Deník N

Kde je jádro českého problému s elektrickou energií? Vysvětlujeme, proč musí politici rychle rozhodnout o novém zdroji

Jaderná elektrárna Temelín.
Jaderná elektrárna Temelín.
Deník N zajišťuje fotografie za podpory Megapixel.cz.

Váš notebook má spotřebu kolem pětadvaceti wattů. Vaše rychlovarná konvice tisíc. Kdyby celá Česká republika byla jediným velkým spotřebičem, odebírala by asi sedm miliard wattů. Analýza Deníku N vám prozradí, kde se ta elektřina bere, kolik jí budeme potřebovat v budoucnu a proč se málokdo snaží, abyste tomu rozuměli.

Levná a dostupná energie představuje rozdíl mezi technickou civilizací a primitivním způsobem života. Svět se změnil přesně ve chvíli, kdy lidstvo začalo využívat sílu uloženou ve fosilních palivech: nejprve přímo (parní stroj), velmi brzy nato prostřednictvím výroby elektřiny.

Vyspělost energetického sektoru je nutnou podmínkou slušné životní úrovně, prosperity a bezpečnosti země. Česká republika je na tom prozatím velmi dobře, vyhlídky do budoucna však příznivé nejsou. Naše energetika není ve své nynější podobě dlouhodobě udržitelná, což je dáno hlavně tím, z čeho elektřinu vyrábíme.

Čím se topí pod kotlem: uhlí, plyn, jádro

Nejčastěji používaný princip výroby elektřiny je prostý. Topíme pod kotlem s vodou, ta se vaří a tlak vzniklé páry roztáčí turbínu. Tím se roztočí i generátor, což je magnet rotující mezi cívkami navinutého drátu (u velkých generátorů zpravidla naopak, magnetem je stator, cívky jsou na rotoru, na principu to nic nemění). Existuje totiž kouzelný fyzikální jev zvaný elektromagnetická indukce: když se jakýkoli magnet pohybuje kolem vodivého drátu, vznikne v drátu elektrický proud. Energie pohybu se promění v energii elektrickou.

Když je ten magnet hodně velký, otáčivá síla taky hodně velká a dráty chytře zapojené, máme průmyslovou výrobu elektřiny. Pára se pak vede někam dál, kde se ochladí, stane se z ní zas voda, čerpadla ji přivedou zpět do kotle a výroba tím pádem jede nepřetržitě.

Elektrárny se liší hlavně podle toho, čím se pod kotlem topí.

Nejčastěji to pořád ještě bývá uhlí. Celosvětově se uhlí podílí na 44 % výroby elektřiny – průměr EU je nižší (asi jedna třetina), ale Česká republika je naopak nad světovým průměrem. Spalováním uhlí v uhelných neboli parních elektrárnách vyrábíme 52 % své produkce elektrické energie.

To je dáno hlavně tím, že to uhlí máme. Severočeská hnědouhelná pánev poskytuje uhlí, které je díky povrchovému způsobu těžby levné a nemusí se nikam daleko dopravovat, většina velkých tepelných elektráren se logicky nachází ve stejné oblasti.

V České republice máme 26 velkých uhelných elektráren (tj. s výkonem přes 200 MW) a velké množství menších zdrojů. Z velkých patří téměř polovina společnosti ČEZ. Mezi ostatními provozovateli není žádný dominující, důležitými vlastníky jsou ovšem společnosti významné z jiných důvodů, například těžařské firmy Sokolovská uhelná a Seven Energy. Největšími uhelnými elektrárnami jsou Prunéřov 2 (1050 MW), Počerady (1000 MW) a Chvaletice (820 MW).

Energii, ať už vyrobenou, anebo spotřebovanou, měříme ve fyzice v jednotkách joule (J). Jeden joule je totéž co jedna wattsekunda (Ws). Energii o velikosti jedné Ws spotřebuje zařízení, které má příkon jednoho wattu a je zapnuté po jednu sekundu.

V praxi potřebujeme mnohem větší jednotky. Například moderní úsporná žárovka mívá příkon 15 W. Když ji necháte svítit dvě hodiny, spotřebuje 30 Wh (watthodin) energie. Tisíc watthodin je jedna kilowatthodina (kWh), což je jednotka, kterou najdete na svém účtu za elektřinu. Cena za 1 kWh pro domácnost se u nás dnes pohybuje kolem 4 Kč.

Průměrná spotřeba české domácnosti činí asi 3500 kWh (neboli 3,5 MWh) za rok – je to však málo vypovídající číslo, protože rozptyl údajů je veliký (podle toho, zda jen svítíte, nebo elektřinou i topíte; podle toho, zda máte dům, či byt; podle počtu členů domácnosti, životního stylu…).

