Jiří Svoboda: O „inteligentních“ sítích trochu při zemi
Hned na úvod se však autor dopouští taktické skrčky, kdy sice připouští nasazení množivých jaderných reaktorů IV. generace, ale v Tabulce 1. uvádí dobu 5,4 roku, po kterou by světové zásoby uranu pokryly celosvětovou spotřebu primární energie při nemnoživém štěpení. Jelikož je při množivém štěpení uran využit pro energetické účely přibližně 60krát lépe, mělo by v Tabulce 1. stát 300 let místo 5,4 roku. To by však změnilo pohled na celou věc a autorům publikace by se to zřejmě nehodilo.
Autor vidí obrovský potenciál v údajně prověřené technologii koncentračních slunečních elektráren, které mohou být instalovány na pouštích a polopouštích; elektřina by se pak transportovala například ze Sahary do Evropy pomocí stejnosměrných vysokonapěťových sítí. Co se stane při písečných bouřích nebo odhad nákladů na přivedenou kilowatthodinu však, bohužel, autor neuvádí. Pokud však nemáme ani ponětí o rizicích a nákladech, je docela nezodpovědné budovat na takových myšlenkách vize o budoucnosti.
Využívat obnovitelné zdroje ve stále hojnějším počtu a věnovat se jejich výzkumu a vývoji je bezesporu chvályhodné a jistě je správné i přemýšlet, jak zajistit energetickou bezpečnost při narůstajícím podílu na počasí závislých OZE. Autor zde správně argumentuje, že jediný OZE se schopností vyrovnávat kladný rozdíl mezi aktuální poptávkou a výrobou elektřiny je biomasa, jejíž potenciál je však zcela nedostatečný. Je proto potřebné přemýšlet o tom, jak je možné využít k vykrytí rozdílu mezi aktuální poptávkou a výrobou elektřiny „inteligentně“ řízených decentralizovaných zdrojů elektřiny. Pojem „inteligentní“ je zde systematicky dáván do úvozovek, protože k řízení sítě zřejmě bude použit jen nějaký člověkem zadaný algoritmus bez vlastní inteligence.
Autor označuje dnešní přenosové a distribuční sítě jako „pasivní“ a přirovnává je k jednosměrným silnicím, neboť transportují elektřinu z centralizovaných elektráren k decentralizovaným spotřebitelům. Viní současné provozovatele distribučních sítí, že existují případy, kdy nejsou ochotni připojit malý decentralizovaný zdroj k síti, kdežto v případě velkých centralizovaných zdrojů tak vždy učiní. Autor zřejmě považuje za správné, aby každý, kdo si dá na chatě hluboko v lesích na střechu pět fotovoltaických panelů, měl právo připojení k distribuční síti. Autor jakoby nevěděl, že existuje Zákon č. 180/2005 o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, který ukládá povinnost distribučním společnostem vykupovat elektřinu z OZE a stejně jako spotřebitelé mohou i výrobci využívat dvousazbový tarif. Autor také jakoby nevěděl, že přenosová síť k nám občas přivane přebytečnou elektřinu z větrníků severního Německa a naši energetici se s tím dokážou vypořádat. A že by autor nevěděl, že každým elektrickým vedením lze výkon přenášet oběma směry, to se mi ani nechce věřit.
Předpokládejme, že za možná dvacet let se stanou fotovoltaické panely či malé větrné turbíny natolik levné, že bude rentabilní je instalovat na budovách. Pak je jistě správné, aby veškerá elektřina těchto zdrojů byla využita a její přebytek byl přes distribuční případně přenosové sítě přerozdělen. V zásadě by neměl být problém pro distribuční sít přijmout stejný výkon jako je nasmlouvaný výkon dodávky (typicky 10 kW na rodinný dům). Až potud tedy není důvod, proč by současné „pasivní“ sítě nevyhovovaly.
