Náhrada elektřiny z jádra elektřinou z větru?

Příspěvek se zabývá odhadem dlouhodobých marginálních nákladů náhrady jednotky odpadlého výkonu v jaderné elektrárně. Náhradou může být buď nová jaderná elektrárna, splňující zvýšené požadavky na bezpečnost, anebo například kombinace větrných a přečerpávacích vodních elektráren. Odhad je proveden pomocí dlouhodobých marginálních nákladů na elektřinu, vypočtených metodou reprezentantů.

 Výtah z článku, který vyšel v časopise Energie 21 č. 4/2019.

Při hodnocení efektivnosti podnikatelských záměrů hraje důležitou roli cena elektřiny, neboť bez ní se dnes neobejdeme. Cenu elektřiny je proto nutné umět do budoucna co nejlépe prognózovat. Na základě řady prací v oboru ekonomie lze prohlásit, že pro prognózu ceny jakéhokoliv produktu jsou nejlepší dlouhodobé marginální (mezní) náklady (LRMC – Long Run Marginal Cost) na produkci daného zboží. To platí i pro elektřinu.

Výpočet metodou reprezentantů

Na katedře ekonomiky Fakulty elektrotechnické ČVUT Praha byla vypracována metoda výpočtu LRMC pomocí reprezentantů, ve které jsou za marginální náklady považovány měrné náklady tzv. „závěrných“ elektráren a sítí.

Závěrné elektrárny a sítě jsou ty, jež v blízké budoucnosti mohou být bez vážnějších omezení stavěny a provozovány k pokrytí nárůstu zatížení a úbytku dožívajících zdrojů. V České republice tuto roli v současnosti mají jaderné a přečerpávací vodní elektrárny, případně elektrárny s paroplynovým cyklem.

V sousedním Rakousku a Německu je tomu jinak. V Německu došlo v souvislosti s havárií JE ve Fukušimě k politickému rozhodnutí zastavit výrobu v jaderných elektrárnách do roku 2022. Otázkou je, jaké zdroje nahradí výpadek 9,5 GW, které v Německu kryjí zatížení výrobou asi 72 TWh ročně (doba využití maxima 7 500 h/r). Představa je taková, že tento výpadek bude nahrazen především obnovitelnými zdroji. Ty jsou však ze své povahy intermitentní (kromě těch, které spalují biomasu) a pro spolehlivý chod elektrizační soustavy (ES) je třeba je doplnit elektrárnami, které lze pružně regulovat nezávisle na počasí tak, aby bylo dosaženo vyrovnané bilance výkonu: výroba = spotřeba + ztráty v každém okamžiku. Tuto funkci mohou zastat pouze rychle regulovatelné špičkové zdroje jako je například akumulační vodní elektrárna (AVE), spalovací turbína na energetický plyn (PE) či zdroj typu akumulátoru – přečerpávací vodní elektrárny (PVE) nebo jiný vhodný akumulátor s dostatečnou kapacitou a účinností pro regulaci výkonu v ES.

Informace o typech zdrojů, připadajících v úvahu pro náhradu JE, jsou v tabulce 1. Tyto údaje jsou vstupem k výpočtu měrných stálých (Kč/kW) a proměnných nákladů (Kč/MWh) nahrazujících elektráren.

Tab. 1 – Vstupní informace o uvažovaných typech zdrojů pro náhradu JE

Ukazatel Symbol Jednotka VTE PVE (nové) JE
Měrné investiční výdaje ni [Kč/kW] 35 000 30 000 100 000
Životnost Tž [r] 20 35 50
Měrné palivové náklady npal [Kč/MWh] 0 0 400
Náklady na opravy a údržbu nou [Kč/kW/r] 500 200 2 000
Koeficient vlastní spotřeby kvs 1,01 1,02 1,08
Koeficient využití

resp.

Roční doba využití maxima

kv

 

Tm

[h/r] 0,23

 

2 000

 

0,86 (denní1)

 

7 500 (denní 24h)

Účinnost přečerpání η % 0,75

V tabulce 2 jsou uvedena přibližná data, která vstupují do dalších úvah a vztahů, přičemž uvažujeme se zjednodušeným schématem elektrizační soustavy.

Tab. 2 – Vstupní údaje k výpočtu měrných stálých (Kč/kW) a proměnných nákladů (Kč/MWh) nahrazujících elektráren

Ukazatel Symbol Jednotka Napěťová hladina (j)
1

(400 kV)

3

(110 kV)

5

(VN)

7

(NN)

Koeficient ztrát výkonu kzp [-] 1 013 1 038 1 070 1 170
Koeficient ztrát práce kzw [-] 1 041 1 066 1 097 1 196
Měrné investiční výdaje sítí nisz [Kč/kW] 2 734 7 005 14 436 27 074

Výše marginálních nákladů

V článku je vypočtena hodnota dlouhodobých marginálních nákladů metodou reprezentantů vztažená na jednotku odpadlého výkonu a práce, které by bylo nutno nahradit po odstavení dožitých jaderných elektráren. Byly vypočteny LRMC v případě, kdy budeme uvažovat náhradní zdroje v podobě kombinace větrných a přečerpávacích vodních elektráren (VTE+PVE). Úroveň LRMC zde vychází přibližně dva a půl krát větší, než při náhradě dosavadní JE novou JE. Z výpočtů plyne, že náhrada JE pomocí obnovitelných zdrojů s ekvivalentními účinky je více než dvakrát dražší, než náhrada novou jadernou elektrárnou. Výhodou této varianty je však nezávislost na ceně jakéhokoliv paliva a provoz těchto zdrojů je odolný proti inflaci – inflace se může projevit jen v nákladech na opravu a údržbu. Přehled o výsledných hodnotách LRMC je tabulce 3.

Tab. 3 – Výsledné hodnoty LRMC pro náhradní zdroje

Náhradní zdroje → VTE+PVE (nové) JE
LRMCp         [Kč/kW/r] 37 356 14 228
LRMCw     [Kč/kMWh] 4 265 1 624

Propočty byly provedeny pro stav „na zelené louce“, tedy nebyly vzaty v úvahu dosavadní zdroje a především charakter dosavadní spotřeby. Tento charakter by bylo možno vzít v úvahu, ale výsledky by to asi příliš nezměnilo.

Ing. Miroslav Vítek, CSc.

Obrázek:

Případná náhrada jaderných elektráren větrnými musí být spojena s rozsáhlou akumulací. Foto archiv/EcoWatch

 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *