Doporučení pro dekarbonizaci českého teplárenství

červenec 2022

Sektor teplárenství stojí v Česku na pokraji zásadní transformace směrem k dekarbonizaci a hluboké proměně celého tohoto odvětví. Transformaci rámuje situace na evropské i mezinárodní úrovni. Požadavky a cíle balíčku opatření „Fit for 55“ zásadním způsobem ovlivní transformaci celého sektoru energetiky, včetně teplárenství. Válečný konflikt na Ukrajině pak přímo poukazuje na závislost Evropské unie (a České republiky) na dostupnosti a cenové úrovni dodávek energetických komodit, zejména zemního plynu a ropy, z politicky a ekonomicky nestabilních oblastí.

Dosavadní plán transformace sektoru byl z velké části založen na nahrazení uhlí zemním plynem a do jisté míry i využití energie z odpadů a biomasy. To se však ukazuje jako ne plně slučitelné s dlouhodobými cíli klimatické neutrality a zároveň neudržitelné z pohledu energetické bezpečnosti a geopolitických cílů. To vše jsou výzvy, kterým současný sektor teplárenství čelí.

Zároveň patří podíl dálkového vytápění v ČR (v sektoru bydlení) k nejvyšším v EU. To představuje velmi dobrý výchozí bod a příležitost pro efektivní a systémové řešení celkové dekarbonizace vytápění. Stávající soustavy tak mohou umožnit efektivní zapojení decentralizovaných zdrojů (např. tepelných čerpadel, solárních panelů), poskytnout flexibilitu při výrobě tepla (a elektřiny) a poskytovat celkové energetické služby stávajícím i novým zákazníkům. Tuto příležitost bychom měli využíta ve spolupráci se všemi zúčastněnými stranami (města/obce, zákazníci, teplárenské společnosti) se pustit do nezbytných úprav.

Tento podkladový materiál jsme připravili na základě dvou studií, které se zabývají dekarbonizací teplárenství[1][2], expertních konzultací a diskusního workshopu. Představuje doporučení pro hlavní kroky dekarbonizace sektoru teplárenství s ohledem na politické, ekonomické i technické podmínky a parametry.

Hlavní principy dekarbonizace teplárenství jsme nastínili v následující hierarchii kroků, které názorně shrnuje i grafika níže.

  1. Strategické plánování: Strategické plánování spotřeby a vytápění na úrovni měst představuje zásadní podmínku pro efektivní dekarbonizaci a transformaci (nejen) teplárenství.
  2. Technologická řešení
    • Úspory energie: První oblast, na kterou se musí strategie soustředit, jsou úspory energie jak na straně spotřeby, tak na straně distribuce tepla (podle principu „energetická účinnost především“[2]).
    • Odpadní teplo: Jako zdroj energie doporučujeme v první řadě využít všechny možnosti dostupného odpadního tepla: vysokopotenciální teplo napřímo, nízkopotenciální odpadní teplo s využitím tepelných čerpadel.
    • Lokální zdroje: V dalším kroku je na úrovni soustav vhodné zapojit dostupné, udržitelné lokální zdroje, jako například solární termální kolektory (v kombinaci se zásobníky tepla), biomasu, geotermální energii nebo energetické využití vytříděných a upravených odpadů. 
    • Další zdroje: Spotřebu, kterou není možné pokrýt z výše uvedených zdrojů, můžeme doplnit ostatními diverzifikovanými zdroji energie, jako jsou například dodávaný biometan, zelený vodík, nebo elektřina z obnovitelných zdrojů energie.
  3. Obchodní model: Zásadní, zastřešující součástí transformace teplárenství je pak změna obchodního modelu teplárenských společností směrem k poskytování komplexních energetických služeb koncovým zákazníkům a také regulatorních služeb elektrizační soustavě.

Hierarchie transformace teplárenství

Popis jednotlivých kroků

Strategické plánování

Transformace sektoru teplárenství a nasazování nových technologií musí být výsledkem důkladného plánování na úrovni měst, které je založeno na správně vedené analýze všech nákladů a přínosů (včetně celospolečenských) a široké participaci a konsensu všech zúčastněných stran. Musí být posouzeny nejen možnosti na straně zdrojů, ale v první řadě možnosti snížení spotřeby u zákazníků. Takto připravená závazná strategie pak představuje jak pro dodavatele, tak pro zákazníky jasnou informaci o koncepci rozvoje a jejím načasování, podle kterých mohou naplánovat své investiční aktivity (např. renovaci domu).

