Simulační model (3.díl) - a co po zrušení Temelína?

V minulém dílu Simulace 2 jsme nedopadli dobře. Po náhlém rozhodnutí kompetentních orgánů na nátlak různých hnutí a stran jsme zrušili JE Temelín a při zachování těžby uhlí a dosažitelném potenciálu OZE v r. 2010 nám ES zkolabovala (naštěstí jen v modelu). Dnes budeme hledat možnosti k dosažení stabilní a funkční ES s dosažitelnými parametry. Dále zjistíme, na jakou úroveň by se musela snížit spotřeba, aby byla zajištěna spotřeba při stabilní ES.

Úvodní poznámka:
Pokud někdo nemá rád čísla a výpočetní postupy, může odstavec 2
přeskočit a jít přímo na Závěrečné hodnocení. Kdo chce sledovat genezi výpočtu a údaje z energetického procesu, může projít všechny body od začátku.

Hledání reálných vstupních hodnot zdrojů a spotřeby.

Uhlí:V příštích patnácti letech počítáme s investicí přibližně 100 miliard korun do obnovy uhelných elektráren. Za deset let pomalu začnou dosluhovat," řekl deníku Aktuálně.cz Ladislav Kříž, tiskový mluvčí společnosti ČEZ. Obnovou tak projde polovina těchto zařízení. Zbylá půlka bude pracovat do konce své životnosti, poté jejich činnost ukončíme. S docházejícím uhlím totiž přicházíme o zdroj, vysvětluje Kříž.

Z tohoto pohledu zůstáváme v modelu nejvýše na 6500 MW z uhlí, při kterém bylo možné udržet rovnováhu ES. Pokud někdo prosadí prolomení limitů, tak musí také říci, co bude den po té, až se zastaví poslední těžební velkostroj, jinak je to hazard.
Spotřeba:Pro výpočet zatím uvažujeme netto spotřebu na úrovni r. 2005 57665 GWh. Pokud budou ekonomické tlaky z titulu všeobecného nedostatku energie, může se tato hodnota udržet i v budoucnu, zatím spotřeba stoupá o 1,2% ročně.
Úspory :.Dnes veškerá spotřeba spadne do hrubé tuzemské spotřeby. Spotřeba má však 2 tváře:
- Spotřeba v průmyslu, domácnostech, dopravě - tato spotřeba má šanci na snížení - nové technologie, lepší účinnosti, úspory v domácnostech, na veřejnosti atd.
- Spotřeba na produkci pěstované biomasy - biomasa neleží hotová, jako uhlí, ropa, ale musí se vypěstovat s energetickými náklady na hnojiva, herbicidy, insekticidy, fosilní paliva (nafta, benzin, plyn), dopravu, elektřinu, štěpkování, peletizace, sušení, briketování.
V současné době jsou energetické náklady na biomasu zanedbatelné proti celkové spotřebě energie. S předpokládaným růstem produkce biomasy porostou i náklady, tedy čím více biomasy, tím větší spotřeba energií.
Na jedené straně je možné snížení spotřeby, na druhé straně nutné zvýšení, takže do modelu ponecháme spotřebu z r. 2005 a budeme dále sledovat vývoj.

1. Zadání podmínek úlohy.

1. Zdroje musí mít minimální dopad na životní prostředí.
2. Maximální využití OZE v podmínkách ČR.
3. Dále nerozšiřovat těžbu uhlí, zůstat na instalovaném výkonu 6500 MW. Zbývající zásoby ponechat pro řešení možných energetických krizí v budoucnosti a pro regulaci. Zbývající zásoby nejsou naše, ale mašich dětí a vnuků.
4. Jaderné zdroje používat v míře potřebné ke krytí spotřeby se zajištěním energetické bezpečnosti.
5. Spotřebu předpokládáme 57665 GWh z r.2005. Do r.2010 není možné předpokládat snížení vzhledem masovému rozšíření nových spotřebičů jako jsou plazmové obrazovky, klimatizace, počítače, zvýšení energie na produkci biomasy atd. Současný trend je přírustek 1,2% ročně. Nicméně provedeme simulaci stavu o kolik % bychom museli snížit spotřebu, abychom při daných parametrech mohli zrušit Temelín.
6. Zajištění tuzemské spotřeby z vlastních zdrojů. Imort/Export využívat pouze k řešení nouzových situací. V této variantě nepočítáme s využitím zemního plynu na produkci elektřiny.
7. Budeme vycházet z optimistické varianty OZE dle MŽP. Hodnota VTE 707 MW inst. je převzata z dokumentu MPO Vliv VTE na ES střední scénář.

