Sieť rozkolísanú obnoviteľnými zdrojmi stabilizujú takzvané mariče energie

Český mediálny priestor rozbúrila v prvej polovici januára znepokojujúca správa. Do elektrickej siete nášho suseda sa pripája neustále viac zariadení, ktoré nevykonávajú žiadnu užitočnú prácu. Iba menia elektrickú energiu na teplo vyfukované do vzduchu.

Do konca roku 2024 požiadali investori o pripojenie takzvaných „maričov energie“ s celkovým príkonom asi tisíc megawattov. Ide o výkon približne jedného jadrového bloku elektrárne v Temelíne. Na Slovensku sa využívajú menšie reaktory, na takýto výkon by sme ich potrebovali viac ako dva.

Menší dodávateľ elektriny EGD zo skupiny E.ON disponuje žiadosťami o pripojenie do svojej siete približne 300 MW „maričov“. Väčšia ČEZ Distribuce už vybavila požiadavky na asi 250 MW, ďalších 480 MW čaká na schválenie.

Paradoxom doby pritom je, že občania Českej republiky platili v roku 2024 po prepočte na kúpnu silu za energie najvyššie ceny v Európskej únii.   

Keď potrebujeme plytvať energiou

Z technického hľadiska je „marič energie“ veľmi jednoduché zariadenie. Ide v podstate o veľký elektrický ohrievač, ktorý je prefukovaný vzduchom, aby nedošlo k jeho prehriatiu. Teda niečo ako obrovský fén. Teplý vzduch ktorý z neho vychádza, sa neúčelne vyfukuje „do luftu“.

Toto zariadenie je jednoduché a spoľahlivé. Oproti užitočnejším spôsobom využívania nadbytočnej energie, ako batériové banky či elektrolyzéry na výrobu vodíka je veľmi lacné. Jeho veľkou výhodou je aj schopnosť rýchlej reakcie na zmeny na trhu s elektrinou.

Dodáva sa vo forme štandardného kontajneru, dá sa prevážať z miesta na miesto. Pôvodne boli takéto prístroje primárne určené na testovanie novobudovaných energetických zdrojov pod záťažou ešte pred ich pripojením do elektrickej siete.

Ekonomický paradox sa stal realitou

Základnou príčinou inštalácie „maričov“ je zdanlivý ekonomický nezmysel vo forme zápornej ceny elektrickej energie. Situácia, keď dodávateľ za odobranú energiu platí zákazníkovi, sa v Českej republike v minulom roku vyskytla počas 314 hodín, o 180 hodín viac ako o rok predtým.

Na odbere energie sa počas takýchto časov dá zarobiť, pripojenie „mariča“ do elektrickej siete sa tak stáva návratnou investíciou. 

Za takouto neštandardnou situáciou stojí vysoká kapacita obnoviteľných zdrojov, teda solárnych panelov a veterných turbín v kombinácii s dotáciami na energiu týmito zdrojmi produkovanú. Týka sa primárne Nemecka, ale nezaostáva ani Česko. 

Vlastníkovi takéhoto zdroja sa neoplatí ho vypínať, lebo dotácia mu plne pokryje cenu, ktorú musí zaplatiť za to, že dodáva energiu aj keď ju sieť nedokáže absorbovať.  

Je jasné, že za neužitočne spotrebovanú energiu zaplatí prostredníctvom dotácií štát, ktorý si ich cez dane či poplatky skryté v cene elektriny, vyberie od občanov.  

Frekvencia ako indikátor kvality siete

V situácii, keď je v sieti zapojené výrazné množstvo „občasných“ zdrojov, ktorých produkčná kapacita výrazne závisí od aktuálneho počasia, sa však existencii „maričov“ nedá vyhnúť. Slúžia totiž na stabilizáciu siete.

Väčšina kontinentálnej Európy vrátane časti severnej Afriky a ázijskej časti Turecka je súčasťou „Synchrónnej siete kontinentálnej Európy“ známej aj pod starším názvom UCTE. Táto sieť prenáša elektrinu vo forme striedavého napätia, to sa dá totiž veľmi jednoducho transformovať na vysoké napätie a dopravovať tak na veľké vzdialenosti.

Ak by sme do elektrickej zásuvky zapojili osciloskop, teda prístroj zobrazujúci elektrické kmitanie, na obrazovke by sme videli vlnovku. Krivka sa zvlní päťdesiatkrát za sekundu, napätie v sieti má frekvenciu presne 50 Hertzov.

Dôležitou vlastnosťou nielen tejto kontinentálnej siete, ale každého systému prenášajúceho energiu vo forme striedavého napätia je, že pracovná frekvencia sa čo najpresnejšie blíži nominálnej hodnote. Celá sústava totiž slúži len na prenos energie.

Až na výnimky, ako prečerpávacie elektrárne či batériové úložiská, ktoré však dosahujú len zanedbateľnú časť celkovej kapacity, nedokáže energiu skladovať. Výroba sa v každom momente musí rovnať spotrebe. Známkou nerovnováhy je zmena frekvencie.

Keď sa nám pri jazde na bicykli do cesty postaví kopec a chceme zachovať rovnakú rýchlosť, musíme začať intenzívnejšie šliapať do pedálov. Ak to neurobíme, rýchlosť, a teda aj počet otáčok kolies, poklesne. V elektrickej sieti pri spotrebe vyššej ako produkcia poklesne frekvencia. Ak ju chceme zachovať, treba, a to doslovne, „pridať paru“ do turbín poháňajúcich generátory.

V opačnej situácii, pri jazde dole kopcom, musíme zmierniť šliapanie alebo začať brzdiť, inak sa rýchlosť nebezpečne zvýši. Ak v elektrickej sieti prevažuje výroba nad spotrebou, jej frekvencia sa začína zvyšovať. Dá sa to riešiť znížením výroby energie, pri príliš rýchlych zmenách to však nestačí. Vtedy sa pripájajú „mariče energie“, ktoré sieť „brzdia“. A nechávajú si za to zaplatiť.    

Od rozpadu siete k „blackoutu“

V bežnej prevádzke riadenie siete udržiava frekvenciu v rozmedzí 49,98 až 50,02 Hertzu. Ak dôjde k väčšej odchýlke, regulácia sa snaží meniť výkon zdrojov energie. Aj to má však limity. Najrýchlejšie vedia upraviť množstvo dodávanej energie plynové elektrárne, jadrové zdroje reagujú najpomalšie. Uhoľné a vodné elektrárne sú niekde uprostred.

Aj tak však ide „len“ o rýchlosť rádovo v jednotkách či desiatkach percent nominálneho výkonu za minútu, kým „občasné“ zdroje dokážu v sekundách prejsť z maxima na nulu a naopak. Slnko zastrie na pár sekúnd mrak, poryv vetra zvýši na okamih rýchlosť veternej turbíny.

Všetky takéto vplyvy menia frekvenciu siete. Ak by sa ju nepodarilo vyregulovať a jej odchýlka by prekročila 2,5 Hertza nahor či nadol, začnú sa zdroje odpájať. Takáto zmena od normálu už niektoré zariadenia môže poškodiť.

Výsledkom môže byť „rozpad siete“, keď na nej vzniknú „ostrovy“ bežiace na rôznych frekvenciách. V takejto situácii sa synchrónna elektrická sieť kontinentálnej Európy ocitla napríklad 8. januára 2021, keď deliaca línia prechádzala Chorvátskom, Srbskom a Rumunskom. Obidve oblasti sa opätovne zosynchronizovali približne za hodine.

Incident s oveľa ťažšími následkami nastal 21. júna 2024. V Bosne a Hercegovine, Albánsku, častiach Chorvátska a Čiernej Hory došlo k úplnému výpadku elektriny. Nastal tu "blackout".

Existujú hypotetické scenáre bez dodávky energie v celej synchronizovanej sieti kontinentálnej Európy. Príčinou nemusí byť iba prílišné spoliehanie sa na „občasné“ zdroje energie, ale aj útok na energetické riadiace systémy. Kompletné zotavenie by mohlo trvať aj týždne. Niektoré elektrárne sa nedokážu naštartovať „za studena“ a vyžadujú počas pripájania mať k dispozícii funkčnú elektrickú sieť.   

Chceli sme to čo najlepšie a dopadlo to ako vždy

Keď vlastník niekoľkých luxusných značiek ako Cartier alebo IWC odkúpil hodinky za približne 500 miliónov dolárov a zničil ich, aby sa vo výpredaji nedostali na ruky „plebsu“ a tak nepoškodili povesť príslušných značiek, väčšinu ľudí to neovplyvnilo.

Rozhodnutie ECB ako prvej veľkej centrálnej banky zaviesť v roku 2014 záporné úroky, vtedy veriteľ platí dlžníkovi za to, že si požičal, už na väčšinu vplyv malo. Európa zaplatila tento ekonomický paradox vysokou infláciou.

Pripájanie nespoľahlivých zdrojov energie do elektrickej siete však nemusí skončiť iba plytvaním vo forme zmarenej energie vypustenej ako teplý vzduch do ovzdušia, ktorú cez dotácie a dane všetci zaplatíme. Následky môžu byť oveľa katastrofálnejšie.

Len Nemecko pritom plánuje zvýšiť inštalovanú kapacitu „občasných“ zdrojov zo 168 GW v roku 2023 na 374 GW v roku 2030. A aj u nás poskytovali na konci roku 2023 solárne zdroje teoreticky až 840 MW, čo je výkon porovnateľný s dvoma jadrovými reaktormi.

Európske hospodárstvo pritom potrebuje spoľahlivé a lacné dodávky energie. Týka sa to celého priemyslu, nielen pokročilej výroby mikročipov v Írsku.

Pamätajme na to, že slová bývalého ruského premiéra Viktora Černomyrdina, ktorý svoje skúsenosti s transformáciou postkomunistického hospodárstva zhrnul do výroku v medzititulku, sa môžu stať realitou.