Zemním plynem a vodíkem ke karbonizaci energetiky

Plynové zdroje nemusejí být včas k dispozici nejen navzdory slibovanému politickém tlaku na snazší stavební povolování, ale také v důsledku problematických objednávek na léta předem vyprodané technologie (Siemens bude nepochybně považovat za prioritní dodávku svých turbín pro 50 nových plynových elektráren H₂ Ready, které chce Německo stavět), nedostatku expertů a v neposlední řadě problému schopnosti znásobit objem dodávek plynu do ČR, které činí zhruba 7 miliard m³ ročně. Zájem o vyšší dodávky plynu především v podobě LNG bude mít řada zemí EU, v níž se podle Mezinárodní energetické agentury (IEA) v roce 2023 spotřebovalo 319,5 miliardy m³ zemního plynu, což byl významný pokles proti roku 2021 (397 mld. m³) v důsledku energetické krize a omezení ruských dodávek po invazi na Ukrajinu. O LNG budou zároveň ve zvýšené míře s EU soupeřit ekonomicky rostoucí asijské země, což bude zvyšovat cenu plynu.

V každém případě je jasné, že už nyní projektované plynové elektrárny musí být také v ČR plně a draze technologicky adaptovatelné k 1. lednu 2036 jen na vodík či bioplyn. Plynové elektrárny, které budou vyrábět jen v omezené době jako rezerva dominantních solárních a větrných zdrojů, se neobejdou bez provozních dotací v podobě kapacitních plateb, což musí odsouhlasit jako povolenou veřejnou podporu Evropská komise.

Vedení unie v souladu s podpisy premiérů všech 27 členských zemí si v rámci svého boje proti změně klimatu stanovilo za cíl stát se v roce 2050 jako první významná část světa klimaticky neutrální. Směrnice o vykazování podnikové udržitelnosti (Corporate Sustainability Reporting Directive, CSRD), která od roku 2024 vyžaduje nefinanční reportování a standardy pro vykazování udržitelnosti (Evropské standardy pro podávání zpráv o udržitelnosti, ESRS), zahrnuje i takzvanou taxonomii udržitelných aktivit, která má finančním institucím a soukromému kapitálu dát návod, kam mají investovat v souladu se zelenou politikou. Taxonomie vstoupila v platnost po předchozím vypracování Evropskou komisí v novém Aktu v přenesené pravomoci v oblasti klimatu (Climate Delegated Act, CDA)po schválení Evropským parlamentem 1. ledna 2023. Taxonomie EU je klasifikační systém, který definuje, co lze považovat za environmentálně udržitelnou ekonomickou aktivitu. Aktuálně obsahuje okolo 200 udržitelných ekonomických aktivit a seznam se bude průběžně doplňovat. Týká se také zemního plynu, jenž je ale pro Evropskou komisi kvůli zhruba polovičním emisím CO₂ ve srovnání s uhlím jen dočasně přijatelným řešením.

Ministerstvo financí ČR považovalo za nezbytné dát českým podnikům a finančním ústavům zpřesňující výklad velmi složitého byrokratického textu taxonomie EU, což ostatně platí pro většinu bruselských dokumentů. Pro každou hospodářskou činnost jsou stanovena technická screeningová kritéria dvojího typu. Prvním typem jsou kritéria „významného přínosu“ (Significant Cotribution, SC), druhým typem jsou zásady „významně nepoškozovat“ (Do No Significant Harm/DNSH). Hospodářská činnost musí splňovat oba typy technických screeningových kritérií. Podstatný zmatek zavádí do byrokratických směrnic EU fakt, že plnění podmínek taxonomie je pro podniky dobrovolné, ale tatáž taxonomie stanovuje povinnost zveřejňovat informace o tom, jakým způsobem a do jaké míry činnosti podniku souvisejí s hospodářskými činnostmi, které se kvalifikují jako environmentálně udržitelné, tzn. jsou způsobilé pro taxonomii EU a v souladu s ní. Obecně vzato nařízení o taxonomii nestanovuje nefinančním podnikům povinnost uvádět jejich hospodářské činnosti do souladu s taxonomií EU. Stejně tak nestanovuje finančním podnikům povinnost, aby jejich finanční a investiční aktivity souvisely s hospodářskými činnostmi, které jsou v souladu s taxonomií EU. Tak se v tom vyznejte…

Co je naopak jasné: EK ponechala rok 2035 jako konečný, odkdy poté budou muset zelenými investicemi podpořené podniky využívat pouze nízkoemisní plyny, tedy zelený vodík nebo biometan. Klíčově stanovená regulace pro plynové zdroje energie do 31. 12. 2030 vyžaduje:

• Snížení emisí nejméně o 55 % skleníkových plynů na kWh výstupní energie;
• přímý emisní limit nižší než 270 g CO₂/kWh nebo roční emisní limit 550 kg CO₂/kW kapacity zařízení za 20 let.

