Co ovlivňuje cenu elektřiny? Nejlevnější je ta ze slunce, nejdražší z plynu

Cena elektřiny a ceny energií obecně jsou v poslední době v hledáčku všech firem i spotřebitelů. Cena elektřiny je přitom na velkoobchodním trhu výrazně proměnlivá. Jak se stanovuje a z jakých zdrojů pochází? A jak ji ovlivňuje cena zemního plynu, jehož dovoz z Ruska (odkud je ho valná většina) je třeba omezit?

Pro vysvětlení tvorby ceny elektřiny je potřeba vědět, jak se v síti zajišťuje vyrovnávání výroby elektřiny s její spotřebou a podle čeho si jednotlivé elektrárny stanovují minimální cenu, za kterou jsou ochotny elektřinu na trhu prodávat.

Jak se v síti vyrovnává výroba a spotřeba

Základní princip elektrické sítě spočívá v tom, že výroba elektřiny musí být vždy zhruba stejná jako její spotřeba. Jestliže spotřeba výrazně přesáhne výrobu, dochází k většímu namáhání generátorů elektřiny. Pokud naopak výroba výrazně přesáhne spotřebu, může docházet k poškozování elektrické rozvodné sítě. Obojí pak v extrémním případě může vést k tak zvanému blackoutu, tedy k přerušení dodávky elektřiny. Výrobu a spotřebu je proto nutné neustále balancovat v reálném čase.

Spotřeba elektřiny se v průběhu dne liší – přes den je zpravidla vyšší než v noci. V zimě bývá poptávka po elektřině vyšší z důvodu vytápění, nicméně kvůli oteplování klimatu a rostoucí potřebě využívat klimatizace může v dalších dekádách letní spotřeba převýšit zimní.

: Zdroj: ERÚ

Spotřebu elektřiny lze do určité míry dopředu odhadovat, a je proto možné předem plánovat i to, kolik elektřiny bude v každém okamžiku potřeba vyrobit. Toto plánování, tedy propojování nabídky elektráren na výrobu elektřiny s předpokládanou poptávkou dodavatelů elektřiny, probíhá na energetické burze (o tom dopodrobna dále).

Protože však spotřebu elektřiny nelze nikdy odhadnout zcela přesně, v síti se vždy budou vyskytovat malé odchylky, které je potřeba v reálném čase vyrovnávat. Tuto regulaci provádí provozovatel přenosové soustavy, kterým je v České republice společnost ČEPS. Její řídící středisko sleduje v reálném čase spotřebu elektřiny v Česku a zajišťuje vyrovnávání výroby se spotřebou.

Zjednodušeně řečeno: ČEPS dává pokyny ke zvýšení nebo snížení výkonu vhodných nasmlouvaných elektráren – typicky uhelných nebo plynových, které mohou rychle začít vyrábět elektřinu v případě jejího nedostatku nebo s výrobou rychle přestat v případě přebytku. Kromě běžných elektráren jsou na pokrytí špiček poptávky po elektřině připraveny ještě další elektrárny v záloze, zpravidla plynové. Protože poptávka dosahuje špiček pouze malou část roku, jsou tyto elektrárny po většinu roku nevyužity a na běžném trhu by nemohly pokrýt své fixní náklady. Provozovatel přenosové soustavy tedy za poskytování podpůrných služeb platí kromě variabilních plateb za objem využitých služeb také fixní měsíční platby (za instalovaný výkon), kterými mohou elektrárny pokrývat své fixní náklady.

Od začátku roku 2021 platí volnější pravidla, podle nichž bude v budoucnu možné otevřít trh s těmito službami pro více obchodních modelů: například pro bateriová úložiště nebo pro flexibilitu ve spotřebě. Tu mohou nabízet třeba velké chlazené sklady, kde příliš nezáleží na rozdílu několika stupňů Celsia. Při nedostatku elektřiny mohou o něco odložit chlazení nebo naopak při přebytku elektřiny sklady zchladit více, a tím síť stabilizovat. Firmy jsou motivovány poskytovat podpůrné služby jednak fixními kapacitními platbami, jednak poplatky za každé skutečné využití těchto služeb.

Jak vybrat, které elektrárny poběží

Spotřeba elektřiny v Česku se v závislosti na dni a hodině pohybuje mezi 4,5 GW až 11,5 GW. Celkový instalovaný výkon všech elektráren (včetně tepláren) je ale zhruba 21,3 GW. Protože export do zahraničí má svá kapacitní omezení, mohou v určitém okamžiku běžet vždy jen některé elektrárny, zatímco ostatní jsou ponechány vypnuté.

Zdroj: Fakta o klimatu

Pro zapínání a vypínání elektráren jsou zásadní tyto parametry: jejich maximální možná výroba (instalovaný výkon), rychlost, s jakou je možné je zapnout, například k pokrytí denní špičky spotřeby, a také náklady na výrobu elektřiny.

Elektrárny v Česku lze zjednodušeně rozdělit do následujících hlavních kategorií (pro zjednodušení jsou v tabulce vynechány přečerpávací elektrárny, o výkonu asi 1,2 GW, které jenom umožňují elektřinu v omezené míře ukládat):

Zdroj: Fakta o klimatu

Které elektrárny v daný den a hodinu poběží, o tom se rozhoduje na burze s elektřinou – poběží ty, kterým se na daný den a hodinu podaří svou elektřinu na trhu prodat. Elektrárny samozřejmě musí při prodeji elektřiny respektovat svou schopnost elektřinu v daný den a hodinu skutečně vyrobit, tedy brát v potaz i svou dobu náběhu.

Jako první se k uspokojení poptávky využívají ty zdroje, které produkují elektřinu nejlevněji (tzn. podávají nejnižší cenové nabídky). Když je poptávka vyšší, než kolik mohou tyto levné zdroje pokrýt, využívají se dražší a dražší zdroje – dokud není poptávka uspokojena. Naopak při snižování poptávky po elektřině se nejdražší zdroje přestávají využívat jako první. Tomuto seřazení zdrojů podle ceny se v angličtině říká „merit order“.

Zdroj: Fakta o klimatu

Jak ilustruje graf vlevo, v danou chvíli obvykle není k dispozici veškerý instalovaný výkon. Počasí omezuje výkon solárních a větrných elektráren.

Uhelné a plynové elektrárny často rezervují část svého výkonu na vyrovnávání výroby a spotřeby (dle pokynů společnosti ČEPS), a tento výkon proto nemohou nabízet na burze. Výkon jaderných elektráren zase mohou omezit plánované odstávky.

Tento ilustrativní graf „merit orderu“ je ale velmi zjednodušený. Nabídkové ceny jednotlivých elektráren nejsou veřejně k dispozici, každá elektrárna v dané kategorii má v praxi trochu jinou efektivitu, a tedy trochu jiné náklady.

Skutečná křivka „merit orderu“ tak bude tvořena spoustou mírně odlišných cenových úrovní místo těch několika málo, jež ukazujeme zde.

Jak elektrárna stanovuje minimální cenu, za kterou bude dodávat

Obecně vzato mají elektrárny dva druhy nákladů – fixní a variabilní. Fixní náklady jsou výdaje, které musí majitel elektrárny platit bez ohledu na to, jestli elektrárna běží, nebo stojí. Jsou to například mzdy zaměstnancům, náklady na údržbu či rozpočítané náklady na stavbu elektrárny. Variabilní náklady jsou výdaje, které musí majitel zaplatit za každou jednotku vyrobené elektřiny. Sem patří zejména cena paliva, a případně i cena emisní povolenky, pokud elektrárna při výrobě elektřiny spaluje fosilní paliva, a tedy vypouští oxid uhličitý.

Každý majitel elektrárny chce vyrábět elektřinu vždy, když se mu to vyplatí, tedy když cena prodané jednotky elektřiny přesáhne její výrobní náklady. Elektrárny tak nabízejí elektřinu za částku, která se rovná jejich variabilním nákladům – za nižší částku nejsou ochotny elektřinu vyrábět (s výjimkou jaderných elektráren, které je drahé odstavovat). Za vyrobenou elektřinu pak elektrárny zpravidla dostanou vyšší částku, než jaká byla jejich nabídková cena – dostanou peníze podle ceny elektřiny na trhu.

Jak se stanovuje cena elektřiny na trhu

V každém okamžiku se porovnává poptávka po elektřině od zákazníků s minimálními cenami od jednotlivých elektráren. V případě České republiky se to děje na energetické burze PXE v Praze. Elektřinu vždy vyrábějí ty nejlevnější elektrárny, které jsou dohromady schopny uspokojit poptávku. Cena elektřiny na trhu je pak ta, za kterou elektřinu vyrábí ten poslední (nejdražší) zdroj, který je ještě potřeba k uspokojení poptávky.

Výslednou cenu elektřiny obdrží všechny právě vyrábějící elektrárny – i ty, které měly nižší nabídkovou částku. Tím trh motivuje elektrárny nabízet elektřinu za nejnižší možné ceny (kdyby nabídly vyšší, posunou se v „merit order“ a jejich služby nemusí být vůbec využity), zároveň elektrárny většinou dostanou vyšší částku, ze které pak mohou generovat provozní zisk. Celkově to tedy znamená, že čím vyšší je poptávka po elektřině, tím více se musí zapojovat dražší a dražší zdroje, což navyšuje cenu elektřiny pro celý trh.

Praktickou ukázku toho, jak vypadá graf poptávky a nabídky elektřiny, můžete nalézt například na stránkách českého operátora trhu s elektřinou.

Z čeho pokryje elektrárna své fixní náklady

Když elektrárna vyrábí, generuje provozní zisk, protože cena elektřiny na trhu je většinou o něco vyšší než nabídková cena. Fixní náklady pak elektrárna pokrývá z tohoto provozního zisku. Protože však výši jejich příjmů z jednotky vyrobené elektřiny určuje trh, závisí provozní zisk elektrárny na průměrné ceně elektřiny na trhu.

Pokud budou tyto ceny příliš nízké, některé elektrárny nezvládnou pokrýt své fixní náklady a budou uzavřeny. Tím se ovšem sníží nabídka kapacit pro výrobu elektřiny a zvýší se průměrná cena elektřiny. Je-li průměrná cena elektřiny naopak vysoká, přiláká to investice do nových, levnějších elektráren, které pak rozšířením nabídky pro výrobu levnější elektřiny způsobí snížení průměrné ceny elektřiny. Takto se trh s elektřinou sám reguluje.

Které zdroje elektřiny jsou nejlevnější a které nejdražší

Nejlevnější elektřinu v současnosti produkují obnovitelné zdroje. Ty nepotřebují žádné palivo a neplatí za emisní povolenky, protože nevypouštějí oxid uhličitý. Jejich variabilní náklady jsou tak téměř nulové. Tyto zdroje vyrábějí elektřinu vždy, kdy je to dle aktuálních podmínek možné.

Zdroj: Fakta o klimatu

Druhým nejlevnějším zdrojem jsou (již postavené) jaderné elektrárny, protože mají velmi nízké variabilní náklady. Pokud však připočteme fixní náklady, vycházejí jaderné zdroje poměrně draze, což je jeden z důvodů, proč se v posledních desetiletích v Evropě staví velmi málo nových jaderných elektráren.

Na trhu mají jaderné elektrárny zvláštní postavení, neboť je obtížné regulovat jejich výkon. Pokud jsou v daný moment poptávku schopny pokrýt jen obnovitelné a jaderné zdroje, mají přednost jaderné (zápornou nabídkovou cenou jednoduše na burze vytlačí obnovitelné zdroje).

V době, kdy výroba z obnovitelných zdrojů a jaderných elektráren k pokrytí celé poptávky po elektřině nestačí, přicházejí na řadu mnohem dražší zdroje, u kterých je možné vyrábět elektřinu dle potřeby (jsou regulovatelné). Mezi ně patří například elektrárny na uhlí, zemní plyn či biomasu.

Pořadí jejich využití opět určí to, za jak nízkou cenu jsou tyto elektrárny schopny elektřinu vyrobit. To závisí na cenách paliva pro tyto elektrárny a na jejich emisní náročnosti – čím víc oxidu uhličitého na jednotku vyrobené elektřiny elektrárna vypustí, tím víc musí zaplatit na emisních povolenkách a tím je jednotková cena vyrobené elektřiny dražší. Pomocí tohoto mechanismu motivují emisní povolenky ke snižování emisní náročnosti celé soustavy.

Emisní povolenky dopadají tvrdě například na hnědé uhlí – oproti zemnímu plynu má hnědé uhlí skoro třikrát vyšší emisní náročnost. Pro hnědouhelné elektrárny tvoří emisní povolenky převážnou část variabilních nákladů.

Mezi cenou nejlevnějších a nejdražších zdrojů jsou obrovské rozdíly. Během jednoho dne tak může cena elektřiny oscilovat mezi nulou a několika stovkami eur, podle momentální spotřeby a podle výroby z obnovitelných zdrojů. Instalovaný výkon obnovitelných zdrojů bude v Evropě nadále růst. Můžeme tedy čekat častější hodiny s velmi nízkou cenou elektřiny, a tedy i méně hodin s velmi vysokými cenami elektřiny. Tímto způsobem budeme postupně snižovat závislost na fosilních zdrojích a také emise skleníkových plynů v energetice. Velkých výkyvů ceny elektřiny na burze se ale jen tak nezbavíme.

Jak vypadá podpora obnovitelných zdrojů

Solární a větrné zdroje mají velmi nízké provozní náklady a relativně vysoké investiční náklady. To je kombinace, která přináší velké riziko pro investora, že se jeho investiční náklady z ceny na burze nesplatí. Státy EU proto nabízejí různé formy podpory, aby soukromé investory k výstavbě těchto zdrojů motivovaly.

Nejčastější formou je tak zvaný feed in tariff, u kterého stát nabízí dlouhodobou garanci minimální výkupní ceny. Výrobci sice nadále obchodují na burze, stát jim ale vyrovná příjmy, pokud je cena na burze nižší než ta garantovaná. Tento mechanismus se uplatňuje i na různé další obnovitelné zdroje elektřiny, od bioplynových stanic až po malé vodní elektrárny. Část nákladů na tuto podporu v Česku platí přímo zákazníci v rámci regulované složky ceny elektřiny, část nákladů pokrývá stát z výnosů prodeje emisních povolenek. S postupným snižováním investičních nákladů také může klesat minimální výkupní cena, v Evropě se v dnešní době nejčastěji určuje formou aukcí.

Kombinace vysokých investičních nákladů a nízkých provozních nákladů se ovšem týká i nových jaderných zdrojů. Proto akciová společnost ČEZ při diskuzích o výstavbě nových reaktorů opakovaně požaduje od státu nějakou podporu nebo garanci výkupní ceny.

Kdy na burze probíhá obchod s elektřinou na daný den a danou hodinu?

Když situaci trochu zjednodušíme, dá se říct, že elektřina se obchoduje ve dvou časových horizontech. Jednak krátkodobě na tak zvaném spotovém trhu, kde se obchoduje hlavně elektřina na příští den (day-ahead) a je možné tu obchodovat i elektřinu na právě probíhající den (intra-day). V tomto horizontu se elektřina obchoduje na každou hodinu daného dne zvlášť.

Dále se obchoduje dlouhodobě na tak zvaném futures trhu. Tím si většina dodavatelů elektřiny zajistí alespoň část odhadované spotřeby svých zákazníků. Tento trh funguje stejným způsobem jako trh v reálném čase, ale pracuje s odhadovanými budoucími náklady na výrobu elektřiny jednotlivých elektráren. Elektřina nakoupená na tomto trhu je většinou mírně dražší (protože je v ní započítáno riziko), chrání ale dodavatele před náhlým kolísáním ceny elektřiny, které při obchodování v reálném čase může nastat. Díky nákupům dopředu mohou dodavatelé nabízet svým zákazníkům fixovanou cenu elektřiny na několik let dopředu. V tomto horizontu se obchoduje hlavně fixní odběr (tzv. base load) na zvolený den, měsíc, kvartál nebo kalendářní rok.

Proč je cena elektřiny na českém trhu tolik závislá na ceně elektřiny v Německu?

Obchodníci na burze s elektřinou mají možnost nakoupit elektřinu na burze v Německu a prodat ji v Česku (a naopak). Přitom si ovšem musí nakoupit potřebnou kapacitu na přeshraničních elektrických vedeních od operátora přenosové sítě. Protože jsou však Německo a Česko relativně dobře propojené, většinu času se daří elektřinu mezi trhy přeprodávat a tím synchronizovat její cenu (tomu se říká arbitráž).

Některé země jsou přitom tak zvaně implicitně propojené, což znamená, že mají mezi sebou dostatek elektrických spojení a obchodníci si ani nemusí kvůli přeshraničním obchodům nakupovat kapacity na přeshraničních linkách. Takto je Česko propojeno se Slovenskem, Maďarskem a Rumunskem. Stejně dobře jsou mezi sebou propojeny také země západní Evropy. To znamená, že v praxi cenu elektřiny v Česku určuje mnohem „větší“ merit order, do kterého vstupuje na jedné straně také spousta elektráren z Německa a dalších okolních zemí a na druhé straně poptávka dodavatelů elektřiny z těchto zemí.

Dlouhodobým cílem EU je pak propojení celé Evropy do jednoho velkého, implicitně propojeného trhu. To umožní snazší přenos elektřiny mezi zeměmi – pokud tedy například bude větrno v Severním moři, tamní větrné elektrárny budou moci napájet elektřinou velkou část Evropy. K tomu ovšem bude mimo jiné potřeba posílit evropskou přenosovou soustavu.

Elektrárny nemusí prodávat jen přes burzu

Elektrárny nemusí svou elektřinu prodávat jen přes burzu. Mohou se dohodnout i s jinými subjekty (firmami či institucemi) na přímém odběru elektřiny formou dlouhodobé bilaterální dohody či power purchase agreement (PPA). Tato elektřina pak vůbec neprochází přes burzu a cena prodané elektřiny se řídí tím, co si dané subjekty mezi sebou dohodly.

Ceny takto prodané elektřiny ale v principu kopírují ceny na futures trhu. Při výrazně nižších cenách PPA by prodejce raději prodával na burze, při výrazně vyšších cenách PPA by na burze raději nakoupil nakupující. Výhodou PPA pro obě strany je flexibilita podmínek, jež si subjekty mohou mezi sebou domluvit.