Energetický přechod: Norská vodní energie jako kotva ve stabilitě pro evropskou energetickou mřížku

Vodní energie místo přečerpávací vodní energie: Jak by Norsko mohlo stabilizovat evropskou elektrickou síť

Energetická transformace v Evropě čelí značným výzvám, ale jeden přírodní zdroj by mohl hrát v jejím úspěchu klíčovou roli: norská vodní energie. Fraunhoferův institut pro energetickou ekonomiku a technologie energetických systémů v rámci společného projektu HydroConnect zkoumal, jak může tento přírodní zdroj energie významně přispět ke stabilizaci evropských elektrických sítí a zároveň drasticky snížit potřebu nákladných nových přečerpávacích elektráren.

Unikátní energetická poloha Norska v Evropě

Norsko zaujímá v evropské energetické krajině výjimečné postavení. S přibližně 90 procenty vyrobené elektřiny z vodní energie má tato skandinávská země v Evropě jedinečnou pozici. Toto působivé číslo je založeno na jedinečné geografické poloze země s hlubokými fjordy, strmými horami a nevyčerpatelnými vodními zdroji. Po celé zemi, která je s rozlohou 385 000 kilometrů čtverečních jen o něco větší než Německo, je rozmístěno přes 1 600 vodních elektráren.

Norská výroba vodní energie dosáhla v roce 2024 historického rekordu 157,2 terawatthodin. Toto množství osminásobně převyšuje německou výrobu vodní energie, a to i přesto, že obě země jsou co do velikosti srovnatelné. Tato čísla jsou obzvláště pozoruhodná tím, že Norsko nejen uspokojuje své vlastní potřeby, ale také produkuje značné přebytky na export. Země již exportuje přibližně 14 terawatthodin elektřiny, což z ní činí největšího vývozce elektřiny v Evropě.

Norské vodní elektrárny se pyšní působivou skladovací kapacitou ve více než 1 000 nádržích, které dokáží uskladnit až 70 procent roční spotřeby elektřiny. Tato přírodní akumulační zařízení nabízejí flexibilitu, kterou zbytek světa zoufale hledá, zatímco Norsko ji má již po celá desetiletí.

Výzvy evropské energetické transformace

Aby bylo do roku 2050 dosaženo cíle klimatické neutrality, musí se tempo rozvoje větrné energie a fotovoltaiky v Evropě oproti současnosti čtyřnásobně až pětinásobně zvýšit. Tato masivní transformace však představuje zásadní výzvy. Větrná a solární energie vyrábějí elektřinu v závislosti na počasí, nikoli na poptávce. Tato nestálost vyžaduje flexibilní řešení, která dokáží rychle reagovat na výkyvy mezi nabídkou a poptávkou.

Nepředvídatelnost obnovitelných zdrojů energie v současnosti vede k nákladným problémům. V Německu stály kompenzace za větrné turbíny, které musely být odstaveny kvůli přetížení sítě, spotřebitele v roce 2017 přibližně 610 milionů eur. Tato situace zdůrazňuje naléhavou potřebu flexibilních mechanismů skladování a vyvažování v evropské energetické soustavě.

Instalovaná kapacita větrné a solární energie v Evropě by se do roku 2050 mohla více než ztrojnásobit a dosáhnout více než 1 800 gigawattů. Tuto obrovskou kapacitu však musí doplnit vhodné mechanismy flexibility, aby byla zajištěna stabilní a spolehlivá energetická soustava.

HydroConnect: Vědecké základy pro energetickou budoucnost

Mezinárodní výzkumný projekt HydroConnect, do kterého se zapojily Fraunhofer IEE, SINTEF Energy Research, Norská univerzita vědy a techniky a Univerzita v Trentu, systematicky zkoumal, jak může norská vodní energie přispět k evropské klimatické neutralitě. Výzkumníci analyzovali 15 různých scénářů pro roky 2030 a 2050 s využitím komplexní databáze více než 850 vodních elektráren a více než 3 600 jednotlivých nádrží.

