Dokáže OZE plně nahradit tradiční zdroje elektřiny? Kdy?

Dokáže OZE plně nahradit tradiční zdroje elektřiny? Kdy? aneb: já opatření si žádá maximalizace výroby z OZE Michal Macenauer diskusní setkání IVD hotel Marriott, 3. dubna 2018

Obsah Úvod Poptávka elektřiny Zdroje elektřiny Závěry

Úvod Dokáže OZE nahradit tradiční zdroje elektřiny? triviální otázka sugeruje rychlou a v podmínkách ČR negativní odpověď Ale! ptáme se na: 1. technické či provozních limity? nebo: 2. možnosti uplatnění v rámci poptávky a konkurence jiných zdrojů? na odpověď má vliv následující: 1. definice tradičních zdrojů 2. volba časového horizontu 3. vývoj poptávky elektřiny: demografický a ekonomický růst, úspory, elektřina v nových oblastech (elektromobilita) 4. míra tlaku na nízkoemisní společnost: snižování emisí CO 2 5. vývoj nových zdrojů elektřiny: jaderná fúze, jaderné elektrárny IV. generace 3

Úvod Proporce v dnešní energetice ČR spotřeba primárních zdrojů: cca 1700 PJ (485 TWh) HPH energetiky: 125 mld. Kč 2010 (cca 3 % HPH) útrata za energie cca: 600 mld. Kč útrata za elektřinu cca: 190 mld. Kč konečná spotřeba: cca 1010 PJ (281 TWh) elektřina 19% černé uhlí 8% hnědé uhlí 3% OZE na PEZ: cca 10 % OZE na KS elektřiny: cca 14 % teplo 9% ropné produkty 28% konečná spotřeba energie (bez transformace a zušlechťování) biopaliva, odpady, OZE 12% zemní plyn 21% 4

Obsah Úvod Poptávka elektřiny Zdroje elektřiny Závěry

Poptávka elektřiny Úspory: dosažitelné úspory elektřiny a cena jejich úspory cena (Rebound (Kč/kWh) efekt 28 %) cena úspory (Kč/kWh) 0 3 5 8 10 13 15 18 20 23 25 Stávajícího osvětlení za LED80 Instalace frekvenčních měničů Tepelná izolace technologií Výměna transformátoru Instalace/Výměna kompresorů SS žel. trakce za STŔ Energetický management Náhrada přímotopu tepelným čerpadlem Tep. čerpadlo na TUV za přímý Změna technologických postupů Zateplení budovy Osvětlení LED80 za LED110 Účinnější spotřebiče Zavedení rekuperace na železnici Zavedení rekuperace v MHD Vnější osvětlení - instalace LED Náhrada přímotopu infraohřevem roční úspora 23 PJ (splnění článku 7) kumulované úspory (PJ) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 6

varianta Poptávka elektřiny Varianty rozvoje ODDR 2017 problém je řešen jako Case Study pro energetiku varianty řešené v roce 2017: hlavní kritérium diferenciace variant: míra a způsob dosažení nízkoemisní energetiky Nulová Koncepční Unijní úspory Unijní nízkoemisní zdroje bez rozvoje výrobní základny ES rozvoj dle platné SEK maximální důraz na úspory maximální rozvoj malých zdrojů referenční rozvoj poptávky referenční rozvoj poptávky Roadmap 2050 dosažen primárně extrémními úsporami Roadmap 2050 dosažen primárně nízkoemisními zdroji už střednědobě nevyhovující z pohledu provozu ES vyvážený mix zdrojů rozvoj OZE, málo uhlí a zemního plynu rozvoj jádra (4 lokality) extrémní podíl OZE, velmi mnoho plynu a 5 lokalit jádra 7

TWh Poptávka elektřiny Poptávka elektřiny výrobní sféra (bez elektromobility) 65 60 + 28,7 % (+ 28,4 %) 55 50 45 + 2 % 40 35 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Koncepční Unijní - úspory Unijní - nízkoemisní zdroje historie 8

TWh Poptávka elektřiny Poptávka elektřiny domácnosti (bez elektromobility) 21 20 19 + 30 % 18 17 16 + 11 % (+ 12 %) 15 14-5 % 13 12 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Koncepční Unijní - úspory Unijní - nízkoemisní zdroje historie 9

TWh Poptávka elektřiny Poptávka elektřiny Netto spotřeba elektřiny 100 90 + 51 % 80 + 34 % 70 + 19 % 60 50 úspory elektřiny 2017 až 2030: Koncepční, Nízkoemisní zdroje Úsporná 8,3 TWh 11,4 TWh 40 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Koncepční Koncepční - s elektrovozy Unijní Koncepční - úspory Unijní - úspory Unijní Unijní - nízkoemisní - úspory - s zdroje elektrovozy historie Unijní - nízkoemisní zdroje Unijní - nízkoemisní zdroje - s elektrovozy historie 10

