Energetika po Fukušimě III: Úspěch obnovitelných zdrojů v Německu, Dánsku a Španělsku

Seriál Jana Beránka o globálních výhledech energetiky pokračuje třetím dílem – dnes o Německu, Španělsku a Dánsku: v těchto zemích představují obnovitelné zdroje až třetinu celkového energetického mixu a jejich podíl bude dále růst.

Jberanek

Jan Beránek

23.02.2013 11:16

Související

V první a druhé části mého textu jsem se věnoval dopadu fukušimské havárie na světový jaderný průmysl a porovnával jaderné reaktory s obnovitelnými zdroji energie z hlediska instalovaných výkonů, cen a objemu investic.

Dnes se podíváme podrobněji na úspěšný vzestup obnovitelných zdrojů (OZE) ve třech evropských státech: Německu, Španělsku a Dánsku. Ačkoliv se liší strukturou hospodářství i skladbou tradičních energetických zdrojů, jedno mají tyto země společné. Tím je obrovský rozmach moderních obnovitelných zdrojů energie – tedy zejména větrných a solárních technologií – v posledních deseti až patnácti letech. Z ještě poměrně nedávno okrajových a spíše experimentálních technologií se zde stal významný sektor, který zajišťuje podstatnou část výroby elektřiny. Podíl obnovitelných zdrojů v Německu na výrobě elektřiny roku 2012 dosáhl 22 procent (v roce 2000 to bylo méně než 7 procent), ve Španělsku 32 procent (v roce 2000 asi 16 procent), v Dánsku 35 procent (v roce 2000 asi 16 procent).

Sousední Německo má z hlediska rozvoje obnovitelné energetiky dlouhodobě nejúspěšnější legislativu založenou na pevných výkupních cenách a prioritním přístupu OZE do rozvodné sítě. Související zákony byly zavedeny v roce 2000 koaliční vládou sociálních demokratů a zelených jakou součást plánu na výstup z jaderné energetiky a díky nim se tato čtvrtá nejsilnější ekonomika světa stala kolébkou rozkvětu moderních obnovitelných zdrojů v průmyslových měřítcích.

K prvnímu únoru 2013 bylo v Německu připojeno do sítě téměř neuvěřitelných 32 508 MW fotovoltaických elektráren – což je mimochodem v přepočtu na osobu dvojnásobek toho, co máme v České republice – a 30 296 MW elektráren větrných. Jen tyto dvě technologie zde vyrobily za loňský rok dohromady 74 TWh (terawatthodin, tj. miliard kilowatthodin) elektřiny. To je víc, než kolik spotřebuje Česká republika a odpovídá to zhruba výrobě jedenácti velkých klasických elektráren. Z hlediska zmíněného objemu vyrobené elektřiny připadá o něco víc než třetina na fotovoltaické panely, dvě třetiny pak na větrné turbíny.

Díky transparentnímu zveřejňování podrobných informací a statistik se můžeme podívat na provozní zkušenosti s takovým energetickým mixem. Podíváme-li se na graf ukazující výrobu větrné a solární elektřiny po jednotlivých měsících, vypadá rok 2012 takto (v TWh za měsíc):



Je například vidět, že obě technologie se celkem dobře sezónně doplňují: slunce pochopitelně nejvíce osvěcuje solární panely v létě, zatímco v zimě, kdy je slunečního svitu málo, výrazně víc fouká vítr. Můžeme si také všimnout, že i v nejméně „úspěšném“ měsíci, kterým byl loňský listopad, dokáží tyhle dva typy elektráren vyrobit tolik proudu jako asi osm velkých klasických elektráren (uhelných nebo jaderných). V lednu, kdy vyrobily elektřiny nejvíc, byly větrné a solární zdroje ekvivalentem dokonce čtrnácti velkých klasických elektrárenských bloků.

Dobrou představu o fungování těchto zdrojů v podrobnějším časovém měřítku si uděláme například na tomto grafu, který ukazuje celkovou výrobu elektřiny za měsíc červenec roku 2012:



Prakticky každý den kolem poledne vrcholí výroba solárních zdrojů (žlutá špička), větrné turbíny (modrozelená) dodávají elektřinu podle meteorologických podmínek v denních i nočních hodinách. Oba zdroje jsou „posazeny“ na šedém základě, kterým je výroba elektřiny v konvenčních zdrojích.

