Jak pokrýt naše budoucí elektroenergetické potřeby?

Většina z nás si uvědomuje, že naše civilizace by se zejména bez elektrické energie zhroutila. Nedostatek energie se podílí i na narůstajícím útěku lidí z chudší, a o to neklidnější části světa, do oblastí bohatších. Nehledě na to se energetika periodicky stává předmětem politické diskuse.

Obviňujeme se ze zanedbávání či upřednostňování některých zdrojů, a tak se z odborné tematiky stává politikum. Energetika však není ani sociálně, ani občansky či křesťansky demokratická. Podléhá fyzikálním zákonům, a proto je na ni možné pohlížet objektivně. Často však místo faktů promlouvají emoce.

Spotřeba vzdor různým úsporným opatřením elektrické energie stále roste. Růst lze předvídat a energetici by měli mít povinnost spotřebu budoucnosti pokrýt. Jak? Český občan nemá moc na výběr:

• Spalování fosilních paliv: to jsou uhlí, nafta a plyn. Naftu a plyn dovážíme, uhlí má své limity, spalování je zdrojem skleníkových plynů.
• Energie z vodních zdrojů ("starý" obnovitelný zdroj): přehrady jsme už postavili všude, kde se to ekonomicky jakžtakž vyplatilo. Vodnaté řeky, jaké má Rakousko nebo Norsko, nemáme, navíc si lze představit, jaké protesty by plánování nové přehrady vyvolalo.
• Geotermální: v našich geografických podmínkách přetěžko.
• Takzvané "nové" obnovitelné zdroje: sluneční, větrná energie a energie z biomasy. Mají omezenou roli. Důvodem pro tuto omezenou roli není nedostatek zdrojů pro výzkum a vývoj nebo nějaká konspirace energetických loby. Důvod je v nízké hustotě energie těchto zdrojů. Získání energie větru, slunečního svitu a biomasy je drahé. Kromě toho sluneční baterie obsahují mnoho škodlivých materiálů.
• Jaderná: má řadu odpůrců.

Důležitým parametrem výroby elektrické energie jsou bezpochyby měrné výrobní náklady na prahu elektrárny (údaje z roku 2001):

Zdroj výroby elektřiny cena (Kč/kWh)
Spalování hnědého uhlí 1,028
Spalování černého uhlí 1,259
Plynový blok s kombinovaným cyklem 1,581
Spalovací turbína - zemní plyn 3,482
Spalování biomasy 2,741
Spalování odpadů 2,070
Solární fotovaltický 6,150
Solární termální 4,890
Vodní elektrárna 10 MW 1,743
Větrná elektrárna 4,271
Jaderná elektrárna Dukovany 0,585
Jaderná elektrárna Temelín 1 a 2 0,899
Jaderná elektrárna Isar 1 (SRN) 1,090
Jaderná elektrárna Isar 2 (SRN) 2,710
Uhelné elektrárny (SRN) 1,800-3,310

Vyšší cena, za kterou se elektrická práce prodává, v sobě obsahuje náklady za přenos a distribuci a v případě českého trhu i zvláštní burzovní příplatek.

S energií bychom měli bezpochyby šetřit, avšak růst spotřeby energie je rychlejší než příspěvky účinnosti a úspor energie. Zodpovědná světová průmyslová společnost, vědoma si globálních souvislostí, by měla cílevědomě omezovat veškeré technologie využívající hoření, a to nejen s ohledem na snižující se zásoby fosilních paliv.

Nové obnovitelné energetické zdroje mají také své problémy, o nichž se buď neví, nebo se o nich mlčí. Obnovitelnost by měla spočívat v rozšířené reprodukci. Křiklavým příkladem, jak lze zabloudit, je výroba bionafty, bioetanolu atd., od nichž někteří očekávají řešení po vyčerpání naftových zdrojů.

Podle údajů DOE, uveřejněných prof. Pimentelem z Cornell University, USA (podzim 2001), však výroba jednoho galonu etanolu z kukuřice (obsahuje 23 kWh) v geografických podmínkách podobných našim vyžaduje vydat práci 39,3 kWh. Je tedy energeticky ztrátová a jistý ekonomický efekt může v našich zeměpisných šířkách přinést svým výrobcům pouze při velkých dotacích a silně pokřivených daňových pravidlech.

