Tepelná čerpadla: Prodeje do roku 2023, scénáře do 2040 a dostatek elektřiny

Aktualizační poznámka, 23.4.2024:
Tabulka prodejů byla doplněna o rok 2023.

Šetření zpracované Oddělením analýz a datové podpory koncepcí Ministerstva průmyslu a obchodu (MPO) je prováděno u všech pro MPO známých dovozních a výrobních firem v rámci České republiky. Šetření je zaměřeno na strukturu dodávek tepelných čerpadel na český trh za předcházející rok.

Za rok 2022 došlo ke dvojnásobnému nárůstu prodeje tepelných čerpadel. Tepelná čerpadla vzduch-voda se podílela na celkovém výsledku z 96 %. Nárůst v tomto sektoru je oproti roku 2021 také dvojnásobný.

Enormní nárůst prodejů tepelných čerpadel v roce 2022 byl způsoben kombinací několika faktorů – jedná se především o skokový růst cen zemního plynu. Dalším významným faktorem byla také změna legislativy zpřísňující ekologické podmínky pro výstavbu nových rodinných a bytových domů a v neposlední řadě působilo i zvyšování cen elektřiny.

Za rok 2023 došlo jen k mírnému poklesu prodeje tepelných čerpadel (o 8 %). Většina tepelných čerpadel však byla dodána na tuzemský trh v první polovině roku (cca do 40 tis. ks), kdy byly realizovány ještě zakázky masivně nasmlouvané v roce předchozím. Nepotvrdily se předchozí prognózy o setrvalém růstu dodávek, byť se předpokládala nižší dynamika vývoje.

Tab. 1 Prodeje tepelných čerpadel podle jejich druhu (Zdroj: MPO)

Obr. 2 Graficky vyjádřený růst prodejů TČ v letech 2011 až 2022 (Zdroj: MPO)

Obr. 3 Podíly nově dokončených bytů a domů vytápěných tepelnými čerpadly v letech 2011 až 2022 (Zdroj: MPO)

Hodnocení zdrojové přiměřenosti elektrizační soustavy ČR do roku 2040

MPO statisticky zjištěné údaje o prodejích tepelných čerpadel je zajímavé dát do souvislosti se scénáři zdrojové přiměřenosti elektrizační soustavy ČR do roku 2040 zpracované ČEPS a vydané za rok 2022. ČEPS v zásadě pracuje se třemi scénáři.

Respondentní/Konzervativní scénář spotřeby lze považovat za realizovatelný s relativně vysokou pravděpodobností, neboť:

1. je bez nadsazených ambicí v souladu s udržitelnou strategií dekarbonizace v návaznosti na dosavadní evoluční vývoj zelené transformace
2. směřuje udržitelně k dosažení platných cílů EU (udržitelně z hlediska bezpečnosti, hospodárnosti, soběstačnosti, ekologie a sociálních dopadů).

Předpokládaný širší vývojový rámec tohoto scénáře v klíčových oblastech:

1. politická reprezentace bude podporovat zelenou transformaci s pozvolna narůstající intenzitou
2. růst ekonomiky, dotace z EU a výnosy z penalizací za znečišťování životního prostředí umožní realizaci elektrifikačních záměrů a zabrání možným sociálním otřesům spravedlivou kompenzací nepříznivých dopadů
3. obyvatelstvo se bude zvolna přizpůsobovat zásadám udržitelnosti v ČR a podřizovat svoji spotřebu (i elektřiny) možnostem výroby a dodávky elektřiny
4. v rámci nových technologií budou v realistické časové ose nasazována především osvědčená řešení (např. v oblasti vodíku)
5. v ochraně životního prostředí a klimatu bude sice hlavním, ale nikoliv absolutně dominujícím, cílem dekarbonizace provázená souborem dalších cílů (soběstačnost, bezpečnost a spolehlivost dodávek elektřiny)
6. dojde k postupnému zrychlení tempa zavádění nezbytných legislativních a regulatorních změn

Progresivní scénář spotřeby se zakládá na cílech navrhovaného legislativního balíčku Fit for 55, představený Evropskou komisí 14. července 2021. Jeho prioritou je 55 % snížení emisí CO₂ v roce 2030 ve srovnání s rokem 1990 a následné dosažení uhlíkové neutrality Evropské unie v roce 2050. Pro splnění těchto cílů plánuje Komise vytvoření nového trhu s povolenkami pro dopravu a budovy, zpřísnění a rozšíření stávajícího trhu s povolenkami o námořnictví, podporu rozvoje elektromobility, tepelných čerpadel, stejně jako i zvýšení energetické efektivity a elektrifikaci průmyslu. Balíček Fit for 55 tak klade pro dekarbonizaci ekonomiky ambicióznější cíl redukce emisí, než je dosavadních 40 %. V rámci Progresivního scénáře spotřeby je tak nutno předpokládat, že ČR realizuje vysoce aktivní zelenou transformaci po útlumu způsobeném pandemií COVID-19 a energetickou krizí. V rámci predikce je zohledněn také nárůst konečné spotřeby způsobený strategicky, ekonomicky či technologicky vynucenou náhradou fosilních paliv v různých oblastech průmyslu (např. významnější přechod na elektrotavbu v metalurgii). Scénář také uvažuje aktivní roli státu při transformaci, a to zejména ve formě pohotového vyhledávání vhodných legislativních a technologických řešení, posílení zelených investic a ekonomických opatření pro účely dekarbonizace. Zelená transformace se také týká managementu spotřeby a chování spotřebitelů, tedy předpoklad, že se odběratelé budou s rozvojem zelených politik poměrně rychle přizpůsobovat zásadám udržitelnosti a podřizovat svoji spotřebu energii možnostem disponibilních zdrojů. Zejména nároky na razantní zvýšení spotřeby elektřiny vlivem elektrifikace budou zmírňovány zvyšováním energetické efektivity spotřebičů potažmo procesů, nárůstem počtu prosumerů (prosumer je spotřebitel nebo skupina společně jednajících spotřebitelů, kteří spotřebovávají, ukládají nebo prodávají elektřinu vyrobenou v jejich prostorách) a zlepšujícími se energetickými parametry budov. Velký rozvoj se díky tomu očekává na poli chytrých spotřebičů, které umožňují efektivnější optimalizaci svého odběru elektřiny.

Ve srovnání s Respondentním/Konzervativním scénářem roste spotřeba v Progresivním scénáři rychleji, a sice vlivem rozsáhlejší elektrifikace. I odběr domácností a průmyslu nepatrně roste – elektrifikace provozů a zavádění smart řídících technologií je do značné míry kompenzováno zvyšující se účinností spotřebičů. Objem spotřebované energie pro rok 2030 se očekává 82 TWh, zatímco v roce 2040 už se blíží 98 TWh, což je zhruba o 14 % více než v Respondentním/Konzervativním scénáři.

Dekarbonizační scénář spotřeby uvažuje ze všech scénářů nejprogresivnější předpoklad útlumu fosilních paliv a nejvyšší míru elektrifikace konečné spotřeby, což by mělo umožnit dekarbonizaci české ekonomiky k roku 2050. Predikce zohledňuje strategické cíle odsouhlasené členskými státy Evropské unie a nachází inspiraci hlavně ve scénářích německé studie Klimaneutrales Stromsystem, která předpokládá uspíšení elektrifikace v kontextu konfliktu na Ukrajině. Klíčovým východiskem je již přijatý koncept ČR pro zajištění čisté elektřiny z obnovitelných a jaderných zdrojů umožňující dosáhnout kromě klimatických závazků také naše další cíle: bezpečnost, soběstačnost a spolehlivost při zajištění dodávek elektřiny pro ČR za rozumné ceny a v dostatečné kvalitě.

V rámci výše popsaných scénářů se v oblasti instalací tepelných čerpadel počítá s vývojem, který je zachycen v přiložených grafech. Tepelná čerpadla hrají významnou roli v elektrifikaci, potažmo dekarbonizaci konečné spotřeby (především domácností). Predikce vývoje počtu tepelných čerpadel vychází ze strmého růstu jejich ročních dodávek v posledních letech doprovázených růstem jimi využité energie prostředí. Pro stanovení potřebné spotřeby elektřiny je předpokládán postupně se snižující sezónní faktor SCOP v závislosti na každoročně klesajícím podílu TČ typu země-voda a silně převažujícím podílu TČ vzduch-voda.

Obr. Predikce vývoje tepelných čerpadel – Respondentní/Konzervativní scénář (Zdroj: ČEPS)

Obr. Predikce vývoje tepelných čerpadel – Progresivní scénář (Zdroj: ČEPS)

Obr. Predikce vývoje tepelných čerpadel – Dekarbonizační scénář (Zdroj: ČEPS)

Pokud se podíváme na předpoklady, ze kterých vychází scénáře ČEPS do roku 2040, tak je zřejmé, že roční prodej 60 tisíc kusů tepelných čerpadel v roce 2022 významně předehnal očekávání a rovněž více než 55 tisíc tepelných čerpadel v roce 2023 je výše. V Respondentním/Konzervativním scénáři se s tak vysokým počtem ani nepočítalo. V Progresivním scénáři se předpokládalo dosažení 60 tisíc kusů v roce 2028 a i v nejambicióznějším Dekarbonizačním scénáři až na přelomu let 2025–2026.

Je nutné si také uvědomit, jak ČEPS uvádí, tak za předpokladu dalšího trvání podpory rozvoje tepelných čerpadel vede i konzervativní predikce v rámci Respondentního/Konzervativního scénáře růstu počtu TČ na očekávaný celkový počet 1 milionu zařízení v roce 2040 na jejich celkovou spotřebou ve výši cca 9 TWh. To je více než 10 % současné, ale i v roce 2040 očekávatelné výroby elektřiny v ČR. Přitom v Progesívním a Dekarbonizačním scénáři se předpokládá cílový stav ještě vyšší, a to 1,3 až 1,6 miliónů zařízení v provozu.

Přínos fotovoltaiky do roku 2040

ČEPS ve scénářích samozřejmě pracuje i s rozvojem instalací fotovoltaických elektráren. Používá predikci vývoje prosumerů, což jsou spotřebitelé nebo skupiny společně jednajících spotřebitelů, kteří spotřebovávají, ukládají nebo prodávají elektřinu vyrobenou v jejich prostorách. Predikce vývoje podle scénářů je v grafech.

Obr. Predikce vývoje prosumerů – Respondentní/Konzervativní scénář (Zdroj: ČEPS)

Obr. Predikce vývoje prosumerů – Progresivní scénář (Zdroj: ČEPS)

Obr. Predikce vývoje prosumerů – Dekarbonizační scénář (Zdroj: ČEPS)

Z uvedených scénářů vyplývá, že z počátku příznivý rychlejší vývoj instalovaného výkonu FVE a spotřeby se postupně zpomaluje. Potenciál přínosu fotovoltaiky při využití tepelných čerpadel při vytápění, při přípravě teplé vody, je však z hlediska bilance v ČR poměrně malý, takže většina elektřiny spotřebovaná tepelnými čerpadly bude mít původ v jiných zdrojích elektřiny.

Bilance export-import elektřiny se vyvíjí negativně

Bohužel, saldo exportu a importu elektřiny v ČR se mění v neprospěch exportu. Odkud však ČR elektřinu doveze? K tomu ČEPS pro jednotlivé scénáře zpracoval i grafická mapová vyjádření salda evropských zemí v různých letech. Pro informaci jsou uvedeny údaje k roku 2030.

Obr. Saldo exportu a importu evropských zemí v roce 2030: a) Respondentní scénář. (Zdroj: ČEPS)

Obr. Saldo exportu a importu evropských zemí v roce 2030: b) Progresivní scénář. (Zdroj: ČEPS)

Obr. Saldo exportu a importu evropských zemí v roce 2030: c) Dekarbonizační scénář. (Zdroj: ČEPS)

S nepříznivým vývojem českého salda od současného exportního přebytku k budoucímu importnímu nedostatku souvisí nárůst počtu hodin s bilančně nezajištěnou dodávkou elektřiny v ČR. Tento stav se popisuje pravděpodobnostním indikátorem LOLE v počtu hodin za rok. V případě Respondentního scénáře jde do roku 2040 o zcela přijatelný nárůst z 0 na 3 hodiny/rok. V případě Progresivního scénáře by již v roce 2035 šlo o zcela nevyhovujících 146 hodin/rok s nárůstem na 389 hodin/rok v roce 2040. U Dekarbonizačního scénáře vzniká nepřiznivý stav 105 hodin/rok již v roce 2030, když v roce 2040 by se pravděpodobnost nezajištění dodávky elektřiny vyšplhala na 1 085 hodin/rok.

Hodnocení vychází ze zdrojových dat ENTSO-E platných k březnu 2022 a českých dat k říjnu 2022, přičemž zahrnuje změny zejména v německé a francouzské strategii pro energetiku. Tyto změny a zveřejněné podmínky taxonomie a balíčku Fit for 55 vyvolají zvýšenou spotřebu vodíku (zejména z OZE), což ovlivní dostupné možnosti importu elektřiny ze zahraničí.

Zejména z Progresivního a Dekarbonizačního scénáře MAF CZ dále vyplývá, že Česká republika bude od roku 2025 rizikově importní s předpokladem velké závislosti na dovozu elektřiny z přebytkových zemí (Francie, Německo). Zůstává přitom otázkou, zda bude elektrická energie z těchto zemí skutečně exportována nebo bude v případě přebytku využita v domácím průmyslu na výrobu vodíku. Po roce 2030 je pak indikováno další zhoršení situace, které by mohlo vést k vážným problémům s přiměřeností soustavy k jejichž řešení bude nezbytné přijat opatření například formou zavedení kapacitního mechanismu.

Nejnákladnější složku po pokrytí spotřeby elektřiny ČR roce 2040 představují čisté importy (v roce 2035 v Dekarbonizačním scénáři dosahují 23 % spotřeby ČR s cenou 11,5 tisíc Kč/MWh). Vysoký tuzemský podíl OZE není schopný dostatečně uspokojit poptávku v zimních měsících a vybilancovat výkonovou potřebu.

Závěr

Zatím jednoroční předstih počtu instalací tepelných čerpadel před jeho předpokládaným vývojem a předstih vývoje jejich podílu na spotřebě elektrické energie se jako tragický samozřejmě nejeví. Pokud bude včas dokončena předpokládaná výstavba nových elektrárenských zdrojů nebo se změní podpora instalací TČ.