Výsledky jsou působivé: Rozšíření norské vodní energie o jedenáct gigawattů a odpovídající rozšíření propojovacích vedení může snížit investice potřebné v Evropě přibližně o 70 gigawattů dodatečné kapacity pro fotovoltaiku, elektrolyzéry a bateriové úložiště. Tato čísla demonstrují obrovskou systémovou přidanou hodnotu, kterou flexibilní vodní elektrárny a jejich propojení se sousedními evropskými systémy nabízejí.

Projekt využíval sofistikované modelovací nástroje, zejména model energetického systému SCOPE Scenario Development, k analýze různých budoucích scénářů. To zahrnovalo nejen technické aspekty, ale také systematické posouzení emisí skleníkových plynů, cen elektřiny a dopadů na životní prostředí v norských vodách.

Přečerpávací elektrárny: podceňovaný potenciál Evropy

Ačkoli se pozornost často soustředí na nové technologie, Evropa disponuje obrovským nevyužitým potenciálem v podobě přečerpávacích elektráren. Evropská studie identifikovala impozantní potenciál 2 291 gigawatthodin v možných lokalitách přečerpávacích elektráren v zemích EU-15, stejně jako v Norsku a Švýcarsku. Největší potenciál leží v jižním Norsku s 1 242 gigawatthodinami, což představuje 54 procent celkového potenciálu.

Tato kapacita je sedmkrát větší než současná kapacita přečerpávacích vodních elektráren v Evropě a stačila by k zásobování Malty elektřinou po celý rok. K dosažení stejné kapacity skladování energie s lithium-iontovými bateriemi by bylo zapotřebí 95 milionů baterií z běžných elektromobilů.

Přečerpávací elektrárny v současnosti zažívají návrat po dlouhé době, kdy byly považovány za neekonomické. To se však rychle mění, protože nabývají na významu v energetické transformaci. Technologie je jednoduchá, ale efektivní: Přebytečná elektřina čerpá vodu do výše položených nádrží; v případě potřeby proudí zpět dolů turbínami a vyrábí elektřinu.

Například v Rakousku investuje dodavatel energie Verbund více než 200 milionů eur do modernizace svých přečerpávacích elektráren v Korutanských Alpách. Elektrárny nyní mají turbínový výkon 1,5 gigawattů a dokáží dočasně ukládat přebytečnou elektřinu z několika stovek větrných turbín.

Propojovací vedení: Evropské energetické mosty

Klíčem k využití norské vodní energie jsou tzv. propojovací vedení – vysoce výkonné podmořské kabely, které propojují národní energetické sítě. Tyto „energetické mosty“ nejen zvyšují bezpečnost národních sítí, ale také zlevňují elektřinu v Evropě.

Nejvýraznějším příkladem je NordLink, který od dubna 2021 přímo propojuje Německo a Norsko. Podmořský kabel dlouhý 623 kilometrů dokáže přenášet až 1 400 megawattů, což stačí k zásobování elektřinou více než 3,6 milionu německých domácností. Investiční náklady ve výši přibližně dvou miliard eur si rovným dílem rozdělí norský a německý partner.

Princip je elegantní: Když na německém pobřeží Severního moře nefouká vítr a větrné turbíny jsou v klidu, začnou fungovat norské vodní elektrárny. Naopak, pokud Německo vyrobí příliš mnoho větrné energie, proudí do Norska, což umožňuje dočasné odstavení norských vodních elektráren. Norské fjordy v tomto procesu fungují jako „virtuální úložiště“.

Norsko je již připojeno k evropské elektrické síti prostřednictvím několika propojovacích vedení: k Nizozemsku přes NorNed (od roku 2008), k Dánsku přes několik přípojek a k Velké Británii přes nový kabel. Toto propojení umožňuje optimálně využít flexibilní vodní energii Norska ke kompenzaci výkyvů větrné a solární energie v jiných zemích.

Více o tom zde:

• PV řešení pro snížení úsilí a výdajů

Flexibilita jako jádro energetické transformace

Vodní energie je nejflexibilnějším zdrojem obnovitelné energie. Na rozdíl od bateriového ukládání energie, které dokáže energii ukládat pouze po krátkou dobu, vodní elektrárny nabízejí flexibilitu v širokém časovém spektru, od milisekund až po celé sezóny. Tato vlastnost z nich činí nepostradatelnou součást stability sítě.

Norská vodní energie dokáže reagovat na kolísání poptávky během několika minut. Dokáže ve velkém měřítku exportovat elektřinu, když je v Evropě málo větru a slunce, a naopak ji importovat, když je jí přebytek. Tato schopnost činí z Norska klíčového hráče na klimaticky neutrálním a propojeném evropském trhu s energií.

Flexibilita vodní energie sahá daleko za pouhou výrobu elektřiny. Vodní elektrárny mohou poskytovat různé systémové služby, včetně regulace frekvence, regulace napětí a kompenzace jalového výkonu. Tyto služby jsou nezbytné pro stabilní provoz sítě, zejména s rostoucím podílem nestálých obnovitelných zdrojů energie.

Ekonomické a politické rozměry

Rostoucí integrace norské vodní energie do evropských trhů s elektřinou představuje také výzvy. Norské obyvatelstvo pociťuje rostoucí ceny elektřiny, zatímco velké množství elektřiny se vyváží. Tato situace vedla k politickému napětí a dokonce přispěla k pádu norské vlády.

Euroskeptická Středová strana a další strany kritizují skutečnost, že norské domácnosti musí platit vyšší ceny elektřiny, protože zásoby vodní energie se prodávají do zahraničí. Předpisy EU omezují norskou kontrolu nad těmito zásobami. Norský ministr financí dokonce obvinil energetickou politiku EU z kolapsu vlády.

Navzdory těmto politickým výzvám zůstávají ekonomické přínosy integrace značné. Rozšíření vodních elektráren o jedenáct gigawattů a nová propojovací vedení snižují náklady na systém, vyrovnávají ceny elektřiny a tlumí cenové výkyvy v obdobích nízké produkce větrné a solární energie. Analýzy ukazují, že zvýšená větrná energie zvyšuje norský export elektřiny a pomáhá stabilizovat evropský systém.

Virtuální úložiště energie a decentralizovaná řešení

Kromě velkých vodních elektráren nabývají na významu také systémy virtuálního ukládání energie. Tyto systémy propojují tisíce malých úložišť do velkého inteligentního systému. Například v Německu společnost Sonnen již propojila 25 000 baterií a vytvořila tak virtuální elektrárnu s kapacitou 250 megawatthodin.

Tato decentralizovaná řešení dokonale doplňují velké vodní elektrárny. Zatímco norská vodní energie zajišťuje dlouhodobou stabilitu, virtuální elektrárny dokáží rychle reagovat na lokální výkyvy a zmírnit tlak na distribuční síť. Kombinace centralizované norské vodní energie a decentralizovaných řešení pro skladování energie vytváří robustní a flexibilní energetický systém.

Dopady na životní prostředí a udržitelnost

Vodní energie v Evropě hraje klíčovou roli v udržitelném energetickém systému. Dodává velké množství nízkouhlíkové elektřiny za nízkou cenu a omezuje společenské výdaje na rozvoj klimaticky neutrálního energetického systému. Evropská komise výslovně potvrdila význam vodní energie pro Evropskou zelenou dohodu a uznala její nepostradatelnost jako flexibilního a dispečersky řízeného zdroje obnovitelné energie.

Vodní nádrže nabízejí kromě výroby elektřiny i další výhody: zajišťují dostupnost vody pro protipovodňovou ochranu, zavlažování, zásobování vodou a rekreaci. Tato multifunkčnost činí z vodní energie obzvláště cenný zdroj v době klimatických změn.

Projekt HydroConnect zkoumal také dopady na životní prostředí v norských nádržích a říčních systémech. Tento interdisciplinární projekt kombinuje meteorologii, energetickou analýzu a environmentální výzkum, aby propojil meteorologická data, výrobu energie a ekologické faktory, jako je praskání ledu v nádržích.

Evropská vodní energie: 47 procent potenciálu je stále nevyužito

Perspektivy evropské vodní energie jsou slibné. Nevyužitý ekonomický potenciál vodní energie v Evropě představuje 47 procent technicky rozvinutelného potenciálu. Zejména v Alpách, Skandinávii a Pyrenejích stále existuje značné množství nevyužitých příležitostí.

