Když elektrárny jedou na půl plynu...

Využití maximálního výkonu elektráren ukazuje, jak se odvětví v posledních letech změnilo a jaké role v něm hrají jednotlivé zdroje.

 | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy foto: © ČESKÁ POZICEČeská pozice
 | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Továrny nejedou vždy naplno. Z linek automobilky TPCA v Kolíně může ročně sjet 340 tisíc automobilů, v minulém roce však zůstala pětina výrobní kapacity nevyužita. U elektráren je to často daleko více. Důvody jsou různé.

Trocha teorie

Využití maximálního výkonu elektrárny se měří jako podíl skutečně vyrobené elektřiny na celkové instalované kapacitě, tedy pokud by elektrárna ve vybraném časovém úseku stále vyráběla na sto procent. Fotovoltaika proto například za rok nikdy nedosáhne stoprocentního využití, protože v noci slunce prostě nesvítí. Koeficient využití přitom dobře ukazuje, jak se elektrárenské odvětví v posledních letech změnilo a jaké role v něm hrají jednotlivé zdroje.

Vytíženost ovlivňují především faktory ekonomické a přírodní.

  • Ekonomické faktory se týkají hlavně tradičních zdrojů – ropy, plynu a uhlí (výjimkou je jádro). O tom, jestli bude například uhelná elektrárna zapnuta a na jaký výkon pojede, rozhodují zejména trhy s elektřinou a uhlím. U tradičních zdrojů totiž rozhodují variabilní náklady – například cena uhlí – v poměru k aktuální ceně elektřiny. Vliv má také možnost rychle vypnout, zapnout nebo ztlumit provoz.
  • Přírodní faktory hrají roli zejména u elektřiny z obnovitelných zdrojů – slunce, větru a vody (výjimkou jsou geotermální elektrárny a elektrárny spalující biomasu, komunální odpad nebo bioplyn). U těchto zdrojů jsou variabilní náklady takřka nulové a mají často garantovaný přístup do distribuční sítě. Nemusejí tedy řešit, jestli je o jejich elektřinu vůbec zájem, a mohou být zapnuté nepřetržitě. Jejich koeficient využití ale silně závisí na přírodních podmínkách – délce a intenzitě slunečního svitu, síle větru nebo průtoku vody přes turbínu.
Americká praxe

Je jasné, že využití pro celý sektor nikdy nebude 100 procent. Je dobré mít nějakou výrobní kapacitu v záloze na pokrytí výpadků v některých elektrárnách, a hlavně musí být k dispozici dostatečná kapacita na pokrytí špiček. Například Německo potřebuje ve špičce 80 GW, průměrná spotřeba však činí 60 GW.

Podívejme se na využití některých zdrojů elektřiny v USA (2008–2012):

graf1Pramen: EIA

Když se podíváme na změny ve využití jednotlivých zdrojů, vidíme, že se koeficient u uhelných elektráren postupně snižuje, zatímco u těch na plyn roste. To je způsobeno klesající cenou zemního plynu v důsledku „břidličné revoluce“ na území USA. Cena uhlí je naproti tomu více méně stabilní, takže se více vyplácí provozovat elektrárny plynové.

Zůstaňme u amerických konvenčních zdrojů a podívejme se na jejich využití v průběhu roku:

Využití konvenčních zdrojů elektřiny v USA (2011–2013)

graf2Pramen: EIA

Protože je technicky náročné je vypnout a ani jejich výkon nelze výrazně tlumit, kralují grafu jaderné elektrárny s koeficientem mezi 80 a 95 procenty. Kolísání ve využití je způsobeno odstávkami nutnými k doplnění paliva. K tomu dochází na jaře a na podzim, kdy klesá celková poptávka po elektřině (přerušovaná čára). Naopak v létě Američané zapnou klimatizace a poptávka po elektřině vyžene ceny elektřiny nahoru, takže se vyplatí zapnout i další zdroje. To se týká i plynových turbín a parních turbín využívajících ropu, jejichž vytíženost v létě roste na dvojnásobek a více.

