Dostupnost a bezpečnost energetických zdrojů zítřka Ing. Ivan Beneš, CityPlan spol. s r.o. Krajský úřad Karlovy Vary, 13.4.2010 1
Obsah presentace 1. Celostní pohled na energetiku a společnost 2. Zranitelnost společnosti v oblasti energetiky 3. Budoucí energetická krize a globální rizika 4. Řešení pro Evropu 2
Oprea Diana Celostní pohled na energetiku a bezpečnost Energetická bezpečnost uživatelů energie Krizová situace nastává na konci vedení či potrubí bydlení doprava terciér zemědělství průmysl Bezpečnost energetických transformací a dopravy energie obnovitelné zdroje elektrárny teplárny rafinerie Energetická bezpečnost zdrojů primární energie 7 000 000 000 roků 85 roků jaderná energie 155 roků uhlí 67 roků zemní plyn 42 roků ropa jaderná fúze s bezdrátovým přenosem atomy, chemické a jaderné vazby neobnovitelné zdroje fosilní zdroje (sluneční energie z pravěku) potřeby 3lidí Ekonomický, sociální, environmentální a bezpečnostní rozměr udržitelný rozvoj Ožehavé oblasti energetické bezpečnosti: sítě objekty
Obsah presentace 1. Celostní pohled na energetiku a společnost 2. Zranitelnost společnosti v oblasti energetiky 3. Budoucí energetická krize a globální rizika 4. Řešení pro Evropu 4
Koincidence poruch Změna klimatu Migrace Zločinnost, deprivace Konflikty o zdroje Extrémní jevy Teroristické akce Guerillové akce Vojenské akce 5 příčiny dopady Pohled z hlediska lidské bezpečnosti - ochrany obyvatelstva BLACKOUT Fyziologické potřeby: potřeba kyslíku, přiměřené teploty, tekutin, potravin, pohybu, spánku a odpočinku, vyhnutí se bolesti,... Potřeba bezpečí: jistoty, stálosti, spolehlivosti, struktury, pořádku, pravidel a mezí, osvobození od strachu, úzkosti a chaosu Potřeba sounáležitosti Potřeba uznání Potřeba seberealizace Základní potřeby podle Maslowa Vzhledem k naší závislosti na elektřině totiž nejsme bez ní schopni zajistit základní potřeby člověka nutné k přežití
Zranitelnost komunity krátkodobou mimořádnou událostí Blackout USA 2003, Itálie 2003, Normální stav Stav pohotovosti Nouzový stav Obnova Sebere alizace Uzná ní Sounáležitost Potřeba bezpečí Fyzi ologické potřeby Sebere alizace Uzná ní Sounáležitost Potřeba bezpečí Fyzi ologické potřeby T < 24 hodin Seber ealiza ce Uznání Sounáležitost Potřeba bezpečí Fyziologické potřeby 6
Zranitelnost komunity při déletrvající mimořádné události Auckland (Blackout 1998), New Orleans (Katrina 2005), Haiti a Chille (zemětřesení 2010), Normální stav Stav pohotovosti Nouzový stav Obnova Sebere alizace Uzná ní Sounáležitost Potřeba bezpečí Fyzi ologické potřeby Sebere alizace Uzná ní Sounáležitost Potřeba bezpečí Fyzi ologické potřeby T >5 dnů Rozklad komunity 7
Zodolnění komunity pro případ déletrvající mimořádné události Normální stav Stav pohotovosti Nouzový stav Obnova Sebere alizace Uzná ní Sounáležitost Potřeba bezpečí Fyzi ologické potřeby Sebere alizace Uzná ní Sounáležitost Potřeba bezpečí Fyzi ologické potřeby; Sebere alizace Uzná ní T >5 dnů Sounáležitost Potřeba bezpečí Fyzi ologické potřeby Sebere alizace Uzná ní Sounáležitost Potřeba bezpečí Fyzi ologické potřeby 8
