Dostupnost a bezpečnost energetických zdrojů zítřka

Dostupnost a bezpečnost energetických zdrojů zítřka

1


Ing. Ivan Beneš, CityPlan spol. s r.o. Krajský úřad Karlovy Vary, 13.4.2010

Obsah presentace


1. Celostní pohled na energetiku a společnost

2

2. Zranitelnost společnosti v oblasti energetiky 3. Budoucí energetická krize a globální rizika 4. Řešení pro Evropu

Oprea Diana

Celostní pohled na energetiku a bezpečnost


Energetická bezpečnost uživatelů energie

Krizová situace nastává na konci vedení či potrubí

Bezpečnost energetických transformací a dopravy energie

Energetická bezpečnost zdrojů primární energie jaderná fúze s bezdrátovým přenosem

obnovitelné zdroje

7 000 000 000 roků

85 roků bydlení

elektrárny

jaderná energie

neobnovitelné zdroje

155 roků doprava

teplárny

uhlí 67 roků

terciér zemní plyn fosilní zdroje zemědělství 42 roků průmysl

rafinerie

ropa

potřeby lidí

3

atomy, chemické a jaderné vazby

Ekonomický, sociální, environmentální a bezpečnostní rozměr ⇒ udržitelný rozvoj Ožehavé oblasti energetické bezpečnosti: sítě

objekty

(sluneční energie z pravěku)

Obsah presentace



4


Koincidence poruch

Změna klimatu

Zločinnost, deprivace

Konflikty o zdroje

Migrace

5

Guerillové akce

Vojenské akce

Pohled z hlediska lidské bezpečnosti ochrany obyvatelstva

Potřeba uznání Potřeba seberealizace

M as low

od l

kla d

Potřeba sounáležitosti

ní po tře

Potřeba bezpečí: jistoty, stálosti, spolehlivosti, struktury, pořádku, pravidel a mezí, osvobození od strachu, úzkosti a chaosu

e

Fyziologické potřeby: potřeba kyslíku, přiměřené teploty, tekutin, potravin, pohybu, spánku a odpočinku, vyhnutí se bolesti, ...

a

BLACKOUT

by p

↑ příčiny dopady ↓

Teroristické akce

Zá


Extrémní jevy

Vzhledem k naší závislosti na elektřině totiž nejsme bez ní schopni zajistit základní potřeby člověka nutné k přežití

Zranitelnost komunity krátkodobou mimořádnou událostí Dostupnost a bezpečnost energetických zdrojů zítřka

Blackout USA 2003, Itálie 2003, …

Normální stav

Stav pohotovosti

Sebere a l izace

Sebere a l izace

Uzná ní

Uzná ní

Seber ealiza ce Uznání

Sounáležitost

Sounáležitost

Sounáležitost

Potřeba bezpečí

Potřeba bezpečí

Fyzi ologické potřeby


6

Nouzový stav

T < 24 hodin

Obnova

Potřeba bezpečí Fyziologické potřeby

Zranitelnost komunity při déletrvající mimořádné události Dostupnost a bezpečnost energetických zdrojů zítřka

Auckland (Blackout 1998), New Orleans (Katrina 2005), Haiti a Chille (zemětřesení 2010),…

Normální stav

Stav pohotovosti

Sebere a l izace

Sebere a l izace

Uzná ní

Uzná ní

Sounáležitost

Sounáležitost

Potřeba bezpečí

Potřeba bezpečí



7

Nouzový stav

Obnova

T > 5 dnů Rozklad komunity


Zodolnění komunity pro případ déletrvající mimořádné události

Normální stav

Stav pohotovosti

Nouzový stav

Obnova

Sebere a l izace

Sebere a l izace

Sebere a l izace

Sebere a l izace

Uzná ní

Uzná ní

Uzná ní

Uzná ní

Sounáležitost

Sounáležitost

Sounáležitost T > 5 dnů

Sounáležitost

Potřeba bezpečí

Potřeba bezpečí

Potřeba bezpečí

Potřeba bezpečí


Fyzi ologické potřeby;



8

Krizovými ostrovními systémy lze snížit riziko rozvratu společnosti 100x Dostupnost a bezpečnost energetických zdrojů zítřka

DG

Největší odběratelé Distribuční soustava

110 kV DG 22 kV

Vedení 22 kV N=1: 2 tis. obyvatel N=4: 8 tis. obyvatel Obnova: 1 týden

9

Přenosová soustava 400 kV, 220 kV

Systémové elektrárny

Vedení 110 kV N=1: 0 obyvatel N=4: 100 tis. obyvatel Obnova: 2 týdny

Vedení 220/380 V N=1: 100 obyvatel N=4: 400 obyvatel Obnova: 2 dny

Decentralizované zdroje i virtuální elektrárny

Trafo 22 kV N=1: 100 obyvatel N=4: 400 obyvatel Obnova: 1 týden 220/380 V Maloodběr

DG

Trafo 110 kV N=1: 0 obyvatel N=4: 50 tis. obyvatel Obnova: 2 měsíce DG

Výrobna N=1: 0 obyvatel N=4: 0 obyvatel Obnova: 1 rok

DG Aktivní distribuční sít (Smart Grid)

Firewall


Návrh aktualizované SEK v oblasti energetické bezpečnosti

10

• Požaduje vypracovat program opatření vedoucích k zajištění schopnosti dlouhodobého ostrovního provozu elektrizační soustavy a zajištění nouzového zásobování všech větších sídelních celků (aglomerací nad 50 tisíc obyvatel).. K realizaci opatření využít legislativních, obyvatel) administrativních i finančních nástrojů (včetně dotací, nástrojů regulace cen apod.).“ • Požaduje „Stanovit požadavky na rozložení podpůrných služeb (start ze tmy a ostrovní provoz) tak, aby umožňovaly provoz lokálních ostrovů i při vícenásobném poškození PS.“

Obsah presentace



11


V tomto století pocítíme nedostatek fosilních paliv i uranu politici


politici

geologové

geologové

Investiční cyklus plynové elektrárny

5 + 15 let

politici

geologové

15 + 60 let

10 + 30 let

12

Investiční cyklus uhelné elektrárny

Inve stič ní c yklus jaderné elektrá rny

13

Těžba uhlí v ČR 100 90 80 70 mil.t/rok


Takhle vypadá vrchol těžby českého nejvýznamnějšího zdroje energie

60 50 40 30 20 10 0 1870

1890

1910

1930

1950 černé uhlí

1970

1990

hnědé uhlí

2010

2030

2050


V postmoderní společnosti nás bude elektřina odlišovat od prepre-industriální společnosti Přechodné období levné fosilní energie 150 let trvala industriální transformace přechod k fosilní energii -40 00

14

-3500

-3000

-2500

-2000

-1 500

-1000

-500

0

500

1000

OZE, hospodárné zacházení se zdroji Jaký má být horizont cílů politiky? 30 let? 100 let? Určitě ne 4 roky!

1500

50 let bude trvat postmoderní transformace odklon od fosilní energie 2000

2500

30 00

3500

4000 4500 5000

elektřina Zachovat si schopnost vyrábět elektřinu


Časová osa fosilní energie a jaderné technologie G3 (G3+) jsou z dlouhodobého pohledu jen epizoda 150 let trvala industriální transformace přechod k fosilní energii -4000

-3500

-3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

50 let bude trvat postmoderní transformace odklon od fosilní energie 2000

3000

3500

4000 4500 5000

elektřina

OZE

R/P= 7 000 000 000 roků

uhlí

R/P= 155 roků

ropa

R/P= 42 roků

zemní plyn

15

2500

JE

R/P= 67 roků G3+ R/P= 85 roků

breeders, fúze ???


Alternativy a jejich slabé stránky

16

Obnovitelná energetika • Nepravidelnost a přerušování toku energie větru a slunečního záření • Nadměrné energetické využívání biomasy ohrožuje potravinovou bezpečnost a nezbytné služby ekosystémů

Jaderná energetika • Vyžaduje politickou stabilitu nejméně 20+80 roků • Hrozba proliferace jaderných zbraní; rozvoj jaderné energetiky znesnadní globální kontrolu proliferace • Každé jaderné energetické zařízení lze vojensky zneužít, je proto potenciálním vojenským cílem

Ředit koncentrovanou, versus koncentrovat rozředěnou energii Dostupnost a bezpečnost energetických zdrojů zítřka

Řízené uvolnění energie Koncentrovaná neobnovitelná energie Fosilní energie chemická reakce

Jaderná energie řetězová reakce

… ale také

… ale také

„Rozředěná“ jaderná sluneční energie Sluneční energie koncentrace

17

Neřízené uvolnění energie umožňuje vojenské zneužití

… kterou nelze vojensky zneužít

Klasické výbušniny lze detekovat 1 kg štěpného materiálu může snadno, jaderné nikoliv uvolnit energii o síle 10 kt TNT Dostupnost a bezpečnost energetických zdrojů zítřka

2 000 letadel

18

Little Boy (Hirošima) 15 000 tun TNT

Kobercový nálet

TNT 2 000 x

Fat Man (Nagasaki) 21 000 tun TNT

= 6 kg Pu239


Proto je jaderná energetika zahrnuta do diplomacie a vojenských doktrín

19

•

Plutonium 239 je oblíbený materiál pro jaderné zbraně kvůli malému potřebnému kritickému množství (6kg)

•

Pu je produkováno ve všech jaderných reaktorech

4 měsíce

Pokud „havaruje“ smlouva o nešíření jaderných zbraní (nebo pokud ji stát nedodržuje) mohou být každý reaktor (zejména výzkumný) i sklad čerstvého a vyhořelého paliva považovány za vojenské objekty. Zvláště zneužitelné jsou závody na přepracování paliva. Proto je přepracování paliva v USA zakázáno zákonem.

JE jako munička: za 4 měsíce lze z reaktoru 1000MW (78t paliva) získat 140 kg Pu239 → 23 náloží


Závěr analýzy globálních rizik

20

• Průmyslová revoluce nás dovedla ke spálení téměř poloviny zásob fosilních paliv • Přežití lidstva vyžaduje energetickou (r)evoluci, která přestane ignorovat energetická fakta o disponibilních zdrojích Globální spolupráce • Svět je je na rozcestí: rozcestí: Globálního konfliktu • Svět je méně bezpečný, než v době bipolárního světa • Hledejme odpověď na otázku: na čem může být založena alternativa mírové spolupráce?

Obsah presentace



21



Řešení čtyřčlenky mezi klíčovými hráči Vojna a či mír? ?

22

Vojna

Mír

Válečný konflikt o zbývající zdroje bude mít charakter asymetrické gerilové války s útoky na kritickou infrastrukturu

Mírová spolupráce povede k rozšíření OZE, decentralizovaných zdrojů a k dálkovým přenosům elektřiny, uvolní cestu ke čtvrté generaci množivých reaktorů

8.4.2010 Praha 12.-13.4. Washington 2.-28.5. New York

Rusko

EU Írán

USA

Čína

Víra nemůže být strategií, musíme být připraveni na vše

Základní obnovitelné zdroje jsou: půda, voda a sluneční záření Dostupnost a bezpečnost energetických zdrojů zítřka

• Půda + voda + sluneční záření = biomasa • Prvotní (nenahraditelná) funkce biomasy: krmivo a potraviny • Druhotná (nahraditelná) funkce biomasy: materiály a energie • Dokud jsme byli závislí energeticky a materiálově na biomase, vyráběly se jen potřebné věci. Průmyslový rozvoj byl limitován výnosností polí a lesů. • Fosilní energie nás zbavila dřiny, dává nám mnohem větší sílu než je naše. Průmysl dnes vyrábí převážně zbytné zboží, které se mění rychle v odpad • Biomasa proto nemůže zpětně fosilní paliva nahradit

23

• Jediná energie, kterou nemusíme šetřit, je sluneční

Celostní pohled na potřeby, zdroje a procesy Pohl ed lidské bezpečnosti

SYSTÉM SYSTÉMŮ

24

chránit (nemají substitut)

neenerget. uhlí ropa zemní uran s uroviny pl yn

s l užby energie

PHM

PROCESY ma teriály

ekonomický a s právní systém s polečnosti

energie potra viny, energi e, materiály voda , energie

Ana l ýza příčin - s tromy poruch

poci t bezpečí

tepl o, elektřina potra viny voda

Ana l ýza dopadů - s tromy událostí CATWOE

Hierarchie potřeb člověka Zranitelnost komunity

výrobky

obyvatelstvo / komunita

Neobnovitelné zdroje

POTŘEBY

Voda půda sluneční zá ření

hospodárně využívat (jsou konečné)

