Pro registrované účastníky a výrobce POZE: Portál CS OTE Sandbox EN

Případové studie

V Dlouhodobé rovnováze se řeší pět případových studií. Nulová případová studie slouží pro indikaci nedostatku výkonu v elektrizační soustavě resp. k zjištění nedostatečnosti zásobníkové kapacity. Případová studie NKEP reflektuje Národní klimaticko-energetický plán a je řešena do roku 2030. Případové studie Koncepční, Nízkouhlíková – nové technologie a Nízkouhlíková – konzervativní jsou řešeny do roku 2060 a jsou navrženy tak, aby Česká republika byla soběstačná v pokrytí poptávky po elektřině a aby byla česká ES bezpečně a spolehlivě provozovatelná se saldem blízkým nule. Hlavním kritériem diferenciace případových studií je míra využití nových technologií při dekarbonizaci energetiky. Obě nízkouhlíkové případové studie se snaží dosáhnout emisí nižších než případová studie Koncepční, avšak různými způsoby.


2.1 Případová studie Nulová

Stěžejní část zdrojové základny ES ČR se blíží konci své životnosti. Budoucnost uhelných zdrojů je limitována omezeným přístupem k tuzemským zásobám uhlí a stále sílící snahou o dekarbonizaci energetiky. Jedinými velkými zdroji, které budou provozovány v dlouhodobém horizontu, jsou jaderná elektrárna Temelín, PPC Počerady a elektrárna Ledvice. Původně plánovaná životnost jaderné elektrárny Dukovany již byla dosažena, nicméně díky pravidelně prováděným modernizacím lze očekávat i její dlouhodobý provoz. Z těchto důvodů je řešena Nulová případová studie, která vychází z analýzy výchozího stavu řešení, kdy je pro očekávanou spotřebu elektřiny detekována potřeba nového výkonu pro ES ČR. Předpokládá se v ní postupný útlum současných zdrojů a naopak se nepředpokládají žádné nové zdroje. Na základě pokrývání diagramu zatížení je indikován časový profil, ve kterém se již projevuje trvalý výkonový deficit zdrojové základny. V rámci Nulové případové studie je testováno několik konfigurací odstavování stávajících zdrojů.


Subvarianty Nulové případové studie pro elektroenergetiku

Nulová případová studie byla analyzována ve 4 subvariantách. Každá subvarianta analyzuje riziko dřívějšího ukončení vybrané skupiny zdrojů. Jednotlivé subvarianty na sebe navazují, tj. poslední kumulativně shrnuje všechny předešlé, a je tak nejpesimističtějším možným scénářem ukončení provozu zdrojů.

Výchozí stav

Výchozí stav Nulové případové studie reflektuje očekávání vlastníků zdrojů v otázce životnosti a délce provozu. Do roku 2030 tak pravděpodobně dojde k odstavení zhruba 2 GW instalovaného výkonu zdrojů, do roku 2040 se tato hodnota více než ztrojnásobí.

Počerady, Dětmarovice, Chvaletice

V první skupině dříve odstavených zdrojů bylo zahrnuto riziko ukončení provozu z ekonomických, environmentálních či jiných nepříznivých vlivů. Toto se týká zejména následujících zdrojů:

  • Elektrárna Počerady, která je v současnosti jednou z nejvíce využívaných hnědouhelných elektráren. Na základě dohod mezi ČEZ (vlastník) a Vršanskou uhelnou (dodavatel uhlí) se pro období od roku 2024 otevírá více možností dalšího provozu. Ve hře je na straně jedné dostatečný objem dodávek hnědého uhlí potřebného pro provoz zdroje, na druhé straně nutnost plnit požadavky nejnovější ekologické legislativy. Proto je nutno připustit na jedné straně možnost úplného uzavření hnědouhelných Počerad koncem roku 2023, na druhé straně připadá v úvahu ekologizační rekonstrukce a dlouhodobý provoz zdroje o výkonu 4x 200 MW.
  • Elektrárna Chvaletice, která je oproti elektrárně Počerady pro dlouhodobý provoz částečně připravena – 2 bloky po 205 MW jsou již rekonstruovány na nejnovější požadované parametry. Rekonstrukce druhé dvojice bloků se připravuje a její konkrétní realizace bude ovlivněna cenou elektřiny a investičními náklady na rekonstrukci. Je proto na místě počítat jak s možností uzavření dvou dosud nerekonstruovaných bloků v roce 2023, tak naopak s jejich ekologizací a provozem do roku 2040. Příslušné množství hnědého uhlí by mělo být z dlouhodobého pohledu zajištěno.
  • Elektrárna Dětmarovice, která je v současnosti schopna provozovat dva bloky po 200 MW, zbylé dva bloky jsou již ve studené záloze a není pravděpodobné jejich opětovné zprovoznění. Zbývající dva bloky budou provozovány minimálně do poloviny roku 2020. Další provoz bude ovlivněn zejména cenou elektřiny – při vysoké ceně by zbylé dva bloky mohly být provozovány až do roku 2030, v opačném případě je možné ukončení jejich provozu již v roce 2023.

Dukovany

Jaderná elektrárna Dukovany tvoří zhruba 10 % instalovaného výkonu české ES. I přesto, že došlo k rekonstrukci a modernizaci, její původně plánovaná životnost byla dosažena. V případě nepříznivých okolností by mohlo dojít k ukončení provozu dříve, než je v současnosti uvažováno. Tato subvarianta ukazuje pásmo snížení dostupného výkonu a uvažuje postupné ukončení provozu od roku 2026.

Tušimice II, Prunéřov II

Tušimice II (4x 200 MW) a Prunéřov II (3x 250 MW) nejsou v současnosti ohroženy tím, že by se dala očekávat zkrácená doba jejich provozu. Oba zdroje jsou retrofitovány. Vzhledem k předcházejícím subvariantám jsou však posledními velkými uhelnými zdroji v soustavě. Je tak vhodné analyzovat situaci při souběhu nepříznivých vlivů, v rámci kterých by bylo nutné tyto bloky odstavit dříve. Pro tuto subvariantu byla životnost zkrácena do roku 2030. Na následujícím obrázku je možné vidět vývoj instalovaného výkonu všech subvariant, navíc srovnaného s očekávaným referenčním rozvojem poptávky. Zatížení je v obrázku pro každý rok reprezentováno svým ročním průměrem a pásmem mezi ročním maximem a minimem. Z obrázku by se mohlo zdát, že počínaje rokem 2040 dochází k drobným nedostatkům výkonu v soustavě, neboť instalovaný výkon protíná hranici ročních maxim zatížení.

Obrázek 2.1     Instalovaný výkon a zatížení

2.1_2019.png 

Instalovaný výkon je v grafu zastoupen brutto hodnotami. Při zahrnutí netto výkonu, pohotovosti bloku, harmonogramu údržby, poruchovosti, potřeby zálohy a regulačních výkonů, pravděpodobnosti souběhu nepříznivých vlivů a snaze naplnění spolehlivostního standardu dostáváme bilanci pohotového výkonu, ve které dochází k situaci odlišné, viz obrázek níže.

Obrázek 2.2     Vyhodnocení spolehlivostních ukazatelů Nulové případové studie

2.2_2019.png

Pro výchozí stav Nulové případové studie dochází k nedostatkům v bilanci po roce 2030, kdy je očekávána druhá výrazná vlna ukončování provozu stávajících uhelných zdrojů. V ostatních subvariantách dochází k překlopení do záporných čísel s analyzovaným dřívějším ukončením elektráren Počerady, Dětmarovice a Chvaletice. Bilance se drží v mezích stanovených SEKem, hranici ± 10 % celkového objemu poptávky, pro možnost doplnění importem elektřiny ze zahraničí, až do roku 2029. V subvariantě Dukovany je pak tato hranice překročena ihned po analyzovaném ukončení provozu prvního bloku, tj. v roce 2026. Z grafu je zřejmé, že nejpozději po roce 2030 bude nutno přistoupit k opatřením zajišťujícím výkonovou dostatečnost.


