V pátek 8. ledna 2021 se Evropa ocitla nepříjemně blízko rozsáhlému výpadku elektrické energie. Problém začal v Chorvatsku a velice rychle zasáhl zbytek kontinentu. Severozápadní a jihovýchodní energetické oblasti, jejichž hranice probíhá právě Chorvatskem, ztratily schopnost udržet stejnou jmenovitou frekvenci 50 Hz a „rozdvojily se“. V západní Evropě poklesla frekvence na 49.85 Hz a na Balkáně vyskočila až na 50.3 Hz. Trvalo zhruba hodinu, než se obě oblasti zase „spojily“ na snesitelné hodnotě kolem 49.95 Hz.

Uvedené odchylky působí na papíře jako malé, ve skutečnosti jsou na samé horní hranici toho, co je přenosová soustava schopna snést. Na rozdíl od biologických organismů, které vesměs mají určité rezervy a nezhroutí se jen proto, že se srdce rozbušilo o deset procent rychleji, je elektrická síť nesmírně citlivá na nerovnováhu mezi výrobou a spotřebou proudu nebo na kolísání jmenovité frekvence a napětí.

Bohužel právě tyto důležité parametry se se zařazováním dalších obnovitelných zdrojů stávají méně stabilními. Ačkoli lednový skorovýpadek s počátkem na Balkáně neměl s obnovitelnými zdroji nic společného, obava z toho, že vyřazováním starších tepelných elektráren budou problémy jedině narůstat, je čím dál větší. Obří turbíny tepelných elektráren mají velkou setrvačnost, která pomáhá udržet konstantní frekvenci, a jejich chování je lépe předvídatelné. Se zdroji závislými na rozmarech přírody ale vstupujeme do nejistého teritoria.

Sklady na elektřinu

S rozdílnou poptávkou v různých fázích dne a různých částech roku se energetici potýkají od samého počátku existence oboru. Tradičním řešením byly záložní zdroje, připravené rozběhnout se v případě zvýšené poptávky během několika minut. Jedním z nich jsou přečerpávací vodní elektrárny, jedna z mála možností, jak dnes již vyrobenou elektřinu skutečně „skladovat“ na horší časy.

Princip přečerpávacích elektráren je jednoduchý. V době, kdy máte přebytek proudu, jej využijete k tomu, že odněkud z nížiny vyčerpáte vodu vzhůru, proti směru působení gravitace, do rezervoáru umístěného typicky vysoko v horách. Když je pak elektřiny zase potřeba, pustíte vodu z výšky zpátky do nížiny, a zatímco se žene potrubím, poháníte s její pomocí turbínu. U nás tak fungují například Dlouhé stráně v Jeseníkách, kvůli jejichž horní nádrži byl „odkrojen“ vrchol hory ve výši 1350 metrů nad mořem.

Přečerpávací elektrárny fungují velmi dobře tam, kde jsou. Jejich životnost je dlouhá, daleko delší než u jiných zdrojů energie – solidně postavené dílo vydrží s drobnými modernizacemi v provozu i sto let. Dokážou se rozběhnout rychle, prakticky na povel, takže pro vyrovnávání nečekaných skoků ve spotřebě jsou ideální. Základním problémem s jejich nasazením je příroda, respektive terénní profil dané oblasti. Zatímco Rakušané, jejichž země je z větší části pokryta masivem Alp, si mohou nastavět přečerpávacích elektráren téměř podle libosti, placaté Nizozemsko či Finsko nemají ani jednu.

Výstavbě nových přečerpávacích elektráren stojí v cestě místní ekologické spolky. Výrazný je v tomto směru třeba rozpor mezi venkovem a městy v Bavorsku. Zatímco velká města jako Mnichov volí zelené a horují pro obnovitelné zdroje, obyvatelé bavorských Alp jsou spíš nakloněni konzervativní CSU a nechtějí si nechávat zabetonovávat svá idylická údolí ve prospěch vzdálených a politicky cizích měst. Poslední nová přečerpávací elektrárna v Německu byla zprovozněna v roce 2003 v Durynsku. Víc než deset projektů bylo opuštěno buď kvůli jejich vysoké ceně, nebo pro rozhodný odpor místního obyvatelstva, pouze jedna je momentálně ve fázi výstavby. Povolovací procesy se staly tak pomalými, že od úvodního záměru ke zprovoznění přečerpávací elektrárny to v Německu trvá zhruba dvacet let. Leckdy je dokonce jednodušší domluvit se s Rakušany nebo Švýcary, že postaví nové zařízení určené pro německé spotřebitele na svém území. Zhruba třetina veškeré kapacity přečerpávacích elektráren, které Německo v každodenní praxi využívá, se nachází mimo jeho hranice.

