Jít na vyhledávání

Decentralizovaná energetika

Výklad

V decentralizované energetice se uplatní větší množství místních energetických systémů pomyslně dělících distribuční soustavu na menší spolupracující mikrosítě (Zdroj: © leowolfert / stock.adobe.com)

V decentralizované energetice se uplatní větší množství místních energetických systémů pomyslně dělících distribuční soustavu na menší spolupracující mikrosítě

Pojem „decentralizovaná energetika“ odráží nový trend rozvoje energetických systémů, které již nejsou založeny pouze na velkých systémových elektrárnách lokalizovaných v místech výskytu primárních zdrojů, ale zahrnují i velké množství menších lokálních zdrojů elektrické energie a tepla. Tyto lokální zdroje se přizpůsobují aktuálním místním podmínkám a potřebám a využívají různé zdroje energie od vody, přes plyn a bioplyn, až k obnovitelným zdrojům. Díky společné výrobě elektřiny a tepla se lokálním zdrojům daří zvyšovat účinnost transformace energie a tím celkově zlepšovat využití primárního paliva.

Tradiční energetika je založena na velkých centrálních zdrojích (jádro, uhlí), dostatečně dimenzované přenosové soustavě a jednosměrném toku elektrické energie (Zdroj: © Daniel Prudek / stock.adobe.com)

Tradiční energetika je založena na velkých centrálních zdrojích (jádro, uhlí), dostatečně dimenzované přenosové soustavě a jednosměrném toku elektrické energie

Vedle kogeneračních zdrojů, Stirlingových motorů nebo vodíkových palivových článků, se v decentralizované energetice také uplatňují místní energetické systémy, založené na využití všech druhů obnovitelných zdrojů, využití odpadního tepla, případně jiných dosud nevyužívaných forem energie. Instalovaný výkon lokálních decentralizovaných zdrojů se může pohybovat od jednotek kW do řádově desítek MW.

Energetické zdroje

Špičkové přečerpávací vodní elektrárny budou i v decentralizované energetice plnit nepostradatelnou funkci akumulátorů energie (Zdroj: © vlad / stock.adobe.com)

Špičkové přečerpávací vodní elektrárny budou i v decentralizované energetice plnit nepostradatelnou funkci akumulátorů energie

Energetika se mění. V minulých desetiletích byla založena na tradičních velkých zdrojích a páteřních přenosových linkách. Do hry se dostává i otázka dostupných zásob primárních neobnovitelných paliv, které se zatím těží v dostatečném množství, ale jejich zásoby klesají a postupně se blíží jejich vyčerpání. Roste důraz na bezemisní energetiku. Dlouhodobě se proto budou omezovat elektrárny využívající uhlí a postupně i plyn.

Současným trendem energetiky je proto snaha doplňovat systémové zdroje o menší výrobny elektřiny a tím do určité míry decentralizovat výrobu energie. Alespoň částečné pokrytí spotřeby místní efektivní výrobou elektřiny povede k odlehčení velké energetiky a ke změně vnímání doposud minoritních energetických zdrojů. Samozřejmě v nich budou velkou mírou zastoupeny obnovitelné zdroje (vodní, větrné a fotovoltaické elektrárny), které jsou díky technologickému pokroku a následnému snižování potřebných investic stále více konkurenceschopné.

Moderní kogenerační jednotky s kombinovanou výrobou elektřiny a tepla a maximálním využitím primárního paliva se začlení do nové koncepce decentralizované energetiky (Zdroj: © Zigmunds / stock.adobe.com)

Moderní kogenerační jednotky s kombinovanou výrobou elektřiny a tepla a maximálním využitím primárního paliva se začlení do nové koncepce decentralizované energetiky

Stabilní místo v decentralizované energetice budou mít podnikové elektrárny, teplárny a kogenerační jednotky, ale i různé miniaturní zdroje instalované u koncových zákazníků. Soukromý odběratel se stane aktivním spoluvýrobcem elektrické energie. Energetická síť přestane být jednosměrná od velkých elektráren ke spotřebičům a stane se obousměrným spojovacím článkem vyrovnávajícím aktuální stav mezi výrobou a spotřebou.

Větrné a fotovoltaické elektrárny patří mezi základní zástupce obnovitelných zdrojů energie v budoucí decentralizované energetice (Zdroj: © malp / stock.adobe.com)

Větrné a fotovoltaické elektrárny patří mezi základní zástupce obnovitelných zdrojů energie v budoucí decentralizované energetice

Větší množství decentralizovaných zdrojů znamená větší úroveň spolehlivosti výroby elektřiny. Výpadek jednoho z mnoha menších zdrojů lze totiž snadněji nahradit, než výpadek velké systémové elektrárny dodávající do sítě 5 až 10 % celkového aktuálního výkonu. Důležitým aspektem při budování decentralizované energetiky je i skladba energetického mixu. Není vhodné z hlediska bezpečnosti dodávek elektřiny záviset na jednom typu zdroje. Pokud by totiž byla státní energetika založena jen na velkém množství například kogeneračních plynových jednotek, razantní zvýšení ceny plynu nebo jeho nedostatek na trhu by mohly významně ovlivnit fungování energetické soustavy a soběstačnost v zásobování energií. Proto je podle energetické koncepce v energetickém mixu stále zachováván určitý poměr uhelných, jaderných a plynových elektráren a k nim se přidává stále se zvětšující podíl obnovitelných zdrojů.