Co budeme v dnešní úloze řešit:

1. Najít mix zdrojů, který by zajišťoval rovnováhu ES a spotřebu, aby vyhovoval uvedeným podmínkám.
2. Jak se změní nároky na zajištění rovnováhy ES s použitím OZE.
3. Zjistit, jak se zmnění náklady na elektřinu pro koncové uživatele.
4. S jakým snížením spotřeby by dostupné OZE za uvedených podmínek byly schopny pokrýt výpadek JE Temelín.

2. Řešení úlohy
Tabulka 1

Poznámky k Tabulce 1.
- Dodávka z PVE je připočítána do VE
- Spotřeba PVE na přečerpávání je připočtena k tuzemské spotřebě brutto.
- Z hlediska výstupu energie jsou PVE ztrátové, protože energie na přečerpávání je o 34 % větší než energie vyprodukovaná.

1. krok

• Simulace probíhala podle podmínek v odst. 1
• Dospěli jsme do rovnovážného stavu produkce a spotřeby, regulační energie kladné a záporné (viz tabulky).
• Vliv OZE resp. 707 MW VTE byl odregulován v rámci nasmlouvaných regulačních výkonů. Vliv FV zatím není měřitelný pro nízkou dodávku. Průměrný výkon zálohy kladné byl o 20 MW vyšší, zálohy záporné o 25 MW vyšší než u referenčního modelu a došlo o 10 případů více mimořádného zatížení kladné a 37 záporné zálohy výkonu přes 800 MW, nedošlo k nouzovému čerpání importu. Došlo ke zvýšení nestability, jejíž regulace jde do nákladů za elektřinu.
• Náklady na elektřinu se zvýšily na 113,6%, vlivem cen OZE 7%, zvýšené nároky na regulaci 3% z celkového zvýšení o 10% proti referenčnímu modelu. Náklady na import se nepromítly vůbec, byly nulové.

ES byla uvedena do rovnovážného zvyšováním inst. výkonu JE až na hodnotu 3280 MW, z toho 1520 JETE to je 76% plného výkonu. Z technických a ekonomických důvodů není vhodné, aby JETE jela na 3/4 výkonu, proto zapneme JETE na plný výkon a ušetřený výkon věnujeme na snížení produkce energie z drahocenného uhlí. Jak to proběhne uvidíme v dalším kroku.

2. krok

• Instalovaný výkon JE zvýšíme na 3760 MW, to je na plný výkon a o přebývající výkon snížíme PE uhlí na 5854 MW. Tímto jsme ušetřili 646 MW instal. výkonu na uhlí. ES je takto v rovnováze.

