Česká energetiko, kam že si to šněruješ II

Nevím vlastně proč, ale vize dalšího vývoje energetiky mě tak nesmírně opředla, že jsem začal po prvním dílu vymýšlet koncepci, která by mi dávala smysl. Nečekám, že se to bude vyvíjet úplně tím směrem, který předkládám, ale pro mě jako pro spotřebitele majícího alespoň nějakou naději a pro zachování přírodního bohatství je taková vize pro mě nezanedbatelná záležitost.

Prolomení limitů a další ničení krajiny v Severních Čechách, té krajiny, která byla označována jako zahrada Čech a o které básníci pěli ódy a do které vtrhl průmysl už kdysi velmi dávno aby s bezostyšnou drzostí zpludroval, co se dá, je pro mě nepřijatelné. Stejně tak, jako riziko, které s sebou přináší jaderná energetika. Nejde jenom o vysoké věže, že kterých jde hrůza jako ze sauronovy věže v Mordoru, ale i o všechna ekonomická a environmentální negativa, která jaderná energetika přináší. ČEZ chce při dostavbě JE Temelín finanční záruky. Stejně tak bude chtít i záruky při jakékoli jiné výstavbě velké elektrárny. Pořád jsem přemýšlel, jestli by nešlo to nějak obejít, prostě ČEZ a další dodavatele, jako e E.O.N, RWE apod. Pustit je takříkajíc, alespoň částečně, k vodě. Možná šlo. Nevím, jestli na to máme, ale ta představa, že je to dnes už možné, mě velmi zaujala.

Jako malospořebitelé máme v tuto chvíli na výběr. Buď zůstat závislí na distributorovi, který si bude diktovat a inkasovat, nebo si dáme na zahradu nějakou malou OZE. V podstatě je možné použít buď vítr, nebo slunce, pokud máme zahradu nebo střechu. Na OZE je nejlákavější ta představa, že zdroj primární energie (slunce, vítr, někdy voda) je tam, kde ho potřebujeme a je zadarmo. Jinak řečeno, palivo je zadarmo, odnikud se nevozí a není s ním žádná práce. Energii není potřeba nikam transportovat. Leda od generátoru do spotřebiče skrze domácí rozvod. Nejméně lákavá na tom je ovšem ta představa, že energii nemáme tehdy, kdy jí potřebujeme, ale jen tehdy, když jsou podmínky, což se může, ale také nemusí, sejít.

Něco o paritě. Ze začátku se pořád mluvilo o jakési paritě, což jest srovnání ceny za odběr energie ze sítě s cenou za kWh z OZE. Na OZE je, jak už jsem uvedl nejzajímavější to, že není potřeba platit za palivo. Jediná cena, která se do výroby energie počítá, je cena za výstavbu. Z toho důvodu je cena z jednotku velmi jednoduše vyjádřitelná podílem ceny za investici plus náklady na údržbu (které by měly být relativně nízké) a doby životnosti. Parity pro koncové zákazníky už dávno dosaženo bylo. Například u FVE se cena za kWh se pohybuje podle investiční ceny někde mezi 1-3 Kč/kWh, pokud počítáme životnost někde kolem 25 let (pořizovací cena je od 30 000,-/kW). Je to jednoduchá trojčlenka. Do kalkulace může významně zasáhnout porucha anebo neschopnost odebírat/odvádět energii tehdy, kdy je to výhodné. Bateriový zdroj, který může tuto nevýhodu vyvážit ale investici významně prodražuje a cena se pak dostává k hodnotě kolem 3-5 Kč/kWh (pořizovací cena je například pro 5kW zdroj a 6kWh bateriový zdroj 400 000,- + počítejme 200 000,- navýšený odhad na náklady za baterie po celou dobu životnosti). Baterie tvoří více jak polovinu ceny hybridního systému. Záruka na baterie je asi na 8 let (cca 2500 cyklů při 50% vybíjení). Dá se ale předpokládat, že baterie vydrží déle a hlavně, že na další období bude cena baterií výrazně nižší, podobně jako klesá cena panelů. Jde přece o elektroniku, která jak známo, má tendenci velmi rychle klesat s cenou. Tyto jednoduché kalkulace jsou oproštěné od dotací, bonusů, případně dalších poplatků. Je to z toho důvodu, že nechci do kalkulace zaplétat další faktory, které jsou spíše legislativního rázu. Samozřejmě, pokud někdo bude chtít v této oblasti podnikat, bude muset kalkulovat i s těmito dalšími položkami, spočítat si návratnost investice, riziko splácení případné půjčky a další záležitosti, které se na takové investice váží.

Co na to elektromobilita. Do této kategorie si dovolím zahrnout dva nejcitovanější pohony. Elektromobil na baterie, a elektromobil na vodíkový článek. Oba poháněné trakčním elektromotorem. Další typy pohonu jsou zatím ve vývoji, nejsou ani prototypy, takže si je odpustím.

