NECP: Scénář transformace elektroenergetiky ČR

V této infografice dáváme základní přehled o jednom scénáři transformace české elektroenergetiky do roku 2030.

Jak číst tento graf

Stav v roce 2019 a stav v roce 2030 podle tohoto scénáře srovnáváme ve dvou hlavních parametrech:

1. Instalovaný výkon (dole): Tento parametr zachycuje, jaké elektrárny máme a můžeme v budoucnu mít. Tedy kolik bude v Česku konvenčních elektráren na uhlí nebo na plyn, kolik solárních panelů a kolik větrných elektráren, kolik bioplynových stanic, kolik tepláren na biomasu, apod. Čtverečky zobrazují instalovaný výkon, ale nijak nevypovídají o zastavěné ploše, která by byla pro každý typ elektráren jiná.
2. Výroba elektřiny (nahoře): Tento parametr zachycuje, kolik které zdroje elektřiny skutečně dodají do přenosové soustavy. Formálně je to tzv. čistá výroba, která nepočítá elektřinu, kterou elektrárny samy spotřebují. Snížení celkové výroby znamená, že se (vlivem úspor) sníží spotřeba, že se sníží čistý export nebo že dokonce budeme více elektřiny dovážet než vyvážet. Spotřeba je odvozená jako rozdíl výroby a čistého exportu (tedy formálně jde o součet tzv. čisté spotřeby, ztrát v sítích a ztrát při provozu přečerpávacích elektráren).

Koeficient využití: Množství vyrobené elektřiny není přímo úměrné instalovanému výkonu, protože každý typ zdroje má jiné možnosti a jinou roli v systému. Např. stávající jaderné elektrárny se vyplatí provozovat v nepřetržitém provozu. Jejich provozní náklady jsou relativně nízké a jejich potřebné technologické odstávky jsou krátké, proto většinu času vyrábějí na hranici svého instalovaného výkonu. V technickém jazyce to znamená, že jejich koeficient (ročního) využití se blíží 100 %. Naopak solární elektrárny vyrábějí na hranici svého instalovaného výkonu jen při ideálních podmínkách (slunce kolmo k panelu, jasná obloha). Spoustu času panely nevyrábí vůbec (v noci) nebo vyrábí málo (zataženo), proto je jejich koeficient využití blízko 10 %. Elektrárny na zemní plyn by mohly fungovat nepřetržitě, ale plyn je na výrobu elektřiny poměrně drahý a současně je možné je velmi rychle zapínat a vypínat. Proto ve scénářích s velkým množstvím obnovitelných zdrojů, jejichž dodávky závisí na počasí, se vyplatí používat plynové elektrárny jako záložní zdroj. Takový zdroj primárně vyrábí, když nesvítí nebo nefouká nebo když například dojde k odstávce některého z jaderných bloků. Proto je jejich koeficient využití výrazně nižší, než třeba právě u jádra.

Emise skleníkových plynů: Postupný odklon od fosilních zdrojů a nejvíce pak od uhlí znamená snížení emisí skleníkových plynů. Každá studie takové snížení počítá pomocí vlastní metodiky (a nebo nepočítá vůbec). Proto pro všechny studie uvádíme náš výpočet snížení emisí, založený na rozdílu v mixu výroby mezi lety 2019 a 2030 a na emisních koeficientech od IPCC. Více o metodice výpočtu najdete níže.

V čem se scénáře shodují

Všechny tyto scénáře ukazují, že významný odklon od uhlí jako primárního zdroje elektřiny je proveditelný, resp. že překážky k takovému odklonu nejsou na úrovni bezpečnosti dodávek nebo stability přenosové soustavy. Potenciální překážky mohou zůstávat na úrovni nižší infrastruktury distribuční sítě, alokace investic, lidských zdrojů, legislativy nebo vůle ke změně.

Scénáře také do roku 2030 ve svých hlavních variantách nepočítají s velkým rozvojem skladování elektřiny nebo výroby zeleného vodíku.

Scénáře se také shodují v instalovaném výkonu jaderných a vodních elektráren. U těchto zdrojů je dlouhý proces výstavby, a proto žádný ze scénářů neočekává do roku 2030 podstatné změny. Rozšíření elektrárny v Dukovanech bude dokončeno nejdříve v roce 2036 (pokud k němu vůbec dojde). Stejně tak nelze očekávat v další dekádě stavbu podstatné vodní elektrárny, některé scénáře počítají s mírným rozvojem v oblasti malých vodních elektráren.