Existuje velmi praktické číslo EROEI (energy returned on energy invested) - poměr mezi získanou prací a úsilím na ni vynaloženým, který by měl být brán v potaz při našem rozhodování o rozumnosti využívání obnovitelných zdrojů. Pokud je EROEI rovno 1 nebo nižší, nemá smysl takový zdroj energeticky využívat.

Pro větší názornost lze říci, že například výroba jednoho litru bionafty u nás vyžaduje dovoz - 1,2 litru těžené nafty. Výrobou bionafty tedy paradoxně nejen nenahrazujeme naftu, ale naopak urychlujeme čerpání jejích podzemních zásob.

Zdroj
Hodnota EROEI
podle Wikipedie
Ropa z Blízkého východu
do 50. let 20. století 100
Ropa z Blízkého východu
v současnosti 30
Zemní plyn 20
Vodní energie 10-45
Uhlí 10-25
Ropa mimo nalezišť
Středního východu (průměr) 10-15
Větrná energie 4-10
Benzin 10
LNG 8
Jaderná energie 5-20
Solární energie 1,5-5
Ropné břidlice 1,5
Etanol z Brazílie
(štědřejší sluníčko) 1,1-2
Etanol ze zemí EU 0,9-1

Čtenář může logicky na základě výše uvedených faktů dojít k závěru, že budeme-li si přát dlouhodobý dostatek elektřiny za přijatelnou cenu, bude potřebné chtě nechtě vzít jadernou energii na milost.

Do jaké míry jsou výhrady vůči jaderné energii oprávněné? Odpůrci uvádějí v zásadě čtyři:

• podvědomá asociace jaderné techniky s šířením jaderných zbraní,
• vědomí rizika havárií,
• dlouhodobé radioaktivní odpady,
• vysoká cena této varianty a dlouhá doba výstavby některých jaderných elektráren.

Na tyto výhrady existují seriózní a explicitní odpovědi.

Výhrada k šíření jaderných zbraní

Výhrada, že by jaderná energetika mohla vést k dalšímu šíření jaderných zbraní a obchodu s jadernými materiály, je laická. Vývoj jaderných zbraní šel většinou mimo rozvoj jaderné energetiky. Současné energetické reaktory kromě toho nejsou vhodné k produkci štěpného materiálu pro jaderné zbraně, i když novináři, pokud hovoří o zbraních, rádi ukazují záběry z jaderné elektrárny.

Riziko šíření jaderných zbraní bude existovat bez ohledu na počet jaderných elektráren. Velké mezinárodní úsilí je věnováno minimalizaci rizika šíření jaderných materiálů a obchodu s nimi. V této oblasti se aktivně angažuje Mezinárodní agentura pro atomovou energii (IAEA) posilováním inspekcí a kontrol, které jsou směřovány ke všem druhům mírového využívání jaderné energie tak, aby byla budována důvěra, že zneužití bude znemožněno, nebo včas zjištěno.

Dohoda o nešíření jaderných zbraní, jejímiž členy je nyní 185 států, byla prodloužena na neurčito v roce 1995. Organizace spojených národů přijala Smlouvy o zákazu (CTBTO) a zkoušky jaderných zbraní v Pacifiku a kdekoliv jinde jsou v současnosti zastaveny.

Výhrada k riziku havárií

Představa vážné jaderné havárie je důvodem mnoha obav z jaderných elektráren. V žádném případě nelze podceňovat černobylskou havárii z roku 1986. Tato pohroma musí být správně hodnocena a musí z ní být vyvozeno poučení.

Výroba energie (v jaderné či nejaderné elektrárně) s absolutní bezpečností (s vyloučením jakéhokoliv rizika) není dosažitelná. Je nutné také vědět, že černobylská jaderná elektrárna měla zcela jiný typ reaktorů (RBMK), které by v ostatním světě nemohly obdržet povolení k provozu.

Jaderně energetičtí skeptici by si též měli uvědomit, že nejhorší havárie v sektoru energetiky - z pohledu počtu obětí - nejsou havárie jaderných elektráren. Nicméně bezpečnost jaderné energetiky je prvořadým cílem jak provozovatelů, tak i národních a mezinárodních dozorných orgánů.