Nulová případová studie pro plynárenství

Obrázek 2.3     Poměr kapacity zásobníků ke spotřebě – Nulová případová studie

2.3_2019.png

Cílem je indikovat rok, kdy poměr kapacity zásobníků plynu vůči jeho roční spotřebě opustí rozmezí SEK (35 až 40 %). Výsledky jsou na obrázku. Uvažuje se provoz nynějších zásobníků po celé období 2020 až 2060, napojení Dolních Bojanovic na českou plynárenskou soustavu v roce 2022 (643 mil. m3) a zprovoznění plné kapacity zásobníku Dambořice (448 mil. m3) do roku 2021.


2.2          Případová studie Koncepční

Studie vychází z Optimalizovaného scénáře Státní energetické koncepce. Proti SEK jsou provedeny korekce dané zejména rokem vydání (2015) a řešeným horizontem (SEK 2040, Dlouhodobá rovnováha 2060). Oproti Koncepční případové studii řešené v loňském roce je hlavní změna v termínech zprovozňování jaderných bloků v Dukovanech, protože z dnešního pohledu již nelze předpokládat jejich zprovoznění v letech 2035 a 2037. Hlavním rysem případové studie je dostavba jaderných bloků v Dukovanech tak, aby nové bloky navázaly na dosluhující staré, tedy od roku 2046 a 2048, vždy 1x 1 200 MW. Dále se předpokládá náhrada uhlí plynem při výrobě elektřiny, což je realizováno šesti bloky 430 MW a jedním blokem 840 MW (2039). Z OZE je rozvoj uvažován především u FVE (6,6 GW) a VTE (1,3 GW) v roce 2060. Mírný nárůst je očekáván i u biomasy a bioplynu, který je i nadále využíván pouze pro výrobu elektřiny, případně tepla. Takto navržená skladba zdrojů je doplněna o prvky flexibility, které umožní její provoz – jde o denní akumulaci (757 MW nad rámec PVE v roce 2060) a o řízení spotřeby. Vývoj instalovaného výkonu ukazuje následující obrázek, další pak uvádí celkovou spotřebu plynu společně se zásobníkovou kapacitou navrženou tak, aby byl dodržen poměr stanový SEK. Celková kapacita zásobníků v roce 2060 je 78,4 TWh, což je nárůst o 125 % oproti roku 2018.

Obrázek 2.4     Instalovaný výkon celkem: Koncepční

2.4_2019.png

Obrázek 2.5     Celková spotřeba plynu a zásobníky plynu: Koncepční

2.5_2019.png

 

2.3          Případová studie Nízkouhlíková – nové technologie

Studie analyzuje cestu k nízkouhlíkové energetice za esenciálního využití nových technologií. Hlavními rysy této případové studie je extrémní rozvoj OZE, který je na hranici technického potenciálu ČR a využití malých modulárních reaktorů o výkonu 250 MW (tento výkon je zvolen jako pracovní a zjednodušující; předpokládá se, že sumu výkonu bude ve skutečnosti tvořit více menších jednotek). Od roku 2056 se očekává, že nebude docházet ke spalování hnědého ani černého uhlí. U OZE bude klíčová větrná a solární energie, v roce 2060 jsou uvažovány výkony 6 GW, resp. 29 GW. Pro pokrytí základního pásma zatížení je počítáno s jadernými zdroji. Jeden nově vystavěný blok v Dukovanech bude doplněn 10 modulárními reaktory, které jsou uvažovány v JETE (6x 250 MW postupně od roku 2046) a ve čtyřech nových lokalitách (Mělník, Opatovice, Ledvice a Blahutovice). Takto navržená skladba zdrojů je nutně doplněna o prvky flexibility, které umožní její provoz – jde o rychlé plynové zdroje (SCGT, 8x 160 MW, mezi roky 2037 a 2040), denní akumulaci (7 GW nad rámec PVE), sezónní akumulaci (2 GW) a o řízení spotřeby v maximálním možném rozsahu – elektromobily, elektrokotle, omezování výroby, přesun spotřeby v čase atd. Vývoj instalovaného výkonu ukazuje následující obrázek, další pak uvádí celkovou spotřebu plynu společně se zásobníkovou kapacitou navrženou tak, aby byl dodržen poměr stanový SEK. Celková kapacita zásobníků v roce 2060 je 62,4 TWh, což je nárůst o 79 % oproti roku 2018.

