20. SVĚTOVÝ ENERGETICKÝ KONGRES 2007

Energetika z pohledu WEC

Energetický komitét ČR WEC

EGÚ Brno, a. s.Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy

ENERGETIKA – Projekce Energy Information Administration (EIA)

V současné době ze 6,3 mld populace jsou 2 mld lidí bez přístupu ke komerční energii

Nejbližších 20-50 let přinese významné změny, především v rozvojovém světě

„Rozhodnutí, která učiníme dnes, budou mít dlouhodobé důsledky pro udržitelnost růstu a pro zdravé životního prostředí“ - Paul Wolfowitz.

Tři cíle:

– analyzovat dosavadní vývoj,

– odhadnout potřeby budoucích 50 let

– doporučit nezbytná opatření energetické politiky

ENERGETIKA

Nerovnoměrnost zdrojů - 5 zemí vlastní převahu celkových zásob

– ropy 59.48% (Saudská Arábie, Irán, Irák, Kuwait a Arabské emiráty)

– zemního plynu 63.55% (Rusko, Irán, Katar, Saudská Arábie a Arabské emiráty)

– uhlí 70.92% (USA, Rusko, Čína, India a Ukrajina)

Je v rozporu s rozložením populace

Rozložení světové populace

ENERGETIKA

Měrná spotřeba energie na obyvatele ve světě je dosud nerovnoměrně rozdělena – rozdíly se postupně zvětšují

ENERGETIKA

Rozdíly měrné spotřeby energie na obyvatele se postupně zvětšují – všeobecnému růstu budou vévodit rychle rostoucí ekonomiky Asie (Čína) a Indie

ENERGETIKA

Z uvedeného vyplývá enormní růst spotřeby prvotních zdrojů do roku 2050 – nejrychleji porostou nároky výroby elektřiny a dopravy

V tomto směru určité naděje se vkládají do OZ a bio-paliv

Energetické politika E8 (představitelé energetik G8) - Evian 05/07

Jsou nezbytné všechny technologie výroby elektřiny – čisté uhelné, JE, OZ velké VE – a energetická účinnost

Regulační rámec pro podporu investice do infrastruktury

Sdílení zkušeností, zvláště s rozvojovými zeměmi

Spolupráce, integrace a modernizace přenosových sítí

Rámcová dohoda o změnách klimatu OSN by měla zmapovat příspěvek všech forem výroby elektřiny k ochraně klimatu

Mezinárodní finanční instituce by měly upřednostnit otázky energetiky, učinit atraktivní soukromé investice do energetiky

Úkolem vlád je korektně vzdělávat občany o důležitosti všech energetických opcí a opatření v oblasti energetické účinnosti

VODÍK A BIO-PALIVA V DOPRAVĚ (Projekty EU)

V řadě průmyslových odvětvích dochází v období 1990-2004 k poklesu emisí, v dopravě jejich objem roste – vyžadují se naléhavá opatření (viz obr.)

Řešením jsou hybridní elektrická vozidla (plug-in) a vozidla s palivovými články na bázi vodíku, bio-etanolu nebo metanolu

VODÍK A BIO-PALIVA V DOPRAVĚ

Projekt HyWays spočívá na výsledcích cca 50 workshopů z 10 zemí EU (cca 75 % území a cca 80 % populace), je zaměřen i na stacionární aplikace vodíkových technologií

Budoucí vývoj bude záviset na podpoře vodíkových technologií - do roku 2020 budou bez výraznějšího uplatnění

Do roku 2050 by jejich podíl mohl dosáhnout cca 35 – 75 %

I oblast rozvoje bio-paliv má svůj evropský projekt, nazvaný REFUEL

Podíl bio-paliv by k roku 2020 mohl dosáhnout cca 20 %, na bázi druhé generace bio-paliv - používají levnější a lépe dostupné suroviny (dřevo a látky s obsahem celulózy), než předchozí, spoléhající na zemědělské produkty

Bio-paliva nejsou konkurenceschopná, závisí na cenách ropy

VODÍK A BIO-PALIVA V DOPRAVĚ

Očekává se následující rozvoj nových technologií dopravy

VODÍK A BIO-PALIVA V DOPRAVĚ (ENEA, Itálie)