Cíle strategie musí být konkrétní (kvantifikované) a dostatečně ambiciózní. Optimální scénář bychom měli určit na základě robustní technicko-ekonomické analýzy variant řešení, která bude zahrnovat všechny dopady včetně environmentálních hledisek a dalších, tzv. mnohostranných efektů dekarbonizace (např. dopady na zdraví, energetickou bezpečnost a soběstačnost apod.).

Energetická účinnost a úspory energie by měly být považovány za zdroj energie, nejen za okrajovou podmínku. Strategie by měla zohlednit podmínky a možnosti zajištění finančních prostředků. Důležitým aspektem při financování projektů budou stále více také požadavky na udržitelnost aktivit. Monitoring a evaluace musí tvořit nedílnou součást dané strategie. 

Příkladem uplatnění takové strategie pak může být informace, že do určité větve teplárenské soustavy bude od určitého roku dodáváno teplo o nižší teplotě. Vlastníci nemovitostí tak budou vědět, že si do té doby musí zajistit energeticky úspornou renovaci budovy, aby uvnitř zachovali dostatečný tepelný komfort. Na druhé větvi pak lze naplánovat řízený rozpad soustavy k jinému datu.

Úspory energie

Tvůrci strategií musí z dlouhodobého hlediska a s ohledem na vnější vlivy[3] počítat s postupným snižováním spotřeby u konečných odběratelů. V oblasti dodávky tepla do budov v rozmezí 35 až 60 % do roku 2050 a v oblasti průmyslového odběru na úrovni 20 až 40 %. Požadavek na úspory energie a s tím související snížení teploty teplonosného média je zásadním předpokladem rozvoje řady technologií. Měli by také počítat s postupným zaváděním malých obnovitelných zdrojů v rámci renovací stávajících budov a požadavků na nízkou energetickou náročnost nových budov.

Stabilita a predikovatelnost spotřeby budov v průběhu celého roku umožní také snížit celkový požadovaný výkon soustavy. Namísto drahých špičkových zdrojů může například stačit vybudovat akumulační prvky v soustavě.

V souladu se strategickým plánem by pak měla municipalita poskytnout vlastníkům budov dostatečnou podporu při přípravě a realizaci energeticky úsporné renovace.

Odpadní teplo

Dostupné odpadní teplo je vhodné využívat v celé šíři jeho možností a zdrojů. Zkrátka všude tam, kde je to možné, a k tomu zapojit lokální zdroje energie a akumulaci tepla. Například vysokopotenciální odpadní teplo z výrobních procesů nebo nízkopotenciální teplo např. z chlazení supermarketů, skladů, z čistíren odpadních vod, datacenter apod.

Každá z technologií a zdrojů energie s sebou nese technické a ekonomické parametry, které je nutné zohlednit v plánovacím procesu. Využití odpadního tepla závisí na dostupnosti dat a vyžaduje poměrně komplexní koordinaci více zúčastněných stran.

Strategické plánování na úrovni města musí vhodné zdroje identifikovat a pokud je třeba, tak vytvořit podmínky pro jejich využití.

Lokální zdroje

Solární kolektory představují zvládnutý typ technologie, měly by se ale řešit ruku v ruce s akumulací tepla, ideálně dlouhodobějšího charakteru.

Biomasu doporučujeme využívat jen tehdy, pokud se zajistí její environmentální udržitelnost a je zasmluvněna její dlouhodobá dodávka zejména z okolí města.

Geotermální energie bude dostupná lokálně, ať už pomocí mělkých vrtů do 400 metrů hloubky a tepelným výkonem do 1 MWt nebo hlubinných zdrojů s vyššími parametry.

Místně vyrobený bioplyn může být využíván v kogeneračních jednotkách a dodávat teplo do soustavy.

Energetické využití místních komunálních odpadů přispívá k dosažení uhlíkové neutrality, pokud proběhne jejich vytřídění, zpracování materiálově či biologicky využitelné části a úprava (homogenizace) do pomocného paliva s definovanými parametry.