Obsah Úvod Poptávka elektřiny Zdroje elektřiny Závěry

GWh GWh Zdroje elektřiny Přebytky a nedostatky pohotového výkonu varianta Nulová 4 2 rok počátku nedostatku: 2027 2031 ukončení životnosti provozů Tisová II, Ledvice bl. 4, Alpiq Kladno, Poříčí, Trmice 0-2 částečné nebo úplné odstavení provozů Ledvice II, Mělník II, Tisová I, Dětmarovice, Mělník III, Hodonín ukončení životnosti provozů Tušimice II, Prunéřov II, Počerady, Chvaletice -4-6 -8 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 provoz provoz JEDU JEDU do do 2025 2027 provoz JEDU do do 2035 2037 provoz JEDU do 2045 2047 Koncepční Unijní - úspory Unijní - nízkoemisní zdroje 12

Zdroje elektřiny Skladba zdrojové základny (bez akumulace) 100% 100% 90% 90% 80% 80% 70% 70% 60% 60% 50% 50% 40% 40% 30% 30% 20% 20% 10% 10% 0% 0% 2 475 2 475 2 582100% 1 459 1 459 1 531 90% 3 024 3 400 3 024 3 400 3 925 3 450 80% 662540 662540 1 118 1 130 1 118 1 130 820 662 1 118 1 130 70% 1 886 2 227 1 742 2 329 1 742 1 986 60% 4 290 4 290 4 290 4 290 5041 049 5041 049 2025 2050 20 GW 20 GW 21 GW 25 GW 24 GW 39 GW 50% 4 290 4 290 5041 049 30% 6 271 6 271 20% 6 893 6 893 6 893 5 513 KO NCEPČNÍ FO SILNÍ NÍZKO UHLÍKO VÁ KO NCEPČNÍ UNIJNÍ ÚSPO RY UNIJNÍ NÍZKOEM ISNÍ ZDRO JE 40% 10% 0% 2 471 2 770 3 435 5 710 1 130 1 143 5 086 7 050 583 1 371 7 929 1 130 1 143 3 985 7 050 16 900 5 150 1 143 4 020 8 250 KO NCEPČNÍ UNIJNÍ ÚSPO RY UNIJNÍ NÍZKOEM ISNÍ ZDRO JE ostatní FVE VTE vodní plynové jaderné černouhelné hnědouhelné ostatní FVE VTE vodní bez PVE zemní plyn ostatní jaderné FVE černouhelné VTE vodní hnědouhelné bez PVE zemní plyn 13

2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035 2038 2041 2044 2047 2050 GW Zdroje elektřiny Jaké jsou meze výroby z obnovitelných zdrojů? přebytky a nedostatky pohotového výkonu v ES ČR (roční průměry): LOLE 2050 (hodiny) 4 2 referenční poptávka non-oze Biomasa + BRKO 225 h 7698 h 0-2 deficit 4,4 GW Bioplynové Geotermální 8027 h 8178 h -4 Fotovoltaické 8245 h -6 Větrné 8760 h -8 Vodní 8760 h -10 nulový rozvoj 8760 h rok P inst obnovitelných zdrojů: 26 GW P inst non-oze zdrojů: 13 GW 14

2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035 2038 2041 2044 2047 2050 GW Zdroje elektřiny Jaké jsou meze výroby z obnovitelných zdrojů? přebytky a nedostatky pohotového výkonu v ES ČR (roční průměry): LOLE 2050 (hodiny) 4 2 maximální úspory non-oze Biomasa Biomasa Bioplynové + BRKO 5266 h 0 deficit 2,3 GW Bioplynové Geotermální 6253 h -2-4 Geotermální Fotovoltaické Fotovoltaické 6610 h 6777 h -6 Větrné Větrné 8703 h -8 Vodní Vodní 8760 h -10 nulový nulový rozvoj rozvoj 8760 h rok P inst obnovitelných zdrojů: 26 GW P inst non-oze zdrojů: 13 GW 15

2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035 2038 2041 2044 2047 2050 GW GW Zdroje elektřiny Jaké jsou meze výroby z obnovitelných zdrojů? pokrytí denního diagramu zatížení ES ČR letní stav roku 2050: LOLE 2050 (hodiny) 18 4 15 2 12 0 9 51 % denní výroby -2 6-4 3-6 0-3 -8-6 -10-9 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 hodina denní akum.+flex. fotovoltaické větrné PVE výroba ostatní fosilní vodní geotermální BM, BP, BRKO bez přidané akumulace, sezónní akumulace a vhodného průběhu salda: 225 h (nesplňuje normu) ostatní zatížení ES ČR fosilní s novou denní akumulací, jaderné sezónní akumulací a vhodným sezónní akum. průběhem salda jaderné a s doplněním denní akum.+flex. dalšího výkonu: PVE čerpání 17 h exportní saldo (splňuje normu) zatížení ES ČR 16

