Vladimír Wagner: Proč se začaly používat mařiče energie?

Ilustrační snímek.

Licence | Všechna práva vyhrazena. Další šíření je možné jen se souhlasem autora

Foto | Lisa S. / Shutterstock

Pokusím se tak doplnit to, co vynechala. To je důležité, protože to zároveň ukazuje, že jí navrhovaná opatření pomohou jen ve velmi omezené míře. Je třeba říci, že mařiče nejsou žádnou úplně novou záležitostí. Byly zde i v minulém století, ovšem pouze ve velmi omezené míře. I v té době platilo, že poptávka a produkce elektřiny musí být v každém okamžiku vyrovnaná. I tehdy na stabilitu rozvodné sítě dozíral regulační orgán a větší producenti a spotřebitelé museli platit velmi vysoké penále za odchylky od nasmlouvaných dodávek a odběrů. Pokud velkému podniku vypadla nečekaně část výroby, tak se mu i tehdy někdy více vyplatilo elektřinu zmařit než platit penále za odchylku.

I tehdy bylo řízení odběru, které umožňovalo využít dobu přebytků elektřiny. V té době to bylo v období nižší spotřeby a jde o tzv. noční proud, systém HDO a speciální tarify pro elektrovytápění nebo pro ohřev vody, tedy i ty paní Murzynovou zmiňované bojlery. Ovšem tehdy byl ten rozdíl mezi produkcí a spotřebou relativně malý a byl pravidelně se opakující. Dané množství existujících spotřebičů tak mohlo využít i velkou jeho část a ovládání tohoto specifického odběru, tedy zapínání a vypínání odpovídajících spotřebičů, bylo jednoduché.

Nyní je ovšem situace dramaticky odlišná. Jde o obrovské rozdíly v dodávkách fluktuujících větrných a fotovoltaických zdrojů. Jejich výkon je závislý na počasí, a tedy do značné míry náhodný. Inteligentní řízení a komunikace tak musí být u každého spotřebiče. Musí tak být zapojen do inteligentní sítě. Budování a instalace těchto prvků u velkého počtu spotřebičů jsou časově i finančně náročné. Takže i zde je otázkou, zda se to v situaci, kdy jde o velké změny výkonu, někdy i v relativně krátkém období, vyplatí. V žádném případě to však k odstranění záporných cen elektřiny a mařičů nepovede. Ještě hůře jsou z tohoto hlediska situace, kdy se musí dobudovat dodatečná zařízení na akumulaci energie. Ty se vzhledem k době se zápornými cenami jen těžko vyplatí. Úplně absurdní jsou pak návrhy paní Murzynové pro využití těchto období pro výrobu zeleného vodíku. Elektrolyzéry i celý systém pro vodíkové hospodářství jsou extrémně finančně náročné. Zároveň nejlépe pracují ve stabilním režimu. Představa, že by nárazově pracovaly jen občas a mohlo se to vyplatit, je opravdu extrémně absurdní.

Než se podíváme, jak přesně záporné ceny elektřiny a možnost vydělat pomocí mařičů vznikají, podívejme se na jasnou evidenci, že návrhy paní Murzynové budou fungovat velmi omezeně nebo vůbec. Jeden z největších instalovaných výkonů větrníků a fotovoltaiky má Německo. To má také jeden z největších počtů hodin se zápornými cenami elektřiny na spotové burze a dominantně se podílí na vytváření záporných cen i u nás. Je tak vidět, že ani dominantní producent „levné“ elektřiny, ke kterému paní Murzynová vzhlíží, ji využít nedokáže.

Paní Murzynová je členkou organizace Centra pro dopravu a energetiku, která patří spolu s Greenpeace, Hnutím Duha, Callou a dalšími do Zeleného kruhu a Klimatické koalice. Všechny tyto organizace jsou skalními příznivci a propagátory německé Energiewende. Zmíněné organizace propagují dlouhodobě její následování v České republice, tedy odchod od jaderné energetiky a masivní výstavbu velkých výkonů ve větrnících a fotovoltaice. Ovšem právě tato energetická koncepce je tvůrcem současné problematické situace hromadného zavádění mařičů.