Dnes lze říci, že otázka jaderné bezpečnosti byla učiněna otázkou zcela mezinárodní a že zvyšování jaderné a radiační bezpečnosti je úsilím mezinárodní spolupráce. Jedná se zejména o oblasti zahrnujících projednávání a osvojení si legálně závazných mezinárodních konvencí, doporučených společných bezpečnostních norem a uskutečňování prověrek i poskytování poradenských služeb.

Konvence o jaderné bezpečnosti, která vstoupila v platnost v roce 1996, je příspěvkem k závazným mezinárodním smlouvám. Členské země se v ní zavazují připravovat zprávy o plnění svých povinností. Takové zprávy jsou předkládány k diskusím na shromážděních, jež se pravidelně konají. Tím je zajištěna mezinárodní kontrola a všechna případná slabá místa dozoru mohou být podrobena konstruktivní kritice.

Vlády jednotlivých států mají vlastní zodpovědnost za dohled a bezpečný provoz jaderných elektráren, uskutečňovaný v České republice prostřednictvím Státního úřadu pro jadernou bezpečnost (SÚJB).

Výhrada k radioaktivním odpadům

Výhrada proti důvěře v jadernou energetiku se vztahuje k radioaktivním odpadům s dlouhou dobou života. Existuje však sotva nějaký problém průmyslových odpadů, jemuž je věnována větší zodpovědnost než civilním jaderným odpadům.

Bylo-li by s odpady produktů spalování fosilních paliv zacházeno stejně jako s odpady z jaderného štěpení a byla-li by stejná pozornost věnována manipulaci s herbicidy, insekticidy, hnojivy, potom by nejhorší problémy životního prostředí světa byly již eliminovány.

Objem odpadu z jaderné elektrárny je velmi malý. Může být tudíž zodpovědně a zcela izolován od biosféry. Konkrétně jaderná elektrárna s výkonem 1000 MW při svém provozu neemituje žádné CO2, ale produkuje okolo 35 tun vysoce radioaktivních spotřebovaných palivových článků ročně, v nichž je pouze cca 3 % radioaktivních izotopů.

Je-li použité palivo přepracováno, objem vysoce radioaktivních odpadů bude okolo 3 m3 ročně, a ty mohou být zpracovány a uloženy bezpečným způsobem do hlubinných úložišť ve stabilním geologickém prostředí v pevných formách chráněných několikanásobnými bariérami.

Moderní uhelná elektrárna s optimálním čistícím zařízením, spalující severočeské hnědé energetické uhlí, spotřebuje na výrobu 7 TWh elektrické práce (tj. roční výroba jaderného bloku o výkonu 1000 MW) okolo 5 milionů tun uhlí a 440 tisíc tun vápence.

Exhalace činí ročně okolo 7700 tun SO2, okolo 4000 tun NOx, 400 tun stabilních těžkých kovů, včetně tak jedovatých prvků, jako je kadmium, olovo, arzén a rtuť, a 6,5 milionu tun CO2.

K tomu navíc vznikne 500 tisíc tun energosádrovce (ze zařízení odstraňujících SO2) a 750 tisíc tun popele, které musí být uloženy v úložištích. Nelze také přehlédnout, že naše severočeské uhlí obsahuje v každé tuně 4 až 9 g uranu, takže skládka je i zdrojem exhalací radonu.

Problém jaderných odpadů není ani tak technický, jako psychologický. Existuje plná mezinárodní shoda v principech na bezpečné ukládání jaderných odpadů. Prostřednictvím "Společné konvence o bezpečném zacházení s vyhořelým palivem a radioaktivními odpady", připravené Mezinárodní agenturou pro atomovou energii, si státy přislíbily respektovat společný soubor zásad.

Jsou rovněž zavázány podávat na setkáních informace o svých zvyklostech a budou muset souhlasit s kontrolou ukládání svých odpadů. Která jiná průmyslová oblast činí něco podobného?

Výhrady k ekonomice jaderných elektráren

Ekonomika jaderné energetiky záleží na konstruktérech, budovatelích, provozovatelích a dozorných orgánech. Ekonomické uvažování musí být vedeno bez jakéhokoliv ústupku na straně bezpečnosti.