Tisíc kilowatthodin je megawatthodina (MWh). Tisíc megawatthodin je gigawatthodina (GWh). Tisíc gigawatthodin je terawatthodina (TWh). Celková spotřeba elektřiny v ČR v roce 2017 činila 60,7 TWh.

Uhlí se kromě toho používá v teplárenství. Skoro 40 % českých domácností je dálkově vytápěno a zásobováno teplou vodou. Asi 70 % tepláren spaluje uhlí, něco přes 20 % zemní plyn. Větší teplárny často vyrábějí také elektřinu, takže její produkce je poměrně silně decentralizovaná – v ČR existuje asi 1800 tepláren produkujících také elektrický proud. Slovo „také“ nemusí nutně znamenat „souběžně“: elektřina a teplá voda jsou potřeba stále, dálkové topení jen v zimě.

Pokud je výroba elektřiny a tepla skutečně souběžná, používá se pro ni termín kogenerace. Využívá odpadní teplo, které při výrobě elektřiny nevyhnutelně vzniká. To vypadá velmi úsporně, ve skutečnosti se však vyšší účinnosti využití paliva dosáhne specializací: buď čistá výroba tepla, anebo čistá produkce elektřiny. Kogenerace je technologický kompromis a její výhodnost či nevýhodnost záleží na konkrétních podmínkách. Častým jevem v ČR jsou malé podnikové kogenerační jednotky, které dodávaly továrně elektřinu a technologickou páru a souběžně zásobovaly teplem přilehlé sídliště či městečko – jde o historický důsledek rychlé socialistické industrializace.

Druhou hlavní metodou, jak topit pod kotlem, je jaderná štěpná reakce. V našich dvou jaderných elektrárnách se vyrábí 32 % české produkce elektřiny. Obě – Dukovany i Temelín – provozuje skupina ČEZ.

Třetí možnost představuje zemní plyn. Hlavním prvkem plynové elektrárny je spalovací turbína – motor poháněný směsí zemního plynu a tlakového vzduchu. Moderní paroplynový cyklus funguje tak, že horké spaliny odvedené ze spalovací turbíny ještě uvaří vodu a vzniklá pára pohání druhou turbínu, stejnou jako v normální tepelné elektrárně. To je dnes nejúčinnější metoda využití fosilních paliv v energetice.

Surovinou pro paroplynovou elektrárnu nemusí být jen zemní plyn, lze ji doplnit například jednotkou na zplyňování uhlí nebo topného oleje.

V ČR jsou dvě významné paroplynové elektrárny. Počerady 2 s instalovaným výkonem 840 MW provozuje ČEZ, elektrárnu Vřesová (370 MW) pak společnost Sokolovská uhelná.

Energie z přírody: problémy obnovitelných zdrojů

Nebezpečí vyčerpání zásob fosilních paliv není nijak bezprostřední – světové zásoby uhlí se odhadují nejméně na 200 let, podobná cifra platí pro zemní plyn. V praktickém slova smyslu možná toto nebezpečí neexistuje vůbec – je totiž pravděpodobné, že přijdou dosud neznámé technologie, které nás této závislosti zbaví. Závažnější je zátěž pro životní prostředí. Zhruba třetina světové produkce CO2, hlavního skleníkového plynu, vzniká spalováním zemního plynu a uhlí pro energetické účely.

Určitým paradoxem je, že CO2 sám o sobě není škodlivý pro životní prostředí v blízkém okolí a krátkém časovém horizontu. Bezprostřední škodliviny jsou jiné: oxid siřičitý, oxidy dusíku a polétavý prach. Jejich omezování je drahé a náročné. Ekologická politika EU, realizovaná hlavně systémem emisních povolenek, se však zaměřuje téměř výhradně na CO2, neboť je příčinou globálního oteplování. Zatímco ostatní škodliviny lze účinně omezit pomocí odlučovačů a filtrace spalin, s oxidem uhličitým se nic takového dělat nedá. Dané množství paliva dá vždy vzniknout odpovídajícímu množství CO2, takže jediná cesta spočívá ve zvýšení účinnosti procesu. Z daného množství paliva pak vznikne stejné množství CO2 jako dosud, ale vyrobí se přitom víc tepla, a tedy elektrické energie.

Snaha o ochranu životního prostředí se v posledních desetiletích stala hlavně v západní Evropě jedním z hlavních faktorů řídících politiku. Jako každá jiná politika strachu má i ta environmentální reálnou a imaginární složku, z praktického hlediska na tom však příliš nezáleží. Co se počítá, jsou obavy vytvořené součtem obou složek. Evropským a patrně světovým lídrem environmentální politiky je Německo, což má na ČR zásadní dopad.

Motivace pro využití obnovitelných zdrojů energie (OZE) je značná. Jejich praktický význam není bohužel tak velký, jak by si mnozí přáli.

Tento článek je exkluzivní obsah pro předplatitele Deníku N.

Energetika

V tomto okamžiku nejčtenější