Ve svých článcích o energetice jsem se snažil vysvětlovat, že tato cesta k nízkoemisní energetice nevede. A i srovnání výsledků Německa a Francie to jasně ukazuje. Ve Francii, Švédsku, Švýcarsku i Finsku a Slovensku se již pomocí kombinace jaderných a obnovitelných zdrojů nízkoemisní elektroenergetiky dosáhlo, a hlavně Francie a Švédsko patři k hlavním čistým exportérům elektřiny v Evropě. Naopak Německo po čtvrtstoletí průběhu Energiewende a výstavbě obrovských větrných a solárních výkonů, které v ideálních podmínkách i samostatně značně překonávají německé potřeby, musí velkou část elektřiny produkovat pomocí fosilních zdrojů a stalo se čistým dovozcem elektřiny. O tom, že se právě protijaderní aktivisté mohou stát největšími viníky toho, že se k nízkoemisní energetice nedostaneme včas, jsem na Britských listech psal už v roce 1999. Stále více se ukazuje, že jsem měl pravdu, viz přehled vývoje v jaderné energetice pro letošní rok.

K čemu vede Energiewende?

Ty se dají rozdělit na dvě kategorie. V době, kdy svítí jen velmi omezeně a nefouká, což bývá nejčastěji v době zimní inverze, dodávají větrné elektrárny, i když mají nominální výkon schopný pokrýt všechnu potřebu i více, méně než pár procent potřeby. Takové situaci se v Německu říká dunkelflaute, a v té době musí jejich výrobu nahradit jaderné a fosilní zdroje. V Německu tak vlastní fosilní elektřina a dovezená jaderná a fosilní. V té době tak Německo intenzivně elektřinu dováží a, i extrémně, zvyšuje cenu na spotovém trhu s elektřinou. Taková doba může trvat řadu dnů i týdnů. A i v tomto zimním období už jsme měli několik takových období, jak jsem popsal v článku, který detailněji rozebírá dopady německé Energiewende. Zde jsou i odpovídající grafy, které podmínky v daném období jasně ukazují.

Druhou kategorií jsou období, kdy hodně svítí nebo hodně fouká. U fotovoltaiky k tomu dochází hlavně během letních měsíců. V té době tyto zdroje produkují i mnohem více elektřiny, než je potřeba. Část elektřiny se dá uložit do baterií nebo přečerpávacích elektráren. Často to ovšem nestačí a část elektráren se musí odstavovat a hledají se dodatečné možnosti spotřeby elektřiny. Dochází také k dramatickému poklesu ceny na spotových trzích elektřiny.

Je třeba zdůraznit, že možnosti akumulace v bateriích a přečerpávacích elektrárnách jsou velmi omezené. Jejich kapacity jsou nejvýše v řádu několika hodin dodávek daného výkonu. Efektivní to může být v případě fotovoltaiky, kdy lze elektřinu ukládat v době denních přebytků a čerpat večer a v noci. Využitelné to není v případě pokrytí změn počasí, které probíhají náhodně a trvají řadu dní. Pokud se tak například střídají období inverze s bezvětřím s větrnými přechody front, která mohou trvat řadu dní, tak během prvních hodin větrného období se baterie nabije nebo přečerpávací elektrárna načerpá, a pak řadu dní pouze čeká na využití. Když pak nastane bezvětrné období, tak se během pár hodin vyčerpá, a pak řadu dní i týdnů pouze čeká na možnost nabití. Takový režim neumožňuje během jejich životnosti zaplacení nákladů na výrobu baterie či postavení přečerpávací elektrárny.

Proč se instalují mařiče elektřiny?

