Teplárenství čeká transformace a změny

ABSTRACT: By 2040, under certain conditions, we could reduce the share of fossil fuels in heating to 10% and the share of heat produced from renewable sources could approach 80%. Today, the cost of transforming the heating industry is estimated at CZK 200 billion, says Martin Hájek of the Association for District Heating of the Czech Republic.

VELKÉ INVESTICE

„Dnes se náklady na transformaci teplárenství spojenou s odchodem od uhlí odhadují na 200 mld. Kč. Myslím, že odhad není přehnaný, neboť se polovina teplárenství fakticky staví znovu, a to za plného provozu. To je výrazně náročnější, než stavět na zelené louce. Několik uhelných tepláren má fluidní kotle, které lze předělat z uhlí na biomasu, ale ve valné většině případů to znamená úplnou výměnu stávajících technologií. Je to největší investiční projekt v teplárenství od 70. let minulého století. V porovnání s investicemi do nasazení nejlepších dostupných technik (BAT) nezbytných pro splnění náročných emisních limitů, které dosáhly přibližně 25 miliard korun, je aktuální projekt transformace teplárenství osmkrát větší a máme na něj pouhých 6 let. To je v energetice velmi krátká doba. Je na státu, aby vytvořil odpovídající podmínky, v nichž bude možné potřebné investice provést,“ tvrdí ředitel Teplárenského sdružení ČR Martin Hájek. Je však třeba řešit i ekonomiku byznysu, přestože zastává názor, že teplárenství je služba i byznys. A aby byznys fungoval, musí být ekonomicky rentabilní. Jinými slovy, pokud investice nebudou mít návratnost, těžko se budou realizovat.

OBNOVITELNÉ ZDROJE MÍSTO UHLÍ

Do roku 2030 náhrada fosilních paliv určitě nebude možná, uhlí nahradí do značné míry plyn. „Jsme ale optimisté v tom, že do roku 2040 bychom mohli za určitých podmínek snížit podíl fosilních paliv v teplárenství na 10 % a podíl tepla vyrobeného z obnovitelných zdrojů by se mohl přiblížit k 80 %. Uhlí chceme nahradit domácí biomasou, problém ovšem je její omezené množství. I když se utlumí výroba elektřiny z biomasy, takže jí víc zůstane pro výrobu tepla, pořád to k nahrazení uhlí zdaleka stačit nebude. Pak počítáme s využitím tepla z odpadů, protože do roku 2030 by mělo skončit skládkování (2,8 milionu tun odpadu dnes). Významný přínos by mělo mít do roku 2030 také využití biometanu, pokud se jeho výrobu podaří nastartovat tak, jak si to Ministerstvo průmyslu a obchodu představuje. Pořád ale velkou část uhlí bude nutné nahradit fosilním zemním plynem. Očekáváme, že ve třicátých letech nastane velký rozmach využití nízkoteplotních zdrojů tepla pomocí průmyslových tepelných čerpadel, která využijí teplo z čistíren odpadních vod, geotermálních vrtů, z řek nebo ze vzduchu a v součtu zajistí až třetinu dodávky tepla v roce 2040. Realita je taková, že v zimní špičce nejspíš nebude možné se bez fosilního plynu úplně obejít,” dodává Martin Hájek.

BIOMETAN Z BIOPLYNU

Česká republika je bioplynová velmoc v Evropě. Má jeden z nejrozvinutějších sektorů a v těch několika stovkách bioplynových stanic (BPS) vyrábí hlavně elektřinu, a jen malá část se využije pro teplo. To je obrovské plýtvání, protože velká část zelené energie přijde na zmar. Odhad je, že během dvou tří let a s rozvojem fotovoltaických elektráren (FVE) půjdou ceny elektřiny v létě dolů, a to bude mít obrovský dopad na ekonomiku bioplynek, které vyrábějí elektřinu. Ceny plynu v létě zdaleka tolik klesat nebudou, protože je možné ho velmi levně uložit na zimu v podzemních zásobnících. „Pokud se podaří dotáhnout dlouhodobě stabilní model podpory výroby biometanu, tak věřím, že to bude i pro vlastníky bioplynových stanic nakonec ekonomicky atraktivnější, než se snažit vyrábět elektřinu a přitom mařit velkou část pracně získané zelené energie,“ tvrdí Martin Hájek. A pokračuje. „V první řadě je potřeba změnit naprosto nulovou motivaci vlastníků vyrábět biometan, protože výroba elektřiny je více dotovaná a preferovaná. V příštích letech ale bude řadě z nich končit stávající podpora elektřiny a budou se rozhodovat, co dál, a to je šance přejít na výrobu biometanu, pokud je v dostupné vzdálenosti plynárenská síť, přes kterou pak může výrobce dodávat biometan ke spotřebitelům. Na rozdíl od vodíku je možné využívat biometan v koncových zařízeních bez jakýchkoliv úprav.“

VODÍK STÁLE V PLENKÁCH

Do roku 2030 bude velký problém vyrobit dostatek vodíku pro chemický průmysl a dopravu, na energetiku nejspíš nic nezbyde. Teplárenství se nebrání jeho využití, ale zatím je velmi drahý. Plynové turbíny umí spalovat směs s 20 % vodíku bez problémů, do 50 procent by to s určitými úpravami mělo být také možné. Přechod na 100 % vodíku bude ale nejspíš vyžadovat úplnou změnu technologie. Ale nejde o to jen vodík vyrobit, ale jak a kde ho skladovat. Je otázka, zda to půjde ve stávajících podzemních zásobnících. Molekula vodíku je podstatně menší než molekula metanu a panují obavy, že vodík by z těch zásobníků unikl. Pro teplárenství ale bude vodík v roce 2040 zajímavý jen v zimě, provoz pro letní období i jaro a podzim bude mít pokrytý levnějšími bezemisními zdroji. Pokud má vodík hrát významnější roli v energetice, bude nutné vyřešit jeho skladování, které musí být levné a musí být k dispozici ve velkém objemu, to rozhodně není možné dosáhnout v nějakých ocelových nádržích.

