Cestovní mapa evropské energetiky 2050 (III)
Analytická studie podrobně zkoumá možnosti nasměrování rozvoje evropské energetiky. Cestovní mapa má podat pomocnou ruku při hledání vlastních cest členských zemí k udržitelnému, ekonomicky životaschopnému a environmentálně přijatelnému energetickému hospodářství.
4. Energetické technologie v dlouhodobém horizontu
Očekávaný vývoj bude podstatným způsobem podmíněn pokrokem energetických technologií ve sledovaném období. Podrobný pohled do nich nabízí Informační systém energetických technologií – SETIS, Strategic energy technologies information system. SETIS není přímou součástí Cestovní mapy 2050, ale pokrývá technologické pozadí úvah. Systém se zabývá cca 20 technologiemi důležitými pro další rozvoj.
Informační systém technologií usiluje o identifikaci technologických priorit EU, to je technologií s největším potenciálem příspěvku k nízkouhlíkové energetice. Vychází z analýzy současného stavu poznání a očekávaných směrů rozvoje.
Popis technologií hodnotí výchozí stav a anticipovaný rozvoj jednotlivých přístupů, jejich stav a potenciál, bariéry rozvoje a potřeby energetiky k realizaci vytčených cílů. Hodnocení kapacit vychází z odhadu investic do výzkumu a vývoje (R&D) v prioritních technologiích programu SET. Tvoří porovnávací materiál (benchmark) ve vztahu k současným investicím do těchto technologií a k jejich budoucím potřebám.
Součástí úvah je tzv. Cestovní mapa technologií (Technology Roadmap), která má být základem strategického plánování a rozhodování. Opírá se o četná doporučení Evropských průmyslových iniciativ a jednotlivých odvětví průmyslu, mnohostranných setkání, konzultací mezi představiteli EU a Evropských technologických platforem i navazujících komunit, členských států a komisí. Cestovní mapa představuje generální plán aktivit potřebných v příštích 10 letech, nejsou však podrobným akčním plánem, ty se rodí ve spolupráci členských států, průmyslu a Komise.
V dalším charakterizujeme několik vybraných technologií.
4.1 Elektrické sítě
Stávající elektrické sítě Evropy byly vybudovány před více než půl stoletím. Jelikož další zvyšování kapacity konvenčních venkovních vedení je obtížné, v úvahu přicházejí alternativní technologie, které jsou ve vývoji nebo se již využívají. Patří k nim:
- stejnosměrná vedení velmi vysokého napětí HVDC, která již dosáhla plné zralosti jak pro velké vzdálenost, tak i jako podmořské přenosy, kromě značných přenosových kapacit umožní regulaci toků výkonů,
- pružné přenosové systémy střídavého proudu (Flexible AC Transmission Systems – FACTS), prostředky výkonové elektroniky umožňující regulaci napětí i toků výkonů v sítích,
- demonstrační jednotky nových typů vedení jako vedení s plynnou izolací (Gas Insulated Lines) a vysokoteplotní supravodivé vodiče (High Temperature Superconducting Wires) jsou ve stadiu vývoje; měly by umožnit větší přenosové kapacity a nižší přenosové ztráty.
Výzkum by měl být zaměřen na inteligentní sítě, které by k roku 2020 měly zprostředkovávat přenos 35 % elektřiny z rozptýlených i koncentrovaných OZ. V r. 2005 byla zřízena Platforma evropských elektrických sítí a odpovídající výzkum je nyní organizován v rámci Iniciativy evropských elektrických sítí (Electricity Grid Initiative – EEGI), jedné ze složek programu SET. EEGI je zaměřena spíše na inovaci systémů než na inovaci technologií a k novým technologiím přistupuje z pohledu budoucích reálných provozních podmínek. EEGImá tyto cíle:
- Vývoj pokročilých síťových technologií ke zvýšení spolehlivosti a pružnost sítí a omezení budoucích investičních a provozních nákladů. Zahrnuje vysokovýkonná zařízení, integraci prostředků akumulace elektřiny, systémů monitorováni a řízení.
- Příprava dlouhodobého vývoje elektrických sítí a odpovídajících investic pro potřeby budoucí výroby a spotřeby elektřiny.
- Vypracování a ověřování inovativních projektů trhů, zajišťujících jejich správnou funkci v evropském i lokálnímměřítku.
