Tasmánie už jede skoro ze 100 % na OZE. A dokazuje, proč to jinde nepůjde

Mezinárodní agentura pro energii (IEA) ve své dosud nejnovější zprávě o rozvoji obnovitelných zdrojů energie uvádí země, které se nejvíce blíží k dosažení stoprocentního podílu OZE na výrobě elektřiny. Zavřete oči, vydechněte a nechte ten seznam na sebe chvíli působit. Cože? Jo, vy ho nevidíte (a ještě k tomu nedýcháte). Tak jinak. Kuk!

Zkušené (a již otevřené) oko na první pohled zaujme fakt, že TOP TEN ovládají vodní velmoci: Kostarika, Nepál, Etiopie, Island (o tom jsem psal tady), Norsko (třeba tady) a Brazílie. K nim bych ještě doplnil Paraguay, Uruguay (tady), Albánii, Bhútán, Namibii a řadu dalších převážně afrických zemí, které IEA kvůli metodice či selektivnímu analytickému přístupu zrovna v tomto přehledu nepokrývá (chápu to, zeměkoule je moc velká).

Fun fact? Kdybychom opravdu řešili jen tento oblíbený parametr (podíl OZE na výrobě elektřiny) a nic dalšího (třeba přístup k elektřině a další zbytečnosti), části černého kontinentu bychom už dnes mohli považovat za dekarbonizované. Ony se přitom ve skutečnosti ještě ani nestihly karbonizovat…

Zaujal-li vás vysoký podíl OZE u Rakouska, Portugalska a Litvy vyhnaný i jinými než vodními zdroji, vězte, že „poslední míle“ je vždy nejsložitější a že jde o země brutálně závislé na dovozu elektřiny. Zdaleka nejzajímavějším příkladem tak pro mě zůstává soběstačné a na vodě ne zas tak závislé Chile, které však třetinu spotřeby pořád pokrývá uhlím a plynem.

Než se ponoříme do analytických hlubin, musíme si něco důležitého vyjasnit. Víte, proč je diskuze o „100% OZE“ tak vyšperkovaná? (jak by řekl Jan Koller z legendární reportáže Honzo, pojďte k nám) Čert vezmi kulturní války a fakt, že naprostá většina lidí se spolu nedokáže bavit věcně, kultivovaně a bez emocí ani o ligovém fotbale. To všechno hraje v energetice taky roli. Ale první problém zde z pravidla nastává už při definici tématu.

Když se hádáme o těch 100 %, o čem se to vlastně bavíme? Pouze o elektřině nebo o celkové primární energii? Pokud pouze o elektřině, fakt jde jen o OZE nebo zohledňujeme všechny bezemisní zdroje, a bereme na milost i jádro? A pokud opravdu jen o OZE, řadíme tam i vodu a biomasu?

To je ale jenom začátek. Zajímá nás energetická soběstačnost či nezávislost na sousedech? Co velikost systému, zohledníme ji? A budeme počítat i tak přízemní parametry, jako jsou náklady a dopady na bezpečnost a spolehlivost soustavy?

Je to už nějaký pátek, co jsem objevil tuto zprávu provozovatele australského energetického trhu a přenosové soustavy AEMO (takového ČEPSu a OTE v jednom) a tasmánského TasNetworks. Než vás s ní seznámím, nasprosto z ní vytrhnu jednu větu a vytesám ji tady do kamene, protože si to fakt zaslouží:

Jinými slovy: Na celé zeměkouli nenajdete energetiku, která by dosahovala alespoň velikosti Prahy, a přitom jela kompletně na slunce a vítr. Každá taková dosud vyžaduje nějaké synchronní elektrárny, tedy tepelné či vodní.

Aspiraci stát se první výjimkou z tohoto pravidla už nějaký pátek projevuje energetický systém Tasmánie, který příhodně splňuje gigawattové měřítko, byť doslova o uši tasmánského čerta. Tasmánie, to je ten ostrov ve tvaru kočičí hlavy hned pod Melbourne a z hlediska energetiky klasická vodní velmoc, která však v posledních letech mocně šlape do solárů a větrníků.

Tak tahle kočičí hlava už v některých okamžicích produkuje až 92 % elektřiny z IBR, tedy větrníků a fotovoltaiky (jak je to možné, to se dozvíte za chvíli). A studie AEMO a TasNetwork si klade prostou otázku: Není to málo, Antone Pavloviči? Nemohlo by to být 100 %? A ne jen chvilku, ale pořád?

Pokud jste se právě pohledem vrátili na ty koláče nakynuté udržitelností a klepete si na čelo, jste přesně tam kde já na začátku čtení té zprávy. Proč by se safra někdo zbavoval bezemisní (!) vody jen kvůli tomu, aby mohl machrovat, že jede ze 100 % na IBR?