Krizovými ostrovními systémy lze snížit riziko rozvratu společnosti 100x DG Decentralizované zdroje i virtuální elektrárny Vedení 110 kv N=1: 0 obyvatel N=4: 100 tis. obyvatel Obnova: 2 týdny Vedení 22 kv N=1: 2 tis. obyvatel N=4: 8 tis. obyvatel Obnova: 1 týden Vedení 220/380 V N=1: 100 obyvatel N=4: 400 obyvatel 9Obnova: 2 dny Systémové elektrárny Maloodběr 110 kv 22 kv Trafo 22 kv N=1: 100 obyvatel N=4: 400 obyvatel Obnova: 1 týden 220/380 V DG Přenosová soustava 400 kv, 220 kv DG DG Největší odběratelé Distribuční soustava Aktivní distribuční sít (Smart Grid) Trafo 110 kv N=1: 0 obyvatel N=4: 50 tis. obyvatel Obnova: 2 měsíce DG Výrobna N=1: 0 obyvatel N=4: 0 obyvatel Obnova: 1 rok Firewall
Návrh aktualizované SEK v oblasti energetické bezpečnosti Požaduje vypracovat program opatření vedoucích k zajištění schopnosti dlouhodobého ostrovního provozu elektrizační soustavy a zajištění nouzového zásobování všech větších sídelních celků (aglomerací nad 50 tisíc obyvatel). K realizaci opatření využít legislativních, administrativních i finančních nástrojů (včetně dotací, nástrojů regulace cen apod.). Požaduje Stanovit požadavky na rozložení podpůrných služeb (start ze tmy a ostrovní provoz) tak, aby umožňovaly provoz lokálních ostrovů i při vícenásobném poškození PS. 10
Obsah presentace 1. Celostní pohled na energetiku a společnost 2. Zranitelnost společnosti v oblasti energetiky 3. Budoucí energetická krize a globální rizika 4. Řešení pro Evropu 11
V tomto století pocítíme nedostatek fosilních paliv i uranu politici geologové politici geologové Investiční cyklus plynové elektrárny politici 5 + 15 let geologové 12 10 + 30 let Investiční cyklus uhelné elektrárny 15 + 60 let Investiční cyklus jaderné elektrárny
Takhle vypadá vrchol těžby českého nejvýznamnějšího zdroje energie 13 mil.t/rok Těžba uhlí v ČR 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050 černé uhlí hnědé uhlí
V postmoderní společnosti nás bude elektřina odlišovat od pre-industriální společnosti Přechodné období levné fosilní energie -4000-3500 -3000-2500 -2000-1500 -1000-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 OZE, hospodárné zacházení se zdroji Jaký má být horizont cílů politiky? 30 let? 100 let? Určitě ne 4 roky! 150 let trvala industriální transformace přechod k fosilní energii 50 let bude trvat postmoderní transformace odklon od fosilní energie elektřina Zachovat si schopnost vyrábět elektřinu 14
Časová osa fosilní energie a jaderné technologie G3 (G3+) jsou z dlouhodobého pohledu jen epizoda 15-4000 -3500-3000 -2500-2000 -1500-1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 OZE 150 let trvala industriální transformace přechod k fosilní energii uhlí ropa zemní plyn JE 50 let bude trvat postmoderní transformace odklon od fosilní energie elektřina R/P= 7 000 000 000 roků R/P= 155 roků R/P= 42 roků R/P= 67 roků G3+ R/P= 85 roků breeders, fúze???
Alternativy a jejich slabé stránky Obnovitelná energetika Nepravidelnost a přerušování toku energie větru a slunečního záření Nadměrné energetické využívání biomasy ohrožuje potravinovou bezpečnost a nezbytné služby ekosystémů Jaderná energetika Vyžaduje politickou stabilitu nejméně 20+80 roků Hrozba proliferace jaderných zbraní; rozvoj jaderné energetiky znesnadní globální kontrolu proliferace Každé jaderné energetické zařízení lze vojensky zneužít, je proto potenciálním vojenským cílem 16
Ředit koncentrovanou, versus koncentrovat rozředěnou energii Koncentrovaná neobnovitelná energie Fosilní energie chemická reakce Jaderná energie řetězová reakce Rozředěná jaderná sluneční energie Řízené uvolnění energie ale také ale také Neřízené uvolnění energie umožňuje vojenské zneužití Sluneční energie koncentrace kterou nelze vojensky zneužít 17
Klasické výbušniny lze detekovat snadno, jaderné nikoliv 2 000 letadel 1 kg štěpného materiálu může uvolnit energii o síle 10 kt TNT 18 Kobercový nálet TNT 2 000 x = Little Boy (Hirošima) Fat Man (Nagasaki) 15 000 tun TNT 21 000 tun TNT 6 kg Pu 239
Proto je jaderná energetika zahrnuta do diplomacie a vojenských doktrín Plutonium 239 je oblíbený materiál pro jaderné zbraně kvůli malému potřebnému kritickému množství (6kg) Pu je produkováno ve všech jaderných reaktorech 4 měsíce Pokud havaruje smlouva o nešíření jaderných zbraní (nebo pokud ji stát nedodržuje) mohou být každý reaktor (zejména výzkumný) i sklad čerstvého a vyhořelého paliva považovány za vojenské objekty. Zvláště zneužitelné jsou závody na přepracování paliva. Proto je přepracování paliva v USA zakázáno zákonem. 19 JE jako munička: za 4 měsíce lze z reaktoru 1000MW (78t paliva) získat 140 kg Pu 239 23 náloží
Závěr analýzy globálních rizik 20 Průmyslová revoluce nás dovedla ke spálení téměř poloviny zásob fosilních paliv Přežití lidstva vyžaduje energetickou (r)evoluci, která přestane ignorovat energetická fakta o disponibilních zdrojích Svět je na rozcestí: Globální spolupráce Globálního konfliktu Svět je méně bezpečný, než v době bipolárního světa Hledejme odpověď na otázku: na čem může být založena alternativa mírové spolupráce?
Obsah presentace 1. Celostní pohled na energetiku a společnost 2. Zranitelnost společnosti v oblasti energetiky 3. Budoucí energetická krize a globální rizika 4. Řešení pro Evropu 21
Řešení čtyřčlenky mezi klíčovými hráči Vojna a či mír?? USA Vojna Válečný konflikt o zbývající zdroje bude mít charakter asymetrické gerilové války s útoky na kritickou infrastrukturu 8.4.2010 Praha 12.-13.4. Washington 2.-28.5. New York EU Rusko Írán Mír Mírová spolupráce povede k rozšíření OZE, decentralizovaných zdrojů a k dálkovým přenosům elektřiny, uvolní cestu ke čtvrté generaci množivých reaktorů Čína 22 Víra nemůže být strategií, musíme být připraveni na vše
23 Základní obnovitelné zdroje jsou: půda, voda a sluneční záření Půda + voda + sluneční záření = biomasa Prvotní (nenahraditelná) funkce biomasy: krmivo a potraviny Druhotná (nahraditelná) funkce biomasy: materiály a energie Dokud jsme byli závislí energeticky a materiálově na biomase, vyráběly se jen potřebné věci. Průmyslový rozvoj byl limitován výnosností polí a lesů. Fosilní energie nás zbavila dřiny, dává nám mnohem větší sílu než je naše. Průmysl dnes vyrábí převážně zbytné zboží, které se mění rychle v odpad Biomasa proto nemůže zpětně fosilní paliva nahradit Jediná energie, kterou nemusíme šetřit, je sluneční
Celostní pohled na potřeby, zdroje a procesy SYSTÉM SYSTÉMŮ Pohled lidské bezpečnosti hospodárně využívat (jsou konečné) ZDROJE Neobnovitelné zdroje Obnovitelné zdroje neenerget. uhlí ropa zemní uran s uroviny pl yn Voda půda sluneční zá ření energie ma teriály energie potra viny, energi e, materiály voda, energie BCM, LCA, LCC, SWOT, EIA, CSR, CBA PROCESY ekonomický a správní systém s polečnosti služby výrobky PHM poci t bezpečí tepl o, elektřina potra viny voda DSM POTŘEBY obyvatelstvo / komunita Hierarchie potřeb člověka Zranitelnost komunity 24 chránit (nemají substitut) Analýza příčin -stromy poruch Analýza dopadů -stromy událostí CATWOE
11 000 10 000 9 000 8 000 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0 11 000 10 000 9 000 8 000 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12131415161718192021222324 25 2 000 1 000 0 Denní minimum (3.8.2008) Den ní minimu m 11 000 Jediný neomezený zdroj na našem území 10 000 je sluneční záření, PE malí výrobci ale 9 000 PE velcí výrobci 8 000 PE ČEZ Denní minimum + slunečný den 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12131415161718192021222324 PSE malí výrobci 7 000 PSE velcí výrobci 6 000 PPE malí výrobci PPE velcí výrobci 5 000 PVE ČEZ 4 000 VE malí výrobci VE velcí výrobci 3 000 VE ČEZ 2 000 JE spotřeba 1 000 0 11 000 10 000 PE malí výrobci 9 000 PE velcí výrobci PE ČEZ 8 000 PSE malí výrobci 7 000 PSE velcí výrobci PPE malí výrobci 6 000 PPE velcí výrobci 5 000 PVE ČEZ VE malí výrobci 4 000 VE velcí výrobci 3 000 VE ČEZ JE 2 000 PV 1 000 spotřeba 0 DSM - podpora noční spotřeby 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 14 15 16 1718 19 2021 22 2324 Denní minimum + slun ečný den Problém je řešitelný pomocí DSM, krátkodobé akumulace a smartgrids DSM - podpora denní spotřeby 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1617 18 19 20 2122 23 24 ideální JE+u hlí spotřeba ideální JE+u hlí PV spotřeba
... neumíme vyrovnat s rozdíly ročního období, i obnovitelnou energii budeme muset dovážet GWh 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 26 0 Měsíční bilance solární elektřiny Problém je v současnosti řešitelný pomocí sdílení základního výkonu a vyrovnávání odchylek prostřednictvím evropské supersítě a/nebo větším podílem plynových zdrojů. V budoucnosti pak dovozem větrné elektřiny ze severu a sluneční elektřiny z jihu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 spotřeba brutto 30 GW 20 GW 10 GW 10xVTE Fotovoltaika - potenciál: 67GW zastavěná plocha 19 GW brownfields
Střední Evropa nemůže vážněji konkurovat v oblasti větrné energetiky Severnímu moři 27
Střední Evropa nemůže vážněji konkurovat sluneční elektřině z oblasti Středomoří 28 1% území pouští = elektřina pro 10 mld. obyvatel Tato energie je blíže, než ruský plyn či arabská ropa http://www.desertec.org/
parogenerátor 88kW 29 Augustin Mouchot Všeobecná výstava Paříž 1878
Energetická budoucnost EU: Evropská komise předkládá návrhy na zajištění energetické bezpečnosti, solidarity a účinnosti A Green Paper on energy networks identifikuje šest strategických iniciativ podstatných pro energetickou bezpečnosti EU: a Baltic Interconnection Plan, a Mediterranean Energy Ring, propojení střední a jihovýchodní Evropy a severomořské offshore oblasti, a také rozvoj LNG 30 Source: IP/08/1696, Brussels, 13 November 2008
Závěr: obnovitelná i jaderná energetika vyžaduje geopolitickou spolupráci Jaderná energetika je perspektivní technologií, ale kvůli možnosti zneužití jen pro sjednocené a kooperující lidstvo. 31 JE JE JE Koncentrační solární technologie nelze vojensky zneužít. Vyžadují však kooperaci v rámci Unie pro Středomoří
CityPlan spol. s r.o. Kontakt: Adresa: Ing. Ivan Beneš Jindřišská 17, 110 00 Praha 1 tel.: 420-221 184 205 mobil: 420-603 261 470 fax: 420-224 922 072 e-mail: www: ivan.benes@cityplan.cz http://www.cityplan.cz 32 32