Pokud budou někdy naše silnice opravdu plné elektromobilů, na co ty budou vlastně jezdit? Doprava je jedno z největších odvětví našeho průmyslu, nebude pak málo elektřiny? Na následujících řádcích se pokusíme vytvořit pro čtenáře rámcovou představu o velikosti tohoto problému. Předem bychom laskavého čtenáře jen upozornili, že jsme košatý strom života notně „prořezali“, abychom se vešli do rozsahu článku. Den, kdy by elektromobily mohly vytlačit ze silnic jiné vozy, je nepochybně ještě desítky let vzdálený a je velmi pravděpodobné, že nikdy nenastane a v dopravě se bude využívat několika různých technologií pohonu. Kolik elektřiny bude zapotřebí? Je jasné, že spotřeba elektřiny by se v případě plné elektrifikace silniční dopravy musela notně zvýšit. Z provozních dat již víme, že dnešní elektromobily spotřebují nejčastěji zhruba mezi 14 až 20 kWh elektrické energie na 100 km jízdy, střední hodnota je tedy zhruba 17 kWh. Menší vozy mohou mít spotřebu jistě nižší, ovšem vzhledem k současnému trendu růstu hmotnosti i rozměrů u osobních automobilů se pro jistotu držme tohoto možná mírně nadhodnoceného čísla. Vzhledem k tomu, že elektromotory jsou na rozdíl od těch spalovacích extrémně účinné (přes 90 %), v tomto ohledu není do budoucna možné počítat s tím, že by se tato hodnota výrazně měnila. Samozřejmě, nabíjení elektromobilu není nikdy stoprocentně účinné. Dnešní majitelé Tesel hlásí průměrnou účinnost nabíjení zhruba kolem 82–83 %, včetně ztrát samovybíjením při delším stání vozu. A protože chceme spočítat celkové množství nutné elektřiny, připočtěme i ztráty v přenosové soustavě, které za-okrouhlíme na zhruba 5 %. „Hrubá“ spotřeba průměrného elektromobilu včetně ztrát se tedy podle našeho odhadu bude pohybovat kolem 22 kWh na 100 km. Průměrný evropský automobil ujede ročně kolem 13 tisíc km, hrubým odhadem by mělo být pro pokrytí spotřeby jeho elektrické verze nutné vyrobit zhruba 2,9 MWh elektrické energie ročně. Pro pohon 5,7 milionu elektromobilů by bylo tedy zapotřebí vyrobit zhruba 16 TWh elektrické energie. Pro srovnání: roční výroba jaderné elektrárny Temelín činila v loňském roce zhruba 15,7 TWh. Čistá výroba českých elektráren dosáhla v roce 2018 podle ERÚ 81,9 TWh. Jeden zcela hypotetický a možná zbytečný přepočet tedy říká, že dnes vyrábíme elektřinu pro zhruba 25 milionů elektromobilů. Důležitější je, že při plné elektrifikaci osobních automobilů bychom tedy na pokrytí jejich energie museli zvýšit výrobu zhruba o zhruba 20 %. V praxi samozřejmě takové navýšení spotřeby přijde jen velmi postupně. V ČR se ročně prodá zhruba čtvrt milionu nových vozů. I kdyby všechna nově prodaná auta byla elektrická, meziročně by se spotřeba zvyšovala tempem zhruba o necelé 1 % ročně. To rozhodně není nic dramatického, v praxi navíc bude meziroční změna ještě menší a není sporu o tom, že takový nárůst je možné pokrýt poměrně jednoduše a se stávajícími technologiemi. Stejně velkou změnu by si vyžádal přechod celého segmentu dopravy na elektrický pohon, tedy především elektrifikace všech více než půl milionu dodávek, 200 tisíc nákladních vozů a 20 tisíc autobusů. Tato vozidla mají podstatně vyšší nájezd než osobní vozy. Státní statistiky o celkové spotřebě energie v segmentu dopravy udávají, že v posledních letech dosahuje hodnoty kolem 104 TJ. To je v přímém přepočtu zhruba 29 TWh elektrické energie – ovšem za předpokladu, že by spalovací motory měly 100% účinnost. Ve skutečnosti je jejich účinnost dnes někde mezi 30–40 % podle typu a stáří vozidla. My se držme hodnoty