Podzimní plynárenská konference 2018: Zemní plyn a jeho schopnost snížit produkci emisí

25. Podzimní plynárenská konference, kterou organizuje Český plynárenský svaz, poukázala na to, že bez využití zemního plynu v energetickém mixu republiky se po nejbližších dvacet, třicet let neobejdeme.

Zásoby zemního plynu se odhadují na přibližně 220 let. Rychlá náhrada spalování uhlí za spalování zemního plynu spojená s výrazným snížením produkce emisí, především CO₂, je možná, neboť potřebné technologie jsou vyvinuty, provozně ověřeny a k dispozici je silná infrastruktura pro distribuci, ale i skladování zemního plynu.

Zkušenosti s vyrovnáváním kolísání výroby elektřiny ze slunečního záření a větru potvrzují nezbytnost existence rychle nabíhajících zdrojů elektřiny. Zdroje založené na využití zemního plynu požadované vlastnosti mají. Přínos úložišť zemního plynu s jejich vysokou energetickou kapacitou a příznivou měrnou cenou nelze v blízké budoucnosti nahradit. V současnosti mají evropská úložiště zemního plynu energetickou kapacitu okolo 1100 TWh, zatímco výroba větrných a fotovoltaických elektráren je 372 TWh.

Zvyšuje se podíl elektřiny vyrobený z OZE. Stejně tak lze zvyšovat podíl plynu získaného z OZE zdrojů, který bude distribuován plynárenskými soustavami. Pokud by se celková současná česká produkce bioplynu, v němž je obsaženo jen okolo 40 až 50 % metanu a zbytek tvoří především CO₂, změnila na výrobu plynu srovnatelného se zemním plynem doplňující reakcí CO₂ a vodíku vyráběného elektrolýzou za účasti elektřiny čistě jen z OZE, tak pak by plyn v distribučních soustavách mohl mít až 1/8 podíl OZE. Nelze pominout skutečnost, že na většině v současnosti provozovaných výrobnách elektřiny z bioplynu je mařeno až 50 % vyrobené energie vypouštěním tepla do okolí. V Česku je zahájen z komerční sféry financovaný proces, jehož cílem je vybudovat zdroj měnící bioplyn na „zelený zemní plyn“ vhodný pro vtlačování do plynovodu.

Obr. U mnoha současných bioplynových stanic je velký potenciál na úpravu bioplynu na parametry zemního plynu a jeho vtlačování do VTL plynovodů. Červeně jsou označeny stanice se vzdáleností od VTL do 2 km a zeleně ve vzdálenosti od 2 do 5 km. První dodávky biometanu do plynárenské sítě budou realizovány v květnu 2019 a další bioplynové stanice jsou v realizaci pro rok 2020. (Zdroj: Jan Ruml zvláštní vyslanec, ČPS, Special Envoy, CGA)

Klimatické cíle, které se přes legislativu na ochranu životního prostředí, emisní limity, promítají do všech našich činností, ukazují, že úkoly nelze přenášet jen na tradiční odvětví a bez souvislostí s jinými odvětvími, jak se to dosud dělalo. Ke splnění cílů, a zejména v co nejkratším časovém období, je nutné využít vše, co je k dispozici, a při tom přiměřeně podporovat rozvoj nových technologií.

V oblasti zemního plynu jde o jeho využití například v paroplynových elektrárnách pro vyrovnávání odběrových špiček, přeměnu biometanu na přírodní zemní plyn ve spojení s větrnými elektrárnami, využití CNG v dopravě pro pohon aut, ve vytápění pro vytěsnění uhlí ale i současnou výrobu tepla a elektřiny v menších výkonech aj.

Příští rok 2019 bude na evropské úrovni probíhat ve znamení přípravy tzv. „plynárenského legislativního balíčku“, který má platit od roku 2020. Na úrovni státu nelze pracovat s technologickými vizemi, že něco bude do nějaké doby vyvinuto. Zemní plyn poskytuje ekologické výhody i stabilitu. A tím vytváří prostor pro vývoj během dalšího období. Minimálně do roku 2030, ale i zásadně přesahující horizont příštího desetiletí.

