Výroba energie z uhlí v Evropě je pod významnými ekonomickými tlaky. Je tedy ekonomickou realitou, že v Česku dojde k odklonu od uhlí, a proto je potřeba zabývat se dopady a možnými riziky tohoto odklonu. Část z otázek, které postupné uzavírání uhelných elektráren vyvolává pokrývá dnes zveřejněná studie Fakt o klimatu zahrnující podrobné modelování. Z tohoto modelování vyplývá, že drahou elektřinu z českých uhelných elektráren mohou už v nejbližších letech dostatečně spolehlivě nahradit levnější zdroje z okolních států. Naopak v teplárenství se v nejbližších letech bude uhlí dále spalovat, tam bude transformace probíhat o něco pomaleji. Pro udržení nízké ceny elektřiny a tepla je během odklonu od uhlí klíčový rozvoj moderní energetiky založené na obnovitelných zdrojích, flexibilitě, chytrých sítích a vysoce účinné kogeneraci.
Výroba elektřiny a tepla z uhlí je v Evropské unii každým rokem pod čím dál větším ekonomickým tlakem. Česká energetika, která vyrábí z uhlí zhruba 40 % elektřiny a 50 % tepla, stojí před otázkou, jak domácnostem i průmyslu do budoucna zajistit stabilní dodávky elektřiny a tepla za přijatelnou cenu. Nová studie přináší nezávislé analytické podklady a data do diskuze o možnostech a podmínkách odklonu od uhlí v ČR.
Studie je založena na hodinovém optimalizačním modelu evropské elektrizační soustavy, který umožňuje analyzovat, jak se promění výroba elektřiny v Česku i napříč Evropou na základě zmíněných ekonomických tlaků. Jde hlavně o rychlý rozvoj obnovitelných zdrojů napříč Evropou a o další zvyšování cen emisních povolenek. Výsledky modelování mimo jiné ukazují, z jakých zdrojů by se při takovém vývoji v Česku vyráběla elektřina (a zda by jí byl dostatek i za nepříznivého počasí), jak by se v Česku proměnila importní bilance, velkoobchodní ceny elektřiny i emisní intenzita výroby elektřiny.
Jaké by byly dopady zvýšeného ekonomického tlaku na uhelnou energetiku v podobě velmi rychlého zdražení emisních povolenek až na úroveň 100 €/t? Byla by na to česká a evropská soustava už okolo roku 2025 připravená? Z ekonomického modelování elektrizační soustavy při odklonu od uhlí v Česku vyplývají dva hlavní závěry:
- Při zvýšení cen emisních povolenek by drtivou většinu českých uhelných elektráren nebylo ekonomicky výhodné provozovat. Z trhu s elektřinou by je vytlačily levnější zdroje především z okolních států, jejichž kapacita je dostatečná i na pokrytí potřeb ČR. Z čistého exportéra by se Česko stalo čistým importérem elektřiny.
Výroba elektřiny v Česku bez uhlí – studie analytického týmu Fakta o klimatu, září 2024
- Odlišná situace je v uhelném teplárenství, kde nelze ekonomicky nevýhodnou výrobu tak snadno nahradit jako na společném trhu s elektřinou. Pro udržení přijatelných nákladů za dodávky tepla je proto klíčové teplárenství co nejrychleji transformovat na jiné zdroje energie.
Vyplatí se Česku urychlit rozvoj moderní energetiky? Na základě modelování studie popisuje hlavní čtyři doporučení:
- Česko potřebuje rozvíjet solární a větrnou energetiku. Tento rozvoj by pomohl snížit velkoobchodní ceny elektřiny (a přiblížit je tak ještě nižší německé úrovni) a také snížit import elektřiny.
- Pro integraci obnovitelných zdrojů a pro jejich dobré ekonomické fungování je nutné rozvíjet flexibilitu, akumulaci a zároveň rozvíjet sítě. Rozvoj sítí je nezbytný, aby bylo možné obnovitelné zdroje fyzicky připojovat. Akumulace a flexibilita nejen pomáhají obnovitelným zdrojům, mohou také poskytovat některé podpůrné služby a v budoucnu nahradit část potřebného výkonu špičkových zdrojů.
