Pro Atom web - vyvracení mýtů o jaderné energetice

| Seznam jaderných elektráren | Download |
  Hlavní menu
Úvodní stránka
Odkazy
Ankety
Aktuality
TOP 15

Podpořte nás
Naše ikonka

O nás


  Rubriky


  Reklama

  Reklama



  Pro Atom web
Email: proatom zavináč luksoft.cz
ISSN 1802-5331

(c) 2007-2008
Zásady ochrany osobních údajů






Energetika

* Simulační model (4. díl) - energie v r. 2030 a co dál?

Vydáno dne 11. 09. 2006 (3127 přečtení)

Pokračování našeho simulačního modelu energetické soustavy.

Scénář: Do roku 2030 došlo k ukončení životnosti JE Dukovany, podstatnému vyčerpání uhelných zásob a omezení těžby. Byly vyvinuty efektivnější technologie na využívání OZE a podstatně zvýšen jejich objem a účinnost. Byly vyvinuty technologie transmutace vyhořelého paliva umožňující využití rdioaktivního odpadu jako paliva. Výzkum termonukleární fůze pokročil, reaktor ITER je funkční, ale není vyřešena technologie. Byly vyvinuty použitelné typy vodíkových a hybridních motorů s palivovými články a vodíková technologie výroby a skladování.

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.

Spotřebu budeme simulovat variantně:
- zůstala na úrovni r. 2005, protože ekonomické tlaky nedovolily zvýšení.
- zvýšená hodnota vzniklá současným přírustkem 1,2% ročně t.j. 57665×(1+1,2/100)23=75 867 GWh.
Uvedené předpoklady vložíme do modelu a budeme zkoumat složení energetického mixu, který by měl zajistit zásobování elektrickou energií.

1. Vstupní předpoklady hodnot zdrojů a spotřeby v r. 2030.

Bude provedeno vyhodnocení vstupních předpokladů a dalších variant.
Atom: JE Dukovany skončí životnost, bude odstavena. JE Temelín bude v provozu, přes nátlak různých hnutí.
Uhlí: Další těžba je z technických důvodů možná v omezeném rozsahu výkonu 3000 MW inst.včetně energie pro regulaci.
OZE: Půjdeme na maximální možnou prognózu dle uvedených dokumentů. Když to nezvládne maximál, tím spíše to nezvládne nižší. Vycházet budeme z podkladů MŽP, MPO, Biom.

  • Vítr-VTE - Volíme cílový stav v ČR 2000 MW inst. podle investičních záměrů. Tento cílový předpoklad se jeví jako realistický, protože ČEZ vloží do rozvoje OZE 30 mld. Kč, z toho 20 mld. by mělo jít do větrných elektráren.
  • Slunce-FV - Předpokládáme zlepšení účinnosti na 150/1000 W a maximálně možný rozsah instalace modulů 1 m2/obyvatele t.j. 10 mil. m2 s instalovaným výkonem 1500 MW šp. V MŽP se uvádí až 50 mil. m2 k roku 2050.
  • Biomasa - Dle MŽP je celkový dostupný potenciál 180 000 TJ, přičemž 1/3 se využije pro elektřinu, 1/3 pro biopaliva a 1/3 pro otop. Pro elektřinu budeme mít 60 000 TJ primárního energetického zdroje. Výroba elektřiny bude probíhat v kogenerátorech s vysokou účinností až 90%, přičemž elektrickou účinnost počítáme 35%, 55% je pro teplo. Instal. výkon pro elektřinu je tedy 666 MW inst.
    Pozn.: V tomto členění využití biomasy není část potenciálu vyhražena pro chemii, to je uvedeno v jiném článku na tomto webu.
  • Bioplyn - Prognózovaný potenciál MŽP je 16 000 TJ jako primární energetický zdroj a 178 MW instalovaného výkonu.
  • Geotermální energie - doposud jako zdroj elektřiny v ČR nebyla využita. Na základě pokusných vrtů v Německu a v Kalifornii je možné získat z jednoho termálního dvoj-vrtu 4 MW, kdyby bylo využito 25 lokalit s vhodným geologickým profilem, byl by výkon 100 MW.
Účast zemního plynu (ZP) budeme uvažovat pouze na základě současného stavu. Zemní plyn se stává rizikovým zdrojem. Donedávna byla Velká Britanie vývozcem ZP, s vyčerpáváním severomořských nalezišťse stává dovozcem. Dne 1.1.2006 došlo na několik hodin k omezení dodávek ZP z Ruska a Evropa byla na pokraji kolapsu. ZP a ropa se stala zbraní politického boje, který nás může kdykoliv zasáhnout, proto budování plynových elektráren není uvažováno.

