Po úvodných číslach (prvý a druhý diel) sme v tretej časti seriálu rozoberali možnosti vyrobiť všetku elektrinu na Slovensku z vetra alebo Slnka. Tu sme skonštatovali, že potrebná plocha je tak malá, že by výrobu bolo možné realizovať. Tiež sme ale zistili, že sú tu aj iné aspekty ako len plocha zdrojov. Kým sa dostaneme k týmto pohľadom, pozrime sa ako na tom stojí generácia elektriny z bioplynu a vody.

Máme priestor na elektrinu z bioplynu?

V úvodnej časti som rozdelil bioplynové elektrárne (BPS) na dva druhy: účelovo pestovanú siláž alebo produkcia z biologických prebytkov (a odpadu). V praxi ni je hranica medzi týmito druhmi úplne “ostrá”, lebo do “silážnej” BPS sa často dodáva ako “palivo” aj nadprodukcia a zvyšky biomateriálu a naopak do druhého typu sa môže v prípade nedostatku druhotných zdrojov dať aj siláž. Pre náš výpočet ale budem tieto typy striktne rozlišovať.

Bioplynky na silážnu agroprodukciu

Obľúbená veľkosť takejto bioplynky bola tesne pod hranicou 1 MW elektrického výkonu. Na takýto výkon je potreba zhruba 18 000 t kukuričnej siláže a tá sa dá vypestovať na ploche okolo 400 ha. Kukurica môže byť nahradená aj napr. trávnou silážou, ale keďže má tráva nižšiu energetickú hodnotu, plochy na pestovanie je potreba viac.

Pri bežnej výkonnosti 8 000 MWh/MW teda jedna takáto BPS vie dodať okolo 8 GWh ročne. Ak sa pozrieme do tabuľky (docs.google.com/ … /plochy a financie) tak na to aby sme boli schopní vyrobiť všetku elektrinu len z tohto typu zdroja, potrebovali by sme cez 3 600 takýchto BPS a plocha na pestovanie kukurice na siláž by nám zabrala 14 500 km². To je takmer 30 % plochy celého Slovenska. A to je rozmer absolútne neakceptovateľný.

Bioplynky z nadprodukcie a bio odpadu

Tento druh BPS je oveľa viac častejší napríklad v Nemecku. Ako základný zdroj paliva sa používajú exkrementy od kráv a iných zvierat, “odpad” z poľno produkcie a iný biologický odpad – napr. z potravinovej výroby. Tieto BPS nepotrebujú na produkciu elektriny a tepla pestovanie na extra ploche, jediné čo niekedy využívajú sú malé sklady na vstupe. Ich výkony sú značne menšie – okolo 300 kW. Ako príklad na Slovensku je bioplynka na PD Ludrová.

Samozrejme počet takýchto BPS potrebných na výrobu slovenskej spotreby by bol viac ako trojnásobný oproti silážnym BPS, avšak plocha potrebná na ich realizáciu sa značne zmenšila – niečo cez 60 km². Ich výhoda menšej plochy a nižších prevádzkových nákladov (nepotrebujú špeciálne pestovanie vstupov) je ale vykúpená vyššou inštalačnou cenou na jednotku výkonu.

Elektrina z vody

Pri vodných elektrárniach mám tiež dva základné druhy – jedna “haťového” typu, druhá derivačná. Obe využívajú energiu vodného toku (a rozdielu ich výšok) na produkciu elektriny. Pri oboch som použil výkonnosť 3 000 kWh/kW. Plocha potrebná na ich inštaláciu je v tomto prípade najviac teoretická, lebo na rozdiel od slnečných elektrárni a bioplyniek nie je možné malé vodné elektrárne postaviť hocikde. Logicky môžu byť iba pri a na vodnom toku. Avšak potrebná plocha na teoretickú sa pohybuje na úrovni 30 km² (haťový typ) lebo dokonca iba 20 km² (derivačný typ). A teda je skutočne zanedbateľný = realizovatľný rozmer.

Záver k zdrojom (výrobe elektriny)

Pred tým ako sa pustím do rozboru potrieb pre inštaláciu batérií spravím čiastkový záver pre zdroje elektriny. Z pohľadu potrebnej plochy sa ako nepoužiteľný zdroj v masovom meradle ukazuje bioplyn  účelovo pestovanej plodiny (kukurica, tráva, …) lebo nie je na Slovensku toľko voľnej nepoužívanej poľnohospodárskej plochy. Ostatné druhy obnoviteľných zdrojov (vietor, Slnko, voda a odpadové bioprodukcia) a ich použitie je realizovateľné.

