blog.proks-martin.cz

Martin Prokš: martin (tečka) proks (zavináč) proks-martin (tečka) cz
Poslední úprava 18.07.2013 - 16.12.2013
Původně publikováno na https://martin-proks.blogspot.com dne 16.12.2013.

Tento článek slouží k pokusu o analýzu elektro-energetických toků v rámci ČR. Cílem se rozklíčovat kolik ČR vyrábí, kolik spotřebovává, kam exportuje, odkud kam a jak jsou přetoky energie, jak se projevuje “alpská regulace” přečerpávacími elektrárnami, jak se na tom všem promítá OZE, respektive dvě problematické složky - “fotovoltaika” a “větrná elektřina” a jak se to vše promítá do využití klasických zdrojů elektřiny, tepelných a jaderných elektráren. V této práci není řešena ekonomika ani strategie. Jde čistě o rozklíčování stávajících energetických poměrů v síti.

Pro komplexní názor na celo-evropskou síť je to značně nedostačující pohled. Vycházím pouze z dat jediné země a nemám k dispozici údaje o okolí. Bylo by velice zajímavé mít k dispozici obdobná celo-evropská data, nebo alespoň německá, polská, slovenská a rakouská data, nicméně nevím kde je vzít. O množství práce a času nutných k jejich analýze nemluvě.

V podstatě veškerá data o síti pochází ze stránek ČEPS a.s., kde jsou ke stažení. Gragy jsem tvořil z těchto nijak neupravovaných dat a mohu je poskytnout ve větším měřítku tak jak jsem je vytvořil a koukal do nich. Nicméně pokud toto čtete na počítači, můžete si stránku zvětšit a grafy se tím zvětší také. Zauvažuji jak zveřejnit ty grafy nějak rozumněji. Případně si je můžete snadno vytvořit sami z dat z ČEPSu - možná nejlepší a nejprůkaznější varianta.

Data o počasí pochází ze stránek Weather Underground (viz odkaz na konci) a údaje o větru byly z těchto stránek “vytahané”. Hodnoty nebyli nijak měněny, pouze pro potřeby grafů vytahány a převedeny na grafy a přepočítány na m/s. Evidentně chybná data byla odstraněna (výpadky stanice, evidentní chyby ve skokových stovkách m/s, záporný vítr). Kdybych věděl dopředu co to bude za problém najít v dané oblasti alespoň 6 meteostanic s pokrytím celého roku 2012 a co to bude za problém ta data postahovat a zpracovat (co stanice to jiný formát zápisu dat a stahování), tak jsem se na to všechno vykašlal. To bylo 10 dní práce jen získat použitelná data a stejně to nejsou data větrných parků, takže je to použitelné jen orientačně.

(Poznámka: grafy níže uvedené jsou odkazy na obrázky v plném rozlišení, dají se tedy “rozkliknout”)

Souhrn a závěr

ČR hraje roli tranzitní země mezi severem Evropy a jihem Evropy.

ČR je prakticky trvale exportní zemí a je zdrojem elektrické energie pro Rakousko, jižní Německo a nejspíše celkově jižní Evropu. Nicméně vzhledem k velikosti celoevropské elektroenergetické sítě není export z ČR asi nijak zásadní. Významný je spíše potenciál regulační výpomoci okolním zemím i potenciál regulace naší vlastní sítě řízenými změnami exportu.

Akumulačně-regulační schopnosti ČR jsou velmi omezené a v tomto směru nám evidentně velmi pomáhá řízený export směrem na jih Evropy.

Výroba z fotovoltaických elektráren na území ČR se projevuje hlavně v exportu, většinou výroba z fotovoltaiky = přírůstek exportu a opačně.

Při pohledu na grafy výroby dle jednotlivých zdrojů nelze potvrdit všeobecné tvrzení, že v důsledku fotovoltaiky by byly omezovány konvenční elektrárny v ČR.

Vliv větru v severním Německu je v přetocích energie přes ČR znatelný, ale není to plná a jasná závislost, někdy je to výraznější vliv, někdy menší. Pravděpodobně se jedná o export neuregulovaných přebytků.

Při pohledu na grafy výroby dle jednotlivých zdrojů nelze potvrdit všeobecné tvrzení, že v důsledku větrné energetiky v severním Německu by byly významně omezovány konvenční elektrárny v ČR.