Potřebu „inteligentní“ sítě autor zdůvodňuje předpokladem, že v dohledné době bude většina z našich 4 milionů domácností disponovat zdrojem elektřiny o výkonu řádově 1 kW. Půjde pravděpodobně zpočátku o malé plynové kogenerační jednotky s možností operativního spuštění a odstavení, čímž se výrazně přispěje k vyvážení mezi poptávkou a výrobou elektřiny. Podmínky, které umožní operativní řízení takových zdrojů, však autor nezmiňuje.
Zkusme zhodnotit reálné možnosti, které nám nabízí nejbližší budoucnost v oblasti operativně řízených zdrojů. Dnes se již poměrně dost ví o pasivních domech a jejich teplotním chování. Pasivní dům má velmi nízkou spotřebu energie na topení a má obrovskou tepelnou setrvačnost. I v největších mrazech vychladne pasivní dům za den bez topení asi o 1°C. V takovém domě stačí topit jen několik hodin denně, aby byl zajištěn komfort bydlení. Pokud tedy budeme stavět nové domy v pasivním standardu a panelové domy zateplovat také na pasivní standard, mohou být tyto domy vytápěny operativně řízenými plynovými kogeneračními jednotkami. Již dnešní „pasivní“ síť umožňuje operativní řízení kogeneračních jednotek v dvousazbovém režimu, ale jistě by bylo uvítáno i „inteligentnější“ řízení ve vícesazbovém režimu. Základní překážkou pro nasazení operativně řízených kogeneračních jednotek tedy není současná úroveň sítí, ale skutečnost, jak stavíme a zateplujeme domy. Dnešní realita je bohužel taková, že pasivních domů máme u nás možná pár desítek a zateplený panelový dům na pasivní standard u nás dosud neexistuje. Pokud se situace drasticky nezmění, zůstane v budoucnu myšlenka operativně řízených kogeneračních jednotek z velké části nevyužita.
Jiná možnost jak využít „inteligence“ sítě je na straně spotřeby. Mnohá hospodyňka by zřejmě byla ochotna tolerovat, kdyby ji pračka sama vyprala, či myčka sama umyla v době, kdy je elektřiny nadbytek, a tudíž je i nejlevnější. Téměř bezproblémový by mohl být i provoz „inteligentních“ mrazniček a ledniček, které by si samy v době levného proudu „předmrazily“. Dá se tedy předpokládat, že denně můžeme takto řízeně spotřebovat v každé domácnosti kolem 2 kWh.
Nejsem si jist, zda je správný přístup environmentalistických organizací, když zadávají svým spřízněným organizacím různé studie na vizionářská témata, a aniž by tyto studie nechaly proběhnout laickou a odbornou oponenturou, již přímo ve studiích nechávají žádat autory, aby docházelo k novelizacím stávajících a vytváření nových zákonů. Počet decentralizovaných zdrojů jistě poroste a majitelé distribučních a přenosových sítí na to musejí nějak zareagovat, zvláště tehdy, je-li u nás povinný výkup elektřiny z ekologických zdrojů již uzákoněn. Operativně řízené decentralizované zdroje a spotřebiče mohou v budoucnu představovat významný přínos pro stabilizaci sítě a zvýšení energetické bezpečnosti. Bude tedy především v zájmu majitelů distribučních a přenosových sítí tyto zdroje a spotřebiče maximálně podporovat. Úkolem dneška tedy není radit majitelům distribučních a přenosových sítí, jak je mají „zinteligentnit“, nýbrž zajistit vhodné podmínky pro možné nasazení operativně řízených zdrojů – to znamená stavět a rekonstruovat domy v pasivním standardu a tím současně vyčerpat i celý potenciál úspor při zateplení budov.
Není, myslím, dobré vytvářet a snažit se prosazovat zdánlivě sofistikované vize pro vzdálenou budoucnost a přitom ignorovat ta nejefektivnější řešení pro nejbližší budoucnost a jejich možné souvislosti. Stejně tak asi není dobré vyzývat k diskusi a pak se do diskuse nezapojit.