Zhodnocení variant:

  1. V prvním kroku provedeme výpočet a zhodnocení dle vstupních předpokladů.
  2. Pokud ES nebude v rovnováze, vytvoříme nový rovnovážný model. Provedeme korekce, které ES uvedou do rovnováhy vyhodnotíme při spotřebě z r. 2005.
  3. Provedeme výpočet stejné elektrizační soustavy, ale se spotřebou vzniklou ročním přírustkem 1,2% v r.2030.

Kritéria hodnocení:

  1. Pokrytí spotřeby elektrické energie produkcí zdrojů.
  2. Vyhodnocení nároku na SyS - objem záloh, stabilita ES
  3. Zatížení přenosové soustavy.
  4. Vyhodnocení nákladů na elektřinu z titulu výkupních cen OZE, ev. nouzového importu a nákladů na regulaci.

2. Vyhodnocení :

Vyhodnocení úvodní varianty A. :


  1. Pokrytí spotřeby elektrické energie produkcí zdrojů:
    Spotřeba byla pokryta z vlastních zdrojů 69%
    regulační záloha kladná se podílela 4,8%
    nouzový import se podílel 17%.
  2. Vyhodnocení nároku na SyS - objem záloh, stabilita ES.
    Došlo k deficitnímu provozu, nasmlouvaná regulační záloha se vyčerpala, vlasní regulace byla ochromena a veškerá regulace přešla na import. Tímto jsme se dostali na režim Dánska, které má veškerou regulaci prostřednictvím sítě z Norska a Švédska s mohutným hydroenergetickým potenciálem, samo není schopno větrnou energii odregulovat. Takovýto režim v ČR není možný, proto hledáme cestu regulace z vlastních zdrojů.
  3. Zatížení přenosové soustavy.
    Díky kolapsu naší regulační soustavy došlo k nadměrnému čerpání importu s maximálním zatížením, sítě 2328 MW při průměrném zatížení 1267 MW. Tyto hodnoty vysoce překračují nasmlouvaných 600 MW pro nouzové využití. Předpokládaná cena 1 MWh je 1500 Kč, ale může být mnohem vyšší.
  4. Vyhodnocení nákladů na elektřinu z titulu výkupních cen OZE, nouzového importu a nákladů na regulaci.
    Následkem nárustu OZE a zejména VTE a FV, čerpání importu a vyčerpáním záloh se zvýšily náklady na elektřinu ze 113 % v. r. 2010 na 237 % v r. 2030.
Závěr k var. A:
Instalovaný výkon JE 2000 MW nestačí. Zdroje podle uvedených parametrů nejsou schopny pokrýt spotřebu z. r 2005, neumožňují regulaci ES s extrémním zatížením PS a náklady na elektřinu vysoce vzrostly nad únosonou mez.

Vyhodnocení varianty B.

OZE jsou na maximálních dostupných hodnotách, takže není možné počítat s dalším zvýšením. Zbývají nám zdroje PPE, atom, uhlí.
PPE vyloučíme, nepočítáme s budováním zdrojů na zemní plyn, protože je to zdroj vysoce rizikový.
Zbývá uhlí a jádro. Vzhledem k pokročilému datumu r. 2030, budeme s výkonem uhlí počítat jen směrem dolů, protože je třeba ponechat rezervu pro regulaci.

  1. Pokrytí spotřeby elektrické energie produkcí zdrojů:
    Vycházíme ze stavu JE=2000 MW a PE=3000 MW. Abychom se přiblížili k rovnovážnému stavu, přidávali jsme po 1 bloku JE po 500 MW až do hodnoty 4500 MW, při kterém byl překročen požadovaný výkon pro rovnováhu o 330 MW. Tento výkon jsme nevyvezli, ale snížli jsme výkon uhelných PE. Tím se nám z hodnoty PE 3000 snížil instalovaný výkon na 2670 MW.
    Výsledný stav je JE=4500 MW a PE(uhlí)=2670 MW, PPE=790 MW, OZE=5584 MW instalovaného výkonu.
    Za těchto podmínek byla spotřeba pokryta z vlastních zdrojů na 100%
    kladná záloha je 1094 GWh
    záporná záloha je -1088 GWh
    Import a export byl čerpán jen za účelem smluvní regulace:
    import: 1 GWh, export 12 GWh.
    Dodávka v PVE je 513 GWh - zahrnuta ve zdrojích, spotřeba na přečerpávání 679 GWh, zahrnuta do hrubé tuzemské spotřeby.

