodíku z těchto zdrojů: 32–45 %, 40–55 %, 25–29 %. A ani nekoreluje s poklesem cen pro elektrolyzéry (cca 60 %). Jinými slovy, z těchto dat nelze cenu vodíku pro rok 2050 ani hrubě odhadnout.

Dále Studie Fakt o klimatu odkazuje [1 str. 34] na vodíkovou strategii ČR, kde, jak uvádí, je ještě nižší odhad ceny zeleného vodíku. Zmíněná strategie pouze nabízí součet cenových milníků [6 str. 47], kterých by bylo potřeba dosáhnout pro konkurenceschopnost zeleného vodíku; současnou cenu odhaduje na 4 €/kg.

Není zcela zjevné, jakou účinnost konverze elektřiny-na-vodík-na-elektřinu (P2H2P) autoři Studie předpokládají. Optimistické odhady dosahují 40–42 % [7]. Při použití turbín (nikoli palivových článků) a stlačeného vodíku a při zohlednění nepravidelnosti dodávek zelené elektřiny efektivita prudce klesá, přinejmenším pod 30 %.

Při optimistické konverzi P2H2P 40 % podle Studie by v hlavním modelovaném scénáři (dále jen „Scénář“) předpokládaná roční výroba 5 700 GWh pocházela z 14 250 GWh elektřiny, z nichž 2 100 GWh (14,7 %) by se vyrobilo z domácích zdrojů, dalších 12 125 GWh elektřiny by bylo přetvořeno na vodík a importováno do ČR. Při konzervativnější účinnosti 30 % by se jednalo o 16 900 GWh elektřiny, která se přetvoří na vodík a bude transportována do ČR. Efektivitu výroby zeleného vodíku lze odhadovat na 65 %, tedy 51,2 kWh/kg [8], i když odhady mohou dosahovat i 70 kWh/kg [9]. Jednalo by se o 236 800 až 330 000 tun importovaného vodíku ročně. Při ceně vodíku 2,5 €/kg by se jednalo o částku 592–825 milionů €, při ceně 4 €/kg 0,95–1,32 miliard €. Nutno podotknout, že se jedná o cenu importovaného vodíku jako takového, tedy bez investic do jeho přepravy.

Za „současnou evropskou“ (rozumí se realistickou) cenu nové jaderné energie považují autoři 59 €/MWh [2 str. 36], tj. 336,3 milionů € za stejných 5700 GWh, tj. přes polovinu nejoptimističtějšího (bez započtení transportu, konverze P2H2P 40 %, cena 2,5 €/kg) odhadu vodíku, a to pouze vodíku importovaného. Teoretická výhřevnost vodíku (nedosažitelná termodynamicky) je 33,3 kWh/kg; při ceně 2,5 €/kg by se jednalo o 75 €/MWh, což je pořád více než uváděný odhad jaderné energie. Zvolená cesta založená na vodíkové energetice tedy nedává smysl po technické ani ekonomické stránce. Proč se potom říká, že obnovitelné zdroje jsou nejlevnější?

Hodnota, energetický mix a LCOE

Jak uvádí kolektiv autorů Fakt o klimatu [1 str. 34], „při ceně 4 €/kg by do výroby vodíku už směřovalo téměř 45 TWh obnovitelné elektřiny a výnosy z prodeje vodíku by podstatně snížily celkové české náklady na výrobu elektřiny“. Pokud bude výroba vodíku z OZE tak lukrativní, proč by ho nevyráběly ostatní státy? A hlavně, autoři Studie došli k paradoxnímu závěru, že ať už budou ceny vodíku vysoké či nízké, vodík zůstane z nějakého důvodu pořad ekonomicky výhodným. Jak je to možné? Vysoká cena vodíku nijak neodráží ochotu vodík kupovat – zaměňují se tu pojmy hodnota a cena.

Hodnota popisuje, jak dalece bezalternativní v konkrétních podmínkách zboží je, předurčuje, kolik je nakupující ochoten za zboží zaplatit. Pokud je ve městě otevřena pouze jedná kavárna, hodnota její kávy je velmi vysoká, a tak zpravidla i cena, kterou je ochoten zákazník zaplatit, bude rovněž vysoká. Z prodejní ceny ovšem nelze odvodit hodnotu. Vysoká cena může odrážet pouze vysoké náklady, které chce prodejce kompenzovat. Zda je po takovém (drahém) zboží poptávka, je otázka jiná. Pokud prodejní cena neodráží cenu předurčenou hodnotou, byznys krachuje. Odkud se bere přesvědčení, že někdo bude chtít nakupovat vodík za cenu 4 €/kg?

Energetický mix je složen z různých zdrojů, které se vyplatí v různých podmínkách, fundamentálně ale platí, že zdroj s nejnižšími výnosy je dotován zisky zdrojů s nejvyššími výnosy. Například uprostřed dne mohou být náklady na výrobu elektřiny ze slunce velmi malé. Fotovoltaika však nebude schopna poskytovat energii v noci. Provozovatel uhelné elektrárny má sice veškerou infrastrukturu pro výrobu elektřiny i ve dne, ovšem ne za solární náklady; bude ji tedy vyrábět v noci, kde se prostoj přes den bude ekonomicky kompenzovat. Na tomto příkladě solární a uhelná výroba koexistují, nízké náklady solární výroby částečně způsobují vysoké náklady uhelné elektrárny (prostojem přes den).

Energie je základem moderní ekonomiky, je nezbytnou podmínkou pro fungování jak výrobních procesů, tak i běžného chodu společnosti. Její cena a dostupnost přímo ovlivňují náklady na produkci ve všech odvětvích hospodářství, a tím i konečné ceny výrobků a služeb. Zdroj energie zvyšující průměrnou cenu za rok bude mít za následek snížení ekonomické aktivity a povede k odchodu ekonomických subjektů. I samotné riziko neposkytnutí elektřiny by mohlo zastavit určité průmyslové procesy, tedy aniž bychom mluvili o blackoutu. I hrozba podobných situací může být příčinou přesunu výroby a ztráty pracovních míst, a vést tedy k ekonomickým ztrátám. Jinak řečeno, nestabilita sítě a dodávek energie má svou cenu, dokonce se hovoří o LCOB (vyrovnané ceně blackoutu) [10].

To je však jenom jedna strana problému — neposkytování energie, ač po ní je poptávka. Opačný problém, poskytování většího množství energie, než je přenosová síť schopna unést nebo než mohou využít odběratelé, znamená, že zdroj energie musí dočasně snížit výkon či být dokonce zastaven, čímž se snižuje jak jeho průměrná efektivita, tak i atraktivita takových zdrojů jakožto investice. Zapojované mařiče energie jsou realitou již dnes [11] a odrážejí neschopnost uchovávat elektrickou energii, exportovat či efektivně ji spotřebovat; s větším počtem nestabilních zdrojů se situace nezlepší, nýbrž naopak zhorší.

Tvrzení o levnosti slunce a větru se často odkazuje na odhad nákladů vypočítaných podle LCOE, což je odvážný pokus porovnat různé typy výroby elektřiny podle jednoho kritéria: nákladu za vyprodukovanou watt-hodinu. Tedy kolik peněz musíme vložit, abychom získali jednotku energie. LCOE vychází z několika odhadů: míry prvotní investice, pojištění této investice, míry investic během provozu (zpravidla ceny paliva), doby životnosti, průměrného výkonu a doby životnosti, tedy i množství vyprodukované elektřiny za dobu provozu.

Zdánlivá levnost obnovitelných zdrojů vycházející z LCOE zdaleka nereflektuje jejich hodnotu vzhledem k celospolečenským nákladům: LCOE nepočítá systémové investice, nemá tedy ani sloužit pro státní plánování. Například nezohledňuje míru zastoupení obnovitelných zdrojů v energetickém mixu, a tedy ani potřebu sezónního ukládání (ať už v podobě vodíku či jinak) a potřebu investování do přenosové a distribuční soustavy. Teprve v nedávné době začalo LCOE zohledňovat potřebu krátkodobého (stabilizačního) ukládání v složitějších modelech.

Ať už jsou investice do stabilizace intermitentních zdrojů jakékoli, dozajista tvoří stále jen zlomek investic do výroby samotné… že ano?

Přenosová soustava coby poznámka pod čarou

Studie Fakt o klimatu uvádí: „Rozvoj propojení přenosových soustav není příliš nákladný, a naopak snižuje náklady tím, že umožňuje lépe využívat elektřinu ze slunce a větru napříč Evropou (není pak potřeba tolik dražší elektřiny z řiditelných zdrojů).“ [1 str. 7]. V hlavním modelovaném Scénáři [1 str. 23], který se podrobněji rozebral v prvním článku, autoři dále tvrdí: „Export letních přebytků ze solární výroby (z Česka a mnoha dalších zemí) směřuje primárně do států, které spoléhají výrazně více na větrnou než na solární energetiku a v nichž v danou chvíli právě málo fouká“ [1 str. 6], přičemž v Evropě jako celku se v letních dnech předpokládá ukládání solární energie do vodíku. V modelu Fakt o klimatu je tedy ekonomičnost solární energie podmíněna jednak levností a technologickou připraveností vodíkové energetiky a současně levností mezinárodních přenosových soustav.

Obr. 2 Celá Evropa, modelovaný Scénář

Dle odhadu IEA se dá zjednodušeně říci, že náklady na sítě tvoří zhruba 0,7násobek investice do obnovitelných zdrojů v letech 2023–2030 [12]. Pro transformaci elektrické soustavy EU směrem k dekarbonizaci (hlavně distribuční soustavy), se předpokládá v průměru 58,4 miliard €/rok do roku 2030 [13]. V roce 2022 vyprodukovala EU 2641 TWh elektřiny, Česko 78,8 TWh, tedy 3 %. Pro představu, jenom za účelem modernizace elektrizační soustavy by proporční podíl pro Česko činil 1 742 milionů eur ročně. Odhadována cena pro svět je 900 miliard eur ročně [14], při 0,28% podílu ČR na světové výrobě, na ČR připadá již 2 532 milionů eur ročně.

Scénář představený Fakty o klimatu předpokládá zatím nevídanou centralizaci energetiky. Nejde totiž o možnost kupříkladu Španělska importovat „větrnou“ elektřinu z Norska a Švédska, ale téměř bezalternativní nezbytnost. Značnou část spotřebované elektřiny dle hlavního Scénáře Česko bude importovat, zejm. na podzim. Očekává-li se tedy, že podobný výpadek obnovitelných zdrojů pokryjí plynové elektrárny, stojících bez využití po většinu roku, měly by být příslušně zobrazeny v Scénáři.

Co se však stane, pokud sousední země taky nebudou mít dostatečnou výrobu elektřiny? Co se stane, pokud sluneční a větrná generace bude mít nedostatečnou výrobu na většině území Evropy? Více se na toto téma zaměří třetí část článku.