Hlavní práce3813_xzamp03.pdf, 1.4 MB Stáhnout

(1)

Fakulta národohospodá ř ská

Hlavní specializace: Hospodářská politika

O BNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE

-

V ^Ě TRNÉ ELEKTRÁRNY V Č ESKÉ REPUBLICE

diplomová práce

Autor: Petr Zamrazil

Vedoucí práce: Ing. Květoslava Remtová, CSc.

Rok: 2006

(2)

Zadávací list

(3)

Prohlašuji na svou čest, že jsem diplomovou práci vypracoval samostatně a s použitím uvedené literatury.

...

V Praze, dne 31. 8. 2006

3

(4)

Poděkování

Na tomto místě bych rád poděkoval Ing. Květoslavě Remtové, CSc. za vstřícný přístup, poskytnuté konzultace, vynaložený čas a cenné připomínky.

4

(5)

Obnovitelné zdroj energie – Větrné elektrárny v České republice

Diplomová práce se zabývá problematikou využití větrných elektráren z hlediska jejich provozovatelů. Teoretická část se zabývá energetickou bilancí, potenciálem OZE v ČR a charakteristikou jednotlivých obnovitelných zdrojů energie. Praktická část je věnována větrným elektrárnám v České republice. Analyzuje ekologické i ekonomické aspekty výstavby a provozu větrných elektráren, pozitiva i úskalí spojená s jejich provozem.

Renewable resources – Wind power stations in the Czech republic

The thesis deal with aspects of utilization of wind power stations from their owners´

point of view. The theoretical part describes energy balance, the energy potential of renewable resources in the Czech republic and specification of renewable resources. The practical part goes in for wind power stations in the Czech republic. It analyses ecological end economic aspects of construction and operation of wind power installations, positives and difficulties connected with the operation of power plants.

(6)

Obsah

ÚVOD ... 9

TEORETICKÁ ČÁST... 11

1 ENERGETICKÁ BILANCE ČESKÉ REPUBLIKY A EVROPSKÉ UNIE... 11

2 OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE... 15

2.1 CHARAKTERISTIKA OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ ENERGIE... 15

2.1.1. Energie Slunce... 15

2.1.2. Energie vody... 16

2.1.3. Energie větru ... 17

2.1.4. Energie biomasy ... 18

2.1.5. Geotermální energie... 20

2.2 VÝHODY A NEVÝHODY OZE ... 21

2.3 EVROPSKÁ UNIE A JEJÍ POSTOJ K OZE... 24

2.4 POTENCIÁL OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ ENERGIE V ČESKÉ REPUBLICE... 25

2.4.1. Potenciál elektrické energie ze Slunce ... 27

2.4.2. Potenciál tepelné energie ze Slunce ... 28

2.4.3. Potenciál biomasy ... 28

2.4.4. Potenciál vodní energie... 29

2.4.5. Potenciál větrné energie... 30

2.4.6. Potenciál geotermální energie... 30

2.5 PRÁVNÍ PŘEDPISY ČESKÉ REPUBLIKY VOBLASTI OZE ... 31

2.5.1. Zákon č. 180/2005 Sb. ... 32

2.5.2. Zákon č. 458/2000 Sb. ... 34

2.5.3. Vyhláška ERÚ č. 475/2005 Sb... 34

2.5.4 Vyhláška ERÚ č. 541/2005 Sb... 35

3 VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY ... 36

3.1 VÝKON VĚTRNÝCH ELEKTRÁREN... 36

3.2 POSOUZENÍ VHODNOSTI LOKALITY PRO VÝSTAVBU VTE ... 38

3.3 TECHNOLOGIE VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY... 40

3.4 FAKTORY HODOTÍCÍ VÝROBU ELEKTRICKÉ ENERGIE VE VTE ... 43

3.5 STANOVENÍ ROČNÍHO VÝNOSU (CASH-FLOW) ... 44

3.6 MÝTY A SKUTEČNOSTI O VĚTRNÝCH ELEKTRÁRNÁCH... 44

PRAKTICKÁ ČÁST... 48

4 VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY Z HLEDISKA JEJICH PROVOZOVTELŮ- DOTAZNÍKOVÉ ŠETŘENÍ ... 48

4.1 ÚZEMÍ, NA KTERÉM PROBÍHALO DOTAZNÍKOVÉ ŠETŘENÍ... 48

4.2 PŘÍPRAVA DOTAZNÍKŮ... 52

4.3 PRŮBĚH DOTAZNÍKOVÉHO ŠETŘENÍ... 53

4.4 POSTUP PŘI ZPRACOVÁNÍ DOTAZNÍKŮ A JEJICH VÝSLEDKŮ... 53

4.5 ZÍSKANÉ VÝSLEDKY A JEJICH DISKUSE... 65

4.5.1. Motivace ... 65

4.5.2. Problematika větrné energetiky v České republice ... 67

4.5.3. Ekologické aspekty ... 71

4.5.4. Obce a jejich profit z provozu VTE ... 74

6

(7)

4.5.5. Výroba elektrické energie... 75

4.5.6. Pracovní síla... 76

4.5.7. Ekonomika větrných elektráren... 76

ZÁVĚR ... 80

PŘÍLOHY ... 83

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A DALŠÍCH PRAMENŮ... 89

SEZNAM TABULEK, GRAFŮ A OBRÁZKŮ... 93

SUMMARY... 95

KEYWORDS ... 95

JEL CLASSIFICATION ... 95

ZÁZNAM O DIPLOMOVÉ PRÁCI... 96

7

(8)

Přehled zkratek

ČR – Česká republika

ČSÚ – Český statistický úřad DS – Distribuční společnosti ERÚ – Energetický regulační úřad EU – Evropská unie

IEA – Mezinárodní agentura pro životní prostředí MPO – Ministerstvo průmyslu a obchodu

MŽP – Ministerstvo životního prostředí OZE – Obnovitelné zdroje energie PEZ – Primární energetické zdroje SEK – Státní energetická koncepce VTE – Větrné elektrárny

ÚFA – Ústav fyziky atmosféry

8

(9)

Úvod

Dnes si už nikdo z nás nedokáže snad ani představit život bez dostatku energie. S tím jak se civilizace postupně vyvíjí, stoupají stále více i nároky na množství energie.

V současné době jsou známy technologie umožňující transformaci určitého zdroje energie na užitečnější formy energie. Tou nejpoužívanější je elektřina. V historii lidstva trvalo velmi dlouhou dobu, než se naši prapředci naučili využívat energii ohně, později energii proudící vody, nežli dokázali s pomocí větru pohánět větrná čerpadla a mlýny.Tyto zdroje jsou prakticky nevyčerpatelné. Přesným opakem jsou zdroje, které začalo lidstvo využívat později, a to fosilní paliva, která nám ze své minulosti poskytuje sama příroda. Zdroje takového druhu však nejsou neomezené a již dnes je jasné, že z důvodu stále se zvyšující spotřeby energie žijeme na úkor budoucích generací. Zásoby uhlí, ropy a plynu, které patří doposud k nejvíce využívaným zdrojům energie, nejsou neomezené.

