V Německu skončila po pouhých šesti letech jedna z nejmodernějších uhelných elektráren světa.
Ve čtvrtek 19. listopadu 2015 proběhla v Hamburku oslava nového triumfu německého technického důvtipu. Ve městě byl spuštěna elektrárna, která má v mnoha ohledech na světě jen malou konkurenci. Uhelná elektrárna Moorburg plná špičkových technologií a inovací vznikla proto, aby vyhověla požadavkům na německou energetickou „evoluci“ známou jako Energiewende. Byla ztělesněním nové podoby uhelné energetiky, pružně se přizpůsobující nové době a jejím požadavkům.
Dodejme, že v okamžiku demonstrativního stisku červeného tlačítka nebyl ani jeden ze dvou bloků elektrárny v provozu. Jeden procházel opravou, další blok nevyráběl, protože větrné elektrárny na severu Německa dostatečně pokrývaly spotřebu.
Pět let poté zažila elektrárna jinou historickou událost, tentokrát však již bez fanfár. Provozovatel elektrárny, společnost Vattenfall, uspěla v aukci na kompenzace za odstavování uhelných bloků a v polovině roku 2021 tak nejspíše přijde konec této moderní uhelné elektrárny.
Historie hamburského technického zázraku poměrně dobře ilustruje tlaky a problémy německé Energiewende.
PŘIPRAVENÁ NASKOČIT
Rozhodnutí o postavení elektrárny Moorburg padlo v roce 2006. V té době v Německu již šestým rokem probíhala Energiewende a směr německé energetiky byl jasný. Bylo například zřejmé, že bude zapotřebí nahradit produkci jaderných bloků, pro jejichž odstavení byla většina veřejnosti i politických stran.
Moorburg měl přitom vyhovět specifickým lokálním požadavkům. Na severu Německa, kde leží i Hamburk, je k dispozici dostatek vhodných lokalit pro stavbu větrných elektráren. Musí ovšem být k dispozici i zdroje, které za větrné elektrárny zaskočí v případě výpadku jejich produkce. Základním požadavkem je přitom rychlost. Ta musela být brána v potaz při konstrukci nové elektrárny. Zvolená varianta dokáže díky moderním technologiím měnit svůj výkon až o 600 MWe za čtvrt hodiny. Také start ze studeného stavu je o desítky procent rychlejší než u jiných uhelných bloků.
Celek tvoří dva bloky s kotly vysokými přes 100 m a celkovým výkonem 1 650 MWe. Navrženy jsou především s ohledem na flexibilitu, které je do jisté míry obětována i účinnost a schopnost kombinované výroby elektřiny a tepla. Přesto se podařilo dosáhnout poměrně vysoké účinnosti kolem 46 %. V ideálních podmínkách může dodávat elektrárna do systémů rozvodu centrálního zásobování teplem výkon okolo 650 MW tepla. Aby se podobných parametrů dosáhlo, elektrárna pracuje s nadkritickou párou při tlaku 27,6 MPa.
Vysoké požadavky na výkony i minimální úroveň emisí (čištění spalin probíhá ve třech stupních) přispěly k tomu, že stavba nabrala zhruba tříleté zpoždění a cena elektrárny dosáhla 3 miliard euro (cca 75 miliard Kč).
V případě plného využití měla elektrárna dodat 11 TWh elektřiny ročně a vyprodukovat 8,7 milionu tun CO2, plánované využití však mělo být poloviční. Výroba byla tedy plánována na cca 5 TWh ročně při spotřebě zhruba 4,2 milionu t uhlí ročně (450 t uhlí za hodinu), které k elektrárně dopravovaly zámořské lodě především z USA a Ruska. Protože elektrárna měla pracovat většinu času v režimu nižšího výkonu, byla navržena tak, aby měla vysokou účinnost i na čtvrtinu maximálního výkonu.
POTÍŽE NEJEN PORODNÍ
Technicky náročná stavba prošla značnými „porodními bolestmi“. Potíže se svary a řada dalších těžkostí vedly k prodloužení doby výstavby a zpoždění. Výstavba trvala nakonec 11 let, proto zmíněná oslava proběhla až v roce 2015. Dodejme navíc, že ani v té době nebyl projekt zcela kompletní. Do značné míry kvůli odporu místních obyvatel a ekologistických organizací nedošlo ke stavbě teplovodu pod Labem, který měl dodávat teplo do oblasti jižního Hamburku. Ranou pro elektrárnu bylo také postupné zvyšování ceny emisních povolenek. Ta má dlouhodobě rostoucí trend v souvislosti se zpřísňováním ekologických požadavků evropské legislativy. Například v únoru 2021 se ceny povolenek poprvé vyšplhaly na částky nad 40 eur za tunu vypuštěného CO2. Uhelné elektrárny jsou postiženy tímto vývojem pochopitelně nejvíce, protože mají nejvyšší množství emisí oxidu uhličitého na objem využitého paliva.
