Proč se jádro nemá rádo se soláry a větrníky aneb důsledky kachní křivky

Hospodské diskuze by měly být v českém prostředí legislativně zakotveny mezi prvky kritické infrastruktury. Odnepaměti formují nejen veřejnou diskuzi, ale dost často i reálnou politiku. Když se u Jardy Duška (zjevně mého vzdáleného příbuzného) sejdou Babula, Novák, Zatloukal a Prášek a nad několika škopky semelou nejen fotbal (ach jo, se skřípěním zubů gratuluji do Plzně) a ženské, ale taky budoucnost české energetiky, zcela určitě bude jeden z nich prosazovat líbivou kombinaci jádra a obnovitelných zdrojů (tipnul bych společensky zodpovědného Práška). Ono to zní tak nějak univerzálně, že? Myslíme na přírodu i na fabriky! Jenomže ve skutečnosti pečeme dort, za který by se nemuseli stydět ani pejsek s kočičkou.

Z energetického i ekonomického hlediska jde totiž jádro s OZE dohromady asi stejně dobře jako kachna s mléčnou čokoládou. Přesto právě tuto evidentní šmakuládu prognózují v našem bezemisním menu nejen politici, ale i všechny důležité strategické dokumenty v čele se Státní energetickou koncepcí.

Proč nám to v lepším případě nebude chutnat a v horším skončíme v křečích v hovorně Tondy Blaníka? Podivnou shodou okolností za to může jev, kterému energetici slangově přezdívají „kachní křivka“.

Čím víc máme v síti připojené fotovoltaiky, tím mohutnější denní kopce vidíme ve výrobních grafech. Ty už jsou dnes profláknutější než hádka dvou (či tří?) nejmenovaných státníků v Oválné pracovně. Když se ale na stejný problém podíváme obráceně, místo kopce spatříme menšího vodního vrubozobého ptáka, který v kontextu energetiky zatím zas tak slavný není.

Až donedávna přicházely „nejkachnovitější“ křivky ze slunné Kalifornie, která v posledních deseti letech nedělala nic jiného, než že stavěla soláry (a samozřejmě točila filmy a občas dost hořela).

A teď ten slíbený pohled z „druhé strany“. Když od hodinové spotřeby odečtete výkon na počasí závislých zdrojů, vyjde vám tzv. čisté zatížení, jinými slovy výkon, který je potřeba v dané chvíli „vzít do teplých“ pomocí stabilních zdrojů. V průběhu dne pak tento parametr postupně kreslí onu kachnu – ráno ocas, přes den bříško a večer krček a hlavu se zobákem. Vtip je v tom, že zatímco v roce 2015 ta kachna vypadala jako přejetá Teslou Cybertruck a teprve v následujících letech dosáhla zdravě kyprých tvarů…

…předloni už připomínala spíš kalifornský Grand Canyon.

Má to hned několik důsledků. Tady je pár těch příjemných:

- přes den spadnou ceny silové elektřiny k nule

- ušetří se spousta fosilního paliva

- ušetří se spousta nosů obyvatel sousedících s fujtajblovými elektrárnami

- ušetří se ještě více tun plynu, o němž klimatologové říkají, že otepluje planetu (a já se s nimi rozhodně nepřu)

- baterkáři si nacpou teřichy, co se do nich vejde

Seznam těch méně příjemných důsledků je bohužel poněkud delší:

- když ceny silovky spadnou až pod nulu, vyplatí se (na krátkodobých trzích) vyrábět fakt jen těm, kdo pobírají tučné provozní dotace

- dramaticky stoupají nároky na řiditelné zdroje, které musejí ráno naběhnout, přes den sjet a večer ze sebe vymáčknout dost často i naprosté maximum

- kachní bříško zakrajuje do ekonomiky všech stabilních zdrojů, takže ani ty se běžně neobejdou bez nějaké formy veřejné podpory

- protože kvůli regulaci frekvence a dalším kvalitativním prvkům musí být vždy alespoň v režimu nezbytného „přicmrndávání“ nějaké točivé zdroje (dokonce i v situaci, kdy by to OZE výkonově zvládly samy), přirozeně vznikají přetoky do okolních zemí, a to běžně v době, kdy o ně nikdo nestojí

- v extrémních (ale v praxi stále častějších) případech musí provozovatel soustavy přistoupit k řízenému omezení výroby na počasí závislých zdrojů a odškodnění jejich provozovatelů

- vzhledem k nevyzpytatelnosti počasí je třeba se smířit s tím, že predikce občas nevyjdou a výrobní křivka vypadá úplně jinak, než jak jsme si ji namalovali (což opět prodražuje provoz soustavy)

- dramaticky stoupají nároky na přenosové a distribuční sítě, které se musejí vyrovnat s obousměrným provozem typu „Jižní Spojka po ránu“

- proměna kachny v kaňon destruuje koncept základního zatížení neboli baseloadu a zavádí poněkud luxusní koncept dvojí energetiky

Poslední bod si zapamatujte, protože pro pointu tohoto článku bude klíčový.

