TIMES-CZ je energetický, technologicky orientovaný, dynamický model využívající modelový generátor TIMES (The Integrated MARKAL-EFOM System) vyvinutý v rámci Energy Technology Systems Analysis Programme (ETSAP) v Mezinárodní energetické agentury (IEA).

Model TIMES-CZ hledá optimální řešení celkového energetického a technologického mixu, které uspokojí danou (exogenní) poptávku po energiích a energetických službách při dosažení nejnižších možných celkových diskontovaných nákladů za celé analyzované období.

Druhá generace modelu TIMES-CZ (v02) zahrnuje celou energetickou bilanci ČR od primárních zdrojů až po konečnou spotřebu energetických služeb. Výchozím rokem modelu je rok 2015 a modelovacím horizontem je rok 2050.

Vstupy do modelu

• Exogenní vstupy modelu můžeme rozdělit do 3 kategorií:
• Parametry stávajících a nových technologií (např. účinnost, životnost, emisní faktory, provozní  a investiční náklady, instalovaná kapacita);
• Ceny paliv, emisních povolenek a výše daňových sazeb včetně předpokladů o jejich budoucím vývoji;
• Poptávky po energetických službách (osobokilometry, tepelný komfort aj.) a průmyslových produktech (tuny železa, cementu aj.) a jejich vývoj

Základním datovým vstupem modelu pro výchozí rok 2015 je energetická bilance Eurostatu. Další významné datové zdroje tvoří Emisních hlášení systému EU ETS, databáze REZZO (Registr emisí a zdrojů znečištění ovzduší) a data z Energetického regulačního úřadu.

Předpoklady o cenách paliv a emisních povolenek tvoří společně s předpokládanými poptávkami a daněmi jednotlivé scénáře modelu.

Výstupy modelu

• Typickými výstupy modelu TIMES-CZ jsou:
• Instalované kapacity technologií
• Spotřeba primárních a sekundárních paliv
• Vyrobená elektřina a teplo
• Emise skleníkových plynů a vzdušných polutantů
• Náklady (investiční, palivové, provozní apod.)

Struktura modelu

• Model TIMES-CZ je rozdělen na sedm energetických sektorů, dle převažující povahy zahrnutých technologií a procesů. Každý energetický sektor zahrnující zdroje zařazené do systému EU ETS je členěn na část ETS a non-ETS, kdy část ETS je modelována na úrovni jednotlivých zdrojů.
• Primární sektor zahrnuje energetický řetězec primárních zdrojů energie včetně případného dovozu a vývozu. Každý primární energetický zdroj (Ropa, Zemní plyn, Hnědé a Černé uhlí aj.) je modelován nabídkovou křivkou s několika nákladovými stupni. Biopaliva  a odpady jsou rozlišeny na 5 typů: dřevo, bioplyn, komunální odpad, průmyslový odpad, a kapalná biopaliva.
• Sektor Výroby elektřiny a tepla zahrnuje veřejné elektrárny, teplárny, obnovitelné zdroje elektřina a tepla. Je z velké většiny tvořen jednotlivými zdroji zařazenými do systému EU ETS. Kromě biomasy a bioplynových stanic, jsou obnovitelné zdroje na výrobu elektřiny v modelu agregovány dle technologií (MVE, větrná energie, PVE).
  • Vyrobená elektřina je rozlišena dle napětí na Vysoké, Střední a Nízké napětí a jsou zohledněny ztráty v sítích.
  • Vysokoteplotní soustavy pro zásobování teplem jsou rozlišeny dle regionů a napojeny na příslušné zdroje v daném regionu.
• Průmysl je rozdělen na dvou úrovních.
• Průmyslové zdroje jsou členěny na jednotlivé oblasti výroby s důrazem na identifikování energeticky náročných odvětví. V každém odvětví tvoří poptávku konkrétní fyzické komodity (železo, amoniak, vápno aj.).
• „Technologický celek“ je definován rozdílně pro zdroje zařazené do systému EU ETS a zdroje mimo tohoto systému.
• U EU ETS zdrojů je „technologický celek“ definován celým zařízením, jak je definuje EU ETS. Například Železárny Vítkovice  jsou v modelu jako celek, aniž by byly rozlišovány jeho jednotlivé technologické procesy (zpracování rudy, vysocká pec, válcovna).

U zdrojů mimo EU ETS (zbývající část jednotlivých průmyslových odvětví dle energetické bilance) je „technologický celek“ naopak definován jeho jednotlivými procesy například u železárny je rozlišena vysoká pec, zpracování rudy a válcovna. Zdroje mimo EU ETS jsou proto modelovány agregovaně dle druhu výroby (např. výroba cementu, skla, železa či amoniaku). Každá výroba je však vnitřně členěna na jednotlivé procesy, které vychází z TIMES-PanEU modelu. Energeticky náročné odvětví mají definovanou konkrétní strukturu „technologického celku“ – například při výrobě železa jsou modelovány jednotlivé procesy: zpracování surové rudy; výroba surového železa a aglomerační zařízení. Zbývající energeticky nenáročné odvětví mají standardní strukturu složenou z 5 hlavních užití energie pára, technologické teplo, pohon strojů, elektrochemické, a ostatní procesy), která rovněž vychází z TIMES-PanEU modelu.

V sektoru Domácností je na straně poptávky 11 konečných energetických služeb (Vytápění, Klimatizace, Ohřev vody, Vaření, Osvětlení, Chlazení a mražení potravin, Praní, Sušení prádla, Mytí nádobí, Ostatní elektřina, Ostatní energie), přičemž Vytápění, Klimatizace, Ohřev vody jsou dále rozlišeny dle kategorie budovy (Rodinný dům – venkov, Rodinný dům – město, Bytový dům).

Pro každou konečnou energetickou službu je v modelu několik dostupných technologií (stávajících i nových), prostřednictvím kterých je daná služba zajišťována (ve spojení s energetickým nosičem - elektřinou, teplem apod.).

Komerční sektor poptává 9 konečných energetických služeb (Vytápění, Klimatizace, Ohřev vody, Vaření, Chlazení a mražení potravin,  Osvětlení, Veřejné osvětlení, Ostatní elektřina, Ostatní energie), přičemž Vytápění, Klimatizace, Ohřev vody jsou rozlišeny dle velikosti budovy (Malá, Velká).

Podobně jako u sektoru Domácností, je v modelu pro každou konečnou energetickou službu několik dostupných technologií (stávajících i nových), které danou službu umožňují naplnit.  Vytápění, Klimatizace a Ohřev vody jsou rozlišeny dle velikosti budovy (Malá, Velká).

Doprava je rozčleněna na osobní a nákladní silniční, osobní a nákladní železniční, vodní a leteckou dopravu.

• Silniční doprava osobní je dále rozdělena na 5 kategorií (auta – krátká vzdálenost, auta – dlouhá vzdálenost, městské a mezi městské autobusy, ostatní).
• Silniční doprava nákladní
• Železniční doprava je rozdělena na osobní – lehkou (metro a tramvaje), osobní – těžkou a nákladní.
• Letecká a vodní dopravy jsou modelovány jako generická technologie s poptávkou odpovídající spotřebě paliva.

Poptávku tvoří dopravní výkony v jednotlivých kategoriích (vozokilometry, tunokilometry).

• Zemědělství je modelováno zjednodušeně jen z pohledu spotřeby energie jako generická technologie s agregovaným mixem paliv na vstupu a agregovanou spotřebou energie na výstupu.

Model TIMES-CZ zahrnuje emise skleníkových plynů, oxidů dusíku, oxidu siřičitého a  emise tuhých látek spojené se spotřebou fosilních paliv a průmyslových procesů. Kvantifikace environmentálních externalit z emitovaných emisí je založeno na propojení s ExternE Impact Pathway analýzou [1].

Úplný popis generátoru modelů TIMES a jeho objektivní funkce je uveden v dokumentaci pro model TIMES [2–4].

[1]    ŠČASNÝ, M., MASSETTI, E., MELICHAR, J., & CARRARA, S. (2015). Quantifying the Ancillary Benefits of the Representative Concentration Pathways on Air Quality in Europe. Environmental and Resource Economics, 62(2), 383–415. https://doi.org/10.1007/s10640-015-9969-y

[2]  LOULOU, Richard, Uwe REMNE, Amit KANUDIA, Antti LEHTILÄ a Gary GOLDSTEIN. Documentation for the TIMES Model PART II [online]. 2005. Dostupné z: http://iea-etsap.org/index.php/documentation

[3]  LOULOU, Richard, Uwe REMNE, Amit KANUDIA, Antti LEHTILÄ a Gary GOLDSTEIN. Documentation for the TIMES Model PART III [online]. 2005. Dostupné z: http://iea-etsap.org/index.php/documentation

[4]  LOULOU, Richard, Uwe REMNE, Amit KANUDIA, Antti LEHTILÄ a Gary GOLDSTEIN. Documentation for the TIMES Model PART I [online]. 2005. Dostupné z: http://iea-etsap.org/index.php/documentation