Zatížení a spotřeba el. energie v průběhu roku

Následující obrázek zobrazuje dva grafy.
První graf je průběh výroby (modře) a spotřeby (zeleně a červeně) v roce 2012. Začíná 1.1.2012 a po jednom měsíci pokračuje až do 31.12.2012. Spodní hranice grafu výkonu je 4 000 MW, horní hranice grafu je 13 000 MW.

Druhý graf je export elektřiny z ČR ve stejné časové ose. Export má znaménko mínus jako odtok pryč z ČR. Osa s nulou exportu je nahoře (takže špička nahoru znamená menší export), maximum exportu dole (-4 500 MW). Je vidět, že až na několik ojedinělých špiček je ČR výhradně exportní země.

Obr. 1 - Grafy výroby, spotřeby a exportu elektřiny ČR

Na grafu i v tomto příšerném měřítku je krásně vidět jak spotřeba (a ruku v ruce s ní výroba) kolísá v průběhu jednotlivých měsíců, týdnů, dnů i hodin. Z tohoto globálního pohledu je krásně vidět hned začátek a konec roku, celkový pokles v důsledku období vánoce-nový rok. Po novém roce je vidět strmý nárůst spotřeby i výroby nepochybně vlivem návratu lidí do práce. Obdobně je vidět rozdíl mezi letní menší spotřebou a zimní vyšší spotřebou. Také jsou vidět víkendy a pracovní dny, respektive týdenní oscilace. Významný je vliv těchto týdenních oscilací v exportu v druhé polovině roku.

Další zajímavá sada grafů ilustruje přetoky elektrické energie přes ČR.

Obr. 2 - Ilustrativní obrázek pro přeshraniční toky, jednotlivé sítě okolo ČR, zdroj ČEPS

Obr. 3 - Přeshraniční toky

Popis k Obr. 3 - Přeshraniční toky

• Horní graf zobrazuje přetoky z Polska do Slovenska přes ČR. Z Polska do ČR téměř bez výjimky importujeme a téměř totožný objem současně exportujeme a Slovensko. Dle článků na internetu se jedná o “severo-Německý” proud který je směrován přes Polsko, ČR a SR opět do Rakouska.
• Druhý graf ukazuje setrvalý export z ČR do Rakouska.
• Třetí graf ukazuje možná mírně převažující import ze severního Německa a prakticky setrvalý významný export do jižního Německa. Zde stojí za velkou pozornost, že většina importu ze severního Německa probíhá v zimě a na jaře/podzimu. To naznačuje období převažujícího větru, viz níže.

Celkem se dá jednoznačně říci, že ČR hraje roli tranzitní země mezi severem Evropy a jihem Evropy a je zdrojem elektrické energie pro Rakousko, jižní Německo a celkově jižní Evropu.

Měsíční grafy, spotřeba, výroba dle zdrojů, export, přetoky a vítr

Dále jsou velmi zajímavé měsíční grafy. Data pochází z ČEPSu, jedná se o hodinové integrální hodnoty. Neboli kolik MWh bylo vyrobeno za 1 h. Ten krok 1 h zamaskovává krátkodobé výkyvy sítě (typicky 15 min, 1 min, kratší), ale pro měsíční a týdenní náhledy je to nejvhodnější měřítko. K datům byl přidán přehled větru v severním Německu. Jak byl vítr získán a zpracován viz samostatná kapitola níže.

Leden 2012

Obr. 4 - Leden - výroba, spotřeba, export, výroba dle zdrojů.

