Odkud se bude v budoucnu brát elektřina?

Globální ambice dosáhnout nulových čistých emisí uhlíku do roku 2050 znamená, že v nadcházejících letech budeme pravděpodobně využívat více elektřiny než kdykoli předtím.

Abychom se vyrovnali s tímto nárůstem poptávky, bude se muset vyvinout síť, která nám dodává elektřinu. Jak to tedy ovlivní naše současné energetické sítě a jak je utváří v budoucnu?

Proč budeme v budoucnu používat více elektřiny?

Spalování fosilních paliv k výrobě elektřiny bylo historicky jedním z největších producentů CO₂ a tedy jednou z hlavních příčin globálního oteplování. Kromě toho je mnoho našich každodenních činností, jako je vaření a topení, poháněno plynem – také klíčovým CO₂ emitor.

Abychom dosáhli čisté nuly, musíme výrazně ukončit používání těchto paliv a nahradit je ‚čistšími‘ zdroji energie, jako je např. obnovitelné zdroje energie.

Používání obnovitelných zdrojů energie – jako je větrná a solární energie – je jedním z nejrychleji rostoucích způsobů, jak získat čistší a ekologičtější elektřinu. To znamená, že ke snížení CO₂ emisí a dosažení čisté nuly, bude muset více aspektů našeho života, které se dříve spoléhaly na fosilní paliva, místo toho začít používat elektřinu.

V roce 2020 tvořila fosilní paliva 84 % celosvětového energetického mixu 1 , ale toto číslo bude muset do roku 20 klesnout na méně než 2050 %, aby bylo dosaženo čisté nuly. Odhaduje se, že spotřeba elektřiny ve Spojeném království a USA vzroste do roku 50 přibližně o 2036 % a do roku 2050 se více než zdvojnásobí.

Dokáže naše elektrická síť zvládnout zvýšenou poptávku?

Síť, která přenáší elektřinu z místa, kde byla vytvořena, do míst, kde se používá – především do našich domácností a podniků – je známá jako „elektrická síť“. Nejjednodušší způsob, jak si to představit, je jako silniční síť; ale místo aut přes něj cestuje elektřina.

• Projekt přenos síť je jako dálnice, které přepravují elektřinu po celé zemi.
• Projekt distribuce síť je jako místní komunikace, které přivádějí elektřinu z přenosové sítě do našich domovů a podniků.

Naše silniční sítě jsou schopny zvládnout dnešní počet a tok vozidel, ale velký nárůst počtu by způsobil zácpy a výrazně zpomalil cestování. V podobném smyslu bude muset být naše elektrická síť v budoucnu schopna přenášet více elektřiny, takže se neustále rozšiřuje a modernizuje, aby byla připravena se s tímto nárůstem vypořádat.

Je důležité si uvědomit, že k nárůstu poptávky nedojde přes noc; bude to postupná změna a my dbáme na to, aby se mřížka vyvíjela v souladu se změnami. To zahrnuje modernizaci fyzické infrastruktury – jako jsou nadzemní elektrické vedení, rozvodny a distribuční zařízení – a také podniknutí kroků k tomu, aby byla elektřina dostupná tam, kde a kdy ji potřebujeme.

Připojte více čisté a obnovitelné energie k napájení věcí, které máte rádi

Great Grid Upgrade je největší generální opravou elektrické sítě za poslední generace. Naše infrastrukturní projekty v Anglii a Walesu pomáhají připojit více obnovitelné energie do vašich domácností a podniků.

Dostat elektřinu na správná místa ve správný čas

Úroveň poptávky po elektřině není nikdy ve skutečnosti konstantní; liší se v průběhu dne a roku. Například: když se vrátíme z práce, zapneme televizi a uděláme večeři, zvedne se; když jdeme spát, klesá; a když se probudíme, rozsvítíme světla a uděláme snídani, zase to půjde nahoru.

Průmysl výroby energie zvyšuje nebo snižuje množství elektřiny, která se vyrábí, aby uspokojila poptávku země. Při použití fosilních paliv k výrobě elektřiny je to obvykle přímočarý proces; spálit více paliva k výrobě více elektřiny. Při použití obnovitelných zdrojů k výrobě elektřiny je to však trochu složitější, protože očividně nemůžeme ovládat vítr nebo slunce, abychom vytvořili více větrné nebo solární energie, kdykoli ji potřebujeme.

To znamená, že je potřeba větší „flexibilita“ ve způsobu, jakým je elektřina využívána a skladována, abychom z našich obnovitelných zdrojů energie vytěžili maximum a zajistili, že bude vždy dostatek dodávek pro pokrytí poptávky.

Jak může být naše dodávka elektřiny flexibilnější?

Flexibilita může mít různé podoby:

1. Být flexibilnější v tom, jak energii využíváme

Zkoumají se různé metody, které nám pomohou posunout naši spotřebu elektřiny do doby, kdy je síť nejčistší a nejlevnější. Ale nebojte se, to neznamená, že budeme muset vařit večeři uprostřed noci!

Chytré nabíjení elektromobilu, například umožnit nabíjení, když je v síti menší poptávka, nebo když je k dispozici více obnovitelné (a tedy často levnější) elektřiny. To znamená, že bez ohledu na to, kdy své auto zapojíte, může automaticky pozastavit nabíjení během špiček, kdy je poptávka v síti nejvyšší a energie je nejdražší.

Podobně, tarify doby používání nabízet levnější ceny elektřiny, když jsou poptávka a ceny energie nejnižší. Pracují ve spojení s vaším inteligentním měřičem k monitorování cen a využívají data k přesunu některých typů spotřeby energie do levnějších období, čímž se vyhnou cenám ve špičce a také pomáhají vyrovnávat poptávku v síti.

2. Ukládání energie, až ji budeme později potřebovat

Někdy obnovitelné zdroje energie vyrobí více elektřiny, než je v daném okamžiku skutečně potřeba. Namísto toho, abychom ji nechali plýtvat, lze energii uložit a uvolnit později, když je potřeba.

Technologie bateriového úložiště může mít různé podoby; od velkokapacitních akumulačních systémů, které pomáhají elektrické síti zajistit spolehlivou dodávku obnovitelné energie, až po domácí úložiště, jako je Tesla Powerwall – která se během dne nabíjí ze solárních panelů a ukládají energii, kdykoli ji domácnost potřebuje.

Je tu také přečerpávací nádrž, která je v podstatě jako obrovská „vodní baterie“. Když je voda vypouštěna z jedné nádrže do druhé, energie vytvořená tokem se používá k výrobě elektřiny. Jedním z příkladů je elektrárna Dinorwig ve Walesu.

3. Sdílení energie mezi různými zeměmi

Obrovské, vysokonapěťové kabely tzv propojení nám umožní sdílet energii z obnovitelných zdrojů se sousedními zeměmi nebo regiony. Když vyrábíme přebytečnou energii, můžeme ji sdílet se svými sousedy prostřednictvím propojovacích vedení, a když potřebujeme více energie, můžeme ji od nich importovat.

Britská propojovací vedení dovážejí z Evropy dostupnější elektřinu, což snižuje účty koncovým uživatelům a do roku 2024 ušetří spotřebitelům miliony liber ročně.

Jak mohu být chytřejší, pokud jde o vlastní spotřebu elektřiny?

Změna našich návyků ohledně toho, jak a kdy využíváme energii, bude důležitá pro podporu flexibilního budoucího energetického systému. Například používání energeticky náročných spotřebičů v době, kdy je váš domov napájen z obnovitelné energie, pomůže snížit dopad na planetu i vaši kapsu.

Ve Spojeném království vám aplikace WhenToPlugIn od National Grid dá vědět, kdy bude dodávka elektřiny ve vaší oblasti během následujících 48 hodin nejčistší, takže se můžete rozhodnout, kdy je nejlepší používat vaše spotřebiče nebo nabíjet elektromobil.