- Pro úplný odchod od uhlí je klíčový také rozvoj řiditelných zdrojů. To znamená, že je potřeba rychlá transformace teplárenství (zahrnující investice do vysoce účinné kogenerace stejně jako větší využití obnovitelných zdrojů tepla). Také to ovšem znamená, že pro udržení zdrojové přiměřenosti bude třeba rozvíjet špičkové zdroje elektřiny. Tomuto rozvoji dnes brání především nastavení trhu, které špičkovým zdrojům nezaručuje dostatečně vysoké a předvídatelné příjmy.
- K zajištění spolehlivé a cenově dostupné dodávky elektřiny a tepla v průběhu odchodu od uhelné energetiky bude klíčové dočasně udržet v provozu zbývající uhelné teplárny a k tomu nutnou těžbu uhlí, dokud nebudou k dispozici náhradní zdroje.
Odkazy a další materiály
- Studie – Výroba elektřiny v Česku bez uhlí (odkaz začne fungovat po zrušení embarga) ● Grafické podklady ke stažení
- Studie – Cesty k čisté a levné elektřině v roce 2050
Kontakt
Ondráš Přibyla Jan Krčál
ondras.pribyla@faktaoklimatu.cz jan.krcal@faktaoklimatu.cz +420 775 988 882 +420 608 158 653
Výroba elektřiny v Česku bez uhlí – studie analytického týmu Fakta o klimatu, září 2024
Odpovědi na důležité otázky spojené se studií „Výroba elektřiny v Česku bez uhlí“
Základní rámování a metodika
- Kdy konec uhlí může přijít? Kdy se přestane vyplácet provoz uhelných elektráren v ČR?
Uhlí končí z ekonomických příčin už teď (v Česku, viz třeba uzavírání těžby v dole ČSA, ale i v dalších evropských státech). Hlavní roli v ekonomice uhelných elektráren dnes hrají tři faktory: (a) zdražující emisní povolenka, (b) zlevňující zemní plyn a (c) zlevňující elektřina na dlouhodobých trzích (resp. rostoucí podíl obnovitelných zdrojů, které snižují průměrné ceny kontraktů). Souhra těchto vlivů snižuje konkurenceschopnost uhlí na trhu s elektřinou, a rentabilita jednotlivých elektráren tak setrvale klesá. Například při nárůstu ceny emisní povolenky na 100 €/t by byla výroba elektřiny ve všech uhelných elektrárnách dražší než v plynových elektrárnách, v takových podmínkách se uhelné elektrárny nemohou ekonomicky udržet.
Nelze předvídat konkrétní termín, kdy z ekonomických důvodů skončí která elektrárna nebo lom. Lze ale říci, že ekonomika provozu a emisních povolenek zasáhne nejdříve ty nejméně efektivní (a tedy nejvíce znečišťující) elektrárny. Stejně tak ekonomika provozu nejdříve zasáhne lomy, z jejichž uhlí se vyrábí téměř jen elektřina, na rozdíl od lomů, které mají podstatnější podíl výroby tepla.
- Jak funguje model, na kterém studie staví své analýzy?
Model je založený na standardních metodách modelování energetiky, takzvané lineární optimalizaci. Model uvažuje rozvoj zdrojů elektřiny po celé Evropě (32 států včetně propojení) v letech 2025 a 2028 podle předpokladů provozovatelů přenosových soustav. Pro každou z 8 760 hodin v roce hledá způsob, jak z různých typů zdrojů vyrobit elektřinu a přenést ji mezi státy tak, aby se minimalizovaly celkové provozní náklady a zároveň se v každé hodině nasytila poptávka po elektřině.
Tento model pracuje ve dvou fázích. V první fázi uzavíráním uhelných elektráren minimalizuje celkové systémové náklady na provoz evropské soustavy. Ve druhé fázi optimalizuje provoz soustavy během pěti vybraných klimatických roků (rok s tuhou zimou, rok s dobrými podmínkami pro výrobu z OZE, rok hydrologického sucha atd.), aby dosáhl co nejnižších nákladů na provoz soustavy – hlavně za paliva a emisní povolenky.