Vozidlo je schopno z 1 kg vodíku ujet cca 100 km. Slibným řešením je produkce vodíku na palubě ze speciálních kazet na bázi hydridu NaBH4 a vody

Cílem je vyvinout 10 litrové obnovitelné kazety; vozidlo by neslo 3-4 kazety a 25 l vody – reakce je ekologicky příznivá, výsledkem reakce jsou inertní soli

PumpHydrogen output

Heater

NaBH4 CartridgeWater tank

20. SVĚTOVÝ ENERGETICKÝ KONGRES 2007

Elektroenergetika z pohledu WEC

Energetický komitét ČR WEC

EGÚ Brno, a. s.Sekce provozu a rozvoje elektrizační soustavy

ELEKTROENERGETIKA

Vývoj elektroenergetiky závisí na vývoji disponibility prvotních zdrojů, do roku 2030 se očekává nárůst cca 50 % (!), krytý z 80 % fosilními zdroji

ELEKTROENERGETIKA

Rozvoj výroby elektřiny předstihne vývoj prvotních zdrojů a očekává se nárůst cca 100 % - viz výrobu podle zdrojů. Největší přírůstky zaznamená Čína a Indie

ELEKTROENERGETIKA

Nejnižší tempo rozvoje zaznamená Evropa – 0,8 %, USA – 1,5 %; v rozvojových zemích se očekává 2,9-3,5 % (Střední Východ, Afrika) až 3,9 – 4,5 % (Indie, Čína)

Přes tento růst počet lidí bez přístupu k energii bude klesat velmi pomaly

ELEKTROENERGETIKA

Přepokládaný rozvoj si vyžádá enormní investice, celkem cca 21,9 bil. USD. Budou směrovány takto:

– 53 % do oblasti elektroenergetiky,

– 24 % do ropného průmyslu,

– 19 % do sektoru zemního plynu,

– 3 % na rozvoj těžby uhlí,

– 1 % na bio-paliva Uvedené tempo vyžaduje ročně postavit cca 240 GW

výkonů elektráren (asi 1/3 instalovaného výkonu celé Evropy), z toho cca 100 GW v Asii

Ve výhledu není do r. 2030 žádná nová velká technologie

ELEKTROENERGETIKA – STUDIE EURELECTRIC

EURELECTRIC - projekt Role of Electricity (Úloha elektřiny) zkoumá přínosy elektrizace energetické bilance z pohledu bezpečnosti zásobování, klimatických změn a konkurenceschopnosti v horizontu 2030-2050 v EU

Výhled zakládá na rozvoji OZ, čistých uhelných technologiích se zachycením a ukládáním CO2 a jaderné energii – se snížením závislosti na ropě

Zdůrazňuje elektrické technologie na straně spotřeby, jmenovitě ve vytápění, chlazení a dopravě

Tři bloky řešení: a) budoucí poptávka po elektřině a elektrotechnologie, b) vývoj technologií zásobování elektřinou, c) modelování energetických systémů.

ELEKTROENERGETIKA – STUDIE EURELECTRIC

Uvažované technologie:

– Elektrárny na fosilní palivo buď s nebo i bez CCS na černé nebo hnědé uhlí, s integrovaným zplyňováním a kombinovaným cyklem (IGCC), se spalováním v kyslíkové atmosféře (Oxyfuel), parní na plyn s kombinovaným cyklem;

– Obnovitelné zdroje: pobřežní nebo ostrovní (v pobřežních vodách - off shore) větrné elektrárny, různé typy VE, PVE, elektrárny na bio-masu, solární termální a fotovoltaické;

– Jaderné elektrárny lehkovodní, s rychlými množivými reaktory, vysokoteplotní reaktory;

– Malorozměrové výrobny: palivové články, mikroturbíny, Stirlingův motor, motory s vnitřním spalováním.

Pro navazující modelování byly pro každou technologii provedeny odhady parametrů investičních, provozních a účinnosti.

ELEKTROENERGETIKA – STUDIE EURELECTRIC

Pro rozvoj má značný význam růst cen prvotních zdrojů a relace ceny plynu/uhlí, která činí v r. 2006 cca 2,5 se zvyšuje na 3 v r. 2030 a na 5 v r. 2050.

