Bod zlomu v oblasti obnovitelných zdrojů energie je zde: nyní se musíme zaměřit na flexibilitu

Richard Molloy, manažer pro rozvoj podnikání – ukládání energie, Eaton

V energetickém průmyslu mluvíme o bodech zlomu poměrně často. Existuje například bod zlomu, po kterém těžba fosilních paliv začne dlouhodobě a stále klesat, nebo možný bod zlomu u energetických dotací, po kterém jsou náklady vyšší než ekonomická aktivita, kterou stimulují, nebo (možná nejdůležitější) bod zlomu, po kterém bude možné obnovitelné zdroje považovat za náš dominantní zdroj energie.

Může být těžké určit, kdy bylo bodu zlomu dosaženo. U všech těchto příkladů existují názory na to, kdy k nim dojde, jak budou vypadat nebo dokonce, zda k nim již nedošlo. Jedním ze způsobů identifikace bodu zlomu by však mohla být skutečnost, že se přestane diskutovat o samotné myšlence a začnou se řešit všechny záležitosti, které tato změna ovlivní.

Myslím, že právě v tomto bodě se nyní nacházíme v otázce obnovitelných zdrojů. Obnovitelná energie není nic nového: když dáme stranou tisíciletí používané větrné mlýny tak víme, že první větrná turbína na výrobu elektřiny byla postavena koncem 19. století a úsilí o komercializaci fotovoltaické technologie probíhá již více než padesát let. Po většinu této doby se otázky, které jsme řešily, týkaly životaschopnosti a proveditelnosti; ptali jsme se, zda technologie bude fungovat a zda si můžeme dovolit ji postavit a provozovat. Nyní uvažujeme o řízení a maximalizaci přechodu.

Bod zlomu od „jestli“ k „jak“

Již nějakou dobu je jasné, že v mnoha kontextech se obnovitelné zdroje energie staly levnější alternativou za kilowatthodinu než zdroje tradiční a že v současné době poskytují přibližně pětinu celkové evropské energetické poptávky. Ještě větším důvodem k optimismu ohledně rychlosti přijímání obnovitelných zdrojů je však to, že stále častěji mluvíme o tom, co se musí stát, když – ne pokud – obnovitelné zdroje dodávají šedesát, sedmdesát, osmdesát procent naší energie.

Zatímco mnoho tradičních zdrojů je vysoce předvídatelných na svém výstupu, sluneční a větrná energie jsou neodmyslitelně proměnlivé. V případě slunečního záření přirozeně existuje denní vzestup a pokles související s pohybem Slunce, produkci však ovlivňují také sezónní cykly trvání a intenzity slunečního záření, změny oblačnosti a dalších povětrnostních podmínek. Vítr samozřejmě kolísá neustále, a ještě mnohem dramatičtěji. Předpovídání kolísání výkonu ze sluneční a větrné energie se za poslední roky ale významně zlepšilo a s použitím umělé inteligence se stále zvyšuje jeho přesnost. Nicméně i když víme, kdy a o kolik se budou výstupy lišit, stále musíme systému nechat prostor, aby v dostatečně rychlém časovém rámci tyto změny zvládl. Ve chvíli, kdy tyto zdroje dodávají energii pro naplnění zhruba 20 % našich potřeb, lze tyto výkyvy kompenzovat s pomocí elektráren na fosilní paliva – ale u sítě s většinou obnovitelné energie to již možné nebude.

Méně známá je možná výzva, které čelíme v opačném směru. Z hlediska stability sítě představuje nadměrná nabídka stejný problém jako nedostatečná nabídka a bez existujícího řešení je možné, že do roku 2040 bude nutné produkci obnovitelné energie v určitých částech roku omezovat a to přesto, že v jiných částech roku budeme řešit její nedostatek využitím jiných zdrojů.  

Přemostění kopců a údolí

Vzhledem k tomu, jak obnovitelné zdroje pokračují ve svém rychlém vstupu do našich energetických systémů, je nyní nutné zaměřit se na flexibilitu. Naše síť je navržena pro simultánní výrobu a spotřebu, přičemž každý watt dodávek je vždy co nejtěsněji přizpůsoben wattům poptávky. Ve světě obnovitelných zdrojů to znamená, že potřebujeme jak záložní výrobní kapacitu, tak nákladné upgrady sítě.

Flexibilita bude znamenat oddělení nabídky a poptávky prostřednictvím rozsáhlé infrastruktury úložišť. Umožní to celá řada řešení. Pro krátkodobé výkyvy výroby a spotřeby elektrické energie v průběhu dne představuje skladování energie do integrovaných baterií ideální způsob, jak uložit nadprodukci energie, a v případě potřeby ji o několik hodin později využít pro napájení.

S rostoucím požadavkem na tento druh flexibility budou hrát určitou roli také baterie elektrických vozidel. Průměrná EV baterie dokáže uchovat dostatek energie na několik dní spotřeby průměrné evropské domácnosti a inteligentní nabíjení EV baterií může probíhat v okamžiku, kdy bude dostatek energie z obnovitelných zdrojů – která může být pro řidiče potenciálně levnější. V budoucnu také uvidíme, že řešení typu „vehicle-to-everything“ prodá v případě potřeby tuto uloženou energii zpět do sítě.

Mezi možnosti dlouhodobého skladování patří voda přečerpávacích elektráren, stlačený vzduch a zelený vodík. Všechny tyto přístupy nabízejí dlouhodobé skladování energie bez degradace kapacity v průběhu času, takže jsou ideálním řešením pro vyrovnání produkce, které mohou trvat týdny nebo dokonce měsíce.

Oddělením k propojení sektorů

V současné době tedy v oblasti obnovitelných zdrojů přemýšlíme o tom, jak vytvořit inteligentní, flexibilní a vícesměrnou síť, která bude fungovat způsobem, jakým současná infrastruktura fungovat nedokáže. Nejde však jen o nahrazení naší současné kapacity na výrobu elektřiny: toto oddělení nabídky a poptávky paradoxně také pomůže připravit půdu pro důležité propojení odvětví.

Zatímco přijetí obnovitelných zdrojů způsobí, že většina našich každodenních životů bude ve výchozím nastavení dekarbonizována (od světel v našich domovech po dojíždění do práce elektromobilem), stále budeme spoléhat na fosilní paliva v dalších oblastech. Abychom rozšířili naše úsilí o snižování emisí do oblastí jako je vytápění, lodní doprava a výroba zboží, jako je například ocel a chemikálie, je nutné eliminovat i jejich potřebu fosilních paliv.

Můžeme toho dosáhnout tak, že najdeme způsoby, jak tato průmyslová odvětví propojit s rozvodnou sítí, v procesu známém jako propojování sektorů. Například lodní doprava se v současné době spoléhá na vysoce znečišťující pohonné hmoty neboť technologie baterií nedokáže zajistit vysokou kapacitu a hustotu energie potřebnou pro vysokou hmotnost nákladní lodi. Zelený vodík – používaný buď přímo v palivových článcích, nebo transformovaný na amoniak – nabízí ale realistickou cestu k uhlíkově neutrální dopravě.

Identifikace bodu zlomu pro obnovitelné zdroje se může zdát jako akademické cvičení, ale při pohledu na propojení sektorů můžeme začít chápat význam flexibility v důsledku tohoto bodu zlomu v našich energetických systémech. Bude to klíčem k uvolnění plného potenciálu obnovitelných zdrojů pro společnost a v tomto procesu se variabilita obnovitelných zdrojů stane obrovskou příležitostí pro naší společnou budoucnost. (19.8.2021)