Cílem je, aby každá nová plynová elektrárna/teplárna na zemní plyn (nebo rekonstruovaná teplárna či teplárna/chladírna) byla buď pod technologicky neutrálním prahem emisí 100 g CO₂/kWh během životního cyklu (tj. s využitím technologií zachycování a ukládání uhlíku), nebo získá stavební povolení do konce roku 2030 a produkce elektřiny a tepla musí splňovat soubor kumulativních podmínek: např. nahrazuje zařízení využívající pevná nebo kapalná fosilní paliva, zajišťuje úplný přechod na obnovitelné nebo nízkouhlíkové plyny do roku 2035 a je prováděno pravidelné nezávislé ověřování plnění kritérií. Nové nařízení se netýká pouze (energetických) společností, ale také investorů: Účastníci finančního trhu mohou po schválení taxonomie považovat fosilní plyn (a rovněž jaderné aktivity) za součást zveřejňování svých fondů pro plnění taxonomie EU.

Ještě před schválením taxonomie Evropskou komisí se skupina expertů sdružená v tzv. EU platformě pro udržitelné financování pokusila zvrátit rozhodování Evropské komise i parlamentu, když 21. ledna 2021 vydala analýzu, podle níž jsou stanovená emisní kritéria nesplnitelná. Evropská komise i parlament ji ignorovaly.

Stanovená hranice emisí 270 g CO₂/kWh ve srovnání se současnou realitou v odvětví ukazuje, že „jen málo společností (pokud vůbec nějaké) bude schopno prahovou hodnotu splnit, protože uhlíková náročnost této technologie se pohybuje v rozmezí 403–513 g CO₂/kWh“. Hlavním zdrojem nejistoty je dále prahová hodnota 550 kg CO₂/kW, která se měří v průměru za příštích 20 let. Tento práh vytváří interpretační a metodologické problémy. Metrika je založena na víceletém průměru , který z definice nelze přesně změřit, dokud neuplyne celé období. Tato metrika je založena na kapacitě, nikoli na výrobě, takže velkokapacitní zdroje běžící např. jen 30 % z času roku mohou splnit prahovou hodnotu. Jak napsala EU platforma pro udržitelné financování v analýze z ledna 2021, pokud by bylo nahrazeno všech 166 uhelných elektráren v EU s kapacitou 112 GW, mohlo by to mít za následek více než 1,4 miliardy tun CO₂ (včetně povoleného 15% nárůstu kapacity: 112 000 000 kW*1.15*11t CO₂). Tento krajní odhad by byl vyšší, pokud by se vzaly v úvahu i nepřímé emise z úniku metanu nebo nahrazení ropy/jiných pevných/tekutých fosilních paliv.

S cílem zcela vyloučit po 1. lednu 2036 používání emisního zemního plynu EU platforma uvažuje o dvou teoretických mezikrocích: Od roku 2026 zajistit nižší objem emisí přimícháváním 30 % nízkoemisních plynů/vodíku do zemního plynu, od roku 2030 pak 55 % a od roku 2036 spalovat ze 100 % pouze nízkoemisní plyn/vodík.

Kritérium 55 % nízkouhlíkového plynu v roce 2030 ve skutečnosti neznamená 55% snížení emisí: nízkouhlíkové plyny, definované jako 70 % emisí méně v životním cyklu (LCA), umožňují pouze 38,5% snížení, což v nejhorších scénářích uvolňuje více než 550 kg průměrných ročních emisí, a to i při použití 100 % nízkouhlíkových plynů. Samozřejmě je zásadní problém, že podstatně lépe dosažitelný šedý či modrý vodík z emisních paliv má na rozdíl od 100% obnovitelného zeleného vodíku vyráběného s pomocí elektřiny z OZE významné emise. Pokud by taková elektrárna měla pracovat na plyn smíchaný s modrým vodíkem (za předpokladu, že nebude využívat systém zachytávání uhlíku, CCS), aby splnila navržené kritérium přímých emisí 270 g CO₂/kWh, a pokud by se nezohlednily emise z výroby modrého vodíku, mohla by ve skutečnosti vypouštět více emisí, než elektrárna pracující pouze na zemní plyn už jen z důvodu přirozené neefektivity.