Nyní potřebujeme nejen OZE zdroje, ale fosilní a také atomové. V žádném případě, jak ukazuje současný vývoj a scénáře předpokládatelného vývoje, nelze v horizontu do roku 2030 počítat s tím, že energetické úspory sníží celkovou spotřebu. Elektřina nebude levná a nebude ji dost, ani z dovozu. Každý si sám nevyrobí dost elektřiny pro sebe. Studie založené na současném stavu a očekávaném vývoji spotřeby energií ukazují, že okolo let 2030 až 2035 se Česká republika vzhledem k poklesu těžby uhlí i přes růst využití OZE začne potýkat s nedostatkem energií. Ani kdyby využití OZE dostalo mimořádně vysokou podporu, tak se bez zemního plynu a jádra neobejdeme. Respektive pokles výroby elektřiny z jaderné energie způsobený neprodloužením životnosti stávajících elektráren nebo bez výstavby nových bude muset být nahrazen zemním plynem. Nic jiného nebudeme mít vzhledem k naší geografické poloze a přírodním podmínkám v potřebném rozsahu k dispozici.

Optimismus, kteří mohli mít evropští „zelení“ statistici mít z poklesu spotřeby zemního plynu v letech cca 2000 až 2015 a tedy jeho možné náhrady OZE, rychle bere za své po vlivem růstu poptávky po energiích v letech následujících a podle prognóz zcela jistě a minimálně do roku 2030.

Zcela jisté je to, že podnikatelé budou do energetiky investovat jen tehdy, pokud v ní bude panovat stabilní prostředí. „Nové zdroje nebudou zprovozňovány podle potřeb provozovatelů soustav, podle množství OZE ani podle případových studií, jako je SEK, NAP atd. Rozhodující bude stabilita prostředí, které musí být investorsky atraktivní a cena elektřiny, tedy dobrý výhled uplatnění zdroje na trhu.“

Podrobné studie zabývající se sledováním koncentrace CO₂ v ovzduší, jeho asimilací fotosyntézou do biomasy a produkcí z lidské činnosti atp. hodnověrně dokazují, jak narůstá podíl CO₂ právě z lidské činnosti. Závěry jsou založeny na analýze výskytu radioizotopů CO₂ ve vzduchu a jejich odlišných vlastností v cyklu kolování CO₂ na Zemi. „Na Zemi nyní žijeme v období jedinečného experimentu, jsme jeho součástí, a je otázkou, jak se s jeho dopady vyrovnáme“ (Zdroj: Michal V. Marek Ředitel, GLOBAL CHANGE RESEARCH INSTITUTE, Akademie věd, Director, Global Change Research Institute, CAS).

„1 hektar mladého horského smrkového lesa zachytí 22 t CO₂. To je stejné množství, jako vyprodukuje osobní auto při cestě kolem světa 3,4 krát.“ Lesů na Zemi ubývá, aut přibývá a roste spotřeba energií.

Pozn. red.:
Můžeme zůstat pasivní, nebo zkusit do vývoje zasáhnout. Lidstvo, státy, potřebují velké cíle. Bez toho bychom se nikdy nepodívali na Měsíc, ani na Mars. A přitom by nevznikla řada unikátních technologií, ze kterých máme nejen velký užitek, ale dělají nám i radost. Kdo protestoval proti financování výzkumů a realizace letů na Měsíc, když veřejnosti v USA byl tento projekt předložen jako otázka národní hrdosti na vlastní schopnosti? I současná doba tak má svůj velký projekt, byť jeho realizace může dočasně snížit naši životní úroveň. Rozhodně jde o projekt morálně a eticky lepší, než projekt budování silných armád. Byť jejich potřebu, bohužel, nijak nezpochybňuji.

Podle výpočtů Německého spolku pro plyn a vodu GVDW jen v Německu existuje potenciál snížení emisí CO₂ o cca 70 miliónů tun ročně vzhledem k dostupným technologiím doslova „ze dne na den“, přechodem z uhlí, ropných produktů na zemní plyn. Náklady se pohybují okolo 52 euro na tunu CO₂. Pokud by byly využity všechny možnosti spojené se zemním plynem, a to i výrobou „syntetického zemního plynu“ z plně OZE elektřiny, tak celkový potenciál snížení emisí CO₂ v Německu dosahuje 263 miliónů tun ročně. Má-li být dodržena trajektorie k dosažení klimatického cíle včetně výhledu přechodu na bezuhlíkovou energetiku v roce 2050, tak zvýšené využití zemního plynu má velký význam.