na horní hranici intervalu, protože náš výpočet se týká budoucnosti, kdy se účinnost motorů bude stále zvyšovat. Po vydělení se tak dostaneme k hodnotě zhruba 12,5 TWh. Pokud k tomu připočteme znovu ztráty při nabíjení (necelých 20 %) a ztráty v přenosové soustavě (5 %), znamená to, že na elektrifikaci veškeré nákladní spotřeby by bylo zapotřebí zhruba dalších 15 TWh elektrické energie. Scénář prakticky stoprocentní elektrifikace dopravy tedy předpokládá, že bychom museli zvýšit výrobu energie velmi zhruba řečeno o nějakých 30, a spíše více, možná až 35 TWh (vyšší číslo i proto, že spotřeba v osobní i nákladní dopravě prakticky neustále roste). Což odpovídá navýšení výroby zhruba o 35 až 40 %. Z čeho brát? Na pohled je to velmi impozantní číslo, z ryze technického hlediska ovšem samozřejmě nikoliv problematické. Nebyl by například technický problém postavit elektrárny na fosilní zdroje a jejich spotřebu pokrýt například z domácího uhlí, ale z legislativních a politických důvodů jde samozřejmě o zcela neprůchodný návrh. Z obnovitelných zdrojů dosáhneme podobných výkonů těžko, alespoň pokud budeme uvažovat realisticky – čistě na papíře ovšem něco takového možné je. Podle nedávné studie poradenské společnosti EGÚ Brno je celkový „technický potenciál“ fotovoltaiky v ČR zhruba 35 GW. Jde o teoretickou hodnotu, pokud by byly fotovoltaikou osazeny veškeré k tomu vhodné povrchy – střechy rezidenčních i nerezidenčních budov, fasády a brownfieldy. Realizovatelný – tedy hlavně ekonomicky realizovatelný – potenciál je podle stejné studie zhruba 5,5 GW v roce 2040. V našich podmínkách přitom zhruba platí, že 1 GW instalovaného výkonu ročně vyrobí 1 TWh elektřiny, roční výroba se dá tedy odhadnout na cca 5,5 TWh. Teoreticky by tedy sluneční energie mohla energii pro elektromobilitu vyrobit hravě, v praxi i v nejlepším případě jen menší část. Větrná energie má u nás teoreticky také ohromný potenciál. Odborníci z Fyzikálního ústavu nedávno na základě svého modelu odhadli, že celkový potenciál našeho území i po odečtení chráněných území je zhruba 5,8 GW instalovaného výkonu. Ročně by turbíny o takovém výkonu v naších podmínkách měly vyrobit kolem 18 TWh elektřiny. Ale to je znovu pouze teoretická hodnota; dnešní instalovaný výkon je zhruba 320 MW a výroba zhruba 610 GWh. Vzhledem k počtu omezení a odporu významné části veřejnosti si v dohledné době stěží lze představit, že by se počet realizovaných projektů mohl skutečně přiblížit hodnotě teoretického potenciálu. Představitelnou možností je přitom rozšíření jaderné elektrárny Temelín o další dva reaktory a také připravovaná výstavba dalších reaktorů v Dukovanech po odstávce těch stávající někdy kolem roku 2035. A možná by to sneslo ještě další jadernou elektrárnu. Byť politicky to může být náročný proces, technicky nepochybně není problém vyrobit dost elektřiny na to, aby naše elektrické koráby silnic nikdy netrpěly nedostatkem paliva – pokud se ovšem dokážeme dohodnout, kdo kdy bude nabíjet… Zvládne síť všechny elektromobily? Ve stávající podobě ne. Nejde totiž jen o celkový objem energie, ale také rozložení její spotřeby a výroby v čase. Při dimenzování sítí nejde jen o celkovou spotřebu, ale i o výkonové špičky. A ty v případě masové rozvoje elektromobility snadnou mohou dosáhnout ohromných výšek. Představme si to na nejhloupějším případě. Průměrný domácí automobil jezdí pouze jednou týdně. Pokud by byly osobní automobily všechny elektrické a každý sedmý majitel chtěl svůj vůz po příjezdu domů nabít, náhle by se poptávka