A z jakých energetických zdrojů bude ČR čerpat, až se kolem roku 2038 úplně odstaví uhelné elektrárny? Na tyto a další otázky se v magazínu Technologického centra Praha ECHO ptal Aleše Lacioka, koordinátora výzkumu a vývoje ve skupině ČEZ, Daniel Frank.
V souvislosti s energetikou a výzkumem se často hovoří o konceptu nové energetiky. Mohl byste tento pojem osvětlit?
Energetika podstupuje fundamentální transformaci, která má dvě základní osy – a to zelená a digitální transformace. Centrální částí zelené osy je především dekarbonizace, tj. dosažení klimatické neutrality k roku 2050, ale součástí je rovněž snižování dalších negativních environmentálních dopadů, jako jsou emise polutantů typu tuhých znečišťujících látek, snižování kontaminantů ve výpustích do vodotečí atd.
Digitální transformace energetiky je součástí nadstavbového trendu ve všudypřítomném rozšiřování informačních a komunikačních technologií. V energetice se jedná např. o zpracování velkého množství dat např. z diagnostik a monitoringu, vytváření digitálních dvojčat zařízení, nasazení umělé inteligence či virtuální a rozšířené reality, využití komplexních simulačních modelů atd.
A v této zásadní transformaci energetiky bude samozřejmě důležitou roli hrát výzkum a vývoj s následnými inovacemi.
Pokud byste porovnal úroveň (strukturu) energetického výzkumu v ČR před deseti lety a dnes, jak se změnila?
V otázce jsou přítomny 2 aspekty – jednak úroveň, kterou chápu jako kvalitu, která se každopádně zlepšila, a jednak struktura, tj. jeho zacílení a řešené oblasti. A zde samozřejmě dochází k zásadnímu posunu reflektujícímu nastolenou transformaci energetiky. Důraz se přesouvá z témat tradiční energetiky do oblastí, jako jsou digitalizace, chytré sítě – Smart Grids, obnovitelné zdroje energie, např. netradiční zdroje, zdroje s vyšší účinností atd., akumulace energie a další zdroje flexibility či pokročilé jaderné technologie.
Je podle Vás nynější veřejná podpora výzkumu v energetice v ČR nastavena optimálně? Sleduje evropské trendy?
Záleží na definici optimálnosti. Z obecnějšího pohledu je otázka, co je financováno v části institucionální podpory a v části účelové podpory. V oblasti účelové podpory se situace bezesporu zlepšila. Podpořeny jsou projekty v oblasti velkých výzkumných infrastruktur a existuje plejáda titulů pro podporu programových projektů. Pro energetiku jsou velmi významné tituly Technologické agentury ČR.
Systémově se situace značně posunula díky vytvoření programu Théta plně zaměřeného na energetiku. Tento program je složen ze třech podprogramů: 1) projekty ve veřejném zájmu, kde je cílem tvorba kvalitních podkladů pro objektivní rozhodování ve veřejné sféře, 2) strategické či nové technologie a systémové prvky s vysokým potenciálem pro rychlé uplatnění v praxi, 3) podpora dlouhodobých technologických perspektiv, kde je cílem podpora projektů připravujících technologie a řešení, které se v době návrhu projektu nacházejí v nižším stupni technologické připravenosti. Tato „triáda“ podprogramů tak pokrývá všechny důležité typy projektů – systémové analytické, podporující rychlé inovace i připravující zásadní inovace v delším časovém horizontu. Energetické projekty jsou podporovány ale i v dalších titulech jiných poskytovatelů – MPO, například program Aplikace, MZe či MV.
Myslím si, že podpora v ČR reflektuje i evropské trendy; ty jsou inkorporovány do evropského strategického plánu energetických technologií, tzv. SET-Plan.
Jinou otázkou je ale zastoupení českých subjektů v mezinárodních programech. A zde vidím značný prostor pro zlepšení. Jedná se o programy EU, především Horizon Europe, a programy Mezinárodní energetické agentury.
Dle statistik výdajů na vědu a výzkum v oblasti energetiky se postupně zvyšují výdaje na výzkum v oblasti energetické účinnosti a vodíkových technologií. Jak se na to díváte Vy?
Obě oblasti jsou zásadní. Zvýšení energetické účinnosti a energetické úspory jsou v podstatě prvním primárním cílem před cíli ostatními. Dodnes se s nemalou částí vyrobené energie nehospodaří optimálně. O prostoru pro úspory, a to realizované i poměrně rychle, svědčí dosažené redukce spotřeby zemního plynu a elektrické energie v minulých měsících. Je třeba si ale připustit, že spotřeba elektrické energie, i přes úsporná opatření, rapidně poroste. Bude to v důsledku elektrifikace, tj. dalším rozšíření využití elektrické energie v dopravě, průmyslových procesech či vytápění.
