Ani bateriový megaboom Němce v roce 2045 při třídenní Dunkelflaute nespasí

O Zénónovi z Eleje jste asi neslyšeli. Ne, není to útočník Panathinaikosu Athény, ale autor slavného paradoxu Achilles a želva. Podle něj nejrychlejší běžec Achilles nikdy nedohoní želvu, protože než dorazí na její pozici, želva se stihne pohnout (sice asi jako účastník ranní zácpy na magistrále, ale přece). A takhle to pokračuje tak dlouho, dokud oba nepojdou hlady (což kolem Nuseláku kolikrát i hrozí).

Jak už dnes víme, chyba Zénónovy úvahy tkvěla v mylném přesvědčení, že součet nekonečné řady nemůže být konečný (jinými slovy je to kravina, zkuste si dát závod s želvou). Při uvažování o německé energetice je však toto myšlenkové cvičení velmi užitečné a vpravdě téměř univerzální.

Na první pohled tam sledujeme už mnoho let běžecký souboj v opačném gardu. Souboj, který má jasného vítěze i bez chyby v matematickém úsudku: Achilles (obnovitelné zdroje) už je dávno někde daleko na trati a želva (akumulace) se ho marně snaží dohnat (protože ten vůl ještě furt zrychluje).

Posuďte sami. Takto rostou v aktuální dekádě baterky v Německu. Nenechte se zmást, že začínáme až v roce 2020 – dříve nestál rozvoj za řeč, natož za graf. První obrázek zachycuje kapacitu, druhý instalovaný výkon. Mimochodem ten světle modrý kopec jsou fakt domácnosti (kam se hrabou nějaká velkokapacitní úložiště).

Přestože rozvoj akumulace v Německu je bez ironie obdivuhodný (kor ve srovnání s nerozvojem u nás), ve světle obnovitelných zdrojů zatím beznadějně bledne. Solárníci sfoukli na začátku letošního roku krásných sto svíček na výkonovém dortu (byť v některých statistikách ještě svítí 99 GW). Tady taky budu mít jedno „mimochodem“: Ty červené sloupečky reprezentují instalace, které nelze na dálku vypnout.

To větrníkáři si na sto svíček ještě nějaký pátek počkají, ale do konce dekády by to mohlo klapnout. A já si neodpustím ještě jedno „mimochodem“ do třetice: Ta oranžová šlupička jsou offshory, do nichž se vkládá tolik nadějí. Vlastně moc nechápu proč – v celosvětové bilanci dominují onshore instalace a predikce do budoucna nenasvědčují, že by se na tom v dohledné době mělo něco změnit.

Když to sečteme dohromady, jsme na 171,6 GW, což odpovídá 3,4násobku průměrného a 2,3násobku maximálního současného zatížení německé sítě. Naprosto gigantický objem, který přímo volá po ještě gigantičtější akumulaci.

Jenomže ta je i v Německu pořád v plenkách – při vší úctě k raketovému nástupu v posledních letech (komu připadá, že jsem použil dvojitou metaforu, ten ještě neměl děti…). Gradient má pochopitelně parádní, to se tak u věcí startujících z nuly přirozeně stává: třeba mezi lety 2023-2024 poskočily oba klíčové parametry (kapacita a instalovaný výkon) na dvojnásobné hodnoty. Ovšem když porovnáme každoroční přírůstky, zůstávají OZE vysoko nad akumulací i v období 2021-2024. Takže želva nadopovaná dotačními steroidy sice udělala pár rychlých kroků, ale totálně sjetý Achilles, který úspěšně dopuje už mnoho let, mezitím notně přidal a dosáhl dosud nevídaného tempa (viz roky 2023 a 2024).

Fun fact? Když porovnáme kapacity, působí německé baterie oproti německým přečerpávacím vodním elektrárnám jako dětské plastové hračky oproti skutečným lopatám. Zatímco do baterek lze teoreticky uložit 17,7 GWh, do PVE až 37,4 GWh. Dohromady máme tedy teoreticky 55,1 GWh a to slovo „teoreticky“ neopakuji náhodou. V praxi si lze totiž sotva představit situaci, kdy bateriová úložiště zejí prázdnotou a souběžně není v horních nádržích přečerpávaček ani kapka.

Nicméně i kdybychom počítali s touto teoretickou hodnotou a vzali v úvahu instalované výkony, které jsou u baterek a PVE v tuto chvíli přibližně rovnocenné, zjistíme, že při nejlepší vůli mohou Němci z akumulace vyždímat pětinu průměrného zatížení na dobu asi pěti hodin. Že to bude zoufale málo i z pohledu řešení přebytků, o tom svědčí systematicky rostoucí počet hodin, kdy je v Německu elektřina zadarmo či za zápornou cenu.

Teď trochu vyšší matematika. Běžný kontejner pro velkokapacitní úložiště, který nabízí nejefektivnější bateriovou akumulaci, má rozměry 12,2 × 2,5 × 3,2 metrů. V maximální variantě se do něj vejdou 4 MWh a celá tahle legrace váží 45 tun. Když bychom za sebe skládali ekvivalent stávající německé kapacity, těch 4425 kontejnerů o váze skoro 200 tisíc tun by vyplnilo dálnici ze Stuttgartu do Heilbronu (cca 54 km).