_{Poslední aktualizace: 17. srpna 2022
Informace v tomto článku jsou zamýšleny jako faktické vysvětlení a nemusí nutně odrážet strategické směřování National Grid nebo aktuální obchodní aktivity.}

Energie je vždy aktuální téma. Cena ropy, ochrana životního prostředí, zdraví ekonomiky a politických programů. Bez ohledu na tyto problémy existují na světě dva druhy energie. Obnovitelné a neobnovitelné. Obnovitelná energie pochází ze zdrojů, které lze obvykle během krátké doby doplnit, například ze slunce nebo větru. Zatímco neobnovitelná energie je vytvářena zdroji, které se nemohou doplňovat nebo jejich regenerace trvá miliony let. Mezi tyto zdroje patří uhlí, ropa a zemní plyn, známé také jako fosilní paliva. Ať už to bude za 10 nebo 50 let, nakonec nebudou žádná fosilní paliva, na která by se dalo spoléhat. Zde je rychlý pohled na aktuální globální dodávky energie:

Ve zprávě Mezinárodní energetické agentury (IEA) Key World Energy Statistics 2021; Ropa, uhlí a zemní plyn se v roce 2019 nejvíce podílely na světové dodávce energie. Ropa byla zodpovědná za 30.9 %, zatímco uhlí představovalo 26.8 % a zemní plyn přispěl ke globální dodávce energie 23.2 %. Obnovitelné zdroje tvořily méně ze světových dodávek energie: jaderná energie představovala 5.0 %, vodní elektřina 2.5 % a biomasa 9.4 %. A konečně, další zdroje energie včetně větru, slunce, vln a mnoha dalších byly zodpovědné za 2.2 % světových dodávek energie [1].

IEA, Globální podíl na celkové dodávce energie podle zdrojů, 2019, IEA, Paříž [IEA. Licence: CC BY 4.0]

Jaký je nejlepší obnovitelný zdroj energie?

Přechod od fosilních paliv k udržitelným budoucím zdrojům energie je předmětem sporu již léta. Vliv na životní prostředí byl hnací silou tohoto rozhovoru v našem pokusu postavit se výzvě najít nejlepší zdroje energie. Jednoduchou pravdou je, že neexistuje žádná nadřazená udržitelná možnost, která by byla nejúčinnějším zdrojem energie, který by převyšoval všechny ostatní. V průběhu let jsme vyvinuli mnoho nových technologií, které nám umožňují vyrábět energii z řady obnovitelných zdrojů energie, ale každá možnost má své výhody a nevýhody. V konečném důsledku vše, co děláme, má dopad na životní prostředí a možná budoucnost energetiky spočívá v kombinaci zdrojů energie?

Pojďme se podívat na 7 nejlepších zdrojů energie, které budou nejslibnější v příštích 50 letech:

7. Energie vln

Energie vln je druh energie, který využívá pohyb vln oceánu k výrobě elektřiny. Elektřina se vyrábí, když se vlny pohybují oceánem; způsobí, že se turbíny umístěné ve vodě roztočí a vytvoří elektřinu. Existuje několik různých technologií, které lze použít k tomu, aby se turbíny v oceánu otáčely, jako jsou oscilující vodní sloupce a překrývající se zařízení. Existují další zařízení, která využívají pohyb vln nahoru/dolů k výrobě elektřiny, jako jsou bodové absorbéry.

Výhody

• Energie vln je obnovitelný zdroj energie
• Při výrobě elektřiny neprodukuje energie vln žádné škodlivé emise

Nevýhody

• Instalace vlnových energetických struktur v oceánu je nákladná
• Tato technologie nemůže být použita nikde – musí být instalována v oblastech u oceánu s vlnami, které by produkovaly dostatek elektřiny

6. Solární energie

Sluneční energie je druh energie, který využívá sluneční paprsky k výrobě elektřiny. Sluneční světlo je zachycováno solárními fotovoltaickými (PV) články, známými také jako solární panely, k výrobě použitelné elektřiny [3].