Demonstrační program R&D EEGI by měl vytvořit a identifikovat nejvhodnější architekturu panevropských sítí, předpokládá se realizace cca 20 velkých demonstračních projektů. Ovlivní cca 1,5 milionu spotřebitelů, pokryje všechny oblasti spotřeby domácností od energetické efektivnosti spotřeby až po integraci proměnlivých zdrojů do systémů automatizace a řízení.
K základním bariérám rozvoje inteligentních sítí patří problematický regulační rámec, nízká úroveň technické a výzkumné koordinace a sílící sociální opozice. Regulace a standardizace problematiky sítí není harmonizována, výzkum v rámci EU je roztříštěn a krátkodobý. Kooperační procesy a prostředkymezi výrobci, OZ, TSO, DSO a výzkumnými institucemi jsou nedostatečné, tento nedostatek se týká i společného pohledu na kritéria spolehlivosti a bezpečnosti.
4.2 Akumulace elektřiny
Akumulace energie připadá v úvahu s využitím mechanických, chemických a fyzikálních principů, mj. podle užití a nároků na dobu potřebného uplatnění zásobní energie.
Nejpokročilejším prostředkem akumulace je vodní energie v nádržích nebo na principu přečerpávání. Průměrný výkon VE v E 27 je cca 270 MW, největší instalace dosahují 1800 MW jako ve Francii (Isère) a Walesu (Dinowig). Nové přírůstky výkonů se většinou opírají o retrofity.
Z dalších prostředků akumulace se připomíná komprimovaný vzduch, tento princip se v Evropě příliš neuplatnil. Větší výkony zpřístupňují systémy CAES – Compressed air energy storage systems, jde o hybridní formu, skladování komprimovaného vzduchu v geologických formacích ve vazbě na spalovací turbínu. Jednotky CAES dosáhly zralosti, ale přesto se nerozšířily.
Elektrochemické baterie REDOX (Flow batteries) jsou ve fázi komercializace. Využívají reverzibilní konverzi elektrochemického potenciálu na elektřinu; média se ukládají externě v zásobních nádržích.
Akumulace s využitím vodíku se nachází v demonstrační fázi, působí na principu výroby vodíku elektrolýzou a jeho zpětné zpracování v palivovém článku nebo ve spalovací turbíně. Probíhající výzkum je zaměřen na zvyšování účinnosti a snížení nákladů, zkoumá se potenciál „polygenerace“ propojující elektřinu, teplo a vodík.
Řada sekundárních baterií se využívá ve stacionárních aplikacích, např. články lithium-ion (Li-ion), sodium sulphur (NaS), nickel cadmium (NiCd), nickel metal hydride (Ni-MeH) a lead acid (Pb-acid). Každý typmá své přednosti a nedostatky; slibné jsou aplikace baterií NaS, předpokládá se rozvoj na trzích s výkony až 1 GW.
Zralou technologii představují olověné akumulátory, nejvíce se uplatňují ve stacionárních aplikacích a v elektromobilech. Lithium-iontové baterie představují nejpokročilejší využití lithia pro tyto účely.
V demonstrační fázi se nachází akumulace v setrvačnících. Vysokootáčkové systémy (až 50 000 ot/min) dosahují vysoké účinnosti (až 90 %), ale jsou drahé. Hlavní aplikací je regulace napětí; předvídá se systém s výkonem až 20 MW s brzkou komercializací.
Superkapacitory (kondenzátory) dávají přednost systémům s elektrolytem namísto obvyklejších pevných dielektrik. Jsou určeny pro velmi krátkodobé využití akumulované energie.
Poměrně novou technologií je akumulace magnetické energie v supravodičích (Superconducting Magnetic Energy Storage – SMES); ukládají energii vmagnetickém poli, vytvořené ss proudem. Jejich doba odezvy obnáší méně než několik milisekund. Jsou určeny k regulaci odchylek napětí a zvládání poruch. Realizovány byly zatím jednotky 1–10 MWs pro energie 1–10 kWh. Očekává se uplatnění technologie vysokoteplotních supravodičů pro výkony až 100 MW a energie až 50 kWh při účinnosti 99 % a životnosti kolem 40 let.
4.3 Kogenerace
Jak známo, kogenerace (CHP) představuje navzájem technologicky propojenou produkci elektřiny a tepla, která zvyšuje účinnost využití energetických paliv.