Samozrejme nie je rozumné, ani vhodné, všetko “vsadiť” na jeden druh. To som však ani nechcel dokázať. Účelom je len vidieť či sa to dá. Najdôležitejší záver je, že je tu reálne priestor na vysoký podiel (ku 100 %) OZE ako zdroja elektriny pre Slovensko. Druhý záver je, že bez rozumného návrhu viacerých OZE a integrácie akumulácie to nie je možné zrealizovať.

Ako posledný stĺpec je v tabuľke uvedený hrubý inštalačný náklad v miliónoch € – a ako vidno pri všetkých zdrojoch sa náklady na zriadenie výroby pohybuje v desiatkach miliárd €. Pred tým ako si spravíte záver, že je to nereálna investícia, vám dam iba malé porovnanie – dostavba 3. a 4. bloku JE Mochovce sa už teraz pohybuje na úrovni 4,6 mld. €. Ich výkon je cca. 1 000 MW (sotva 1/4 potrebného slovenského výkonu výroby elektriny) a ročná výroba niečo nad 8 000 GWh (menej ako 1/3 slovenskej spotreby). Znamená to, že ak by sme chceli vybudovať energetiku “len” na jadre s novými zdrojmi tak by to stálo cca. 20 mld. €. Pri takýchto číslach sa už realizácia produkcia elektriny z OZE nezdá až taká nereálna.

Viac OZE bez akumulácie je nemožné

Bežný rok má 8 760 hodín, všetky spomínané OZE, okrem bioplynu, majú výkonnosť hlboko pod 4 000 kWh/kW. To je menej ako 4 000 hodín ročnej normalizovanej produkcie. Znamená to aj, že takýto zdroj pracuje priemerne menej ako pol dňa. Spotreba síce behom dňa kolísa, ale nikdy nie je nulová. Okamžitá spotreba sa na Slovensku pohybuje medzi 2 000 až 4 000 MW. Jednotlivé zdroje teda musia spolupracovať s elektrickými úložiskami aby vedeli poriešiť čas kedy je spotreba avšak nie je výroba. Navyše i štandardná energetika rieši takúto nerovnováhu medzi okamžitou spotrebou a výrobou. S nárastom nekontinuálnych OZE vzniká v takom systéme ešte vyššia dynamika zmien.

Ako štandardné energetické riešenia sa používajú najmä prečerpávacie vodné elektrárne. Ich veľkým plusom je, že vedia pracovať aj ako výrobca elektriny (v čase je nedostatku), ale aj spotrebiteľ (v prípade nadbytku elektriny). A sú pomerne dobre manažovateľné. Ich zásadná nevýhoda, že sú drahé, rozmerné a dnes veľmi ťažko realizovateľné.

Aj z týchto dôvodov som sa pokúsil vyrátať akú plochu by bolo potreba na uskladnenie elektriny v Li-ion batériách. Metodika výpočtu je popísaná v druhej časti tejto série.

Kapacita batérií	Potrebná plocha [km2]
celoročná spotreba – 29 000 000 MWh	32,2
priemerná spotreba na 14 dní – 1 112 330 MWh	0,047
priemerná spotreba na jeden deň – 79 450 MWh	0,003

Opäť pre porovnanie rozmerov: plocha Liptovskej Mary je cca. 22 km². Z tabuľky teda vyplýva, že plošne nie je problém realizovať i uskladnenie celoročnej spotreby.

Avšak desivé výsledky dostaneme pokiaľ sa snažíme vyčísliť realizačnú cenu takéhoto uskladnenia. I pri pomerne optimistickom uvažvaní ceny – 500 €/kWh sú možné inštalačné ceny nasledovné:

Kapacita batérií	Odhad ceny v mld. €
celoročná spotreba – 29 000 000 MWh	14 500
priemerná spotreba na 14 dní – 1 112 330 MWh	556,2
priemerná spotreba na jeden deň – 79 450 MWh	39,7

I ten najslabší variant – uskladnenie priemernej dennej spotreby – by znamenal investíciu takmer 40 mld. €. To je viac ako dvojnásobok ročných verejných výdavkov Slovenska.

Čiastkový záver

Z predchádzajúcich riadkov jednoznačne vyplýva, že i napriek tomu, že OZE má značný technický potenciál, nie je v súčasnej dobe ekonomicky a technologicky možné prejsť v krátkej dobe na 100 % OZE. Avšak našťastie to nie je nevyhnutne treba. Súčasná používaná jadrová energetika na Slovensku patrí k tým najbezpečnejším na svete a súbežne je to aj nízko uhlíkový zdroj.

Preto pri hľadaní udržateľnej a zelenej energetickej koncepcie je možné, na dobu životnosti našich jadrových elektrární, rátať s ich použitím. A iba “zvyšnú” spotrebu sa snažiť riešiť kombináciou obnoviteľných zdrojov energie a viacerých typov energetických úložísk. To je ale úkol na ďalšie pokračovanie tejto série.