Krátce po havárii ve fukušimských reaktorech provedla kancléřka Merkelová obrat zpět k programu výstupu Německa z jaderné energetiky, který její pravicová vláda rok předtím zrušila. Výstup z jádra byl v Německu schválen širokým společenským konsensem — včetně smluvní dohody s elektrárenskými společnostmi — již v roce 2002 a jedním z jeho pilířů byl velkorysý plán přechodu na obnovitelné zdroje energie.

V roce 2010 završila pravicová spolková vláda několik let trvající úsilí o revizi této dohody, výstup z jádra zrušila a naopak přijala koncepci, která měla po roce 2020 prakticky zmrazit růst obnovitelných zdrojů energie. Šok z poznání, že k těžké jaderné nehodě může dojít i v západní zemi a na jiném než černobylském typu reaktoru, ale v březnu 2011 donutil tuto vládu vrátit se k původnímu plánu a jeho uskutečnění ještě urychlit.

V předchozím díle jsem ukazoval, jak větrné a fotovoltaické elektrárny zaznamenaly v Německu díky dobře nastavené legislativě obrovský rozmach. Počátkem roku 2013 jejich instalovaný výkon v této zemi přesáhl 60 000 MW a dále rychle roste.

Každá nová technologie s sebou nese další změny

Obě technologie však vnášejí do elektrárenské sítě jiné vlastnosti, než na jaké byl klasický systém nastavený, a to po technické i ekonomické stránce: jejich okamžitý výkon je proměnlivý podle meteorologických podmínek, mají velkou flexibilitu a dají se rychle regulovat (zvýšit či snížit výkon, případně úplně odpojit a zase připojit), jsou většinou decentralizované (místní jednotky od několika kilowatt po několik megawatt), nespotřebovávají palivo a mají proto prakticky nulové marginální (krátkodobé provozní) náklady — což je, jak si ještě ukážeme, velmi důležité — a mají přednostní přístup do rozvodné sítě.

Taková masivní proměna však s sebou přináší nejen podstatné výhody (mj. omezení emisí škodlivin a dalších rizik, snížení závislosti na dovozech paliv, technologickou modernizaci a nové pracovní příležitosti), ale i potřebu adaptovat energetický systém na nový typ zdrojů.

Kritici obnovitelných zdrojů často poukazují na problémy, které v Německu v důsledku přechodu na obnovitelné zdroje vyvstávají. Přitom zapomínají, že stávající energetika založená na spalování fosilních paliv a štěpení uranu přináší problémy nesrovnatelně větší: ohrožuje zdraví a životy lidí, je neudržitelná kvůli omezeným zásobám paliv i kvůli omezené kapacitě naší planety vstřebávat její zplodiny, vede k dovozní závislosti a je ve vleku neustále rostoucích cen čím dál vzácnějších zdrojů.

Stejně tak je těžko pochopit, z jakého záhadného důvodu by mělo být překvapivé, že nové technologie přinášejí a vynucují si změnu zavedených pořádků. Podobně jako si změnu institucí a pravidel vyžádal přechod od monarchie k demokracii nebo náhrada koňských povozů osobními automobily, tak se ani zavedení moderních obnovitelných zdrojů, které mají v mnoha ohledech jiné vlastnosti než konvenční zdroje, neobejde bez širších a dříve nepředpokládaných změn.

V dalším pokračování této série textů se podrobněji podíváme na některé někdy mylně tradované i málo známé aspekty německé energetické reformy. Dnes začneme otázkou cen energie.

Obnovitelným zdrojům energie se často vytýká, že zdražují ceny elektřiny a způsobují neúnosné zvyšování účtů za elektřinu domácnostem i podnikatelům. Je pravda, že systém pevných výkupních cen garantuje investorům příplatky, které kompenzují rozdíl mezi vyššími výrobními náklady obnovitelné elektřiny a stávajícími cenami na trhu. Tento mechanismus umožňuje rozvoj technologií, díky čemuž postupně klesá jejich cena a s ní i výrobní náklady — jak jsme si ukázali v druhém díle tohoto seriálu, u větrných i fotovoltaických elektráren došlo v poslední dekádě k poklesu nákladů až o stovky procent. Naproti tomu se výrobní náklady na energii v klasických zdrojích dlouhodobě zvyšují, ať už vlivem rostoucí ceny paliv a zdražování technologií, nebo přísnějších požadavků na bezpečnost a množství vypouštěných škodlivin.