Diskutuje se o významu plynovodu Nord Stream 2. Faktem je, že v období 2019 - 2020 bude zprovozněn. Pro porovnání, přepravní kapacita Nord Stream 2 je srovnatelná s maximální produkcí nizozemských nalezišť zemního plynu, jejichž využití je nyní cíleně a velmi rychle utlumováno.

Pro využití tohoto plynovodu hovoří mimo jiné i skutečnost, že zkracuje přepravní trasy z nalezišť v Rusku na polovinu. S tím souvisí snížení vlastní spotřeby zemního plynu na jeho dopravu (kompresory). Lepší ekologické parametry přepravy plynu a příznivější poměr nákladů vzhledem k přepravní kapacitě plynovodu ukazují na sympatický příznivý cenový efekt pro spotřebitele v řádu jednotek procent, ale i více, v závislosti na jejich geografické poloze.

Nelze pominout skutečnost, že konkurencí je lodní přeprava zkapalněného zemního plynu. Současná kapacita evropských zplyňovacích terminálů je vytížena z přibližně jedné čtvrtiny (rok 2016 = 26 %). I přes vyšší cenu využití LPG ve srovnání s přepravou plynovodem bez zkapalňování a následného zplyňování jsou budovány další zplyňovací kapacity. Z globálního pohledu je nutné posuzovat zvýšenou ekologickou zátěž od lodní přepravy, vyšší emise CO₂. V závislosti na intenzitě lodní přepravy LNG jde v současnosti o 17 až 44 miliónů tun CO₂ ročně navíc. Z druhé strany pohledu tato varianta dopravy zemního plynu do Evropy působí jako důležitý stabilizační a pojistný faktor.

Obr. Se zkrácením trasy přepravy zemního plynu z ruských nalezišť plynovodem Nord Stream 2 souvisí i nezanedbatelné snížení produkce CO₂. Vzhledem k očekávanému dalšímu růstu poptávky po zemním plynu v Evropě zůstane zachována tranzitní přeprava plynu stávajícím plynovodem přes Ukrajinu. (Zdroj: Károly Banai – Vrchní poradce pro vztahy se státní správou, Nord Stream 2 AG / Senior Advisor Governmental Relations, Nord Stream 2 AG)

Obr. Projektované ekologické aspekty přepravy zemního plynu plynovodem Nord Stream 2 do Evropy ve srovnání se stávající přepravní trasou po pevnině, lodní dopravou ve formě LNG a potenciál snížení emisí CO₂ nahrazením uhlí (Zdroj: Károly Banai – Vrchní poradce pro vztahy se státní správou, Nord Stream 2 AG / Senior Advisor Governmental Relations, Nord Stream 2 AG)

Budoucnost zemního plynu v energetice České republiky ovlivňuje povinnost přípravy Národních plánů (Zdroj: Pavel Jirásek (Vedoucí oddělení podpory OZE, Ministerstvo průmyslu a obchodu / Head, RES Promotion Department, Ministry of Industry and Trade).

V rámci zimního energetického balíčku bylo navrženo zcela nové Nařízení, tzv. Nařízení o správě energetické unie. Z tohoto Nařízení vyplývá povinnost zpracovat tzv. Národní klimaticko-energetické plány. Termín pro odevzdání návrhu Národních plánů je konec letošního roku 2018. Pro zpracování finální verze je určen termín 2019.

První Národní plány by měly pokrývat období 2021-2030. Národní plány by měly zejména obsahovat příspěvek k plnění klimaticko¬ energetických cílů pro rok 2030.

Po odevzdání draftu Národního plánu dojde k tzv. iterativnímu procesu, v jehož rámci bude EK hodnotit dostatečnost pro plnění Evropského cíle. Národní plány by měly obsahovat současný stav, cíle a politiky k dosažení těchto cílů pro všech pět pilířů Energetické unie:

• Dekarbonizace (včetně zvýšení podílu energie z DZE),
• Energetická účinnost
• Bezpečnost dodávek energie
• Vnitřní trh s energií
• Výzkum, inovace a konkurenceschopnost

Ve výhledu do roku 2030 se počítá s růstem spotřeby elektřiny a zemního plynu.