Modernizace stávajících vodních elektráren je považována za jeden z nejúčinnějších způsobů, jak zvýšit výrobu elektřiny a zároveň minimalizovat dopad na životní prostředí. Nové technologie, jako jsou turbíny s proměnnými otáčkami, činí vodní elektrárny ještě flexibilnějšími a efektivnějšími.

Evropa je také lídrem v inovativních konceptech vodní energie. Projekty jako ALPHEUS vyvíjejí kruhové pobřežní přehrady, které využívají mořskou vodu jako médium pro ukládání energie. Ty by v budoucnu mohly vytvořit dodatečnou skladovací kapacitu odpovídající tisícům baterií.

Digitalizace a automatizace energetických sítí poskytne decentralizovaným vodním elektrárnám ještě větší flexibilitu, zejména na úrovni distribuční sítě. Zároveň inteligentní zařízení pro přechody ryb, jako je například šroubová turbína HydroConnect Archimedes, zajistí, že vodní energie bude splňovat i ekologické požadavky.

Systémový význam pro klimatickou neutralitu

Norská vodní energie zůstane klíčovou součástí klimaticky neutrálního energetického systému v Evropě. Analýzy z projektu HydroConnect jasně ukazují systémovou přidanou hodnotu flexibilních vodních elektráren a jejich propojení se sousedními evropskými systémy.

Výstavba několika nových přečerpávacích elektráren může ve skutečnosti učinit mnohonásobné rozšíření kapacity jiných technologií zbytečným. Tento poznatek je pro energetickou politiku zásadní: Evropa by se měla namísto spoléhání výhradně na nové technologie optimálně využívat a inteligentně propojovat své stávající přírodní skladovací kapacity.

Kombinace norské vodní energie, modernizovaných přečerpávacích elektráren a inteligentních propojovacích vedení vytváří energetický systém, který je stabilní i cenově dostupný. Tato infrastruktura tvoří páteř pro úspěšnou integraci rychle rostoucích kapacit větrné a solární energie v Evropě.

S několika cílenými investicemi do propojení sítí a modernizace stávajících vodních kapacit může Evropa učinit rozhodný krok směrem ke klimatické neutralitě, aniž by ohrozila bezpečnost dodávek nebo jejich cenovou dostupnost. Norská vodní energie se ukazuje jako přirozená kotva stability, kterou Evropa naléhavě potřebuje pro svou úspěšnou energetickou transformaci.

☑️ Stavba a poradenství v oblasti fotovoltaických open-space systémů

☑️ Plánování solárního parku ☑️ Realizace agrofotovoltaiky

☑️ Solární venkovní systémy s řešením dvojího použití

 

Xpert.Solar je vaším ideálním partnerem pro plánování, poradenství a realizaci staveb pozemních fotovoltaických systémů a zemědělských fotovoltaických projektů díky našim dlouholetým zkušenostem a odborným znalostem v odvětví solární energie. Xpert.Solar má zkušený tým profesionálů, který nabízí farmářům a investorům řešení na míru. Od analýzy místa přes finanční a právní poradenství až po technickou implementaci a monitorování, Xpert.Solar podporuje své zákazníky profesionálně a spolehlivě, aby zajistil úspěšnou a udržitelnou implementaci.

Rád posloužím jako váš osobní poradce.

Můžete mě kontaktovat vyplněním kontaktního formuláře níže nebo mi jednoduše zavolejte na číslo +49 89 89 674 804 (Mnichov) .

Těším se na náš společný projekt.

 

 

Xpert.Digital je centrum pro průmysl se zaměřením na digitalizaci, strojírenství, logistiku/intralogistiku a fotovoltaiku.

S naším 360° řešením pro rozvoj podnikání podporujeme známé společnosti od nových obchodů až po poprodejní služby.

Market intelligence, smarketing, automatizace marketingu, vývoj obsahu, PR, e-mailové kampaně, personalizovaná sociální média a péče o potenciální zákazníky jsou součástí našich digitálních nástrojů.

Více se dozvíte na: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus