ENERGETIKA

Obnovitelné zdroje a role ceny skladování

Autor: Romana Adamčíková, Seniorní konzultantka a Miroslav Lopour, Seniorní manažer, Deloitte

Svět je na cestě k dekarbonizaci, kde jsou klíčovými faktory strategie úspory energie na straně poptávky, energetická efektivita na úrovni výroby, nahrazování fosilních paliv různými obnovitelnými zdroji energie (OZE) a jaderná energie. Evropská unie odhaduje, že podíl elektřiny z OZE dosáhne přibližně 69 % do roku 2030 a 80 % do roku 2050 (z 37 % v roce 2021) a s nárustem se počítá i v ČR. Dle Ministerstva obchodu a průmyslu podíl OZE na výrobě elektřiny v roce 2021 byl 12,6 % a dle prognózy Komory OZE by se v roce 2030 mohlo v Česku vyrobit až 35,3 % elektřiny z obnovených zdrojů. Predikovaný rozvoj OZE bude akcelerovat. A to nejen v důsledku zvyšujícího se tlaku na dekarbonizaci, ale i proto, že v době, kdy se svět potýká s naléhavou potřebou řešit změnu klimatu a přechodem na čistší a udržitelnější zdroje energie, se obnovitelná energie stala majákem naděje.

Obnovitelné zdroje jako vítr a slunce jsou ze své podstaty přerušované. Vítr nefouká stále a slunce v noci nesvítí. Proto jsou součástí predikcí a přechodových strategií předpoklady na odolnou síť s pokročilými možnostmi skladování energie a absorpci těchto proměnlivých faktorů. Flexibilita systému je potřebná zejména v elektroenergetické soustavě, kde skladování energie poskytuje potřebnou stabilitu a spolehlivost pro energetický systém budoucnosti. Systémy skladování energie jsou významnou součástí rozvoje OZE a jejich variabilita představuje výzvu pro stabilitu a spolehlivost soustavy. Proto v souvislosti s predikovaným růstem instalovaného výkonu OZE EU predikuje, že do roku 2030 vznikne více než 200 GW kapacity skladování energie oproti 60 GW z loňského roku. Tato predikce však čelí významné překážce, a to ceně skladování energie a nejisté návratnosti nákladů v čase.

Cenově dostupné skladování energie je klíčem k zajištění stálých dodávek OZE do energetických systémů

Dnes existují v podstatě čtyři typy řešení: technologie skladování prostřednictvím přečerpávání vody, skladování tepelné energie, mechanické skladování energie a systémy pro skladování energie na bází akumulátorů. Z pohledu EU by měla většina dodatečné akumulační kapacity být zajišťována bateriovými uložišti a přečerpávacími vodními elektrárnami (PVE).

Bateriové systémy jsou vnímány jako klíčový prvek pro akumulaci v následujících dekádách, ale jednou z hlavních překážek širokého přijetí tohoto způsobu skladování energie je jeho cena. Nicméně v uplynulém desetiletí náklady na skladování energie dramaticky klesly, a to díky technologickému pokroku, úsporám z rozsahu a zvýšené konkurenci na trhu. Například gigafactory společnosti Tesla v Nevadě v USA je ukázkovým příkladem toho, jak rozsah a inovace snížily náklady na skladování energie. Zařízení vyrábí lithium-iontové baterie v bezprecedentním měřítku, což výrazně snižuje náklady na kilowatthodinu těchto baterií. V důsledku toho byla Tesla schopna nabídnout cenově dostupnější elektrická vozidla a nasadit rozsáhlá řešení pro ukládání energie po celém světě. Dalším příkladem je Hornsdale Power Reserve v Jižní Austrálii. Tato masivní lithium-iontová baterie, často označovaná jako „Tesla Big Battery“, změnila energetické prostředí regionu. Může ukládat přebytečnou energii z větrných farem a uvolňovat ji, když je poptávka vysoká, stabilizovat síť a zabránit výpadkům. Úspěch těchto projektů inspiroval podobné iniciativy v jiných částech světa. V ČR máme v Tušimicích zařízení společnosti ČEZ s výkonem 4MW s kapacitou 2,8 MWh, zařízení společnosti SUAS s kapacitou až 7,45 MWh u Královského Poříčí, v Prakšicích společnost Solar Global vlastní úložiště o výkonu 1 MW a kapacitu 1,2 MWh, v Mydlovarech se nachází zařízení společnosti E.On s kapacitou až 1,75 MWh atd. Bateriové systémy jsou již nyní ekonomicky i technicky úspěšnou technologií, nicméně sama nebude schopna zajistit požadovanou flexibilitu sítě.

EU podporuje rozvoj PVE jako součást strategie energetické bezpečnosti, což ukazuje na klíčovou roli při rozvoji sítí akumulace energie. Nicméně i zde narážíme cenu. Přesto, že z dlouhodobého hlediska je PVE velmi rentabilní projekt, jednou z hlavních nevýhod je značný počáteční kapitál potřebný pro výstavbu. Náklady spojené s výstavbou nádrže a související infrastruktury jsou značné. Velké vodní elektrárny mohou navíc mít významné environmentální a sociální dopady, jejichž řešení často zahrnuje dodatečné náklady. Jakmile je infrastruktura zavedena, zdroj je zdarma a náklady na údržbu jsou relativně nízké ve srovnání s jinými formami. Navíc jsou PVE stavěny tak, aby vydržely mnoho desetiletí, často padesát nebo více let. Tento konzistentní zdroj elektřiny v základním PVE může také přispět k vyšší stabilitě sítě, zejména ve spojení s přerušovanými obnovitelnými zdroji. Právě tato stabilita může dále snížit potřebu nákladných modernizací sítě nebo dodatečných zdrojů.  V ČR se nachází několik vhodných lokalit, které jsou aktuálně za tímto účelem posuzovány.

Akumulace je klíčem k dalšímu rozvoji

Náklady na skladování energie hrají roli při tvorbě cenově dostupné, spolehlivé a dekarbonizované elektroenergetické soustavy napájené z OZE. I když bylo dosaženo významného pokroku při snižování nákladů, dosažení dalšího snižování a řešení souvisejících problémů má zásadní význam pro urychlení přechodu k čistší a udržitelnější energetické budoucnosti. Příklady Gigafactory společnosti Tesla a elektrárny Hornsdale demonstrují potenciál skladování energie pro revoluci v našich energetických systémech. Náklady na skladování energie jsou ale stále velmi závislé na rozsahu výroby. Výroba baterií navíc závisí na kritických minerálech, jako je lithium, kobalt a nikl. Zajištění konzistentních dodávek těchto materiálů za rozumné ceny může být náročné a kolísání jejich dostupnosti může mít dopad na náklady na bateriová úložiště.

PVE se vnímá jako klíčový prvek pro zajišťování stability a bezpečnosti sítě i v dlouhodobém horizontu a to i navzdory vývoji konkurenčních technologií. A přestože je ekonomicky zajímavá, je velmi limitovaná vhodnými podmínkami a vysokou počáteční investicí. Stavební náklady a dopady na životní prostředí mohou být značné. Nicméně jejich dlouhá životnost, nízké provozní náklady a schopnosti skladování energie z nich činí cenná aktiva při přechodu na čistší a udržitelnější energetické systémy. Právě tato životnost může pomoci při amortizaci počátečních stavebních nákladů, což je výhodou v přímém kontrastu s bateriovými úložišti, které mají krátkou životnost.

Rychlý vývoj technologií pro skladování energie vede k tomu, že dnešní špičková řešení mohou rychle zastarávat. V tomto dynamickém prostředí je pro investory náročné se zavázat k dlouhodobým projektům. Obávají se totiž, že by jejich investice mohly být nahrazeny. S pokračujícími inovacemi, strategickými politikami a mezinárodní spoluprací můžeme překonat překážky a vybudovat zelenější a odolnější energetickou infrastrukturu i u nás. Zatímco výše uvedené možnosti mají své výhody i nevýhody, technologie pro skladování energie z OZE bude dokončena v okamžiku, kdy bude schopna nabídnout nákladově efektivní způsob ukládání a uvolnění dle potřeby. Rychlost rozvoje akumulace je daná ekonomickou návratností investice. Při promyšlené integraci s bateriovými úložišti mohou vodní přehrady hrát zásadní roli při zajišťování spolehlivých a odolných dodávek energie při minimalizaci ekologické stopy.