Nyní se tak můžeme podívat na to, proč se začalo mluvit o mařičích elektřiny. V době velkého přebytku výkonu větrných nebo fotovoltaických zdrojů dochází k několika problémům, které je třeba řešit nebo je lze využít. Jak bylo zmíněno, má cena určovaná na spotových trzích pomáhat vyrovnávat nabídku a poptávku elektřiny. V době přebytku nabídky na trhu tak tyto ceny klesají k nule nebo dokonce k záporným cenám.

V současné době jsou většinou tyto záporné ceny vytvářeny z ekonomických, a ne technických důvodů. Jak bylo zmíněno i v příspěvcích k článku pana Cveka, větrné a fotovoltaické elektrárny se dají poměrně snadno odstavit. V normální situaci by je jejich provozovatelé odstavili, aby nemuseli platit za zápornou cenu elektřiny. V současnosti, a týká se to hlavně Německa, však má dominantní část těchto zdrojů provozní dotace. Pokud je tak například dotovaná cena 100 EUR/MWh a záporná cena na spotové burze -80 EUR/MWh, vyplatí se provozovateli dotované větrné nebo fotovoltaické elektrárny ji provozovat. Stále vydělá 20 EUR/MWh. K vytváření záporných cen tak přispívají dotace OZE.

Druhou možností je technický vznik záporných cen, který však opět vzniká kvůli velmi vysokým instalovaným výkonům rychle proměnných a na počasí závislých zdrojů. Výkon dodávaný fotovoltaickými či větrnými zdroji se může velice rychle a nepříliš předvídatelně měnit. Proto musí být neustále v provozu dostatek zdrojů, které v případě jejich výpadku zaskočí. Ty tak nelze úplně odstavit, protože jejich náběh není okamžitý. To se týká jaderných bloků, u nichž hlavně u těch moderních je možná regulace v relativně širokém rozmezí, ale velké snížení výkonu a odstavení, znamená nemožnost rychlého jejich naskočení. I uhelné elektrárny a velké plynové elektrárny mají omezené možnosti snížení výkonu, pokud mají být připraveny k rychlému naskočení. Existují sice plynové turbíny, které jsou extrémně flexibilní. Ty však jsou na jednotku výkonu investičně i provozně relativně drahé.

Německo tak právě z důvodů udržování zálohy za fluktuující obnovitelné zdroje i v době, kdy by tyto mohly zajistit veškerou spotřebu, provozuje i fosilní zdroje. Pokud tedy vzniká období záporných cen na omezenou dobu, vyjde levněji projetí této doby zálohovací elektrárnou, než realizací jejího odstavení.

Nyní se tak dostaneme k mařičům elektřiny. Z technického hlediska jde o odporové spirály, které mění elektřinu na teplo. Pokud mají vysoký výkon, potřebují chlazení, takže vzniká jistá analogie fenu. Je třeba zdůraznit, že jsou to zařízení oproti bateriím či jiným možnostem využití elektřiny velice laciná, jsou řádově levnější. Službu mařičů tak jejich provozovatelé nabízejí v podobě odběru elektřiny na spotové burze v době záporných cen, a vydělávají tak na tom. Odpověď na diskuzi pod článkem pana Cveka, kde se rozebírá, proč se místo mařičů nepostaví baterie či nějaká užitečná zařízení pro využití elektřiny. Je to dáno cenou. Zatímco mařič takto dokáže vydělávat, baterie jsou natolik drahé, že by se náklady na ně tímto provozem nezaplatily.

Existují důvody, proč potřeba mařičů nezmizí ani v době, kdy se zruší provozní dotace. Jak bylo zmíněno, je v principu možné fotovoltaické a větrné elektrárny relativně snadno odstavit. Velkým problémem však může být řízení tohoto odstavování. To může být relativně snadné v případě, že jde o velké zdroje, u kterých jsou dobře definovány podmínky pro odstavení. Problém nastává, když máte obrovské množství malých zdrojů, u kterých podmínky a způsob odstavení dobře definovány nejsou.

Závěr

Jak je vidět z předchozí analýzy, je zavádění mařičů způsobeno pouze nesmyslnou energetickou koncepcí Německa, která se hlavně v dotovaném budování fotovoltaických zdrojů přebrala i u nás. Zároveň je třeba zdůraznit, že spotové ceny na burze u nás jsou dány těmi německými.

To, že nízkoemisní elektroenergetiku nelze, bez vyřešení dlouhodobé akumulace, postavit pouze na fluktuujících obnovitelných zdrojích, píše ve svém pěkném článku Jan Molič. Zaměřuje se na fotovoltaiku, se kterou má osobní zkušenosti. Někteří z diskutujících namítali, že se dostatečně nevěnoval větrným elektrárnám, které by se mohly s fotovoltaikou doplňovat. Do jisté míry je to pravda, v zimě je počasí větrnější. Jak už jsem však psal, může v zimním období náhodně docházet i k poměrně dlouhodobým inverzním situacím a nedostatku produkce elektřiny z obnovitelných zdrojů. Naopak, může hodně foukat i v létě a pak musí nastoupit i zmíněné mařiče.

Přečtěte si také |

Otakar Hobza: Bungalovizace české krajiny a ducha svatého, amen!

Kdy taková období přijdou, nelze předpovědět. Krásně to dokazuje i situace o loňských vánočních svátcích. Konec roku je spojen s významným snížením spotřeby elektřiny, zároveň bývá vysoká pravděpodobnost, že bude foukat. Většinou tak bývá v Německu i u nás přebytek elektřiny z obnovitelných zdrojů a nízké ceny elektřiny. V posledních letech dokonce záporné. O posledních vánočních svátcích však byla dunkelflaute, větrníky dodaly pár procent svého potenciálu. I přes nízkou spotřebu tak byly ceny elektřiny na spotových trzích vysoké.

Představa Jana Čulíka, že nízkoemisní elektroenergetiku u nás zajistí solární zdroje na Sahaře a větrné na severu Evropy, je nereálná. Obrovským problémem je vybudování potřebných vysokonapěťových vedení a doprava této elektřiny. Navíc by to bylo extrémně velké bezpečnostní riziko, a u nás by musela být dostatečná kapacita okamžitě dostupné zálohy v případě havárie na tomto vedení. Podrobnější rozbor toho, jak je nereálné nízkoemisní elektroenergetiku u nás realizovat bez jaderných zdrojů a před jejich vybudováním bez fosilních, je v tomto článku, kde jsou zároveň grafy dokumentující různé situace.

Na závěr bych se zmínil o ještě jednom faktoru, který začíná být velmi významný. Dotované fotovoltaiky intenzivně kanibalizují ty nedotované, a podobně to je i u větrných elektráren. To je i důvod, proč je u nás tak velký tlak od různých lobbistů, aby se obnovily provozní dotace fotovoltaiky. Firmy bez slibu provozních dotací odstupují od projektů velkých fotovoltaických zdrojů.

Je třeba zdůraznit, že produkci jaderných bloků fotovoltaika nebo vítr nekanibalizují. Odstávky jaderných bloků lze přesně naplánovat, a pak se přesně dopředu ví, kolik a kdy budou jaderné zdroje elektřiny vyrábět. Lze tak jejich produkci prodat i na léta dopředu, tedy na forwardových trzích na pokrytí základního zatížení. Ceny na spotových trzích, tedy i ty nízké a záporné, se jich netýkají. Předpovědi počasí na měsíce a roky dopředu zatím udělat nedokážeme. Fotovoltaika a vítr tak mohou svůj výkon dopředu prodávat jen omezeně. Provozovatel jaderných bloků může dokonce ekonomicky využít záporné ceny. Produkci už má prodanou a dostal za ní zaplaceno, na spotovém trhu může nabídnout snížení výkonu jaderného bloku a elektřinou z obnovitelných zdrojů za zápornou cenu nahradí svůj výkon. Zkasíruje pak odměnu za zápornou cenu a zisk tím zvýší.

Vystoupení v cyklu rozjímání o energetice Vysoké napětí: