Energiewende – příležitost pro český sektor vytápění, která spíše nebude využita

Vysoké náklady na přenos elektřiny

O těchto trasách se hovoří jako o energetických dálnicích a jde o trasu Jih (SüdLink) a Jih – Východ (SüdOstLink). Odhad prezentovaný bavorskou ministryní pro průmysl, Ilse Aigner (CSU), hovořil o 6 až 7 miliardách euro, ale skutečností budou podle Lexe Hartmana, šéfa společnosti Tennet, náklady okolo 15 miliard euro. Rozdíl odhadu nákladů vychází z toho, že Hartman hovoří o celkových nákladech, zatímco podle své mluvčí hovořila ministryně Aigner jen o konkrétní části plánované investice.

Odhad Tennet uvedený v rozhovoru pro rádio Bayerische Rundfunk je založen na zkušenostech z podobných projektů výstavby elektrických sítí zahrnujících i finanční náhrady majitelům dotčených nemovitostí. Plánované energetické dálnice budou budovány jako podzemní, se stejnosměrným napětím. To sice zvyšuje náklady, ale na druhou stranu snižuje ztráty energie na trase, zachovává přírodní ráz krajiny, lze hovořit o zvýšení bezpečnosti provozu, snižuje se negativní ovlivnění okolí tras elektromagnetickým polem aj. Již podle dřívějších odhadů byl jako nejbližší možný termín dokončení uveden rok 2025, tedy minimálně 3 roky po schváleném „vypnutí“ německých atomových elektráren v roce 2022. Reálně tedy hrozí zvýšení nestability německé elektrické sítě a vzniká otázka, zda termín vypnutí některých atomových elektráren nebude odložen na dobu dokončení energetických dálnic.

Bez ohledu na eventuální zpoždění výroba elektrické energie v offshore větrných parcích v Severním moři rychle roste. Podle Tennet bylo v první polovině roku 2015 do sítě dodáno 2,26 TWh, zatímco ve stejném období letos (2016) již 5,18 TWh.

S uvedenými skutečnostmi souvisí i odsouhlasené zvýšení ceny elektřiny v Německu pro domácnosti, respektive příplatku určeného na podporu záměrů Energiewende (viz též článek Cena elektřiny pro domácnosti v Německu roste, Datum: 22.10.2016, Autor: Ing. Jan Schindler). Na druhou stranu je nutné zvážit, že německé domácnosti mohou získat dobré dotace na změnu svého zdroje tepla za takový, který zapadá do strategie Energiewende a i výkupní ceny domácností nespotřebované elektřiny zpětně dodané do sítě jsou v garantované výši.

Uvedené skutečnosti mají i úzkou souvislost s výstavbou regulačních odpojovacích transformátorů na místech, kudy do českých elektrických sítí může vstupovat produkce větrných elektráren ze severu Evropy. Jedná se o investice v řádu 2 miliard korun a cílem je chránit českou elektrickou rozvodnou síť před hrozbou přetížení, výpadků, poškození atd.

Příležitost pro akumulaci elektřiny

Potřeba se velmi rychle vypořádat s nedostatečnou přenosovou kapacitou některých částí evropské přenosové sítě je z části řešitelná přeměnou elektrické energie na teplo v částech ostatních. Teplo lze poměrně snadno ukládat do vodních akumulačních zásobníků a odložit tak jeho spotřebu na denní dobu, kdy poklesne výkon větrných elektráren.

Opatření na ochranu stability české elektrické sítě jsou na místě. V obecném povědomí však bohužel není dostatečně intenzívně řešena otázka, zda by v rámci přípustného využití přenosové kapacity české sítě bylo pro spotřebitele příznivé jim ve zvýšené míře nabídnout odběr elektrické energie ze zahraničních větrných elektráren v době její nižší ceny pro velkoodběr. Na jedné straně stojí technické možnosti, dále zájmy a příjmy polostátního ČEZu a dalších velkých tuzemských výrobců elektřiny, na druhé straně stojí povinnost České republiky plnit závazky na snižování produkce emisí a energetické náročnosti. Stovky tisíců malých zdrojů tepla, které bude nutné modernizovat, ale i některé zdroje v rámci CZT, by svojí schopností během dne pružně ukládat a spotřebovávat tepelnou energii vyrobenou z plně ekologické elektřiny, mohly mít ze vzniklé situace prospěch. Pokud nebude politický zájem prosadit možné způsoby, technická řešení, která obor vytápění umí nabídnout, zřejmě však zůstanou jen v zásobníku nápadů.

Způsobů, jak využít převahu krátkodobé nabídky ekologicky vyráběné elektřiny z obnovitelných zdrojů energie OZE nad aktuální poptávkou, je v oboru vytápění více. Základem je přeměna elektřiny na teplo, případně jeho uložení do zásobníků k pozdějšímu využití.

Výroba tepla při nadbytku elektřiny z OZE

Obecně platí, že elektřina je ušlechtilá forma energie a její přeměna na teplo není v souladu s ochranou přírodního prostředí. Tento postoj je v České republice vyjádřen například nepříznivých konverzním faktorem primární neobnovitelné energie u elektřiny ve výši 3,0 při posuzování splnění kritérií kladených na budovy s téměř nulovou energií NZEB. Toto číslo praktiky znamená, že z veškeré primární energie v palivu, například v uhlí, se ke spotřebiteli dostane pouhá jedna třetina a zbytek primární energie se ztratí vlivem nízké účinnosti přeměny tepelné energie v palivu na elektřinu a rovněž ztrátami v rozvodech elektřiny.