Podrobnější popis modelu, jeho vstupů, funkcí a omezení nabízí druhá kapitola, další technické detaily jsou v příloze.
- Nejsou výsledky modelu závislé na vstupním počasí?
Pro zvýšení robustnosti model optimalizuje výrobu napříč pěti vybranými historickými roky počasí, které zahrnují i reprezentativní škálu spotřebních a výrobních vzorců. Podrobný výčet vybraných klimatických roků ukazuje technická příloha.
Výroba elektřiny v Česku bez uhlí – studie analytického týmu Fakta o klimatu, září 2024
Jak může síť fungovat téměř bez uhlí?
- Čím výrobu z uhlí Česko nahradí? Kolik to bude stát?
V krátkodobém horizontu domácí výrobu elektřiny z uhlí není potřeba ničím nahrazovat – kombinovaný výkon elektráren v Česku i ve zbytku Evropy a propojenost soustav jsou dostatečné pro pokrytí spotřeby elektřiny i v blízké budoucnosti. Pro Česko by při zdražení povolenky na 100 €/t to v roce 2025 znamenalo dovážet zhruba 4 % své spotřeby (asi 2,6 TWh ročně).
K odstavení dojde z ekonomických důvodů, protože na trhu budou k dispozici levnější zdroje elektřiny než z uhlí. Lepší otázka by tedy byla opačná: kolik by nás hypoteticky stálo udržet v provozu uhelné elektrárny a nimi i neutrální importní bilanci? Pro rok 2028 to vychází asi na 6 miliard korun veřejné podpory ročně (viz Box 4 ve studii).
Ve střednědobém až dlouhodobém horizontu je potřeba celou energetiku dekarbonizovat, a vyrábět tak elektřinu i teplo z bezemisních zdrojů. Dlouhodobější výhled ukazuje předchozí studie Cesty k čisté a levné elektřině v roce 20501, která se podrobně zabývá tím, jak náklady udržet co nejnižší.
- Odkud se elektřina doveze, až se uzavřou uhelné elektrárny?
Model počítá s mnoha různými zdroji elektřiny napříč propojenou Evropou a z jeho výpočtů vyplývá, že elektřina v Česku nebude chybět v žádném z modelovaných scénářů v žádné hodině roku – vždy se buď vyrobí z dostupných zdrojů v Česku, nebo importuje z dostupných zdrojů ze zahraničí.
Vývozní bilance jednotlivých evropských států se promění (pro podrobnosti viz str. 20). Mezi státy, které při dražší povolence navýší export, patří Švédsko, Rumunsko nebo Itálie. Některé státy se z čistých dovozců stanou vývozci, např. Rakousko nebo Řecko.
- Zvládne naše přenosová a distribuční soustava zvýšený dovoz a distribuované zdroje?
V modelovaných scénářích vychází nejvyšší hodnota importu kolem 13 TWh ročně. Podle analýz společnosti ČEPS, a. s.2, provozovatele přenosové soustavy, má Česko schopnost a možnost importovat až 20 TWh elektřiny ročně.
- Co když nebude svítit slunce a foukat vítr?
Studie počítá i se scénářem nepříznivého počasí, kdy je v průběhu tuhé zimy vysoká poptávka po elektřině a podmínky nenahrávají výrobě ze slunce a větru. I v takovém případě by v Evropě i v Česku byl dostatek elektřiny. Zároveň však v obdobích s vysokou poptávkou a nižšími výrobními kapacitami ceny elektřiny podléhají vyšší volatilitě, a mohou tak dosahovat vyšších hodnot.
- V čem může být odstavování uhelných elektráren ještě problém? Které problémy studie adresuje a které ne?
1 https://faktaoklimatu.cz/studie/2024-cesty-k-ciste-a-levne-elektrine-2050
2
https://www.mpo.gov.cz/cz/rozcestnik/pro-media/tiskove-zpravy/ministr-sikela-informoval-vladu-o-opatrenich-pro-zajisteni-bezpecnos ti-dodavek-i-pro-pripad-rychleho-utlumu-uhelnych-zdroju–281554/
Výroba elektřiny v Česku bez uhlí – studie analytického týmu Fakta o klimatu, září 2024
Jelikož v Česku velký podíl elektřiny stále vyrábí uhelné elektrárny, jejich výrazné odstavování může samozřejmě přinést problémy. Při náhlém ukončení provozu z ekonomických příčin u více elektráren najednou by mohlo nastat několik problémů:
(a) Nedostatek řiditelného výkonu – z našeho modelování vyplývá, že tento problém nehrozí.