Bateriový elektromobil začal svoji úspěšnou cestu po silnicích světa. Každým rokem se počet eletromobilů asi zdvojnásobuje a tento exponenciální nárůst se dá předpokládat ještě minimálně pět let dopředu (spíše výrazně déle). Pokud se současné roční prodeje pohybují ve statisících, tak za pět let to mohou být klidně milióny. Výhody elektromobilů jsou celkem zřejmé. Jednodušší a méně poruchová trakční jednotka, bezemisní provoz, vysoká účinnost, nízká provozní cena (elektřina je výrazně levnější, než benzín v poměru cena/výkon). K tomu lze ještě připočítat vysokou užitnou hodnotu, jednoduchou údržbu a delší životnost. Nevýhody také. Vyšší cena (zřejmě dočasně, přece jen jde pořád o malosériovou výrobu), drahé baterie, těžké baterie a baterie s malou kapacitou. Dlouho trvá, než se dobijí. Napsal jsem to takhle, aby bylo jasné, kde je onen problém. Přesto se zdá, že jeden problém baterií se podařilo vyřešit. Životnost a spolehlivost. Výrobci dávají garance v podstatě na celou životnost vozidla, záruka je minimálně alespoň na polovinu (cca 8let). Po ujetí několik set tisíc kilometrů kapacita klesne na 70%, což by měl být impuls k výměně. Je to stejné jako u hybridních fotovoltaik. Cena baterií by měla jít strmě dolů. Vše tomu nasvědčuje. Staví se velké továrny, které zajistí dodávku kapacity baterií několikanásobně vyšší, něž je současná světová produkce. Vidím tom šanci i pro ČR, místo dostavby Temelína by to chtělo fabriku na baterky. Vysvětlím níže, proč je to tak důležité.

Tak a jak je to hydrogenem? Vodíkové palivové články zdá se v minulém roce konečně odrostly z plenek a vozidla na hydrogen jdou do prodeje. Jedná se také o elektromobily, protože trakční jednotka je opět elektromotor. Výhody jsou také v podstatě známé. Výrazně delší dojezd, menší celková hmotnost pohonu a menší objem komponent, relativně rychlé naplnění nádrže. Nevýhody také. Vysoká pořizovací cena (článek je drahý, ale vypadá to, že cena také půjde rychle dolů), životnost článku je zatím pro mě neznámá (snad minimálně několik set tisíc kilometrů), složitá manipulace s výbušným a těkavým vodíkem, vysoká cena vodíku (také zde je šance na určitý obrat), která je srovnatelná s uhlovodíkovými palivy a vodní pára jako odpadní produkt (s možnými nežádoucími příměsemi). Vodík je potřeba po výrobě klasicky stlačit. Současná technologie je taková, že ke stlačení (35 bar) je potřeba poměrně 30% energie ukryté ve vodíku, který je stlačován. Celková účinnost tímto krokem tedy klesne, další ztráty jsou spojené s distribucí do čerpacích stanic.

Pokud bychom teď hned vyměnili všechny automobily za elektromobily, tak potřeba elektrické energie naroste asi o 30-50%. Údaj jsem odvodil tak, že jsem vzal spotřebu fosilních paliv v dopravě pro ČR. Je zajímavé, že tento údaj je přibližně srovnatelný s množstvím vyrobené elektrické energie (přesněji, u nás se vyrobí se asi o třetinu elektrické energie více, než kolik je množství energie obsažené v palivu určeného na dopravu). Účinnost spalovacích motorů je kolem 30%. Takže při vysoké účinnosti bateriového elektromobilu by mělo stačit navýšit výrobu asi o jednu čtvrtinu až maximálně o jednu polovinu, pokud bychom vyměnili všechny spalovací motory za elektromotory, což je samozřejmě iluzorní představa. Skoro žádná inovace neproběhne v jednom okamžiku, snad kromě měnové reformy. Tato kalkulace nezohledňuje spotřebu elektřiny v rafinériích. Ve skutečnosti by se po odstavení rafinérií a po přechodu na elektromobilitu spotřeba elektrické energie neznýšila, jak vysvětlím níže.

Elektromobilita tedy zdá se, přináší další problém, který je navyšování spotřeby elektrické energie, jenomže jenom zdánlivě. Ve skutečnost boří totiž jeden mýtus o nemožnosti skladování elektrické energie. Baterie je, přes všechny nedostatky, účinné úložiště energie (stabilní stav baterie je, když je nabitá). To znamená, že pokud bychom měli v ČR (nebo ve světě, to vychází podobně) stoprocentní elektromobilitu, tak bychom byli schopní do baterií automobilů akumulovat přibližně jednu čtvrtinu až jednu třetinu spotřeby za předpokladu, že vozidla jezdí stále průměrně. To vede k efektivnímu využívání vyrobené energie.  K podobnému výsledku se dá dojít i tak, že se výsledek odvodí od současnoho počtu osobních automobilů v ČR (asi 4,8 miliónu). Ale jde o nepřesný odhad, protože není započítána nákladní, železniční a autobusová přeprava. Vychází mi to asi 12kWh/kus, což potvrzuje předchozí úvahu, protože běžný elektromobil má kapacitu baterie přibližně 3krát větší.

