Uhelné elektrárny mají na lidi i prostředí velké dopady, jsou ale nejstabilnější a v současnosti se bez nich neobejdeme

V říjnu schválila česká vláda národní klimaticko-energetický plán, který stanovuje růst podílu obnovitelných zdrojů energie na celkové spotřebě do roku 2030. Stoupnout má ze současných 18 % na 30 %. Vláda také potvrdila odklon od uhlí do roku 2033. Na odchodu od fosilních paliv se navíc ve středu ráno shodly i téměř dvě stovky států v rámci klimatické konference COP28. Navzdory tomu ale zůstává region střední Evropy silně závislý na uhelných elektrárnách. Aby zůstaly členské státy EU v souladu s dekarbonizačními cíli, musejí zásadně transformovat svůj energetický mix a udělat z „čistých“ zdrojů pilíře nové energetiky. Portál datové žurnalistiky Evropa v datech porovnal, jaké výhody a nevýhody s sebou jednotlivé zdroje energie přinášejí.

Národní-klimatickoenergetický plán navrhuje do roku 2030 zvýšit instalovaný výkon obnovitelných zdrojů na pětinásobek. Předpokládá také snížení poptávky po elektřině a odklon od uhlí. Podle predikcí provozovatele české přenosové soustavy ČEPS se má spotřeba elektřiny v budoucnu naopak výrazně zvýšit. Skupina Sev.en Česká energie, druhý největší producent elektřiny v ČR, konec uhlí v Česku nevidí jako samozřejmost. Podle Gabriely Sáričkové Benešové, mluvčí skupiny Sev.en Česká energie bude v Česku poptávka po elektřině z uhlí i za deset let, protože ještě stále nebude k dispozici dostatečná kapacita jiných řiditelných zdrojů, které by byly schopné pružně reagovat na aktuální poptávku po elektřině.

Uhlí a jádro zajišťují stabilitu sítě

V současnosti jsou jediným stabilním a řiditelným domácím zdrojem právě uhelné elektrárny, ze kterých pochází 40 % české energie a slouží i jako záložní zdroje. Důležitou pozici fosilních paliv v rámci českého energetického mixu mohou podle energetické skupiny po odklonu od uhlí nahradit elektrárny poháněné zemním plynem, zdroje spalující biomasu nebo zařízení využívající odpad, nejde však o plnohodnotnou náhradu. „Obnovitelné zdroje energie mohou vzhledem ke své výrobě závislé na počasí nahradit pouze část spalovaného uhlí či plynu, nikoliv fosilní zdroje jako takové, “ dodává Sáričková Benešová.

Společnost ČEZ, která je největším výrobcem elektřiny v Česku, počítá s ukončením výroby elektřiny v uhelných elektrárnách dříve než v roce 2030. Podle mluvčího Skupiny ČEZ Ladislava Kříže se kvůli výši cen povolenek výroba energie v tomto typu elektráren už ekonomicky nevyplatí. V otázce energetického mixu půjde o to, co je do roku 2033 časově zvládnutelné. „V provozu zůstanou dvě jaderné elektrárny a vodní elektrárny, které však mají malý podíl na výrobě. Uhelné elektrárny budou nahrazeny obnovitelnými zdroji a dočasně plynovými elektrárnami. Pravděpodobně bude nutný i dovoz, “ shrnuje Kříž.

Stabilitu a flexibilitu může zajistit i tzv. přechodný zdroj – zemní plyn. „Evropská unie se k plynu přiklonila jako k environmentálně výhodnější náhradě uhlí. Po začátku války na Ukrajině se ale situace diametrálně změnila: levný plyn z Ruska je minulostí a Evropa spoléhá na vzdálenější zdroje, například zkapalněný plyn z USA,“ upozorňuje Kateřina Novotná, šéfredaktorka CSRD.cz. „Ukazují se ale i další mínusy. Těžba a spalování fosilního plynu je spojená s výraznými emisemi metanu. Z environmentálního hlediska může být pak lepší spalovat uhlí. EU proto v rámci strategie zelené transformace navrhla tzv. methanovou strategii EU, její finální podoba byla institucemi dojednána v polovině listopadu. Omezení emisí methanu do roku 2030 zmiňuje například i závěrečná deklarace z klimatické konference COP28 z 13. prosince,“ dodává Novotná.

V produkci elektřiny vedlo v roce 2022 jádro

Podle údajů think tanku Ember přispěly v roce 2022 uvnitř EU největším podílem do celkového množství vyprodukované elektřiny obnovitelné zdroje energie jako celek. Podle Eurostatu z nich už v roce 2021 pocházelo téměř 38 procent elektřiny. Na druhé příčce je se čtvrtinovým podílem následovala elektřina vyrobená v jaderných elektrárnách a třetí místo s 20 procenty zaujaly elektrárny využívající zemní plyn nebo jiné průmyslové plyny. Uhelné elektrárny do energetického mixu v roce 2021 přispěly necelými 15 %.

Největší instalovaný výkon je ve větrných elektrárnách

S celkovou produkcí energie těsně souvisí instalovaný výkon. Zatímco ten je v rámci EU instalovaný v největší míře ve formě větrných elektráren, nejvíce elektřiny v roce 2022 reálně vyprodukovaly jaderné elektrárny.