Kogenerace využívá několika výrobních technologií, mj. spalovací turbíny, palivové články, Stirlingův motor, plynové a dieselové motory a spalovací turbíny jako součást kombinovaného cyklu. Nejperspektivnějším palivem je zemní plyn. Elektrická účinnost kogenerace je obvykle nižší než u konvenčních tepelných elektráren, u novějších technologií se dosahuje vyšších hodnot. Technologií budoucnosti jsou výkonné kombinované cykly se spalovací turbínou. Spalování uhlí a biomasy však zůstává u konvenčních jednotek.
Poslední vývoj je soustředěn na malorozměrovou kogeneraci, která má značný tržní potenciál v urbanistických celcích i komerci. Malé jednotky 100 MWe i vyšší mají podobné vlastnosti jako jednotky velké, mikrokogenerace jsou však nadále ve fázi výzkumu a vývoje a v demonstrační fázi. Projekty využívají Stirlingův motor, organický Rankinův cyklus vhodný pro nízké teploty a mikroturbíny. Jednotky malých výkonů jsou již k dispozici na trzích EU, jejich elektrická účinnost je kolem 40 % a očekává se její zvýšení při celkové účinnosti do 90 %. Jejich provozní výhodou je nízký hluk a malé rozměry.
Další pokrok se očekává od použití speciálních palivových článků (konkrétně se o nich mluví v dalším). EU má značný potenciál výroby kogeneračních jednotek, jako palivo převládá zemní plyn (40 %) a pevná paliva (35 %). Použití biomasy a spalitelného odpadu nepřekročilo 12 %. EK očekává další růst průmyslového segmentu CHP cca až na 23 % k roku 2030. Předpokládá se značný potenciál růstu jednotek na biomasu, které by k r. 2020 mohly poskytovat až 42 GWe.
Distribuovaná výroba elektřiny z kogenerace by se mohla rozvíjet hlavně po roku 2020, její výkon by mohl dosáhnout 9 GWe (2020), resp. 15 GWe (2030), to je cca 1–2 % brutto spotřeby elektřiny.
Kogenerace na bázi fosilních paliv by mohla k letům 2020–2030 pokrýt 15–18 % výroby elektřiny.
4.4 Vodík a palivové články
Kromě přímého užití k výrobě elektřiny v dopravě může být vodík, s ohledem na jeho zaměnitelnost s elektřinou, použit jako vyrovnávací element (buffer) k nepřetržitému vyvažování výroby a spotřeby při využívání OZ – zdrojů s proměnlivou výrobou a tedy k usnadnění integrace velkých objemů OZ do ES. K plné „dekarbonizaci“ ES by měl být vodík bezpodmínečně vyráběn „zeleným způsobem“, což je však technologie budoucnosti. Bez ohledu na to aplikace palivových článků může znamenat nezanedbatelný příspěvek ke snížení emisí skleníkových plynů.
Vodík je spíše energetický nosič než zdroj energie. Může se vyrobit z fosilních paliv (reforming, zplyňování), rozkladem vody (elektrolýzou nebo za vysokých teplot) a řadou biologických procesů. Využívá se ve spalovacích motorech nebo v palivových článcích. Elektrické automobily s palivovými články mohou výrazně zlepšit ovzduší velkých měst, tyto emise mohou být sníženy výrobou vodíku z nefosilních energetických zdrojů.
Pro dopravu i stacionární aplikace jsou v současnosti k dispozici tři technologie: Proton Exchange Membrane Technologies Fuel Cell (PEMFC), Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) and Solid Oxide Fuel Cell (SOFC). Technologie PEMFC je především určena pro elektromobily, ostatní dvě pro stacionární aplikace. V poslední dekádě došlo v této oblasti k výraznému pokroku, který by měl v nejbližších desetiletích gradovat.
Výzkum a vývoj vodíkových technologií již přinesly poznatelné výsledky, a to zvláště v dopravě, která představuje nejdůležitější potenciální trh. Oblasti R&D se věnují značné investice, jen v EU obnášely r. 2007 kolem 616 mil. eur, z toho 11 % z fondů EU, 28 % z členských států a 61 % z korporativních zdrojů. K významným parametrům v dopravě patří výkonnost a trvanlivost článků a nároky na skladování H2 na palubě (předpokládá se skladování plynu při vysokém tlaku). V souvislosti s velkovýrobou vodíku z fosilních zdrojů vzniká otázka kapacit a bezpečnosti skladování CO2 v geologických formacích.
