Hanuš Beran: Bude nám teplo alebo zima?

Teplárenské spoločnosti nerozhodnú o svojom ďalšom rozvoji, ale podpíše sa na ňom mnoho ďalších vplyvov, ktoré budú musieť akceptovať.

České teplárenstvo čaká množstvo zmien spojených so zmenami legislatívy, so znižovaním ťažby hnedého uhlia a v mnohých prípadoch i s opotrebovaním či zastaraním používanej technológie. Rozhodnutie o ďalšom rozvoji je potrebné robiť na strane samotných teplárenských spoločností, ale veľa týchto rozhodnutí ovplyvňujú rozhodnutia na štátnej úrovni, najmä z hľadiska energetickej politiky, regulácie, foriem podpory v energetike, rozhodnutiami na komunálnej úrovni a pod. V tomto článku sa preto zamyslíme nad vývojom dopytu po teple, dostupnosťou palív, stavom českého teplárenstva a možným výhľadom do budúcnosti.

Spotreba tepla v ČR

V roku 2009 bola spotreba tepla v domácnostiach na úrovni približne 184 PJ, z toho 47 PJ sa dodalo prostredníctvom systémov centrálneho zásobovania teplom a 137 PJ vyprodukovali decentrálne (najmä lokálne vykurovania zemným plynom, kachle a kotly na tuhé palivá, elektrina). Naproti tomu spotreba v priemysle a ostatných sektoroch bola na úrovni 172 PJ, z toho 119 PJ prostredníctvom systému centrálneho zásobovania teplom a 53 PJ decentrálne. Z uvedených čísel je zrejmé, že mierne prevažuje decentrálna produkcia tepla (190 PJ) oproti centrálnej produkcii (166 PJ).

Budúci vývoj dopytu po teple je veľmi ťažké predpovedať. Z hľadiska vývoja spotreby tepla v domácnostiach existuje veľa faktorov spôsobujúcich pokles spotreby tepla. Patrí medzi ne zatepľovanie domov, znižovanie energetickej náročnosti novostavieb, zavádzanie systému regulácie a v neposlednom rade nárast cien tepla. Existujú však aj faktory spôsobujúce zvyšovanie potreby tepla v domácnostiach, medzi ktoré patrí postupné znižovanie počtu ľudí žijúcich v jednej domácnosti a s tým súvisiaci nárast počtu domácností, väčšie nároky na tepelný komfort, očakávaný nárast obytných plôch na 1 obyvateľa, nárast počtu vyhrievaných vonkajších bazénov pri rodinných domov a pod. Pre predikciu spotreby tepla v domácnostiach sme preto zvolili niekoľko scenárov, závislých najmä na dynamike výstavby nových, tepelne hospodárnejších bytov a domov a úrovni rekonštrukcie starších obydlí.

Dopyt po teple v priemysle závisí najmä od budúcnosti existencie samotného priemyslu v ČR. Tu sme boli vo všetkých scenároch optimistickí - priemysel v ČR bude. Vytvorili sme však niekoľko scenárov dopytu po teple v priemysle, závislých od stupňa zachovania a ďalšieho rozvoja priemyslu a jeho energetickej náročnosti. Ďalším segmentom, ktorý výrazne ovplyvňuje dopyt po teple, je terciárna sféra, do ktorej zahŕňame kancelárie, úrady, školy, reštaurácie, hotely, nemocnice, domy s opatrovateľskou službou a mnoho ďalších budov. Tu predpokladáme nárast dopytu, založenom na predpokladoch rozvoja terciárnej sféry ako takej.

Agregovaním týchto troch segmentov sme vytvorili niekoľko scenárov. Referenčný scenár predpokladá postupné znižovanie tepelnej náročnosti domácností, ktoré je však kompenzované nárastom spotreby tepla v terciárnej sfére. Zároveň predpokladáme stagnáciu spotreby tepla v priemysle. V tomto scenári sa spotreba tepla v budúcich rokoch podstatne neodlišuje od súčasnej spotreby tepla. Je však nutné zdôrazniť, že ide o celkovú spotrebu tepla, nie o dodávku tepla zo systémov centralizovaného zásobovania teplom.

Prežijú systémy CZT?

Česká republika má jeden z najrozvinutejších systémov centrálneho zásobovania teplom (CZT). S týmto pozitívnym dedičstvom minulých desaťročí môžu súperiť len škandinávske krajiny a krajiny bývalého Sovietskeho zväzu. Všeobecne majú tieto systémy veľa výhod, medzi ktoré patrí najmä možnosť kombinovanej produkcie elektriny a tepla rádovo až niekoľko desiatok MW na jednom zdroji, vyvedenie spalín mimo osídlené časti mesta, komfort pre užívateľov pripojených na systémy CZT a v prípade vhodne navrhnutých, primerane dimenzovaných a optimálne prevádzkovaných systémov CZT aj úsporu a efektívne využitie primárnych energetických zdrojov. Nie všetky systémy CZT sú však na dostatočne dobrej úrovni. Medzi časté problémy patrí:

  • nízka účinnosť existujúcich zdrojov na produkciu tepla alebo kombinovanou výrobu elektriny a tepla,
  • vysoké straty v niektorých rozvodoch, najmä v parných,
  • pokles dodávok tepla oproti pôvodne projektovaným hodnotám, vedúci k vyšším stratám a nižšej účinnosti,
  • nutnosť obnovy zdrojovej základne i rozvodov tepla, vyžadujúca značné investície a súhlas inštitúcií,
  • zvyšovanie podielu fixných nákladov na jednotku dodaného tepla vplyvom poklesu dodávok a potreby investícií.

Všetky uvedené faktory majú vo svojom dôsledku negatívny vplyv na ceny tepla a tým aj na konkurencieschopnosť teplárenstva ako takého. V posledných rokoch sa navyše k týmto "tradičným" slabým stránkam českého teplárenstva pridali ďalšie vplyvy, z ktorých je potrebné spomenúť najmä:

  • zdražovanie palív, a to čierneho uhlia, hnedého uhlia, zemného plynu aj biomasy,
  • vplyv emisných kvót na ceny tepla,
  • zvýhodnenie zdrojov, ktoré nespadajú pod systém obchodovania s emisnými povolenkami,
  • sprísnenie emisných limitov väčších teplárenských zdrojov vplyvom európskych smerníc,
  • finančná podpora malých kogenerácií znevýhodňujúca veľké zdroje,
  • finančné podpora výroby elektriny z biomasy spôsobujúca nedostatok cenovo dostupnej biomasy pre výrobu tepla.

Palivá v teplárenstve

České teplárenstvo bolo budované najmä na domácom uhlí, v Čechách skôr na hnedom zo Severočeské uhoľnej panvy, na severnej Morave a Sliezsku skôr na čiernom z Ostravska. Na južnej Morave sa v niekoľkých lokalitách používal lignit. V posledných desaťročiach sa začal významne presadzovať aj zemný plyn.

V súčasnom využití palív na výrobu tepla na zdrojoch CZT dominuje hnedé uhlie s podielom okolo 43 percent, nasleduje zemný plyn s podielom okolo 27 percent a po ňom čierne uhlie s podielom cca 15 percent. Je tu zrejmý nárast obnoviteľných a ostatných palív na úrovni zhruba 10 percent. Pri zemnom plyne je nutné podotknúť, že približne dve tretiny tohto paliva v teplárenstve sa spotrebúva v kotolniach a blokových kotolniach bez kombinovanej výroby elektriny a tepla.

Najväčší otáznik visí nad budúcnosťou teplární na hnedé uhlie. Tieto dlhodobo profitovali z nízkych cien primárneho paliva. Naproti tomu sa obvykle vyznačujú relatívne nízkou účinnosťou, vysokou produkciou CO2, obmedzeným regulačným rozsahom kotlov a vo väčšine prípadov neplnia sprísnené emisné limity po roku 2016.

Pre budúce roky nie je v ČR k dispozícii dostatok ťažiteľného hnedého uhlia na to, aby sa  zároveň zachovala súčasná úroveň výroby elektriny v kondenzačných elektrárňach, elektriny i tepla v teplárňach. To samo o sebe neznamená nedostatok uhlia pre teplárenstvo, znamená to však nedostatok lacného uhlia, pretože tento sektor bude o uhlie súperiť s kondenzačnými elektrárňami. Pokiaľ nedôjde k zásahu štátu, cena uhlia môže vzrásť zo súčasných asi 40 Kč / GJ na úroveň okolo 70 Kč / GJ, čo je zlomová cena, nad ktorú sa už pri súčasných cenách elektriny neoplatí páliť uhlie v súčasných kondenzačných elektrárňach na výrobu elektriny v produkte baseload. Táto cenová hladina môže mať za následok radikálne obmedzenie výroby elektriny v teplárňach. Obmedzila by sa tak na kogeneračnú výrobu a technologicky vynútenú kondenzačnú výrobu elektriny, t.j. úroveň danú minimálnym udržateľným výkonom kotlov a minimálnym technologicky nutným prietokom do kondenzátora. Vzhľadom na fakt, že súčasná produkcia elektriny v teplárňach predstavuje jednu pätinu až jednu štvrtinu produkcie elektriny v ČR a iba necelá polovica tejto produkcie je kogeneračná výroba, môžeme očakávať zníženie výroby elektriny v teplárňach o zhruba 5 TWh. Mnoho teplární však z technologických dôvodov nemôže znížiť produkciu, preto by sekundárnym javom boli vysoké investície, vynútené na jednej strane splnením emisných limitov a na strane druhej prechodom na nižšiu úroveň produkcie elektriny. Do ceny tepla by sa tak premietli nielen zvýšené palivové náklady, ale aj vynútené investície.