(b) Frekvenční podpůrné služby (SVR) – model tyto služby explicitně nezachycuje (jen vyžaduje ponechat určitou výkonovou rezervu), tedy přímo neposuzujeme, ale v nejbližších letech zde nečekáme problémy (více detailů snad bude v MAF 23).
(c) Nefrekvenční podpůrné služby (start ze tmy) – toto na základě modelu nedokážeme posoudit, posuzuje ČEPS na základě mnohem detailnějších modelů elektrizační soustavy.
(d) Ukončení těžby v některých lomech (při nedostatečném odběru uhlí) – v modelu neřešíme, podle veřejných informací zůstane v provozu do roku 2030 minimálně lom Bílina, což by umožňovalo udržet výkon elektráren dle výstupů modelu. Kromě toho je ale potřeba udržet dostatečný výkon tepláren. Informace o možnostech tepláren pokračovat v provozu na uhlí z Bíliny (tedy v některých případech změnit zdroj uhlí) nejsou veřejně dostupné. Na dodávky domácnostem by mělo uhlí z Bíliny stačit.
(e) Sociální aspekty (nezaměstnanost v důsledku ukončení provozu elektráren a lomů) studie nezkoumá.
Teplárenství
- Jak souvisí výroba elektřiny s teplárenstvím?
Výroba elektřiny a tepla jsou podstatně propojené, protože z kogenerace pochází 12 % vyrobené elektřiny a 64 % vyrobeného tepla (v roce 2023). Kogenerace je také důležitá pro pokrytí špiček spotřeby elektřiny, období s nejvyšší poptávkou po teple se totiž kryjí s obdobími nejvyšší poptávky po elektřině.
- Jak modernizovat teplárenství?
Transformaci a dekarbonizaci českého teplárenství se důkladněji věnují dřívější studie nebo koncepční dokumenty (např. studie ČVUT3, Teplárenského sdružení4, Ministerstva průmyslu a obchodu5 a další). Mezi hlavní strategie transformace patří (a) výstavba nových kogeneračních zdrojů, které nahradí dosluhující uhelné teplárny, (b) posílení schopnosti akumulace přebytků elektřiny do tepla (technologie power-to-heat), (c) využívání velkých tepelných čerpadel atd.
- Jak se teplárenství obejde bez uhlí, když se zavřou lomy?
S odchodem od uhlí sektor teplárenství počítá, protože pokud jej dříve nevynutí ekonomické faktory, o něco později se tak či tak vyčerpají zásoby uhlí vhodného pro teplárny. České teplárenství tedy každopádně potřebuje projít modernizací. Tato modernizace je z velké části v rukou provozovatelů tepláren, kteří musí sladit své transformační plány s dostupností uhlí.
Může se stát, že některé lomy budou ekonomikou provozu donuceny ukončit provoz dříve, než
3 https://www.budovy21.cz/wp-content/uploads/2022/07/prehledova-studie-dekarbonizace-teplarenstvi-cvut-46-MB.pdf 4 https://tscr.cz/az-tretinu-dalkoveho-tepla-by-mohla-v-budoucnu-dodavat-velka-tepelna-cerpadla/
5
https://www.mpo.gov.cz/cz/energetika/strategicke-a-koncepcni-dokumenty/posouzeni-dekarbonizace-dalkoveho-vytapeni-v-cesku–2 68470/
Výroba elektřiny v Česku bez uhlí – studie analytického týmu Fakta o klimatu, září 2024
na ně navázané teplárny stihnou projít transformací. Je několik možností, jak na takovou situaci reagovat:
- Nahradit zdroj uhlí, pokud je to možné, a provést s tím související technické úpravy. Lom Bílina by měl zůstat v provozu alespoň do roku 2030 a uhlí z něj je pro teplárenství obecně vhodné (ale nemusí být technicky použitelné pro každou teplárnu).
