Energetika

Energetika
Energetika

Energetika se zabývá získáváním, přeměnou a distribucí všech forem energie. V první řadě jde o těžbu a distribuci uhlí, ropy, zemního plynu a dalších paliv. Na to navazuje jejich zpracování, tedy výroba a distribuce elektřiny, tepla a pohonných hmot. Kromě toho se fosilní paliva také spalují přímo: v průmyslu, v domácnostech a ve službách.

Právě energetika je z hlediska dekarbonizace stěžejní oblastí: těžba a spalování fosilních paliv stojí za ¾ celosvětových emisí skleníkových plynů. Nahrazení fosilních paliv nicméně vyžaduje přechod na bezemisní elektřinu (například z obnovitelných zdrojů) a elektrifikaci dopravy, vytápění i průmyslu. Nejvíce pozornosti je proto v této sekci věnováno výrobě elektřiny.

Energetika

Emisní faktor elektřiny za rok 2019

ČRČR

369 g CO2eq

za kWh elektřiny

EUEU

212 g CO2eq

za kWh elektřiny

Podíl bezemisní elektřiny (2019)

ČRČR

48 %

EUEU

61 %

Růst výkonu solárních zdrojů (2013–2021)

ČRČR

+5 %

+100 MW

světsvět

+800 %

+794 000 MW

V kostce #

Výroba elektřiny v Evropě prochází v současnosti rychlou transformací. Vedou k ní tři tlaky: (1) za posledních 10 let prudce klesly ceny elektřiny z obnovitelných zdrojů, (2) výrazně zesílilo zpoplatnění emisí skleníkových plynů v energetice a (3) válka na Ukrajině připomněla nebezpečí velké závislosti na importovaných fosilních palivech.

Jak daleko jsme v této transformaci dnes? Jinými slovy: z jakých zdrojů se v současné době elektřina vyrábí?

České emise lze výrazně a poměrně rychle a levně snížit rozvojem obnovitelných zdrojů energie, obzvláště pak z větru a slunce. To způsobí, že uhelné a plynové elektrárny nebudou vyrábět nepřetržitě, ale budou pouze pokrývat mezery ve výrobě elektřiny ze slunce a větru. Při patřičném rozvoji obnovitelných zdrojů nám může stačit méně než třetina dnešní elektřiny z fosilních zdrojů. Bližší detaily ukazují scénáře transformace české elektroenergetiky do roku 2030 (níže).

Dalším možným způsobem snížení emisí v energetice je rozvoj jaderných zdrojů. V Česku ovšem nelze čekat žádný nový reaktor dříve než v roce 2036 (realisticky spíše kolem roku 2040), což je příliš pozdě vzhledem k našim emisním závazkům. Rozvoj jaderné energetiky tedy dává smysl pouze v kombinaci s rozvojem obnovitelných zdrojů.

Současný stav: Jak vyrábíme elektřinu? #

Český mix zdrojů elektřiny má v současnosti dva pilíře: hnědé uhlí a jádro. Z obnovitelných zdrojů dnes pochází asi desetina elektřiny. Z toho zhruba polovinu tvoří bioplyn a biomasa, čtvrtinu slunce, o zbytek se starají vodní a větrné elektrárny. Evropské země mají velmi rozdílné energetické mixy, celkově pak mají fosilní, jaderné a obnovitelné zdroje v EU přibližně třetinové podíly. V rozvojovém světě výroba elektřiny prudce stoupá, převážně díky rozvoji uhelné energetiky. I tam ale v posledních letech znatelně roste role obnovitelných zdrojů.

Současný stav: Emise z energetiky #

Z elektroenergetiky a teplárenství pochází přibližně 40 % emisí skleníkových plynů v ČR, z toho největší část tvoří uhelné zdroje. V širším slova smyslu k energetice patří také doprava (16 % emisí), lokální vytápění a ohřev teplé vody v domácnostech, firmách a institucích (10 % emisí) a spalování v průmyslu (8 % emisí). Dohromady tedy zpracování a spalování fosilních paliv v Česku tvoří skoro tři čtvrtiny emisí skleníkových plynů. Podobný podíl mají fosilní paliva i v emisích celé EU.

V Evropě v posledních 10 letech sledujeme jasný odklon od uhlí, za kterým stojí primárně regulace EU: jednak emisní povolenky, jednak čím dál přísnější limity na znečištění vzduchu. Některé státy k tomu přidaly vlastní regulace, např. carbon price support ve Velké Británii, který tam od roku 2013 doplňoval emisní povolenky a dohromady zajišťoval cenu emisí, která motivovala k transformaci energetiky.

