energetické a ekologické scénáře pro přípravu aktualizace energetické koncepce

Energetické a ekologické scénáře pro přípravu aktualizace energetické

koncepce

Poděbrady 18.3.2003

Scénáře dlouhodobého vývoje

• Proč scénáře?– Poskytnout obraz o tom jak při definovaných vstupech, známých

technologických a ekonomických tendencích a různých omezeních se může vyvíjet energetika v tržním prostředí (optimalizace nejmenších nákladů)

• Proč varianty?– Získat obraz o tom jak při kombinaci změn vstupů a omezení se

může energetika vyvíjet

• Jaký modelový nástroj?– Optimalizační model EFOM - výstupem je energetická bilance,

ekonomické parametry a vyhodnocení vlivu na životní prostředí

• Proč citlivostní analýza? - zobrazí jak při změnách jednoho vstupu (např. ceny jednoho paliva) se mění výsledky

Mezinárodní srovnání - 1Vývoj energetické náročnosti 1990-2000

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1990 1995 1996 1997 1998 1999 2000

toe

/tis

.US

D,

s.c.

1995

ČR (směnný kurz)

EU 15 (parita kupnísíly)

Polsko

Maďarsko

Slovensko

ČR (parita kupnísíly)

Mezinárodní srovnání - 2Měrná spotřeba primární energie na obyvatele v

roce 2000

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

GJ

/ob

yv.

Mezinárodní srovnání - 3Vývoj elektroenergetické náročnosti (směnné kurzy)

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1990 1995 1996 1997 1998 1999 2000

kWh

/tis

.US

D,

s.c.

1995

ČR

EU 15

Polsko

Maďarsko

Slovensko

Mezinárodní srovnání - 4Měrná spotřeba elektřiny na obyvatele v roce 2000

02000

40006000

800010000

1200014000

16000

kWh/

oby

v.

Mezinárodní srovnání - 5Srovnání struktury TSPEZ v ČR a EU15

-10,0%

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

uhlí ropa rop.prod. plyn jad. energ. vodníenergie

ostatní OZE biomasa aodpady

elektřina

ČR EU15

Mezinárodní srovnání - 6Podíl OZE a odpadů na kryrtí TSPEZ ve vybraných zemích - 2000

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

Ra

kou

sko

Be

lgie

Dá

nsk

o

Fin

sko

Fra

nci

e

SR

N

Ře

cko

Irsk

o

Itálie

Lu

cem

bu

rsko

Niz

oze

mí

Po

rtu

ga

lsko

Šp

an

ěls

ko

Švé

dsk

o

Sp

oje

né

krá

lovs

tví

EU

15

Bu

lha

rsko

Če

ská

re

pu

blik

a

Est

on

sko

Ma

ďa

rsko

Lo

tyšs

ko

Litv

a

Po

lsko

Ru

mu

nsk

o

Slo

ven

sko

Slo

vin

sko

Mezinárodní srovnání - 7Podíl OZE na výrobě elektřiny v roce 2000

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

Mezinárodní srovnání - 8Měrné emise CO2 na obyvatele v roce 2000

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

t/obyv.

Mezinárodní srovnání - 9Emise CO2 na jednotku HDP

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

tCO

2/tis

US

Dpp

p

Model EFOM• model EFOM byl pro ČR připraven a použit v rámci studie programu EU SYNERGY

v roce 1998-1999 zpracované pro MPO a MŽP

• je používán v řadě zemí EU

• jedná se o lineární dynamizovaný optimalizační model, zaměřený na ekonomiku, energetiku a životní prostředí

• cílem modelu je nalezení rovnováhy mezi poptávkou a nabídkou na trhu s energií při vynaložení minima celkových nákladů za celé zkoumané období z hlediska ekonomiky jako celku a při respektování omezení kladených na fungování trhu (omezení ekologická, finanční, politická, sociální, atd.