Vodík představuje prostředek pro umožnění dekarbonizace, a to jak přímým uplatněním v sektorech tzv. těžko dekarbonizovatelných, jako jsou železářství a ocelářství, cementářství, sklářství, těžká nákladní doprava atd., tak v dlouhodobějším horizontu i pro sezonní ukládání energie. Předmětem výzkumu jsou tedy jak technologie výroby vodíku – různé typy elektrolýzy, alternativní typy výroby vodíku atd., skladování a přepravy vodíku – nové typy zásobníků, skladování v podzemních strukturách, konvertovatelnost plynárenské sítě na vodík atd., tak i využití vodíku, zdokonalování palivových článků, využití derivátů vodíku atd.
Jak se v této souvislosti díváte na projekt národního centra pro energetiku II (NCE II), který podpořila TA ČR dotací přes 640 mil. Kč? Dojde díky tomuto projektu k vymanění ČR ze závislosti na fosilních palivech a zajištění energetické soběstačnosti?
Pro kontext bych chtěl připomenout, že energetická témata byla řešena v několika projektech v předchozím titulu Centra kompetence, a to v oblastech klasické a jaderné energetiky či energetického využití odpadů, a před pár měsíci byl dokončen projekt Národní centrum pro energetiku z následnického titulu Národní centra kompetence.
Projekt NCE II do značné míry navazuje na projekt NCE, však s rozšířením řešených oblastí, reflektující aktuální trendy a návrhy evropských politik, a rozšířením řešitelského konsorcia. Projekt je opět koordinován VŠB-TU v Ostravě. Konsorcium je složené z 34 subjektů, z toho je 9 výzkumných organizací a 25 podniků z kategorie malé a střední i velké podniky. Projekt NCE II je složen z 3 výzkumných a aplikačních segmentů – konverze energie – alternativní paliva a technologie pro dekarbonizaci energetiky, vodíkové technologie atd., přenos a distribuce energie a užití a akumulace energie – pokročilé typy akumulace energie a termodynamických cyklů. Z přehledu je patrný význam témat řešených v NCE II, nicméně odklon od fosilních paliv a dekarbonizace je úkol mnohem širší.
Pro úplnost je však potřebné dodat, že z druhé výzvy v programu Národní centra kompetence vzešel i druhý energeticky zaměřený projekt – Centrum pokročilých jaderných technologií (CANUT II). Projekt je koordinován ZČU v Plzni a řešitelské konsorcium je složení z 22 subjektů. ČEZ se účastní obou těchto energetických projektů v národních centrech kompetence.
Z vývoje prostředků na VaVaI v energetice je sice vidět od 90. let postupný růst prostředků vynaložených na projekty v energetice. To ale neplatí v případě podpory výdajů na výzkum ze soukromého sektoru, kdy výše podpory od roku 2014 spíše klesá. O čem to vypovídá?
Situace není tak jednoznačná, jak říkáte. Zřejmě mluvíte o statistice MPO, která se vyhotovuje pro účel reportování do Mezinárodní energetické agentury – ta obsahuje podíl podpory ze soukromého sektoru v projektech kolaborativního výzkumu. Neobsahuje však podíl smluvního výzkumu (pozn.: výzkum objednaný firmami a realizovaný ve výzkumných organizacích či jiných firmách) a interní výzkum a vývoj ve firmách realizovaný vlastními kapacitami.
Může současná krize, energetická i politická, ovlivnit výzkum v ČR i celé evropě, tedy i v širším smyslu doposud vcelku pozitivní vnímání záměrů a cílů European Green Dealu?
Recentní energetická krize nám připomněla, že vyvážená energetika se musí opírat nejen o ekologické aspekty, ale i o zajištění rozumné míry energetické bezpečnosti a zajištění takových cen energií, které nebudou podvazovat konkurenceschopnost průmyslu a firem a nebudou snižovat životní komfort obyvatelstva.
Rusko-ukrajinská válka obnažila, nakolik byla EU závislá na Rusku v energetických komoditách, ale i dalších nerostných surovinách. Jinak se nezdá, že by EU směřování k základním cílům Green Dealu nějak rozvolňovala, spíše naopak. Tempo změn však musí realisticky odrážet technické a organizační možnosti např. ve výrobě a instalaci nových zařízení, tempu renovací budov atd. a skutečný stav připravenosti technologií na široké nasazení v praxi. Riziko chyb a volby nesprávných řešení je v době překotných změn nemalé. Důležité je rovněž si uvědomit, že Green Deal se netýká jen energetiky, ale i směřování k cirkulární ekonomice a minimálním výpustím do životního prostředí, zemědělství či vztahu k oživené přírodě – zachování biodiverzity.
Nedávno skončilo české předsednictví v radě EU. Jak přispěla Česká republika v řešení její agendy v oblasti energetiky?