Výhody

• Obnovitelný, čistý a tichý zdroj energie
• Solární panely lze instalovat do domácností nebo kanceláří a poskytují majitelům nižší účty za elektřinu a zdroj energie, který vyžaduje minimální údržbu

Nevýhody

• Čas, roční období, zeměpisná oblast a počasí ovlivňují, kolik elektřiny solární panely vyrobí [3]
• Při výrobě fotovoltaických článků se používají toxické materiály

5. Geotermální energie

Geotermální energie je zachycováno teplo zespodu zemské kůry. Geotermální energie se generuje z radioaktivního rozpadu v zemské kůře. Lze jej využít k vytápění nebo chlazení domácností, stejně jako k výrobě elektřiny [4].

Výhody

• Geotermální energie je obnovitelný zdroj energie
• Geotermální energie není závislá na počasí nebo ročním období, což znamená, že zdroj energie může generovat relativně konzistentní a spolehlivé množství energie

Nevýhody

• Geotermální elektrárny lze stavět pouze v oblastech, kde je zdroj energie snadno dostupný
• Výstavba geotermální elektrárny má drahé počáteční náklady

4. Energie biomasy

Energie biomasy známá také jako bioenergie vzniká z odpadu (biomasy) rostlin nebo zvířat. Odpad z rostlin a zvířat může zahrnovat rostlinný olej, plodiny, hnůj nebo produkty ze dřeva [5]. Běžným způsobem výroby elektřiny z biomasy je přímé spalování. Přímé spalování vytváří páru, která způsobuje roztočení turbín, což simuluje generátor k výrobě elektřiny [6].

Výhody

• Energie z biomasy je obnovitelným zdrojem energie, protože spálené zdroje během krátké doby znovu narostou
• Bioenergie snižuje množství rostlinného a živočišného odpadu, který končí na skládkách

Nevýhody

• Spalováním biomasy vznikají emise, jako je metan
• Pěstování biomasy může vyžadovat značný prostor a vodu

3. Větrná energie

Větrná energie známá také jako větrná energie využívá k výrobě elektřiny větrné turbíny. Slunce je zodpovědné za vytváření větrné energie, protože rozdíly v teplotě způsobují vítr. Často se staví více větrných turbín společně, známé jako větrná farma [7]. Mohou existovat větrné elektrárny na souši nebo na moři.

Výhody

• Větrná energie je obnovitelný a čistý zdroj energie
• Větrné turbíny mohou zemědělcům přinést dodatečné příjmy, protože mohou pronajímat svou zemědělskou půdu společnostem zabývajícím se větrnou energií [8].

Nevýhody

• Stavba větrných turbín je drahá a hlučná
• Proměnlivost síly větru znamená, že turbíny mohou produkovat různá množství elektřiny v různých časech

2. Vodní energie

Vodní energie známá také jako hydroelektrárna využívá tok vody k výrobě elektřiny. Dnes se vodní energie vyrábí stavbou vodní přehrady na vodní ploše. Voda se z horní části přehrady pohybuje přes turbíny, které vyrábí elektřinu. Poté voda vytéká ze dna přehrady.

Výhody

• Vodní energie je obnovitelný zdroj energie
• Vodní energie je ve srovnání s ostatními velmi účinným zdrojem energie

Nevýhody

• Výstavba vodních elektráren je nákladná
• Stavba přehrad může poškodit vodní živočichy

1. Jaderná energetika

Jaderná energie je druh energie z jádra atomu. Existují dva způsoby výroby jaderné energie: jaderné štěpení a jaderná fúze. V současnosti může elektřinu bezpečně vyrábět pouze jaderné štěpení. Jaderné štěpení je proces oddělování atomů. Vyrábí elektřinu pomocí uranu k vytvoření řetězových kolizí vedoucích k uvolnění záření a tepla. Když se teplo spojuje s vodou, vytváří páru, která roztáčí turbíny a následně vyrábí elektřinu [9].