To vše dohromady přispělo k tomu, že elektrárna nebyla ekonomicky životaschopná a Vattenfall ji tedy obrazně řečeno odepsal.
KAM DÁL, NĚMECKO?
Elektrárny Moorburg měly být moderní německou odpovědí na problémy zavádění obnovitelných zdrojů do sítě. Podobné charakteristiky má například ještě modernější blok elektrárny Datteln 4 ležící nedaleko Dortmundu. Ta má jeden jediný blok o výkonu 1 100 MWe, jehož výstavba se podobně jako u Moorburgu (nebo třeba také u superkritického bloku v českých Ledvicích) protáhla na celých 13 let. Je navržen tak, že umožňuje velice vysokou flexibilitu a rychlou reakci nutnou pro regulaci výkyvů ve výkonu větrných a fotovoltaických zdrojů.
Elektrárna začala fungovat během loňského léta a podle všeho jí zatím stejný osud jako Moorburgu nehrozí. Fungovat by měla do roku 2038, kdy má dojít k odstavení všech uhelných zdrojů v Německu. Ovšem 18 let není z hlediska oboru příliš dlouhá doba, uvidíme, nakolik bude elektrárna v součtu rentabilní.
Příklad vlastně ukazuje, jak nejisté investiční prostředí panuje v některých sektorech německé energetiky. Přitom jde o klíčové investice do zdrojů, které by měly zajistit stabilitu sítě v případě nepřízně počasí, a tedy nižší výroby z obnovitelných zdrojů. Ty evidentně nějaké zálohy potřebují, jejich udržování je pak nutné nějak zaplatit.
NAHRADIT, ALE ČÍM?
Bateriové systémy mohou situaci s výkyvy v síti nepochybně v blízké budoucnosti zlepšit, ale nevyřeší všechny problémy v akumulaci. Například vůbec nejsou schopné řešit potíže se sezónní nerovnováhou, tedy například problém s výpadkem fotovoltaiky během středoevropských zim.
V řadě ohledů je tedy nutné dát především na klasické zdroje. Německo chce v příštích několika desetiletích spoléhat především na elektrárny plynové, i proto staví plynovod Nord Stream II. Zde však naráží na problémy geopolitické: na otázku evropského přístupu k putinovskému Rusku a zároveň vztah s klíčovým spojencem za Atlantským oceánem.
Bidenova administrativa se zatím totiž k projektu nestaví o nic přívětivěji než administrativa Donalda Trumpa. Roli nepochybně hrají jak obavy z růstu ruského vlivu, tak také obchodní zájmy v oblasti vývozu zkapalněného plynu z USA do Evropy. Dodávky z Ruska jsou ovšem v dohledné době pro Německo jednoznačně nejlevnějším způsobem, jak se k surovině dostat, a cenová otázka je v energetice klíčová. Německo nemůže s ohledem na konkurenceschopnost svého průmyslu nechat cenu elektřiny či tepla vyšplhat příliš vysoko. Již dnes je tamní elektřina dosti drahá (průmyslové podniky však mají cenové výhody, které samozřejmě zaplatí zbývající odběratelé).
Je třeba ale připomenout, že právě dražší elektřina zatím pomáhala všechny německé problémy vyřešit. Spotřebitelé, kteří Energiewende z velké části stále podporují, zkrátka ve svých fakturách pokryli nejrůznější provizorní řešení potíží. Německo prostě zaplatí více za regulaci výkonu v síti, systém záložních zdrojů atd., a celý systém funguje i přes probíhající odstavování jaderných zdrojů a rostoucí podíl zdrojů obnovitelných.
Do budoucna by německé problémy mohl vyřešit další technologický pokrok, který díky zmíněné dotaci najde uplatnění i v Moorburgu. V areálu by totiž v příštích letech měl vyrůst závod na výrobu vodíku. Dohodly se na tom společnosti Vattenfall, Shell a MHI s místním dodavatelem tepla Warme Hamburg.
Počáteční velikost škálovatelného elektrolyzéru by měla dosahovat 100 MW. Společnosti pak chtějí využít elektřinu z větrných elektráren v Severním moři k výrobě takzvaného zeleného vodíku. Moorburg má potenciál v podobě lodního terminálu a robustního napojení na rozvodnou síť.
Zatímco však původní elektrárna představovala vyvrcholení dlouho existující a velmi propracované technologie, vodíkový provoz je stále nezralou technologií. Uplatnění v Moorburgu bude jednou z prvních iterací relativně nové a nepropracované technologie, která sice funguje v principu, ale v praxi se ve větším měřítku zatím nepoužívá. Hrubou analogií bychom ji mohli přirovnat k parním strojům před érou Jamese Watta a dalších velkých inovátorů jeho éry, kteří z technické zajímavosti udělali skutečně použitelné zařízení.
Moorburg přitom jasně ukázal, že ani vyspělá technologie nedokáže vyhovět všem. Německá sázka na „hi-tech“ rozhodně může vyjít, ale kdy to bude a za jakou cenu, to je stále otevřená otázka.