Přečtěte si reakci Ivana Beneše.
reklama
Online diskuse
O „inteligentních“ sítích trochu při zemi - odpověď - 19. 2. 2009 - Ivan BenešVážený pane Jiří Svobodo!Vážím si Vaší reakce a jsem velice rád, pokud Váš názor povede k otevření věcné diskuse o energetické budoucnosti přesahující současnou dobu. Ta je hodně zkreslována různými lobystickými a i politickými zájmy. Ty se často zaštiťují složitostí, která odrazuje občana od chuti zapojit do diskuse vlastní rozum a zkušenost. V publikaci jsem proto pro vyjadřování volil úmyslně takovou úroveň, aby k zapojení se do diskuse stačil vlastní selský rozum a trojčlenka. Samozřejmě, že v projektech výzkumu a vývoje a v projektech se vyjadřujeme méně populárně a více technicky, neboť výzkumné či technické zprávy jsou určeny zase spíše odborníkům. Tím si vysvětluji, že Vás jako odborníka mohly některé formulace iritovat, ale to je přirozené. Rád proto aspoň na některé z Vašich poznámek budu reagovat. Velice se mi líbilo, že ve svém příspěvku píšete o vizionářství. Moje vizionářství spočívá v představě, že naše euroatlantická civilizace bude schopna řešit krize spíše spoluprací než silovými konflikty. Zvláště Evropa poznala, jaké destrukční účinky na postavení a vliv evropských národů ve světě měla skutečnost, že úsilí o získání dalších zdrojů rozpoutalo první i druhou světovou válku. Naopak poválečně vytvoření „Evropského společenství uhlí a oceli“ položilo základy mírové spolupráce evropských států. Kdy v historii Evropy trval mezi největšími evropskými národy mír déle než současných 63 roků? Je vizionářstvím shledávat takovou příležitost spolupráce i v širším regionu Unie pro středomoří ustavené 13.7.2008, která zahrnuje 43 států a téměř 800 milionů obyvatel. Pro Evropu to znamená příležitost ke zlepšení spolupráce i v energetické oblasti (http://en.wikipedia.org/wiki/Union_for_the_Mediterranean). Oblasti Severní Afriky a Blízkého Východu mají nejen ropu a zemní plyn, ale i vyšší intenzitu slunečního záření než například v ČR. Zdejší pouště a polopouště jsou sluneční „pole“, která jsou schopna ročně generovat z 1 m2 plochy elektrickou energii, která se rovná ekvivalentu 1-2 barelů ropy. Což se dá vyjádřit příměrem, jakoby se každý rok vytvořila na pouštích vrstva ropy o výšce 16 – 32 cm. Geograficky na protilehlé straně je atlantické pobřeží s obrovským množstvím větrné a slapové energie. Premiér Velké Británie Gordon Brown připodobnil elektřinu ze Severního moře jako „the Gulf of the future". Energie větru (v budoucnu i snad slapová energie) ze Severního moře a Atlantiku se tak může stát zdrojově druhým těžištěm a sekundovat sluneční elektřině z pouští Severní Afriky a Blízkého Východu. A nyní se přesuňme k energetické bezpečnosti. Zelená kniha „Na cestě k zabezpečené, udržitelné a konkurenceschopné evropské energetické síti“ předpokládá využít transevropské energetické sítě (TEN-E) jako hlavní nástroj společné energetické politiky pro plnění cílů v oblasti energetické bezpečnosti, hospodářské soutěže, životního prostředí a vzájemné solidarity. Stručnou informaci lze nalézt na: http://www.euroskop.cz/8440/10222/clanek/zelena-kniha-o-budoucnosti-evropske-energeticke-site. Evropské země potřebují obrovské zvýšení investic do svých přenosových sítí. Je nasnadě, že tyto investice jsou nahlíženy i z pohledu potřebného propojení sever – jih, tj. propojení energie větru ze Severního moře s energií slunečního záření na Sahaře. Energetické „superdálnice“ představují projekt, který svou velikostí nemá v Evropě obdoby. Výstavba energetických „superdálnic“ a vyjednávání způsobu provozování této „supersítě“ bude testem schopnosti členských zemí EU spolupracovat v míře, rovněž nemající obdoby. Regulátoři členských zemí jsou doposud legislativou zavázáni nahlížet na národní zájmy, nikoliv na zájmy EU jako celku. Bez změny tohoto přístupu však není možné dosáhnout solidárnosti mezi státy v oblasti energetiky a tedy energetické bezpečnosti. Takže vážený příteli, to, o čem jsme v publikaci chtěli přinést informaci, není žádná vize typu Julius Verne, ale projekty, které jsou dále zpřesňovány, a pracuje na nich řada významných institucí. Za všechny jmenujme například německé národní výzkumné centrum DLR, což je obdoba americké NASA. Mnoho užitečných odkazů lze nalézt také třeba na anglickém webu http://www.trec-uk.org.uk/links.htm. Na opačném konci energetických superdálnic jsou (též v citované „zelené knize“) zmiňované inteligentní sítě (smartgrids). Není zde prostor tuto poměrně složitou problematiku vysvětlovat – vidíte - i to zkrácené populární vysvětlení v publikaci Vás – odborníka - vedlo k pochybám a jejich smyslu. Faktem je, že technologický výzkum a vývoj inteligentních sítí pro veřejný rozvod běží naplno jak v USA pod hlavičkou Ministerstva energetiky (http://www.oe.energy.gov/eac.htm), tak i v EU (http://www.smartgrids.eu/). Na závěr jen pár vysvětlení k Vašim poznámkám, které jste ve svém příspěvku uvedl: Vaše otázka: Proč je v tabulce 1 uvedeno, že zásoby uranu by současnou světovou spotřebu energie stačily pokrývat pouze 5,4 roků? Moje odpověď: Na rozdíl od vizionářství v oblasti možné mírové spolupráce mezi národy, v technické oblasti se držím pevně při zemi. Uváděné zásoby jsou typu 2P (Proven a Probable), to znamená, že jsou uvažovány jen ověřené a pravděpodobné zásoby, nikoliv spekulativní. Stejně tak sou uvažovány ověřené technologie energetických transformací, což jsou v případě jaderné technologie reaktory 3+ generace. Reaktory 4. generace nejsou dosud ve stadiu ukončeného technologického vývoje, proto nejsou ve výpočtu uváženy. I kdyby byly v dohledné době vyvinuty, tak je zde - jak asi víte - mnohem větší překážka, a tou je obava z proliferace jaderných zbraní. Tato obava vedla velmoci v oblasti mírového využívání jaderné energie k upřednostnění reaktorů lehkovodních (tlakovodních a varných), které z fyzikálních důvodů musí pracovat s obohaceným uranem v kampaňovém režimu s hlubokým vyhořením. V nich generované plutonium je izotopicky degradováno, takže se nehodí pro vojenské účely, a reaktory mohou být během provozu zaplombovány pro inspekce IAEA. V návaznosti na přesvědčení amerických presidentů (D. D. Eisenhower, J. F. Kennery), že žádná jaderná válka nemůže být vyhrána, a že jediným smyslem existence jaderných zbraní je odstrašování protivníků od jejich užití, zakázal prezident J. E. Carter vnitrostátně vývoj a realizaci množivého cyklu jaderné energetiky jako důležité opatření pro ztížení proliferace jaderných zbraní. Spíše než nasazení množivých reaktorů si proto dovedu představit, že s rostoucí cenou energie se zvýší zásoby ekonomicky dostupného uranu pro pokročilé reaktory dosavadního typu (část spekulativních zásob se stane pravděpodobným). Vaše otázka: Co se stane při písečných bouřích a jaké jsou odhady nákladů na přivedenou