Výhody

• Jaderná energie produkuje konzistentní a větší množství elektřiny ve srovnání s jinými zdroji energie
• Po výstavbě má zdroj energie relativně levné provozní náklady

Nevýhody

• Jaderná energie je nebezpečná, protože existuje riziko havárií – vystavení záření z rostlin je nebezpečné pro lidi a životní prostředí
• Jaderná energie není obnovitelná, protože na Zemi je jen určité množství uranu

Optimalizace účinnosti v energetických elektrárnách pomocí ROV

Energetická účinnost je v elektrárnách důležitá, protože umožňuje rostlinám vyrábět maximální možné množství energie. Dálkově ovládaná vozidla (ROV) nebo podvodní drony mohou pomoci zlepšit schopnost efektivně vyrábět energii v jaderných, uhelných, vodních elektrárnách a pobřežních větrných farmách. Existuje několik způsobů, jak ROV pomáhají optimalizovat výrobu energie, tyto způsoby jsou:

Plány kontrol a údržby

Nalezení strukturálních problémů na elektrárnách je zásadní, protože tyto problémy by mohly poškodit výrobu energie. Kontroly pomocí ROV mohou pomoci zjistit, zda existují nějaké problémy s ponořenou infrastrukturou elektrárny, které vyžadují údržbu. Pomocí vysoce kvalitního zobrazení a rotace kamer ROV mohou operátoři stanovit; kde je třeba provést údržbu, typ nutné opravy a stav konstrukčních součástí. Například zákaznická společnost Eugene Water and Electric Board byla schopna zjistit, proč stoplogy na jejich vodní elektrárně nevytvářely vodotěsné těsnění. Pomocí ROV určila energetická organizace příčinu, kterou byly trosky na nosnících. V konečném důsledku mohou ROV najít drobné problémy dříve, než způsobí masivní problémy s výrobou energie.

ROV poskytují pohodlnější a přesnější metodu pro plánování údržby. Vozidla umožňují provozovatelům provádět cenově dostupné rutinní kontroly. Dokončování pravidelných kontrol umožňuje uživatelům sledovat stav ponořených konstrukcí jejich závodu, což usnadňuje plánování, kdy budou potřebovat opravu. Pravidelné kontroly rovněž pomáhají operátorům provádět údržbu, když je to nutné, místo aby ji prováděli tradiční metodou založenou na kalendáři.

Nouzová odezva

V elektrárně mohou nastat situace, kdy se součást neočekávaně rozbije, což zabrání nebo sníží schopnost elektrárny generovat energii. Když k tomu dojde, často budou muset operátoři najmout a čekat na potápěčský tým, aby problém zkontroloval. Díky rychlým dobám nasazení však mohou být ROV připraveny ke kontrole ponořené infrastruktury v závodě do 30 sekund. V konečném důsledku umožňuje operátorům okamžitě najít typ a místo problému. Díky tomu může uživatel naplánovat a provést opravy co nejdříve.

Udržujte operace v chodu během inspekce

Při provádění zásadních inspekcí je často nutné vypnout celou elektrárnu, aby byli potápěči, kteří provádějí průzkum, v bezpečí. Zatímco je elektrárna zavřená, nevytváří se žádná energie. Inspekce pomocí ROV však umožňuje provedení vyšetření, zatímco některá zařízení zůstávají v provozu. Díky tomu se bude při kontrolách vyrábět nějaká energie.

Jedna strojírenská společnost, GENIFAB, zaznamenala, jak byli schopni použít ROV ke kontrole přehrady vodní elektrárny, aniž by museli vypnout celou elektrárnu. Jeden ze zaměstnanců, Donald Dupont, poznamenal, „můžeme například zkontrolovat sací trubku u jedné skupiny, zatímco ostatní skupiny pracují.

Promluvte si s námi o tom, jak ROV dělají konstrukční kontroly bezpečnější a jednodušší