V lednových grafech je krásně vidět náběh spotřeby a ruku v ruce i výroby v dopoledních hodinách 2.1., tedy jak se lidé po novém roce vrátili do práce. Jasně zřetelné jsou denní a týdenní cykly spotřeby a výroby. Dobře je vidět, když nějaký den bylo jasno a fotovoltaika vyráběla, např. 3.1. Zrovna toho 3.1. je vidět, jak s náběhem a následně poklesem fotovoltaiky reagovala výroba z uhelných zdrojů - co přidala fotovoltaika, to ubrala konvenční výroba. Dále jsou krásně vidět vodní a přečerpávací elektrárny, které se při večerní špičce zbavovaly vody (tedy vyráběly) aby měly prázdno na půlnoční čerpání v době nejnižšího zatížení. Obě české jaderné elektrárny jely od začátku roku na plno. Dne 6.1. Dukovany odpojily od sítě jeden blok na několik hodin (skokový pokles o cca 500 MW), pak ho přifázovaly zpět. Dne 21. ledna Dukovany plánovaně odstavily třetí blok a odstávka trvala až do konce měsíce/déle. Na konci ledna opět dle grafů zasvítilo slunce nad ČR a solární elektrárny opět vyráběly jak o život (v rámci zimních možností, 500 MW je překvapivě dost z celkem 2 000 MW nainstalovaných). Tentokrát však nebyla omezována klasická výroba a přebytky šly jednoznačně na export. Velmi zajímavá je sada posledních 4 grafů, kde je vidět vliv větru v severním Německu. Jednoznačně je vidět, že když zafoukalo, přetoky ze severního Německa a částečně i Polska na jih vzrostly. Nicméně přetoky přes ČR nejsou lineárně závislé na absolutním větru, vypadá to spíše, že přes ČR tlačí Němci jen přebytky které sami neuregulují. Jih Evropy jak se zdá pro severní Německo slouží jako regulační odkládací prostor přebytků. Další co stojí za velkou pozornost jsou plynové a paroplynové elektrárny. Všude jsou označované za “špičkové zdroje” díky krátké době náběhu a vypnutí, nicméně po celý leden jely stále jen s mírnými oscilacemi výkonu. Jejich výroba nebyla nijak oslnivá proti instalovanému výkonu (cca 350 MW proti 1.270,9 MW), ale stabilní.

Únor 2012

Obr. 5 - Únor - výroba, spotřeba, export, výroba dle zdrojů.

Situace v únoru odpovídala situaci na konci ledna. Klasická výroba vyráběla, co přidala fotovoltaika šlo ihned do exportu. Zajímavé bylo skokové odpadnutí cca 500 MW uhelné výroby kolem půlnoci z 1.2. na 2.2. (půlnoc mezi středou a čtvrtkem) při stejném propadu exportu. Vodní elektrárny nekompenzovaly výpadek nijak více než jinou noc. Vítr dozníval v průběhu středy 1.2., jednalo se o konec asi týdenního kontinuálního slabého větru z předchozího měsíce. Nicméně přetoky ze severního Německa jsou významné, takže asi vítr nebyl tak nevýznamný. Další velice zajímavý moment byl kolem půlnoci ze 6. na 7. kdy došlo k útlumu exportu na několik dní. Ruku v ruce s tím šlo zvýšení exportu ze severního Německa a v průběhu 7. se mírně ale trvaleji rozfoukalo. Export ze severního Německa dobře kopíroval průběh větru. 8. dokonce náš export klesl na nulu. Pak to zase začalo foukat 14. se špičkou 15. Opět severoněmecký export kopíruje vítr. Další velice zajímavá situace nastala v nočních hodinách 17.2. (začal normální páteční pokles) ale následně odpadnutí 1 000 MW v jádře na 2 dny - odstavení 1 bloku Temelína od elektrické sítě, důvodem byla závada na sekundárním okruhu (nejaderná část). Ke 20. únoru ráno v 7:00 Dukovany hlásí, že 3. blok je po odstávce zpět najetý v režimu “horká rezerva”, připraven k připojení do sítě dle požadavků energetiků. Ti ho připojili ve večerních/nočních hodinách. Smysl to začne dávat když porovnáte severoněmecký export, jihoněmecký import a vítr. Prostě vítr vyráběl dlouhodobě jak o život a elektřiny byl evidentně přebytek který nebylo kam dávat a muselo se sáhnout k odstavování ostatních zdrojů, včetně pozdržení náběhu jaderných. Došlo i k výrazné redukci plynových a paroplynových zdrojů, poprvé v roce 2012. Následně v pondělí 20.2. došlo k propadu exportu a na krátkou chvíli jsme dokonce čerpali z Rakouska - to ale ještě asi nebyl 3. blok Dukovan připravený k přifázování, připravenost hlásil až kolem 7:00 a to asi bylo pozdě. To již sice plyn a vodní přečerpávací jely zase na plno, ale nestačily. Zde ten výkon prostě v pondělí ráno chyběl. Na druhou stranu, pro jednou jsme asi zafungovali pro celoevropskou síť jako významný regulátor díky zvýšené spotřebě a tím jsme pomohli regulovat dopady “severoněmeckého větru”. V následujících dnech docházelo k masivní regulaci uhelnými i jadernými zdroji a to až do cca 27.2. kdy se situace evidentně srovnala zlomovým koncem větru v noci z 25. na 26.2. Vítr 29.2. asi byl příliš krátkodobý a týkal se jen části Německa a tak ho zvládlo uregulovat, přetok sever-jih Německa se navýšil jen trochu. 25.2. byl plánovaně a řízeně odstaven druhý blok Dukovan, plánovaná výměna paliva a údržba.