Distribuční sítě

Začleňování malých decentralizovaných zdrojů do distribuční sítě povede ke změně toků energie a fungování sítě po stránce řídicí, kapacitní i topografické (Zdroj: © BRIAN_KINNEY / stock.adobe.com)

Začleňování malých decentralizovaných zdrojů do distribuční sítě povede ke změně toků energie a fungování sítě po stránce řídicí, kapacitní i topografické

Zapojením většího množství decentralizovaných zdrojů na různých napěťových úrovních do stávajících distribučních soustav nepochybně vzniknou zvýšené požadavky na jejich propojení, řízení a automatizaci. Zdroje se totiž přestanou chovat jako pasivní prvky, splňující kritéria provozované sítě, do které jsou připojeny, a začnou do soustavy aktivně nabízet vyrobenou elektřinu. Moderní distribuční síť se bude muset přizpůsobovat těmto zdrojům po stránce topografické, kapacitní i řídicí. Kromě toho bude zajišťovat přirozenou spolupráci velkých systémových a začleňovaných menších lokálních zdrojů. Toky energie v nové síti nebudou jen jednosměrné – z místa centrální výroby do místa spotřeby, ale energie bude směřována všemi směry podle potřeby a okamžitého stavu výkonové bilance.

Decentralizovaná inteligentní distribuční síť

Decentralizovaná inteligentní distribuční síť

Změní se pravděpodobně i způsob provozování elektrických sítí. Namísto paprskových sítí budou provozovány sítě mřížové a okružní, vznikne inteligentní distribuční síť s vhodně umístěnými řídícími, ochrannými a spínacími prvky, které svou součinností umožní optimální provoz sítě a v případě poruch zajistí rychlé vymezení poruch a přepojení distribuční sítě tak, aby bylo zajištěno napájení co největšího počtu zákazníků.

Vymezení poruchy v úseku č. 1 a přepojení sítě tak, aby bylo zajištěno napájení ve všech zbylých úsecích

Vymezení poruchy v úseku č. 1 a přepojení sítě tak, aby bylo zajištěno napájení ve všech zbylých úsecích

Decentralizace energetiky v ČR

K zajištění soběstačnosti ve výrobě elektřiny v budoucnu bude pravděpodobně nutné kromě decentralizovaných zdrojů zprovoznit nové jaderné bloky nebo paroplynové jednotky (Zdroj: © doncarlo / stock.adobe.com)

K zajištění soběstačnosti ve výrobě elektřiny v budoucnu bude pravděpodobně nutné kromě decentralizovaných zdrojů zprovoznit nové jaderné bloky nebo paroplynové jednotky

Díky technologickým možnostem bude v příštích 30 letech počet a celkový instalovaný výkon decentrálních obnovitelných zdrojů a výkon malých zdrojů na plyn samozřejmě narůstat. Jejich podíl na krytí poptávky elektřiny bude záviset především na rozvoji skladování energie a na přítomnosti jiných flexibilních zdrojů.

Co se týče ekologických dopadů budoucího rozvoje energetiky, lze konstatovat, že směřování k výraznému zastoupení obnovitelných zdrojů by nejvýrazněji omezilo emise škodlivin a skleníkových plynů do atmosféry. Setrvání u fosilní energetiky, zejména s využitím plynových elektráren, by přineslo menší snížení emisí, ale zároveň by zajistilo bezpečnější fungování elektroenergetické soustavy a nejvyšší disponibilitu záložních a regulačních výkonů.

Decentralizované zdroje s proměnlivou denní výrobou a malým využitím instalovaného výkonu si vyžádají začlenění bateriových nebo jiných akumulačních systémů (Zdroj: © malp / stock.adobe.com)

Decentralizované zdroje s proměnlivou denní výrobou a malým využitím instalovaného výkonu si vyžádají začlenění bateriových nebo jiných akumulačních systémů

Při prosazení větší míry intermitentních výrobních zdrojů přirozeně vzroste potřeba akumulace energie v rámci dne i v rámci ročních období, aby byla zachována potřebná stabilita a spolehlivost soustavy. Akumulační kapacity budou realizovány především bateriovými systémy na napěťových hladinách nízkého, vysokého a velmi vysokého napětí, v dlouhodobém horizontu se zřejmě prosadí i systémy Power to Gas nebo Power to Liquid. Vysoké investice do distribučních sítí by ale byly vyváženy nižšími investicemi do sítí přenosových a snížením přenosových ztrát. Změna měrných nákladů na přenos a distribuci by si pravděpodobně vyžádala i celkovou úpravu struktury plateb za dodávku elektřiny.

Začlenění velkého počtu decentralizovaných zdrojů zvýší náklady spojené s distribucí elektřiny a řízením sítí (Zdroj: © 1599685sv / stock.adobe.com)

Začlenění velkého počtu decentralizovaných zdrojů zvýší náklady spojené s distribucí elektřiny a řízením sítí

Rozvoj energetiky s výrazným zastoupením plynových zdrojů (v případě decentralizované energetiky především využíváním malé kogenerace a mikrokogenerace) by v příštích desetiletích znamenal nárůst spotřeby plynu. Na druhou stranu by se z důvodu zavádění opatření k energetické účinnosti snížila jeho spotřeba pro vytápění a díky vyššímu využití plynárenské soustavy by se snížily měrné náklady na jeho přepravu a distribuci.

Vrátit se nahoru
detail