Navíc získávání energie zpracováním těchto surovin je úzce spjato i s negativním dopadem na životní prostředí - ať jde o těžbu uhlí, zemního plynu či využívání atomové energie. Při využívání těchto energetických surovin dochází k poškozování a znečišťování životního prostředí. Mezi nejzávažnější patří globální oteplování a změna klimatických podmínek. Vědci varují, že vinou změn klimatu v příštích desetiletích přibude extrémních výkyvů počasí, jako jsou povodně, sucha, vlny horka, hurikány a lesní požáry. Značně se tak zvýší i ekonomické škody. Jediným řešením, které se v této situaci nabízí, je využití obnovitelných zdrojů energie, které mají v porovnání s ostatními zdroji energie, nesrovnatelně nižší negativní dopady na životní prostředí.

Naše země je členem Evropské unie od května roku 2004 a již v roce 2003, kdy byla podepsána v Athénách přístupová dohoda, přijala Česká republika závazek, že podíl výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů bude v roce 2010 činit 8 % z její celkové výroby. Pokud se nám podaří závazek v oblasti OZE vůči EU splnit, bude to mít bezpochyby mnoho kladů včetně pozitivního vlivu na životní prostředí.

Pokud jde o znečištění životního prostředí, vypouští Česká republika v současné době nejvíce oxidu uhličitého v přepočtu na jednoho obyvatele ze všech členských zemí Evropské unie. Zvyšování koncentrace oxidu uhličitého patří přitom mezi hlavní příčiny

9

(10)

způsobující globální změny klimatu. Obnovitelné zdroje energie, jako jsou vítr, voda, biomasa nebo sluneční záření, mohou tyto exhalace snížit. Mezi další přednosti obnovitelných zdrojů patří ta skutečnost, že netvoří žádný radioaktivní nebo nebezpečný odpad ani za sebou nezanechávají zdevastovanou krajinu v důsledku povrchové těžby energetických surovin. Česká republika však prozatím ve využívání obnovitelných zdrojů zaostává a řadí se tak na jedno z posledních míst v EU. Je třeba si uvědomit, že s využitím obnovitelných zdrojů úzce souvisí i ekonomická perspektiva. Využití těchto zdrojů představuje i důležitou příležitost pro ekonomický rozvoj regionů, moderní odvětví s dobrou exportní perspektivou a s tím i nové pracovní příležitosti.

Cílem mé práce je nastínit problematiku využívání obnovitelných zdrojů s důrazem na větrné elektrárny. V teoretické části se nejdříve zaměřím na současnou energetickou bilanci naší země a EU včetně vzájemné komparace. V další kapitole se budu věnovat charakteristice obnovitelných zdrojů energie včetně shrnutí hlavních výhod a nevýhod těchto zdrojů. Poté se budu zabývat potenciálem OZE v České republice. V praktické práci se věnuji větrným elektrárnám, jejichž možnosti v České republice nejsou ještě zdaleka plně využity. Dle získaných údajů je zřejmé, že jejich masivnější rozvoj nás zřejmě teprve čeká. Mnoho projektů VTE se nachází ve fázi zpracování projektové dokumentace nebo procesu schvalování příslušnými úřady. Tato práce analyzuje ekologické i ekonomické aspekty výstavby a provozu větrných elektráren, pozitiva i úskalí spojená s provozem a snaží se s pomocí dotazníkového šetření mezi provozovateli VTE o objektivní hodnocení současné situace v naší zemi z pohledu samotných provozovatelů.

10

(11)

Teoretická část

1 Energetická bilance České republiky a Evropské unie

Již mnoho let v naší zemi můžeme slýchat o nutnosti snižovat spotřebu energie a zvyšovat účinnost její přeměny a konečného využití. Pokud se podíváme na současný vývoj, ten není příliš optimistický. Vidíme, že neustále dochází k mírnému růstu spotřeby energie a celková efektivita využití se zlepšuje velmi pomalu. Současnou situaci dokládají následující údaje.

K vyjádření celkové spotřeby energie za určité území se nejčastěji používá ukazatel spotřeby primárních energetických zdrojů (PEZ). Tyto zdroje jsou souhrnem tuzemských nebo dovezených energetických zdrojů a jsou vyjádřeny v energetických jednotkách. U nás patří mezi nejvýznamnější primární energetické zdroje v bilanci PEZ hnědé a černé uhlí, dále pak ropa a zemní plyn. Tyto suroviny pokrývají více než 75 procent tuzemské spotřeby domácí spotřeby primárních energetických zdrojů.¹

Státní energetická koncepce (SEK) počítá v budoucnu s výraznou změnou struktury primárních energetických zdrojů. Určitou část kapacity uhelných elektráren by měly zastoupit nové jaderné elektrárny. Dále je v této koncepci počítáno s výraznější rolí OZE.

V oblasti OZE má v naší zemi nejvyšší potenciál rozvoje biomasa, která by měla zastoupit některá konvenční paliva zejména při výrobě tepla.

Graf č. 1:

Zdroj: ČSÚ (pro rok 2004 se jedná o expertní odhad)

1 Česká informační agentura životního prostředí: Spotřeba energie v ČR a EU, energetická efektivnost a úspory energie, MŽP, Praha 2004.

11

(12)

Tabulka č. 1:

Pravděpodobná výše a struktura spotřeby primárních zdrojů energie (PJ)

Rok 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Celkem 1707 1769 1838 1810 1768 1791 1796

Hnědě úhlí 612 507 509 509 434 389 374

Černé uhlí +

koks 265 229 212 212 227 209 174

Ostatní tuhá

paliva 11 8 9 9 8 7 7

Plynná paliva 316 373 359 359 366 366 370

Surová ropa 239 222 209 209 152 139 127

Kapalná paliva 72 51 67 67 80 82 86

Jaderné palivo 148 286 286 286 286 330 375

Obnovitelné

zdroje 44 93 187 159 215 269 283

Zdroj: SEK

Současný vývoj spotřeby energie u nás i v celé Evropě má rostoucí trend. Poptávka po energii se neustále zvyšuje a hlavní příčinu můžeme vidět v rozvoji průmyslu a nových technologií. S tím úzce souvisí i rostoucí spotřeba energií v domácnostech. Při porovnávání spotřeby energií se využívají hlavně poměrné ukazatele. Mezi základní poměrné ukazatele patří spotřeba PEZ na obyvatele. Na následujícím obrázku můžeme vidět, že roční spotřeba energie na jednoho obyvatele České republiky je 171,1 GJ. Pokud provedeme porovnání s průměrnou spotřebou na 1 obyvatele EU-25 je to o 15,6, GJ energie více. V případě, že se budeme srovnávat s EU-15, pak je spotřeba na 1 obyvatele v ČR vyšší o 7,5 GJ.² Graf č. 2:

Zdroj: IEA 2004

12

(13)

Dalším mnohem významnějším poměrným ukazatelem je spotřeba PEZ na HDP.