Vzpomínáte na hrůzostrašná varování o tom, že odstavení jaderných elektráren v Německu povede ke zdražení proudu nejen tam, ale i v sousedních zemích? Skutečnost je právě opačná: cena elektřiny na trhu v Německu od roku 2011 klesla a je nižší než třeba ve Francii.

Můžeme to ilustrovat na následujících údajích evropské burzy s elektřinou z listopadu loňského roku. Zatímco průměrná cena elektřiny prodávané v daném měsíci v Německu činila 43,9 EUR za megawatthodinu (53,7 EUR/MWh ve špičce), ve Francii se za ni platili 49,2 EUR (60,8 EUR ve špičce):

↗

Jde o velkoobchodní ceny, za které se na burze prodává elektřina dodávaná následující den.

Ale také kontrakty na dodávky elektřiny uzavírané na rok dopředu jsou v Německu levnější než ve Francii a řadě evropských zemí, viz následující graf (Německo oranžová, Francie červená, Španělsko žluté, Nizozemí světle modré, Británie tmavě modrá):

↗

Srovnáme-li vývoj velkoobchodních cen elektřiny ve Francii a Německu za tři měsíce loňského roku (srpen až listopad), vidíme nejen to, že ve Francii je elektřina v průměru dražší, ale můžeme si všimnout dalšího důležitého jevu: v Německu u cen nastávají extrémnější výkyvy a dokonce se opakovaně dostávají do záporných čísel.

↗

Jak je to možné? Je to dáno kombinací pravidel na evropském trhu s elektřinou, který se (alespoň teoreticky) řídí vztahem poptávky a nabídky, a jistou nekompatibilitou flexibilních obnovitelných zdrojů a centralizovaných elektrárenských bloků. Většina klasických elektráren jsou velké, rigidní a těžko regulovatelné bloky, u kterých je nepřetržitý provoz často nezbytnou podmínkou ekonomické výhodnosti a finanční ziskovosti.

V době, kdy obnovitelné zdroje vyrábějí velké objemy elektřiny, by se při optimální skladbě zdrojů — tedy takové, aby celý systém byl dostatečně pružný — měly teoreticky vyřadit jiné elektrárny, které vyrábějí elektřinu dráž, spalují palivo a vytvářejí škodlivé zplodiny.

Velké jaderné reaktory jsou ale velmi těžkopádné a není technicky možné ani ekonomicky výhodné je na pár hodin vypínat a pak zase najíždět. Jejich výkon lze měnit jen zvolna, s odstupem, a časté změny navíc zkracují životnost celé elektrárny. Navíc čím menší je jejich vytížení, tím dráže přijde každá kilowatthodina elektřiny, kterou vyrobí. V menší míře, nicméně stále značně nepružné, jsou hnědouhelné elektrárny. Pokud jde o tepelné elektrárny, výkon se dá snadněji regulovat v kotlech spalujících kvalitní černé uhlí. Nejpružnějšími zdroji — technologicky i z hlediska ekonomiky provozu — jsou pak vodní a plynové elektrárny. Poslední jmenované se proto velmi dobře doplňují s větrnými a fotovoltaickými zdroji.

Německo (a Česká republika ještě ve větší míře) má však v elektrárenské soustavě vzhledem k rychle rostoucímu podílu OZE příliš mnoho jaderných a hnědouhelných elektráren. Jejich majitelé pak v případě krátkodobějšího nadbytku elektřiny raději zaplatí provozovatelům větrných a solárních parků, aby se odpojili od sítě (s tím, že dostanou kompenzace za nevyrobenou elektřinu), než aby vypínali svoje elektrárny. Nastane tak situace, kdy elektrárenské společnosti za vyrobenou elektřinu neinkasují peníze, naopak platí za to, aby se jí zbavili. Jak je vidět na předchozím grafu, dochází k tomu vícekrát za měsíc a na řadu hodin v roce.