Online data, poskytované provozovateli přenosových sítí, nám umožňují podívat se na průběh po jednotlivých hodinách. Graf výkonu solárních a větrných zdrojů v Německu například ze dne 25. června 2012, což byl jeden z opravdu „dobrých“ dnů, vypadá následovně:



Opět vidíme, že vítr funguje s jistou proměnlivostí ve dne i v noci, zatímco solární elektrárny logicky běží jen od východu do západu slunce s tím, že maximální výkon podávají v rozmezí asi šesti hodin kolem okamžiku průchodu slunce zenitem (velmi zhruba poledne). Ve špičce kolem 14. hodiny poskytovaly vítr a fotovoltaiky celkem přes 28 000 MW výkonu. Konvenční elektrárny v tu chvíli běžely jen na 37 000 MW výkonu.

Pro úplnost se podívejme i na to, jak vypadá „špatný“ den, například 19. prosince 2012, v němž vítr a fotovoltaika dodávaly v Německu necelé 3 000 MW výkonu:



Jak už jsme uváděli, v ročním průměru dodávají solární a větrné elektrárny v Německu výkon něco přes 11 000 MW.

Z toho je vidět, že obnovitelné zdroje už po deseti letech efektivního rozvoje v Německu dokáží nahradit významnou část výkonu fosilních, resp. jaderných elektráren. Vzhledem k proměnlivému výkonu pochopitelně nikoliv neustále, nicméně objem takto „vytlačeného“ výkonu rok od roku roste a zvyšuje se i počet hodin a dní v roce, kdy tradiční elektrárny musejí omezovat výkon nebo dočasně odstavovat tepelné bloky. To je v principu správně, neboť čím méně elektřiny se vyrobí spalováním uhlí (nebo štěpením uranu), tím lépe z hlediska životního prostředí i omezování spotřeby paliv, ať už dovážených nebo dobývaných z omezených ložisek.

Způsobuje to ale také jisté potíže s provozem přenosové soustavy a zejména to zhoršuje ekonomické parametry provozu tepelných a jaderných elektráren, a tedy i zisky elektrárenských společností. Ty pak s rostoucím podílem obnovitelných zdrojů proti nim vedou čím dál agresivnější kampaň. Podrobněji se ke změnám, které čím dál větší procento elektřiny vyráběné z větru či slunce přináší elektrizační soustavě i stávajícím zdrojům, dostaneme v některém z dalších pokračování.

Zásadní je to, že pro Německo je dosavadní, impozantní vzestup moderních obnovitelných zdrojů pouhým začátkem. Z dnešního podílu dvacet procent na výrobě elektřiny plánuje spolková vláda zvýšit jejich příspěvek na třicet pět procent už v roce 2020, tedy za osm let (sic!), a do roku 2050 prakticky zcela přejít na obnovitelnou energetiku. A plány na úrovni jednotlivých spolkových zemí jsou ještě ambicióznější: pokud se zcela naplní, mohly by obnovitelné technologie dosáhnout podílu padesát procent a stát se tak většinovým zdrojem už počátkem příští dekády:



Zajímavé je to, že ambice zemských vlád nejsou ani tak věcí politického přesvědčení jako pragmatického úsudku. Dokonce i konzervativní vlády plánují další rychlý vzestup obnovitelných zdrojů prostě proto, že představují dobré investiční příležitosti, přinášejí do regionu pracovní místa a mají širokou podporu veřejnosti.

Odhodlání celé německé společnosti přejít na obnovitelné zdroje je zásadním faktorem, díky kterému celý vpravdě revoluční plán může uspět. Nejde vůbec o iracionální a krátkodobé rozhodnutí spolkové vlády a politické elity, nýbrž o hluboko sahající a historicky ukotvený fenomén daný řadou důvodů, jejichž analýza přesahuje zaměření tohoto textu.

