Aktuálne otázky v kontexte obnoviteľných zdrojov energie

Obnoviteľných zdrojoch možno diskutovať z mnohých hľadísk a so zameraním na rôzne čiastkové problematiky. Rozsah tohto príspevku ani zďaleka neumožňuje uchopiť problematiku v celej jej komplexnosti. Napriek tomu sa však pozrime na niektoré aktuálne otázky, ktoré sú relevantné pre diskusiu na Slovensku.

Aktuálny podiel OZE v krajinách EÚ

Na úvod je vhodné zrekapitulovať, aký podiel majú dnes OZE na energetickom mixe krajín EÚ súhrnne. Čísla a podiely za rok 2012 ešte nie sú publikované. Posledný aktuálny odhad je za rok 2011 a hovorí, že celkovo sa OZE na energetickom mixe v EÚ-27 podieľali 13,4 %, pričom v medziročnom porovnaní 2010 – 2011 ide o nárast +0,9 %. Je to výsledok kombinácie zvýšenia produkcie energie z OZE a zníženia celkovej spotreby energií. Výroba energie z OZE sa zvýšila medziročne o 1,7 % (+2,5 Mtoe – miliónov ton  ropného ekvivalentu), zatiaľ čo celková konečná spotreba energií sa znížila o – 4,9 % (-58,0 Mtoe). Možno teda konštatovať, že všeobecné hospodárske spomalenie v Európe napomohlo štatistickému rastu podielu OZE na energetickom mixe.

Tabuľka: EurObserv´ER

Dominovať by mala biomasa

Spoločné výskumné centrum Európskej komisie (Joint Research Centre – JRC) nedávno publikovalo dokument Technické zhodnotenie národných akčných plánov pre OZE. Správa si kladie základnú otázku, či sú ciele definované v jednotlivých akčných plánoch realistické, a teda či je ich možné v horizonte roku 2020 dosiahnuť s ohľadom na technický stav elektrizačných sústav a infraštruktúry ako takej.

Na základe akčných plánov jednotlivých členských krajín EÚ správa JRC vyvodzuje niekoľko všeobecných konštatovaní. Biomasa a biopalivá by mali v roku 2020 predstavovať takmer 60 % medzi OZE ako takými (biomasa predstavuje 45 %, biopalivá 12 %), pričom sa počíta v prvom rade s využívaním domácich kapacít na produkciu biomasy. V niektorých členských krajinách to však môže byť  problém z hľadiska nedostatočnej cenovej konkurencieschopnosti. Pokiaľ ide o biopalivá, odhaduje sa, že v roku 2020 budú členské  štáty dovážať zhruba 463 PJ, aby dosiahli 10 %-ný cieľ v doprave. Od dovozu biopalív bude závislá približne tretina krajín EÚ.

Voda a vietor by sa mali v roku 2020 podieľať na mixe v rámci OZE zhodne 12 %. Sektor vodnej energetiky je už dnes rozvinutý a ďalší výrazný prírastok inštalovaného výkonu sa neočakáva. Na druhej strane, veterné turbíny postavené na pevnine (on-shore) budú i v roku 2020 dosahovať len zlomok svojho potenciálu; avizovaný potenciál výroby 338,9 tis. GWh predstavuje 3,8 % celkového technického potenciálu výroby 18 900 TWh. Veterné turbíny na mori (off-shore) by mali medzi OZE dosiahnuť podiel 4,7 %. Ďalší rozvoj veternej energetiky ako takej však bude bezprostredne súvisieť s rozvojom elektrizačných sústav, zdôrazňuje JRC.

Ďalšou dôležitou technológiou je fotovoltaika. Do roku 2020 sa predpokladá celkový inštalovaný výkon slnečných elektrární v objeme 84,4 GW. Na porovnanie: celkový technický potenciál pre fotovoltaiku v EÚ-27 činí 3 900 GW. Zopár krajín EÚ plánuje využiť viac ako desatinu svojho regionálneho technického potenciálu, výrazná väčšina členských krajín však takéto číslo ani zďaleka nedosiahne. Koncentračné solárne technológie by mali do roku 2020 vyrábať približne 59 TWh elektrickej energie, čo je skôr symbolický príspevok.

Vplyv OZE na elektrizačnú sústavu: Prvoradá je bezpečnosť

Na Slovensku sa v kontexte OZE dostáva do popredia problematika bezpečnosti prevádzky elektrizačnej sústavy, a to v dvoch smeroch: vplyv domácich OZE na elektrizačnú sústavu a vplyv zahraničných (nemeckých) OZE na jej bezpečnú prevádzku. Slovenská elektrizačná prenosová sústava, a. s. (SEPS), v októbri 2011 zadala Fakulte elektrotechniky a informatiky STU v Bratislave požiadavku na vypracovanie odborného technického posúdenia dôsledkov využívania fotovoltaických a veterných zdrojov energie na elektrizačnú sústavu SR. Prvá verzia štúdie bola na interné pripomienkovanie v SEPS predstavená začiatkom leta 2012. Koncom novembra 2012 zverejnila SEPS základné závery a citácie z tejto analýzy.

Štúdia sa zakladá na modelovaní scenárov, ktoré môžu nastať v nasledujúcich rokoch, konkrétne v období 2013 – 2016. Scenáre sa modelovali na základe vstupných dát, medzi nimi i týmito: maximálne dostupné objemy podporných služieb (existujúcich a budúcich), uvažované existujúce zdroje elektrickej energie, maximálne hodnoty inštalovaného výkonu v OZE pre jednotlivé roky a zaťaženie sústavy v letnom dni (35.týždeň) v čase 12:30, keď sa predkladá najväčšia výroba elektriny z OZE (so započítaním strát pri prenose). V neposlednom rade sa brala do úvahy súčasná povinnosť výkupu všetkej elektriny z OZE, čo v praxi znamená, že nie je v záujme vlastníka obnoviteľného zdroja, aby výrobu z neho obmedzoval.

Štúdia preukázala, že dostupné a v budúcnosti dostupné zdroje poskytujúce podporné služby nie sú z technického hľadiska limitujúcim kritériom na inštalovanie nových OZE (ekonomické hľadisko sa nehodnotilo). „Je potrebné zdôrazniť, že ďalší nárast inštalovaného výkonu OZE je možné uvažovať iba pri určitej hodnote exportu elektriny zo SR, pri ktorej bude zároveň splnená aj regulačná schopnosť regulačnej oblasti SR. Kontrola exportnej schopnosti je ďalším kritériom, ktoré musí byť splnené na zabezpečenie bezpečnej a spoľahlivej integrácie nových OZE do elektrizačnej sústavy SR,“ konštatuje sa v publikovaných citáciách zo štúdie.

Kľúčovým kritériom na prevádzku elektrizačnej sústavy v SR je bezpečnostné kritérium N-1, ktoré by malo byť splnené za každých okolností. Kritérium N-1 je základné bezpečnostné kritérium na stanovenie prevádzkových požiadaviek na synchrónne prepojenú prenosovú sústavu pre udržanie bezpečnosti celej prepojenej sústavy. Inými slovami, hovorí, že prenosová sústava by mala zvládnuť a zabezpečiť dodávky elektriny pre zákazníkov aj v prípade výpadku akéhokoľvek komponentu (elektrárne, prenosového zariadenia). „Elektrizačná sústava spĺňa kritérium N-1 vtedy, ak po výpadku ľubovoľného jedného prevádzkovaného technologického zariadenia v elektrizačnej sústave nie sú prekročené hraničné hodnoty prúdu, napätia a frekvencie v sústave.“

Pri testovaní bezpečnostného kritéria N-1 sa najskôr testovala schopnosť exportovať elektrickú energiu do zahraničia, pričom sa uvažovalo o nasadení inštalovaného výkonu obnoviteľných zdrojov tak, ako to predpokladá Národný akčný plán pre energiu z obnoviteľných zdrojov. „Z analýzy výsledkov ustálených stavov a kontroly kritéria N-1 je už aj toto nasadenie výroby z OZE problematické,“ konštatuje štúdia.

Dosiahne SR ciele na výrobu elektriny z OZE?

Problematika podporných služieb je spätá s požadovanou minimálnou skladbou zdrojov. Súčasný inštalovaný výkon slnečných zdrojov energie predstavuje 480 MW, čo vytvára do budúcnosti priestor na inštalovaný výkon nových zdrojov elektriny z OZE v objeme 302 MW (za predpokladu tranzitu 1 693 MW, ktorý je dnes i vyšší). Z toho by malo 235 MW inštalovaného výkonu pochádzať z bioplynu a biomasy a ďalších 67 MW z malých vodných elektrární.