Další varianta, která pomalu získává na pozornosti politiků i médií, jsou gigantické baterie. S výstavbou baterií, které by měly v nouzi zásobovat celá města, experimentují energetici v USA, v Austrálii i v Evropě. Snaha stabilizovat toky energie pomocí gigabaterií zatím naráží na to, že celá technologie není ještě dostatečně vyspělá. Ve srovnání s přečerpávacími elektrárnami jsou kapacity dosavadních baterií nízké. Například třísetmegawattový projekt v kalifornském Moss Landingu, zprovozněný v prosinci 2020, dokáže na jedno nabití zajistit zhruba 0,001 procenta veškeré kalifornské roční spotřeby energie. Samozřejmě, baterii lze dobíjet častěji než jednou ročně, ale vzhledem k tomu, že má fungovat jako nouzový zdroj pro případ výpadku primární výroby, je její nízká kapacita na pováženou.

Baterie si s sebou nesou i další problémy. Životnost lithium-iontových článků není příliš velká, měří se spíš v jednotkách roků než v desítkách, kterými se mohou pochlubit klasické elektrárny. K jejich produkci je potřeba nerostných surovin, jejichž těžba je částečně ovládána Čínou či jinými státy, které nejsou vůči Západu vysloveně přátelské.

A otazníky se dlouhodobě vznášejí i nad bezpečností velkých baterií. Li-Ion technologie si s sebou nese riziko požárů, které sice nastávají relativně vzácně, ale když už vypuknou, je obtížné je uhasit. To je také důvod, proč letecké společnosti omezují přepravu Li-Ion baterií v nákladovém prostoru letadla. Žádný velký požár gigantických baterií se zatím ve světě neodehrál, ale menší požáry elektrických vozidel naznačují, že se na tento druh problémů musíme adekvátně připravit – například tím, že podobné objekty nebudou smět vznikat poblíž obytných čtvrtí.

Problém květen-prosinec

Základní potíž s produkcí elektrické energie z obnovitelných zdrojů se popisuje jako „problém květen-prosinec“, protože oba měsíce jsou z hlediska produkce a spotřeby energie na opačných pólech.

V květnu bývá v severní a střední Evropě už dostatečně teplo na to, aby nebylo potřeba topit, ale ještě ne tak horko, aby si bohatší domácnosti pouštěly klimatizaci. Dny jsou dlouhé a jasné, takže solární elektrárny vyrábějí hodně proudu, a zavane-li také vítr, nastane silná převaha nabídky elektřiny nad poptávkou. V takové situaci může cena elektřiny na hodinové burze klesnout dokonce pod nulu – příval nechtěného proudu je natolik velkým problémem, že výrobci platí spotřebitelům za to, že si proud odeberou. (Taková situace samozřejmě může nastat i jindy než v květnu, pokud tomu počasí přeje.)

Na opačné straně leží studené, temné a bezvětrné dny na přelomu roku, kdy spotřeba energie roste a produkce proudu z větrných a solárních elektráren klesá na minimum. V takové situaci cena za kilowatthodinu rychle roste, spotřebu průmyslových podniků je nutno omezovat a do akce musí nastoupit záložní elektrárny schopné vyrobit proud přesně v poptávaném množství. To v dnešních poměrech znamená hlavně elektrárny na plyn.

Výroba elektřiny z plynu je spolehlivá, ale v očích environmentalistů si nese jednu velkou černou skvrnu. Jde o zdroj produkující CO₂, i když v podstatně menším množství než uhelné elektrárny. Strategická závislost na státech dodávajících zemní plyn je také poněkud nepříjemná a ke kritice plynových elektráren se přidávají i ekonomové, kterým vadí jejich vysoká pořizovací cena – příliš vysoká na zařízení, které je v provozu jen někdy. Jediná paroplynka na českém území, kterou dostavěli v Počeradech roku 2013, vyšla ČEZ na 16 miliard korun. Zpočátku byla v provozu jen občas, teprve v roce 2019 byla využita aspoň z poloviny své kapacity. Společnost ČEZ je v případě potřeby ochotna postavit i několik dalších paroplynek, které jsou ve srovnání s jadernými zdroji levné a zejména politicky bezproblémové. Při současných cenách elektřiny by to ale bylo nehospodárné.

Jedna velká síť

Zahledíme-li se dostatečně daleko do budoucna, řešením by mohla být globální elektrická pavučina, přenášející energii z míst, kde právě lidé spí – nebo kde žádní lidé nežijí –, tam, kde je jí zrovna potřeba. Některá propojení se přímo nabízejí, třeba liduprázdná a sluncem rozpálená Sahara, která by Evropě dokázala zajistit dostatek solární energie. Aspoň teoreticky.

Prakticky ambiciózní projekt „Desertec“, který počítal právě s tímto propojením, selhal na tisíci drobných detailech a na gigantických nákladech. Částka 400 miliard eur, což byl odhad nákladů na výstavbu, byla zkrátka příliš velká. Navíc do věci vstoupilo arabské jaro a následná politická nestabilita v severní Africe. Seznam spolehlivých partnerů se fakticky zúžil na Maroko, které je ochotno do solární elektřiny investovat, ale v podstatně opatrnějším a skromnějším měřítku. Místo utopie celosvětového propojení tak zatím musíme spíš odrážet možné blackouty.