Vodíkové technologie jsou stále vzdáleny od komerční aplikace, plná komercializace se očekává kolem 2015. Mezi 2007 a 2009 se počty obchodovaných jednotek zdvojnásobily a dodaný výkon vzrostl třikrát. Tisíce palivových článků se již obchodují v Japonsku.
Přestože sektor mobilního užití se rozvíjí rychleji, za významnější se pokládá potenciál stacionárních aplikací v souvislosti s uplatněním OZ a snížením emisí. Komercializace elektromobilů s palivovými články se očekává kolem r. 2020. Pro těžkou dopravu, leteckou i námořní se vyvíjejí pohonné jednotky s palivovými články.
Tekutý i plynný vodík se již dodává pro průmyslové aplikace, příslušná infrastruktura obnáší cca 3000 km plynovodů, z toho 1500 km v EU. Světová výroba vodíku dosahuje cca 60 mil. tun H2 (Evropa cca 6 mil.). V jednotkách energie to představuje 4,3 % produkce ropy. Tato úroveň výroby vodíku by mohla pokrýt potřeby asi poloviny dnešních cca 600 milionů vozidel.
Studie výzkumné organizace SBI Energy (2010) předpokládá, že se palivové články stanou základním stavebním kamenem nízkouhlíkové ekonomiky. Na současnou úroveň trhu by mohl navázat roční růst cca 20 %, typický pro předchozí roky. Tento dynamický rozvoj znamená vznik atraktivních pracovních míst. Největší současné trhy představují USA a Japonsko.
4.5 Jaderné štěpení
Jednou z významných vlastností jaderné energie je její mimořádně vysoká hustota energie, takže tento zdroj může potenciálně zajistit velký podíl budoucích energetických potřeb. Jaderná energie je dnes určena hlavně jako zdroj základní energie; potenciálně významným trhem je nukleární teplo, dosud výlučně doména fosilních paliv.
Výroba elektřiny z lehkovodních jaderných reaktorů dnes činí 16 % světové výroby elektřiny a 30 % zdrojů EU. Významnou úlohu by mohla odehrát jaderná energie v budoucím energetickém mixu nízkouhlíkové energetiky. Současný instalovaný výkon cca 370 GWe podle scénáře IEA by mohl vzrůst do roku 2030 na 650 GWe a do 2050 na 1200 GWe. Růst by měl být založen na lehkovodních reaktorech třetí generace.
Cena elektřiny z nových jednotek (levelised cost) by měla činit kolem 45 eur/MWh. Na této ceně se podílejí investiční náklady 60–70 %, provoz a údržba 20–25 % a palivo 10–15 %, z toho cena přírodního uranu pouze 5–7 %. Z tohoto důvodu je cena jaderné elektřiny v porovnání s jinými druhy mimořádně stabilní; problémy realizace na volném trhu souvisejí s vysokými investičními náklady.
Většina přírodního uranu pochází z politicky stabilních zemí, s ohledem na vysokou hustotu energie nukleární palivo lze skladovat na mnoho let dopředu, což přispívá k bezpečnosti zásobování. Očekávaný rozvoj je mimo jiné odezvou na isponibility zdrojů uranu.
Odhad použitelných rezerv při ceně 130 dolarů za kg uranu činí cca 15 mil. tun (Mt). Roční spotřeba nyní činí cca 67 000 t/rok (t/y), do roku 2025 se očekává vzrůst cca na 100 000 t/y; tyto rezervy by měly být kolem 2050 kompletně určeny pro jadernou energetiku, lehkovodní reaktory.
Výroba jaderné elektřiny souvisí se vznikem radioaktivního odpadu, který je sledován veřejností. Vyžaduje to vytvoření udržitelných jaderných technologií s lepším využitím jaderného paliva a snížením produkce odpadu.
Výstavba a provoz JE jsou tradičně úzce propojeny s výzkumem; v současné době se bádání soustřeďuje na udržitelnou jadernou energetiku s rychlými reaktory (RR). Evropská průmyslová iniciativa rychlých reaktorů (European Industrial Initiative for fast reactors – ESNII) iniciuje demonstraci životaschopnosti rychlých reaktorů chlazených sodíkem (SFR) s možnými alternativami, RR chlazenými plynem (GFR), resp. olovem (LFR). Cílem je dosáhnout komerční způsobilosti rychlých reaktorů do roku 2040. Mělo by se dosáhnout podobné udržitelnosti a bezpečnostních standardů jako u lehkovodních děl III. generace. Výzkum je soustředěn na nové materiály vhodné pro vysoké teploty a intenzivní neutronové toky.
Další směr vývoje RR je věnován kogeneračním procesům např. pro produkci syntetických paliv. Pro teploty do 800 °C, které pokrývají většinu předpokládaných aplikací, návrhy existují a očekává se demonstrace v propojení s průmyslovými procesy. Pro vyšší teploty jsou klíčovým problémem dostatečně odolné materiály.
Klíčovou otázkou plynulého přechodu k nízkouhlíkové energetice je dosažení podílu 30 % výroby JE v EU, významným cílem je dosažení životnosti JE 60 roků. Většina připravovaných staveb se týká III. generace reaktorů EPR (European Pressurised-water Reactor), první z nich má být v r. 2012 v provozu ve Finsku. Rozvoj se většinou odehraje mimo Evropu, avšak s velkým podílem evropského jaderného průmyslu.
Jak bylo uvedeno, velkou důležitost má rozvoj IV. generace JE, to je RR. Technologické prototypy SFR, LFR a GFR by měly být v provozu krátce po r. 2020. Evropa by ve vztahu k nim měla udržet svoji vedoucí úlohu. Reaktor SFR by mělmít výkon 600 MWe a očekává se plné praktické ověřování. Demonstrační jednotky LFR a GFR budou mít menší jednotkové výkony a měly by nastoupit 10 let po SFR.
Velkospotřebitelé průmyslového tepla mají rovněž značný zájem o nukleární kogeneraci ve vztahu k Evropské průmyslové iniciativě.
Prototyp reaktoru chlazeného vodíkem včetně pilotního projektu přípravy paliva si vyžádá investice cca 2 mld. eur do infrastruktury, dalších 600 mil. eur pro alternativní projekty a 1,5–2 mld. eur pro demonstrační projekty kogenerace. Další výzkum vyžadují reaktory LWR, uzavřené palivové cykly U-Pu, vysokoteplotní reaktory a odpovídající palivo.
Zvláštní pozornost a akceptování veřejnosti vyžaduje ukládání vysoce aktivního odpadu; první úložiště budou k dispozici kolem 2025 ve Švédsku, Finsku a Francii.
4.6 Efektivnost silniční dopravy
Pro přítomnost jsou typické benzínové a dieselové pohonné jednotky automobilů, jejich cenu zvyšuje potřeba třícestných katalyzátorů.
Elektrické motory nabízejí vyšší účinnost než zmíněné typy. Elektromobily s bateriemi jsou čistě elektrické, s nulovými emisemi. Hybridní typy kombinují spalovací motor a elektrický pohon, podobně jako předchozí využívají energii brzdění k dobíjení baterií. Oba typy jsou velmi vhodné pro městskou dopravu a přispívají ke zlepšení ovzduší - dekarbonizaci energetiky.
Dílčí zlepšení lze očekávat od vznětového motoru s homogenním plněním spalovacího prostoru (Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine).
Základní výzvou elektromobility je snižování nákladů, váhy a rozměrů baterií. Hybridní typy by měly přednostně uplatňovat vznětový motor. Dílčí příspěvek mohou znamenat zlepšení aerodynamiky, použití lehkých konstrukčních materiálů a zlepšení vlastností pneumatik.
Evropská iniciativa zelených vozidel (European Green Cars initiative) je jedním z projektů partnerství. Rozpočet 5 mld. eur má podpořit výzkum nových udržitelných forem dopravy. Část prostředků bude pocházet z Evropské investiční banky (4 mld.), o 1 mld. se podělí 7. rámcový program výzkumu EU a soukromý sektor.
Řada zmíněných technologií pro motory automobilů je zaměřena na snížení zátěže CO2. Cíle pro rok 2020 ovšem vyžadují masivní nasazení elektromobilů, hybridních vozidel i vozidel s palivovými články. Odpovídající trh EU je zcela nedostatečný, počty hybridů jsou daleko vyšší v Asii a USA.
Základní překážkou rozvoje je nedostatek výkonných, lehkých a levných baterií. Olověné akumulátory jsou poměrně levné (cca 100 eur/kWh), ale příliš těžké, vyznačují se malou hustotou energie amalým počtem cyklů nabíjení/vybíjení. Jiné typy, jako NiMh nebo Li-Ion, poskytují dvounásobnou energii, ale jsou příliš drahé, cca 500–1500 eur/kWh. Širší využiti elektromobility se setkává i se sociálními překážkami a nedostatkem infrastruktury, zejména nabíjecích stanic.
5. Kritika Cestovní mapy 2050
Nejnovější vize dlouhodobého možných cest rozvoje evropské energetiky pochopitelně vyvolává řadu otázek a pochybnosti; v tomto zpracování ji zaznamenáváme tak, jak byla předložena. V širších odborných kruzích, kromě kladného hodnocení této iniciativy EK, na vrub studie zaznívají i kritické hlasy. Některé z nich Energetika shrnula v čísle 12/2011 pod titulem „Energetické plány EU do roku 2050“ [7]. Uveďme stručný přehled dalších názorů.
Evropská klimatická nadace (European Climate Foundation) vítá tuto vyčerpávající analytickou práci. Podle jejího názoru vnáší tolik potřebnou jistotu do sektoru, jehož dlouhodobé plánování je zásadní, a současně vyzývá tvůrce k organizaci dialogu s členskými zeměmi, aby závěry studie mohly být promítnuty do konkrétního rámce motivace nezbytných investic.
Poradkyně energetické politiky Řetězce klimatických akcí (Climate Action Network) zdůrazňuje názor, který zaznívá z několika stran: ve studii schází scénář, který by kombinoval politiku vysoké energetické účinnosti a širokého uplatnění OZ. Autorům vytýká, že připouštějí pro rok 2020 neplnění cíle ušetřit 20 % spotřeby prvotní energie.
Představitel skupiny Biotechnologií, podobně jako několik dalších, volá po konkrétnějších akcích a závazcích v oblasti OZ a zejména biopaliv horizontu 2030. Ty pokládá za klíčový prvek snižování emisí, zejména pokud jde o jejich využití v dopravě (až 27 %); podobný cíl prosazuje IEA.
S nejtvrdší kritikou přichází tzv. Zelená skupina (Green group), studii vytýká chybné předpoklady o nákladech a příliš pesimistické předpoklady o příspěvku energetických úspor a OZ, při současném přecenění úlohy jaderné energie a CCS. Práci pokládá spíše za prezentaci politiky EK a podporu jaderné energie přes rostoucí odpor veřejnosti k této technologii v rozporu se zájmy EU. Ze strany mluvčí Zelené energie (Greens energy) se zdůrazňuje nezbytnost co nejrychlejšího přechodu k vysoce účinné energetice a OZ a stanovení ambiciózních závazných cílů pro horizont 2030.
Analogický názor vyslovuje Greenpeace, oceňuje průkaz, že přechod k efektivní energetice založené na OZ nebude pro plátce daní o nic nákladnější než strategie využívání „špinavých a nebezpečných“ zdrojů (uhlí, jádro), a autorům vytýká pokušení přecenit úlohu uhlí a jádra s cílem uspokojit Francii a Polsko.
Ředitel Transatlantického plynovodu je potěšen zjištěním, že zemní plyn, který je z fosilních paliv nejvíce příznivý životními prostředí, je nadále podstatným elementem skladby zdrojů EU.
V některých navazujících hodnoceních se zdůrazňuje potřebnost konstrukce indikátorů, které by umožnily korektní monitorování rozvoje, mohly by být založeny na hodnocení nároků technologií na území, materiály, vodu, uhlík a energii. Práce v tomto směru probíhají. Určité výsledky se očekávají už r. 2012 v definici indikátorů sledujících hodnocení v průběhu životního cyklu.
Zdůrazňuje se rovněž úloha odpadu jako významného energetického zdroje budoucnosti, jeho recyklace a dalšího využití jako suroviny; podporuje se lepší sběr a třídění odpadu při potlačení dosavadního skládkování.
Za pozornost stojí někdejší návrh Francie na snížení DPH „zelených produktů“.
6. Závěry
Sdělení Komise uvádějící zpracovanou vizi stručně shrnuje očekávané výsledky rozšíření energetické politiky Unie na horizont roku 2050 a podrobné analýzy možných cest rozvoje a jejich důsledků.
