Pokud jste ještě nikdy nelitovali Billa Gatese, teď je možná ten správný čas začít. Do malých modulárních reaktorů investoval poměrně hodně peněz a je těžké si představit, jak se tyto peníze mohou vrátit, pokud má NextEra pravdu ohledně sazeb. Malé modulární reaktory budou muset konkurovat téměř pevným obnovitelným zdrojům, které vyrábějí elektřinu za méně než 4 centy za kilowatthodinu.
George Harvey – Rick Perry, bývalý guvernér Texasu a bývalý ministr energetiky, řekl v rozhovoru pro Fox News, že potřebujeme energii pro základní zatížení. Domnívá se, že potřebujeme energii základního zatížení, protože ji používáme, když ve dvě hodiny ráno rozsvítíme světlo. Mýlí se. Ale bohužel spousta lidí chápe věci stejně jako on a brzdí přechod k energetice.
Energie základního zatížení může v mnoha případech dodávat elektřinu uprostřed noci, ale místo toho by se mohla používat energie z jiných zdrojů. Problém není technického rázu. Je to jen otázka nákladů. Kdyby se objevilo něco, co by tuto elektřinu poskytovalo levněji a lépe, mohli bychom ji používat místo toho a ušetřit peníze. (Spoiler: něco takového už existuje.)
Měli bychom se zamyslet nad tím, co je to základní zatížení a proč na něm záleží.
Již v počátcích elektrické sítě poskytovatelé energie pochopili, že existuje určitá minimální úroveň poptávky, s níž mohou počítat vždy. Poptávka by nikdy neklesla pod tuto úroveň, pokud by síť fungovala normálně. Tato minimální úroveň poptávky je základní zatížení. Vezměte prosím na vědomí, že základní zatížení je minimální úroveň poptávky.
Elektrárna pro základní zatížení je navržena speciálně pro zajištění minimální poptávky. Protože základní zatížení by bylo vždy k dispozici, elektrárna by mohla běžet na 100 % výkonu 24 hodin denně, 7 dní v týdnu. Elektrárna by se nikdy nemusela přizpůsobovat změnám poptávky, takže by mohla být postavena bez funkcí nezbytných pro sledování změn poptávky. A díky tomu byla výstavba a provoz elektrárny velmi levné.
Je zřejmé, že vzhledem k tomu, že elektrárny se základním zatížením se nemohou přizpůsobovat změnám poptávky, musí existovat jiné elektrárny, které tuto úlohu plní. Mezi ně patří elektrárny sledující zatížení a některé další typy. Ty dodávají veškerou elektřinu, kterou spotřebujeme nad rámec minima. Problém, který s nimi máme, spočívá v tom, že elektřina, kterou vyrábějí, stojí mnohem více než elektřina pro základní zatížení.
Možná bychom si zde měli všimnout několika věcí.
- Velkým trikem při provozování elektrické sítě je zajistit, aby výroba elektřiny co nejlépe odpovídala poptávce.
- Elektrárny sledující zatížení by mohly zajistit 100 % naší elektřiny, pokud bychom byli ochotni za to zaplatit. Ve skutečnosti skutečně malé elektrické sítě obvykle nemají žádný základní výkon. V dieselových sítích na ostrovech dieselové generátory automaticky uspokojují poptávku, a to svým neohrabaným způsobem. Jejich velkým problémem je, že elektřina, kterou vyrábějí, je opravdu drahá.
- Protože se poptávka neustále mění, nemohou elektrárny základního zatížení po delší dobu dodávat 100 % energie do sítě. Například jediným způsobem, jak by mohla být síť po celou hodinu zcela napájena elektřinou ze základního zatížení, by bylo, kdyby poptávka zůstala po celou hodinu na minimální úrovni a nezměnila se, což je krajně nepravděpodobný scénář. Elektrárny základního zatížení nemohou dodávat veškerou energii.
Důvodem, proč používáme elektrárny pro základní zatížení, tedy není jejich technická potřeba, ale to, že jsme je chtěli, abychom udrželi nízké náklady. Nepotřebujeme je k tomu, aby nám dodávaly elektřinu ve dvě hodiny ráno. Chtěli jsme, aby poskytovaly pevné množství levné elektřiny po celý den, a toto pevné množství by bylo minimum, které bychom kdy potřebovali.
Na technologii základního zatížení můžeme pohlížet jako na paradigma pro energetickou síť, ale je to jen jedno z paradigmat, kde by bylo možné použít i jiná. A ve skutečnosti není důvod držet se paradigmatu základního zatížení, pokud se objeví jiná paradigmata, nebo zdroje, které jsou levnější.
Společnost NextEra Energy nedávno vydala pro své akcionáře zprávu z konference pro investory v roce 2022 a v ní tvrdí, že je největším poskytovatelem obnovitelné energie ve Spojených státech. Vlastní však také, přímo i prostřednictvím dceřiných společností, mnoho elektráren na fosilní paliva a sedm jaderných reaktorů.
Zajímavé je, že při pohledu do budoucnosti se zdá, že společnost NextEra nemá zvláštní zájem o tepelné elektrárny, tedy o elektrárny základního zatížení. Svou poslední uhelnou elektrárnu plánuje uzavřít v roce 2028. A očekává, že podíl elektřiny vyrobené ze zemního plynu klesne do roku 2035 na 18 % u všech amerických výrobců. Pohled na graf na straně 122 nám ukáže proč.