kilowatthodinu koncentračních solárních elektráren. Moje odpověď: Zvídavý čtenář nalezne technické detaily na internetových odkazech, které jsem uvedl. Cena elektřiny z koncentračních slunečních elektráren závisí na tom, zda je elektrárna s akumulátorem umožňujícím výrobu elektřiny i v noci, či nikoliv a zda je umístěna ve Španělsku či na Sahaře. Orientačně lze konstatovat, že cena takové elektřiny je zatím zhruba dvojnásobná, než z uhelných elektráren., což není tak špatné oproti fotovoltaickým elektrárnám, se kterými se někdy zaměňuje. Koncentrační sluneční elektrárny vyrábí pomocí zrcadel přehřátou páru 540°C a následuje normální parní turbína jako u tepelné elektrárny. Zájemce o obrázky z výstavby takové elektrárny ve Španělsku, která vyrábí elektřinu i 7 hodin po západu slunce odkazuji na: http://www.nrel.gov/csp/troughnet/pdfs/2007/martin_andasol_pictures_storage.pdf. Vaše námitka: V poznámce o pasivitě a jednosměrnosti autor jakoby nevěděl, že existuje Zákon č. 180/2005 o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, který ukládá povinnost distribučním společnostem vykupovat elektřinu z OZE. Moje odpověď: Autor samozřejmě ví. A ví také, že v případě výpadku přenosové sítě (tj. při nezvládnutém výpadku velkých zdrojů) má malý zdroj zakázánu dodávku do distribuční sítě. Proto to přirovnání k jednosměrce. Distribuční sítě bez přenosové nejsou schopny provozu (ač před 100 lety byly) a zdroje v distribuční síti nemohou být pro nouzové zásobování obyvatelstva a kritické infrastruktury využity Vaše námitka: Autor také jakoby nevěděl, že přenosová síť k nám občas přivane přebytečnou elektřinu z větrníků severního Německa a naši energetici se s tím dokážou vypořádat. Moje odpověď: Autor o těchto „energetických tsunami“ ví a ví také, že to způsobuje naším energetickým firmám finanční ztráty. Proto vítá snahu EU uvedenou v citované zelené knize o transevropské energetické sítě (TEN-E) jednak přenosy sever-jih (a naopak) posílit a dát jim také nějaký řád, aby firmy v jedné zemi z „energetických tsunami“ profitovali na úkor nákladů v zemích jiných. Neočekávám však, že to vyústí v zákaz větrných elektráren. Spíš bych se snažil o to, abychom z takových tranzitů férově profitovali také, tak jako jsme zpoplatnili nechtěný dálniční tranzit. Vaše námitka: Úkolem dneška tedy není radit majitelům distribučních a přenosových sítí, jak je mají „zinteligentnit“, nýbrž zajistit vhodné podmínky pro možné nasazení operativně řízených zdrojů – to znamená stavět a rekonstruovat domy v pasivním standardu a tím současně vyčerpat i celý potenciál úspor při zateplení budov. Moje odpověď: Jak jsme se učili ve fyzice, elektrický obvod se uzavírá přes spotřebič. V tomto případě se dům budoucnosti stane nejen pasivním spotřebičem, ale občas i aktivním zdrojem elektřiny. Z toho vyplývá, že řízení inteligentní sítě si musí umět „povídat“ s inteligentním spotřebičem stejně jako s přečerpávací elektrárnou. Ještě před 20 lety by taková představa byla obtížná. V dnešní době však dospěla informační technologie na takovou úroveň i ekonomickou dostupnost, že není od věci propojit inteligentní spotřebiče se systémovými zdroji prostřednictvím inteligentních sítí. Naprosto s vámi souhlasím, že zcela první prioritu má odstranit neproduktivní spotřebu energie a tou je energie, která se v podobě úniků tepla ztrácí v našich nedokonalých domech. S přátelským pozdravem Ivan Beneš |