Cez všetky uvedené problémy predpokladáme, že výroba tepla z hnedého uhlia bude i naďalej lacnejšia ako zo zemného plynu. Preto predpokladáme, že výroba z uhlia nebude vo väčších teplárňach masívne substituovaná zemným plynom, ale možno skôr očakávať zníženie výroby elektriny z uhlia ako v teplárňach, tak aj v niektorých kondenzačných uhoľných elektrárňach. Malé teplárne, ktoré nedokážu vygenerovať dostatok prostriedkov na potrebné rekonštrukcie, však môžu zaniknúť úplne, alebo môžu prenechať miesto dotovaným zdrojom (biomasa, malá kogenerácia).

Čo nahradí uhlie?

Často sa hovorí o náhrade uhlia biomasou. Je potrebné si ale uvedomiť, že potenciál biomasy je v ČR obmedzený. Možno uvažovať s hodnotami do 200 PJ. Jej značná časť však bude využitá pre lokálne kúrenie na vidieku, kde nebude veľa alternatív. Neplynofikované obce môžu používať buď biomasu, alebo elektrinu (akumulácia, tepelné čerpadlá) a za normálnych podmienok tento súboj vychádza v prospech biomasy. Určitú alternatívu môžu na vidieku predstavovať solárne kolektory, ktoré však pravdepodobne budú v nasledujúcich desaťročiach len doplnkovým zdrojom tepla. Uvoľnenie časti biomasy môže predstavovať aj zrušenie podpory výroby kondenzačnej elektriny z biomasy, celkovo však bioamsa nebude schopná pokryť dopyt po teple.

Ďalším palivom budúcnosti je komunálny odpad. Celkový potenciál je však na úrovni nižších desiatok PJ, pričom budovanie spaľovne vždy naráža na odpor verejnosti v danej lokalite. Inú alternatívu predstavuje vyššie využitie tepla z veľkých elektrární. Za úspešný projekt je možné označiť horúcovod Mělník - Praha, v budúcnosti sa očakáva napr. horúcovod Temelín - České Budějovice a v dlhšom časovom horizonte možno aj Dukovany - Brno. Ak dôjde k ďalšiemu rozvoju jadrovej energetiky, v horizonte najbližších 30 rokov možno očakávať viac podobných projektov. Týmto spôsobom je však ekonomicky efektívne napojiť iba väčšie mestské celky so vzdialenosťou do 50-80 km od elektrárne.

Zemný plyn je palivo, s ktorým sa musí v budúcnosti počítať. Otázkou však zostáva, akým spôsobom sa pre výrobu tepla využije. Plynové výhrevne sú z dôvodu strát v rozvodoch v porovnaní s decentrálnou výrobou tepla neefektívne, navyše pri produkcii tepla z plynu neplatí, že čím väčší zdroj, tým vyššia účinnosť. Výroba elektriny zo zemného plynu sa pri súčasných cenách elektriny a plynu v podmienkach ČR nevyplatí. Určitú alternatívu predstavujú plynové kogeneračné jednotky (motory, malé a stredné spaľovacej turbíny s výmenníkom tepla). Pri týchto technológiách sú však najväčším problémom vysoké investičné náklady.

Hrozí tak situácia, že sústavy CZT závislé od zemného plyny sa rozpadnú na menšie celky, kde sa už ekonomicky neoplatí kombinovaná výroba elektriny a tepla. Navyše niektoré scenáre rozvoja dopravy počítajú s vysokým využitím stlačeného zemného plynu v dopravných prostriedkoch, čo by viedlo k vyššiemu dopytu po zemnom plyne, a tým aj k jeho zdraženiu. To môže ďalej komplikovať situáciu systémov CZT založených na zemnom plyne.

Na základe uvedených predpokladov sme vygenerovali niekoľko scenárov spotreby primárnych energetických zdrojov na výrobu tepla, z ktorých v tomto článku uvádzame dva. Prvý scenár uvažuje s neprelomením limitov ťažby hnedého uhlia. To čiastočne bude substituovať čierne uhlie, plyn a biomasa.

Druhý scenár počíta s prelomením limitov ťažby hnedého uhlia. Spotreba ostatných palív je podobná ako v prvom scenári, s výnimkou zemného plynu, kde uvažujeme o nižšej spotrebe.

Čo robiť ďalej?