Nenechte se ale zmást. Prognózy slovutného Fraunhofer Institutu říkají, že aktuální akumulační boom je jen předzvěstí nadcházejícího megaboomu, který dovede Německo až k těžko uvěřitelné celkové úložné kapacitě 440,7 GWh v roce 2045. Tedy ekvivalentu 100 000 kontejnerů o váze 4,5 milionů tun, které by vyplnily několik dálnic ze severoněmeckého Hamburku až do jihorakouského Klagenfurtu.

Jenomže stejný institut zvěstuje megaboom i v obnovitelných zdrojích…

…takže bez ohledu na želví turbopohon bude v roce 2045 Achilles za tolika zatáčkami, že na něj želva už ani neuvidí.

Asi se shodneme na tom, že nedostatek je trochu větší problém než přebytek. Zkusme si tedy na poslední výživné německé (a vlastně i celoevropské) Dunkelflaute 11.-13. prosince 2024 namodelovat, jak by to mohlo v roce 2045 (ne)fungovat. Přidejme optimistický předpoklad, že v předcházejícím období se nějakým zázrakem podařilo naplnit elektřinou „každý volný kýbl“, takže do pondělí 11. prosince 2045 se Německo probudí s naakumulovanými 440,7 GWh.

Napřed zkusme přes palec napočítat potřebnou disponibilitu výkonu. Soláry budou po většinu času na nule a jen kolem poledne přinesou tři neveliké kopečky s vrcholem kolem 14-20 GW. Větrníky se budou víceméně kontinuálně potácet kolem 8,5-10 GW. Voda a biomasa dodají plus minus dnešních 7, možná 10 GW. Ať koukám, jak koukám, vidím tam deficit jako hrom, protože prosincové průměrné zatížení se v roce 2045 klidně může pohybovat někde na úrovni 80 GW (však víte proč – elektrifikace vytápění, dopravy a průmyslu)! Čili po dobu těchto tří dnů bude chybět většinu času více než polovina výkonu. Vlastně nebude, moment, vždyť máme ty plné kýble!

Když si ten naakumulovaný objem rovnoměrně rozdělíme na oněch 72 hodin, tak máme v každou hodinu… chvilka napětí… plus 6 GW. Hm… To jsme si moc nepomohli. Ale třeba blbě počítám. Zkusme to jinak – přes výrobní bilanci.

Takhle to vypadalo reálně vloni:

A pokud bychom přenásobili soláry a větrníky multiplikačními konstantami z roku 2045, vypadalo by to takto:

Výše uvedené zdroje vyrobí za tři dny dohromady 2 TWh, když k tomu tedy přičteme naše naakumulované kýble, jsme s bídou na 2,5 TWh. Jenomže už v roce 2024 Německo za tyto tři dny spotřebovalo skoro 3 TWh a v roce 2045 to velmi pravděpodobně bude spíš 4,5 TWh! Čili výpočet je potvrzen, polovina výkonu i výroby prostě bude chybět… (a to jsem tam ve výpočtu ještě omylem nechal tu ropu, ale ta je stejně marginální)

Aby nedošlo k nedorozumění. Cílem tohoto textu rozhodně nebylo pohanit jednu konkrétní technologii, o níž se hodně mluví. Bateriová úložiště mají objektivně fantastické vlastnosti, hlavně bezkonkurenční flexibilitu, rychlost a účinnost, takže se skvěle hodí do průmyslu, ale i do domácností a dalších provozů. Stavme jich co nejvíc, podporujme je, mluvme o nich v superlativech. Nepředstavujme si ale, že samy o sobě jsou oním game changerem, který umožní úplný odchod od fosilních paliv. Bude to jako se vším – trochu to pomůže, ale v dohledné době od toho nelze očekávat revoluci. Vzhledem k rozvírajícím se nůžkám mezi instalacemi v OZE a akumulaci bohužel v Německu ani ostatních zemích nesměřujeme k řešení, ale spíš k prohlubování problémů, které vidíme už dnes (krása střídá nádheru, totiž záporné ceny střídají výkonové deficity).

Na druhou stranu v Česku můžeme být v tomto ohledu zatím úplně v klidu, protože do současné německé pozice se naše želva dostane nejdřív za nějakých 10-15 let. A to už bude německý Achilles zase úplně někde jinde (zdráhám se upřesnit kde).

P.S.: Pokud by Němci do roku 2045 stihli rozběhnout robustní vodíkovou energetiku, pochopitelně by to oním game changerem mohlo být, protože v zimě by jim pomáhalo to, co si přes léto nafoukali a nasvítili. Ale zatím to tak opravdu nevypadá, vodíkovým projektům se skoro nikde na světě nedaří a cenové odhady do budoucna stoupají. Ale to už je na jinou debatu.