Březen 2012

Obr. 6 - Březen - výroba, spotřeba, export, výroba dle zdrojů.

Březen probíhal normálně. Denní a týdenní cykly, cokoli vyrobila fotovoltaika se projevilo v exportu. Plyn a paroplyn jel relativně konstantně kolem 350 MW. Zajímavá byla však páteční noc z 23.3. na 24.3. Tam nejspíše došlo ke krátkodobé regulaci a možná i elektrickému odpadnutí cca 400-800 MW v jádře. Nicméně jednalo se o akci v nočních hodinách a do rána bylo již vše zase připojené, nedohledal jsem žádné vyjádření ČEZu k této události. Nicméně proti tomu stála špička v uhelné výrobě. Další věc hodna pozornosti je polední regulační spotřeba ve dnech 25.3. a 26.3., byť nebyla příliš výrazná, cca do 200 MW. To je dosti neobvyklé, v polední špičce největšího odběru aby přečerpávací elektrárny jely v režimu “akumulace/spotřeba”. Jedná se o dny neděle 25. a pondělí 26. a časově se to kryje s náběhem a špičkou ve fotovoltaické výrobě, byly to fotovoltaicky dva nejvýkonněší dny března. Vítr se nijak dramaticky neprojevoval i přes několik období větru. Severní Německo exportovalo v době větru jen mírně, v období bez větru spíše importovalo, jižní Nemecko setrvale importovalo, Rakousko a Slovensko setrvale importovalo. Jaderné zdroje jely mimo té noci 23./24. stabilně (odstávka druhého bloku Dukovan trvá), uhelné zdroje kopírovaly zbytkovou spotřebu a regulovaly tak síť.

Duben 2012

Obr. 7 - Duben - výroba, spotřeba, export, výroba dle zdrojů.

Duben je zdá se z globálního pohledu ve stejném duchu jako předchozí měsíce. Hned prvního dubna polední regulační spotřeba přečerpávacími elektrárnami. Tento den slunce nebylo sice příliš výkonné, ale sešlo se to s nástupem větru a tím přetoků severo-jižním Německým směrem. Regulace byla dosti masivní v rámci možností přečerpávacích kapacit. Další podobné přečerpávání přes poledne 8.4. a 9.4. (velikonoční pondělí), slunečno, co vyrobí solárníci jde skoro vždy do exportu do Rakouska a k tomu se přidal vliv trochy větru v Německu. Solární výkony jsou blízko poledního maxima. Zajímavé je maximum exportu v dopoledních hodinách soboty 28.4., opět skok v exportu kopíruje výrobu solárních zdrojů co do charakteru i do velikosti a co více, ještě jede polední přečerpávací regulace 28. a 29. Zde prostě už okolní státy evidentně nemohly vypomoci s regulací naší sítě odběrem a museli jsme zapojit i naše přečerpávací elektrárny. Vítr byl v průběhu dubna nevýznamný a na grafu přetoků ze severního Německa je opět jasně vidět souvislost. Severní Německo bylo až na pár krátkých období čistě importní, jižní Německo, Slovensko, Rakousko setrvale importní. Polsko setrvale exportní. K jaderným elektrárnám není moc co dodat, odstávka druhého bloku Dukovan trvá, ostatní bloky včetně Temelína jedou dle potřeby energetiků prakticky na 100%.

Květen 2012

Obr. 8 - Květen - výroba, spotřeba, export, výroba dle zdrojů.

Květen a jeho svátky. Solární výkony jsou prakticky na maximu. Dne 11.5. došlo k plánované odstávce druhéhého bloku Temelína pro výměnu paliva. 14.5. se druhý blok Dukovan připojil do sítě a zahájil plynulé zvyšování výkonu, které trvalo až do konce měsíce se změnami výkonu, pravděpodobně probíhaly provozní a bezpečnostní testy bloku. Hodně výrazná byla polední regulace přečerpávacími elektrárnami v neděli 20.5. kdy svítilo sluníčko a export evidentně neúměrně rostl. Opět je vidět souvislost mezi větrem v severním Německu a zvýšenými přetoky elektřiny ze severu na jih. Hlavním regulačním členem jsou stále a stále uhelné elektrárny.