Obr. Na grafu možného vývoje elektroenergetické bilance je zřejmá začínající disproporce mezi spotřebou a výrobou elektřiny v ČR okolo let 2033 - 2035. Pokles výroby mohou nahradit nové jaderné zdroje. Pokud nebudou, tak bude nutné více využít zemní plyn. (Zdroj: Tomáš Smejkal – Vedoucí oddělení strategie, Ministerstvo průmyslu a obchodu / Head, Strategy Department, Ministry of Industry and Trade)

Na spotřebě paliv v českém teplárenství se zemní plyn podílí 19 % a uhlí 42 %. Z pohledu rychlého snížení emisí CO₂ je zde tedy poměrně značný potenciál v záměně uhlí plynem. Pro velké centrální zdroje je však demotivující jejich zařazení mezi zdroje zatížené nákupem emisních povolenek, jejichž cena v posledních 2 letech výrazně roste. U zdrojů na zemní plyn je podíl takto zatížených zdrojů 59,4 % a u uhelných zdrojů 98,9 %. Pokud se postoj k nákupu povolenek nezmění, respektive nebude kompenzován jiným opatřením na straně zdrojů s podlimitními výkony, bude se muset teplárenství pro zachování své konkurenceschopnosti vydat cestou zmenšování zdrojů, jejich decentralizací. Nevyvážený postup může ohrozit zdroje vyrábějící jak teplo, tak elektřinu, které jsou již nyní využívané jako regulující nesoulad mezi nabídkou a poptávkou po elektřině. Technicky je vynuceně rychlý přechod z uhlí na zemní plyn možný, ale je nutné počítat s oprávněnými požadavky podnikatelů, kteří investovali s výhledem provozu po dobu desítek let.

Obr. Na původní cíl ESD v oblasti snižování emisí CO₂ na úrovni České republiky, kde jsme měli dobrou rezervu, je nyní možné zapomenout. S plněním nynějšího cíle ESR (Effort Sharing Regulation je jedním ze dvou základních stavebních kamenů klimatické politiky EU, který ratifikovala i Česká republika), již začínáme mít problém, který se začne plně projevovat od roku 2021 (Zdroj: Martin Hájek ředitel, Teplárenské sdružení České republiky, Director, Association for District Heating of the Czech Republic)

Na závěr

Existují prognózy, že rok 2050 bude pro EU přelomovým, od kterého budou energie získávány tak, aby za jejich výrobou nezůstávala uhlíková stopa. Pokud bychom se soustředili jen na tento problém, tak bychom ho pravděpodobně mohli zvládnout. Je nutné si položit otázku, za jakou cenu? S jakými dopady na kupní sílu? Nikoliv jen těch bohatších obyvatel, kteří si to mohou dovolit, pro které je eventuální zdražení energií třeba i o 30 % velkou, ale v podstatě jen nepříjemností. Ale i chudších, pro které by takové zdražení energií znamenalo pád do oblasti sociálních podpor. Masivní dotace do rozvoje nových technologií v zásadním měřítku na jedné straně se musí projevit úbytkem financí na straně druhé. V roce 2002 byl například v ceně německé elektřiny podíl 6,3 centu za daně a podporu přechodu na OZE, zatímco letos je to okolo 16,1 centů. Kdo ví, že v Německu, které je nejdál ve zvyšování podílu OZE, bylo za rok 2017 evidováno téměř 344 tisíc domácností, které neuhradily účet za elektřinu a byly odpojeny přes několikeré výzvy k úhradě? (www.strom-magazin.de). Snižování uhlíkové stopy má sociální dopady a není záležitostí jen energetiky. Proto se využití již dnes dostupných předností zemního plynu jeví jako žádoucí, nezbytné, zvláště když dopady lze poměrně přesně stanovit.

Literatura:

Zpracováno s využitím podkladů, přednášek, z Podzimní plynárenské konference 2018, Český plynárenský svaz. Autor článku tímto děkuje všem citovaným.