Je pravda, že v porovnání s variantami využívajícími spalovacích procesů je jaderná elektrárna investičně náročnější. Provozní náklady, spolehlivost provozu, možnosti prodloužení životnosti na 60 a více let však hovoří pro další využívání jaderné varianty.

Postoj k jaderné energetice byl v ČR negativně ovlivněn zčásti i dlouhotrvající výstavbou temelínské jaderné elektrárny. Ta však nebyla způsobena principy jaderné energetiky. Na době její výstavby se podepsala řada vlivů: přechod na nový ekonomický systém, projektové změny, změny některých dodavatelů technologických celků a systémů a především řada subjektivních chyb konkrétních lidí, zejména nesprávná personální politika.

Budoucnost jaderné energetiky v ČR

Vytvoření důvěry v jadernou energetiku lze docílit zlepšováním technické a ekonomické stránky jaderných elektráren při dodržení vysoké úrovně jejich bezpečnosti a zlepšováním kultury provozu, a tím i bezpečnosti.

Přispěje k ní i dořešení praktických otázek akceptovatelnosti ukládání radioaktivních odpadů a použitého jaderného paliva. Podcenit rozhodně nelze zvyšování úrovně důvěry obyvatelstva na základě lepší osvěty a otevřené komunikace mezi profesionály a ostatním obyvatelstvem.

Obor energetiky se neobejde bez nadstranického vidění. Byla-li by energetika zneužívána k politickým cílům a nebylo-li by využíváno vědy a poznání, byla by snaha o osvětu obyvatelstva velmi ztížena. Existují však přece jen pozitivní výsledky společenské diskuse.

Byla zpracována a vládou přijata vědecky a technicky podložená energetická koncepce státu. Jejím problémem je však míra její závaznosti pro další vlády, protože každá vláda dosud vždy znovu prošla nelehkými diskusemi na toto téma.

Dlouhodobá energetická politika státu by měla být proto schválena na 30 až 50 let parlamentem České republiky formou decision in principle¸ aby bylo vytvořeno vhodné stabilní prostředí pro dlouhodobé investice i přípravu specialistů. Vlády by se pak měly svou exekutivní mocí zasazovat o naplňování státní energetické politiky. I proto by se stát neměl zbavovat svého akciového podílu v ČEZu.

Podíl jaderných elektráren na celkové struktuře české elektroenergetiky bude muset postupně přebírat výkony uhelných elektráren a měl by být v našich podmínkách během zhruba 20 let nad 50 %.

Strategické oblasti hospodářství, jakými energetika bezpochyby je, by měly být posuzovány pouze s ohledem na objektivní technické a ekonomické možnosti a potřeby státu, bez obav o volební preference. Česká společnost je naštěstí technicky vzdělaná, takže v našich podmínkách takové obavy nejsou příliš potřebné.

I názory a přístup veřejnosti na jadernou energii se však mění vlivem důkazů přisuzovaným globálním změnám klimatu, těžebním limitům uhlí, vyšším cenám plynu a ropy a zejména díky osvětě.

Doc. Ing. František Hezoučký
Autor je nezávislým expertem pracujícím pro WorleyParsons.
Učí energetiku na ZČU a ČVUT.

Nová telekomunikační síť pro ČEPS

Mezi společnostmi COM PLUS CZ a ČEPS byla podepsána smlouva o dílo týkající se vybudování nové telekomunikační sítě. Předmětem plnění této smlouvy je kompletní zhotovení díla "Telekomunikační síť ČEPS", které zahrnuje vybudování nové telekomunikační sítě, jež bude poskytovat přenosové, hlasové a datové služby pro dispečerské řízení, správu a řízení infrastruktury ČEPS, správu a řízení chodu společnosti a komunikaci s partnery.

Síť bude využívat optická vlákna obstaraná společností ČEPS, bude pokrývat všechny objekty společnosti a bude vystavěna na kombinaci technologií WDM, TDM a IP od společnosti Alcatel-Lucent Czech. Vybudování sítě zahrnuje vypracování realizačního projektu, dodávku hardwaru a softwaru, instalaci, zkušební provoz a uvedení do trvalého provozu.

Součástí smlouvy je také přepojení všech stávajících elektronických komunikací, které jsou pro ČEPS v současné době poskytovány třetí stranou, do nové telekomunikační sítě. Dále společnost COM PLUS CZ zajistí dodávku systému řízení, dohled provozu nové telekomunikační sítě a zároveň servisní služby pro síť v záruční lhůtě.

Bioplynová elektrárna vybudována s pomocí dotace OPPI

Česká společnost Chmel Pochvalov uvedla v dubnu do provozu novou bioplynovou elektrárnu s výkonem 1,13 MW v Pochvalově, necelých 60 kilometrů od Prahy. Elektrárna využívá k pohonu vysoce výkonné kogenerační jednotky Jenbacher od společnosti GE bioplyn z kukuřice a rostlinného odpadu.

Tato vysoce účinná forma konverze energie umožňuje dosáhnout zhruba 40% úspory energie díky využití kogenerační jednotky namísto separátního zařízení pro výrobu energie a tepla a je dobrým místním příkladem inovativní výroby elektrické energie.

Vzhledem k tomu, že je tento projekt v souladu s cílem Evropské unie snížit do roku 2020 emise skleníkových plynů o 20 % a o stejný podíl zvýšit výrobu energie z obnovitelných zdrojů, mohl realizátor projektu využít dotace z evropských fondů (OPPI) určené pro inovativní lokální projekty přispívající ke zvýšení výroby obnovitelné energie v regionu.

V porovnání s emisemi, které by byly uvolněny do ovzduší při separátní produkci tepla kotlem na zemní plyn a při použití elektřiny z české rozvodné soustavy, sníží projekt emise oxidu uhličitého o 6500 tun ročně.

"Náš kogenerační projekt je skvělým příkladem toho, jak mohou malé a středně velké firmy významně profitovat z technologií pro alternativní a obnovitelnou energii," konstatuje Ing. Luboš Hejda, ředitel společnosti Chmel Pochvalov.

Elektrárna představuje vůbec první instalaci motoru Jenbacher J416 v České republice. Vyrobená elektřina je dodávána do rozvodné soustavy, tepelná energie je směřována do fermentoru, kde podporuje výrobu bioplynu.

Projekt od samého počátku podporovala společnost KLOR, jež je dlouholetým prodejním zástupcem pro plynové motory Jenbacher v České republice. Kogenerační jednotku dodala společnosti Chmel Pochvalov společnost MWK (energetická společnost zabývající se bioplynovými developerskými projekty), která zajišťovala projekční práce, výstavbu a nákup zařízení pro elektrárnu.

Testovací fotovoltaické místo v USA

V Denveru v Coloradu bylo v květnu zřízeno střešní fotovoltaické testovací místo. Jeho zřizovatelem je ProLogis, skupina pro obnovitelnou energii, a bude sloužit k testování technologií solárních panelů.

"Jsme jedinou realitní společností, která vyvinula program zaměřený na urychlování rozmístění rozsáhlých solárních panelů, a nyní naše úsilí v této oblasti graduje otevřením testovacího místa," řekl Walt Rakowich, chief executive officer společnosti ProLogis.

"Vzhledem k tomu, že fotovoltaické technologie se teprve vyvíjejí a nové společnosti vstupují na trh, je rozhodující, že ProLogis této technologii a instalacím rozumí. Může tak přijít s optimálním řešením vlastních instalací pro každou budovu v jakékoli lokalitě."

Testovací místo o výkonu výroby energie 11 kWp obsahuje 99 jednotek od osmi různých výrobců: Ascent Solar, First Solar, GS-Solar, MiaSole, Solyndra, Suniva, United Solar Ovonic a Xunlight. Již vyrobená energie umožňujee díky počátečnímu nastavení srovnání několika jednotkových technologií, včetně monokrystalických, tenkých skleněných filmů a membránových tenkých jednotek. Instalace navíc obsahuje 16 samostatných monitorovacích vláken, z nichž každé testuje určité parametry systému.

Jako součást testovacího místa ProLogis vytvořil ve spolupráci se společností HatiCon Solar nový systém zaměřený na využívání střešních solárních instalací. Systém obsahuje standardizované odlehčené hliníkové části s dlouhodobou zárukou udržitelnosti a neprodyšnosti.

Modernizace centrálního zdroje tepla v Hlinsku v Čechách.