ZDROJE

Obnovitelné zdroje


DSM BCM, LCA, LCC, SWOT, EIA, CSR, CBA

Denní minimum (3.8.2008)

Den ní minimu m

Jediný neomezený zdroj na našem území je sluneční záření, ale … 11 000

11 000

10 000

10 000

PE malí výrobci

9 000

PE velc í výrobci

8 000

PE ČEZ

7 000

PSE malí výrobci PSE velcí vý robc i

6 000

4 000 3 000 2 000 1 000 0


5 000

PPE malí výrobci PPE velcí vý robc i

9 000 8 000 7 000 6 000

ideální JE+u hlí 5 000

VE malí výrobci VE velc í výrobci

4 000 3 000

VE ČEZ JE spotřeba

10 000 9 000 8 000 7 000 6 000 5 000 4 000

DSM - podpora noční spotřeby

2 000 1 000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 14 15 16 1718 19 2021 22 2324

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12131415161718192021222324

11 000

spotřeba

PVE ČEZ

Denní minimum + slu nečný den

Denní minimum + slun ečný den 11 000 10 000 PE malí výrobci PE velc í výrobci PE ČEZ PSE malí výrobci PSE velcí vý robc i PPE malí výrobci PPE velcí vý robc i PVE ČEZ VE malí výrobci

9 000

Problém je řešitelný pomocí DSM, krátkodobé akumulace a smartgrids

8 000 7 000 6 000

ideální JE+u hlí PV

5 000 4 000

DSM - podpora denní spotřeby

VE velc í výrobci 3 000

VE ČEZ

2 000

25

1 000

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12131415161718192021222324

JE

3 000 2 000

PV spotřeba

1 000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1617 18 19 20 2122 23 24

spotřeba

... neumíme vyrovnat s rozdíly ročního období, i obnovitelnou energii budeme muset dovážet Dostupnost a bezpečnost energetických zdrojů zítřka

Měsíční bilance solární elektřiny Problém je v současnosti řešitelný pomocí sdílení základního výkonu a vyrovnávání odchylek prostřednictvím evropské supersítě a/nebo větším podílem plynových zdrojů. V budoucnosti pak dovozem větrné elektřiny ze severu a sluneční elektřiny z jihu

8000 7000 6000

spotřeba brutto

GWh

5000

30 GW

4000

20 GW

3000

10 GW

2000

10xVTE Fotovoltaika - potenciál: 67GW zastavěná plocha 19 GW brownfields

1000 0

26

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12


Střední Evropa nemůže vážněji konkurovat v oblasti větrné energetiky Severnímu moři

27


Střední Evropa nemůže vážněji konkurovat sluneční elektřině z oblasti Středomoří

28

1% území pouští = elektřina pro 10 mld. obyvatel Tato energie je blíže, než ruský plyn či arabská ropa

http://www.desertec.org/


parogenerátor 88kW

29

Augustin Mouchot

Všeobecná výstava Paříž 1878


Energetická budoucnost EU: EU: Evropská komise předkládá návrhy na zajištění energetické bezpečnosti, solidarity a účinnosti

30

A Green Paper on energy networks identifikuje šest strategických iniciativ podstatných pro energetickou bezpečnosti EU: a Baltic Interconnection Plan, a Mediterranean Energy Ring, propojení střední a jihovýchodní Evropy a severomořské offshore oblasti, a také rozvoj LNG

Source: IP/08/1696, Brussels, 13 November 2008


Závěr: obnovitelná i jaderná energetika vyžaduje geopolitickou spolupráci

31

Jaderná energetika je perspektivní technologií, ale kvůli možnosti zneužití jen pro sjednocené a kooperující lidstvo.

JE

JE

JE

Koncentrační solární technologie nelze vojensky zneužít. Vyžadují však kooperaci v rámci Unie pro Středomoří


CityPlan spol. s r.o.

32

Kontakt:

Ing. Ivan Beneš

Adresa:

Jindřišská 17, 110 00 Praha 1

tel.:

420 - 221 184 205

mobil:

420 - 603 261 470

fax:

420 - 224 922 072

e-mail:

ivan.benes@ [email protected]

www:

http://www. http://www.cityplan.cz cityplan.cz

32

Dostupnost a bezpečnost energetických zdrojů zítřka

Recommend Documents