Tomuto ukazateli se říká energetická náročnost. Ve srovnání s průměrem EU 15 či EU 25 z pohledu energetické náročnosti je pro ČR tento ukazatel o 70-77 % vyšší. Příčinou tohoto faktu je struktura energeticky náročné výroby s nižší efektivitou a nižším HDP v České republice. Pozvolna dochází ke zlepšování tohoto parametru, ale celkové tempo je příliš pomalé (mezi roky 2000-2004 pouze cca 1 % za rok).³

Graf č. 3

Zdroj: IEA 2004

Nižší energetická účinnost vypovídá o vysokém potenciálu úspor, který tvoří organizační, technická a další opatření. Potenciální úspory můžeme členit do sektoru energetických transformací a do konečné spotřeby. Problematika úspor a efektivního hospodaření s energií patří mezi hlavní oblasti deklarované ve Státní energetické koncepci (SEK) České republiky. Tato koncepce určuje prioritní oblasti rozvoje České energetiky do roku 2030. Nejdříve je nutné zajistit dlouhodobou stabilitu na straně nabídky i poptávky.

Vzhledem k situaci, kdy máme na jedné straně omezené zdroje energie (snižování zásob fosilních paliv) a na druhé straně neustále rostoucí poptávku, se jeví jako potencionálně nejúčinnější nástroje snižování poptávky hospodárným nakládáním s energií a vyrovnávání nabídky pomocí změny struktury primárních energetických zdrojů. Zachování rovnováhy má i velký vliv na stabilitu v oblasti dovozní energetické závislosti. Neustále roste tlak na růst dovozu energetických surovin a to v budoucnu může znamenat výrazný cenový nárůst na domácím trhu energií.

13

(14)

Zvyšování energetické efektivnosti patří mezi nejlevnější, nejbezpečnější a nejrychlejší opatření. Vede ke snížení poptávky po energii, snížení emisí škodlivin i snížení rizika růstu dovozní energetické závislosti a dále k prodloužení životnosti domácích zásob neobnovitelných zdrojů energie. Posiluje také konkurenceschopnost firem i české ekonomiky a má pozitivní vliv na další parametry energetického hospodářství.⁴

14

(15)

2 Obnovitelné zdroje energie

2.1 Charakteristika obnovitelných zdrojů energie

Obnovitelné zdroje energie jsou takové zdroje energie, které v podstatě nelze vyčerpat, neboť se stále obnovují a z pohledu nároků dnešní civilizace je můžeme označit (na rozdíl od tradičních fosilních paliv) za nevyčerpatelné. Při transformaci z primární energie na využitelnou formu energie mají tyto zdroje minimální dopad na životní prostředí.⁵

2.1.1. Energie Slunce

V našich zeměpisných šířkách se doba slunečního svitu pohybuje mezi 1400-1700 hod/rok. Energie, která dopadá ročně kolmo na 1 m² plochy se pohybuje v rozmezí 1000- 1100 kWh. V současné době známe několik možností, jak přeměnit energii Slunce na jinou přímo využitelnou formu energie. Zařízení, které umožňuje tuto transformaci, můžeme obecně nazvat solární systém.⁶

Solární systémy můžeme dělit na dvě základní skupiny: aktivní a pasivní. Pasivní systémy se nejčastěji využívají na vytápění budov a skleníků . Mezi pasivní systémy patří orientace domů, zimní zahrady, žaluzie a tepelné zásobníky. V novostavbách lze využít pasivních solárních systémů nejlépe zasazením vhodných architektonický prvků. Nejvíce se využívají různé prosklené plochy na jižní straně, velká solární okna, zimní zahrady apod.

Aktivní systémy se využívají jednak při výrobě tepla a dále pak při výrobě elektrické energie. Kolektory se využívají k ohřevu teplé užitkové vody a přitápění budov. K tomuto účelu se nejvíce využívají kapalinové nebo teplovzdušné solární kolektory. V nich dochází k přeměně slunečního záření zachyceného absorbérem kolektoru na teplenou energii. Ta se shromažďuje v teplonosné kapalině, která ji odvádí do místa spotřeby. Mezi základní kritéria pro umístění solárních kolektorů patří orientace na jih, celodenní osvit sluncem, možnosti umístit kolektory s požadovaným sklonem a co nejkratší potrubní rozvody.

Při výrobě elektrické energie ze Slunce je možno využít slunečního záření v tzv.

fotovoltaických systémech. Ty jsou založeny na fyzikálním jevu fotoefektu, kdy se energie

5 Encyklopedie energie, v. 1.0 [CD - Rom]. Vytvořeno v prostředí Macromedia Director. Vyrobil Simopt, s.r.o., Praha, 1999

6 EkoWATT: Obnovitelné zdroje energie, Centrum pro dopravu a energetiku, Praha1997

15

(16)

světelného kvanta (fotonu) předá elektronu v látce a převede ho tím ze stavu s nižší energií do stavu s vyšší energií. K tomu se využívají fotovoltaické články.⁷

2.1.2. Energie vody

Koloběh vody v přírodě je neustále se objevujícím zdrojem energie. Hnacím motorem je sluneční energie, která zajišťuje koloběh vody. Energii vody lze snadno přeměnit v elektrickou energii. K výrobě elektřiny z vody se využívá celé řady typů a velikostí vodních děl. V podstatě lze tato díla rozdělit do těchto základních skupin:

akumulační , jezové, derivační, přečerpávací a elektrárny využívající energii moří.⁸

Akumulační vodní elektrárny jsou charakteristické tím, že mají přehradní hráz, za kterou vzniká jezero s velkou zásobou vody. Tato vodní díla jsou kromě výroby elektrické energie ještě využívána jako zdroj pitné nebo závlahové vody, ale také jako ochrana před povodněmi nebo jako rekreační oblasti apod. Přehradní hráze mohou být gravitační. Ty jsou stavěny z velkého množství sypaného materiálu, který odolává tlaku vody svou hmotností a objemem. Dále to mohou být hráze klenbové, kdy tlaku vody odolává protiproudně vyklenutá skořepina ze železobetonu. Hráz v sobě mívá kontrolní chodby, ve kterých se průběžně měří eventuální pohyby a průsaky. Aby nedošlo k přelití, mají hráze spodní výpusti a horní přelivy. Pod hrází se nachází tzv. vývařiště, do něhož odchází voda z turbín a ústí výpustě. Přívodní kanál přivádí vodu k turbínám. Ty jsou společnou hřídelí spojeny s generátorem, který vyrábí elektrický proud.