V roce 2021 dosáhly větrné elektrárny podle Eurostatu v rámci EU podílu na instalovaném výkonu 19 % a fotovoltaika 16 %. Trend ve zvyšování instalovaného výkonu obnovitelných zdrojů potvrzuje také zpráva Mezinárodní agentury pro obnovitelnou energii (IRENA). V roce 2022 podle ní vzrostl celosvětově výkon instalovaný v obnovitelných zdrojích o 9,6 %. Z celkového nově instalovaného výkonu představovaly obnovitelné zdroje dokonce 83 %.

Energetická paleta v Česku se od evropského rozložení o poznání liší. V tuzemsku byl v roce 2022 podle serveru Energy Charts největší instalovaný výkon v elektrárnách poháněných hnědým uhlím; druhou příčku obsadily jaderné elektrárny. Nejvýkonnějším obnovitelným zdrojem byly solární elektrárny, jejich podíl na konečné produkci elektřiny se ale pohybuje kolem 10 %, protože nejsou schopné vyrábět trvale.

Infografika – Produkce a instalovaný výkon v EU

Nedostatek vody kvůli výrobě elektrické energie

Výroba elektrické energie je nicméně podle studie z roku 2019 hlavní příčinou globálního nedostatku vody, obavy kolem těchto dopadů elektrické produkce rostou v oblasti obnovitelných i neobnovitelných zdrojů. Elektrárny potřebují vodu pro chlazení nebo přímo pro výrobu elektřiny. Příkladem jsou hydroelektrárny nebo jaderné elektrárny, kde je voda nezbytná k chlazení. Typy udržitelnějších zdrojů, na které se v některých scénářích spoléhá jako na cestu k bezemisní produkci elektřiny (např. biomasa se zachycováním a ukládáním uhlíku), jsou právě na vodu velmi náročné.

Metastudie z roku 2019 se zaměřila na povrchové sladkovodní zdroje, jako jsou jezera a řeky, a podzemní vody. Analýza pokrývá spotřebu napříč technologickým cyklem, což zahrnuje palivo, provoz a infrastrukturu elektrárny. Střední hodnoty spotřeby vody během cyklu dřevní a bylinné biomasy se podle studie pohybují kolem 85 tisíc litrů na vyprodukovanou megawatthodinu elektřiny, což je o řády více než u jiných typů zdrojů energie. Naopak nejméně náročné jsou na spotřebu vody větrné elektrárny, u nichž se mediánová hodnota pohybuje kolem 43 litrů vody. Dobře si vede také fotovoltaika.

Infografika – Emise a spotřeba vody

Většina nízkoemisních technologií pochází z Číny

Z hlediska znečišťování ovzduší a při zohlednění výrobního a dodavatelského řetězce jsou na prvním místě uhelné elektrárny. Přestože množství vypuštěných emisí uhlíku od roku 2000 v rámci Evropské unie významně snížily, stále zůstávají i v roce 2022 s 364 megatunami emisí hlavním producentem. Větrné, solární a vodní elektrárny s jadernými elektrárnami po boku jsou téměř bezemisní.

Pokud ale vezmeme v úvahu celý výrobní a dodavatelský řetězec včetně dopravy a logistiky, je těžké posoudit, který z obnovitelných zdrojů energie je nejvíce a který naopak nejméně „ zelený”. Produkce solárních panelů, baterií i větrných elektráren se totiž podle studie Asociace pro mezinárodní otázky odehrává především v Číně. Podle závěrů klimatické konference COP28, které se účastní většina států světa včetně Česka, by do roku 2050 měly být světové emise nulové. A právě nízkoemisní či zelené technologie v tom budou hrát zásadní roli.

Vodík jako naděje pro lepší řiditelnost obnovitelných zdrojů

Kromě fosilních paliv se stabilitou a předvídatelností vyznačuje také bezemisní jaderná energetika. Ta je sice spojena s vysokými investičními náklady a dlouhou dobou výstavby elektráren, provozní náklady jsou ale relativně nízké. Zásoby paliva se navíc v případě jádra dají vytvářet roky dopředu. Naopak předvídat produkci obnovitelných zdrojů je složité. „Zvláště v zimě, kdy je slunečního svitu málo a nefouká, bude mít naše soustava problém, protože spotřeba elektřiny je až o 40 % vyšší než v létě. Částečně elektřinu skladovat zatím umíme na pár dní, ale ne z léta na zimu, “ uvádí mluvčí ČEZu Ladislav Kříž.

Podle programového ředitele Svazu moderní energetiky Martina Sedláka se solární a větrné elektrárny v rámci EU sezónně vykrývají. V rámci letošního roku překonala kombinace solárních a větrných elektráren s 524 terawatthodinami jadernou produkci s 514 terawatthodinami. Biomasa a bioplynové stanice pak dodávají mixu obnovitelných zdrojů flexibilitu.

Mezi způsoby, jak se s horší řiditelností obnovitelných zdrojů energie vypořádat, patří produkce zeleného vodíku, nebo jiných plynů na bázi „ power-to-gas“, jde ale zatím o velmi nákladná řešení. Další z možností je akumulace do teplé vody. Na úrovni okamžité regulace se pak prosazují bateriové systémy založené na lithiu nebo průtočné vanadové baterie. Možností efektivnějšího využití obnovitelných zdrojů je také agregace a flexibilita.