Jaké jsou zdroje elektřiny ve Spojeném království v roce 2023?

Množství elektřiny vyrobené ve Spojeném království z fosilních paliv kleslo v roce 22 meziročně o 2023 % na nejnižší úroveň od roku 1957, odhaluje analýza Carbon Brief.

104 terawatthodin (TWh) vyrobených z fosilních paliv v roce 2023 je nejnižší úroveň za 66 let. Tehdy byl Harold Macmillan britským premiérem a Beatles John Lennon a Paul McCartney se právě setkali poprvé.

Elektřina z fosilních paliv se nyní od vrcholu v roce 199 snížila o dvě třetiny (2008 TWh). V rámci tohoto úhrnu kleslo uhlí o 115 TWh (97 %) a zemní plyn o 80 TWh (45 %).

Tyto poklesy byly způsobeny rychlým rozvojem obnovitelné energie (šestnásobný nárůst od roku 2008, přibližně 113 TWh) a nižší poptávkou po elektřině (pokles o 21 % od roku 2008, přibližně 83 TWh).

V důsledku toho fosilní paliva tvořila v roce 33 pouhých 2023 % dodávek elektřiny ve Spojeném království – což je jejich vůbec nejnižší podíl – z toho plyn tvořil 31 %, uhlí něco málo přes 1 % a ropa těsně pod 1 %.

Nízkouhlíkové zdroje tvořily 56 % z celkového počtu, z toho obnovitelné zdroje 43 % a jaderné 13 %. Zbytek pochází z dovozu (7 %) az jiných zdrojů (3 %), jako je spalování odpadu.

Celkově měla elektřina vyrobená ve Spojeném království v roce 2023 vůbec nejnižší uhlíkovou intenzitu, s průměrem 162 g oxidu uhličitého na kilowatthodinu (gCO2/kWh).

To zůstává daleko od vládní ambice 95% nízkouhlíkové elektřiny do roku 2030 – za pouhých sedm let – a plně dekarbonizované sítě do roku 2035.

• Fosilní vodopády
• Přesouvání akcií
• Obnovitelný vzestup
• Nejčistší síla
• Metodologie

Fosilní vodopády

Historicky výroba fosilních paliv neustále rostla s tím, jak se rozšiřovala velikost britské ekonomiky – a s tím související, jak rostla poptávka po elektřině.

Růst poptávky po elektřině se na konci 1970. a 1980. let zastavil, když se ekonomická situace země a průmyslové vztahy zhoršily. Pochod vzhůru se však brzy obnovil.

Poptávka po elektřině se pak na počátku 2000. století začala „oddělovat“ od ekonomického růstu, což vedlo k vrcholu v roce 2005. Od té doby poptávka prudce klesla, z 396 TWh v roce 2008 na 313 TWh v roce 2023, jak ukazuje tmavě modrá čára v obrázek níže.

Toto snížení poptávky o 83 TWh (21 %) odpovídá více než trojnásobku očekávaného výkonu jaderné elektrárny Hinkley Point C, která se v současnosti staví v Somersetu.

Snížení poptávky je výsledkem špatně pochopené kombinace efektivnějších spotřebičů a osvětlení, vysokých cen tažených drahým plynem a změn ve struktuře Spojeného království, které se přesouvá ke stále více řízené ekonomice, spíše než výrobě.

(Ve střednědobém až dlouhodobém horizontu se očekává, že poptávka po elektřině poroste, protože doprava a vytápění jsou stále více elektrifikovány pomocí elektrických vozidel a tepelných čerpadel.)

Zatímco poptávka po elektřině klesala, Spojené království také začalo rychle rozšiřovat svou kapacitu obnovitelné energie, především z větru, ale také ze solární energie a bioenergie.

Výsledkem je, že výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů vzrostla šestinásobně z 23 TWh v roce 2008 na 135 TWh v roce 2023, jak ukazuje červená čára v grafu níže.

Kombinovaný dopad klesající poptávky (-83 TWh) a rostoucích obnovitelných zdrojů (+113 TWh) působí jako kleště na výrobu elektřiny z fosilních paliv, která ji tlačí ze dvou směrů.

Poté, co Spojené království dosáhlo vrcholu na 303 TWh v roce 2008, získalo v roce 104 pouze 2023 TWh elektřiny z fosilních paliv – jak ukazuje strmá černá čára na obrázku níže – snížení o dvě třetiny za 15 let. Tím se produkce fosilních paliv dostala na nejnižší úroveň od roku 1957.

V roce 1957 byl Harold Macmillan z Konzervativní strany zvolen britským premiérem v lednu poté, co Anthony Eden rezignoval kvůli špatnému zdraví.

Ve stejném roce byla zřízena Centrální rada pro výrobu elektřiny, aby „stála rozsvícená světla“. Byla zodpovědná za výrobu elektřiny, přenos a prodej ve velkém v Anglii a Walesu až do privatizace sektoru elektřiny v 1990. letech.

První komerční jaderná elektrárna na světě v Calder Hall v Cumbrii právě otevřela svůj druhý blok, ale fosilní paliva stále dodávala 97 % elektřiny Spojeného království.

Téhož roku byl znovu otevřen Suezský průplav, Sovětský svaz vypustil „Sputnik 1“ – první umělou družici na oběžné dráze Země – a vláda Spojeného království představila plány, které umožní ženám poprvé vstoupit do Sněmovny lordů.

Přesouvání akcií

Po většinu minulého století vyráběla fosilní paliva téměř veškerou elektřinu Spojeného království, jak ukazuje černá čára na obrázku níže. Fosilní paliva – převážně uhlí – tvořila v roce 97 1957 % z celkového počtu, což je číslo, které se po desetiletí téměř nezměnilo.

Vzestup jaderné energie (tmavě modrá čára) od konce 1950. let 1956. století – po otevření Calder Hall v roce XNUMX – tlačil podíl fosilních paliv dolů.

Přesto poptávka po elektřině nadále rostla a první jaderné reaktory se začaly odstavovat na počátku 2000. století, kdy je nahradil pouze Sizewell B v Suffolku v roce 1995.

Vzhledem k tomu, že obnovitelné zdroje jsou stále ještě v plenkách, znamenalo to, že v roce 2008 Spojené království stále získávalo 76 % své elektřiny z fosilních paliv. Z toho bylo 45 % z plynu a 30 % z uhlí.

Od té doby podíl fosilních paliv klesl na rekordně nízkých 33 % v roce 2023 a v tomto procesu je překonaly obnovitelné zdroje (červená čára).

Podíl obnovitelných zdrojů dosáhl v roce 43 rekordních 2023 %, přičemž zbytek tvořily jaderné zdroje (13 %, světle modrá čára), dovoz (7 %) a další zdroje (3 %).

Celkový podíl z nízkouhlíkových zdrojů – obnovitelných zdrojů a jádra – byl v roce 56 2023 %. Oproti rekordnímu 57 % podílu v roce 2022 to byl pokles o jeden bod v důsledku poklesu jaderné produkce.

Ambicí současné vlády je do roku 95 získávat 2030 % elektřiny v zemi z nízkouhlíkových zdrojů, což by znamenalo nárůst o 39 procentních bodů za sedm let.

K dnešnímu dni bylo nejrychlejší tempo nárůstu 25 procentních bodů za sedm let, kterého bylo dosaženo mezi lety 2010 (23 % nízkouhlíkové) a 2017 (48 %).

Cílem je pak úplná dekarbonizace sítě do roku 2035. Cíl opoziční Labouristické strany je ještě ambicióznější a doufá, že do roku 2030 dojde k úplné dekarbonizaci elektrické sítě. To by znamenalo nárůst o 44 procentních bodů za sedm let.

Obnovitelný vzestup

Nárůst obnovitelných zdrojů od roku 2008 byl téměř stejně strmý jako pokles fosilních paliv, jak ukazuje červená čára na obrázku níže.

Je však pozoruhodné, že od dosažení 134 TWh v roce 2020 se obnovitelné zdroje fakticky zastavily s výkonem 135 TWh v roce 2023, což odpovídá rekordu 135 TWh stanovenému v roce 2022.

To odráží rovnováhu mezi pokračujícím zvyšováním kapacity větru a slunce, změnami průměrných povětrnostních podmínek a sníženým výkonem bioenergie v posledních dvou letech.

135 TWh obnovitelné elektřiny v roce 2023 bylo tvořeno:

• 82 TWh z větru (meziročně o 2 TWh více, nárůst o 2 %);
• 35 TWh z bioenergie (pokles o 5 TWh a 13 % oproti úrovním z roku 2021);
• 14TWh ze solární energie (meziročně o 2 % více);
• 5 TWh z vodních elektráren (meziročně o 1 TWh méně, pokles o 9 %).

Zároveň uhlí téměř zmizelo z elektrizační soustavy Spojeného království a kleslo ze 119 TWh v roce 2008 na 4 TWh v roce 2023 (pokles o 115 TWh, 97 %), což ukazuje černá čára níže.

Plyn je nyní na úrovních, které se od poloviny 1990. let zřídkakdy objevují (šedá čára), a klesl ze 178 TWh v roce 2008 na pouhých 98 TWh v roce 2023 (pokles o 80 TWh, 45 %).

Také jaderná energetika pokračuje v poklesu a v roce 41 dosáhla 2023 TWh, což je meziroční snížení o 7 TWh (15 %) z již tak nízkých úrovní poté, co byl uzavřen Hinkley Point B v Somersetu a zbývajících pět stanic bylo dočasně odstaveno z důvodu plánované odstávky údržby.

Kapacita pro větrné projekty na pevnině i na moři vzrostla v roce 2023 o 0.6 GW a 1.1 GW.

Průměrné rychlosti větru v prvních 11 měsících roku 2023 byly podle vládních údajů hluboko pod dlouhodobým průměrem, zatímco rok 2022 byl jen mírně pod průměrem. To poněkud utlumilo celkový generační růst za poslední rok.

Větrný prosinec pomohl zvýšit celkové údaje o výrobě větrných elektráren za tento rok, přičemž nový rekord ve výrobě větru byl prozatímně stanoven 21. prosince podle National Grid ESO. Produkce větru dosáhla 21.8 GW mezi 8:00 a 8:30 dne 21. prosince, což představuje 56 % generačního mixu.

Je pozoruhodné, že v roce 2023 byla dokončena pouze jedna pobřežní větrná farma – výstavba 1GW Seagreen u východního pobřeží Skotska – zatímco v roce 3 byly uvedeny do provozu tři projekty o celkovém výkonu 2022GW.

V říjnu 2023 poslala Dogger Bank u pobřeží Yorkshire poprvé elektřinu do národní sítě. Po dokončení v roce 3.6 to bude největší pobřežní větrná farma na světě s výkonem 2026 GW.

Nicméně vládní ambice 50 GW větrné energie na moři do roku 2030 jsou nejisté poté, co poslední aukce na novou kapacitu obnovitelných zdrojů nedokázala zajistit žádné další projekty.

U bioenergie bylo 35 TWh v roce 2023 podobné úrovni dodané v roce 2022, ale bylo to méně než 40 TWh v letech 2020 a 2021. Rostlinná biomasa – především štěpka – tvoří přibližně dvě třetiny těchto ročních celkových celkových hodnot.

Čtyři bývalé uhelné bloky spalující dřevo v továrně Drax v Yorkshire tvoří přibližně jednu třetinu energie z bioenergie samy o sobě. Jejich produkce však byla v letech 2022 a 2023 utlumená, přičemž některé zprávy vyvolaly otázky ohledně pobídek, které jsou ve hře.

Mezitím se výroba elektřiny ze solární energie v roce 2 zvýšila pouze o 2023 %, a to navzdory prudkému nárůstu nových kapacit připojovaných k síti.

Počet hodin slunečního svitu v roce 2023 byl podle vládních údajů zhruba v souladu s dlouhodobým průměrem, zatímco rok 2022 byl neobvykle slunečný.

Podle údajů poradenské společnosti Rystad Energy citovaných společností Drax Electric Insights se očekávalo, že solární kapacita Spojeného království vzroste z 15 GW na začátku roku 2023 na 18 GW do konce roku.

Nedávný růst solárních instalací přichází po dlouhém období stagnace, kdy instalovaná kapacita dosáhla v roce 13 2018 GW a v roce 14 se vyšplhala pouze na 2022 GW.

Rystad Energy očekává, že solární kapacita Spojeného království bude nadále zrychlovat a v roce 25 přesáhne 2025 GW.

Poslední snížení produkce uhlí, o dalších 33 % v roce 2023, přišlo v době, kdy byly tři ze čtyř zbývajících britských uhelných elektráren uzavřeny.

West Burton v Nottinghamshire skončil v březnu, pak Drax v Yorkshire skončil v dubnu, následovaný Kilroot v Severním Irsku na konci září.

V provozu zůstává pouze Ratcliffe v Nottinghamshire, provozovaný energetickou firmou Uniper. Plánuje se uzavřít v září 2024, před vládní ambicí ukončit uhelnou energetiku do října 2024.

Zatímco Spojené království zaznamenalo v 1990. letech velký přechod z uhlí na plyn, „úspěch na plyn“, nedávné snížení spotřeby uhlí bylo způsobeno obnovitelnými zdroji a sníženou poptávkou. Tyto stejné síly také vytlačily plyn ze směsi.

Velký pokles výroby plynu v roce 2023 o 27 TWh (21 %) odráží kombinaci tohoto dlouhodobějšího trendu s jednorázovým obratem v dovozu elektřiny do Spojeného království.

Pokles v tmavě modré linii pro „ropu, dovoz a další“ v roce 2022 je způsoben tím, že se Spojené království v tomto roce vůbec poprvé stalo čistým vývozcem elektřiny.

Každý rok od otevření prvního „propojovacího vedení“ spojujícího sítě Spojeného království a Francie v roce 1986 je Spojené království čistým dovozcem elektřiny – kromě roku 2022.

Změna v roce 2022 byla způsobena rozsáhlými výpadky ve francouzské jaderné flotile, přičemž sousední země včetně Spojeného království nabraly nedostatek.

V roce 2023 se Spojené království opět stalo čistým dovozcem a nakupovalo 23 TWh elektřiny ze zemí včetně Francie, Nizozemska, Belgie a Norska. To bylo podobné jako v roce 2021 (25 TWh).

Přechod od čistého vývozce 5 TWh v roce 2022 k čistému dovozu 23 TWh v roce 2023 v kombinaci se stabilním výkonem z obnovitelných zdrojů a klesající poptávkou stlačí potřebu fosilních paliv.

Spojené království má nyní 8.4 gigawattů (GW) propojovací kapacity k propojení své elektrické soustavy se soustavou sousedních zemí. Za posledních pět let z toho bylo přidáno přibližně 4.4 GW.

Kromě toho bylo na konci roku 1.4 dokončeno propojovací vedení Viking Link o výkonu 2023 GW mezi Spojeným královstvím a Dánskem a jeho provoz byl zahájen 29. prosince.

Dalších 4.7 GW je schváleno regulačními orgány a plánovány jsou i další projekty v celkové výši 5.6 GW.

Nejčistší síla

Vzhledem k tomu, že fosilní paliva dosáhly rekordně nízkého podílu 33 % a uhlí kleslo na 1 % z celkového počtu, Spojené království zaznamenalo v roce 2023 vůbec nejnižší uhlíkovou skladbu elektřiny.

Uhlíková náročnost elektřiny – jinými slovy množství CO2 spojeného s každou jednotkou elektřiny – klesla v roce 162 na rekordně nízkých 2 g CO2023/kWh, což představuje meziroční pokles o 18 %.

Pokračuje to v dlouhodobějším trendu, jak ukazuje obrázek níže. V prvních letech série odrážejí snížení uhlíkové intenzity posun k účinnějším elektrárnám.

Rozšíření jaderné energetiky v 1970. a 1980. letech bylo následováno „pomlčkou za plynem“, který obsahuje méně uhlíku než uhlí. Zhruba od roku 2008 je pokles způsoben nárůstem obnovitelných zdrojů.

Vláda již dříve stanovila cíl snížit uhlíkovou náročnost výroby elektřiny do roku 100 pod 2 g CO2030/kWh. Od té doby byl klimatický cíl Spojeného království do roku 2050 posílen z 80% snížení emisí na 100% snížení – dosažení čistého nula k tomuto datu.

Pokud vláda dosáhne svého cíle 95 % nízkouhlíkové elektřiny do roku 2030, uhlíková náročnost výroby by klesla hluboko pod 100 g CO2/kWh. Jak hluboko níže bude záviset na příspěvku z bioenergie a na tom, zda se započítává CO2 spojený s dováženou elektřinou.

Výše uvedený obrázek započítává emise a dovoz bioenergie do celkového počtu.

Metodologie

Údaje v článku jsou z analýzy Carbon Brief dat z DESNZ Energy Trends, kapitola 5 a kapitola 6, a také z BM Reports. Údaje z BM Reports se týkají pouze elektřiny dodávané do sítě ve Velké Británii a jsou upraveny tak, aby zahrnovaly Severní Irsko.

V analýze Carbon Brief jsou čísla BM Reports také upravena tak, aby zohledňovala elektřinu spotřebovanou elektrárnami na místě a pro výrobu v elektrárnách, které nejsou připojeny k vysokonapěťové národní síti. To zahrnuje mnoho pobřežních větrných elektráren, stejně jako průmyslové plynové kombinované teplárny a elektrárny a elektrárny spalující skládkový plyn, odpad nebo splaškový plyn.

Analýza uhlíkové náročnosti je založena na metodice publikované National Grid ESO, ale bere v úvahu také účinnost využití paliva v dřívějších letech.

Historické údaje o elektřině DESNZ, včetně let před rokem 2009, jsou upraveny v souladu s ostatními čísly a kombinovány s údaji o dovozu ze samostatného datového souboru DESNZ. Všimněte si, že údaje před rokem 1951 zahrnují pouze „velké“ výrobce energie.

Autoři

1. Grant Wilson docent, Energy Systems and Data Group, Birmingham Energy Institute, University of Birmingham
2. Joseph Day postdoktorandský výzkumný asistent, Energy Systems and Data Group, University of Birmingham
3. Katarina Pegg PhD kandidát, skupina energetických systémů a dat, University of Birmingham

Prohlášení o zveřejnění

Grant Wilson získává finanční prostředky od EPSRC a InnovateUK v rámci řady různých projektů.

Joseph Day získává finanční prostředky od EPSRC v rámci projektu GasNetNew.

Katarina Pegg získává finanční prostředky od EPSRC jako součást Sustainable Hydrogen CDT.

Partneři

University of Birmingham poskytuje finanční prostředky jako zakládající partner The Conversation UK.

Při přechodu z udržitelného energetického systému s vysokými emisemi uhlíku k nízkouhlíkovému je třeba překonat mnoho milníků. Nastává první hodina bez výroby uhlí, ropy nebo plynu (nebo všech dohromady) a okamžik, kdy je poslední uhelná, naftová nebo plynová elektrárna (nebo všechny dohromady) konečně odstavena.

Dalším důležitým milníkem je první rok, kdy obnovitelné zdroje vyrobí více elektřiny než fosilní paliva. Poslední tři měsíce jsme sledovali data pro Velkou Británii (nikoli pro Severní Irsko, které sdílí elektrickou síť s Irskou republikou) a věříme, že je na dobré cestě překonat tento milník v roce 2023, ale bude to velmi blízko. .

Použijeme-li nejširší definici, obnovitelné zdroje ve skutečnosti poprvé předběhly fosilní paliva v lichém roce 2020 postiženém COVID (i když ne v následujících letech 2021 a 2022). To však zahrnuje zhruba 5 % britské elektřiny, která se vyrábí v zařízeních na „biomasu“ (které spalují dřevěné pelety, často dovážené z lesů v Americe).

Stromy lze samozřejmě znovu pěstovat, takže biomasa se počítá jako obnovitelná. Ale toto odvětví má své kritiky a není globálně škálovatelné stejným způsobem jako obnovitelné zdroje „závislé na počasí: větrná, solární a do určité míry vodní energie.

Když použijeme tuto užší definici závislou na počasí, která je vhodnější pro globální přechod, pak je velmi dobrá šance, že tyto obnovitelné zdroje v roce 2023 vůbec poprvé předběhnou fosilní paliva. Jakmile bude tento milník splněn, myslíme si také je nepravděpodobné (i když ne nemožné), že plyn a uhlí budou někdy během celého roku opět vyrábět více britské elektřiny než větrná, solární a vodní energie.

Zda Británie překročí milník v roce 2023, bude záležet na posledních několika dnech roku (od této chvíle budeme používat „obnovitelné zdroje“, abychom odkazovali na přísnější definici bez biomasy).

Výše uvedený graf lze použít ke sledování pokroku a každý den se aktualizuje o nejnovější údaje. Čáry znázorňují průběžný součet rozdílu mezi množstvím elektřiny vyrobené z obnovitelných zdrojů a fosilních paliv.

Když se čára zvětšuje, ukazuje to v daném období více obnovitelných zdrojů než fosilních paliv. Vodorovná osa ukazuje den v roce, takže pokud je čára v kterémkoli bodě nad nulovou osou, znamená to, že v daném roce bylo dosud více obnovitelných zdrojů než výroba fosilních paliv. Pokud červená čára skončí rok nad nulou, Británie dosáhne milníku.

(Jednou výhradou je, že z oficiálních statistik zveřejněných později víme, že existují určité rozdíly od „chybějících“ a odhadů pro embedded generaci; to obvykle představuje pouze asi 1 %-2 % z konečného součtu.)

Záleží na počasí

Když toto píšeme, s deseti dny dat do roku 2023 jsou obnovitelné zdroje velmi mírně napřed (o něco málo přes 1000 GWh – přibližně stejná úroveň jako v den špičky spotřeby elektřiny). Pokud se však mají udržet vepředu, bude záležet na počasí – zejména na větru.

Důvodem je, že Británie spotřebuje během prázdnin méně elektřiny kvůli menší průmyslové a komerční poptávce. Jelikož je větrná energie čistá a zlevnila se, má tendenci se používat jako první, což znamená, že když je poptávka nízká nebo dostatečně větrno, je potřeba vyrábět elektřinu z fosilních paliv méně.

Kolem toho existují nuance, jako je umístění výroby a množství elektřiny dovážené z jiných zemí, ale obecný princip, že obnovitelné zdroje ubírají podíl na trhu fosilním palivům, je faktorem britského trhu s elektřinou.

Důležitou oblastí, kterou je třeba také zdůraznit, je pokračující pokles poptávky po elektřině. Rok 2023 je na cestě k nižší poptávce než v roce 2022, který byl sám o sobě nižší než rok 2020 zasažený COVID (proti našim předpovědím) kvůli rekordním cenám. Pokles poptávky po elektřině znamená, že další výroba nebyla potřeba, z velké části nevyhnutelně z fosilních paliv.

Je také pravděpodobné, že bude splněn další milník

Rok 2023 by však mohl být prvním rokem, kdy výroba z obnovitelných zdrojů převyšuje domácí poptávku po elektřině (domy tvoří 36 % celkové poptávky po elektřině). To znamená, že roční elektřina vyrobená britskými větrnými turbínami, solárními panely a vodními zdroji bude nyní větší než ta, kterou za rok spotřebuje 29 milionů domácností.

Výše uvedený sloupcový graf ukazuje trend k tomuto bodu od roku 2009. V první polovině roku 2023 byl výkon z obnovitelných zdrojů nižší než domácí poptávka po elektrické energii o 1.5 TWh (1500 GWh), ale silný výkon obnovitelných zdrojů od té doby znamená, že pravděpodobně skončí rok. s celkovou výrobou převyšující poptávku domácností.

Pokud se některý ze zde popsaných milníků v roce 2023 neuskuteční, pak k nim téměř jistě dojde v roce 2024, během kterého se začne vyrábět dalších 1.7 GW větrné kapacity na moři a poslední britská uhelná elektrárna má podle plánu úplně přestat vyrábět elektřinu.

Nemáte čas číst o změně klimatu tolik, kolik byste chtěli?
Získejte místo toho týdenní shrnutí do vaší doručené pošty. Každou středu napíše editor prostředí The Conversation Imagine, krátký e-mail, který jde trochu hlouběji do jednoho klimatického problému. Připojte se k více než 30,000 XNUMX čtenářům, kteří se dosud přihlásili k odběru.

• Fosilní paliva
• Obnovitelná energie
• Energetická politika Spojeného království
• Výroba elektřiny
• Dej mi perspektivu