Metodické komentáře ke grafice

Rozdělení zdrojů do kategorií: rok 2019

Pro výrobu za rok 2019 vycházíme z dat Energetického regulačního úřadu (ERÚ) a uvažujeme množství vyrobené elektřiny z dané suroviny nehledě na typ elektrárny, ve které byla vyrobena. Pro instalovaný výkon v roce 2019 vycházíme z dat ERÚ a státní akciové společnosti OTE, která má v Česku roli operátora trhu s elektřinou a plynem. Jednotlivé kategorie určujeme takto:

• Uhlí: Pro instalovaný výkon uvažujeme všechny tzv. parní elektrárny kromě těch, kde probíhá spalování čisté biomasy a kromě spaloven komunálního odpadu (obě výjimky podle registru OTE). Jako uhelné elektrárny a teplárny tedy uvažujeme i ty, ve kterých probíhá spoluspalování biomasy (poměrně časté) nebo spoluspalování zemního plynu či ostatních plynů (např. důlních plynů, vysokopecních plynů, aj.).
• Plyn: Pro instalovaný výkon uvažujeme malé plynové kogenerační jednotky (teplárny, které vyrábějí i elektřinu) a velké paroplynové elektrárny včetně těch, které spalují koksárenský plyn vyrobený z uhlí. Ve výrobě uvažujeme jak zemní plyn, tak všechny ostatní plyny (koksárenský, důlní, vysokopecní, aj.). Část z těchto ostatních plynů se fakticky spoluspaluje v uhelných elektrárnách (viz výše).
• Hydro: Z této kategorie vyřazujeme přečerpávací elektrárny. Důvody jsou tři: (1) Některé ze studií neudávají výrobu v přečerpávacích elektrárnách. (2) Žádná ze studií nepočítá s výstavbou nových přečerpávacích elektráren, a tak jsou pro srovnání spíše nezajímavé. (3) Uvedení jejich výroby by bylo zavádějící, když nemáme prostor současně také ukázat jejich (ještě vyšší) spotřebu.
• Biomasa: Pro instalovaný výkon uvažujeme pouze elektrárny v registru OTE v kategorii spalování čisté biomasy. Pro výrobu uvažujeme veškerou elektřinu z biomasy včetně úměrné části vyrobené ze spoluspalování.
• Bioplyn: Data o instalovaném výkonu bioplynových stanic pochází z registru OTE. Výroba z bioplynu probíhá téměř výhradně v těchto zařízeních, a tak dobře odpovídají instalovanému výkonu.

Kromě toho zbývá malá kategorie ostatních zdrojů, které mnohé ze scénářů vůbec neuvažují. Tyto zdroje tedy v grafikách pro přehlednost nezobrazujeme (ale uvádíme je v celkovém součtu vyrobené elektřiny). Jejich instalovaný výkon je asi 320 MW, tedy asi 1,5 % celkového výkonu. Tento výkon odpovídá spalovnám odpadu a dalším malým kogeneračním jednotkám, ke kterým nemáme dostupná data. Ostatní výroba je 0,27 TWh, tedy jen asi 0,3 % celkové výroby. Zde zahrnujeme komunální a průmyslový odpad, odpadní teplo, topné oleje a ostatní kapalná paliva. Tedy výroba opět přímo neodpovídá zdrojům, ale v celkovém pohledu je tato kategorie zanedbatelná.

Rozdělení zdrojů do kategorií: rok 2030

Čísla o výrobě přebíráme přímo ze studie (ve skutečnosti jsou kombinací dvou tabulek, jedna udává výrobu z obnovitelných zdrojů v TJ, druhá výrobu z konvenčních zdrojů v TWh). Predikci instalovaného výkonu studie udává pouze u obnovitelných zdrojů. Kromě zřejmé predikce u jádra tak ve studii chybí odhad pro uhelné a plynové elektrárny.

Emise skleníkových plynů

Většina z pokrytých studií nějakým způsobem počítá emise CO₂ v energetice a jakého snížení dosáhne jejich scénář v roce 2030. Takové odhady typicky stojí na emisních koeficientech, tedy kolik gramů CO₂ (nebo CO₂eq) se vyprodukuje hrubou výrobou 1 kWh elektřiny. Emisní koeficienty jsou dvojího druhu:

1. Přímé emise zahrnují jen provoz elektrárny (u fosilních zdrojů to je hlavně CO₂ vypouštěný při spalování).
2. Emise celého cyklu navíc zahrnují emise spojené se stavbou elektrárny a výrobou jejích komponent (např. tavení křemíku pro solární panely), emise spojené s těžbou a úniky skleníkových plynů při těžbě a transportu surovin (např. u zemního plynu).

Úsporu v emisích skleníkových plynů produkovaných na českém území nejlépe vyjadřují emise přímé (příp. doplněné o emise související s těžbou uhlí). Takovéto národní emise srovnáváme v mnohých našich textech a také se na ně vztahují emisní cíle Evropské unie a Česka.

