Článek
Náš nástroj vám ukáže, kolik by bylo zapotřebí vyrobit v Česku elektřiny navíc, kdybychom nahradili libovolnou část dnešních osobních automobilů vozy čistě elektrickými. Proč a které jsme přesně zvolili hodnoty pro výpočet, vysvětlujeme dále v textu.
Výpočet se věnuje pouze a výhradně osobním vozům. A to z toho jednoduchého důvodu, že osobní doprava je elektrifikaci blíže než doprava nákladní. Třeba v dálkové nákladní přepravě přechod k elektřině vůbec nedává smysl. Výhoda elektromobilů ve spotřebě energie na dlouhých trasách mizí.
Významná část osobních automobilů by naopak mohla být nahrazena elektrickými vozy, protože se pohybují po trasách, se kterými elektromobily nenarazí na problém.
Nemáme v úmyslu elektromobily v tomto textu nijak hodnotit, chceme se jen zeptat: a bylo by na to dost elektřiny?
Jak, kolik a proč
Abychom sobě i čtenářům poskytli představu zakotvenou v naší každodenní společnosti, začneme s výpočtem od něčeho, co všichni známe – nájezdu a spotřeby. Průměrný roční nájezd budeme počítat 13 tisíc kilometrů. Je to hodnota možná poněkud nadsazená a je vyšší než evropský průměr, který činí kolem 12 tisíc kilometrů. Na druhou stranu nová auta mají obvykle vyšší nájezd než starší vozy, a všechny elektromobily na českých silnicích budou nové.
Přesnou odpověď tedy neznáme, ale hodnota 13 tisíc kilometrů se všeobecně uznává jako dobrá hodnota. K této hodnotě se můžete dostat například po výpočtu možných najetých kilometrů z množství prodaných pohonných hmot, které stát bedlivě sleduje kvůli výběru daní. V takovém výpočtu vychází průměrný nájezd benzínových vozů na cca 8 tisíc kilometrů, naftových na cca 17 tisíc kilometrů. Jednoduše v tomto polemickém textu dvou pedagogů z ČVUT, ještě podrobněji je proveden výpočet v této bakalářské práci.
Jednodušší je to s otázkou spotřeby samotného elektromobilu. Tu uvažujeme na 20 kilowatthodin (kWh) na 100 kilometrů. To má jak výhodu kulatého čísla, tak to také zhruba odpovídá v reálu naměřeným hodnotám (viz například test německého ADAC). Číslo zahrnuje celkovou spotřebu elektřiny ve voze, včetně klimatizace, elektroniky či osvětlení. A samozřejmě také využití rekuperace, která umožňuje energii „recyklovat“.
Průměrný nájezd by se v budoucnu mohl změnit, kdybychom auta začali používat jinak. Spotřeba u elektromobilů má ale tu výhodu, že by měla i v příštích letech zůstat v podstatě neměnná. Elektromotory jsou velmi účinné, prostor pro zlepšování je malý, menší než u spalovacích motorů. S odporem vzduchu také v nejbližší době zřejmě automobilky nic neudělají.
Průměrná roční spotřeba námi uvažovaného vozu je jednoduše násobek obou čísel, spotřeby a nájezdu. A vychází na cca 2 600 kWh, čili 2,6 MWh. To je jen o něco méně, než činí roční spotřeba průměrné české domácnosti, která činila podle ČSÚ v roce 2015 cca 3,3 MWh.
Co se ztratí cestou?
Než elektřina začne pohánět kola, musí se dostat z výrobny do baterie ve voze. Ještě v rámci výroby a přenosu energie vznikají ztráty, kterým se nelze dnes nijak vyhnout. Nějakou energii spotřebuje samotná elektrárna, něco „stojí“ transformace napětí a tak dále a tak podobně. V Česku se dohromady tyto náklady na provoz elektrické soustavy pohybují kolem jedné desetiny z celkového množství „hrubé“ (brutto) výroby.