V grafu jsou použity některé pojmy, které vyžadují vysvětlení.
- „Téměř pevná“ energie předpokládá baterii, která bude mít ve špičkách spolehlivost zhruba odpovídající dispečerským výrobním zdrojům.
- „Příplatek za skladování“ je zvýšení nákladů na zdroj energie, které je nutné k pokrytí nákladů na skladování.
- Pro zajímavost bychom měli zmínit, že „uhlíková přirážka“ je zvýšení nákladů na fosilní energii v důsledku vládní politiky.
Je třeba vzít v úvahu, že ačkoli „téměř pevná zdroje“ sluneční energie a větrná energie by samy o sobě spolehlivě nepřežily každou noc, ale kombinace těchto dvou zdrojů mohla být navržena tak, aby snadné pracovaly jako pevné zdroje pro většinu míst a po většinu času. Je to proto, že solární a větrná energie se obecně doplňují; větrná energie je nejsilnější v noci a v zimě a solární energie je produktivní pouze ve dne a obecně je nejproduktivnější v létě. A pokud tyto dva zdroje nestačí, jsou k dispozici další obnovitelné zdroje energie, včetně vodní energie, energie přílivu a odlivu, biomasy, geotermální energie a dalších. A dálkové přenosové linky mohou přivádět energii z jiných částí země.
Z grafu společnosti NextEra vyplývá, že z osmi uvedených zdrojů elektřiny jsou nejméně nákladné téměř pevné větrné a solární zdroje. Všechny ostatní jsou dražší a s výjimkou větrné energie na moři se jedná o zdroje základního zatížení. Můžeme poznamenat, že stávající plynové, jaderné a uhelné elektrárny mají omezenou životnost a v určitém okamžiku mají být nahrazeny. A měli bychom také poznamenat, že elektřina z nových plynových a jaderných elektráren je ve srovnání s nimi velmi drahá.
Pokud jste ještě nikdy nelitovali Billa Gatese, teď je možná ten správný čas začít. Do malých modulárních reaktorů investoval poměrně hodně peněz a je těžké si představit, jak se tyto peníze mohou vrátit, pokud má NextEra pravdu ohledně sazeb. Malé modulární reaktory budou muset konkurovat téměř pevným obnovitelným zdrojům, které vyrábějí elektřinu za méně než 4 centy za kilowatthodinu.
Větrná a solární energie s občasným přidáním dalších obnovitelných zdrojů energie by mohly zajistit téměř veškerou naši poptávku přibližně stejně spolehlivě jako elektrárny základního zatížení. Mnozí pozorovatelé komentují skutečnost, že žijeme v době, kdy je rozumné uzavřít stávající uhelné, plynové a jaderné elektrárny, protože elektřina je ve srovnání s obnovitelnou energií příliš drahá. A ve skutečnosti se elektrárny základního zatížení zavírají právě z tohoto důvodu. Můžeme se tedy ptát, zda existuje nějaký důvod, kromě nákladů, proč vůbec využívat energii základního zatížení?
Další věcí, kterou je třeba zvážit, je kvalita elektřiny.
V minulosti měly elektrárny základního zatížení k dispozici různé zdroje, které mohly dodávat elektřinu pro pokrytí změn poptávky. Některé z nich mohly změnit svůj výkon tak, aby pokryly poptávku během čtvrt hodiny. Některé mohly reagovat během několika minut. Cena elektřiny byla vysoká – obvykle až 27 centů za kilowatthodinu, ale někdy i více. Vzhledem k tomu, že změny v dodávkách trvaly několik minut, docházelo k nesrovnalostem mezi nabídkou a poptávkou, které bylo možné vyrovnat velmi mírnou změnou frekvence střídavého proudu, což znamenalo, že hodiny běžely příliš rychle nebo příliš pomalu. Drastičtější změny napájení mohou poškodit motory a další infrastrukturu. Síť není dokonalá, ale většinou funguje.
Naproti tomu baterie používané pro téměř pevné obnovitelné zdroje se mohou přizpůsobit změnám v poptávce po elektřině téměř okamžitě, což zajišťuje mnohem vyšší kvalitu elektřiny, než jakou jsme měli v paradigmatu základního zatížení. A také náklady na baterie klesly do té míry, že náklady na „solární přídavek“ činí zhruba 0,5 centů/kWh. Je zřejmé, že obnovitelné zdroje blízké pevným zdrojům jsou lepší.
To by nás nemělo překvapovat. Paradigma základního zatížení vzniklo v době, kdy novým autem mohl být Ford model T a nejrychlejší cesta z New Yorku do San Francisca se uskutečnila vlakem spalujícím uhlí. To bylo zhruba před sto lety. Byla to doba, kdy opravdu dobrý počítač bylo posuvné pravítko, a když jste zvedli telefon, slyšeli jste operátora říkat „číslo, prosím“. Od té doby se věci změnily.
Autor: George Harvey
George Harvey, počítačový inženýr v důchodu, se zabývá výzkumem a psaním o energetice a klimatických změnách, vede každodenní blog (geoharvey.com) a každý týden vysílá hodinový televizní pořad Energy Week with George Harvey and Tom Finnell. Mnoho jeho článků nalézt na webu greenenergytimes.org.