Environment
Pokud jde o environmentální vlivy, všechny uvažované opce podstatně snižují spotřeby energií, největší úspory vykazuje scénář vysoké účinnosti. Struktura energetického mixu se v dekarbonizované energetice výrazně liší od tradiční a vyznačuje se vysokým podílem OZ. Rozvoj jaderné energie je závislý na předpokladech energetické politiky konkrétních zemí a její podíl pohybuje se v širokých mezích 2–18 %. Účast zemního plynu je nejvyšší ve scénáři nízké jaderné energie, kde jadernou energii zastupuje a předpokládá její náhradu výrobou ze zdrojů s CCS. Ropa a pevná paliva ve všech scénářích ztrácejí na významu. Ve všech případech se významně zvyšuje podíl elektřiny na konečné spotřebě, elektřina se tak stává nejdůležitější formou konečné spotřeby. Všechny scénáře dekarbonizace dosahují v horizontu 2050 až 80% snížení emisí skleníkových plynů, resp. 85% snížení CO2 z energetických procesů a podobné kumulativní snížení emisí v celém období uvažované projekce.
Ekonomika
Analýzy vývoje naznačují, že vliv energetické politiky na HDP je omezen. Ve scénářích dekarbonizace se neobjevují dodatkové náklady energetického hospodářství v porovnání s referenčním scénářem a jeho variantou CPI, nebo jsou malé. Ceny elektřiny mohou být v porovnání se zmíněnými scénáři v některých případech o něco nižší (energetická účinnost a diverzifikace výroby), v jiných se zvyšují (velký objem OZ a v menší míře i v případě nižší jaderné energie). Ceny povolenek jsou výrazně vyšší než v referenčním scénáři a CPI, ale ceny paliv se snižují.
Všechny opce energetické politiky vyžadují vyšší nároky na sofistikovanou infrastrukturu (elektrická vedení, inteligentní sítě, akumulace); nejvyšší požadavky má scénář vysokých OZ.
Sociální dimenze
Sociální dimenze cestovní mapy dekarbonizace je zásadní, jelikož přechod k nízkouhlíkové ekonomice bude vyžadovat hluboké změny v řadě sektorů a ovlivní společnosti, zaměstnanost a pracovní podmínky. Ve stadiu přípravy přechodu bude nutné specifické vzdělávání a výcvik, které umožní vyloučit v některých odvětvích vznik nezaměstnanosti, v jiných nedostatek pracovních sil.
Vliv politiky dekarbonizace na zaměstnanost k roku 2020 není podstatný, avšak potřeba investic do nových technologií si vyžádá nové nároky na povolání s vysokými nároky na kvalifikaci.
Bezpečnost zásobování, měřená jako závislost na dovozech, k roku 2050 se ve všech scénářích zlepšuje, nejlepší výsledky v tomto směru poskytuje scénář vysokých OZ.
Dostupnost energie pro domácnosti bude poznamenána možností významných energetických úspor, avšak vyžádá si poměrně vysoké náklady na zlepšování energetické účinnosti a nové investice. Celkové náklady domácností jsou ve všech scénářích vyšší, nejvyšší představuje scénář vysoké efektivnosti a penetrace OZ.
Souhrnné hodnocení
Všechny varianty byly navrženy s cílem snížení emisí z energetických procesů a všechny můžeme považovat za efektivní. Je nutno poznamenat, že některé jsou přitom závislé na úspěšnosti nových, dosud komerčně nezralých technologií. Ve výrazně elektrifikovém světě nabývá na důležitosti stabilita sítí.
Pokud jde o konkurenceschopnost, některé scénáře vykazují v porovnání s referenčním a CPI mírné snížení cen elektřiny, jiné naopak. Model v závislosti na ceně uhlíku a investičních rozhodnutích definuje nároky na specifické investice a investiční rozhodování takmůže probíhat na lépe vymezených předpokladech.
Analýzy demonstrují, že náklady na dekarbonizaci jsou ve všech scénářích podobné a některé z nich poukazují na možnost určitých úspor v porovnání s referenčním scénářem. Jako nejméně nákladný se jeví scénář zpoždění CCS a scénář diverzifikace technologií, které však vyžadují vysoký podíl jaderné energie. Všechny scénáře jsou v souladu s dlouhodobými záměry EU (klima, doprava). Mezi scénáři není žádný „nejlepší“, při jejich posuzování je nutno vzít v úvahu četné nezbytné kompromisy.
Modelové analýzy ukazují, že dekarbonizace energetiky je řešitelná; dá se dosáhnout kombinací několika zmíněných postupů a náklady se jeví jako únosné.
Všechny scénáře spočívají na některých společných principech:
- Elektřina představuje hlavní prvek scénářů dekarbonizace a měla by k r. 2050 dosáhnout podílu 36–38 %.
- Ve všech scénářích má mimořádnou úlohu vysoká energetická efektivnost a vysoký podíl OZ, minimálně 55 % na konečné spotřebě.