- Provést rychlejší nouzovou transformaci, např. s využitím plynových kotlů, které neumožňují kogeneraci elektřiny. Toto je ekonomicky i energeticky nevhodné řešení, které by v dané lokalitě vedlo ke skokovému navýšení cen tepla, dokud se nedokončí plnohodnotná transformace. I tak to může být v některých případech levnější a vhodnější než následující možnosti.
- Částečně nebo úplně decentralizovat výrobu tepla. V některých lokalitách, obzvláště u menších tepláren, může být takové řešení ekonomicky nejvýhodnější. Případnou řízenou decentralizaci je však potřeba plánovat s co největším předstihem a jasností, aby se omezily negativní sociální dopady.
- Dočasná veřejná podpora pro výrobu tepla nebo těžbu uhlí, aby se daný lom udržel v provozu, dokud nebude dokončena transformace tepláren. Udělat takový krok v souladu s evropským právem je ale mírně řečeno nesnadné.
Pro správné rozhodnutí je potřeba porovnávat náklady a přínosy těchto variant. Zároveň musí být případná veřejná podpora tepláren nebo těžby co nejtransparentnější a mělo by k ní dojít pouze tehdy, nebude-li k dispozici jiná dlouhodobě levnější možnost.
- Čím budou topit domácnosti, když se zavřou lomy?
Uzavření všech hnědouhelných lomů v Česku najednou není v nejbližších letech (dokud nedojde k transformaci teplárenství) realistické. Pravděpodobný scénář vývoje obnáší udržení těžby v alespoň jednom lomu, ze kterého budou uhlí odebírat jak zbývající teplárny, tak domácnosti, které se nestihnou zbavit starých kotlů na uhlí.
Stejně jako centrální zásobování teplem je potřeba co nejrychleji modernizovat i lokální vytápění v domácnostech. Česko k tomu již několik let poskytuje finanční podporu: v rámci programu Nová zelená úsporám lze žádat o tzv. kotlíkovou dotaci6 na výměnu starého kotle na pevná paliva za novější zdroj tepla (např. nový kotel na biomasu nebo tepelné čerpadlo). Zákaz prodeje nových kotlů na uhlí sice stále v českém právním řádu není7, nic to ale nemění na tom, že využití uhlí pro vytápění domácností může být v budoucnu velmi drahé, jak kvůli samotné dostupnosti uhlí, tak kvůli ETS 2. Proto by stát měl jasně komunikovat vize a plány, jak v domácnostech v budoucnu zajistit teplo a ohřev vody.
Ekonomika, peníze, ceny elektřiny
- Jak zmírnit dopady odklonu od uhlí? Jak se na to připravit?
Studie analyzuje dva scénáře rozvoje zdrojů přibližně do roku 2028. Rychlejší rozvoj se oproti pomalejšímu, samovolnému rozvoji vyznačuje zejména nižším dovozem elektřiny, nižšími provozními náklady na výrobu elektřiny a nižšími emisemi. Zároveň lze vhodnou výstavbou
6 https://www.sfzp.cz/dotace-a-pujcky/kotlikove-dotace/
7 Viz například
https://archiv.hn.cz/c1-67251290-kotle-a-kamna-na-uhli-na-trhu-zustanou-ministerstvo-upustilo-od-jejich-chystaneho-zakazu Výroba elektřiny v Česku bez uhlí – studie analytického týmu Fakta o klimatu, září 2024
nových kogeneračních zdrojů a posílením flexibility i akumulace nahradit více uhelných tepláren. Investice ve scénáři Rychlejšího rozvoje by vyžadovaly přibližně 100 mld. Kč navíc oproti scénáři Pomalejšího rozvoje, ale tyto zvýšené investice jsou přímo vyváženy nižšími provozními náklady. Na modernizaci energetiky lze navíc dobře využít finance z fondů EU (např. z Modernizačního
fondu nebo Národního plánu obnovy).
- Kolik bude elektřina stát? Jaká bude cena v ČR oproti Německu?