Například v roce 2019 činily podle zprávy Energetického regulačního úřadu ztráty „v drátech“ zhruba 4,3 terawatthodin (TWh, což je 1012 watthodin, tisíc miliard watthodin). Samotné elektrárny spotřebovaly cca 5,8 TWh na svůj provoz. Dohromady tedy zhruba 10 TWh z celkem 88 TWh vyrobených padlo na zajištění chodu celého systému. Což odpovídá zhruba 11 procentům.
Další ztráty pak přináší nabíjení elektromobilu. Ani tady není jednoduché se dobrat jasného čísla, protože ztráty se liší podle toho, jak a co nabíjíme. Jinak řečeno, nabíjení různými proudy může být různě efektivní. Nabíjení nižším proudem je obecně řečeno méně účinné než vyššími (více například v této práci). A účinnost klesá i v průběhu nabíjení baterie: dobíjení baterie „naplněné“ z více než 80 procent bývá také méně účinné. Rozdíl může být poměrně veliký: v jedné sérii měření činily ztráty v případě nabíjení poloprázdné baterie kolem 10 procent, u téměř plné (nad 80 procent kapacity) pak kolem 20 procent.
Buďme konzervativní a řekněme, že ztráty při nabíjení se budou pohybovat kolem 20 procent. Je to možná nepříznivé, ale vzhledem k počtu neznámých není na škodu být spíše opatrný.
Pokud tedy vezmeme dohromady náklady na provoz sítě, ztráty v ní a elektřinu ztracenou při nabíjení, vyjde, že na každou projetou kilowatthodinu se musí v elektrárně vyrobit cca 1,4 kWh. Stejně tak můžeme říci, že autem spotřebovaná elektřina činí jen 71 procent z celkového množství elektřiny, které je nutné vyrobit. Znovu nejde o zcela exaktní číslo, dá se o něm nepochybně debatovat. Například Jan Macek a Josef Morkus z ČVUT v již zmiňovaném (a celkově spíše varovném) textu o dopadech masové elektromobilizace použili hodnotu pro elektromobily méně příznivou (celkovou účinnost nabíjení 61 procent místo 71 procent). A budou ve skutečnosti pravdě možná blíže.
My jsme se snažili náš odhad zdůvodnit, a proto se ho budeme držet. A v tom případě celková roční výroba na zajištění provozu našeho (hypotetického) průměrného elektromobilu vychází tedy na zhruba 3,7 MWh.
Miliony milionů není tolik
Co by to znamenalo z hlediska celkové české energetiky? Vezměme si zatím ryze hypotetický příklad, že by polovina všech osobních vozů v Česku byla čistě elektrických. To se v brzké době asi nestane, bude to nejspíše trvat řádově desítky let (o tom dále), ale jen tak pro představu.
V Česku bylo na přelomu let 2020 a 2021 registrováno zhruba 6,1 milionu osobních vozidel. Kdyby tu jezdily námi uvažované tři miliony průměrných elektromobilů, celkem by spotřebovaly za rok zhruba 11 terawatthodin (TWh, což jsou miliony megawatthodin). Výsledek jsme zaokrouhlili pro jednoduchost na celé číslo.
Roční „hrubá“ (brutto) výroba Česka už byla zmíněna: v rekordním roce 2019 byla kolem 88 TWh (v pandemickém roce 2020 to bylo jen 81,4 TWh). Domácí spotřeba v roce 2019 byla zhruba 74 TWh (znovu, rok 2020 byl abnormální). Rozdíl jde na vývoz.
Kdyby polovina osobních vozů na silnicích byly elektromobily, bylo by zapotřebí vyrobit zhruba o 10 procent více elektřiny než dnes.
Přechod poloviny osobních aut na elektřinu by tedy v podstatě mohla pokrýt dostavba jednoho velkého bloku například v Dukovanech nebo v Temelíně. Každý z temelínských bloků dnes totiž vyrábí zhruba 8 TWh ročně. Zvažované bloky jsou o něco málo účinnější, mají mít ještě kratší odstávky a o něco vyšší výkon. Protože ale nevíme, zda se reaktor bude v brzké době v Česku stavět a případně který, těžko v současné chvíli uvádět podrobnější údaje.