Současná hodnota konverzního faktoru je založena na historických technických poměrech výroby elektřiny z pevných paliv a rovněž na politickém záměru podporovat přechod k obnovitelným zdrojům energií. Pokud však jde výhradně o elektřinu například z fotovoltaických, ale zejména z větrných elektráren, tak je již na první pohled patrné, že u těchto druhů elektřiny, podle jejich původu, rozhodně není hodnota konverzního faktoru rovna 3, maximálně se bude pohybovat někde mezi 1 a 2 vlivem ztrát energie v rozvodných sítích, a pak přeměna této ekologicky vyrobené elektřiny na teplo je jednou z možností jejího smysluplného využití a současně tedy i v souladu s trendem posilování využití OZE.

A zejména tehdy, pokud přeměna na teplo vychází ze stavu, kdy pro elektřinu z OZE není jiné využití, přestože výrobní zařízení jsou schopná ji produkovat a v možnostech elektrické sítě zbývá alespoň minimální schopnost tuto elektřinu ke spotřebitelům dopravit.

Možnosti výroby tepla z elektřiny

Přímotopy

Základní možností přeměny elektřiny z OZE na teplo je klasický elektrický topný prvek. Teplo vyrobené z elektřiny může být distribuováno do objektu přes vzduch nebo vodu. Může být využito ihned nebo i později. Lze uvažovat o instalaci velmi levných přímotopných teplovzdušných i sálavých těles, které by byly součástí tepelného hospodářství budovy a byly by využívány jen jako krátkodobé doplňkové zdroje tepla, právě v obdobích nadprodukce elektřiny. V podstatě asi tak, jako se do vytápění zahrnují zisky tepla od slunečního záření nebo od elektrických spotřebičů, například sporáků, počítačů, televizorů aj. Nebo by se podobnou formou, ale do otopné vody, doplňovalo teplo vyrobené z elektřiny a jeho distribuci po budově by zajišťovala stávající otopná soustava.

Zásobníky

Mnohem sofistikovanější způsob je uložení tepla z elektřiny do zásobníků. Tento způsob umožňuje odložení spotřeby tepla vyrobeného v době nadbytku produkce elektřiny z OZE na pozdější dobu. Lze tak využít mnohem více nadbytku elektřiny než při přímotopném způsobu.

Tepelná čerpadla

Vedle klasických elektrických topných prvků lze využít tepelná čerpadla. Hovoří-li se o tom, že tepelné čerpadlo s topným faktorem 3 a více de facto vrací nepříznivý konverzní faktor primární energie u elektřiny k hodnotě rovné 1, tak v případě, že by šlo o tepelné čerpadlo a elektřinu z OZE, pak by musel být individuálně spočítaný konverzní faktor na výsledný produkt dokonce nižší, než je 1. Tedy maximálně výhodný z pohledu prosazování využití OZE. Pro tento účel by šla velmi dobře využít i tepelná čerpadla technicky méně dokonalých kategorií, neboť i topný faktor okolo hodnoty 2 by byl přínosný. Rovněž tak snížení topného faktoru z maximálních možných hodnot na nižší vlivem práce tepelného čerpadla na vyšší výstupní teploty otopné vody by nemusel problém, neboť spotřebovávaná elektřina by byla plně ekologická.

Technické řešení?

Technickou podmínkou pro vše výše uvedené, jsou možnosti elektrické rozvodné sítě, její přenosová kapacita, možnost blokovat činnost těchto zařízení měnících elektřinu z OZE na teplo v době, kdy je poptávka vyrovnaná s nabídkou nebo naopak vyšší. Technicky nejde o problém jednoduchý, ale je řešitelný. V podstatě by ho v českých rozvodných sítích umožnil i současný princip hromadného dálkového ovládání HDO, pokud by o to byl zájem. Je faktem, že v systému HDO je několik nevyužívaných frekvencí, z nichž některou by pro požadované řízení odběru bylo možné použít.

Odpovídající technický stav by však musel být i na straně spotřebitelů. Vzhledem k potřebě instalovat další zařízení, tedy k vynaložení finančních nákladů, se jeví, že by zájem mohli mít spíše větší spotřebitelé. Například i soustavy CZT. Jejich motivem by samozřejmě musela být finanční výhodnost. Tu ovlivňuje nejen cena silové elektřiny, ale i všechny ostatní poplatky, především za použití sítě. Pokud jsou však výrobci elektřiny z OZE ochotni jít v době jejího nadbytku na skutečně minimální ceny silové elektřiny, pak je využití této elektřiny omezeno jen nepřekročením přenosové kapacity sítě. Pokud v daný moment nebudou ochranné regulační transformátory instalované na přestupních bodech dálkových elektrických vedení do České republiky směrem od velkých větrných elektráren ze severozápadní části Evropy, zcela uzavřeny, tak v české elektrorozvodné síti bude zbývat část kapacity, kterou by bylo možné využít.

Nejde jen o problém technický. Pochopitelně že na takovém řešení musí mít zájem stát, provozovatel přenosové sítě i obchodníci s elektřinou.