2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035 2038 2041 2044 2047 2050 GW GW Zdroje elektřiny Jaké jsou meze výroby z obnovitelných zdrojů? pokrytí denního diagramu zatížení ES ČR letní stav roku 2050: LOLE 2050 (hodiny) 18 4 15 2 12 0 9 36 % denní výroby -2 6-4 3-6 0-3 -8-6 -10-9 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 denní akum.+flex. fotovoltaické větrné PVE výroba vodní geotermální BM, BP, BRKO bez přidané akumulace, sezónní akumulace a vhodného průběhu salda: 225 h (nesplňuje normu) ostatní importní saldo s novou denní akumulací, fosilní sezónní akumulací jaderné a vhodným průběhem salda a s doplněním sezónní akum. dalšího výkonu: denní akum.+flex. 17 h PVE čerpání (splňuje normu) zatížení ES ČR 17

Zdroje elektřiny Opatření k zajištění provozovatelnosti značně diferencované Unijní varianty mají vysoké požadavky na nové technologie: Koncepční U - úspory U - zdroje redukce výroby nových FVE do 6 % výroby do 6 % výroby do 6 % výroby nová záporná regulace elektrokotle v létě 100 MW v létě 100 MW v létě 200 MW nové rychle startující plynové zdroje 160 MW 1 960 MW 1 960 MW odložená spotřeba v roce 2050 1 160 GWh 1 130 GWh 1 330 GWh využití koordinace nabíjení elektromobility nízká střední vysoká uplatnění řízení malých kogenerací vysoký rozsah nízký rozsah nízký rozsah denní akumulace v roce 2050 (bez PVE) 820 MW 1 640 MW 3 400 MW sezónní akumulace v roce 2050 žádný 700 MW 1 500 MW 18

Zdroje elektřiny Porovnání nákladů splnění cíle Roadmap 2050 situace roku 2050 diferencované náklady: Koncepční U - úspory U - zdroje splnění cíle Roadmap2050 snížit emise CO 2 na 79 % na 100 % na 100 % TNS s elektrovozidly (TWh) 82 73 92 dodatečné úpory (TWh) 0 7,4 0 roční náklady elektroenergetiky (mld. Kč 2015) 235 244 313 roční náklady dodatečných úspor (mld. Kč 2015) 0 40 0 roční náklady celkem (mld. Kč 2015) 235 284 313 navýšení vlivem jiné energetiky (TWh) 0-1,3 11,9 roční náklady ekvivalentní (mld. Kč 2015) 236 288 279 průměrná cena elektřiny (Kč/MWh) ceny 2015, bez daní, systémových služeb a POZE 2 571 3 423 (+ 33 %) 2 903 (+ 13 %) 19

Obsah Úvod Úspory nebo jiné zdroje? Dvě strategie dekarbonizace ES ČR Závěry

Závěry Závěry česká ES bude nejpozději kolem roku 2031 výkonově nedostatečná OZE nemohou za žádných okolností (vyjma zcela bezprecedentních změny společnosti) plně nahradit tradiční zdroje (jádro, uhlí, plyn, ropu) v podmínkách ČR mohou z pohledu technických limitů OZE: vyrobit nanejvýš 45 TWh (z dnešního pohledu limitní hodnota) krýt dle okolností 41 až 54 % poptávky elektřiny!!! vysoké využití OZE vyvolá externí náklady, které nejsou součástí ceny silové elektřiny: mediálně prezentované srovnání samotných výrobních nákladů (cen) elektřiny je z pohledu požadavku na fungování systému nesmyslné pro limitní množství OZE mohou externí náklady navýšit konečnou cenu elektřiny o cca 15 až 20 % (ve srovnání s rozvojem OZE dle SEK) navyšování OZE však snižuje potřebu paliv a vede k imanentně menší energetické závislosti na dovozu (ať už je ostatní mix jakýkoliv) 21

Michal Macenauer a kolektiv EGÚ Brno, a. s. a OTE, a. s. využito průběžných výsledků řešení projektů: Očekávaná dlouhodobá rovnováha mezi nabídkou a poptávkou elektřiny a plynu 2017 (OTE, a. s.) Energetické úspory do roku 2030 dle cílů EU: Potenciál, náklady a dopady na ekonomiku, zaměstnanost a veřejné rozpočty (Svaz průmyslu a dopravy)