„Z výsledkov štúdie vyplýva, že nárast inštalovaného výkonu (v zdrojoch OZE, ale aj v ostatných zdrojoch) v elektrizačnej sústave SR bez adekvátneho rozvoja prenosovej sústavy SR môže vážne ohroziť bezpečnú a spoľahlivú prevádzku sústavy SR, pretože prevádzkovateľ prenosovej sústavy SR nemá technické možnosti na zabezpečenie plnenia základného bezpečnostného kritéria N-1.“

„Na základe týchto analýz je možné konštatovať, že SR, ako člen EÚ, zrejme nebude schopná splniť si svoj záväzok stanovený schváleným Národným akčným plánom pre energiu z obnoviteľných zdrojov, a to z dôvodu výstavby iných technológií zdrojov elektriny pri nedostatočnej prenosovej kapacite na profiloch Slovensko – Maďarsko a Slovensko – Ukrajina.“ Štúdia súčasne dopĺňa, že ak i kapacity na spomenutých profiloch budú dobudované, bude opätovne nutné prepočítať, aké objemy inštalovaného výkonu jednotlivých technológií bude možné schváliť, aby nebolo dotknuté kritérium N-1.

„Je potrebné zásadne upozorniť, že oproti súčasnému stavu, keď je v slnečných zdrojoch energie už postavený a uvedený do prevádzky inštalovaný výkon 480 MW, nie je možné do konca roka 2016, resp. až do obdobia ďalšieho zvýšenia prenosovej kapacity na profile Slovensko – Maďarsko, uvažovať s ďalšou výstavbou OZE (ani v rozsahu ostávajúceho zvyšku Národného akčného plánu SR). Taktiež by až do obdobia ďalšieho zvýšenia prenosovej kapacity na profile Slovensko – Maďarsko malo byť veľmi vážne posúdené, aké iné zdroje elektriny než OZE vôbec povoliť postaviť na území SR, okrem už rozostavaných blokov EMO 3, 4,“ konštatuje štúdia STU vypracovaná pre SEPS.

Problémom je i elektrina z OZE z Nemecka

Prevádzkovatelia prenosových sústav krajín V4 (SEPS, ČEPS, Mavir a PSE Operator) vydali v januári 2013 svoju druhú spoločnú analýzu, ktorá pripomína problém tzv. kruhových tokov a nadmerné neplánované zaťaženia sústav v dôsledku nekontrolovanej produkcie elektriny v nemeckých veterných (a čiastočne i fotovoltaických) elektrárňach. Konštatujú v nej, že „úspešná implementácia jednotného európskeho trhu s elektrinou závisí od spôsobu, akým sa zosúladia pravidlá cezhraničného obchodovania s elektrinou s technickými kapacitami prepojených energetických systémov.“ Kľúčová má byť v tomto smere predovšetkým správna aplikácia alokačnej metódy flow-based v praxi, podľa ktorej sa majú určovať konkrétne dostupné kapacity na prenos elektriny v medzinárodnom obchodovaní.

Podľa operátorov prenosových sústav V4 je potrebné, aby Nemecko a Rakúsko koordinovali svoje vzájomné obchodovanie s ohľadom na mechanizmy, ktoré sa uplatňujú na trhu, kde sú elektrizačné sústavy prepojené. „Ako bolo oznámené v predošlej komunikácii krajín V4 (napr. v spoločnom komuniké Position of ČEPS, MAVIR, PSE Operator and SEPS regarding the issue of Bidding Zones Definition z marca 2012), dôsledkom spomenutého nedostatku koordinácie je opakujúce sa objavovanie bezpečnostných hrozieb v našich energetických systémoch a obmedzovanie dostupných cezhraničných kapacít pre účastníkov trhu pre obchodovanie medzi krajinami V4 a ostatnými časťami Európy, predovšetkým západnej Európy. (…) Objem komerčných transakcií medzi Nemeckom a Rakúskom, ktorý sa približuje takmer tretine komerčných transakcií v celom regióne strednej a východnej Európy, priamo súvisí s úrovňou neplánovaných tokov a môže zvyšovať riziko ohrozenia prenosových sústav v susedných krajinách.“

Autor: Michal Hudec

Autor je analytikom energy analytics, s. r. o.

Text vyšiel aj v aktuálnom čísle časopisu EUROREPORT (02/2013)

K téme