  2. Vyhodnocení nároku na systémové služby - objem záloh, stabilita ES.
    Vlivem zvětšeného podílu OZE na produkci elektřiny se podstatně zvýšily nároky na systémové služby proti roku 2010:
    Z následující tabulky je patrné, jak se zvýšily nároky na některé SyS. Tento nárust byl zvýšen zejména působením VTE a FV, které nejsou schopny nasmlouvat výkon předem na určitou hodinu. Z tabulky je patrné, že zvýšení regulační energie proběhlo oběma směry jak přebytku, tak nedostatku. Tabulka rovněž ukazuje na vzniklou nestabilitu ES denním překračováním regulačního výkonu 800 MW.
    Kriterium R.2010, spotř.57,6 TWh R. 2030, spotř.75,8 TWh Zvýšení
    Záloha kladná 810 GWh 1440 GWh 56,2 %
    Záloha záporná -821 GWh -1436 GWh 57,2 %
    Počty výkonů nad 800 MW (+) 61 370 606 %
    Počty výkonů nad 800 MW (-) 166 282 170 %


  3. Vyhodnocení nákladů na elektřinu z titulu výkupních cen OZE, nouzového importu a nákladů na regulaci.
    Proti variantě A zůstal rozsah OZE stejný, ale snížil se import téměř na 0, tím se snížily náklady na elektřinu z 237 % na 172 %.
Závěr k var. B:
K dosažení rovnovážného stavu elektrizační soustavy jsme museli nainstalovat další 2 bloky 1000 MW Temelína a ještě další menší blok 500 MW tzn. celkovou jadernou kapacitu zvýšit na 4500 MW. Všechny hodnoty zdrojů jsou uvedeny v Tabulce varianty B.
Výsledek: Takto elektrizační soustava je v rovnováze, plně pokryje spotřebu z r. 2005. Model pro předpokládanou spotřebu v r. 2030 je uveden ve variantě C.

Vyhodnocení varianty C.

Provedení výpočtu pro předpokládanou spotřebu r. 2030.
Přírustek v posledních 10 rocích byl průměrně 1,2 % spotřeby za rok, tedy pokud zůstane, pro rok 2030 je
57665×(1+1,2/100)23=75 867 GWh t.j. o 31,5 % vyšší.

Pokrytí spotřeby elektrické energie energetickými zdroji:
Při uvedeném zvýšení spotřeby a zdrojích z varianty B by ES byla ve vysoce deficitním režimu, který nelze provozovat, protože se ES dostala do nerovnovážného stavu, závislém na importu:
Spotřeba byla pokryta z vlastních zdrojů 76 %,
regulační záloha kladná se podílela 3,9 %,
nouzový import se podílel 20 %.
Pro dosažení rovnovážného stavu musí být do ES přidány další jaderné kapacity na 7500 MW. Uhlí, PPE, OZE zůstávají na úrovni varianty B, protože není prostor k jejich zvýšení.
Závěr k var. C:
Pro předpokládanou spotřebu netto 75,8 TWh v r. 2030 jsou nutné instalovat další 3000 MW jaderných bloků na konečnou hodnotu 7500 MW, další zdroje mají své možnosti vyčerpány.

3. Závěrečné hodnocení.

  1. OZE byly do modelu zavedeny v maximální dostupné hodnotě k r. 2030. Všechny další výpočty počítají s touto hodnotou. Tato hodnota je pro spotřebu r. 2030 16,1 % z hrubé tuzemské spotřeby. To zhruba odpovídá indikativnímu cíli ČR 17 % OZE z hrubé spotřeby. 30 mld., které do rozvoje OZE vloží ČEZ, by tento cíl mohly umožnit.
  2. Nejvyšší instalovaný výkon z uhlí je 3000 MW s ohledem na těžební možnosti a nutnou energii pro regulaci.
  3. Pro krytí spotřeby z r. 2005 je po odstavení Dukovan kapacita jedné jaderné elektrárny 2000 MW inst. nepostačující. K zajištění spotřeby je nutné nainstalovat další 2500 MW na hodnotu 4500 MW kromě uvedených nejaderných kapacit (viz tabulka). Obrazně řečeno bude třeba nainstalovat další 2 bloky Temelína + 1 malý blok 500 MW.
  4. Za předpokladu ročního zvyšování spotřeby o 1,2 % bude v r. 2030 spotřeba netto 75,8 TWh. Pro krytí této spotřeby kapacita jaderných elektráren 4500 MW není postačující. Pro pokrytí předpokládané spotřeby v r. 2030 je třeba nainstalovat dalších 3000 MW JE na konečnou hodnotu 7500 MW. V praxi to znamená postavit další jadernou elektrárnu.
  5. Při uvedené maximální spotřebě a díky masivnímu nasazení OZE dojde k velkénu rozkolísání sítě, které vyžaduje intenzivní regulační činnost, která se vymyká současnému mechanismu, který vyžaduje nasmlouvání výkonů dopředu na každou hodinu a to u OZE není možné. Počet regulačních výkonových nárazů přes 800 MW se zvětší až na 370 ročně, v průměru se bude vyskytovat každý den v obou směrech od plusu do mínusu a energetické nároky na regulaci se zvýší až o 57 %. Za této situace je nebezpečí, že se elektrizační soustava regulačními prostředky které jsou v ČR k dispozici vůbec nedá odregulovat.
  6. V našem scénáří k roku 2030 připadá na 1 obyvatele instalovaný výkon 0,47 kW neregulovatelných zdrojů. Je to 2,5 × více než má současné Německo.
    Regulace je vedle produkce zásadním fenoménem elektrizační soustavy, bez které to prostě nepojede.Vzhledem k tomu, že nejsou na obzoru do r.2030 další alternativní regulační zdroje na úrovni sítí, zůstává naší záchranou zbývající zásoba uhlí, alespoň pro překlenutí období do vyvinutí nových regulačních prostředků. Je proto nezbytné ponechat uhlí pro účely regulace a netěžit ho pro stálou dodávku elektřiny. Jinak hrozí nebezpečí efektu Dánska, které není schopné samo větrnou energii odregulovat a je zcela závislé na vnějších sítích Norska a Švédska. My ovšem tak štědré sousedy nemáme, spíše naopak. Představa některých aktivistů různých hnutí, že na malých lokálních sítích s decentralizovanými zdroji není třeba regulace je zcela mylná. Zkušenost ze současného provozu ES říká, že v t.zv. ostrovním provozu je regulace náročnější než v celé síti.
  7. Doporučení:
    Urychleně začít s dostavbou 2 bloků Temelína, zamezit masívní těžbu uhlí tak, aby s dostavbou 2 bloků JE těžba postupně klesla na úroveň potřebnou pro regulaci, která bude velmi náročná. Bez regulace to prostě nepojede.