ELEKTROENERGETIKA – STUDIE EURELECTRIC

Scénáře:

Základní – obvyklý rozvoj, pokračuje elektrizace bilance, neplní cíle Kjóta, elektřina + 50%, nedojde k náhradě paliv v dopravě, rozvine se výroba z uhlí, podíl JE klesne, emise CO2 se zvýší o 10,5 % (2030), resp. o 3 % (2050).

„Efficiency and RES“ (Účinnost a OZ) podpora vysoce účinných technologií, OZ a bio-masy. Snížení emisí o 30 %(2030) a 40 % (2050), infrastruktura pro dopravu a ukládání CO2 v Evropě

„Supply“ (Zásobování) - maximální snížení emisí. Nová jaderná politika (pokročilé JE), CCS (zachycování uhlíku), infrastruktura CO2

„Role of Electricity“ (Úloha elektřiny) - účinnost na straně spotřeby, OZ, nové elektrotechnologie, vyšší elektrizace bilance, tepelná čerpadla, a v dopravě rozvoj vozidel plug-in.

ELEKTROENERGETIKA – STUDIE EURELECTRIC

Přehled výsledků

ELEKTROENERGETIKA – STUDIE EURELECTRIC - Výsledky

Výsledky - 2030 Základní Účinnost a OZ Zásobování Elektřina

Investice /GW/ 928 984 950 1090

Plyn / fosilní 261/281 292/67 285/179 336/219

OZ / JE 297/51 520/76 368/91 398/104

Nové s CCS 0 0 182 143

Kogenerace /%/ 28,3 31,5 26,8 26,9

Bez fos. pal. /%/ 39,5 66,2 61,8 56,1

Emise CO2/MWh 0,363 0,153 0,060 0,128

ELEKTROENERGETIKA – STUDIE EURELECTRIC

ZÁVĚRY:

Je nutno uvolnit potenciál energetické účinnosti (vzdělávání, stimuly, standardy, štítkování)

ES s nízkými emisemi uhlíkatých látek použitím všech dostupných technologií (VE, OZ, jaderná energie, CCS)

Inteligentní elektrizace ekonomiky (účinnost na straně výroby i spotřeby, účinné vytápění, chlazení apod.)

Přístup orientovaný na trhy a metodu Least Cost (účinnost vynaložených nákladů, omezování klimatických změn)

Globální spolupráce na globálních problémech

Partnerství výrobců a spotřebitelů na mezinárodní i obchodní úrovni, mezinárodní spolupráce na výzkumu a vývoji a demonstračních projektech

VOLÁ REFORMA ENERGETIKY PO REFORMĚ ? (Hrvoje Pozar, Záhřeb)

Opatření EU, obsažená v Direktivě jsou podmínkou nutnou ne však dostačující. Vznik trhu je pomalý a je spíše možností než realitou.

Geografické rozložení výroby a spotřeby není dobře vybilancováno. Problémy s transitem elektřiny degradují myšlenku společného trhu na regionální dimensi.

Neřešení relace rizika energetických společností a odpovědnosti státu a supra-nacionálních společností ovlivňují bezpečnost zásobování.

Nejsou vyvážené odpovědnosti zemí a energetických společností ve vztahu ke Kjótskému protokolu,

Není vyjasněná posice jaderné energie, která brání realizaci společné energetické politiky.

Podpora OZ a administrativně určené cíle redukují ideu společného trhu.

Privatizace a koncentrace vlastnictví na malý počet podniků zpomaluje implementace myšlenky vzniku společného trhu.

LIBERALIZACE SEKTORU ELEKTROENERGETIKY V EU (USA)

Názory EK z roku 2005

„Zatím co počáteční otevření trhů s elektřinou bylo ve značné míře úspěšné, je ještě před námi mnoho práce ve prospěch průmyslu i občanů.“

„Největším problémem je absence integrace národních trhů a očekávané konvergence cen elektřiny.

