Europoslanec a bývalý viceguvernér ČNB Luděk Niedermayer, který se dlouhodobě věnuje ekologii, napsal článek, ve kterém popisuje svoji zkušenost s využíváním domácí fotovoltaické elektrárny. Jeho poznatky najdete na následujících řádcích.

Malá střešní fotovoltaická elektrárna, kterou mám na střeše od konce roku 2013, mně mimo jiné umožnila lépe proniknout do fungování této technologie a jejich možných přínosů pro energetiku a klima. Povinnost měsíčně vykazovat data dává totiž úžasný vhled do možností této technologie a do toho, jak s energií hospodaříme.

V mezidobí, od instalace fotovoltaických panelů, jsme se snažili „evoluční cestou“ snížit energetickou náročnost našeho plně elektrického domu. V opačném směru účet za elektřinu ovlivnil nákup elektroauta, které v naší situaci najezdí poměrně mnoho kilometrů. Další zajímavý „jev“ byla instalace další FVE (fotovoltaické elektrárny) na méně výhodnou, západní stranu domu (první FVE je směrována na východ), tentokrát v kombinaci s malou baterií (v rámci stávajícího programu).

Shrnutí všech těchto dat na jedno místo poskytuje zajímavé informace, o které se zde chci podělit.

Spotřeba elektřiny v domě se snížila

První zajímavý poznatek je, že se v našem domě podařilo spotřebu elektřiny podstatně snížit (postupným zateplením vnějších stěn a částečnou náhradou vytápění přímotopy splitovými jednotkami – tepelnými čerpadly vzduch – vzduch). Graf ukazuje trendovou linii spotřeby, očištěnou o odhad spotřeby použité na nabíjení elektroauta. Nezdá se přitom, že jde o vliv změny teploty, jak dokládá graf průměrné teploty. Všechna data jsou na bázi rolujících se dvanácti měsíců (naopak, teplejší léta o něco zvýšila spotřebu díky vyššímu užití klimatizace – jakkoliv jednotky používáme hlavně na topení).

Jediná cesta jak elektřině „pomáháme“ je využívání krbových kamen. Ale s výjimkou vyšší intenzity během lock downu je jejich použití v tomto období podobné.

Autor: Luděk Niedermayer

Nejnovější data zahrnující celý rok 2020 říkají, že celkově jsme spotřebovali 18,3 MWh elektřiny, ale z toho z toho 3,4 MWh šlo na nabíjení elektroauta (při nájezdu kolem 20 000 km – data jsou přibližná, vycházím ze spotřeby a odhadu nabíjecí ztráty deset procent).

Elektřina ze slunce pokryje 40 procent spotřeby domu

Od konce roku 2013 je na východní straně domu umístěna trojfázová FVE 3,8 kW, od druhé poloviny roku pak druhá FVE, jednofázová, 3,6 kW, s baterií 2 x 2,4kWh (využitelná kapacita je tuším o dvacet procent nižší). Výroba elektřiny má silný sezónní cyklus. Výroba na první elektrárně v prosinci či lednu je kolem 50 kWh, letní špičky jsou i přes 600 kWh za měsíc. Druhá, díky umístění, vyrábí elektřiny méně.

Závislost lze vyjádřit i na teplotě, ačkoliv je vidět, že vývoj v různých letech se liší. Teplé měsíce jsou zároveň těmi slunečnými. Lineární závislost je překvapivě výrazná.

Autor: Luděk Niedermayer

Rozdíly v měsíčním průběhu zobrazuje i graf výroby v jednotlivých měsících (kWh) za poslední tři roky, který ukazuje i vliv zapojení druhé FVE.

Autor: Luděk Niedermayer

Vyrobenou zelenou elektřinu využijeme z 65 procent

Ne všechnu elektřinu, kterou FVE vyrobí, v domě spotřebujeme. Odběr domu může být v dané chvíli menší než výroba FVE, a situaci komplikuje požadavek na trojfázové připojení domu. Kvůli němu dochází k situaci, kdy sice dům elektřinu potřebuje a vyrábí zároveň, ale na každé fázi jinak. Zatím co na jedné z nich posílá část vyrobené elektřiny do sítě, na druhé ji odebírá.

Přetoky jsou nevýhodné pro majitele FVE ekonomicky (o tom dále), ale jsou i problém pro rozvodnou síť – musí si s nimi umět poradit.

Kompletní data o dvanácti měsíční výrobě a využití elektřiny (podílu přetoků) obsahuje tento graf.

Autor: Luděk Niedermayer

Roční výroba před instalací druhé FVE byla kolem 3,5 MWh, po připojení druhé FVE se zvýšila na 6 MWh. Což je přibližně třetina spotřeby domu včetně provozu elektroauta, či 40 procent bez něj.

Při porovnání výroby z FVE a provozu elektroauta vychází, že FVE vyrobí elektřinu na cesty dlouhé zhruba 35-40 000 kilometrů za rok.

Ve skutečnosti však využíváme reálně jen část vyrobené elektřiny kvůli nesouladu výroby a spotřeby (a způsobu účtování přetoků). Při provozu jen první FVE dosahovaly roční přetoky více než šedesát procent výroby, po instalaci (poměrně malé) baterie poklesly na zhruba 35 procent (v grafu výše).

Zatímco před instalací (poměrně malé) baterie oscilovaly měsíční přetoky mezi dvaceti a více než osmdesáti procenty, poté klesly do rozmezí 10-45 procent (změnu ukazuje jasně graf).

Autor: Luděk Niedermayer

Předpokládám, že drtivá většina přetoku je spotřebována okolními domy, tedy před transformátorem na nízké napětí, protože v ulici provozujeme jedinou FVE.

Posílat zelenou elektřinu do sítě se vůbec nevyplatí

Roční výroba 6 000 kWh při průměrné ceně elektřiny v Česku čtyři koruny za kWh naznačuje velmi hezký „zisk“ 24 tisíc korun za rok. To by při ceně FVE bez baterie (kolem 150 000 Kč) a FVE s baterií (kolem 300 000 Kč) zajistilo nijak vysokou, ale pozitivní návratnost investice. Odhady na délku „zdraví“ panelů směřují nad třicet let, jaké jsou další náklady, odhadnout neumím, v mém případě stojí provoz zatím nula.

Bohužel, situace je mnohem složitější a prosté započítání elektřiny vyrobené proti elektřině spotřebované je sice lákavé, ale ekonomicky i fyzikálně špatné, protože porovnat lze výrobu a spotřebu jen vždy ve stejném čase.

Ekonomika FVE proto funguje jinak. Zatím co za spotřebovanou elektřinu cenu kolem čtyř korun za kWh (cena nákupu) uspořím, prodaná elektřina znamená výnos blízký nule, neb je dodána/prodána jako silová elektřina do sítě (osobně kvůli komplikovanosti systému již léta fakticky „dávám“ elektřinu jedné nejmenované firmě zdarma).

Odhaduji ale, že za dnešních podmínek na trhu bych za přetok získal za rok zhruba tisíc korun, takže zhruba čtyři koruny je přínos pouze na „nepřetečených kilowatech“, tedy 4 (cena) * 0,65 (podíl spotřeby elektřiny z FVE) * 6000 (výroba za rok) = 15 600.

Další komplikace je, že rodinné domy jako náš mají tarif, který vedl v minulosti k nižší ceně elektřiny na kilowatt (spíše než čtyři koruny jsou to koruny tři plus fixní platby, které výroba z FVE neovlivní).

Na straně druhé, stát provozuje různá (někdy racionální, jindy zjevně špatná) podpůrná schémata pro tento typ FVE. Na naše FVE se vztahuje poslední fáze „zeleného bonusu“ ve výši mírně pod dvě koruny za kWh. Díky tomu získávám na výrobu z první FVE přibližně 3 500 (výroba za rok) x 2 = 7 000 Kč. Tato podpora již mnoho let poskytována novým FVE není.

U druhé FVE existuje nárok na dotaci ve výši nejvýše poloviny investice (po splnění technických podmínek), nejvýše 170 000 korun, což podle typu srazí cenu FVE s úložištěm energie k částce začínající kolem 150 tisíc korun. Samotná výroba pak žádnou dotaci nedostává.

Výpočet rentability stávajících FVE proto nemá valnou cenu kvůli tomu, že peníze již investovány byly, historicky používané podpory již neplatí a navíc klesly ceny potřebných součástí.

Proto pro pohled na rentabilitu volím jinou cestu více relevantní pro „nové investory“ (hrubý odhad pro naše FVE by zřejmě dal investiční náklad v řádu 350 000 korun při letošním ročním „výnosu“  kolem dvaceti tisíc korun).

„Reverzní metodou“, při našich skutečných údajích o výrobě a využití elektřiny (a při ukončení „prodeje zdarma“- budu předpokládat výkupní cenu 0,5 Kč za kWh, což je třetina aktuální ceny silové elektřiny) se dostávám při ceně elektřiny za čtyři koruny k výnosu z FVE 15 600 + 1050 = 16 650 korun ročně, při ceně elektřiny tři koruny jen 12 750 Kč, při ceně pět korun pak 20 550 korun.

Z toho lze pak zvažovat, jakou investici by takovýto „výnos“ byl sto smysluplně ufinancovat.

Pro modelový propočet jsem zvolil ceny FVE 250, 300 a 350 tisíc (nejvyšší odpovídá „optimistické ceně“, ke které by se mohla přiblížit FVE potřebného výkonu, lépe umístěná než naše, dnes bez dotace), startovací ceny elektřiny 3, 4 a 5 korun za kWh, s tím, že dále roste bez inflace nebo s inflací (dvě procenta) a při zachování minimální platby za přetoky. A z toho pak jsem spočítal vnitřní výnosové procento (IRR) různých variant.

V tabulce níže je několik možných výsledků.

Autor: Luděk Niedermayer

Při dnešní realitě minimálních úrokových sazeb na investice kupodivu není výsledek „beznadějný“. Kombinace nižší ceny investice a započítání nízké, leč nenulové inflace, vede na horizontu 25 let (bez zahrnutí nákladů na provoz, které neumím odhadnout) ke kladnému výnosu dokonce i při startovací ceně elektřiny tři koruny. Naopak, vyšší cena elektřiny „utáhne“ poměrně snadno i dražší investici. Zde dodávám, že současná vláda považuje za smysluplnou investici, která má „generovat“ elektřinu s cenou kolem 80 eur (což by byl zřejmě nejefektivnější nový blok v EU), tedy při dnešním kurzu přes tři koruny za kWh, v závislosti na vývoji dalších položek by v této situaci, aby investice dávala smysl, musela stát elektřina pro spotřebitele výrazně nad šest korun. To by rentabilitu FVE zásadně zvýšilo.

Samozřejmě, pro spoustu lidí není investice v řádu několika set tisíc korun s návratností přesahující dvě dekády atraktivní. Na druhou stranu počet lidí, kteří by se rozhodli peníze do této formy ochrany klimatu investovat, když budou vidět, že nejde o ztrátu (maximálně ztrátu části možného výnosu), není nízký.

Stát hází fotovoltaice klacky pod nohy a pak ji dotuje

Uvedený výpočet je z mnoha pohledů optimistický. Především nepočítá s náklady na provoz, což může být reálné u FV panelů, ale je otázka, zda podobnou „výdrž“ budou mít ostatní díly (zejména střídač, což je nejnákladnější položka). Časový horizont 25 let je též problém, neboť může narazit třeba na životnost částí domu, kde je FVE umístěna nebo na problém „morální zastaralosti“ či se jen může jevit investorům příliš dlouhý. Výpočet nezohledňuje také mírně klesající účinnost panelů.

Na stranu druhou, předpoklad pouze dvouprocentního růstu ceny elektřiny je zřejmě mírný, třeba v souvislosti s potřebou dekarbonizace výroby elektřiny. Nezohledňuji ani „letitost“ své první FVE a zjevnou suboptimalitu umístění panelů i technického řešení dvou FVE, které snižují objem vyrobené elektřiny.

Nelze ale ani pominout to, že kalkulaci zhoršují některé „klacky“, které pod „nohy“ malé fotovoltaice záměrně či neúmyslně hází stát.

Jsme jednou z nemnoha zemí (tuším se Slovenskem), která účtuje odděleně odběr a výrobu na jednotlivých fázích. Kvůli tomu je evidovaný přetok vyšší než by byl při počítání rozdílu na fázích společně, jak se děje skoro všude v Evropě (jak jsem popsal výše).

Nemám jak dopad tohoto „českého fenomenu“ (který souvisí i s povinným požadavkem na zapojení domů odběru do tří fází nad určitý příkon) odhadnout, ale rozdíl na takto, fyzikálně spíše „nekorektně“, účtovaném proudu je značný. Proti výnosu tři až pět korun za každou kWh spotřebovanou „doma“ jde při přetoku provozovateli FVE jen 0,5 Kč (dle použitých předpokladů). Přitom, rozložení odběru do fází je stejně v každou chvíli náhodné (jakkoliv by spotřeba měla být teoreticky nastavena rovnoměrně, ale to v praxi zajistit nejde), a proto je tento účetní mechanismus, který jde samozřejmě ku prospěchu distribuční společnosti, podle mne těžko zdůvodnitelný. Navíc vyžaduje instalace jinde nepoužívaných elektroměrů či úpravy zařízení pro FVE, aby tuto naši specifiku „uměla“.

Ještě větší problém představuje u nás převažující model, kde distribuční soustava končí de facto až „u dveří“ každého odběratele. Proto není jednoduché (či spíše je vyloučené), aby majitel malé FVE na rodinném domě „prodal“ svou elektřinu, kterou vyrábí a nespotřebuje, sousedovi, byť je jeho elektroměr centimetry (či desítky metrů) od jeho. A stejně tak neexistuje dobrý model využití FVE na střeše obytných domů, které též nejsou sto vyrobenou elektřinu „účetně“ využít, ač fyzikálně se to děje .

Pokud by „prodej nakrátko“ šel, soused by ochotně zaplatil místo své ceny tři až pěti korun (v modelovém propočtu) třeba dvě až čtyři koruny, a to by výrazně zvýšilo výnos provozovateli FVE. Přitom, při dnešní malé hustotě FVE je velmi pravděpodobné, že fyzikálně řečeno k tomuto prodeji dochází, ale s tím rozdílem, že distribuční společnost (a také stát), za využití pár metrů či centimetrů svého vedení, účtují přes dvě koruny za kWh.

Pokud bychom toto ilustrovali na propočtu (předpokládejme kupříkladu, že čtvrtina přetoku byla vinou účtování a u poloviny přetoku by se uplatnil „prodej nakrátko“), byl by výnos z naší FVE následovný:

  1. Již dnes využitá část 4 (cena) x 0,65 (podíl výroby) x 6000 (výroba za rok) = 15 600
  2. Jiné účtování přetoků 4x 0,25 x 0,35 x 6000 = 2 100
  3. Prodej na krátko 3 x 0,5 x 0,35 x 6000 = 3 150
  4. Prodej přetoků 0,5 x 0,25 x 0,35 x 6000 = 262,5

Celkem tedy na místo 16 650 korun za rok by to bylo 21 112,5 koruny, tedy o více než čtvrtinu více, než dle aktuálního propočtu. A shodou okolností by to byla podobná suma, jakou dosahujeme za pomoci státní dotace na starší FVE. Znamenalo by to mnohem vyšší či rychlejší návratnost, či možnost „ufinancovat“ mnohem dražší FVE.

Znamenaná to, že „jenom“ upravení podmínek pro provoz malých FVE, a to nikoliv směrem k „potlačení ekonomie a fyziky“. Naopak, změny by šly spíše směrem k jejímu respektu. Výsledek by znamenal podstatnou podporu dokonce i pro malé, ekonomicky nejméně výhodné FVE (které z podstaty věci trpí vysokým nákladem na jednotku).

Samozřejmě, existuje mnoho důvodů pro to, aby stát poskytoval i nadále podporu pro tyto investice (a kompenzují faktické zvýhodnění staré, fosilní energetiky či podporu jaderných zdrojů), které mají velký celospolečenský efekt a část lidí k investici přesvědčí. Protistranou jsou nemalé výdaje státu, které u nás obvykle platíme z peněz EU či jiných zdrojů mimo našich daňových výnosů.

Ale kombinace toho, že na jednu stranu stát majitele malých FVE poškozuje tím, jak nastavil pravidla, a na stranu druhou je dotuje, aby bylo ekonomicky přijatelné tuto státem požadovanou investici provést, zavání tak trochu Kocourkovem.

Cesta od dnes jedné z „nejšpinavějších“ energetik Evropy (z pohledu skleníkových plynů, ale někdy i jiných škodlivin) k energetice čistší a udržitelnější, nestojí tedy jen na dotačních programech, ale hlavně na vůli státu změnu iniciovat. A s ní by měla přijít i úprava pravidel a konceptů, které rozvoj třeba zrovna „malé fotovoltaické energetiky“ komplikují.

Uvedené, velmi hrubé kalkulace ukazují, že se blížíme situaci, kdy dokonce velmi malá, nedotovaná fotovoltaická energetika dává ekonomický smysl, pokud by pravidla umožňovala, v souladu s fyzikální logikou, uplatnit přímo vyšší podíl z výroby. A to přitom platí, že právě malá fotovoltaika na střechách představuje jeden z nejdražších zdrojů elektřiny (studie Lazard, Levelized Cost of Energy and Levelized Cost of Storage – 2020).

Zdroj: Studie Lazard, Levelized Cost of Energy and Levelized Cost of Storage 2020.

V případě větších instalací na střechách skladů či hal by kalkulace měly vycházet ještě příznivěji. Že tomu v praxi tak asi je, a že dokonce i „malá fotovoltaika“ (při dnešní investiční podpoře) přitahuje větší počet investorů, potvrzují data za rok 2019, kdy došlo ke zdvojnásobení počtu nových instalací (6 293, s instalovaným výkonem 51,4 MW). Navíc, existují i u nás první projekty instalací na střechách průmyslových budov, které vznikají bez dotací, a mají buďto dobrou návratnost pro podnik, nebo fungují na principu pronájmu střechy třetí straně.