Při zatmění Slunce padla výroba solárů v Texasu skoro na nulu

Položím vám hádanku: Když nastane zatmění Slunce (nejlépe úplné a při jasné obloze), energetická síť s vysokým podílem fotovoltaiky obdrží na začátku a na konci tohoto astronomického jevu dvě rány. Která z nich bude silnější?

Správná odpověď zní: Záleží na tom, zda se zatmění odehrálo dopoledne či odpoledne. Tušíte proč? Pokud ne, spíš než za energetikem běžte za astronomem či meteorologem. Je to prosté, zatímco dopoledne intenzita slunečních paprsků postupně sílí, odpoledne naopak slábne a podle toho vypadá i výrobní křivka solárních elektráren (někteří energetici přezdívají grafu solární výroby cukrářskou metaforou „lízátka“).

Při dopoledním zatmění je tedy „první rána“ do soustavy slabší, protože fotovoltaiky teprve nabíhají a při troše štěstí ani nestihnou dosáhnout vysokého výkonu, než se propadnou k nule. Druhá rána je naopak silnější, protože až Měsíc přestane překážet Slunci, výkon fotovoltaik prudce vzroste z nuly na úroveň blízkou maximální hodnotě daného dne. Při odpoledním zatmění je to obráceně: nejdřív silnější rána (pád z velké výšky) a pak slabší (nájezd na nižší výkon).

Když nastalo zatmění Slunce v pondělí 8. dubna 2024 ve Spojených státech amerických, to kupodivu není úplně triviální otázka. Dokonce se ani nedá říct, jestli to bylo spíš dopoledne nebo odpoledne. Zatmění totiž postihlo oblasti ve čtyřech časových pásmech.

Začneme Texasem, na jehož energetickou síť měla nebeská škatulata největší dopad. National Renewable Energy Laboratory odhadla maximální výkonový propad fotovoltaiky na 93 % a její prognóza se víceméně naplnila. Mezi polednem a časem 13:30 tam výroba poklesla z 13,5 GW (což v tu chvíli reprezentovalo 27 % dodávek) na pouhých 0,8 GW.

Graf denní výroby potvrzuje, že Texas tento výpadek nahradil pomocí plynových zdrojů, které z 18,7 GW vystřelily na 27,5 GW. Království za flexibilní zdroje, co? No, nutno ale přiznat, že při zatmění se už činila i bateriová úložiště, jejichž výkon se zvýšil z nuly na 1,4 GW. Oproti manévru zemního plynu šlo však spíše o drobnost (asi jako když dvěma kulturistům pomáháte odnést stůl tím, že ho jednou rukou „taky přidržujete“).

Zvěsti o velkém triumfu bubnovaly baterkářské tamtamy naopak v Kalifornii, kde skutečně lze hovořit o tom, že bateriová úložiště takřka bez pomoci zemního plynu vykryla celé zatmění Slunce. Když se ale podíváte na graf, zjistíte, že to nebyla o moc větší drobnost než v Texasu. V Kalifornii totiž rozhodně neměli totální zatmění – jen částečné a to se na produkci solárů projevilo jen v řádu nižších gigawattů.

Když se zeptáte přímo síťařů, co je na zatmění Slunce nejzákeřnější, odpoví vám jednohlasně: „Nepředvídatelnost a s ní související riziko skokových změn v síti.“ Samotná událost je pochopitelně předvídatelná i desítky či dokonce stovky let dopředu. Ale jaké bude v den D a hodinu H počasí, to kolikrát nevíte ani hodinu předem. Vyprávět by o tom mohli dispečeři z Midcontinent Independent System Operator, kteří se starají o oblast od Minnesoty přes Indianu až po Louisianu. Podle odhadů společnosti Grid Status měl výkon solárních elektráren poklesnout ze 4 GW na 2 GW. Ve skutečnosti ale spadl až na 300 MW, což okamžitě způsobilo raketový nárůst cen elektřiny.

Při minulém zatmění Slunce v roce 2017 se Američané ještě tolik nezapotili, protože měli v síti zapojeno podstatně méně fotovoltaiky než dnes (35 GW oproti dnešním 95 GW). Až budou mít další zatmění v roce 2044 (ano, poněkud si počkají), bude to zase o něco složitější, protože výkon fotovoltaik bude násobně vyšší.

Já sám si pamatuji úplné zatmění Slunce v Česku a Evropě v roce 1999. Tehdy se o energetických dopadech vůbec nemluvilo, protože žádné nebyly – ani nemohly být. Celá Evropa měla nainstalovaný v solárech slovy jeden gigawatt…

V roce 2015, to už byla jiná káva. Šlo vlastně o první zkušenost svého druhu vůbec a očekával se dramatický propad výroby ve fotovoltaice o 35 GW. Provozovatelé soustav po celé Evropě se na tuto událost připravovali několik měsíců a brali ji jako bezprecedentní zátěžový test. Nakonec se ale žádné drama nekonalo, protože nad klíčovými oblastmi bylo zataženo a rozdíl ve výrobě vůbec nebyl tak velký, jak se předpokládalo. Zvláštní, že? Z čeho by měl výletník zkažený den, z toho má energetik v době zatmění Slunce radost. A naopak.

Pak přišla další zatmění Slunce v letech 2021 a 2022, byla to zase trochu větší fuška kvůli dramatickému nárůstu instalovaného výkonu ve fotovoltaice, ale vládci drátů to opět zvládli. A až bude v roce 2027, dopadne to zase dobře. Nestrašme se blackouty, důvěřujme síťařům, v oblasti prevence a sbírání zkušeností se chovají podobně zodpovědně jako třeba řídicí letového provozu.

Vzkaz, který nám v nepravidelných termínech dává Měsíc, by se měl interpretovat spíše jako připomínka toho, že správná energetika by měla maximálně usilovat o to, aby dokázala předvídat nepředvídatelné. A z těchto důvodů by neměla být nikdy dimenzována „na dřeň“, ale s rozumnou výkonovou rezervou. V rámci diskuze o transformaci je toto stále poněkud podceňovaný aspekt.

Smáli jste se Američanům, že na příští úplné zatmění si počkají dvacet let? Co vás nemá – nad Českem se ho dočkáme až v roce 2135. A to bude teda jízda, protože v solárech bychom v tu dobu mohli mít klidně i přes 100 GW. Ale žádný strach, výpadek v pohodě vykryjeme. Bohatě postačí trochu zahýbat temelínským fúzním reaktorem (a kdyby to nestačilo, tak i dukovanským).