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