Další zdroje

Nutnou podmínkou pro zajištění bezpečnosti dodávek tepla (a chladu) v dalším kroku je diverzifikace palivového mixu (pokud tyto zdroje budou ještě třeba). V úvahu přicházejí zelený vodík jako náhrada zemního plynu, respektive syntetické plyny, které mohou přímo nahradit zemní plyn. Jedním z potenciálně klíčových zdrojů pro teplárenství může být i využití biometanu přiváděného plynovými rozvody.

V budoucnu bychom měli vzít v potaz zejména způsob zajištění nízkouhlíkových nebo bezuhlíkových paliv a potřebnou logistiku a infrastrukturu. To se týká jak například dostupnosti zeleného vodíku, tak i pro zdrojů uvedených výše, které by neměly lokální původ například dovážené tuhé alternativní palivo nebo biomasa z větší vzdálenosti.

Obchodní model

Příležitostí i podmínkou udržení konkurenceschopnosti teplárenství bude změna obchodních aktivit sektoru. Zpouhého „dodavatele tepla“ by se měly teplárny proměnit v dodavatele energetických služeb. Konečným odběratelům by tak poskytovaly komplexní služby cílené na dlouhodobě udržitelnou výši nákladů na energie. Tyto služby mohou zahrnovat realizaci energeticky úsporných opatření u konečného spotřebitele, technickou podporu nově připojovaným subjektům, monitoring a regulaci tepla, ale i realizaci a provoz lokálních zdrojů tepla a přípravy teplé vody.

Zajistit konkurenceshopnou cenu energie pomohou i další aktivity. Teplárny mohou poskytovat systémové služby regulátorovi (v závislosti na rozvoji intermitentních zdrojů energie) nebo třeba zvýšit důraz na efektivní výrobu elektřiny a její dodávku konečnému spotřebiteli. Nedílnou součástí celého procesu transformace by měla být i osvětová činnost, která se zaměří na jak na informovaní spotřebitelů, tak i na komunikaci s průmyslovými zákazníky.

Regulatorní prostředí

V oblasti regulatorního prostředí je klíčové změnit přístup k  cenové regulaci. Ta se v současné době váže na GJ a znesnadňuje tak společnostem přechod k modelu poskytování energetické služby (tepla) oproti „pouhému“ prodeji GJ. To vede například k paradoxu, kdy sice jednotková cena tepla může být relativně nízká, ale roční náklady pro vytápění neúsporných budov vysoké. 

Dále bychom se měli  zaměřit na provázání strategického plánování v oblasti zásobování teplem s územním plánováním měst a obcí. Bez této provázanosti jsou totiž případné strategie vytápění (a šířejí energetické koncepce) jen obtížně vymahatelné a jejich reálný vliv na rozvoj a transformaci energetických systémů dané oblasti zůstává malý. 

V neposlední řadě pak svou roli hraje i přechod na dvousložkové ceny tepla. Podobně jako u elektřiny lze i u tepla oddělit platby za rezervovaný výkon a vlastní spotřebu. To motivuje spotřebitele k úspoře energie dvojím způsobem. Jednak mohou v renovovaných domech šetřit vlastní spotřebu , ale díky předvídatelnějšímu a „ploššímu“ průběhu spotřeby uspořit i na rezervovaném výkonu a tedy potřebě vykrýt „špičky“ ve spotřebě. Pro teplárnu je pak tento systém výhodný v tom, že může taktéž snížit potřebu krytí špiček ve spotřebě a tedy šetřit investiční prostředky na špičkové zdroje.

[1] Valentová M., Knápek J., Kubín A.: Dekarbonizace teplárenství: Strategický, regulační a technologicko-ekonomický rámec v České republice. České vysoké učení technické v Praze, 2022 (4,6 MB)

[2] Porsenna Energy a Enviros: Případové studie k dekarbonizaci teplárenství. Praha, 2022 (2,6 MB)

[2] „Energy Efficiency First principle

[3] Geopolitická situace, nárůst ceny energie, legislativní požadavky v oblasti energetické náročnosti budov, programy podpory úspor energie apod.