3. Závěrečné hodnocení vstupních podmínek z odst. 1

1. Zdroje musí mít minimální dopad na životní prostředí.
   Výsledný model zahrnuje snížení produkce elektřiny z uhlí a to snížení je nahrazeno jadernou elektřinou, která nemá ekologické dopady. Sníží se množství skleníkových plynů emitovaných z uhelných elektráren do atmosféry.
2. Maximální využití OZE v podmínkách ČR.
   V úloze jsme brali v úvahu hodnoty MPO jako reálné a MŽP jako optimistické. Do simulace jsme vzali údaje optimistické, které v modelu zlepšují účinnost OZE. Pokud dojde k přebytku z VTE z důvodu povětrnosti, tak to způsobí odchylku, kterou musí systémové služby v reálu i v modelu eliminovat zápornou zálohou, takže se tato energie z větrných elektráren ani nedostane k zákazníkovi.
3. Dále nerozšiřovat těžbu uhlí, zůstat na instalovaném výkonu 6500 MW. Zbývající zásoby ponechat pro řešení možných energetických krizí v budoucnosti a pro regulaci.
   OZE nebyly schopné pokrýt ztrátu výkonu JETE, proto byl pro zjištění potřebného výkonu zvyšován výkon JETE až na 3/4 instalovaného výkonu, kdy byla ES uvedena do rovnovážného stavu. Provozovat JETE na 3/4 kapacity je nehospodárné, proto jsme pustili JETE na plný výkon a o přebývající energii jsme snížili uhelné zdroje. Tímto přispíváme k prodloužení doby těžby v budoucnosti a snížení emisí skleníkových plynů.
4. Jaderné zdroje používat v míře potřebné ke krytí spotřeby se zajitěním energetické bezpečnosti.
   Využití JE Temelín je nezbytně nutné k zásobování energií, protože ani optimistická varianta OZE nezajistí náhradu ani jednoho bloku JETE, tím spíše ne obou a zvyšování těžby uhlí je velmi krátkozraké.
5. Spotřebu elekřiny předpokládáme 57665 GWh z r.2005.
   Do r.2010 není reálné předpokládat snížení spotřeby.
   Nicméně provedli jsme simulaci stavu o kolik % bychom museli snížit spotřebu, abychom mohli zrušit Temelín a nahradit ho OZE. Při daných parametrech bychom museli snížit spotřebu o 15,5%. Podrobný rozbor k tomuto údaji nepředkládám, protože se jedná spíše o teoretický problém. Nabízí se tady otázka jaké snížení je vůbec možné při současném trendu elektrifikace, elktronizace a zvyšování životní úrovně, aby se společnost nedostala do kolapsu.
6. Zajištění tuzemské spotřeby z vlastních zdrojů.
   V modelu jsme ukázali, že je možné zajistit tuzemskou spotřebu elektřiny a rovnováhu elektrizační sítě bez importu, byl využit pouze v malém množství k řešení nouzových situací. V této variantě nepočítáme s využitím zemního plynu na produkci elektřiny. Elektráren na zemní plyn jsme využili se současným stavem. Když někdo rozhodne o rozšíření elektráren na zemní plyn, tak musí zároveň říci, jak bude řešit možné výpadky dodávky plynu a ohrožení ES.
7. Budeme vycházet z optimistické varianty OZE dle MŽP.
   Indikativní cíl EU produkce 8% OZE z hrubé domácí spotřeby je podle parametrů MPO splněn na 8,2%, podle MŽP na 9%. Přesto to však k náhradě JETE nestačí.
8. Doporučení: Vzhledem k zvyšujícímu se vlivu OZE na ES by bylo vhodné vybudovat samostatnou regulační kapacitu PE (PPS) v rámci ČEPS, nezávislou na obchodní produkci elektřiny. Zkušenosti s nepříznivým vlivem VTE v Německu a Rakousku na stabilitu elektrizační soustavy to jenom potvrzují.
9. Doporučení:Pokud bude realizován záměr vybudovat až 2000 MW inst. VTE a zvyšování podílu FV, je vhodné vybudovat efektivní monitorovací předpovědní meteorologický systém přímo napojený na dispečink ES pro zmenšení nepříznivých dopadů neregulovatelných zdrojů na elektrizační soustavu. Zároveň je třeba počítat s velkým nárustem nákladů, které se promítnou do ceny elektřiny.

4. Co budeme simulovat v příštím dílu?

• Podíváme se do roku 2030.
• Zvýší se efektivita a rozsah OZE. Budou schopny nahradit JE?
• Když ano, tak kolik?
• Uhlí bude pomalu končit-podle toho, jak budeme nyní plýtvat.
• Bude nutné postavit další bloky JE?
• Jestli ano, tak kolik?

PS. Omlouvám se za to množství čísel, ale je to minimum k tomu, aby se dala posoudit reálnost výsledků.
Mojmír Štěrba