Čtenářům ale uvedu jeden, který je velmi pozoruhodný a poměrně neznámý, přitom dobře ilustruje propast, jaká dělí českou energetiku od té německé. Je jím vlastnická struktura OZE v německém elektrárenském parku. Obnovitelné zdroje, instalované v Německu na základě zákona o pevných výkupních cenách, jsou v drtivé převaze vlastněny občany, spolky, obcemi, drobnými podnikateli a progresivními investičními fondy. V tomto ohledu se podařilo úplně obrátit původní systém, kdy energii prodává spotřebitelům několik firem s prakticky monopolním postavením: nový segment obnovitelných zdrojů tuto situaci proměňuje mimo jiné tím, že energii si v čím dál větší vyrábějí a prodávají občané sami. To také tvoří důležitý základ konsensu německé společnosti o „Energiewende“, nebo-li přechodu od jaderných a fosilních elektráren k obnovitelným zdrojům.

Níže zobrazená statistika ukazuje, že na konci roku 2010, kdy Německo disponovalo instalovaným výkonem 53 000 MW větrných a fotovoltaických elektráren, jich bylo více než polovina (51 procent) ve vlastnictví fyzických osob, z nichž pětina jsou soukromí zemědělci. Naopak pouhých 6,5 procent bylo pod kontrolou velkých elektrárenských společností (RWE, E.On, EnBW a Vattenfall). Vzhledem k rostoucím koncovým cenám elektřiny si vlastní obnovitelné elektrárny také staví čím dál více podnikatelů.



A nemylme se, ono vlastnictví elektráren fyzickými osobami má úplně jinou podstatu, než jakou je naše důmyslně zatemněná vlastnická struktura fotovoltaických elektráren v České republice, kde jako skrytí vlastníci figuruje pár vyvolených: manažeři ČEZ, vlivní a zkorumpovaní politici a úředníci. V Německu vyrostlo mnoho větrných a solárních projektů díky iniciativě družstev a spolků, kdy na komunální úrovni dali lidé dohromady a investovali do elektráren, které teď pro ně představují pravidelný a jistý přivýdělek.

Rozmach tohoto typu vlastnictví pěkně ilustruje následující graf, na kterém je vidět nárůst počtu družstev, které do obnovitelné energetiky v Německu investují. Jen za poslední tři roky se jejich počet zečtyřnásobil a v roce 2011 dosáhl téměř šesti stovek. Lidé prostě vidí, že z obnovitelných zdrojů mají prospěch oni sami, jejich sousedé a obce. Také pro podnikatele jsou investice do OZE vítanou příležitostí k zajištění vedlejších stabilních příjmů nebo způsobu, jak si alespoň částečně zajistit dodávky vlastní elektřiny a vymanit se ze závislosti na odběru proudu od velkých elektrárenských společností, kteří si za něj účtují rok od roku vyšší ceny.



Dalším z důvodů široké podpory růstu obnovitelné energetiky v Německu je fakt, že vytváří velké množství pracovních příležitostí, a to právě i na regionální úrovni. Následující graf ukazuje, kolik pracovních míst v tomto odvětví Německo vytvořilo v jednotlivých letech: tmavě modrý sloupec představuje vodní elektrárny, světle modrý větrné, zelená biomasu, žlutá fotovoltaiku, červená geotermální a oranžová související místa v administrativě a výzkumu.



Zatímco v roce 2004 pracovalo v branži OZE asi 160 tisíc lidí, roku 2011 to bylo už 382 tisíc. Z toho více než dvě třetiny vznikly díky progresivní legislativě a systému pevných výkupních cen.

Německá strategie zaměřená na vytvoření a rozvoj nových energetických technologií zaznamenala fenomenální úspěch. V Evropě je ale i několik dalších zemí, kterým se rovněž podařilo etablovat moderní obnovitelné zdroje jako významnou součást výroby elektřiny.

Za zmínku stojí Španělsko a Dánsko. Španělsko se z hlediska podílu větrných a solárních elektráren na domácí výrobě elektřiny dostalo patrně nejdál. Níže zobrazené grafy jsou převzaty z online portálu tamního provozovatele elektrárenské soustavy (RED Eléctrica).



Letos v lednu a v únoru například dodávaly větrné elektrárny více než jednu čtvrtinu proudu, a společně s vodními a solárními elektrárnami se podíl obnovitelných zdrojů blížil polovině. Poslední tři měsíce, od prosince 2012 do února 2013, představoval vítr největší zdroj elektřiny v zemi – jaderné reaktory s dvacetiprocentním podílem byly druhé. Španělsko je také průkopníkem v technologii termálních solárních elektráren, které jsou na rozdíl od fotovoltaiky schopny akumulovat teplo a jeho prostřednictvím vyrábět elektřinu i v noci, kdy slunce nesvítí. Koncem loňského roku bylo v zemi instalováno 39 takových elektráren disponujícími zásobníky tepla až na osm hodin. Jejich instalovaný výkon činí 1800 MW a vyrábějí 5 TWh elektřiny ročně, tedy skoro tolik, jako jeden velký jaderný reaktor.

A do třetice se v rychlosti podívejme na Dánsko. Tato země dlouhodobě sází na větrné elektrárny, které zvýšily svůj podíl na výrobě elektřiny z deseti procent v roce 2000 na třicet čtyři procent v roce 2012:



Díky takto významnému nárůstu větrné energetiky se Dánsku daří snižovat spalování uhlí. Graf pro dnešek poslední, rovněž převzatý od dánské energetické agentury, ukazuje, že se množství emisí oxidu uhličitého vztaženého na jednotku vyrobené elektřiny snížil od roku 1990 na polovinu.



Příště se budeme podrobněji věnovat úspěchům i novým výzvám, které přinesl výstup z jádra a úspěšný rozmach obnovitelných zdrojů v Německu: energetické bilanci země po odstavení poloviny jaderných elektráren, jakož i dopadu rostoucího podílu větrné a solární energie na ceny elektřiny, na provoz přenosových sítí i na fungování trhu s elektřinou.

Text vychází v rámci spolupráce se zastoupením Friedrich-Ebert-Stiftung v České republice.

A co si myslíte vy? Diskuse (7 příspěvků)

Vojtěch Klusáček - Brno

Neděle, 24.Února 2013, 10:25:14

Úspěch založený na dotacích a povinném výkupu jest věru úspěch. Ohledně toho mi nějak nejde do hlavy, proč vadí eventuální desetníkové doplácení za garantovanou cenu temelínské elektřiny, když korunové až desetikorunové doplácení za kWh obnovitelné elektřiny je zcela v pořádku.

Vojtěch Klusáček - Brno

Neděle, 24.Února 2013, 10:31:55

Navíc i při impozantních 35 % elektřiny z OZE - kdy na vyšší úroveň to bez stále nevynalezených efektivních metod skladování elektřiny nepůjde - tu pořád zůstává otázka zbývajících 65 %, které musí být tak jak tak z nějakých konvenčních zdrojů. Tudíž dichotomie stále nestojí jaderná energie vs. OZE, nýbrž jaderné vs. spalovací elektrárny. Nepřestává mě fascinovat, že jakmile jde o rušení jaderné energie, náhle přestává být pro ekology produkce CO2 problém.

Janberanek

Jan Beránek - ekolog, Amsterdam - Istanbul - Ammán - Tel Aviv

otázky a odpovědi Pondělí, 25.Února 2013, 20:55:35

Pane Klusáčku, to jsou dobré poznámky a slibuji, že oběma z nich se budu věnovat v příštím pokračování. Jestli ovšem mohu připomenout můj dotaz v diskusi pod předchozím dílem, kde podle Vás "musí být na každý kilowatt instalovaného obnovitelného výkonu 6 kilowattů konvenčních zdrojů". To jsem ještě neslyšel. Můžete se prosím podělit o podrobnosti a případně zdroj této informace?

Ja

Honza Macháček - chemik, Neratovice

Zásah! Středa, 27.Února 2013, 06:42:55

Blahopřeji, pane Klusáčku, podařilo se vám profesionálního protijaderného propagandistu zaskočit.

Přestože Jan Beránek hledá a vymýšlí argumenty proti jaderné energii na plný úvazek, najednou nebyl schopen najít lepší odpověď než ubohý argumentační zálud „A onehdá jste tvrdil, že...‟

Ja

Honza Macháček - chemik, Neratovice

Zdá se, že grafům ubývá sil Středa, 27.Února 2013, 07:02:3

Síla grafů je veliká, ale tentokrát jako by začínaly slábnout. Je třeba stále opakovat, že obnovitelné zdroje jsou „moderní‟, zatímco jaderné „konvenční‟, tudíž zastaralé, ale dat použitelných jako záminka k vtloukání takové rétoriky do hlav čtenářů je zřejmě jenom omezené množství.

Bohužel se mi nedaří najít si čas na vyhledání původních dat Fraunhoferova institutu, abych si s nimi trochu pohrál a vyzkoušel si, co se stane s německou produkcí elektřiny z června 2012, když se kapacita obnovitelných zdrojů zvětší, tedy když se jejich produkce vynásobí různými koeficienty. Mohu tak jenom odhadovat, co by vyšlo: Aby obnovitelné zdroje pokryly celou německou spotřebu i ve chvílích kdy mají výkon nejmenší, musela by se jejich kapacita zvýšit ohromně, a pak by za příznivých podmínek musel být jejich výkon ohromně omezován, většina jejich kapacity by zůstávala po většinu času nevyužitá, a jejich provoz by se tak prodražoval. Situaci by vylepšila akumulace (kvůli které chtějí německé firmy zakládat v Krušných horách lithiové doly), ale akumulační kapacita potřebná k tomu, aby obnovitelných zdrojů nemuselo být absurdně mnoho a nebyly nuceny k neúnosným prostojům, je technicky obtížně dosažitelná.

Na grafu produkce CO2 v Dánsku je nejzajímavější jeho osamění. Proč jej nedoprovázejí podobné grafy pro Německo a Španělsko? Není to tím, že tamní uhlíkové znečištění s rostoucím podílem obnovitelných zdrojů roste?

Janberanek

Jan Beránek - ekolog, Amsterdam - Istanbul - Ammán - Tel Aviv

legitimní otázky vs předsudky Středa, 27.Února 2013, 12:03:46

Vážený pane Macháčku, k Vašim - stejně jako pána Klusáčka - otázkám, respektive námitkám, ohledně dotací, potřeby záložních kapacit, souběhu OZE a konvenčních zdrojů, se dostanu. Beru je vážně jako legitimní a nikoliv nepodstatné otázky, ostatně nejsou nijak nové ani překvapivé.

Od pana Klusáčka se pouze snažím zjistit, co stojí za jeho tvrzením, že "na každý kilowatt instalovaného obnovitelného výkonu musí být 6 kilowattů konvenčních zdrojů" - protože i na to bych rád odpověděl, ale upřímně to nechápu. (Mimo jiné by to znamenalo, že OZE jsou 6-krát spolehlivější než konvenční zdroje, což všichni víme není pravda.)

Myslel jsem, že zařazením grafu o výrobě elektřiny v OZE během extrémně špatného dne (a šlo skutečně o jednotlivý den, již v rámci onoho týdne je bilance OZE mnohem lepší) mj. poskytnu právě vyváženější obrázek, protože vskutku nejsou OZE bezproblémové (ovšem jejich problémy je třeba vidět v kontextu problémů fosilní a jaderné energetiky). Vy mne přesto máte za profesionálního propagandisty. Budiž, na svůj názor máte právo.

Graf vývoje CO2 v Dánsku jsem zařadil prostě proto, že byl k dispozici (a náš známý pan Wagner onehdy kdesi tvrdil, že větrné elektrárny v Dánsku neměly žádný dopad na uhlíkové emise dánské energetiky). Díky za podnět, příště zařadím něco podobného i pro Německo - a ovšem také pro Českou republiku, když zjevně máte za to, že na rozdíl od Německa zvládáme orientací na uhlí a jádro a odklonem od OZE dekarbonizovat českou energetiku úspěšněji.

M. Sejrek - Praha

Akumulace Středa, 27.Února 2013, 13:30:57

Děkuji za výborný a objektivně napsaný článek. Informace o aktuálním stavu v oblasti obnovitelných zdrojů ve sdělovacích prostředcích chybí nebo jsou podávány zkresleně, proto možná ty předsudky odpůrců OZE. Těším se tedy na pokračování.

Rád bych věděl, co je nového v oblasti akumulace. Před asi 2 lety byla v Německu uvedena do zkušebního provozu větrná elektrárna, která v době přebytku energie vyrábí elektrolýzou vodík. Pokračuje se tímto směrem?

Pro vložení příspěvku musíte být zaregistrováni a přihlášeni.