během večera zcela drasticky zvýšila. Když budeme počítat, že by v průměru nabíjeli (spíše nízkým) výkonem 5 kW, celkový odběr by se zvýšil o 4 GW. To je zhruba polovina průměrné spotřeby celé ČR ve špičce. To by byla ohromná a velmi drahá komplikace pro všechny spotřebitele. Masový rozvoj elektromobility tedy s sebou nese nutnost rozšiřování „chytrých“ prvků, které umožňuji harmonizaci poptávky a výroby. Tedy například nabíjení pouze na povel z centrály, v určitých hodinách, cenovou motivaci pro nabíjení v danou chvíli atd. V tuto chvíli nedokážeme odpovědně přesně říci, jak bude ovšem v praxi systém vypadat. Rozhodně se dnes vyvíjejí systémy umožňující užší spolupráci mezi baterií a sítí, takzvané V2G (vehicle-to-grid, tedy „vůz-síť“), díky kterým byste snad mohli baterii svého vozu pronajímat dodavateli energií právě například pro vyrovnání výkonu v síti. Ale je dobře, že masové rozšíření elektromobilů nepřijde rychle, protože v praxi takové systémy nejsou a ještě nějakou dobu nebudou. Kolik nabíječek bude zapotřebí? Podle nedávného odhadu expertů z různých firem pro agenturu Bloomberg se dnes 80 % všeho nabíjení elektromobilů děje doma, tedy obvykle přes noc. V případě plné elektrifikace ČR je takový model těžko představitelný a byl by nutný razantní rozvoj nabíjecí infrastruktury. Je poměrně obtížně představitelné, že by obyvatelé například městských sídlišť měli pro 80 % svých vozů konektory. Řešení se jistě mohou objevit. Možná budou moci autonomní vozy k nabíječkám jezdit v noci bez řidiče nebo vznikne rozvinutý systém mobilních dobíjecích stanic. Nejde ovšem o řešení, které by bylo možné adoptovat jednoduše, a tak můžeme říci, že nutnou podmínkou většího rozšíření elektromobility je dramatický nárůst počtu veřejných nabíjecích stanic. Evropské směrnice navrhují na základě dosavadních konzultací obecně poměr zhruba 10 elektromobilů na jednu dobíjecí stanici. Na papíře v současné době v ČR to poměrně bez problémů plníme, protože v ČR je zhruba 2 000 elektromobilů, pro které je podle některých údajů až 400 veřejných dobíjecích stanic všeho druhu od v podstatě domácích zásuvek nadšenců po několik stanic s maximálním výkonem kolem 100 kW. Minimálně čtvrtina z nich by měla být s alespoň 50 kW, takže byste obecně měli být schopní za hodinu nabít svůj elektrovůz alespoň na 200 km jízdy. Pokud ovšem máme skutečně nahradit všechny osobní vozy, jednoduchá aritmetika nám říká, že bychom pro ně měli mít k dispozici zhruba půl milionu dobíjecích bodů. Pro srovnání: k začátku roku 2019 bylo v ČR zhruba 3 990 čerpacích stanic pohonných hmot. Nepochybně bude praktické a vlastně jediné možné, že s rozvojem elektromobility bude docházet k akumulaci dobíjecích bodů na jednom místě, tedy v rámci jedné dobíjecí stanice. Řada z nich vznikne nejspíše v místech, kde lze očekávat dlouhodobě (v řádu hodin) větší koncentraci lidí. Mezi taková místa patří např. kulturní či obchodní centra, parkovací domy či jiná místa s velkými parkovišti. Páteřní síť rychlonabíjecích stanic bude tvořit v každém případě pouze menší část z celkového množství. Důvodem je už značná cena: zhruba milion korun za jeden stojan (najdou se o něco levnější i dražší). Takové stanice navíc bez investice do místní elektrické infrastruktury budou v řadě míst nepochybně příliš nákladné. A rozvoj „šetrnějších“ variant, tedy kombinace nabíjecích stanic s velkou baterií na pokrývání špiček v odběru, pak při dnešních cenách baterií výši investice velmi snadno zvedne zhruba o řád (tj. nad 10 milionů korun). /jj/