Tím ovšem vznikají nejen další deformace a dodatečné náklady v rámci celého systému, ale také se tím popírá smysl a ztrácí hlavní přínos obnovitelných zdrojů — fakt, že vyrábějí elektřinu bez spotřeby paliva, čistě a bezpečně. Aby se takovému paradoxu předcházelo, je potřeba spolu s nárůstem pružných obnovitelných zdrojů ze sítě postupně odstavovat adekvátní objem rigidních elektrárenských bloků. V tomto ohledu pak urychlené odstavení většího počtu jaderných reaktorů, k jakému Německo v roce 2011 přistoupilo, představuje spíše přínos než problém.

Velkoobchodní ceny elektřiny

Fakt, že obnovitelné zdroje způsobují pokles velkoobchodní ceny elektřiny na trhu, ale s fenoménem negativních cen na burze souvisí jen okrajově. Hlavní příčinou je mechanismus, jakým se na evropském trhu určují velkoobchodní ceny elektřiny. Jde o tzv. nákladovou křivku („merit order“), která zjednodušeně funguje asi takto: podle spotřeby odhadované pro následující den se určí, jaký výkon elektráren bude v daném regionu zapotřebí. V následujícím schematickém grafu pro Německo je to dejme tomu 70 000 MW. Poté operátor trhu seřadí elektrárny, jejichž produkci nabízejí výrobci k prodeji, podle jejich tzv. marginálních nákladů (to jsou krátkodobé proměnné nákladů na provoz, zjednodušeně řečeno jde o cenu paliva).

V tomto ohledu se jako první zařadí větrné a fotovoltaické zdroje (které žádné palivo nepotřebují a navíc fungují v režimu prioritního přístupu do sítě), poté obecně následují jaderné elektrárny (které mají vysoké náklady na výstavbu a likvidaci, ale relativně nízké náklady na palivo), dále elektrárny hnědouhelné, poté elektrárny spalující černé uhlí, a nakonec elektrárny plynové a spalující ropné produkty (relativně levná výstavba, ale drahé palivo):

↗

Ve chvíli, kdy operátor dosáhne potřebného výkonu k pokrytí poptávky, podle marignálních nákladů posledního zařazeného potřebného zdroje — ten je v celém souboru tím nejnákladnějším — určí cenu, jakou za dodanou elektřinu dostanou všichni zúčastnění výrobci. V našem schématickém grafu je to plynová elektrárna (oranžová barva) a takto určená cena by činila 75 EUR za megawatthodinu.

Pokud ale ve stejné situaci reálný výkon OZE, který je k dispozici, dosáhne namísto zobrazených 10 000 MW dvojnásobku, celý sloupec zdrojů se grafu posune o 10 000 MW doprava (světle zelený obdélník znázorňující jaderné elektrárny nezačne na hodnotě 10 000 MW, ale 20 000 MW), taže nákladová křivka vypadá následovně:

↗

Hodnota 70 000 MW potřebného výkonu pak připadne tam, kde předchozí graf udával 60 000 MW — a odpovídající cena elektřiny bude asi 60 EUR za megawatthodinu. Elektřina pro velkoobchodníky tak bude následující den podstatně levnější.

Jak si může čtenář rovněž všimnout, vedlejším efektem tohoto mechanismu je, že při vyšší výrobě OZE a nižší ceně elektřiny se plynové elektrárny (oranžový blok) se svojí produkcí vůbec nedostanou na trh — jejich marginální náklady jsou příliš vysoké a poptávku stačí naplnit levnější elektrány uhelné a jaderné.

