Radek Šindel se v minulých článcích věnoval vlastním zkušenostem s elektromobilitou. Celý přechod na „nový“ typ pohonu je ale potřeba ještě zařadit do širších souvislostí a jedna z nich je závislost České republiky, resp. Evropy na dovozu ropy.  O tom pojednává jeho nový text.

Evropa jako kontinent velké zásoby ropy nemá a tuto surovinu tak musí z naprosté většiny dovážet. Země EU dovážejí 99 % své spotřeby ropy, respektive ropných paliv. Bohužel je tomu tak často z regionů, kam bychom peníze z pochopitelných důvodů posílat nechtěli. Ale přesto je tam vydatně posíláme, a to ve značném množství.

V roce 2022 se do ČR dovezla ropa v celkovém množství 7 424,8 tisíc tun, což představuje nárůst o 8,5 % v porovnání s rokem 2021. Z tohoto množství bylo 56 % ropy dovezeno z Ruska. Podle Souhrnné energetické bilance MPO ČR spotřebovala doprava v ČR v roce 2021 (rok 2022 ještě není statisticky zpracován) 73 TWh ropných paliv. Pro srovnání celková spotřeba elektřiny v roce 2022 činila zhruba 60 TWh. Spotřeba ropných paliv v dopravě tak přesahuje konečnou spotřeby elektřiny jako ekvivalent výroby devíti nových jaderných elektráren Dukovany (cca 8 TWh/rok).

Při ceně okolo 80 $/barel tak dovezeme ročně ropy za cca. 103 miliard Kč, z toho šlo bezmála 60 miliard do Ruska, které by za tuto částku mohlo pořídit zhruba 200 moderních tanků.

Na vlastní kůži. Rok s elektromobilem a domácí FVE aneb jak pokrýt polovinu roční spotřeby

K těmto nákladům je potřeba ještě připočítat poměrně náročnou rafinaci paliva. Přesná data o spotřebě rafinerií je poměrně těžké dohledat a studie se v údajích značně rozcházejí. V různých studií lze dohledat, že globální spotřeba rafinerií se pohybuje okolo 6–8% celkové spotřeby elektřiny. V případě ČR by tak hrubým odhadem připadalo na rafinaci paliva zhruba 4 TWh elektřiny. Spotřebu plynu v rafineriích pro jednoduchost výpočtu neberu v úvahu.

Nejen ropa, ale i energetická náročnost biopaliv

K tomu je potřeba připočítat biopaliva s podílem 5 %. Řepka a další rostliny pro energetické účely v dopravě v ČR se pěstuje na zhruba 100 000 ha půdy. Biopaliva z této plochy tak dokáží vytvořit palivo pro pouhých 5 % vozidel. Na  hektar plochy je možné umístit FVE o přibližném výkonu 1,2 MWp.

FVE rozmístěné na ploše výsevu energetické rostliny by za rok vyrobily okolo 120 TWh elektřiny, což by dokázalo pokrýt celou spotřebu ČR včetně pohonu všech vozidel a ještě by něco zbylo. Tímto bych rozhodně nenavrhoval osázet úrodnou půdu panely, pouze to ukazuje, jak je pěstování energetické řepky zoufale neefektivní způsob přeměny energie slunečního záření na energii pohonu. Jak již bylo řečeno v minulém článku, spotřeba energie pro vozidla je v případě náhrady spalovacích motorů elektrickým pohonem u osobních automobilů v převážně městském provozu díky významné úspoře energie rekuperací zhruba třetinová.

V dálkové dopravě, zejména nákladní, je podíl rekuperace nižší. Při snaze o velký dojezd snižují mohutné akumulátorové baterie užitkovost vozidel a spotřeba elektrické energie je poněkud vyšší, zejména při rychlém nabíjení vysokým výkonem, a blíží se k polovině spotřeby energie nafty (ta je navíc příznivě ovlivněna vyšší účinností větších naftových motorů nákladních automobilů a autobusů). Celková spotřeba elektrické energie k náhradě ropných paliv pro všechna vozidla by tak činila zhruba 30 TWh s potenciálem snížení při převedení části individuální dopravy na veřejnou, zejména kolejovou.

Polovinu nájezdu pokrývá FVE

Ze statistik použití auta s FVE vyplývá, že okolo 50 % nájezdu lze pokrýt z výroby FVE (vlastní, komunitní, firemní, carporty nad veřejnými parkovišti). Vlastní fotovoltaické zdroje na území ČR tak čistě teoreticky mohou pokrýt zhruba polovinu, tj. 15 TWh. I kdybychom měli zbylou polovinu elektřiny importovat za aktuální cenu 100 €/MWh, tak bychom za ni zaplatili zhruba 37 miliard Kč, což je třetina toho, co ročně vydáváme za ropná paliva.

Byť je dneska fotovoltaika nejlevnější zdroj energie vůbec, jedná se přece jenom o volatilní zdroj energie, který je potřeba doplnit o vhodnou akumulaci a zálohu. Vedle špičkových a přečerpávacích vodních elektráren a bateriových úložišť je zajímavou možností využití elektromobilů samotných pro stabilizaci sítě – tzv. řízení flexibility. Ať už jde o nabíjení z vlastních zdrojů doma, ve firmách nebo flexibilními tarify v ulicích, vozidla poskytují síti poměrně velkou kapacitu k ukládaní energie. Už stávajících 20 000 vozidel v ČR poskytuje teoretickou energii 1 GWh, což odpovídá necelé třetině PVE Dlouhé stráně (3,6 GWh), přičemž šest milionů osobních vozidel představuje teoretickou kapacitu 100 PVE Dlouhé stráně (360 GWh).

Spotřeba v zimě

Při zimní průměrné spotřebě okolo 10 GW by tak kapacita baterií ve vozidlech teoreticky pokryla celou spotřebu ČR po dobu 36 hodin. Pokud by se reálně použila zhruba například třetina této kapacity pro řízení flexibility sítě, pořád jde o obrovské číslo, které by šlo v ČR postavit jinak velice obtížně. Samozřejmě se nepočítá s napájením celé energetiky z baterií aut, na další časté nabíjení a vybíjení není životnost automobilových akumulátorových baterií dimenzována, nicméně řízené nabíjení v dobách výkonových špiček je možné dobře využít pro optimalizaci zatížení distribuční sítě.

Se zajímavou statistikou přichází Technická univerzita v Cáchách, která odhaduje celkovou kapacitu baterií ve vozidlech v Německu na cca. 90 GWh. Jinými slovy v Německu od roku 2018 do současnosti „postavili“ pomocí baterií ve vozidlech 25 PVE s kapacitou Dlouhých strání. Zajímavé je i tempo navyšování kapacity, které činí zhruba 3,5 GWh měsíčně.

Hrubá energie baterií osobních aut v Německu

Zejména v zimním období ale akumulace samotná nestačí a je potřeba řešit i zdroj energie na chladnou část roku. K tomu se v mnoha zemích používají větrné elektrárny, které vyrábějí zejména v zimě a fotovoltaické zdroje vhodně doplňují. Byť jsou i u nás vhodné lokality pro rozvoj větrné energetiky, podívejme se nejdříve na možnost doplnění FVE pomocí paroplynového zdroje na zemní plyn. Jedná se sice pořád o fosilní zdroj, nicméně je potřeba se podívat na tento zdroj i z pohledu účinnosti až 55–60 %.

Je to dáno tím, že paroplynová elektrárna využívá dva pracovní cykly, má dva elektrické generátory. V prvém cyklu dodává elektrickou energii generátor poháněný plynovou spalovací turbínou a v druhém cyklu dodává elektrickou energii generátor poháněný parní turbínou, která využívá páru vyrobenou s využitím horkých výfukových plynů z plynové spalovací turbíny.

Zemní plyn (metan, CH₄) má ve své struktuře ve srovnání s uhlím příznivější poměr vodíku a uhlíku, což se spolu s vyšší účinností dvojitého cyklu projevuje ve zhruba třikrát nižší měrné emisivitě elektrické energie (zhruba 0,33 kg CO₂/kWh versus 1 kg CO₂/kWh). Výhodou paroplynových elektráren je i jejich rychlá startovatelnost, potřebná k operativnímu doplnění volatilních zdrojů. Zároveň je možné dobře využít ztrátové teplo např. při u nás velice rozšířeném centrálním zásobování teplem.

Regulace výkonu podle potřeb sítě

Tyto zdroje pracují nejefektivněji v zimě, kdy je spotřeba tepla nejvyšší a opět se tak vhodně doplňují s FVE zdroji. Jejich výhodou je možnost snadné regulace výkonu podle potřeb distribuční sítě. Jedná se tak o tzv. špičkové zdroje, které vyrábějí jenom v době nedostatku jiných zdrojů. Tyto zdroje energetika potřebuje vždy a jejich výhodou do budoucna je i možnost provozu na vodík, biometan nebo plyn vyrobený z odpadu.

Z pohledu dovozu to vypadá následovně. Pokud bychom čistě teoreticky veškerou elektřinu pro provoz vozidel dovezli, celkové náklady by byly na 2/3 současného dovozu kapalných paliv. I kdybychom měli veškerý provoz vozidel pokrýt z PPE zdrojů a plyn importovat, dosahují náklady na import přibližně 50 % oproti provozu na kapalná paliva.

V případě pokrytí poloviny provozu z místních FVE a na druhou polovinu roku dovézt plyn pro PPE dosahuje nutnost dovozu paliv pouze čtvrtiny toho, co dáváme za dovoz a výrobu kapalných paliv. A to nemluvím o využití ztrátového tepla pro vytápění, jako je tomu u nového PPE zdroje v Mělníku s dodávkou tepla pro hlavní město. Konverze uhelných elektráren na paroplynové je relativně snadná a hospodárná, řada komponent původní uhelné elektrárny včetně jejího připojení k přenosové soustavě je využitelná.

BEV + FVE. Praktické zkušenosti s použitím elektromobilu a domácí fotovoltaiky

Bilance energie pro pohon všech vozidel v ČR je vidět na následující grafice. Pro názornost je celý proces značně zjednodušený. U pohonu spalovacím motorem vstupuje do procesu dovezená ropa a energie nutná k její rafinaci. Těžba, přeprava a další logistika paliv je zde zanedbána. Z obrázku je na první pohled patrné, že největší položku draze dovezeného a rafinovaného paliva tvoří ztrátové teplo vypuštěné do atmosféry.

Snížení závislosti na dovozu

V druhém scénáři je uvažováno s elektrickým pohonem vozidel a výrobou elektřiny se stejným podílem FVE a PPE na zemní plyn s účinností 55 % a využitím části ztrátového tepla pro vytápění. Do celého procesu jsou započítány i ztráty v elektrárně a v distribuční síti. I přes velké zjednodušení celého procesu je na první pohled patrné násobně nižší potřebné množství energie pro elektrická vozidla, které je dáno zejména jejich vysokou účinností. I v případě částečného dovozu plynu pro výrobu v zimním období jsou částky za nutný dovoz násobně nižší. Pro výpočty byla uvažována cena elektřiny 100 €/MWh a cena plynu ve výši 40 €/MWh.

V případě výstavby dalších zdrojů v regionu jako nový blok JE Dukovany, větrné elektrárny, bioplynové stanice, teplárny na biomasu by se nutnost dovozu energie v zimním období ještě výrazně snížila a celkově by dovoz tvořil pouze malou část z toho, co v dnešní době vydáme za dovoz kapalných paliv.

Co k tomu dodat? Ropný emirát se z ČR určitě nestane, ale daleko menší potřebné množství elektřiny si z velké části sami vyrobit umíme. I kdybychom měli dočasně nahradit kapalná paliva výrobou elektřiny z plynu, jedná se o násobně nižší částky oproti dovozu a výrobě paliv z ropy.

Přechod k elektromobilitě představuje pro průmysl i energetiku mnoho výzev, nicméně ty jsou technicky zvládnutelné. Minimálně jsou tyto výzvy proveditelnější, než najít v ČR dostatečně velké naleziště ropy.

Radek Šindel

Tagy BEV elektromobilita FVE přechod na elektromobilitu

398 komentářů