Dost bylo teorie, vzhůru na hon za kachnami nejrůznějších čeledí! Důležitá připomínka: Nároky na řiditelné zdroje tu samozřejmě byly i před nástupem OZE, a to kvůli denním, týdenním či sezonním výkyvům spotřeby. Obecně však tento přirozený fenomén rozhoupává síť o dost méně než OZE schopné pokrýt 100 % zatížení. Když se pak oba fenomény v nepříznivém gardu zkombinují, stojí to za to… (jak si za malou chvíli ukážeme).

Kalifornská duck se doslova smažila v solárních polích, zato vítr jí sotva načechral pírka (tento americký stát kupodivu zatím nemá moc větrníků). Co ale třeba taková německá Ente, která za příznivých povětrnostních podmínek ani nemusí mávat křídly?

Za doslova kachní biotop lze označit týden od 17. března 2025, který napřed přinesl čtyři vzorové nadýchané (či nadýmavé?) kachny a následně cosi jako hada, který se snaží navštívit svého kamaráda krtka. Velmi zajímavé jsou obě pasáže. Nezbytná vysvětlivka: výše položená černá čára je celkové zatížení a níže položená čisté zatížení (po odečtení slunce a větru).

Mám k tomu hned několik zásadních postřehů:

1) Při bezvětří potřebují Němci sjíždět nahoru a dolů o závratných 45 000 MW! (čti: minimálně tolik vyžaduje jejich síť řiditelných, a tedy převážně fosilních zdrojů)

2) Při větrném počasí padá čisté zatížení k nule, či dokonce pod ni, což nevyhnutelně vede k obtěžování sousedů elektřinou typu „dříví do lesa“

3) To stylové šedozelené „véčko“ z 22. března nápadně kopíruje náběh a odchod solárů, čili velmi pravděpodobně se za ním skrývá dočasné, ale masivní nucené odpojování větrníků

A teď to nejdůležitější. Představte si, že by Němci nikdy neodešli od jádra, a přitom s nezměněnou zuřivostí rozvíjeli solární a větrnou energetiku. Zatímco v „kachní“ pasáži je aspoň teoreticky prostor sotva pro polovinu někdejší německé jaderné flotily, v té „hadovité“ už není prakticky žádný. Jádro by se prostě na víkend odstavovalo, což je technicky i ekonomicky poněkud nepředstavitelné.

Pokud vám snad německá Ente nešmakovala, je libo francouzské foie gras?

Zatímco bezvětrné pracovní dny přinášejí jemnou paštiku s naprosto minimálními nároky na řiditelné zdroje (do 15 000 MW, a to je francouzská energetika trochu větší než ta německá), větrný víkend doslova žaludeční brus, zaviněný právě kombinací nevhodně nízké spotřeby a nevhodně vysoké na počasí závislé výroby. Jen samotné jádro muselo kvůli slunci a větru snížit výkon až o 20 000 MW!

Výše uvedený jev lze bohužel označit za trend. V loňském ruce musela společnost EDF snížit výrobu elektřiny z jádra o 30 TWh. Provozovatel největší evropské jaderné flotily s 57 reaktory podle svých slov čelil zvýšeným provozním nákladům a „technickým a organizačním omezením, která společnost nikdy dříve nezažila.“ Kvůli stoupajícímu tlaku OZE na jadernou energetiku už francouzská vláda snížila cíl pro instalovaný výkon solárních zdrojů v roce 2030 o 10 %.

Nicméně ve srovnání s Němci jsou na tom Francouzi pořád skvěle. Zatímco Němci musí v řiditelných, a tedy převážně fosilních elektrárnách za normálních okolností udržovat v pohotovosti cca 45 000 MW, Francouzům stačí ani ne třetina!

Člověk nemusí být zrovna Dana Drábová, aby se dovtípil, proč jádru nesvědčí rychlé a významné změny výkonu. Jádro je typický zdroj základního zatížení neboli baseloadu. To znamená, že až na nejnutnější odstávky by mělo jet neustále na plný knedlík (což se docela hodí k té německé kachně). Ano, při optimálních klimatických podmínkách pochopitelně není problém cuknout s výkonem trochu dolů a zahojit se na „nakoupení“ výkonu za zápornou cenu, případně vyčlenit část výkonu pro služby výkonové rovnováhy. Ale jet schválně na půl plynu, neřku-li odstavovat na víkend, to je pro jádro technická i ekonomická sebevražda. Stejně jako pro provozovatele obnovitelných zdrojů nuceně „zařezávat“ výrobu ze solárů a větrníků.

Jestli na to máte kachní žaludek, pojďte si se mnou ještě namodelovat ošklivé káčátko pro Česko v roce 2040. Podle odvážnějšího scénáře z MAF 2023 máme mít v té době 14 297 MW v solárech a 2 931 MW ve větrnících. Protože průměrné zatížení kvůli elektrifikaci všehomíra vyleze někam na 10 500 MW, za ideálního počasí na tom budeme stejně jako dnes Kaliforňané a Němci. Jinými slovy nebude tam chvílemi prostor pro žádný ze stávajících bloků Temelína ani Dukovan, natož pro nějaké nové!

Problém může pochopitelně zmírnit akumulace v podobě přečerpávacích elektráren a bateriových úložišť. Nepředstavujme si však, že jde o řešení. Abychom uplatnili tak obrovské přebytky, potřebovali bychom řádově desítky Dlouhých strání, respektive tisíce Vítkovic. A i kdyby, pořád by nám to nějak neřešilo celkem běžně vídaný stav, kdy několik dní či týdnů nefouká nebo nesvítí.

Nyní mi odpusťte takový oslí, či spíše kachní můstek k představení stručného receptu na bezpečnou, cenově dostupnou a udržitelnou energetiku v zemích, které nemají bůhvíjak skvělé podmínky pro obnovitelné zdroje:

1) Vezměte nejnižší zatížení v roce a něco málo k tomu přidejte (v Česku cca 4000 MW, takže dejme tomu 5000 MW).

2) Vybudujte tolik jaderných elektráren, aby dokázaly pokrýt minimálně toto zatížení (dnes jsme v tomto ohledu naprosto v cajku)

3) Polovina energetiky je vyřešená (bezemisní, relativně cenově dostupná a bezpečná). Nyní budujme obnovitelné zdroje, ale ne o moc víc, než činí onen nevyřešený zbytek.

4) Souběžně stavme či udržujme řiditelné zdroje plus akumulaci ideálně ve stejné kapacitě.

5) Za stálého míchání snižujme emise řiditelných zdrojů.

Problém je v tom, že pokud to myslíme skutečně vážně s tou dekarbonizací, musíme to myslet skutečně vážně i s elektrifikací všehomíra. Čímž pádem se klidně může stát, že nejnižší zatížení nebude 4000 MW, ale klidně 7000 MW, takže toho jádra bude za potřebí skoro dvakrát tolik, než máme teď. Budeme-li ale místo jádra mermomocí cpát do baseloadu obnovitelné zdroje, nevyhnutelně tím zvýšíme i nároky na fosilní zálohy. Což asi nechceme, protože ty zálohy budeme ještě navíc kvůli ne úplně ideální ekonomice provozu dotovat… Jinými slovy dvojí energetiku (jednu pro hezké a druhou pro ošklivé počasí) budeme budovat tak jako tak. Ale najdeme-li dostatek odvahy k investicím do jádra, ta „záložní“ energetika bude významně menší.

Pravda, výše uvedený návod skutečně nedává příliš smysl v zemích s fantastickými přírodními podmínkami. Třeba jaderku na Islandu, v Norsku či Dánsku si úplně nedokážu představit. Na druhou stranu takoví Španělé mají objektivně vynikající sluneční paprsky i větry (sorry, já musel), a přesto se jádra nadále drží zuby nehty.

Pokud se nám tedy v Česku z různých důvodů nepovede obnovit či rozšířit jadernou flotilu, obávám se, že výrobní grafy budou brzy vypadat takhle.

Ale kdo ví. Třeba je i tento článek jenom nějaká kachna…