V najbližších mesiacoch je potrebné urobiť mnoho rozhodnutí, z ktorých sú niektoré na strane štátu a verejnej správy a niektoré na strane podnikateľov v teplárenstve. Štát by mal jasne deklarovať, či existenciu veľkých teplárenských sústav považuje za prínosnú, a ak áno, mal by urobiť také systémové opatrenia, aby systémy CZT mali priestor na prežitie a ďalší rozvoj. Ide najmä o odstránenie alebo aspoň zníženie znevýhodnenia veľkých teplárenských zdrojov oproti malým, ktoré sa pritom nachádzajú v rovnakých lokalitách. V opačnom prípade môže byť totiž výhodné rozbiť veľkú sústavu CZT na malé celky, a tým znížiť jej doterajšie prínosy a potenciál ďalšieho využitia.

Nemenej podstatnú úlohu však majú jednotliví podnikatelia v teplárenstve, ktorí svojimi rozhodnutiami ovplyvnia podobu českého teplárenstva minimálne v takej miere, v akej to môže urobiť štát. V súčasnosti je však veľmi zložité dospieť k správnemu investičnému rozhodnutiu, pričom väčšina teplární toto rozhodnutie urobiť musí jednak s ohľadom na problematiku emisných limitov po roku 2016 a jednak vzhľadom na obmedzenú dostupnosť alebo rastúcu cenu niektorých palív, najmä hnedého uhlia.

Neistota ohľadom cien palív, budúcej podoby legislatívy, spôsobov podpory rôznych foriem výroby elektriny a prípadne tepla, zvýhodňovanie rôzne typy zdrojov na kombinovanú výrobu elektriny a tepla, spôsobu prideľovania a ceny emisných kvót. Sú tu aj ďalšie faktory, ktoré komplikujú výber správnej alternatívy. Za základ správneho rozhodnutia považujeme starostlivo pripravené a ekonomicky vyhodnotené rozvojové plány na obdobie životnosti budúcich investícií, t.j. minimálne do roku 2040. Tieto plány by mali vychádzať najmä z očakávanej potreby tepla v daných lokalitách, lokálne dostupnosti a očakávanej ceny palív, súčasného stavu existujúcej technológie, dosiahnutej úrovne účinnosti výroby tepla a elektriny a očakávaných investičných nákladov na rôzne riešenia. Ďalej je vhodné zohľadniť vývoj cien alternatívnych palív, cien elektriny a podporných služieb pre prevádzkovateľa prenosovej alebo distribučnej sústavy (regulácia výkonu, napätia, štart z tmy, ostrovná prevádzku atď.), cien externalít (emisné kvóty, zdanenie, ďalšie poplatky), rôzne scenáre regulácie cien tepla, rôzne scenáre podpory (biomasa, kogenerácia, malá kogenerácia, decentrálna výroba a pod.) a súvisiace fixné i variabilné náklady (údržba, vlastná spotreba, personál a iné).

Rozhodnutie o výbere konkrétneho rozvojového plánu je už otázkou priorít vedenia každej konkrétnej spoločnosti, pričom je možné voliť variant s najväčším očakávaným ziskom, najnižšou nákladovou cenou tepla, najmenšími rizikami alebo najmenšími investičnými nákladmi.

Celkovo možno teda konštatovať, že na jednu stranu by si štát mal uvedomiť svoju zodpovednosť za podobu budúcich systémov zásobovania teplom. Ide o politickú otázku, ktorú nemožno nechať iba na rozhodovanie jednotlivcov, už len preto, že sa dotýka niekoľkých miliónov ľudí, ovplyvní celkovú podobu miest, kvalitu ovzdušia na lokálnej úrovni a hovoríme o období najbližších desaťročí. Na druhú stranu je potrebné, aby podnikatelia v teplárenstve urobili záväzné rozhodnutia o budúcej podobe svojich zdrojov a systémov CZT v horizonte jedného až dvoch rokov, pretože odkladanie tohto problému podstatne ohrozí ekonomiku jednotlivých spoločností a v niektorých prípadoch povedie k nechcenému rozpadu systému CZT.

Text vyšiel v českom jazyku v odbornom magazíne PRO-ENERGY. Publikujeme so súhlasom magazínu. Preklad: energia.sk

O autorovi
Mgr. Hanuš Baran pracuje v spoločnosti Taures, a.s. od roku 2001, od roku 2004 je predsedom predstavenstva. Venuje sa problematike fungovania liberalizovaných trhov s energetickými komoditami, posudzovaniu investícií v energetike, návrhom a posudzovaniu rozvojových plánov energetických spoločností, ekonomickej optimalizácii prevádzky teplární a ekonomickým, organizačným a právnym vzťahom v energetike.

Odborní partneri