Ve skutečnosti však autoři tak bizarní ambice neměli. Jen chtěli využít unikátní příležitost a doplnit diskuzi o 100% IBR konkrétním modelem a analýzou rizik. Cílem bylo prověřit, za jakých podmínek a omezení by byl v Tasmánii představitelný energetický systém zcela bez synchronních zdrojů, a přenositelné závěry nabídnout Jižní Austrálii či jiným energeticky progresivním regionům. Cílem rozhodně nebylo připravit munici na bourání vodních elektráren – ty by měly hrát i nadále roli zálohy a bezpečnostní pojistky.

Uznejte sami, že to už zní naopak jako velmi užitečný počin, a to minimálně ze dvou důvodů: 1) Když vodní elektrárny nevyrábějí, šetří vodu v přehradách, takže vypínat je není úplná hovadina. 2) Nebýt této studie, cíl 100% IBR by se mohl vykládat jako hotová věc – a to nejen v tasmánských country pubech.

V životě by mě nenapadlo, že budu psát o tasmánské energetice. Ale když jsem psal o turkmenské…

Tak jen z rychlíku: Voda 2 295 MW, vítr 568 MW a pak už jen něco málo v plynu. FVE 314 MW, ale to jsou jen střešní instalace, které snižují zatížení. Mimochodem Jižní Austrálie jich má tolik, že v některých situacích jí klesá zatížení pod nulu… Zpět k Tasmánii, ať dokončíme kouzlo: Roční spotřeba 10,5 TWh, průměrné zatížení 1190 MW (minimální 937 MW a maximální 1669 MW).

Ty lívance REZ T1-3 reprezentují jakési rozvojové zóny pro OZE, v nichž Tasmánci plánují stavět nové kapacity, a to výhradně z čeledi IBR.

Zatímco v současnosti jsou schopni teoreticky výkonově pokrýt minimální roční zatížení, už v příštím roce to bude i to průměrné a v budoucnu dvojnásobek maximálního.

A teď to nejdůležitější (a nesmějte se moc nahlas): podmořský HVDC kabel Basslink s importní kapacitou 478 MW, jediné přeshraniční spojení. Už dnes je naprosto zásadní součástí tasmánské energetiky a při hypotetickém definitivním odchodu od domácích synchronních zdrojů by jeho význam ještě řádově stoupl. Jedině díky němu dokáže Tasmánie vyrábět až oněch 92 % elektřiny v IBR (běžně třeba 70-80 %). Do této statistiky se totiž nezapočítávají importy. Ten kabel přitom ústí do kontinentální Austrálie ve státě Victoria, jehož dominantním energetickým zdrojem zůstává hnědé uhlí…

Čímž se dostáváme k vysvětlení, proč je to celé tak unikátní: Máme před sebou de facto ostrovní systém (bez synchronního interkonektoru). Chceme-li dokázat bezpečný a spolehlivý provoz pro 100% IBR, nic vhodnějšího už neseženeme. K čemu tedy studie dospěla?

Krátká verze: Že bezpečný provoz tasmánské sítě při 100% výrobě z IBR není se současnou skladbou zdrojů a zařízení dosažitelný.

Teď ta delší.

Největší problém spočívá v regulaci frekvence a zejména pak reakci na běžné poruchové události. I laik snadno nahlédne, že při výpadku Basslinku v importní poloze 380 MW nepomůže tasmánské síti ani rychlý nájezd odstavených vodních či plynových elektráren, modlení, Chuck Norris, prostě nic. Hotovo, vymalováno.

Studie dále zvažuje využití DSR, ale dospívá k závěru, že tento nástroj by nedokázal zareagovat s dostatečnou pohotovostí.

Pokud by se systému nějakým zázrakem podařilo ustát první ránu, infrastruktura by stejně nebyla schopná spolehlivě vrátit frekvenci do 30 minut do bezpečného pásma ani udržet tzv. ROCOF (frekvenční změnu) do předepsaných 3 Hz/s.

Protože žádná pozemská energetika, která rozlévá střídavý proud do stodoly a do chléva, ve skutečnosti nemůže ani v hypotetickém 100% IBR formátu fungovat zcela bez setrvačnosti, počítá se v Tasmánii s využitím tzv. synchronních kompenzátorů. To jsou takové točící se blbosti, které prakticky nedodávají činný výkon, ale poskytují síti setrvačnost, zkratový výkon, jalový výkon k regulaci napětí a přispívají k tlumení oscilací i dynamické a přechodové stabilitě soustavy.

Tasmánie jich má docela dost, ale v režimu 100% IBR by musely být skoro všechny pořád zapnuté a stejně by to nestačilo, protože se skoro všechny nacházejí na severu. Na jihu dodávají všechnu systémovou podporu vodní zdroje. Ty by tedy v modelovém scénáři musely jet na minimální výkon (čímž by se z těch 100 % stalo míň, ale nechme to být).

Provoz tasmánské sítě při 100% výrobě z IBR by byl teoreticky představitelný pouze s dostatečně velkým bateriovým úložištěm. BESS s výkonem 65 MW by dokázal ustát první náraz po výpadku Basslinku a překlenout deficit do nájezdu vodních zdrojů.

V zájmu redundance by však bylo záhodno přidat ještě druhé velké úložiště. Z technického hlediska by dávalo smysl koncipovat jej jako grid-forming zařízení, které by dodávalo setrvačnost a další systémovou podporu, a zvážit jeho umístění na „síťově slabém“ jihu země.

Z hlediska finanční náročnosti by bylo nutné prozkoumat kompenzace za všechny podpůrné služby, nejen řízení výkonové rezervy v reálném čase, ale právě i poskytování setrvačnosti a další systémové podpory.

Krátká vsuvka: Pokud vás zajímá, kolik platí Tasmánci za elektřinu, když jedou už skoro ze 100 % na OZE, vězte, že průměr odpovídá příjemným cca 60-70 eurům/MWh. Při omezení Basslinku a výkonové nerovnováze však běžně dochází k cenovému odtržení od pevninské Austrálie a nárůstu cen až na stovky eur/MWh (jako u nás).

V závěru studie dále konstatuje, že pokud bychom to s těmi 100 % z IBR mysleli opravdu vážně, bylo by nezbytné posoudit odolnost systému při mimořádných událostech (nejen běžných poruchách).

A teď prvotřídní jobovka. Čert vezmi, že i v tomto scénáři máme pořád vodní zdroje alespoň „v pozoru“ či v provozu na minimální výkon. Berme to jako havarijní pojistku mimo rámec běžného fungování. Co mě ale fakt zaráží, je, že analýza vůbec neřeší případ, kdy v Tasmánii třeba tři dny nefouká. Jsem si jist, že jsou tam skvělé povětrnostní podmínky (kapacitní faktor až k 40 procentům), ale spolehnout se na ně nedá. I kdyby Tasmánie zkusila fungovat v režimu 100 % IBR až ve 30. letech, jsem přesvědčen, že už v prvním týdnu by musela najet nějaká ta vodní elektrárna…

Nenechme se zmást. Psát teoretické studie je jedna věc a reálný provoz věc úplně jiná. Vzpomeňme na tristní zkušenost kanárského ostrovu El Hierro, který chtěl mít uhlíkově neutrální elektřinu z kombinace větrníků a přečerpávací vodní elektrárny. Spočítalo se to moc hezky. Ale realita je taková, že tam dodnes jedou diesely… A to se bavíme o systému, jehož velikost je o tři řády nižší! (špičkové zatížení 8 MW)

Nicméně abych nebyl jen negativní. Jsem přesvědčen, že Tasmánci těch 100 % z IBR nakonec přeci jen jednoho krásného dne dají, a to díky novému HVDC kabelu Marinus Link, který jim přinese až dalších 1500 MW z uhelné Victorie. Pak se ale už opravdu nebavme o soběstačnosti ani o čisté energii.

Na závěr zkusím pojmenovat, co si z tasmánského příběhu můžeme odnést my, Evropané, respektive Češi. Při této příležitosti připomínám, že EU navzdory rozšířeným představám o Green Dealu kupodivu nemá žádný oficiální target, pokud jde o cílový podíl OZE v energetickém mixu (natož IBR). V některých dokumentech lze pro rok 2050 nalézt pouze odhad 80 %.

Pravda, když jsme před 20 lety měli 16 %, kdo tehdy čekal, že v roce 2024 už budeme mít 47 %? Nezapomínejme však, že nám tam pořád straší synchronní voda, a dokonce i neméně synchronní biomasa. A že čím blíž budeme „poslední míli“, tím to půjde pomaleji, dráž a složitěji. A tím víc nám to bude komplikovat spolehlivý a bezpečný provoz energetiky.

Jistě se dočkáme krátkých intervalů, kdy značná část Evropy pojede ze 100 % na OZE. Ale je naprosté sci-fi chtít to po celém kontinentu, a ještě k tomu v permanentním režimu. Tyto úvahy ve výsledku rozvoji moderní energetiky nepomáhají – ba naopak. Je to medvědí služba.

Začněme raději o OZE přemýšlet racionálně jako o skvělém doplňku a ne o samospásné technologii. Nadcházející energetická krize nám jasně potvrzuje, že každý ušetřený kubík plynu a kilogram uhlí dává smysl. Stavme rozumné množství větrníků v lokalitách, kde to místním nevadí, a FVE především do vlastní spotřeby. A o tasmánském snu si nechme zdát.