Červen 2012

Obr. 9 - Červen - výroba, spotřeba, export, výroba dle zdrojů.

Solární výroba v červnu se projevovala méně než v květnu. Solární panely s rostoucí teplotou výrazně snižují účinnost, takže i když svítí v červnu více než v květnu, tak ve výsledku výroba je nižší. Dne 10.6. došlo ke snížení výkonu jednoho reaktorem Dukovam a ve dnech 16.6.-22.6. se na regulaci podílely i jaderné elektrárny. Dne 28.6. ve večerních hodinách byl přifázován blok Temelína a ke konci června jely všechny bloky obou našich jad. elektráren (výkon z jad. elektráren se blížil 4 000 MW). V červnu dochází ke snižování regulačních výkonů přečerpávacích a vodních elektráren. Je otázka zda to je z důvodů sucha a tím omezené dostupnostu vody, nebo jestli prostě využíváme více “exportních regulačních možností” přes Rakousko a jižní Německo. Možná je i kombinace obou faktorů. Nemám jak prověřit. Severo-jižní německé změny přetoků mají jasnou suvislost s větrem, Polsko-Slovenské přetoky mají naproti tomu jasně denní charakter, jedná zcela určitě o výrobu a export z klasických zdrojů (no ono vlastně celé Polsko stojí z cca 92% na výrobě elektřiny z uhlí).

Červenec 2012

Obr. 10 - Červenec - výroba, spotřeba, export, výroba dle zdrojů.

V červenci až srpnu dochází k letnímu minimu odběrů, je zde jasný vliv dovolených a snížení průmyslové výroby a tím i odběrů. Opět je snížená regulace přečerpávacími a vodními elektrárnami, lze předpokládat vliv sucha. Export má vysloveně denní charakter ve smyslu “exportujeme co nám aktuálně přebývá“ a tím sebe regulujeme. Před půlnocí 27.7. došlo k plánovanému odfázování prvního bloku Temelína (cca 1 000 MW řízeně odpojeno) pro výměnu paliva a údržbu a současně byl snížen i uhelný výkon (pátek, víkendový pokles odběru a výroby). Oba vlivy se odrazily na odpovídajícím poklesu exportu. Co je zajímavé je plošný pokles výroby z plynových a paroplynových zdrojů. Na přetocích elektrické energie ze severního Německa a Polska na jih je opět vidět ne příliš výrazný vliv větru.

Srpen 2012

Obr. 11 - Srpen - výroba, spotřeba, export, výroba dle zdrojů.

V srpnu je krásně vidět kdy přečerpávací elektrárny regulovaly a kdy regulace probíhala pomocí exportu přebytků (týden 20.8. až 26.8.). Je perfektně vidět odlišný charakter exportu. Na konci srpna export poklesl skoro na nulu, byť jen na krátkou dobu. První blok Temelína byl celý srpen odpojen, ostatní jaderné bloky stabilně dodávali 100%. Opět je na severo-jižních přetocích vidět vliv větru ve dnech 6.8.-8.8. a 22.8. -28.8. Je zajímavé, že v srpnu Polsko exportovalo velmi silně přes Slovensko na jih.

Září 2012

Obr. 12 - Září - výroba, spotřeba, export, výroba dle zdrojů.

V průběhu září je vidět, jak výroba moc nepřekračovala spotřebu, vyjma víkendů. To se projevovalo v exportu. 11.9. sice Temelín spustil první blok a 14.9. ho připojil na sníženém výkonu a začal pomaloučku najíždět, ale kolem půlnoci 17./18.9. došlo k závadě na elektrickém generátoru a výkon musel být snížen až do nočních hodin 20.9. Na přelomu 29./30.9. byl plánovaně odpojen 1. reaktorový blok Dukovan na výměnu paliva a údržbu. Vliv větru nebyl v září prakticky patrný. Poláci exportovali relativně málo, na rozdíl od předchozího měsíce.

Říjen 2012

Obr. 13 - Říjen - výroba, spotřeba, export, výroba dle zdrojů.