Uhlí v evropské energetice nahrazujeme z velké části obnovitelnými zdroji a z menší části zemním plynem, každá země ale má tento poměr jinak. Pro několik států včetně Česka je uhlí stále podstatnou součástí energetického mixu.

Legislativní kontext #

Evropskou energetiku zásadně ovlivňují dva koncepty: liberalizovaný trh s elektřinou a systém obchodování s emisními povolenkami.

Momentální cenu silové elektřiny určuje nejdražší zdroj, který je nutný k pokrytí momentální spotřeby elektřiny. Plynové elektrárny jsou (při velmi vysokých cenách zemního plynu) tímto nejdražším zdrojem, který je ještě často nutné používat (obzvláště v obdobích vyšší spotřeby, tedy v zimě a během dne). Tento zdroj pak táhne nahoru i průměrnou cenu silové elektřiny, která se propisuje do faktur koncových zákazníků.

Systém obchodování s emisními povolenkami narovnává tržní prostředí tím, že zpoplatňuje zatěžování životního prostředí. V ekonomickém jazyce jde o internalizaci externalit. Cena produktu (např. elektřiny z fosilních zdrojů) tak zahrnuje škody na životním prostředí (např. způsobené spalováním fosilních paliv). Emisní povolenky jsou jeden z možných způsobů zpoplatnění emisí, v některých státech se místo toho nebo jako doplněk používá uhlíková daň.

Technologie: Potenciál a cena #

Při zvažování budoucího vývoje elektroenergetiky jsou klíčové tyto aspekty jednotlivých technologií: jaká je cena, tedy investiční a provozní náklady, příp. sdružené náklady na výrobu? Jaký je potenciál technologie, tj. kolik spotřeby dokáže pokrýt? Jaká je flexibilita výroby, tedy dokážeme výkon podle potřeby regulovat? Dále je při úvahách o budoucnosti elektroenergetiky důležitá i společenská přijatelnost, geopolitika a energetická bezpečnost.

Elektrizační soustavu nelze postavit pouze na slunci a větru. Je potřeba je doplnit dalšími technologiemi a nástroji, které zajistí neustálé balancování výroby a spotřeby: flexibilní zdroje (např. biomasa a bioplyn nebo uhlí a zemní plyn, ideálně s technologií CCS), flexibilita spotřeby (např. odkládání spotřeby v průmyslovém chlazení na období nadbytku obnovitelné elektřiny) a ukládání elektřiny krátkodobě (např. bateriemi nebo přečerpávacími elektrárnami) a dlouhodobě (např. vodíkem nebo syntetickými palivy).

V dnešní době se k tomuto vyrovnávání využívají hlavně existující fosilní elektrárny. V důsledku tak výroba z obnovitelných zdrojů ukrajuje z výroby z uhlí a zemního plynu.

Doprava #

Emise z dopravy tvoří globálně téměř pětinu všech emisí skleníkových plynů. V Česku je přeprava osob a zboží zodpovědná zhruba za 16 % emisí a objem emisí stále roste. Hlavními nástroji dekarbonizace v sektoru dopravy jsou změna způsobu dopravy, snižování potřeby cestovat a elektrifikace dopravních prostředků.

Jak tyto nástroje můžeme aplikovat v praxi? Kolik elektřiny by bylo v Česku potřeba pro nahrazení stávajících vozů se spalovacími motory elektroauty? Jak může v dekarbonizaci pomoci železniční doprava?

Scénáře vývoje: Česká energetika v roce 2030 #

EU se zavázala snížit emise skleníkových plynů do roku 2030 o 55 % (oproti roku 1990). K dosažení tohoto cíle je klíčová právě transformace energetiky. Jaké jsou scénáře pro transformaci tohoto sektoru v Česku?

Do roku 2030 není možné postavit žádný nový velký jaderný reaktor. Pokud se pustíme do výstavby nových jaderných bloků, budou uvedeny do provozu nejdříve v druhé polovině třicátých let (realisticky spíše až kolem roku 2040), a v roce 2030 tak nijak neovlivní výrobu elektřiny.

Série: Bezemisní energetika v Česku v roce 2050 #

Ve vzdálenější budoucnosti budeme potřebovat elektřinu vyrábět klimaticky neutrálně. Navíc jí kvůli elektrifikaci jiných sektorů budeme potřebovat výrazně více. Jaké jsou technologické možnosti takové transformace? Jaká jsou kritéria, podle kterých můžeme vyhodnocovat různé scénáře takové transformace?