U jezových děl je elektrárna umístěna většinou v těsné blízkosti vzdouvacího zařízení tvořeného jezem, popřípadě se nachází přímo v jeho tělese. Spodní stavba strojovny je součástí vzdouvacího zařízení.

Pokud jde o derivační díla, tam se využívají derivační přivaděče, tzn. umělé vedení vody z toku k vodní elektrárně a od ní zpět do toku. Vzdouvacím zařízením je jez (nikoliv však s úlohou vytvářet spád, nýbrž přivádí vodu do derivace).

Přečerpávací vodní elektrárny využívají přebytku elektrické energie v noci. V době, kdy je elektřiny nadbytek, čerpají vodu do výše položené nádrže a dochází tak k akumulaci energie vody. V době, kdy je spotřeba elektřiny nejvyšší, voda z horní nádrže roztočí turbínu a začne produkovat elektrický proud. Toto je jedna z mála možností, jak skladovat

8 pozn. energie moří-zde se využívá energie vlnění, příboje, mořských proudů a přílivu.

16

(17)

energii.⁹ Horní nádrž je buď vybudována na výše položeném místě, nebo je tvořena jezerem, které je přímo nad hrází akumulační elektrárny.

Dalším zdrojem energie je vlnění moře, příboj, mořské proudy a pravidelně se opakující příliv a odliv. Vlnění moře je způsobeno větrem. Energeticky lze využít pouze pravidelné vlnění. Jeden z projektů využívajících vlnění moře byl realizován v Japonsku.

Jedná se o elektrárnu, která se podobá cisternové lodi, rozdělené systémem komor. Mořské vlny stlačují v komorách vzduch a pohánějí tak turbíny s generátory. Příbojová elektrárna byla rovněž realizována v Japonsku. Proud vzduchu roztáčí turbínu v úzkém komínu při příchodu vlny i při jejím ústupu.

Přitažlivost Měsíce a částečně i Slunce má za následek příliv a odliv moří. Tento cyklus se opakuje dvakrát denně. Toho využívají přílivové elektrárny vybavené reverzními turbínami, které se otáčejí jak při přílivu, tak i opačným směrem při odlivu.¹⁰

2.1.3. Energie větru

Na našem území se větrná energie využívala již v 18. století. Dokazují to záznamy o lokalitách, kde dříve stávaly větrné mlýny. Ty postupně zanikaly a nahrazovala je zařízení využívající elektrickou energii. Česká republika nemá úplně ideální podmínky pro provoz větrných elektráren jako například přímořské státy, ale nachází se u nás lokality, které lze výhodně využít k instalaci těchto elektráren. Potenciál využití větrné energie je v naší zemi situován do oblastí s příznivými větrnými podmínkami tzn. s průměrnou rychlostí větru vyšší než 4 m/s. Tyto lokality se však nejčastěji nacházejí v horských oblastech, kde je další rozvoj omezen požadavky na ochranu přírody.

Větrná energie má svůj původ v slunečním záření, které dopadá na naši planetu. Jeho energie zahřívá vzduch v blízkosti povrchu země. Díky rozdílnému dopadu slunečního záření v různých oblastech, dochází k významným teplotním rozdílům vzduchových oblastí. Díky tomu vzniká horizontální proudění vzduchu, které známe jako vítr.

V současné době je energie větru využívána většinou k výrobě elektrické energie pomocí větrných turbín. Větrné elektrárny převádí pohybovou energii vzdušného proudu na energii rotace a tato mechanická energie otáčí rotorem elektrického generátoru. Větrné motory mohou pracovat na dvou principech: odporovém a vztlakovém.

9 Elektrická energie má jednu negativní vlastnost, nedá se totiž skladovat.

10 Dufková, M.: Obnovitelné zdroje energie, ČEZ, a.s., Praha 2005

17

(18)

Odporový princip znamená, že vítr se opírá do lopatky, která může mít tvar např.

rovinné desky. Lopatka klade větru odpor a tím je vyvíjena síla. Při vztlakovém principu vítr obtéká lopatku, která má profil podobný letecké vrtuli. Lopatka může být opět pouze plochá, ale tvarovaná, tak aby vznikla potřebná vztlaková síla, která uvede rotor do pohybu. V naší zemi se zatím využívají klasické větrné motory s podélnou osou rotace (pracující na vztlakovém principu).

K výrobě elektrické energie ve větrných elektrárnách je využitelný vítr o rychlosti 4- 26 m/s.¹¹ Při rychlosti větru vyšší než 26 m/s musí dojít k zastavení elektrárny z důvodu rozkmitání konstrukce. Tehdy se rotor zabrzdí a lopatky se nastaví vůči větru nejužším profilem. U velkých větrných elektráren se konce lopatek pohybují rychlostí vyšší než je rychlost zvuku a vznikají při tom různé doprovodné zvukové efekty. Generátory elektráren se musí směřovat podle směru větru. K tomu se využívají mechanismy, které umožňují natáčení celé hlavice (gondoly) větrné elektrárny.¹²

2.1.4. Energie biomasy

Pod pojmem biomasa lze chápat biologicky rozložitelnou část výrobků, odpadů, dále pak zbytků ze zemědělství a lesnictví. Mezi biomasu můžeme rovněž zařadit biologicky rozložitelnou část průmyslového a komunálního odpadu. Jedná se v podstatě o sluneční energii, která je uložena v organických materiálech a tato energie může být uvolněna jejich spálením.

Rozlišujeme suchou biomasu (např. dřevo) a mokrou biomasu (např. kejda). Energii z biomasy lze získat termochemickou¹³ nebo biochemickou¹⁴ přeměnou. Zvláštní podskupiny tvoří lisování olejů a jejich následná úprava. Zde se jedná v podstatě o mechanickochemickou přeměnu (např. výroba bionafty a přírodních maziv). Biomasu lze tedy využít přímo jako palivo k výrobě tepla, pro výrobu bioplynu a kapalných paliv. Pro energetické využití se dřevo štěpkuje, piliny se lisují do pelet a briket. Sláma se lisuje nebo se z ní také vyrábějí brikety a granule.

U spalování biomasy je velkým problémem hodnota výhřevnosti paliva. Výhřevnost dřeva a dalších rostlinných paliv kolísá nejen podle druhu dřeva nebo rostlin ale i s vlhkostí, na kterou jsou tato paliva více citlivá. Spalovací zařízení zahrnují mnoho systémů od kamen a pecí až po kotle. Se zvyšováním obsahu vody se energetický obsah

11 tj. 15 až 95 km/h

12 Dufková, M.: Obnovitelné zdroje energie, ČEZ, a.s., Praha 2005

13 spalování a zplyňování

14 fermentace a anaerobní vyhnívání (bioplyn)

18

(19)

biomasy snižuje, současně se prudce snižuje i účinnost spalování. Plyny, které vznikají při spalování, mají různé teploty, proto dochází také k tomu, že ve skutečnosti hoří jen část paliva, zatímco zbytek zůstává v ohništi a doutná.