Obrázek 2.6     Instalovaný výkon celkem: Nízkouhlíková – nové technologie

2.6_2019.png 

Obrázek 2.7     Celková spotřeba plynu a zásobníky plynu: Nízkouhlíková – nové technologie

2.7_2019.png 

 

2.4          Případová studie Nízkouhlíková – konzervativní

Studie analyzuje cestu k nízkouhlíkové energetice za využití konzervativních technologií, které jsou běžně dostupné v dnešní době. Hlavními rysem je výstavba nových velkých jaderných bloků (1 200 MW) a rozvoj OZE na úroveň dvojnásobku SEK. Kromě výstavby dvou bloků v lokalitě Dukovany jsou očekávány také dva nové bloky v lokalitě Temelín (v letech 2039 a 2056). Dřívější zprovoznění v roce 2039 je nutné z důvodu nedostatku výkonu, a protože záměrem této případové studie je výrazné snížení emisí skleníkových plynů, nelze uvažovat například výstavbu paroplynového bloku. Navíc je plánováno zprovoznění dalšího nového bloku o výkonu 1 200 MW v roce 2047. Stejně jako u případové studie Nízkouhlíková – nové technologie se neočekává využívání uhlí po roce 2056.

U FVE se v roce 2060 očekává 13,3 GW, u VTE 2,6 GW. Pro zachování provozuschopnosti ES ČR je nutná také výstavba nových plynových bloků, konkrétně SCGT 5x 160 MW, hlavně v období mezi roky 2037 a 2040.  Skladba OZE se obejde bez sezónní akumulace, ovšem denní akumulace je nutná o výkonu přesahujícím 3 GW (nad rámec PVE). Navržená skladba zdrojů je doplněna o prvky flexibility (důležité je řízení spotřeby). Vývoj instalovaného výkonu ukazuje následující obrázek, další pak uvádí celkovou spotřebu plynu společně se zásobníkovou kapacitou navrženou tak, aby byl dodržen poměr stanový SEK. Celková kapacita zásobníků v roce 2060 je 62,4 TWh, což je nárůst o 79 % oproti roku 2018.

Obrázek 2.8     Instalovaný výkon celkem: Nízkouhlíková – konzervativní

2.8_2019.png 

Obrázek 2.9     Celková spotřeba plynu a zásobníky plynu: Nízkouhlíková – konzervativní

2.9_2019.png

 

1.5          Varianta NKEP

Bývá zvykem, že v Dlouhodobé rovnováze se řeší tři specifické případové studie. V letošním roce je navíc řešena varianta NKEP, nicméně nejedná se o klasickou plnohodnotnou případovou studii. Varianta vychází z Návrhu vnitrostátního plánu České republiky v oblasti energetiky a klimatu, který v lednu 2019 zveřejnilo MPO, nejedná se tak o finální verzi, která bude zaslána do Bruselu koncem téhož roku. Stejně jako NKEP i tato varianta je řešena pouze do roku 2030. Dalším specifikem této varianty je, že v Návrhu dokumentu není uvedena skladba instalovaných výkonů, ale jsou pouze dostupné údaje o výrobě elektřiny z OZE (následující obrázek). Hodnoty instalovaných výkonů jsou odvozeny z údajů o výrobě a z části jsou převzaté z Koncepční případové studie.

Očekávaný rozvoj zdrojové základny je v NKEP téměř totožný jako v SEK, k rozdílům dochází hlavně u OZE. Pro FVE je očekáváno přibližně 2,6 GW instalovaného výkonu, což je o více než 0,3 GW méně než v SEK, naopak u větrné energie se očekává 0,2 GW více (v roce 2030 je to 0,8 GW).

Obrázek 2.10    Očekávaný rozvoj OZE v sektoru výroby elektřiny dle NKEP

2.10_2019.png 

 

Obrázek 2.11    Instalovaný výkon varianty NKEP

2.11_2019.png