Green Deal stvořil zlověstného „Mařiče energie“: Proč se nejde vyhnout plýtvání přebytky z obnovitelných zdrojů?

Energetika zažívá revoluční období. Původní formát velkých centrálních zdrojů založených na těžbě surovin, do nichž byla kdysi uložena energie ze Slunce, a následná dodávka elektřiny přes několik stupňů napěťových soustav ke spotřebitelům se pozvolna, ale jistě mění na více decentralizovaný systém s větším množstvím menších a flexibilnějších zdrojů. 

Nejlépe těch využívajících „energii zdarma“, kterou Zemi kontinuálně zásobuje naše mateřská hvězda, prostřednictvím fotovoltaických a větrných elektráren (vítr je také důsledkem slunečního svitu).

Potud se zdá všechno idylicky zalité Sluncem. Jenže když vrhneme světlo na detailní „technikálie“ energetických sítí propojených s výrobou, objeví se obecně netušené problémy.

Na jedné straně – odkud budeme brát elektřinu, jejíž nedostatek do budoucna hrozí? Nejnovější zpráva MAF o zdrojové přiměřenosti do roku 2040, vydaná na konci roku 2024 společností ČEPS, upozorňuje na fakt, že se brzy z dosud energeticky exportní země změníme na importní. A jelikož na podobné trajektorii jedou nyní i okolní státy, je otázka, bude-li ji v obdobích zvýšené spotřeby vůbec kde brát, resp. o kolik se zvýší její cena podle principu poptávka vs. nabídka.

Na druhé straně – kam s energií, když je jí hodně? Tolik, že ji nedokážeme spotřebovat ani exportovat. A když nabídka převyšuje nad poptávkou tak, že žene její cenu do záporných hodnot a zároveň ohrožuje stabilitu přenosové soustavy.

Tyto situace nastávají s rostoucím počtem OZE stále častěji. A v takovém případě zbývá jediné: tu krásnou „bezemisní“ zelenou energii co nejrychleji vyplýtvat, zbavit se jí, tedy tzv. ji „zmařit“. Ale pokud to jde, ještě si za to nechat zaplatit. Jak je to možné?

Přestože nesnáším analogie, protože většinou kulhají na obě nohy, tuhle s aspoň jednou nohou zdravou si zde dovolím: Základem rozvoje i dlouhodobého přežívání lidské civilizace je energie – od prapočátků ve formě tepelné, později její nadstavby elektrické. Úplně stejně je základem pro přežití biologického jedince dostatečný přísun energie z potravy.

V obou případech se dá uvažovat o dvou extrémních polohách. Dlouhodobější nedostatek energie nutně povede k zabrzdění rozvoje i k velkým ekonomickým turbulencím, protože nabídka vs. poptávka může raketově vyhnat ceny vzhůru a likvidovat dosud zaběhnuté řetězce výroby.

U nedostatku potravin je to podobné. Pro reálný obrázek důsledků si stačí připomenout tento řetězec událostí: propad zemědělské a potravinářské produkce v důsledku první světové války → hyperinflace a sociální bouře → nástup autoritativních systémů v Evropě → zřícení akciového „letadla“ na newyorské burze → další válka: nejdříve jen evropská, za pár let světová.

Druhá extrémní poloha je ta, že si zajistíme trvalý nadbytek. Jako je to nyní v případě potravin. Existují sice geograficky i populačně rozsáhlé oblasti v zemích tzv. rozvojového Třetího světa (dnes správněji Globálního jihu), ale hrozbu hladomoru zažily v euroatlantickém geopolitickém prostoru naposledy naši praprarodiče.

Média teď proto daleko raději a častěji pranýřují „bezuzdné plýtvání“ – podle statistik skončí v rozvinutých zemích až třetina všech vyrobených a zákazníky nakoupených potravin „v koši“. Ne vždy zbůhdarma, ve stále větší míře se rozbíhají systémy jejich zužitkování jiným způsobem – ve formě darování potřebným, kompostování nebo přeměně na energii v tzv. ZEVO (Energetické zpracování odpadu). 

Ale značná část stále končí „zmarněna“ kdesi na komunálních skládkách, což – při započítání energie na jejich výrobu – tvoří dle odhadů až 10 % emisí skleníkových plynů.

To samé se dnes děje s velkou (a stále rostoucí) částí „zelené elektřiny“. Zejména v obdobích, kdy hodně „fouká a svítí“, končí zmařena bez užitku „na skládce“, resp. topí se jí pánu Bohu do oken.

Tady už analogie s výrobou a zásobením potravinami značně kulhá, protože elektřinu nelze dlouhodobě skladovat jako třeba zrní v sýpkách nebo fazole v konzervě. Přesněji řečeno zatím jen omezeně v bateriových systémech, které ovšem stále narážejí na technologické možnosti své kapacity.

Proto i distribuce elektřiny vyžaduje zcela jiný režim, kdy je potřeba neustále udržovat výkonovou rovnováhu (výroba vs. spotřeba), zdrojovou přiměřenost (dostatečné množství a flexibilita zdrojů) a stabilní frekvenci střídavého proudu v síti – jinak by hrozil blackout. Na jehož hraně se Evropa v posledních letech ocitla již párkrát ocitla.

To vše v nonstop režimu 24/7/365 hlídají dispečerská centra, primárně u českého státního provozovatele elektroenergetické přenosové soustavy, společnosti ČEPS. Ta ovládá (tzv. poveluje) celou řadu prvků zajišťujících rovnováhu sítě a spolupracuje i s ostatními provozovateli sítí po celé Evropě v rámci organizace ENTSO-E (European Network of Transmission System Operators for Electricity), sdružující provozovatele přenosových soustav z 39 zemí s cílem vzájemné koordinace a zajištění spolehlivého, efektivního a bezpečného provozu.

K vyrovnávání a udržování bezpečného chodu sítě slouží mnoho prvků – od regulace výkonu turbín přímo v elektrárnách stylem ON/OFF až po nové formy (zatím ve fázi pilotních projektů, ale úspěšně otestovaných), kdy výkonovou rovnováhu zajišťují ty nejmenší články sítě – uživatelé/provozovatelé OZE se záložními baterkami, které se mohou v případě nedostatku do sítě vybít, resp. v případě přebytků se z ní nabíjet.

Mezi tím stojí na různých úrovních více či méně „chytré prvky“ – zařízení různé velikosti schopné vyrovnávat výkyvy ve směru nahoru (zvýší výkon) nebo dolů (zvýší spotřebu). Například teplárenské kotle fungující jako „rychlovarné konvice“ nebo třeba přečerpávací elektrárny, které v případě nadbytku výkonu přečerpají vodu do horní nádrže, a při jejím nedostatku ji naopak přes turbinu pustí do nádrže dolní.

Ale pak jsou zde i zařízení, která rovnováhu regulují na první pohled primitivně hloupě (byť jsou mnohdy chytře řízena a co do reakce na tzv. povelování ze strany provozovatele sítě reagují pružně, tedy rychle v řádu sekund). Přebytečnou elektřinu spotřebují formou zvýšení odporu či indukce, čímž vyrobí značné množství tepla. To pak pomocí větráků vypustí ven, většinou tzv. pánu Bohu do oken, protože pro ni na daném místě nemají jiné využití.

Ale je to jednoduché, je to rychlé, a při záporných cenách elektřiny na spotovém trhu prý dokonce i ekonomické.

Podle zprávy na iRozhlas.cz se do tuzemských distribučních chystají připojit „mařicí zařízení“ s instalovanou kapacitou kolem tisíce megawattů. Což je stejný výkon jako jednoho temelínského bloku, ovšem v obráceném gardu. Proč vlastně musíme zbůhdarma mařit takové množství energie? „Ježí se mi z toho chlupy,“ prohlašuje Jiří Feist z EP holdingu.

Co jsou vlastně ony „mařiče“ zač? „Tahle zařízení, známá též jako ‚loadbanky‘ nebo odporové zátěže, byla původně navržena pro testování a simulaci zatížení elektrických systémů. A již dlouhou dobu hrají zásadní roli při ověřování výkonu a spolehlivosti generátorů, záložních zdrojů (UPS), transformátorů a dalších elektrických komponent,“ vysvětluje Emanuel Matějka ze společnosti ESKO Generator, v jejímž portfoliu jsou i zařízení sloužící mimo jiné pro Podpůrné služby ČEPS. „Jednoduše řečeno – mařiče simulují reálné zatížení a díky tomu umožňují zjistit, jak energetické systémy zvládají reálné provozní podmínky, včetně jejich extrémů.“

„Technologie pro služby výkonové rovnováhy (nejen již zmiňované mařiče energie, ale i dieselagregáty, kogenerační jednotky, plynové generátory či bateriová úložiště, která fungují ‚oběma směry‘) se zpravidla instalují na vlastních nebo pronajatých pozemcích provozovatelů výroben. Prostřednictvím trafostanic se připojují do sítě distributorů (VN), a ti pak následně zajistí přenesení výkonu ze své sítě až do přenosové soustavy (VVN), kterou spravuje ČEPS,“ popisuje Emanuel Matějka kaskádu energetických toků. 

V současné době hrají stále důležitější roli tzv. agregátoři flexibility, kteří se stávají novou spojkou mezi výrobci energie (už nejen těch velkých, ale také menších včetně „domácích“) a provozovatelem přenosové soustavy, společností ČEPS. 

„Agregátor flexibility, sdružující mnohdy desítky až stovky menších zdrojů, zajišťuje dodávky nasmlouvaných objemů. Tam spadají i ‚zelené‘ elektrárny na bioplyn či biomasu. A také kogenerační jednotky, bateriová úložiště či záložní generátory, které pomáhají ve službách výkonové rovnováhy... a díky tomu jsou schopny i vytvářet příjmy, přestože by za normálních okolností měly pouze náklady.“

Speciálně upravené mařiče energie dokáží rychle vyrovnávat i přebytky energie v soustavě při nečekaných výkyvech nebo ve špičkách. 

„Nejsou stejné jako standardní zařízení používaná k testování, musejí být přizpůsobeny specifickým požadavkům, které stanovují ve svých podmínkách energetické distribuční společnosti (ČEZ, EGD, PRE), agregátoři flexibility (virtuální elektrárny), ale hlavně musejí být vždy v souladu s kodexem národního provozovatele energetické přenosové soustavy, společnosti ČEPS,“ doplňuje Emanuel Matějka.

Mařiče fungují na principu odporové zátěže – elektrická energie se díky zvýšení odporu přemění na tepelnou, a ta se pak odvětrá pomocí ventilátoru (čímž se spotřebuje další elektrický výkon). Přesněji řečeno „zmaří se“, protože většinou pro vyprodukované teplo není žádné jiné využití. 

Bylo by samozřejmě ideální, kdyby se takto vzniklé teplo dále využilo například k ohřevu vody a vytápění, bohužel to většinou takhle vůbec nefunguje. Vezměte si třeba jaderné elektrárny, kde víc jak polovina tepelné energie z chlazení reaktoru ve finále proletí komínem, resp. chladicí věží. 

Jenže elektrárna zároveň zajišťuje stabilní dodávky bezemisní/nízkoemisní energie do sítě, kdežto mařiče energii spotřebovávají/vyrábějí teplo jen proto, aby vyrovnávaly výkyvy způsobené primárně nadměrnou produkcí OZE. Technologie prosazovaná v boji proti globálnímu oteplování tak k němu paradoxně sama přispívá.

Žádosti o připojení podobných zařízení k síti v rámci distribučních soustav registrují všechny české energetické společnosti. ČEZ Distribuce podle vyjádření svého mluvčího Ladislava Kříže zarezervovala připojení na 250 MW a na dalších 480 MW má už přijaté žádosti, společnost EGD ze skupiny E.ON eviduje žádosti o připojení výkonu mařicích zařízení o celkovém výkonu přes 300 MW.

Vedle toho ale stoupá také zájem o jinou, do budoucna jistě efektivnější formu služeb pro vyrovnávání výkonové rovnováhy: „Registrujeme z trhu zvýšený zájem o bateriová úložiště z řad provozovatelů fotovoltaických elektráren, což může rovněž pomoci pro větší udržitelnost stability. Z druhé strany je třeba se zamyslet nad situací – s odkazem na studii společnosti Deloitte pro Svaz moderní energetiky, která odhaduje, že z dostupných finančních prostředků lze v letech 2023–2030 postavit přibližně 15,3 GW nových fotovoltaických elektráren (FVE) a 2 GW nových větrných elektráren, jestli je možné během toho období dodat dostatečný výkon v bateriových úložištích, aby se tyto OZE více stabilizovaly. Když se nad tím zamyslíme, je zřejmé, že poptávka po zdrojích pro Služby výkonové rovnováhy bude v příštích letech narůstat,“ říká Emanuel Matějka.

„Pokud se podíváme na začátek celého procesu, základním pilířem pro vybudování výrobny je získání patřičné Smlouvy o připojení (SOP) s distributorem. Na základě možností distributora, respektive volných přenosových kapacit v jeho soustavě, vyhradí distributor přenosovou kapacitu pro výkon, příkon či v ideálním případě obě kapacity. Může se stát, a děje se tak často, že žádost žadatele bude mít celkově negativní stanovisko,“ vysvětluje Emanuel Matějka.  

„Pokud budoucí provozovatel získá k dispozici pouze jednu z těchto kapacit, je z pohledu nákladů na výstavbu vhodné uvažovat o umístění generátoru pro výrobu elektrické energie nebo mařiče pro její maření. Postavit výrobnu pouze pro jednu z těchto služeb na bateriovém uložišti nebude dávat ekonomický smysl, jelikož pořizovací cena bude v tomto případě tak vysoká, že výnosy z provozu pokryjí náklady na pořízení za opravdu dlouhá léta, která budou hraničit s životností samotného uložiště.

Pokud získáte smlouvu o připojení jak na příkon, tak i výkon, lze v tomto případě využít obě technologické možnosti – bateriové uložiště nebo generátor spolu s mařičem. Obě varianty mají samozřejmě své výhody i nevýhody, ale  řečeno bateriové uložiště nabízí návratnost přibližně 40 měsíců, návratnost ‚komba‘ generátoru s mařičem bude zhruba o 10 až 15 měsíců méně.

Je třeba však nezapomenout i na další faktory ovlivňující vstupní investici, které jsou zprvopočátku těžce odhadnutelné – např. poplatek distributorovi za vynaložené náklady s přípojným místem, vzdálenost přípojného místa od skutečného umístění výrobny, stavební připravenost místa pro výstavbu výrobny.“

🔥🗞️ Přidejte si INFO.CZ do svých oblíbených zdrojů na Google Zprávy. Díky.