Daleko závažnější je však skutečnost, že při výrobě nafty a benzínu je elektrická energie potřeba také. Dokonce tak mnoho, že když načerpáte do automobilu palivo, tak byste vlastně tu samou cestu už elektromobilem ujeli. Jinak řečeno, spotřeba elektrické energie je na 1l paliva okolo 3-6 KWh. Vzhledem k ceně elektřiny a k tomu, že rafinérie jsou jejím obrovským žroutem, se elektřina většinou vyrábí ve vlastních elektrárnách přímo na místě. K výrobě elektřiny se používají různé odpady. Výsledkem je, že emise by při přeměně celeho vozového parku klesly zhruba o 50% (palivo se nevyrobí tudíž ani a nespálí) a spotřeba energie by se v nezvětšila, musela by se jenom vyrobit jinde.

Jakmile začne docházet k přirozené výměně baterií, v elektromobilech, budou k dispozici levné baterie schopné po repasování ještě fungovat několik tisíc cyklů. Postupně bychom tedy mohli mít po celé ČR, například u čerpacích a nabíjecích stanic, akumulační jednotky s kapacitou v řádu desítek MWh/stanici. Výhodná pozice uprostřed Evropy by z nás mohla učinit v případě chytrých kontraktů akumulační velmoc. Přeprodávání akumulovaných přebytků elektrické energie v době, kdy jí bude méně a cena půjde nahoru a její akumulací v době levné energie je jenom logickým vyústěním. Baterie se hodí ale spíše pro krátkodobou akumulaci. Elekrolýza vodíku by se tímto způsobem mohla vhodně doplňovat v případě, že akumulační jednotky budou nabité. Bohužel zatím není dořešený ekonomický způsob jeho skladování, budou potřeba speciální nádrže, nebo dokončení cyklu H2 – > CH4, tedy transformaci na metan a následně prodej jako CNG, což má zatím špatnou účinnost procesu (kolem 50%). Metan je možné skladovat ve velkokapacitních zásobnících na zemní plyn, který je zhruba z 90% právě jen metan.

V souvislosti s elektromobilitou je potřeba i nabíjecích a plnících stanic. Elektřina je přístupná téměř všude. Horší situace je trochu s rychlonabíjecími stanicemi, které potřebují dostatečný příkon. Ideálně by to mohly být FVE s akumulační bateriovou jednotkou a dostupným 22kV vedením pro zajištění dostatečné výkonové rezervy. Velmi dobrá situace je ve městech, kde by se dalo využít pouličního osvětlení a jeho infrastruktury. Výměnou výbojek za úsporné LED nebo OLED by se vlastně uvolnila téměř celá kapacita infrastruktury pro instalaci nabíjecích stanic. Podle předběžných odhadů by u každé 20-40 pouliční lampy mohla stát 25kW nabíječka. Vytvořit síť vodíkových plnících stanic bude výrazně složitější. Ale vzhledem k současné dostatečně husté síti asi 3000 stanic na území ČR na klasická kapalná uhlovodíková paliva (+ LPG, CNG) by jejich postupná transformace i na H2 mohla být ekonomicky přijatelná.

Z výše uvedeného mě vychází velmi zajímavá symbióza, nebo chcete-li synergie, mezi OZE a elektromobilitou. Vzhledem k tomu, že obě technologie se vynořily v podstatě současně, proč tohoto souběhu a potenciálu včas nevyužít?

Zdroje:

http://www.hybrid.cz/pocet-elektrickych-aut-se-kazdy-rok-zdvojnasobuje

http://www.hybrid.cz/sef-bmw-rika-ze-budou-muset-vyrabet-elektricka-auta-po-statisicich

http://www.ekobonus.cz/ekologicka-doprava/elektromobilita/hyundai-tucson-prvni-seriove-vyrabene-auto-na-vodik

http://www.tipcars.com/magazin-spotreba-pohonnych-hmot-v-cr-klesa-6231.html

http://energostat.cz/elektrina.html

http://www.ekobydleni.eu/energie/ge-predstavuje-tepelnou-elektrarnu-s-61-ucinnosti

http://cs.wikipedia.org/wiki/Zemn%C3%AD_plyn

http://www.hybrid.cz/audi-rozjizdi-vyrobu-umeleho-zemniho-plynu