Mnoho národních trhů se vyznačuje značnou koncentrací elektroenergetiky, což brání konkurenci a možnosti uplatnění práv spotřebitelů, změnit dodavatele.“

LIBERALIZACE SEKTORU ELEKTROENERGETIKY V EU

Krize liberalizace v r. 2001 v Kalifornii a na západě US, o rok později v Kanadě, kolaps Enronu a později i v Itálii;

V roce 2004 zapůsobil růst cen ropy a plynu, vznik obchodu s CO2 a zvyšování cen elektřiny v důsledku drahé výroby z OZ.

Příčiny krize

– i) nedostatek nezávislých dodavatelů, schopných soutěže

– ii) vyšší uvědomění rizik tržní síly obchodu s elektřinou

– iii) zpochybnění výhod liberalizace sektoru Uvedené úkazy připomínají,

Liberalizace elektroenergetiky není bez rizik !

LIBERALIZACE SEKTORU ELEKTROENERGETIKY V EU

Ani 15 let po zahájení liberalizace elektroenergetiky neexistuje mezinárodně přijatelný model

Trhy s elektřinou vyžadují změnu přístupu - efektivní stupeň liberalizace, která bude podobná ve všech zemích

Pozornost vyžaduje trh akvizicí a slučování společností

Komerční a finanční asymetrie zvýhodňuje některé společnosti na trhu. Společnosti, vedoucí v EU proces koncentrace, patří k nejvíce chráněným a nejméně účinným

Systém obchodování emisemi CO2 nevytváří technologické změny skladby elektroenergetiky

Vytčené cíle lze stěží dosáhnout pomocí stávajícího regulačního modelu.

PROJEKTOVÁNÍ TRHŮ S ELEKTŘINOU (pohled USA)

Pro Evropu jsou typické „decentralizované trhy“ (obchodování přes burzu a bilaterál, bilanční trh), pro USA trhy „integrované“ (obchodování přes povinný pool, nodální ceny – odstraňují congesci)

physical layer

TSOTSO

generationtransmissionnetwork

load

smallconsumer

bilateralmarket

powerexchange

‘the market’

systemoperator

transmissionnetworkmanagers

interconnectorcapacityauction

balancingmarket

distributionnetworks

economiclayer

distributionnetworkmanagers

retail company

producer

producer

producer

producer

producer

largeconsumer

retail company

smallconsumer

largeconsumer

TSOTSO

physical layer

generationtransmissionnetwork

load

systemoperator

transmissionnetworkmanagers

distributionnetworks

distributionnetworkmanagers

physical layer

generationtransmissionnetwork

load

systemoperator

transmissionnetworkmanagers

distributionnetworks

distributionnetworkmanagers

mandatorypowerpool

DSODSO

economiclayer

producer

producer

producer

producer

producer

smallconsumer

utility

largeconsumer

utilitysmall

consumer

largeconsumer

PROJEKTOVÁNÍ TRHŮ S ELEKTŘINOU (pohled USA)

Větší počet sub-trhů v decentralizovaném systému (energie, bilancování, management úzkých míst apod.) způsobuje významné náklady transakcí

Integrované trhy umožňují využít nodální oceňování - nejefektivnější metody managementu úzkých míst

Integrované trhy jsou méně citlivé vůči tržní síle, jelikož trh není fragmentován, je transparentnější a vzhledem k uzlovým cenám dovoluje efektivnější využití sít.

Umožňuje jednodušší řazení OZ jelikož nevyžaduje zvláštní bilancování.

Dovoluje efektivnější tzv. „kapacitní mechanismy“ – ovlivňování rozvoje výroby

PROJEKTOVÁNÍ TRHŮ S ELEKTŘINOU (pohled USA)

Kapacitní mechanismy mají zabezpečovat rozvoj adekvátní výroby, a racionální úroveň spolehlivosti

Lze rozlišovat 6 typů kapacitních mechanismů, které působí pomocí cenových mechanismů nebo přímo

Nejvýhodnější je metoda závazných kapacit (používaný v USA v soustavách PJM – 13 států distriktu Columbia)

V Evropě použití brání princip subsidiarity - Unie nepřijme opatření pokud je efektivnější učinit je na národní úrovni

Největší problémy: soustavy mají různé nebo žádné kapacitní mechanismy

Bezpečnost zásobování je ohrožena, stimuly rozvoje výroby jsou nedostatečné. Rezervy Evropy se dočerpávají