Mezi nejdůležitější podmínky pro dokonalé spalování patří především vysoká teplota. Dále je to účinné směšování se vzduchem, neboť je velmi obtížné smísit studený vzduch s velmi horkými plyny. Proto se vzduch buď předehřívá, nebo mísí s horkými plyny při silné turbulenci. Dále má velký vliv na dokonalé spalování spalovací prostor.

Pokud jsou teplota a přívod vzduchu optimální, pak plyny hoří. K tomu však potřebují dostatečný prostor a čas, aby mohly shořet, aniž by se při tom snížila teplota.

Často diskutovaným tématem, pokud jde o spalování, je problematika globálního oteplování. Vzhledem k tomu, že oxid uhličitý, který se uvolní při spalování organické hmoty, je znovu absorbován při růstu rostlin, není problém s emisemi CO2 . Jedná se o obnovitelný proces, protože rostlina uvolní při spálení jen tolik oxidu uhličitého, kolik ho spotřebovala při vlastním růstu. Zde se tedy jedná o přirozený cyklus, který za určitých podmínek nezhoršuje (na rozdíl od spalování fosilních paliv) skleníkový efekt na naší planetě.¹⁵

Využití biomasy je již dnes také konkurenceschopné vůči ropě zejména v odlehlých oblastech, kde je zajištěna dostupnost zbytků dřevin, které mohou být spáleny v malých decentralizovaných elektrárnách. Biomasa je také konkurenceschopná vůči ropě a plynu v příměstských oblastech. Tam šetří spalování odpadů náklady na jejich dopravu a odstranění formou skládkování.¹⁶

Tabulka č. 2: Porovnání výhřevnosti jednotlivých paliv

Palivo Množství Výhřevnost (MJ)

Přepočet na kWh

nafta 1 kg 42,6 11,83

topný olej (těžký) 1 kg 40,3 11,19

zemní plyn 1 m³ 36 10,08

koks (černé uhlí) 1 kg 28,3 7,86

bioplyn 1 m³ 25 6,95

dřevo 1 kg 15,5 4,3

sláma 1 kg 14,2 3,9

hnědé uhlí 1 kg 11,1 3,08

Zdroj: EkoWATT: Obnovitelné zdroje energie, Centrum pro dopravu a energetiku, Praha1997

Pozn. Číselné hodnoty jsou orientační, mohou být ovlivněny dalšími faktory (vlhkost, místo zdroje čerpání paliva apod.).

15 V případě fosilních palvi je čas potřebný k obnově rovnováhy oxidu uhličitého několik milionů let.

19

(20)

2.1.5. Geotermální energie

Geotermální energie je projevem tepelné energie zemského jádra. Tato energie vzniká rozpadem radioaktivních látek a působením slapových sil. Projevy geotermální energie jsou erupce sopek a gejzírů, horké prameny nebo parní výrony. Tuto energii lze využít buď ve formě tepelné energie nebo pro výrobu elektrické energie. Jedná se v podstatě o nejstarší energii na naší planetě Zemi, protože tuto energii získala Země při svém vzniku z mateřské mlhoviny, následnými srážkami kosmických těles. V poslední době je energie částečně tvořena radioaktivním rozpadem některých prvků v zemském tělese.¹⁷

Geotermální elektrárny využívají tepelnou energii Země k výrobě elektrické energie.

Tyto elektrárny se staví zejména ve vulkanicky aktivních oblastech. Horká pára, která stoupá pod tlakem z gejzírů a horkých pramenů je využívána k pohonu turbín, které vyrábějí elektrickou energii. Dále je možno využít k pohonu turbín vodu nebo jiné teplonosné médium, které se vtlačuje do vrtů. Využívají se vrty, které jsou hluboké dva až osm kilometrů. V hloubce pěti kilometrů dosahuje voda již nejméně 200⁰C. Prvním vrtem proudí voda do skály, protéká jejími štěrbinami, a druhým vrtem se vrací na zemský povrch. Po návratu na povrch do atmosférického tlaku se přemění na páru, která slouží k pohonu turbíny. Ze zemských vrtů lze využívat nízkopotenciální i vysokopotenciální teplou vodu. Obrovskou výhodou těchto elektráren je, že nepotřebují ke svému provozu žádné palivo.

Náklady na výrobu elektřiny klesají s růstem teploty geotermálního zdroje.

Ekonomicky efektivní je elektrárna tehdy pokud, je průměrná teplota zdroje vyšší než 180⁰C. Elektřinu je možno vyrábět i při nižších teplotách, tehdy je však nutné použít místo vody organickou kapalinu, jejíž páry proudí turbínou. Organická kapalina se odpařuje v tepelném výměníku pomocí geotermálního tepla.

Česká republika nemá dostatečný potenciál geotermálních zdrojů jako například Island, kde pochází většina elektrické energie z geotermálních zdrojů. Ty jsou využívány i k vytápění domů, ohřevu vody atd. V ČR je jedním z míst, kde se geotermální energie

17 Wikipedie: Otevřená encyklopedie, přístup z internetu: http://cs.wikipedia.org/wiki/Geoterm%C3%A1ln%C3%AD_energie.

20

(21)

využívá, město Ústí nad Labem. Tam slouží k vytápění plaveckých bazénů a zoologické zahrady.¹⁸

2.2 Výhody a nevýhody OZE

Každý z obnovitelných zdrojů energie má celou řadu výhod i nevýhod při jeho energetickém využití. Hlavním problémem současné doby zůstávají „horší“

technickoekonomické ukazatele obnovitelných zdrojů. V současnosti jsou klasické druhy energie relativně levnější než OZE. To je však dáno především celkovou deformací cen energie. Bohužel se doposud nikomu nepodařilo přesně vyčíslit ekologické škody, které jsou způsobovány klasickou energetikou. Na následujících řádcích bych chtěl shrnout hlavní výhody a nevýhody využívání obnovitelných zdrojů energie.