• umožňuje provádět simulaci dopadů řady opatření státní ekonomické a energetické politiky na zásobování všemi formami energie, zejména:

– vliv změn cen nositelů energie na objem a strukturu poptávky po energii

– vliv omezení nebo změny ve výrobě, těžbě nebo dovozu jednoho nositele energie na poptávku po jiných nositelích energie

– možnost a náklady spojené s diverzifikací dodávek jednotlivých nositelů energie

– vliv uvalení emisních limitů u jednotlivých škodlivin (na celostátní úrovni nebo na úrovni jednotlivých zdrojů) na strukturu a velikost spotřeby primárních energetických zdrojů

– náklady na snížení emisí jednotlivých škodlivin

– posouzení ekonomické efektivnosti jednotlivých energetických technologií atd.

Předpoklady scénářů - 1• Makroekonomický vývoj

– 3 scénáře růstu HDP• nízký scénář – průměrné tempo růstu HDP 2,9 %• referenční scénář – průměrné tempo růstu HDP 3,6 %• vysoký scénář – průměrné tempo růstu HDP 4,3 % ročně

Vývoj HDP [mld. Kč]

0

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

vysoký referenční nízký

Předpoklady scénářů - 2• Vývoj cen paliv a energie na světovém trhu

– dovážená paliva a energie• dovoz paliv

Průměrné ceny na hranici EU, v Kč/GJ (30 Kč=1$)

1990 2000 2010 2020 2030

Ropa 136,86 137,25 98,43 116,86 136,81

Zemní plyn 76,47 76,03 83,24 100,34 112,35

Černé uhlí 64,17 42,00 46,80 49,20 52,80

Jaderné palivo 10,56 10,56 10,56 10,56 10,56

Období 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Kč/GJ 221 330 345 360 375 390 405

Kč/kWh 0,80 1,19 1,24 1,30 1,35 1,40 1,46

• dovoz elektřiny

Pramen: fosilní paliva model POLES, jaderné palivo v r. 2000 údaj ČEZ, vývoj vlastní odhad

Pramen: vlastní odhad na základě ceny zemního plynu

Předpoklady scénářů - 3• v současnosti platné emisní stropy

Emise 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

CO2 [mil. t] 124 120 120 120 120 120 120

NOX [tis. t] 321 315 286 280 275 270 265

SO2 [tis. t] 265 265 265 230 220 210 200

Rok CO2 NOx SO2 VOC NH3

2010 151 mil. t/rok 286 tis. t/rok 283 tis. t/rok 220 tis. t/rok 101 tis. t/rok

• navržené emisní stropy pro rok 2010

Rok CO2 NOx SO2 VOC NH3

2010 - 286 tis. t/rok 265 tis. t/rok 220 tis. t/rok 101 tis. t/rok

• emisní stropy v modelových propočtech

Předpoklady scénářů - 4

• Technologický rozvoj– tuhá paliva pro výrobu elektrické energie

• zdroje s nadkritickými parametry páry a fluidní technologie s výrazně vyšší účinností

– kombinovaná výroba elektrické energie a tepla• výstavba zdrojů co nejblíže ke spotřebiteli tepla včetně malých zdrojů

na bázi mikroturbín a palivových článků– jaderná energie

• po roce 2010 k dispozici nová generace pružných reaktorů• nepředpokládá se využití jaderné fúze do roku 2030

– motorová paliva• snížení měrné spotřeby• užití alternativních paliv - zejména využití palivových článků v

pohonech– obnovitelné energetické zdroje

• snižování měrných investičních nákladů u všech zdrojů

Zadané hodnoty výroby elektřiny z OZE

Zdoje 2000 2005 2010Větrné elektrárny 1 570 930Malé vodní elektrárny 680 890 1120Velké vodní elektrárny 1165 1165 1165Biomasa, bioplyn 200 360 1000Fotovoltaickéelektrárny

0 0 15

Celkem 2046 2985 4230

Varianty ke scénářům• Vedle 3 základních scénářů růstu HDP byly zpracovány varianty k posouzení významu změny některého z

následujících základních předpokladů scénářů:

– prodloužení životnosti jaderné elektrárny Dukovany za rok 2010 až do roku 2030,

– uvedení jaderné elektrárny Temelín do provozu a její provozování v celém období do roku 2030,

– další výstavba jaderných elektráren v delším časovém horizontu,

– uvolnění limitů těžby tuhých paliv v ČR,

– uvolnění limitů na dovoz uhlí do ČR,

– zpřísnění emisních stropů (požaduje se snížení emisí CO2 v roce 2030 o 50 % proti roku 1990 resp. o 35 % proti roku 2000)

Varianty JEDU JETE další JE emise CO2 limity těžeb HU

základní do roku 2030 do roku 2035 ne nezpřísněné neuvolněnyzpřísnění emisních stropů

do roku 2030 do roku 2035 možné zpřísněné neuvolněny

uvolnění limitů a neprodloužení životnosti JEDU

do roku 2015 do roku 2035 ne nezpřísněné uvolněny

omezenost zdrojů energie

do roku 2030 do roku 2035 ano nezpřísněné uvolněny

neprodloužení životnosti JEDU

do roku 2015 do roku 2035 ne nezpřísněné neuvolněny

uvolnění limitů do roku 2030 do roku 2035 ne nezpřísněné uvolněnyjaderná do roku 2030 do roku 2035 možné nezpřísněné neuvolněny

Nízký Referenční VysokýKombinace varianta \ scénář

vybarvené kombinace varianta-scénář byly počítány, přičemž:

• červeně vybarvené kombinace jsou prezentovány

• žlutě vybarvené kombinace nejsou prezentovány, protože vyšly shodně se základní variantou

Výhled kapacit těžeb HU při zablokovaných zásobách

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

2000

2010

2020

2030

2040

2050

2060

2070

2080

Roky

[ ti

s.tu

n ]

ČSA 7000

Družba 2500

Jiří 7000

Libouš 12000

Bílina 8000

Hrabák 8000

Výhled kapacit těžeb HU při odblokování zásob

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

2055

2060

2065

2070

2075

2080

Roky

[ ti

s.tu

n ]

Družba 2500

Jiří 7000

Bílina 8000

Hrabák 8000

Libouš 12000

ČSA 7000

Srovnání scénářů a variant - 1

Tuzemská spotřeba prvotních palivoenergetických zdrojů [PJ] - referenční scénář

-500

0

500

1 000

1 500

2 000

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

[PJ]

Hnědé uhlí Černé uhlí + koks Ostatní tuhá paliva Plynná paliva Surová ropa

Kapalná paliva Elektřina Jaderné palivo Obnovitelné zdroje


Struktura výroby elektřiny [TWh] - referenční scénář

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

[TW

h]

Hnědé uhlí Černé uhlí Ostatní tuhá paliva Plynná paliva Kapalná paliva Jaderné palivo Obnovitelné zdroje

Srovnání scénářů a variant – 3

Saldo dovozu a vývozu [PJ] - referenční scénář

-400

-200

0

200

400

600

800

1 000

1 200

1 400

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

[PJ]

Motorová paliva Hnědé uhlí Černé uhlí Koks Surová ropa

Elektřina Plynná paliva Kapalná paliva Jaderné palivo


• Tuzemská spotřeba prvotních energetických zdrojů [PJ]

Varianta / Rok 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Uvolnění limitů těžby HU 1 672 1 737 1 779 1 766 1 757 1 805 1 752

Zpřísnění emisních limitů s novými JE 1 672 1 737 1 779 1 754 1 752 1 721 1 676

Zpřísnění emisních limitů bez nových JE 1 672 1 737 1 779 1 753 1 719 1 684 1 634

Omezenost zdrojů 1 672 1 736 1 768 1 757 1 755 1 802 1 734

Referenční scénář 1 672 1 737 1 780 1 767 1 754 1 799 1 743

Srovnání scénářů a variant - 5CO2 [mil. t] 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Uvolnění limitů těžby HU 125 115 115 110 105 111 103

