Vzhledem ke geografickým podmínkám České republiky tkví budoucnost české energetiky v kombinaci jádra a obnovitelných zdrojů. Energetický mix bude muset být ale doplněn o flexibilitu v paroplynových zdrojích a bateriových systémech. Vedle masivního rozvoje fotovoltaiky se podle manažera útvaru Technika ve společnosti ČEZ Ing. Luďka Duška dlouhodobě v Česku podceňuje větrná energie.
“Fotovoltaika se s větrnou energií skvěle doplňují ve výrobních hodinách. Česko je ale ve větrné energii bohužel výrazně pozadu za fotovoltaikou. Na druhou stranu my v ČEZ máme projekty na výstavbu větrných elektráren připravené. Máme v nich 1 300 megawatt,” uvedl Ing. Dušek s tím, že má ČEZ v současné době připraveno celkem 65 projektů na výstavbu větrných elektráren, které mají pomoci stabilizovat výrobu v době, kdy nesvítí slunce. Přípravu ovšem podle něj zpomaluje i to, že obyvatelé nechtějí mít větrné elektrárny u svých pozemků.
Elektrickou energii a teplo z postupně odstavovaných uhelných tepláren, které se postupně vyřazují z provozu plánuje ČEZ do roku 2030 nahradit převážně paroplynovými zdroji. Ty představují ideální kombinaci výroby elektřiny a tepla, a tak jsou to ekonomicky optimální zdroje.
“Odhadujeme, že po odstavení uhlí budeme potřebovat v ČR doplnit výkon 3,5 až 5,5 gigawattů. Zhruba 1,4 GW výkonu bude pokryta v ČEZ transformací teplárenských zdrojů na plyn,” uvedl Ing. Dušek. Další 1 gigawatt může být doplněn od provozovatelů ostatních tepláren. Zbytek připadá na čistě elektrárenské zdroje.
Dva paroplynové zdroje vystaví ČEZ v Mělníku. První z nich by měl fungovat již v roce 2029. Lokalita Mělník by měla s oběma paroplyny mít celkový elektrický výkon přes 800 megawatt a k tomu odpovídající 430 megawatt v teple. Další paroplynový zdroj se připravuje v Trmicích, kde se plánuje výkon 150 megawatt elektřiny a k tomu 100 megawatt vyvedení tepla.
Kachní křivka a novinky v akumulaci energie
S rozvojem fotovoltaických elektráren, jejichž výroba se nepotkává s denní spotřebou, připomíná křivka typického průběhu výroby FVE a zatížení sítě během dne svým tvarem kachu (tzv. duck curve).
Aby bylo možné efektivně využít v průběhu dne vyrobenou obnovitelnou energie, je třeba ji přesunout do doby vyšší spotřeby. Z tohoto pohledu je pro vyšší využití obnovitelných zdrojů nezbytná implementace technologií akumulace energie, v současné době se primárně jedná o technologii bateriového typu.
Téměř 85 % světové kapacity výroby bateriových článků má v současnosti Čína. Výstavbě systémů pro akumulaci energie se věnuje i společnost ČEZ, která už zahájila výběrová řízení na velká bateriová úložiště v Prunéřově (kde má být kapacita 70 MW/140 MWh) a v Dětmarovicích (200 MW/400 MWh).
Bateriové systémy však nejsou jedinou možností akumulace energie, existuje celá řada alternativ na různých stupních vývoje, respektive komerční aplikovatelnosti. Pokud pomineme plně rozvinuté technologie, jako jsou přečerpávací elektrárny, tak mezi perspektivní technologie, respektive ty, které v poslední době zaznamenaly významný pokrok, se řadí například akumulace na principu potenciální energie využívající princip jeřábu.V době, kdy je levná elektřina, jeřáb zvedá masivní betonové bloky. Když je poptávka po elektřině vysoká, jeřáb spouští bloky dolů. Gravitace roztáčí generátor, čímž dochází k výrobě elektrické energie a zpětné dodávce do sítě.
“Vyznačuje se velmi vysokou účinností. Tento systém cílí na kapacitu v řádu jednotek hodin a je schopen doručit energii do několika sekund od obdržení požadavku. Technickými parametry se jedná o konkurenci bateriovým systémům. Výhodou tohoto systému je také dlouhá životnost,” popsal dr. Jan Opatřil, expert na tepelné zdroje z Divize obnovitelná a klasická energetika ve skupině ČEZ.
Další zajímavou technologiíje akumulace pomocí zkapalněného vzduchu. Životnost je podobná jako u jeřábu, na úrovni 35 až 40 let. Narozdíl od jeřábu ale u tohoto systému dochází ke ztrátám ve standby režimu. Princip je následující: K nabíjení dochází, když se stlačuje vzduch, poté dochází k jeho vymražování a zkapalnění. Tento zkapalněný vzduch se skladuje. I když jsou zásobníky odizolované, dochází k určitým ztrátám. Na druhé straně vybíjení funguje na principu odpařování vzduchu, který dále expanduje na turbíně. Systém dosahuje účinnosti 50 až 60 procent.
“Úžasné ale je, že tento systém není závislý na přírodních podmínkách, jako jsou například přečerpávací elektrárny. Tento systém můžete postavit kdekoliv, nepracuje s žádnými toxickými látkami, pracovním médiem je vzduch,” zdůraznil dr. Opatřil.
Další technologie je založena na obdobném principu jako zkapalněný vzduch, avšak pracovní látkou je CO2 a jedná se o uzavřený cyklus, tedy o jednorázovou náplň. Tento typ akumulace rozvíjí italská společnost, která vznikla teprve v roce 2019 a už v roce 2022 uvedla do provozu první pilotní projekt výkonově v řádu jednotek MW. První komerční jednotka byla uvedena do provozu zhruba před půl rokem. Účinnost tohoto systému se pohybuje mezi 70 a 80 procenty s akumulační kapacitou na úrovni 10 hodin. Opět zde dochází k vybíjení a životnost je na úrovni 30 let.
“Můžeme si to představit podobně jako nafukovací dvouplášťovou sportovní halu, která je naplněna CO2 na téměř atmosférickém tlaku. Při nabíjení dochází k odčerpávání CO2, jeho stlačování na kompresoru, ke zkapalňování a skladování zkapalněného CO2 v zásobnících. Vybíjení funguje reverzně přes expanzi na turbíně, přičemž CO2 se v plynném skupenství vrací zpět do té ´sportovní haly´,” vysvětlil dr. Opatřil.
Fyzikální čtvrtek s ČEZ tak ukázal, že budoucnost energetiky stojí na doplnění jaderné energie obnovitelnými zdroji energie. A právě schopnost energii nejen vyrobit, ale také ji efektivně uložit a využít ve správný čas, bude klíčem k úspěšné transformaci směrem ke klimatické neutralitě.