- Navrhovaná opatření vyžadují moderní, spolehlivou a inteligentní infrastrukturu zahrnující akumulaci elektřiny.
- Jaderná energie má v dekarbonizaci významnou úlohu v případě zpoždění CCS.
- Technologie CCS nabývá na důležitosti v případě omezení jaderné energie.
- Ve všech opcích namísto nároku nákladů na palivo nastupují nároky na vyšší investice.
- Účinný dlouhodobý přechod k dekarbonizovanému světu vyžaduje výrazné změny už v období do r. 2030, je nutné jejich včasné zahájení; restrukturalizace by měla probíhat souběžně s investičními cykly.
Z výsledků lze odvodit některé závěry pro formování energetické politiky Unie.
- Úspěšná dekarbonizace je možná při zachování konkurenceschopnosti ekonomiky EU.
- Předvídatelnost a stabilita regulačního rámce mohou vytvořit příznivé podmínky pro „nízkouhlíkové“ investice. Zatímco rámec do doku 2020 je již dán, je nutno odstartovat politiku změn pro období 2020–2030.
- Výraznou podporu vyžadují výzkum, vývoj a demonstrační projekty, a to s cílem snížení nákladů na dekarbonizační technologie.
- Nezbytná pozornost musí být věnována akceptaci dekarbonizačních technologií a infrastruktury veřejností a vůli spotřebitelů uskutečnit navrhované změny.
- Jelikož větší díl nákladů ponesou domácnosti, je nutno předpokládat souběžnou sociální politiku ve vztahu k průměrné domácnosti. Další pozornost vyžaduje odlehčení sociálně slabých spotřebitelů.
Budoucnost je neurčitá a nikdo ji neumí spolehlivě predikovat. Z tohoto důvodu je už v současné etapě nutno zajistit odstartování procesu inovací a maximální pružnost; investoři vyžadují rozumnou míru jistoty ve vztahu k rizikům energetické politiky a regulace.
Cestovní mapa není jednorázovým cvičením a bude regulérně aktualizována s pohledem na probíhající vývoj podmínek. Komise bude průběžně monitorovat sadu základních ukazatelů rozvoje.
Literatura
- [1] Energy Roadmap 2050. COMMUNICATION FROM THE COMMISSION TO THE EUROPEAN PARLIAMENT, THE COUNCIL, THE EUROPEAN ECONOMIC AND SOCIAL COMMITTEE AND THE COMMITTEE OF THE REGIONS, Brussels, COM(2011) 885/2
- [2] Energy Roadmap 2050 – Impact Assessment, Part 1/2. Brussels, SEC(2011) 1565/2
- [3] Energy Roadmap 2050 – Impact Assessment, Part 2/2. Brussels, SEC(2011) 1565
- [4] Energy Roadmap 2050 – EXECUTIVE SUMMARY OF THE IMPACTASSESSMENT. Brussels, SEC(2011) 1565
- [5] Final report of the Advisory Group on the Energy Roadmap 2050 – Summary record of the PRIMES Peer review Meeting – Results of the public consultation on the Energy Roadmap 2050. Brussels, SEC(2011) 1569
- [6] ATECHNOLOGY ROADMAP on Investing in the Development of Low Carbon Technologies (SET-Plan), Brussels, {COM (2009) 519 final}
- [7] EurActiv: Energetické plány EU do roku 2050. Energetika 12/2011, str. 653
Ing. Imrich Lencz, DrSc. (1930) – absolvent ČVUT, vědecký pracovník se zaměřením na fyzikální a matematické modelování elektrizační soustavy, řízení provozu a rozvoj elektrizační soustavy a její mezinárodní spolupráci. Pracovník EGÚ Brno (1954–1990), soukromý expert (1990–dosud), vedoucí mezinárodního týmu nadnárodního energetického programu PHARE (1994–1996).
Článek byl autorem publikován v časopisu ENERGETIKA a zde je vydán s laskavým souhlasem redakce.
První díl článku 19. 11. 2012
Druhý díl článku 26. 11. 2012
The article presents an extensive and detailed analytical study that explores in detail the possibility of directing the development of the European energy industry in order to achieve a significant reduction in greenhouse gas emissions and a significant decarbonisation of the energy sector. Roadmap is not to be predictions or plan for further development, its goals are more modest, to lend a hand in finding their own paths to member countries to a sustainable, economically viable and environmentally acceptable energy economy.