Na druhou stranu emise celého cyklu lépe vystihují český přínos v kontextu celosvětových emisí. Fakta o klimatu se přiklání k tomuto druhému pohledu z několika důvodů:

• Není hodnotné snižovat české emise za cenu výrazného navýšení emisí jinde. Proto se naše metrika snaží zachytit i takové případné navýšení jinde.
• Scénáře transformace elektroenergetiky stojí na výrazném zvyšování podílu obnovitelných zdrojů, jejichž přímé emise jsou téměř nulové. Přímé emise tedy do určité míry těmto zdrojům oproti konvenčním fosilním zdrojům straní. Emise celého cyklu jsou v tomto ohledu férovější.

Pro výpočet emisí tedy používáme emisní koeficienty celého cyklu, konkrétně mediánové hodnoty z páté hodnotící zprávy IPCC (viz Tabulka A.III.2 v příloze III).

O scénáři NECP

Národní energeticko-klimatický plán (NECP, National Energy and Climate Plan) dala Evropská unie za úkol sestavit každé zemi, aby bylo možné koordinovat emisní cíle EU a opatření pro jejich plnění. Český NECP, nazvaný Vnitrostátní plán České republiky v oblasti energetiky a klimatu, zpracovávalo Ministerstvo průmyslu a obchodu.

Co NECP obsahuje?

Stěžejní část Vnitrostátního plánu tvoří nastavení příspěvku ČR k tzv. evropským energeticko-klimatickým cílům EU v oblasti snižování emisí, zvyšování podílu obnovitelných zdrojů energie a zvyšování energetické účinnosti. NECP se však zabývá nejen elektřinou, ale energetikou obecně, do čehož spadá i chlazení a výroba tepla, distribuce zemního plynu, posouzení energetické náročnosti průmyslu a další. Na více než 400 stranách obsahuje velké množství informací, které s tématem souvisejí v různé míře, někdy i jen okrajově (počínaje tabulkami a grafy vývoje konečné spotřeby energie v různých sektorech v uplynulých letech, diskusí opatření v oblasti vzdělávání a poradenství, informací o stavu zásob jaderného paliva v elektrárně Dukovany až po tabulku s odhadovanými počty ovcí, prasat a skotu do roku 2040). K metodice výpočtů většiny hodnot NECP uvádí zpravidla: „Zdroj: Vlastní zpracování MPO pro účely Vnitrostátního plánu“. Striktně řečeno tedy NECP není scénář transformace energetiky, protože není zřejmé, jakým způsobem dochází k většině projekcí. Přestože NECP obsahuje klima explicitně v názvu, nezmiňuje potřebu mitigace klimatické změny jako kontext, ve kterém transformace energetiky probíhá, a nijak více se probíhající změně klimatu nevěnuje.

NECP přitom vychází zejména ze dvou strategických dokumentů, Aktualizované státní energetické koncepce ČR (ASEK) schválené v roce 2015, která počítá s pokračujícím rozvojem jaderné energetiky, a Politiky ochrany klimatu v ČR schválené v roce 2017.

Jaké jsou cíle ČR, ze kterých NECP vychází?

V oblasti snižování emisí je cílem ČR snížit celkové emise skleníkových plynů (tedy nejen z výroby elektřiny) do roku 2030 o 30 % v porovnání s rokem 2005, což odpovídá snížení emisí o 44 Mt CO₂eq. Podle emisních projekcí dojde při naplnění politik a opatření obsažených ve Vnitrostátním plánu k poklesu emisí skleníkových plynů o 34 % (v porovnání s rokem 2005).

V rámci dekarbonizace si Česká republika vytyčila cíl dosáhnout 22% podílu obnovitelných zdrojů na hrubé konečné spotřebě energie. Ta obsahuje nejen elektřinu, ale i spotřebu energie při chlazení a výrobě tepla, v dopravě apod. V roce 2020 je tento podíl 13 %.

NECP dále vychází ze Státní energetické koncepce ASEK, která počítá s navýšením produkce elektřiny z jádra do roku 2040 na 46–58 %. Plánovaná dostavba nových bloků se sice přímo neprojeví do roku 2030, nepřímo však souvisí s jen pomalým navyšováním OZE v rámci NECP.

Metodika

K metodice výpočtů hodnot výroby elektřiny či instalovaného výkonu jednotlivých zdrojů NECP uvádí zpravidla: „Zdroj: Vlastní zpracování MPO pro účely Vnitrostátního plánu“. Lze očekávat, že půjde o hodnoty z jiných dokumentů (např. Státní energetické koncepce), expertní odhady, nebo o rozpady cílů, které byly s Evropskou Unií vyjednány na politické úrovni. NECP modelování nebo kritéria optimalizace nezmiňuje.

Pro naše zobrazení scénáře elektroenergetiky, jak ji uvažuje NECP, jsme použili:

• Hodnoty hrubé výroby elektřiny podle paliv – Tabulka 168 na straně 341.
• Hodnoty výroby elektřiny z OZE – Tabulka 15 na straně 31.
• Instalovaný výkon OZE – Tabulka 18 na straně 33.