Pokud tedy nebudou do emisí posuzovaných podle navrhovaných kritérií zahrnuta jasná pravidla pro přímé emise z výroby paliva, může míchání za účelem dosažení prahové hodnoty 270 g a následné zvýšení poměru nízkouhlíkových plynů ve skutečnosti zhoršovat celkové emise skleníkových plynů. Slibovaný podstatný příspěvek by pak mohl být ve skutečnosti horší než u konvenční elektrárny, a to bez časového omezení provozu. Alternativně by bylo možné dosáhnout úrovně 270 g CO₂/kWh, pokud by se přimíchávala biopaliva. Při zvažování možných dopadů bylo zjištěno, že biopaliva produkovaná ze zemědělských plodin a v plynových elektrárnách nahrazující uhelné elektrárny by vyžadovala 17 až 23 % orné půdy v celé EU. Pokud by se tato hodnota rozšířila tak, aby nakonec bioplyn nahradil veškerý plyn, jak je navrženo v kritériích pro 100% nahrazení zemního plynu počátkem roku 2036, bylo by podle odhadů zapotřebí 80 % veškeré orné půdy v EU.

Již známá prahová cílová hodnota emisí skleníkových plynů ve výši 100 g CO₂/kWh, která vychází z emisí během životního cyklu, je v praxi stále nerealizovatelná bez investic do nákladných zlepšení. Prahová hodnota přímých emisí 270 g CO₂/kWh není dosažitelná vzhledem k současnému stavu technologií a dostupným objemům obnovitelného a nízkouhlíkového plynu. Prahová hodnota 270 g CO₂/kWh neumožňuje kombinovaný cyklus zařízení na kombinovanou výrobu elektřiny a tepla na zemní plyn. Splnění limitu 270 g CO₂/kWh je neproveditelné bez zachycování a ukládání uhlíku (CCS) nebo jiného snižování emisí. Obě kritéria nemohou splnit ani nejmodernější elektrárny s přechodným provozem na fosilní plyn. Tato dodatečná opatření jsou finančně nesmírně náročná.

Pokud jde o modelování pro jednotlivé země, EU platforma v roce 2021 uvedla příklady Řecka, Slovenska a Španělska. Ukončením výroby elektřiny z uhlí Řecko ušetří 10 Mt CO₂. Nahrazení této uhelné kapacity novými plynovými elektrárnami s průměrnými ročními emisemi 550 kg/kW kapacity by však vedlo k 24 Mt emisí CO₂, což představuje nárůst o 140 %, který ani nezohledňuje únik metanu nebo emise z následného možného míchání s vodíkem. Podobně ve Španělsku by se uzavřením uhelného zdroje ušetřilo 29 milionů tun CO₂, zatímco náhradní plynová infrastruktura by emitovala 62 milionů tun CO₂. Na Slovensku by se vyřazením uhlí z provozu ušetřilo 7,7 Mt CO₂ a jeho nahrazením plynem by se zvýšily emise o 9 Mt CO₂.

Plynová taxonomie vytvořila podmínky, aby fosilní energetické zdroje se stavebním povolením do 31. 12. 2030 mohly fungovat s životností až 30 let, ačkoli EU a její plány na dosažení uhlíkové neutrality v roce 2050 předpokládají nulové čisté emise v elektrizačních soustavách vyspělých zemí do roku 2035. Evropskou komisí i parlamentem navrhované podmínky jsou pro českou energetiku a zřejmě i pro energetiky dalších členských zemí zcela nesplnitelné. S ohledem na externality spojené s výrobou, skladováním, dopravou a konečným spalování zemního plynu by bez přijetí velmi nákladných technologických opatření úplné nahrazení stávajících uhelných zdrojů energie a tepla absurdně znamenalo až dvojnásobné zvýšení emisí CO₂ v dané zemi.

Analýza EU platformy pro udržitelné financování přitom nijak nekvantifikovala potřebu obrovských investic do nutných zařízení na zachytávání uhlíku (CCS), dále do výroby zeleného vodíku, pro kterou dosud neexistuje dostatečná kapacita OZE ani elektrolyzérů, dále do skladování a dopravy vodíku. Stejně jako nezmiňuje skutečnost, že s ohledem na nízkou hmotnost vodíku je třeba pro zachování výkonu plynových elektráren při 100% uvažovaném nahrazení emisního zemního plynu spalovat 5 až 6krát větší objem vodíku s pochopitelnými dopady na výslednou cenu elektřiny a tepla.

Budeme tedy draze stavět a dotačně provozovat místo domácího uhlí nové plynové zdroje i s vědomím, že jednak by zvýšily emise CO₂, jednak na ně sotva kdy budeme mít k dispozici obrovská množství jakéhokoli vodíku, neřku-li zeleného?

Oponentní studie