Rychlejší rozvoj zdrojů cca do roku 2028 (v rozsahu uvedeném ve studii) může velkoobchodní elektřinu v Česku zlevnit téměř o 7 €/MWh. Elektřina i tak nejspíš bude dražší než v Německu (o 10–16 €/MWh), avšak levnější než v Polsku, které je stále závislé na uhlí (o 10–16 €/MWh).
- Co nejvíce ovlivní cenu elektřiny v roce 2030?
Český trh s elektřinou je úzce provázaný s trhem v okolních státech (zejm. v Německu), a velkoobchodní ceny v Česku tak korelují s cenami u sousedů. Největší vliv na průměrnou cenu elektřiny má:
(a) podíl obnovitelných zdrojů v soustavě (které mají téměř nulové mezní náklady), (b) cena emisní povolenky (která ovlivňuje mezní náklady fosilních zdrojů, které jsou dnes typicky závěrné) a cena zemního plynu,
(c) propojenost sítě, kde platí, že čím lépe lze přenášet přebytky z OZE z jedné části Evropy do druhé, tím méně je potřeba vyrábět z drahých fosilních zdrojů.
Emise
- Jak moc se sníží emise, když Česko vypne uhelné elektrárny?
České uhelné elektrárny v minulých letech produkovaly okolo 30 milionů tun skleníkových plynů, další část emisí také přidaly elektrárny na zemní plyn. Z modelování při zdražení povolenky z 60 na 100 € v roce 2025 vychází snížení emisí z výroby elektřiny o 40 % (tedy asi o 14 milionů tun CO₂eq). Při úplném ukončení výroby elektřiny z uhlí by emise klesly cca o dalších 10 Mt, tedy celkově o cca 24 Mt.
Úplným ukončením výroby elektřiny z uhlí a poklesem ročních emisí o 24 Mt by se Česko dostalo na −46 % emisí oproti roku 1990 (z úrovně −34 % v roce 2021). Další související pokles emisí ovšem bude z výroby tepla v CZT a v těžbě uhlí. Celkově platí, že touto jedinou změnou (úplným odchodem od uhlí ve výrobě elektřiny a tepla) by se Česko velmi přiblížilo ke splnění emisních cílů EU do roku 2030 ve výši −55 %.
Další detaily k modelování
- Jak studie modeluje podpůrné služby?
Služby výkonové rovnováhy (SVR) a další podpůrné služby pro přenosovou soustavu studie explicitně nemodeluje. Model vyžaduje držet určitou výkonovou rezervu, která zhruba odpovídá objemu výkonu pro SVR, ale nerozlišuje jednotlivé typy SVR a nezkoumá jejich dostupnost hodinu po hodině.
Výroba elektřiny v Česku bez uhlí – studie analytického týmu Fakta o klimatu, září 2024
Některé nefrekvenční služby (start ze tmy) v současnosti zajišťují tři uhelné elektrárny8, ale chystá se změna pravidel, která to umožní i dalším aktérům. Podrobnou analýzu zdrojové přiměřenosti a potřebného objemu podpůrných služeb provádí pravidelně společnost ČEPS, a. s., jako provozovatel přenosové soustavy.
- Počítá studie s omezením importní kapacity z Německa v důsledku modernizace interkonektoru Hradec–Röhrsdorf v roce 2028?
Toto konkrétní omezení není v hlavních analýzách zahrnuto. Avšak dvě dodatečné analýzy kritických scénářů vývoje kolem roku 2028 (viz otázka „Nestojí výsledky na nerealistických předpokladech rozvoje zdrojů v zahraničí?“ v kapitole 4) ukazují, že v Česku by byl dostatek elektřiny i v případě nulového rozvoje zdrojů a omezení kapacit interkonektorů napříč Evropou.
8 https://www.mpo.gov.cz/cz/rozcestnik/pro-media/tiskove-zpravy/ministr-sikela-informoval-vladu-o-opatrenich-pro-zajisteni bezpecnosti-dodavek-i-pro-pripad-rychleho-utlumu-uhelnych-zdroju–281554/
Výroba elektřiny v Česku bez uhlí – studie analytického týmu Fakta o klimatu, září 2024