Energie slunce Výhody

o je stálým zdrojem energie,

o nejsou produkovány žádné škodlivé emise (SO2, CO2, NOx, popel), o při vlastní spotřebě elektřiny nedochází k přenosovým ztrátám,

o úspora fosilních paliv a s tím související snížení negativního vlivu na životní prostředí, o sluneční články mohou fungovat jako zdroj elektrické energie na těžko přístupných

místech (hory, ostrovy, vesmír apod.), o snadná montáž,

o vysoká životnost zařízení a nenáročná obsluha, energie vyrobená ze slunečního záření může nahradit 20-50 % potřeby tepla k vytápění a 50-70 % potřeby tepla k ohřevu vody v domácnostech,

Nevýhody

o nejvhodnější místa pro využití sluneční energie jsou na územích států, které nemají na využití sluneční energie dostatek finančních prostředků,

o doposud vysoká cena fotovoltaických článků, o pokles výkonu při zatažené obloze až na 5 %,

21

(22)

o závislost na denním i ročním období a nutnost pravidelné údržby (zejména čištění povrchů),

o sluneční energii nelze využít jako samostatný zdroj tepla (pro celoroční využití je nutný doplňkový zdroj energie),

o návratnost investic závislá na cenové úrovní používaného paliva před instalací solárních kolektorů, na velikosti soustavy a způsobu využití,

o při instalaci solární soustavy do stávajícího objektu je návratnost investic závislá na rozsahu úprav, které je nutno provést před instalací (např. zateplení, úprava topné soustavy apod.).

Energie vody Výhody

o úspora fosilních paliv a s tím související snížení negativního vlivu na životní prostředí, o přebytky vyrobené elektrické energie lze prodávat do veřejné rozvodné sítě,

o po ukončení provozu a likvidaci díla nezůstávají nerecyklovatelné nebo nebezpečné odpady.

Nevýhody

o u velkých elektráren poměrně časově a finančně náročná předrealizační fáze, o při stavbě nové vodní elektrárny poměrně vysoké investiční náklady,

o návratnost investic závislá na využití vyrobené elektřiny, o poměrně složitá obsluha a údržba zařízení velkých elektráren.

Energie větru Výhody

o úspora fosilních paliv a s tím související snížení negativního vlivu na životní prostředí, o přebytky vyrobené elektrické energie lze prodávat do veřejné rozvodné sítě,

22

(23)

o po ukončení provozu a likvidaci díla nezůstávají nerecyklovatelné nebo nebezpečné odpady.

Nevýhody

o nestabilní zdroj (závislost na klimatických podmínkách),

o poměrně časově a finančně náročná předrealizační fáze v závislosti na rozsahu projektu,

o při výstavbě VTE s vyšším výkonem je nutné vynaložit vysoké investiční náklady, o návratnost investice závislá na využití vyrobené elektrické energie.

Energie biomasy Výhody

o při vlastní spotřebě elektřiny nedochází k přenosovým ztrátám, o biomasa má obnovitelný charakter jako zdroj energie,

o tento zdroj energie není vázán na určitou lokalitu, tzn. značná úspora finančních prostředků a energie za dopravu,

o pěstováním energetických plodin lze využít nevyužívanou zemědělskou půdu, nebo půdu která je nevhodná k potravinářské výrobě,

o likvidace odpadů, zbytky po zpracování lze využít jako hnojivo, o využití biomasy má menší negativní dopady na životní prostředí.

Nevýhody (u biomasy závisí na zvoleném typu)

o větší obsah vody a s tím související nižší výhřevnost, o větší objem paliva = větší nároky (náklady) na skladování,

o nutnost úpravy paliva (sušením apod.), to vyžaduje další finanční prostředky do nových zařízení,

o při výrobě a využití bioplynu jsou poměrně vysoké náklady na technická zařízení (bezpečnostní normy apod.),

o nutnost likvidace odpadu ze spalování (popel).

23

(24)

Geotermální energie Výhody

o při vlastní spotřebě elektřiny nedochází k přenosovým ztrátám,

o úspora fosilních paliv a s tím související snížení negativního vlivu na životní prostředí, o minimální znečistění životního prostředí,

o minimální provozní náklady,

o jedná se o lokální zdroj (není nutno dovážet palivo).

Nevýhody

o velmi vysoké náklady na počáteční investici,

o málo vhodných míst na zemském povrchu k využití geotermální energie, o minerály z horké vody se usazují v trubkách a způsobují korozi,

o ztráta vody, která se vhání do vrtů-zpět se vrací pouze třetina vody, o nutnost hloubení velmi hlubokých vrtů.

2.3 Evropská unie a její postoj k OZE

Evropská unie jasně určila svůj postoj k obnovitelným zdrojům s ohledem k energetické a politice životního prostředí. V energetické oblasti EU upřednostňuje udržitelnost, stabilitu zdrojů, jistotu a zohlednění budoucích energetických potřeb rozvojových zemí. EU usiluje o udržitelnost v oblasti energetiky, která by měla znamenat další ekonomický růst osvobozený od nezbytnosti využívání vyčerpatelných PEZ a s tím úzce souvisejícího globálního oteplování atmosféry. Důležitým hlediskem je rovněž jistota dlouhodobé dostupnosti energetických zdrojů nezávislých na dovozu a bez rizika politické nestability. Velký důraz je kladen na efektivní využívání energií a na přednostní využívání obnovitelných zdrojů. Efektivní využívání energií je chápáno jako podstatné zvýšení účinnosti spotřeby energií při zajišťování potřeb v domácnostech, průmyslu a v dopravě.¹⁹

V rámci celé Evropské unie je více než polovina energetických potřeb zajišťována dovozem. Do budoucna lze předpokládat, že díky postupnému vyčerpání evropských zásob ropy a plynu se energetická závislost na dovozu zvýší až na 70 %. Problémem

19 V příloze č. 1 uvádím pro zajímavost podíl jednotlivých typů elektráren na světové produkci elektrické energie v roce 1995 a dále v přílohách č. 2 a 3 porovnání některých ukazatelů podle typů elektráren vyrábějících elektrickou energii.

24

(25)

zůstává především ta skutečnost, že dovoz ropy a plynu jde především ze zemí s velmi nejistou geopolitickou situací. Česká republika je rovněž na těchto dodávkách závislá.

Výroba elektrické energie je u nás zajišťována hlavně výrobou v uhelných a jaderných elektrárnách. Využití OZE v poměru k celkové výrobě energie je doposud bohužel velmi malé. Po roce 2010 se navíc očekává úbytek energetických zdrojů v důsledku odstavení části uhelných elektráren z důvodu dosažení jejich životnosti. V blízké budoucnosti musí také bohužel očekávat klesající dostupnost energetického uhlí.²⁰ Neustále také roste mezinárodní konkurence v oblasti energetiky, zejména díky současnému růstu poptávky po energii v Asii a díky neustále se zmenšujícím zásobám energetických surovin. Doprava v EU je již nyní více než z 97 % závislá na ropě, která se dováží. Z důvodů bezpečnostních ale i ekonomických je nejvyšší čas hledat alternativní zdroje a technologie, které sníží energetickou závislost EU na dovozech a současně zamezí dalšímu poškozování životního prostředí.²¹

V roce 2004 se EU podílela obnovitelnými zdroji na celkovém objemu vyrobené energie přibližně 12,9 procenty. Evropská unie se v souvislosti s ratifikací Kjótského protokolu zavázala, že do roku 2010 zvýší podíl obnovitelných zdrojů energie na výrobě elektřiny na 21 %. Česká republika přijala závazek o zvýšení podílu OZE na výrobě el.

energie na 8 % v roce 2010. ²²

2.4 Potenciál obnovitelných zdrojů energie v České republice

Pokud chceme zajistit udržitelný rozvoj, pak jsou právě obnovitelné zdroje energie jedinou možností, stejně jako tomu bylo po celou dobu existence lidstva s výjimkou posledních zhruba 250 let. Planeta Země má určité fyzikální omezení a limity, které nám dlouhodobě nedávají jinou možnost. Zde se nabízí otázka, proč nejsou OZE dostatečně atraktivní, aby se začali využívat ve větším rozsahu? Jednou z hlavních příčin je náš plýtvavý způsob nakládání s přírodními zdroji a tedy i s energií. Díky relativně snadné dostupnosti neobnovitelných zdrojů v posledních několika staletích se dostali OZE na okraj zájmu. Využívání neobnovitelných zdrojů byla přizpůsobena veškerá infrastruktura.

Je nutné především změnit uvažování, protože OZE vyžadují odlišné nakládání už

20 pozn. S ohledem na územní těžební limity.

21 Agentura pro podporu obnovitelných zrdojů energie: Evropská unie a obnovitelné zdroje energie.

22 Agentura pro podporu obnovitelných zrdojů energie: Evropská unie a obnovitelné zdroje energie.

25

(26)

z důvodu, že energetická hustota OZE je mnohem nižší, než je tomu u konvenčních zdrojů.

Odhaduje se, že v současnosti odpovídá roční celosvětová spotřeba energie cca 0,01 promile roční energie dopadajícího slunečního záření.

V roce 2003 proběhl v České republice hloubkový výzkum potenciálu OZE spojený s ekonomickým vyhodnocením. Hlavním smyslem bylo poskytnutí podkladů pro přípravu Státní energetické koncepce a současně také pro přípravu návrhu zákona o podpoře energie z OZE. Výzkum byl zaměřen na 5 základních primárních energetických zdrojů obnovitelné energie: sluneční, vodní, geotermální, větrnou energii a energii biomasy. Z výzkum bylo pro zajímavost například také zjištěno, že hodnota celkové energie slunečního záření, které dopadá ročně na naše území, představuje asi 9000 TWh.²³

Graf č. 4:

Stávající výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů s vyznačením závazků k roku 2010

Zdroj: Asociace pro využití obnovitelných zdrojů

23Asociace pro využití OZE: Informace o potenciálu obnovitelných zdrojů energie v ČR, MŽP, Praha 2004.

26

(27)

Tabulka č. 3:

Současné využití obnovitelných zdrojů v České republice

Druh OZE Elektřina

(GWh)

Tepel.

energie (PJ)

% z celkového využití OZE Větrná energie 4 - 0,171013254 Vodní energie (MVE <10 MW) 750 - 32,06498504 Velké VE (>10 MW)¹⁾ 1165 - 49,80761009 Solární tepelné systémy - 0,4 1,593625498 Fotovoltaické systémy 0,03 - 0,001282599 Geotermální energie²⁾ 0 0,2 0,796812749 Energie biomasy 420 22 17,95639162 Biopaliva motorová - 2,5 9,960159363

Celkem 2339 25,1

Zdroj: Asociace pro využití obnovitelných zdrojů Pozn. 1) bez přečerpávacích elektráren

2) včetně energie prostředí(tepel. čerpadla)

2.4.1. Potenciál elektrické energie ze Slunce

Technický potenciál výroby elektrické energie z energie slunečního záření byl stanoven za těchto předpokladů:

o budou využity pouze vhodné zastavěné plochy o je počítáno se stávající účinností technologií

o je počítáno s plochou pro potřeby termosolárních systémů Tabulka č. 4:

Potenciál výroby elektrické energie ze Slunce

potenciál plocha celkem

(m²) inst. výkon

MW výroba

GWh/rok technický 210 000 000 22 000 23 000

dostupný 50 200 000 5 300 5 500

Lze předpokládat, že výroba elektrické energie ze Slunce bude díky očekávanému zvýšení efektivity technologií vyšší. To bude možné za předpokladu rozšíření dostupných technologií, které umožní skladovat vyrobenou energii. Nejrealističtěji se jeví zejména technologie založené na výrobě, skladování a využití vodíku.

Mezi hlavní předpoklady, které hovoří ve prospěch rozvoje výroby elektřiny ze Slunce, můžeme zařadit snadnou montáž a náhradu účinnějších technologií, dále pak

27

(28)

dlouhou životnost (více než 20 let). Mezi omezení rozvoje patří zejména vysoké náklady výroby, které jsou výrazně vyšší než u ostatních technologií OZE.

2.4.2. Potenciál tepelné energie ze Slunce

Potenciál využití tepelné sluneční energie je daný poptávkou po nízkopotenciálovém teple. Technické možnosti instalace dané technologie (solárních kolektorů) jsou

determinovány dostupností vhodně orientovaných ploch. Připojení solárních kolektorů ke stávajícím i novým topným soustavám je lehce proveditelné.

Tabulka č. 5:

Potenciál využití tepelné sluneční energie

potenciál plocha celkem

(m²) výroba (TJ/rok) technický 13 000 000 25 000 dostupný 9 000 000 17 000 Zdroj: Asociace pro využití obnovitelných zdrojů

Mezi hlavní předpoklady pro rozvoj teplené energie ze Slunce patří celoroční použití, dostupnost a dosavadní dobré zkušenosti s danou technologií, nízké provozní náklady a dlouhá životnost. Mezi nevýhodami lze zmínit především celkové náklady výroby, které jsou doposud vyšší.

2.4.3. Potenciál biomasy

Celkový energetický potenciál biomasy pěstované v naší zemi získáme součtem výnosových skupin pro běžně pěstované i pro energetické plodiny při současném přihlédnutí k využití zemědělské půdy pro produkci technických plodin i potravin.

Potenciál je uvažován pro produkci biomasy jak pro přímé energetické využití tak i k výrobě biopaliv. V současné době je v České republice nevyužito přibližně 0,5 mil. ha půdy. K tomu, aby došlo ke splnění cíle roku 2010, stačí začít využívat přibližně jednu polovinu této výměry. Během následujících 30 let by bylo možno využít až 1,5 mil. ha, tzn.

asi 35 % celkové výměry zemědělské půdy u nás.²⁴

24 Asociace pro využití OZE: Informace o potenciálu obnovitelných zdrojů energie v ČR, MŽP, Praha 2004.

28

(29)

Tabulka č. 6:

Potenciál využití biomasy

druh potenciálu

produkce biomasy

(tis. tun) energie (PJ) ekonomický (r.2004) 2738 41

dostupný 9037 136

využitelný 13693 205

technický 18348 275

teoretický 27385 411

Mezi hlavní výhody, vypovídající ve prospěch využití biomasy, patří návaznost na tradiční zemědělskou výrobu, zvýšení ekonomické soběstačnosti a zaměstnanosti v regionech, velké množství relativně dostupných technologií a zefektivnění nakládání s odpady. Mezi omezení rozvoje patří relativně náročná logistika (sběr, doprava, úprava, skladování, zpracování) a lokálně neudržitelné využívání biomasy.