Říjen je ve znamení rostoucí spotřeby a upadající fotovoltaiky. Jaderné elektrárny vyrábějí stabilně kolem 3 000 až 3 500 MW na konci října najíždí Dukovany na plný výkon a jádro vyrábí 4GW. Uhelné a tepelné dalších 4 000-6 000MW v průběhu celého měsíce. Export vykazuje velké výkyvy a fotovoltaika se na těchto výkyvech začíná výrazně projevovat. Polsko-Slovenské přetoky vykazují snížení a v několika momentech si dokonce prohazují směr toků energie. Obecně Polský export se snižuje. Rakousko a jižní Německo bere co mu dáme.

Listopad 2012

Obr. 14 - Listopad - výroba, spotřeba, export, výroba dle zdrojů.

Listopad je opět ve znamení rostoucí spotřeby kterou kryje jádro a uhlí. 18.11. je plánovaně odstaven čtvrtý blok Dukovan pro výměnu paliva a údržbu. Export je na setrvale výrazných hodnotách, roste v nočních špičkách. Rakousko a jižní Německo si vezmou co jim dáme. Polský export na jih přes Slovensko je na nižších hodnotách, v několika momentech (vždy v noci po půlnoci) mění směr přetoků jako v říjnu. Fotovoltaika nestojí za řeč, vliv větru je nevýrazný, nicméně je tam.

Prosinec 2012

Obr. 15 - Prosinec - výroba, spotřeba, export, výroba dle zdrojů.

Do poloviny prosince odběr stoupá, pak se to zlomí a odběr klesá až ke svátkům a konci roku. Jaderné elektrárny jedou stabilně, 27.12. byl přifázován i čtvrtý blok. Snížení potřebného výkonu obstarali tepelné elektrárny. I přes snížení odběru ke konci roku jsme v tepelných elektrárnách vyráběli stále přes 3 500 MW, export na jih do Rakouska, jižního Německa a přes Slovensko měl rostoucí charakter. Opět byl vidět vliv větru na navýšených severo-jižních Německých přetocích přes naše území.

Jednotlivé zdroje a jejich úloha v průběhu roku

Jaderné elektrárny v ČR

V ČR jaderné elektrárny vyrábí v základním pásmu zatížení. K regulaci sítě se používají jen vyjímečně a v omezené míře. Jedná se o velmi levný a masivní zdroj elektřiny, takže se vyplatí ho využít co to jde. V roce 2012 byl výkon obou našich elektráren 4 040 MW a vyrobily 30 324 200 MWh. Což dává využití zdroje na krásných 85,45%. Na druhou stranu takto vysoké využití koncentrované jen do dvou lokalit znamená velký energetický risk. V případě nečekaného odpadnutí jedné celé lokality (např. závada na rozvodně vyvádějící proud z celé lokality) to znamená odpadnutí velkého energetického výkonu který se bude jen velice těžko nahrazovat v potřebně krátké době. Jedná se sice o málo pravděpodobný scénář a energetici jsou si toho vědomi a pečlivě si to hlídají (ne nadarmo jsou tyto rozvodny jedny z nejlépe střežených objektů v republice), ale pravděpodobnost je mrcha…

Uhelné elektrárny v ČR

Zkratkovitě. Výkon 10 644,1 MW, vyrobeno 47 261 000 MWh, využití 50,55%. Toto procento není nijak závratné, ale je potřeba vzít v úvahu, že je to řízený zdroj s častými regulačními odstávkami. Relativně nízké procento vytížení na druhou stranu znamená, že je velká disponibilní studená záloha pro výpadek některého z velkých zdrojů, nebo záloha pro přeshraniční výpomoc v případě problémů u někoho ze sousedů.

Vliv fotovoltaiky v ČR

Fotovoltaické elektrárny jsou obvykle připojené do rozvodné sítě blíže ke koncovým uživatelům. Tím že nabíhají neplánovaně tvoří v lokálních segmentech sítě kolísání hodnot napětí a rozhazují požadovaný profil střídavé vlny napětí. Dále způsobují špičkové zatížení segmentu sítě do kterého jsou připojeny. Ve finále tato neplánovaná energie přetéká do hlavních větví, kde se přidá k přetokům a tím k zatížení páteřních linek a přeshraničních propojů. Asi hlavně díky Rakousku a jeho akumulačním schopnostem si můžeme většinou dovolit veškerou solární energii exportovat a nemusíme kvůli tomu omezovat klasické zdroje energie pro potřeby zákazníků ČR. Jiná věc je cena těchto exportních přebytků za jakou jsou vykupované. Fotovoltaické elektrárny dostanou svou garantovanou cenu od státu/ČEPSu, ale za kolik ČEPS tuto neplánovanou elektřinu prodá je otázka.

