Slnko a vietor ešte dlho nenahradia plyn. Práve naopak, budú na ňom závisieť (Komentár)
Solárne a veterné elektrárne sa rýchlo rozširujú. Dnes predstavujú asi 12 % svetovej výroby energie. Táto čistá energia rýchlo nahradí uhlie a mnohí očakávajú, že ľahko nahradí aj zemný plyn. To je však omyl: fotovoltika a veterná energia budú v skutočnosti ešte ďalšie desaťročia závislé od plynu.
Solárna a veterná energia sú dnes relatívne lacné a ich ceny budú pravdepodobne ďalej klesať. Nie sú však ako fosílne palivá; sú to kolísavé, nestále obnoviteľné zdroje, čo znamená, že vyrábajú elektrinu len vtedy, keď svieti slnko alebo fúka vietor.
Niekedy sa dá táto kolísavosť predvídať. Napríklad solárne zdroje nevyrábajú elektrinu v noci a v zime vyrábajú energie menej. Niektoré výpadky sa však nedajú predvídať a oblačnosť alebo bezvetrie môžu trvať celé týždne. Tieto deficity obnoviteľných zdrojov energie (OZE) nie sú problémom, ak vietor a slnko tvoria malé percento výroby elektriny, ale keď sa stanú dominantnými, ako vyplníme medzery, keď z týchto zdrojov putuje do siete málo elektriny?
Elektrárenské spoločnosti v súčasnosti pridávajú veľa lítium-iónových batérií s krátkou výdržou (4 hodiny), aby sa popasovali s dennou a hodinovou premenlivosťou a poskytli dostatok energie vo večerných hodinách, keď je dopyt vysoký. Ministerstvo energetiky očakáva, že tento trend sa bude zrýchľovať, ale hoci sú tieto batérie spoľahlivé a dajú sa zapnúť prepnutím jedného spínača, nedostatok energie z OZE riešia len na niekoľko hodín.
Dlhšie výpadky OZE sú iný príbeh. Čo sa stane, keď budú výpadky trvať týždne alebo mesiace? Ako budeme svietiť? Podrobné štúdie, ako napríklad tá od Kráľovskej spoločnosti vo Veľkej Británii, ukazujú, že môžu nastať dlhotrvajúce obdobia zlého počasia, ktoré môžu viesť k ročným výpadkom až do 20 % celkovej produkcie siete (v plne dekarbonizovanej sieti).
Práve teraz sa pri výpadku dopytu alebo dodávok využívajú najmä „špičkové elektrárne“ (u nás tiež špičkové zdroje energie pozn. prekladateľa), čo sú plynové elektrárne, ktoré poháňajú turbíny na elektrinu. Tieto zdroje sú menej účinné ako elektrárne s paroplynovými turbínami (CCGT), ktorých energia je drahšia, preto slúžia ako rezerva a platí sa im za poskytovanie voľnej kapacity v prípade výkyvov, čo zabezpečuje, že je vždy k dispozícii dostatok núdzovej energie.
Prevádzkovatelia sústav zvyčajne platia za približne 15 % voľnej kapacity, ktorá je k dispozícii pri vysokom dopyte. Ak by platili menej, mohlo by dôjsť k výpadkom elektriny. Ak by platili viac, zbytočne by vyhadzovali peniaze. Keďže využívanie OZE je v súčasnosti relatívne skromné, špičkové elektrárne môžu pokryť deficity obnoviteľných zdrojov.
Špičkové zdroje sú typom elektrární, ktoré sú vybavené na výrobu energie. Sú umiestnené na konci distribučného systému a sú schopné rýchlo reagovať na zmeny dopytu po elektrickej energii. Existuje niekoľko typov týchto elektrární, ako sú plynové, jadrové a vodné elektrárne. Špičkové zdroje majú niekoľko výhod, ale aj niekoľko nevýhod. Preto je dôležité zvážiť všetky výhody a nevýhody predtým, ako sa rozhodnete pre použitie tohto typu elektrárne.
Avšak s rastúcim podielom OZE v elektrifikačnej sústave bude vplyv nepriaznivých poveternostných javov čoraz naliehavejší a dodávky budú nestabilnejšie. Sieť so 40 % podielom obnoviteľných zdrojov bude potrebovať oveľa vyššiu istiacu kapacitu, aby sa zabezpečilo, že svetlá budú svietiť.
K energii spaľovanej plynom existujú alternatívy. Ide o technológie, ktoré dokážu uskladniť energiu na veľmi dlhú dobu a poskytovať ju na požiadanie v masívnom meradle, najmä vodík, vodná energia a stlačený vzduch. Vodná energia je lacná na prevádzku, vyspelá a osvedčená technológia, ktorej generátory vydržia desaťročia.
Zelený vodík má veľmi nízku účinnosť. Na zabezpečenie 40 kWh uskladnenej a pripravenej elektrickej energie je potrebných 100 kWh zelenej elektrickej energie. Výroba zeleného vodíka a jeho skladovanie sú veľmi nákladné, pričom doprava je tiež nákladná a môže vytvárať veľké emisie. Vodík navyše nezlacnie tak rýchlo ako vietor a slnko.
Stlačený vzduch v súčasnosti pracuje s účinnosťou približne 50 %. Na podstatné zlepšenie je potrebné ochladzovanie a následné ohrievanie vzduchu, čo je nákladné, ak sa vzduch skladuje dlhší čas. Elektrochemické batérie, ktoré sa v súčasnosti pridávajú do siete, neposkytnú potrebnú kombináciu dlhej životnosti, obrovskej rozšíriteľnosti a nízkych nákladov.
No, a tak nám zostáva plyn.
Aby mohla mať sieť s dominantným podielom OZE, nezaobíde sa bez zemného plynu, ktorý slúži ako záruka proti deficitom OZE. Funkcia plynu sa však zmení. Dnes sa paroplynové elektrárne používajú predovšetkým ako pevný zdroj základného zaťaženia, čo je zdroj energie využívaný 100 % času, s dodatočnou kapacitou dostupnou prostredníctvom špičkových elektrární. Keď sa prechod na zelenú energiu naplno rozbehne, elektrárne CCGT prejdú od výroby energie so základným zaťažením k poskytovaniu zaistenia proti prerušovaniu dodávok, rovnako ako to dnes robia špičkové elektrárne.
Nakoniec môžeme dúfať, že vybudujeme zelenú sieť bez emisií. V takomto svete budú plynové emisie nakoniec úplne eliminované. Možno plyn nahradia nové zdroje, ako je geotermia alebo dokonca fúzia, alebo zachytávanie uhlíka odstráni emisie z plynových elektrární, alebo možno konečne zdokonalia škálovateľné technológie skladovania a stanú sa energetickou poistkou budúcnosti. Celkovo je však jasné, že zatiaľ nemáme k dispozícii všetky potrebné technológie a že musíme vynaložiť oveľa väčšie úsilie na zlepšenie týchto kritických technológií, z ktorých mnohé ešte stále nie sú pripravené na plné komerčné nasadenie.
Zatiaľ si musíme uvedomiť, že plyn bude rozhodujúcim faktorom pre veternú a solárnu energiu a poskytne sieti spoľahlivosť, ktorú samotná veterná a solárna energia nemôžu ponúknuť. Ak to s dekarbonizáciou myslíme vážne, potrebujeme práve toto: realistický pohľad na krátkodobý a strednodobý horizont, masívny finančný záväzok na vývoj kritických technológií, ktoré poskytnú lacnú a spoľahlivú energiu, a realistické pochopenie meniacej sa, ale stále kľúčovej úlohy v dekarbonizovanej sieti, kde bude potrebný ešte celé desaťročia.
O autorovi: Robin Gaster je riaditeľom výskumu v Nadácii pre informačné technológie a inovácie (ITIF).
Názory vyjadrené v tomto článku sú názormi autora a nemusia nevyhnutne odrážať názory The Epoch Times.
Pôvodný článok