Myslím, že významným způsobem. ČR zvládla předsednictví bravurně a oproti očekávání mnohých si vybudovala respekt a renomé. V oblasti energetiky byla uzavřena významná část agendy pod označením Fit-for-55. Jednalo se o návrh opatření, která povedou k redukci skleníkových plynů o 55 % k roku 2030 oproti stavu v roce 1990. Podle dřívější legislativy se počítalo s redukcí o 40 %. Tato opatření zahrnují např. revizi systému obchodování s povolenkami EU ETS, rozšíření povolenkového systému na další sektory – doprava, vytápění, vytvoření Sociálního klimatického fondu, který pomůže domácnostem při přechodu na moderní energetiku, či zavedení zpoplatnění uhlíku v dovážených produktech, které zajistí vyrovnání konkurenčního prostředí mezi evropskými výrobci a dovozem ze zemí bez klimatických opatření tzv. CBAM.
V průběhu českého předsednictví byla rovněž řešena agenda energetické bezpečnosti – alternativní dodávky zemního plynu, naplnění podzemních zásobníků plynu či snižování dodávek ropy z Ruska. V rámci českého předsednictví proběhlo i množství seminářů zaměřených na inovace v energetice, z nichž jeden jsem měl čest moderovat – týkal se potenciální výroby vodíku pomocí elektřiny z jaderných elektráren.
Jsou ještě nějaké horké novinky z bruselského prostředí týkající se energetiky?
Asi bych zmínil návrh nařízení, kterým se stanoví rámec opatření pro posílení evropského ekosystému výroby produktů s nulovými čistými emisemi – Net Zero Industry Act - NZIA. Tento návrh je zcela evidentně reakcí na americký federální zákon o snižování inflace – Inflation Reduction Act, IRA, který přináší rámec podpory pro akceleraci zavádění čistých technologií a obsahuje množství daňových úlev a grantových schémat. Má mimo jiné významně posílit zavádění elektromobility či vytvořit trh se zeleným vodíkem.
Evropský návrh NZIA definuje kategorii technologií, které významně přispějí k dekarbonizaci, kam byly zařazeny i malé modulární reaktory a pokročilé reaktorové systémy, a klíčových technologií pro dekarbonizaci. Očekává se, že tyto technologie budou mít podporu i ve vytvoření výrobních a dodavatelských řetězců v EU. Návrh NZIA věnuje pozornost i oblasti zvyšování dovedností pro vytváření kvalitních pracovních míst a odborných kvalifikací a vytvoření Platformy pro Evropu s nulovými čistými emisemi.
Otázka na závěr. Z jakých energetických zdrojů bude podle Vás Česko čerpat, až se kolem roku 2038 úplně odstaví uhelné elektrárny?
S uhelnými elektrárnami to nevypadá dobře vzhledem k tomu, že cena elektřiny bude klesat a zároveň se bude zvyšovat cena povolenky na vypuštění CO2 do ovzduší, jejich provoz během pár let může být výrazně ztrátový. Problém je, že se málo staví (nízkouhlíkových) zdrojů a ČR se řítí do deficitu a významného importu elektrické energie. V ČR by měla být výrazně akcelerována instalace obnovitelných zdrojů (nejen fotovoltaiky, ale i větrné energie); problémem je složitost a dlouhodobost povolovacích řízení.
V našich geografických podmínkách by pak dalším významným nízkouhlíkovým zdrojem ve středně a dlouhodobějším horizontu měla být jaderná energetika, nejen se standardními velkými bloky, ale i s malými modulárními reaktory. Minimálně do střednědobého horizontu bude významnou roli hrát zemní plyn – především v teplárenství. Ten pak může být částečně nahrazován biometanem a vodíkem.
Autor: Daniel Frank
Zdroj: Technologické centrum Praha
Text vyšel v časopise ECHO (3/ 2023), které vydává Technologické centrum Praha.
Aleš Laciok působí ve skupině ČEZ od roku 2007. Zde zahrnuje výzkum a vývoj široké spektrum oblastí, od jaderné a klasické energetiky, obnovitelných zdrojů, materiálový výzkum až po akumulaci energie či decentrální zdroje. Je předseda výkonného výboru Technologické platformy Udržitelná energetika (TPUE). Dříve v letech 1994 až 2006 pracoval v ÚJV Řež, a. s., především v oblasti vývoje systémů a technologií nakládání s radioaktivními odpady, rizikových a bezpečnostních analýz a analýz palivových cyklů. Aleš Laciok má zkušenosti z mezinárodních projektů (rámcové programy výzkumu EU, IAEA, OECD NEA). Je členem Inženýrské akademie ČR a řídicího výboru evropské jaderné technologické platformy (SNETP) a dalších mezinárodních sdružení a asociací.