OMEZENÁ VÝROBA

V ČR nejsme schopni vodík rozumně vyrábět v potřebných objemech. Klíčovým zdrojem pro výrobu zeleného vodíku jsou offshore větrné elektrárny, a ty ČR nikdy mít nebude. „Vyrábět vodík z přebytků elektřiny z fotovoltaických elektráren je ekonomicky naprostý nesmysl, protože ty přebytky budou v desítkách, maximálně v nízkých stovkách hodin za rok. Elektrolyzér je poměrně drahé zařízení, a pokud bude mít tak nízké využití, bude výsledný produkt nesmírně drahý, i když bude cena elektřiny využitá pro jeho výrobu nulová nebo dokonce záporná. Aby to celé dávalo smysl, musí existovat trvalejší zdroj bezemisní elektřiny. Za mě by dávalo smysl připojit elektrolyzéry k jaderným elektrárnám a v době, kdy je přebytek elektřiny z obnovitelných zdrojů, vyrábět vodík ve velkých zařízeních a fakticky tak kumulovat přebytky elektřiny z fotovoltaických či větrných elektráren. Problém je, že podle Evropské unie tento vodík není dostatečně zelený, i když by při jeho výrobě nevznikaly žádné emise CO₂. Evropa si bohužel na jedné straně dává velmi ambiciózní dekarbonizační cíle, a na straně druhé si ráda komplikuje jejich dosažení,“ tvrdí Martin Hájek.

REVIZE CÍLŮ?

Vtírá se otázka, zde by se cíle neměly zrevidovat. „Nemyslím si, že Evropa musí ustupovat v cíli snížení CO₂ o 55 %, ale cíl úspor energie je naprosto nereálný. V rámci Evropy ho i na papíře plní jen tři státy, mezi nimi i ČR. Převzali jsme totiž vzoreček ze směrnic, a na papíře ty cíle plníme, v reálu to bude možné jen při výrazné deindustrializaci. Ostatní státy aplikovaly aspoň trochu zdravý rozum, tím pádem ale cíle v úsporách energie nechtějí plnit. Problém je, že ty tři cíle nehrají dohromady, když splníme cíl úspor a obnovitelných zdrojů, tak cíl úspor emisí bude výrazně překročen. Bylo to tak i v původních plánech do roku 2030, jenomže ty cíle byly daleko nižší, takže to nebylo destruktivní,“ upozorňuje Martin Hájek.

POMOHOU TEPELNÁ ČERPADLA

Pokud se podaří nastavit odpovídající podmínky, mohla by se nosným tématem další transformace teplárenství ve třicátých letech stát velká tepelná čerpadla. Některé teplárny už o využití této technologie uvažují a začínají připravovat projekty. Jaké jsou výhody využití průmyslových tepelných čerpadel? Na závěrečném semináři na toto téma, který uspořádalo Teplárenské sdružení, zaznělo, že jsou to vysoký průměrný topný faktor (poměr vyrobeného tepla ke spotřebě elektřiny) i při zohlednění ztrát v rozvodu tepla a vysoká flexibilita odběru elektřiny díky akumulaci tepla a náhradním zdrojům v soustavách zásobování teplem. Díky flexibilitě tak tepelná čerpadla mohou přispívat ke stabilitě elektrizační soustavy. V době zimní špičky je možné odběr elektřiny omezit respektive naopak elektřinu vyrobit v kogeneračních zdrojích. Výhodou je také připojení velkých tepelných čerpadel do hladiny VN a VVN, často ve stávajících výrobnách, tedy nízké náklady na budování distribučních soustav.

FAKTICKÉ BARIÉRY ROZVOJE

Většímu rozvoji však zatím brání technické, administrativní a ekonomické bariéry. K těm technickým patří například přetrvávající parní rozvody tepla v části soustav a nedostatečná izolace budov, kdy jsou vysoké teploty v otopných soustavách, což negativně ovlivňuje efektivitu provozu tepelných čerpadel. K administrativním bariérám můžeme přiřadit chybějící legislativu a zakotvení a zpracování plánů vytápění a chlazení pro obce nad 45 000 obyvatel, nízkou podporu připojení na soustavy zásobování teplem a složité a zdlouhavé povolovací procesy. Za ekonomické bariéry lze považovat nulovou cenu uhlíku pro domovní kotelny na zemní plyn, vysoké investiční náklady, nastavení tarifů za distribuci elektřiny a složku ceny na podporované zdroje a dále vysoké riziko geotermálních projektů a vysoké poplatky za odběr vody z řek. ČR by proto měla po vzoru Francie a dalších zemí zavést systém pojištění geotermálních vrtů (nenaplnění parametrů potřebných pro efektivní využití geotermální energie).

Budoucnost teplárenství i ve světle dokončované aktualizace Státní energetické koncepce bude předmětem diskuse na dubnových Dnech teplárenství a energetiky, které se uskuteční 23.–24. dubna 2024 v Clarion Congress Hotelu Olomouc. Pořadatelem 30. ročníku je Teplárenské sdružení ČR, organizátorem pak společnost Exponex. Více informací na dny-teplarenstvi-a-energetiky.cz.