Jak už jsem ale psal, právě (hnědo)uhelné a jaderné elektrárny způsobují nedostatečnou pružnost výkonů v síti. Problém zašel už tak daleko, že majitelům mnoha plynových elektráren v Německu se vůbec nevyplatí je zapínat, protože jen za spálený plyn by zaplatili více, než kolik by utržili za prodanou elektřinu. Hrozí tedy, že tyto kapacity budou coby neekonomické trvale vyřazeny z provozu. To by ale byl vážný problém, protože právě pružné plynové turbíny jsou ideálním doplňkem obnovitelných zdrojů s kolísavým výkonem.

Stávající mechanismus tvorby cen elektřiny na evropském trhu proto začíná působit problematicky: vytlačuje potřebné plynové elektrárny a naopak ekonomicky zvýhodňuje elektrárny jaderné a uhelné, které jsou s flexibilními obnovitelnými zdroji technologicky a ekonomicky těžko slučitelné.

Reforma trhu s elektřinou v příštích několika letech je proto nezbytná a nevyhnutelná, a to nejen v Německu, ale i v rámci celé Evropské unie. To je dáno dvěma fakty. První je ten, že německý trh s elektřinou je plně integrován s okolními státy (Francie, Belgie, Rakousko) a mnoho dalších díky propojenosti přenosových soustav ovlivňuje. Druhým důvodem k reformě je to, že sama Evropská unie chce do roku 2020 výrazně zvýšit výrobu elektřiny v obnovitelných zdrojích, takže podobný problém by dříve nebo později vyvstal i jinde a čím dál více by se vyostřoval.

Doposud jsme se zabývali velkoobchodními cenami elektřiny v Německu a v Evropě. Ukázali jsme, že díky rostoucí výrobě elektřiny v OZE tyto ceny klesají a proud je levnější v „obnovitelném“ Německu než v „jaderné“ Francii.

Ceny elektřiny pro koncové spotřebitele

Jenže pokud jde o koncové zákazníky, ti s výjimkou velkoodběratelů v ceně za elektřinu platí i přenos, služby, zisk obchodníkům, daně a další poplatky. Jak konkrétně tedy změnily obnovitelné zdroje v Německu cenu elektřiny pro spotřebitele? Následující graf ukazuje vývoj koncových cen proudu pro tamní domácnosti. Na modré křivce vidíme, že od roku 2002 se průměrná cena jedné kilowatthodiny zvýšila v důsledku každoročního zdražování ze 16 centů (cca 4 Kč) na 27 centů (cca 6,75 Kč) v roce 2011. Zelená křivka ukazuje, jakou část této ceny představuje příplatek na obnovitelné zdroje.

Všimněme si, že zatímco koncová cena rostla rok od roku zhruba stejným tempem, příspěvek na OZE se až do roku 2010 držel pod dvěma centy za kWh. Teprve za poslední tři roky se znatelně zvýšil, zejména díky boomu solární energetiky; oněch 30 000 MW fotovoltaiky musí být někde znát. Pro letošní rok (který ještě není v grafu zobrazen) se příplatek zvedl až na 5,21 centu za kWh. To je sice relativně velký skok, nicméně opět je třeba vidět věci v kontextu: i po tomto zdražení představují obnovitelné zdroje stále méně než pětinu účtu za elektřinu, a zatímco za deset let zdražil proud lidem o dvanáct centů, závratný rozvoj OZE se na tom podílel méně než polovinou — zbytek je způsoben jinými faktory.

↗

Následující graf ukazuje, jak se cena elektřiny vyvíjí nejen pro domácnosti (levá část grafu), ale i pro podnikatele (střední část) i velkoodběratele (vpravo). Tmavě modrá barva sloupců představuje cenu silové elektřiny plus poplatky za služby sítí, světle modrou jsou zobrazeny daně a další příplatky, zelenou pak poplatek za obnovitelné zdroje. Opět vidíme, že OZE představují v účtech domácností za elektřinu jen poměrně malou část. V případě podnikatelů je to dokonce jen nepatrný zlomek a velkoodběratelé, kam patří většina velkých průmyslových podniků, jsou od poplatku dokonce zproštěni.