4. Co budeme simulovat v příštím dílu?

  • Podíváme se za rok 2030.
  • Dále se zvýší se efektivita a rozsah OZE. Budou schopny nahradit docházející uhlí?
  • Když ano, tak co nahradí regulaci?
  • Budeme se zabývat i teoretickými kapacitami OZE, kam až mohou OZE dosáhnout.
  • Mohly by v budoucnu OZE zabezpečit veškerou spotřebu elektřiny?
  • Jestli ano, tak v jaké výši spotřeby?

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

[Akt. známka: 1,00 / Počet hlasů: 4] 1 2 3 4 5
Celý článek | Autor: Mojmír Štěrba | Počet komentářů: 28 | Přidat komentář | Informační e-mailVytisknout článek





  Anketa
Co byste zvolili za nejpřijatelnější alternativu?

Prolomení těžebních limitů (zbourání Horního Jiřetína) (335 hl.)
 
Garance ceny pro nové bloky Temelína (70 Eur/MWh) (287 hl.)
 

Celkem hlasovalo: 622

  Výměna odkazů

Přípony souborů

Zkratky

Vlajky států světa

Infrapanely

Moderní a úsporné infrapanely. Zjístě více informací o infratopení.






  Nejčtenější články
Spotřeba elektrické energie
(04. 03. 2006, 39577x)
Jaderné fóry
(01. 04. 2007, 37507x)

  Kde to vře!
Zajistíme energii bez prolomení limitů?
27. 04. 2012
Počet komentářů: 2282

Regulace obnovitelných zdrojů – scénář S2040
02. 01. 2012
Počet komentářů: 2259

PERMAKULTURA – příběh jedné komunity
16. 02. 2007
Počet komentářů: 1294

Fotovoltaika - kšeft, za který všichni zaplatíme
22. 02. 2009
Počet komentářů: 1063

Potěmkinovské šílenství s obnovitelnými zdroji
02. 04. 2008
Počet komentářů: 731

BIOETANOL - naše naděje nebo past?
07. 04. 2006
Počet komentářů: 719


  Poslední komentáře
  • Jsem pro to, aby se zkoumaly různé možnosti, jak získávat (ale hlavně jak USPOŘIT) energii (u jadern . . . (Obnovitelné zdroje energie neexistují!)
  • U fotovoltaických systémů váhově převažuje beton (pokud nejsou organickou součástí střechy), potom . . . (Stop radioaktivnímu uhlí, start Zwentendorf!)
  • Dokazal to nekdo spocitat kdy JE vyprodukuje tolik energie kolik se do ni ze vsech zdroju vlozilo a . . . (Argumenty proti jaderné energetice)
  • Žiji na farmě, máme cca 100 ha polí a mléčný skot. Téma permakultury mě tedy docela zajímá, protože . . . (PERMAKULTURA – příběh jedné komunity)
  • Žiji na farmě, máme cca 100 ha polí a mléčný skot. Téma permakultury mě tedy docela zajímá, protože . . . (PERMAKULTURA – příběh jedné komunity)

  •   Počítadlo přístupů



    [CNW:Counter]

    Web site powered by phpRS PHP Scripting Language MySQL Apache Web Server

    Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
    Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
    nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.