Teplárenská společnost Hlinsko dokončila zásadní modernizaci centrálního zdroje tepla v Hlinsku. Moderní kotel na biomasu má výkon 2,1 MW a bude produkovat až 70 % tepla dodávaného teplárnou. Od letošního jara je tedy místní teplo vstřícnější k životnímu prostředí a navíc také o poznání levnější.

První fázi modernizace centrálního zdroje tepla v Hlinsku provedla společnost s podporou Státního fondu životního prostředí již v roce 2001. "Po této modernizaci se hlavním palivem stal namísto uhlí zemní plyn. Teplárenská společnost Hlinsko za realizovanou investici převzala finanční závazek 16 mil. Kč a dle finančního plánu předpokládá splacení této investice v průběhu následujících 15 let," uvedl Václav Pech, jednatel Teplárenské společnosti Hlinsko.

Od roku 2002 do roku 2008 vzrostla cena zemního plynu téměř o 100 %, z toho za rok 2008 o 30 %. Na tuto situaci reagovala společnost pružně a začala budovat zdroj pro výrobu tepla z biomasy. V průběhu roku 2009 byl zpracován a následně realizován projekt ve výši téměř 7 mil. Kč.

Bylo vybráno pro dané podmínky vhodné palivo (dřevní štěpka), pořízeno potřebné zařízení, zaškolena obsluha a uzavřeny smlouvy na dodávky a skladování paliva. V dubnu letošního roku proběhlo kolaudační řízení a centrální zdroj tepla na biomasu byl uveden do trvalého provozu.

Výrobu tepla nyní v hlineckém centrálním zdroji zajišťují dva plynové kotle LOOS UT 4150 s instalovaným výkonem 4150 KW a jeden plynový kotel s instalovaným výkonem 570 KW, jehož kapacita v současných podmínkách není využívána.

Zcela aktuálně byl uveden do provozu zmiňovaný kotel na spalování nekontaminované dřevní štěpky, o výkonu 2,1 MW, který se po modernizaci stal hlavním zdrojem tepla.

Domácnosti ušetří na cenách energií

Senát nedávno odsouhlasil novelu vyhlášky o stanovení cen a výkupu elektřiny z obnovitelných zdrojů. Cílem novely bylo především zamezit spekulacím v oblasti výroby elektřiny pocházející ze sluneční energie.

Novela se opírá o posouzení skutečné návratnosti investice do fotovoltaických elektráren, která se během posledních třech let výrazně změnila v důsledku prudkého snížení investičních nákladů.

Dle analýz Energetického regulačního úřadu se může výkupní cena za jednu megawatthodinu vyrobenou solárními elektrárnami v roce 2011 snížit až o 40 %. Náklady na obnovitelné zdroje, které jsou hrazeny všemi koncovými odběrateli elektřiny, dosáhly v roce 2009 úrovně 52 Kč/MWh.

Na základě prognózy připojování nových fotovoltaických zdrojů do soustavy a současně platné energetické legislativy by měl příspěvek na obnovitelné zdroje v roce 2010 dosáhnout 166 Kč/MWh a v roce 2011 až 500 Kč/MWh (při předpokládané instalované výrobní kapacitě 2000 MW), což by představovalo přibližně 14 % z celkové ceny pro domácnosti (očištěno o vliv DPH).

Razantní snížení cen pro výkup elektřiny z fotovoltaických elektráren, které umožňuje přijatá novela, může na základě analýzy poradenské společnosti Arthur D. Little snížit podíl ceny za obnovitelné zdroje na celkové ceně pro domácnosti až na úroveň devíti procent proti předpokládaným čtrnácti procentům. To by znamenalo také absolutní pokles podílu příspěvku na obnovitelné zdroje k hodnotě cca 350 Kč/ MWh z původních 500 Kč/MWh.

"Domácnostem by se tak mohly snížit celkové výdaje za elektřinu až o 4,7 miliardy korun v průběhu jednoho roku," předpokládá Dean Brabec, ředitel společnosti Arthur D. Little pro střední a východní Evropu.

Návratnost investic do solárních elektráren zůstane i přes navrhované změny relativně vysoká a nově navrhované ceny se nebudou vymykat evropským standardům. Finální výše cen za výkup elektřiny z obnovitelných zdrojů bude vyhlášena Energetickým regulačním úřadem nejpozději v listopadu tohoto roku.

AUTOR: Doc. Ing. František Hezoučký