Obnovitelné zdroje mají obecně daleko nižší využití.

Využití některých obnovitelných zdrojů elektřiny v USA (2011–2013)

graf3Pramen: EIA

Relativně vysokému a stabilnímu využití se těší spalování komunálního odpadu, spalování biomasy včetně dřeva a geotermální elektrárnyDominují jim vodní elektrárny, jejichž výkon se často používá k vyrovnávání výkyvů v síti, proto jsou někdy ponechávány v záloze (což snižuje jejich koeficient). Také u nich je patrná jistá roční variace – nižší využití na podzim – daná srážkami, průtokem vody v řekách a táním sněhu. Obdobně jsou na tom větrníky, protože koncem léta v USA méně fouká.

U solárních panelů je rozdíl, jestli se jedná o fotovoltaické (elektřina přímo ze slunečního záření), nebo fototermické panely (záření dodává teplo, které je využito k roztáčení elektrické turbíny). V prvním případě koeficient v zimě neklesá pod deset procent a v létě pak stoupá k 30 procentům. Výroba z fototermických panelů kolísá více – v zimě vyrábějí elektřinu zřídka (vytíženost se blíží nule), v létě pak o to více (přes 40 procent). Pro úplnost dodejme, že relativně vysokému a stabilnímu využití se těší spalování komunálního odpadu (okolo 67 %), spalování biomasy včetně dřeva (50 až 60 %) a geotermální elektrárny (okolo 70 %).

Dříč jádro, plyn jako nárazník

Co se v síti děje v průběhu dne? Americká Energy Information Agency zveřejnila vytíženost čtyř elektráren ve státě Georgia v roce 2010.

Průměrná hodinová vytíženost během roku u čtyř různých typů elektráren

graf4

  • Horní fialová křivka patří atomové elektrárně Vogtle, která je o něco výkonnější než náš Temelín (má 2300 MW). Vidíme, že průměrná vytíženost byla 95 procent, a to po celý den. Elektrárna většinou jela na maximální výkon (odborně se mluví o baseload capacity) a vypnuta byla jen na několik dní pro doplnění paliva.
  • Zelená křivka patří uhelné elektrárně Scherer s výkonem 3400 MNW, která má na jihovýchodě USA jedny z nejnižších variabilních nákladů. I ta byla ve dne převážně v plném provozu, její výkon se utlumoval jen občas v noci.
  • Červená křivka zobrazuje koeficient využití paroplynové elektrárny Effingham s instalovanou kapacitou 463 MW. Ta byla v noci zapnuta asi jen po desetinu roku (respektive nemusela běžet na plný výkon). Přes den si na svůj provoz vydělala a její využití maximálního výkonu stouplo na 50 procent.
  • Poslední, modrá křivka je plynová turbína SOWEGA (98 MW). Oproti paroplynovým elektrárnám je provoz plynových turbín dražší, ale zase mají rychlý start. Hodí se proto k pokrývání špičky anebo jako zdroje záložní. SOWEGA byla v provozu jen zřídka, a pokud vůbec, tak jen mezi desátou ranní a osmou večerní hodinou. K tomu docházelo především během letních veder.
Co se bude stavět?

Například kvůli snižujícímu se využití plynových elektráren v Evropě se nové nestavějí...Koeficient využití maximálního výkonu v elektrárnách není jen veličina dobrá k sestavování různých grafů. Má třeba značné dopady na rozhodování o stavbě nových elektráren, protože ukazuje poptávku po elektřině té které elektrárny, respektive zdroje elektřiny, v závislosti na tržních a přírodních podmínkách. Například kvůli snižujícímu se využití plynových elektráren v Evropě (v roce 2007 v Německu 36 % a v roce 2012 už jen 30 %) se nové nestavějí a ty, co už stojí, svým majitelům místo produkování očekávaných zisků dělají hlavně vrásky na čele...



tralalak +1 +1 22:47 26.2.2014

Počet příspěvků: 16, poslední 28.4.2014 12:19 Zobrazuji posledních 16 příspěvků.