Dalším zajímavým údajem je porovnání instalovaného výkonu ve fotovoltaice a celkové vyrobené energii za rok 2012. Instalováno bylo ke dni 30.12.2011 celkem 1 971 MW a ke dni 30.12.2012 celkem 2 086 MW. Tedy za rok 2012 bylo cca 2 000 MW ve fotovoltaice a přírůstek nebyl významný. Fotovoltaika vyrobila za rok 2012 celkem 2 173 000 MWh. To dává roční využití fotovoltaiky v ČR 6,6%. Dost bída na energetický zdroj který při tom sežere tolik peněz.

Vliv větru v ČR

V ČR je nainstalováno jen velmi málo větrných elektráren a jejich vliv na celkovou síť je malý. Problém dělají jen lokálně kdy zaberou v segmentech kam jsou připojeny, podobně jako fotovoltaika. V roce 2012 bylo nainstalováno 263,1 MW a za celý rok 2012 vyrobily 417 300 MWh. To dává využitelnost 18%. Takže na rozumný energetický zdroj také nic moc. Je to jen drobný doplňkový zdroj.

Plynové elektrárny

Výkon 1 270,9 MW, vyrobeno 4 435 100 MWh, využití 39,7%. Při tom je to řízený zdroj s uváděnými drahými provozními náklady (cena plynu), který je uváděn jako vhodný pro regulační účely. Nicméně tyto zdroje vyráběly v roce 2012 sice relativně méně, ale za to dosti stabilně s ne příliš velkými oscilacemi výkonu a na regulaci sítě se výrazně nepodílely. Alespoň dle těch globálních grafů to tak vypadá.

Vodní elektrárny

Instalovaný výkon 2 215,7 MW, výroba v roce 2012 byla 2 963 000 MWh. Využití 15,2%. Nicméně jedná se o zdroj z drtivé míry řízený a vyčleněný na vykrývání špiček - pro energetickou soustavu tedy neocenitelný a nezbytný.

Vliv větru v severní Evropě

Významným zdrojem elektrické energie jsou větrné elektrárny v severním Německu. Alespoň dle Wikipedie bylo v roce 2012 v Německu instalováno 29 000 MW ve větrných elektrárnách a vyrobeno 46 500 GWh, což je přes polovinu celé výroby elektřiny v ČR. Využití větrných elektráren v Německu vychází na 18% (teoreticky při 100% výrobě 366 dní roku 2012 by dokázaly vyrobit 254 736 GWh). Využití větrného potenciálu v Německu je tedy stejné jako v ČR, což je pro mě překvapení, čekal jsem že minimálně pobřežní elektrárny budou mít výrazně vyšší využití a tím výrazně posunou celoněmecký průměr výše. Převážná většina těchto elektráren se nachází v severním Německu. Viz obrázek rozmístění a výkonu se zakreslením míst pro která jsem vyhledal údaje o větru v roce 2012.

Obr. 16 - Větrné elektrárny v Německu 2011, zdroj Wikipedie + zakresleno umístění meteostanic.

Naproti tomu v Polsku bylo v roce 2011 (novější data nemám) instalováno jen 1 616 MW a vyrobeno 2 745 GWh. Takže Polsko v porovnání s Německem nemá nic moc významného a nebudu sledovat.

V ČR bylo v roce 2012 nainstalováno 259,7 MW ve větrných elektrárnách, což odpovídá zhruba jednomu uhelnému bloku, takže nic moc významného. Navíc větrné elektrárny v ČR jsou zohledněny v datech ČEPSu, takže jejich vliv je sledovatelný.

Na předchozím obrázku jsou zakresleny i meteorologické stanice ze kterých se mi podařilo získat data o větru v roce 2012. Problém meteostanic je však v tom, že z hlediska absolutní hodnoty větru nejsou pro větrné parky odpovídající. Větrné parky se staví na návětrných místech, zatímco meteostanice jsou umísťované geograficky, často ve větrném stínu zástavby nebo porostů. Navíc větrné elektrárny mají věže typicky kolem 100m vysoké, kde je vítr výrazně silnější, než přízemní vítr který změří meteostanice. Takže absolutní hodnoty větru nebudou odpovídat, nicméně trend by měl odpovídat oblasti.

Výjimkou je meteostanice Nordenay, která je umístěna na pobřeží Severního moře ve výšce cca 5m nad mořem. Tam budou údaje o větru pravděpodobně odpovídat podmínkám okolních větrných parků celkem obstojně (opět vyjma výškovosti větru).

Stanice Leipzig-Schkeuditz je umístěna na letišti. Tedy pravděpodobně na rovině blízko dráhy, kde je měření větru důležité a větrné překážky jsou na letišti nežádoucí (zvyšují turbulenci, ztěžují letecký provoz). Nicméně oblast je velmi velká, větrné parky budou asi dále od letiště na návětrných svazích kde lze čekat větší stabilnější vítr. Stejně tak stanice Paderborn a stanice Szczecin, jedná se o stanice letišť (alespoň dle označení).

Obr. 17 - Vítr v průběhu roku. Nahoře Nordenay, dole Paderborn. Červeně vítr, zeleně poryvy.

Dále je velmi vhodné si uvědomit, že energie obsažená ve formě větru roste s třetí mocninou rychlosti. Větrná elektrárna také funguje jen do nějaké rychlosti/energie větru. Pak musí být její výkon omezen, případně musí být zcela odstavena aby ji vítr nezničil. Mezní hodnota 100% výkonu od kdy se musí omezovat bude pravděpodobně (logicky) nastavena na obvyklé nejvyšší větry v oblasti a mez vypnutí bude několik desítek procent nad. Energeticky významný bude vítr který nese alespoň 10% nominální hodnoty až po mez odstavení kdy zase výkon větrné elektrárny klesne na 0. Nicméně nemám data pro ty meze pro konkrétní větrné parky, navíc větrná data jsou z meteostanic, ne z větrných parků ve výšce osy vrtule. Po přepočtu grafů větru na grafy energie v mezích 0-100% max. roční energie naměřené v dané lokalitě (poryvy neuvažovány) vzniknou grafy energetické využitelnosti / pravděpodobné výroby elektrické energie z větru v severním Německu v roce 2012. Upozorňuji, že nejde o absolutní hodnoty větru, ale o relativní kvalitativní názor. Jde o určení které dny a hodiny v roce větrné parky nevyráběly, které dny a hodiny vyráběly málo a kdy jeli naplno a jak se to potom projevilo v síti. Lepší data nemám k dispozici. Nicméně z tohoto globálního pohledu je vidět vysoká špičkovost výroby. Všechny ty grafy ukazují na několik období, kdy větrné elektrárny pravděpodobně významně vyráběly a mezi tím velké prodlevy.

Obr. 18: pravděpodobná potenciální výroba větrných elektráren v severním Německu

Přepočet na energii nesenou větrem jasně ukazuje na ohromnou špičkovost tohoto přírodního zdroje. Jisté snížení špičkovosti (snížení výroby) se v praxi projevuje sníženou účinností větrné turbíny při překročení určitých mezí větru či přímo vypnutí výroby.

Z grafů je jasně vidět extrémní leden se třemi větrnými obdobími po celém severním Německu. Obdobně je vidět pak prosinec, nicméně ten není již tak výrazný.

Odkazy

• ČEPS a.s. všechna data, data o výrobě, zatížení, přeshraniční toky (poznámka, tato stránka má dlouhodobé technické potíže, vždy je několik minut přístupná, pak zase několik minut ne): http://www.ceps.cz/CZE/Data/Vsechna-data/Stranky/Default.aspx
• Veřejně přístupná data (historická) o počasí v Evropě: http://www.wunderground.com/
• Souhrná data o energetické soustavě ČR: http://energostat.cz/elektrina.html
• Větrné elektrárny v Německu: http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_power_in_Germany
• Větrná energie, wikipedie: http://cs.wikipedia.org/wiki/V%C4%9Btrn%C3%A1_energie
• Aktuality z jaderných elektráren, Skupina ČEZ: http://www.cez.cz/cs/pro-media/aktuality-z-jadernych-elektraren