Stejné množství energie by se dalo vyrobit samozřejmě z jiných zdrojů. Stavba nových uhelných bloků už je dosti nepravděpodobná, ale nabízí se možnost výroby z plynoparových elektráren (samozřejmě z dováženého plynu) v kombinaci s obnovitelnými zdroji. To je v Česku nejpravděpodobnější scénář z toho prostého důvodu, že stavba obou zmíněných zdrojů, plynových elektráren i obnovitelných zdrojů, je výrazně rychlejší než příprava jaderného bloku.
Navíc Česko v příštích letech tak jako tak čeká nový solární boom, především díky přílivu peněz z prodeje emisních povolenek. Tyto povolenky zároveň prodražují využívání uhelných zdrojů.
Vy chcete všichni nabíjet?
Větší starosti než celkové množství nutné elektřiny bude dělat nejspíše to, kdy ji zákazníci budou požadovat. Pokud by řádově stovky tisíc uživatelů třeba večer po příjezdu domů chtěli začít nabíjet, došlo by k výraznému nárůstu poptávky.
Pro ilustraci: čistě papírově milion elektromobilů dobíjených z běžné zásuvky (230 V) přes běžný jistič (16A), tedy výkonem 3,7 kW, znamená zvýšení odběru o 3,7 GW. Kdyby se to stalo v těchto dnech večer, celkový odběr v Česku by stoupl téměř o polovinu. V uplynulém týdnu se totiž kolem osmé hodiny večer zatížení sítě pohybovalo pod 8 GW. Vzhledem k tomu, že ze zásuvky je dobíjení opravdu pomalé, ve skutečnosti by značná část uživatelů nepochybně využívala tzv. wallboxů, které jsou několikanásobně výkonnější (výkon cca 7–20 kW).
Tento výpočet je ovšem čistě ilustrační. V praxi nabíjení elektromobilů nebude probíhat tak, že vůz připojíte a on si hned začne odebírat možné maximum energie. Uživatelé například bezpochyby využijí nižších cen v pásmu „nočního proudu“. A kdy ten je k dostání, to určují energetici, ne odběratelé. Naše propočty tak spíš jen dokazují, že takhle to prostě být ani nemůže. Dobíjení elektromobilu není jako zapnutí rychlovarné konvice a bude muset probíhat sofistikovaněji. Jak přesně bude vypadat ve chvíli, kdy by elektromobily měly být masovou záležitostí, nedokážeme přesně říci. Náš případ s milion dobíjených elektromobilů najednou chtěl jen ukázat, jak nejspíše vypadat nemůže (pokud tedy například nespadnou ceny baterií proklatě a naprosto nečekaně nízko).
To je skutečně nevyřešený technický problém, který začne energetiky pálit dříve než otázka celkové spotřeby elektromobilů. Nabízí se různá řešení, včetně nových způsobů řízení sítě, stavby nových záložních zdrojů či úložišť energie, ale ta zatím nejsou zavedena. A budou nepochybně něco stát.
Alespoň je na jejich zavedení čas. Dnes nikdo nedokáže říci, kdy a kolik elektrických aut může na českých silnicích být. K začátku roku u nás bylo zhruba 10 tisíc vozů s externím nabíjením, z toho cca 7 tisíc čistých elektromobilů. Česká státní strategie pro rozvoj dopravy (tzv. Národní akční plán čisté mobility) počítá ve své poslední aktualizaci z roku 2019 s tím, že bych jich v roce 2030 mohlo být někde mezi 220 a 500 tisíci. Tedy řádově jednotky procent. V takovém měřítku by byl nárůst spotřeby prakticky nepostřehnutelný.
Změna tedy rozhodně potrvá. V Česku se ročně prodá zhruba čtvrt milionu nových vozů. I kdyby všechna nově prodaná auta byla elektrická, meziročně by se poptávka po elektřině zvyšovala o necelá dvě procenta.
Oprava: Opravili jsme překlep v čísle (2600 kWh). Opravili jsme typografickou chybu v infoboxíku o ztrátách elektrické energie v síti.
Doplnění: Doplnili jsme vysvětlující poznámku k příkladu se souběžným dobíjením.