Zpřísnění emisních limitů s novými JE 125 115 114 105 95 85 80

Zpřísnění emisních limitů bez nových JE 125 115 114 105 95 85 80

Omezenost zdrojů 125 115 114 108 105 111 101

Referenční scénář 125 115 114 109 105 110 102

SO2 [tis. t] 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030






NOX [tis. t] 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030







• Diskontované investiční náklady [mil. Kč]

Varianta / Rok 2001 – 2005 2006 - 2010 2011 - 2015 2016 - 2020 2021 - 2025 2026 - 2030

Uvolnění limitů těžby HU 375 980 556 478 660 660 671 887 588 946 513 681

Zpřísnění emisních limitů s novými JE 376 053 557 096 661 326 671 816 580 723 508 783

Zpřísnění emisních limitů bez nových JE 376 027 556 943 661 790 670 899 582 974 512 273

Omezenost zdrojů 376 263 557 842 662 246 672 140 590 692 515 975

Referenční scénář 376 059 556 667 660 628 670 180 587 442 512 337


• Saldo dovozu a vývozu energie [PJ]

Rok 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Uvolnění limitů těžby HU 32,1% 43,2% 46,0% 49,9% 51,9% 57,5% 61,6%

Zpřísnění emisních limitů s novými JE 32,1% 43,2% 46,1% 49,8% 55,9% 68,0% 70,8%

Zpřísnění emisních limitů bez nových JE 32,1% 43,2% 46,0% 49,8% 55,9% 68,9% 71,5%

Omezenost zdrojů 32,1% 42,7% 44,0% 48,5% 51,5% 55,6% 61,1%

Referenční scénář 32,1% 43,2% 46,1% 49,8% 55,2% 62,9% 67,4%

Srovnání scénářů a variant - 8Energetická náročnost tvorby HDP [MJ/Kč]

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

rok

MJ

/Kč

nízký referenční vysoký omezenost zdrojů limity bez JEDU zpřísnění stropů

Investiční náklady (diskontované) - 1

• Struktura investičních nákladů po sektorech – referenční scénář

Diskontované investiční náklady [mil. Kč] 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030Zemědělství 0 239 258 293 298 255 238Těžba a zpracování uhlí 0 0 0 0 0 0 0CZT 0 1 463 2 080 2 714 3 989 4 121 4 215Elektroenergetika 0 32 718 30 528 29 061 31 642 41 480 35 738Plynárenství 0 4 501 4 699 4 472 4 134 4 097 3 866Průmyslové kogenerace 0 5 131 4 203 5 087 7 642 9 652 9 152Průmysl 0 17 630 16 910 15 310 13 536 12 328 11 710Ropný průmysl 0 1 724 3 055 2 463 2 033 1 720 1 480Domácnosti 14 154 978 212 999 182 709 153 364 131 641 124 849Služby 0 10 141 10 973 11 485 11 338 10 925 9 917Doprava 18 140 703 265 607 402 080 437 746 368 684 309 421CELEKM 32 369 228 551 312 655 672 665 721 584 903 510 586

Investiční náklady (diskontované) - 2

• Struktura investičních nákladů po sektorech – zpřísněné emisní limity

Diskontované investiční náklady [mil. Kč] 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030Zemědělství 0 239 274 313 300 251 236Těžba a zpracování uhlí 0 0 0 0 0 0 0CZT 0 1 461 2 170 2 961 3 706 4 365 4 391Elektroenergetika 0 32 718 30 528 28 905 34 294 34 489 30 607Plynárenství 0 4 474 4 731 5 084 4 939 5 661 4 991Průmyslové kogenerace 0 5 131 4 203 5 075 8 386 8 019 7 590Průmysl 0 17 630 16 864 16 055 14 138 13 061 11 386Ropný průmysl 0 1 724 3 055 2 463 2 033 1 720 1 480Domácnosti 14 155 214 213 169 183 437 154 417 132 499 129 010Služby 0 10 139 11 013 11 348 11 639 13 395 15 141Doprava 18 140 703 265 607 402 080 437 746 368 686 309 420CELEKM 32 369 433 551 613 657 722 671 599 582 145 514 251

Celkové náklady - 1

• Struktura celkových nákladů po sektorech – referenční scénář

Celkové náklady [mil. Kč] 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030Zemědělství 341 419 433 490 542 570 615Těžba a zpracování uhlí 47 665 44 075 48 084 49 493 48 476 52 817 51 179CZT 5 574 2 361 2 385 3 884 5 201 5 132 5 994Elektroenergetika 136 992 163 929 176 413 202 568 231 809 235 921 227 369Plynárenství 43 956 51 612 48 982 51 645 54 256 57 536 61 134Průmyslové kogenerace 3 679 5 695 5 849 8 357 11 294 13 588 13 866Průmysl 27 492 32 792 34 519 36 627 39 559 40 898 41 571Ropný průmysl 118 985 101 890 93 707 86 602 82 465 81 243 80 650Domácnosti 11 122 46 970 75 131 79 200 80 384 81 321 88 029Služby 5 643 8 719 10 459 12 500 14 087 15 573 16 560Doprava 229 419 274 757 325 994 388 396 439 059 418 528 404 093CELEKM 630 867 733 220 821 954 919 762 1 007 133 1 003 126 991 060

Celkové náklady - 2

• Struktura celkových nákladů po sektorech – zpřísněné emisní limity

Celkové náklady [mil. Kč] 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030Zemědělství 341 418 442 506 544 565 628Těžba a zpracování uhlí 47 665 44 080 47 774 45 004 40 191 31 133 29 638CZT 5 574 2 357 2 543 3 186 4 423 5 272 6 475Elektroenergetika 136 992 163 928 176 426 206 198 237 376 246 732 233 331Plynárenství 43 956 51 539 49 047 55 032 61 753 77 408 80 493Průmyslové kogenerace 3 679 5 694 5 916 7 745 10 814 11 695 11 878Průmysl 27 492 32 792 34 482 36 343 39 075 39 608 40 107Ropný průmysl 118 985 101 888 93 670 87 083 82 153 81 106 80 758Domácnosti 11 122 47 046 75 186 79 219 80 656 81 634 90 555Služby 5 643 8 719 10 496 12 165 14 236 16 322 18 706Doprava 229 419 274 757 325 994 388 396 439 059 418 530 404 092CELEKM 630 867 733 219 821 977 920 877 1 010 281 1 010 006 996 660

Citlivostní analýzy - 1

• Mezní měrné investiční náklady na jaderné elektrárny– předpoklady

• referenční scénář

• nové jaderné bloky povoleny od r. 2015

• původní měrné investice 80 000 Kč/kW (pesimistický odhad, ve světě se běžně udává hodnota 65 000 Kč/kW)

– výsledek• zlomová hodnota, aby model zvolil na základě ekonomické

optimalizace stavbu nové JE, je mezi 50 000 – 55 000 Kč/kW

Citlivostní analýzy - 2Marginální náklady na redukci emisí v roce 2030

0

1000

2000

3000

4000

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Míra redukce emisí proti roku 2000 [%]

Ma

rgin

áln

í n

ákl

ad

y

CO2 [Kč/t] SO2 [Kč/kg] NOX [Kč/kg[

Shrnutí poznatků ze scénářů• dochází k saturaci spotřeby prvotních energetických zdrojů

• u tuhých paliv spotřeba naráží na technické (územní) limity těžby u hnědého uhlí a ekonomické limity těžby u černého uhlí

• u ropy a kapalných paliv je hnací silou především vývoj poptávky po motorových palivech, která bude klesat

• u zemního plynu poptávka roste s výší HDP, a to v konečné spotřebě

• poptávka po elektřině se začíná nasycovat

• dovoz elektřiny je největší kolem roku 2020 po dožití stávajících elektráren

• narůstá podíl obnovitelných zdrojů, a to hlavně biomasy ve výrobě tepla. Celkový podíl OZE v roce 2010 na výrobě elektřiny je cca 6,5 % a na TSPEZ 4,7 %

energetické a ekologické scénáře pro přípravu aktualizace energetické koncepce

Documents