↗

Zde vzniká další deformace: velké průmyslové podniky v Německu tak nejen že na OZE nemusejí doplácet, ale navíc získávají výhodu v tom, že rostoucí podíl větrné a solární elektřiny snižuje cenu elektřiny na burze, kde ji přímo nakupují. Letos v únoru dokonce francouzský svaz průmyslu obvinil francouzskou vládu, že v této zemi — často uváděné jako příklad státu, kde jaderné elektrárny zajišťují bezkonkurenčně nejlevnější elektřinu — musí platit za elektřinu víc, než jejich konkurence v Německu. Je tedy vidět, že drtivou část vyšších nákladů na OZE v Německu hradí občané a domácnosti, zatímco velké firmy platit nemusí a navíc coby „černí pasažéři“ v daném systému získávají výhodu levnějších cen proudu. Je to jedna z věcí, kterou rovněž bude potřeba upravit, aby se náklady ve společnosti dělily spravedlivěji a systém byl udržitelnější.

Související paradox pak vyplývá z toho, že zatímco rostoucí podíl větru a tofovoltaiky vede k levnější ceně elektřiny na trhu, stávají se obnovitelné zdroje určitou obětí svého vlastního úspěchu: zvětšující se rozdíl mezi klesající tržní cenou a pevně danými výrobními náklady již instalovaných OZE znamená, že spotřebitelé musejí doplácet o to víc za každou vyrobenou kilowatthodinu. I tady je žádoucí provést reformu toho, jak jsou nastaveny ekonomické mechanismy.

Optimalizace systému pevných výkupních cen v Německu může příplatky na OZE podstatně snížit. Je to dobře vidět na následujícím grafu, který analyzuje podíl jednotlivých faktorů na současném příplatku: v roce 2012 představovaly doplatky přímo vztažené na instalované obnovitelné zdroje pouhé 2 centy za kWh, ale celkový doplatek činil 3,6 centu vinou rozsáhlých výjimek pro průmysl a zpětného nezohlednění levnější elektřiny na trhu. Narůstající deformace kompenzačního systému způsobují, že zatímco letošní příplatek se domácnostem zvýšil na již citovaných 5,21 centu, spravedlivě rozpočítané poplatky na instalované OZE představují reálně jen 2,26 centu.

↗

Přechodně vyšší cena elektřiny, kterou díky OZE němečtí spotřebitelé platí, má však i řadu pozitivních efektů. Nejenže, jak jsem psal minule, má řada občanů a domácností z rozvoje obnoviltených zdrojů přímý prospěch v podobě finančních příjmů a pracovních míst, ale tento plán přináší Německu výhody i z makroekonomického hlediska. Plán přechodu na obnovitlené zdroje vytvořil v Německu, která je lídrem v mnoha souvisejících technologiích, obrovské exportní možnosti. Vyšší konkurenceschopnost průmyslu díky levnější velkoobchodní ceně elektřiny jsem před chvílí zmiňoval.

Německo ale také ušetří jako takové. Zatímco v roce 2011 činil cekový příplatek na OZE asi 13,5 miliardy EUR, vyšší výroba obnovitelné energie snížila o 8 miliard EUR škody jinak způsobené klasickou energetikou, přinesla místním ekonomikám obrat asi 7,5 miliard EUR, ušetřila na palivech dovážených ze zahraničí 3 miliardy EUR a díky levnějším cenám silové elektřiny na trhu snížila výdaje za elektřinu o další 3 miliardy EUR. Podpora poskytnutá OZE se tak německé ekonomice bohatě vrací.

↗

Navíc je potřeba podporu poskytovanou tomuto odvětví vidět v kontextu. Jedna z ekonomických analýz například ukazuje, že zatímco v letech 1972 až 2012 dostal sektor obnovitelných zdrojů energie asi 67 miliard EUR, podpora jadernému průmyslu za stejné období činila 213 miliard a na dotace dobývání a spalování uhlí stát vydal dokonce 418 miliard EUR.

↗

Příště se podíváme na další dopady německého energetického obratu: na tamní uhelné elektrárny, bilanci dovozu a vývozu, stejně jako na stabilitu přenosových sítí.

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