Další potenciál využití OZE se skrývá ve využití bioplynu.Výroba a využití bioplynu napomáhá významnou měrou v oblasti nakládání s odpady. Jedná se zejména o využití živočišných a rostlinných odpadů v zemědělství, biologicky rozložitelných komunálních odpadů a průmyslových odpadů. Dále se pak využívají odpady v potravinářském a zpracovatelském průmyslu.

Tabulka č. 7:

Potenciál využití plynu

potenciál celkem

bioplyn (tis. m³) 1 510 600 technický

tj. energie (PJ) 33 bioplyn (tis.

m3) 625 000 tj. energie (PJ) 16 dostupný

elektřina

(GWh) 1 200 Zdroj: Asociace pro využití obnovitelných zdrojů

2.4.4. Potenciál vodní energie

Potenciál vychází z předpokládaného instalovaného výkonu, počtu instalací a průměrné roční výroby energie. Lokality které jsou v současné době nevyužité, patří mezi ekonomicky méně výhodné a často je možnost jejich využití omezena jinými zájmy nebo ochranou životního prostředí.

29

(30)

Tabulka č.8:

Potenciál vodní energie

potenciál

roční výroba

(GWh) výkon

(MW) počet elektráren

teoretický 13 100 - -

využitelný 2 280 1 134 1 618

z toho MVE 1 115 398 1 610

využitý 1 850 1 004 1 188

z toho MVE 705 268 1 180

nevyužitý (pouze MVE) 410 130 430

repowering (technolog.

obměna) 40 15 200

Pozn. Celkový potenciál dodatečné roční výroby v letech 2005-2050 je cca 450 GWh.

2.4.5. Potenciál větrné energie

Technický potenciál větrné energie je odvozen z klimatologického modelu.

Problémem, který brání využití dostupného potenciálu, zůstává mimo jiné nedůvěra v tuto technologii. V dlouhém období lze dostupný potenciál odhadnout na úrovni přibližně ¼ technického potenciálu.

Tabulka č. 9:

Technický potenciál výroby elektrické energie z energie větru

rychlost větru (m/s)

instalovaný výkon (MW)

předpokládaná výroba (GWh/rok)

4,1-5,0 2571 2236

4,6-5,0 2368 2053

5,1-6,0 8208 12312

>6,0 888 1776

celkem technický 11667 16324

celkem dostupný 3000 4000

Mezi výhody pro využití větrné energie patří relativně snadná demontáž nebo náhrada účinnější technologií, dostupné a výkonné technologie i pro vnitrozemské podmínky. Mezi nevýhody patří hlavně roční využitelnost v našich podmínkách v rozmezí 1000-2000 hodin, dále pak omezení výstavby v chráněných územích a přístupnost lokalit.

2.4.6. Potenciál geotermální energie

Geotermální energie je energií hlubinného zemského tepla. Tuto energii lze v některých geologických profilech využívat.²⁵ Při stanovení potenciálu byl do této

25 V současné době je to obvykle v hlubkách do 3 km..

30

(31)

kategorie zahrnut i potenciál mělkého horninového prostředí, který lze využít pomocí tepelných čerpadel.²⁶

Tabulka č. 10:

Technický a dostupný potenciál využití geotermální energie (v instalovaném výkonu)

druh energie

(MW) technický

(MW) dostupný poznámka

hydrotermální>130⁰C 300 100 jeden vrt = výkon cca 10 MW elektřina suché teplo hornin

35 000 3 400 jedna lokalita = výkon cca 4 MW, je třeba 2 vrtů

hydrotermální<130⁰C 250 25 využití vázáno na vybrané lokality Teplo energie mělkého

horninového prostředí

30 000 4 000

energie využitelná tepelnými čerpadly, dostup. potenciál by vyžadoval zdroje elektřiny až o inst. výkonu 1 000 MW Zdroj: Asociace pro využití obnovitelných zdrojů

Mezi hlavní předpoklady rozvoje geotermální energie patří stabilnost a dlouhodobost zdroje energie, možnost využití domácích zkušeností starých důlních děl a vrtných souprav. Mezi omezení rozvoje patří lokální omezenost zdroje energie a náklady výroby, které výrazně překračují náklady u ostatních technologií OZE.²⁷

2.5 Právní předpisy České republiky v oblasti OZE

Využívání obnovitelných zdrojů a výroba elektřiny z nich jsou v České republice v současné době upraveny v následujících právních předpisech:

1. zákon č. 180/2005 Sb., o podpoře využívání obnovitelných zdrojů,

2. zákon č. 458/2000 Sb., o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o změně některých zákonů (energetický zákon),

3. vyhláška ERÚ č. 475/2005 Sb., kterou se provádějí některá ustanovení zákona o podpoře využívání obnovitelných zdrojů,

4. vyhláška MŽP č. 482/2005 Sb., o stanovení druhů, způsobů a parametrů biomasy při podpoře výroby elektřiny z biomasy,

5. vyhláška ERÚ č. 502/2005 Sb., o stanovení způsobu vykazování množství elektřiny při společném spalování biomasy a neobnovitelného zdroje,

26 V tomto případě činí obnovitelná složka energie přibližně 60-70 %.

27 Asociace pro využití OZE: Informace o potenciálu obnovitelných zdrojů energie v ČR, MŽP, Praha 2004.

31

(32)

6. vyhláška ERÚ č. 541/2005 Sb., o pravidlech trhu s elektřinou, zásadách tvorby cen za činnosti operátora trhu s elektřinou a provedení některých dalších ustanovení energetického zákona.

7. cenové rozhodnutí Energetického regulačního úřadu č. 10/2005. V tomto dokumentu jsou stanoveny výkupní ceny a zelené bonusy, které jsou vypláceny výrobcům elektrické energie z OZE za vyrobenou elektřinu.

Z hlediska využívání větrných elektráren, na než je tato diplomová práce zaměřena, jsou z právních předpisů nejdůležitější zákon č. 180/2005 Sb., zákon č. 458/2000 Sb., vyhláška ERÚ č. 475/2005 Sb. a vyhláška ERÚ č. 541/2005 Sb.

2.5.1. Zákon č. 180/2005 Sb.

Nejprve bych chtěl ve stručnosti přiblížit hlavní principy a cíle zákona č. 180/2005 Sb. Tento zákon byl schválen dne 1. srpna 2005 a upravuje v souladu s legislativou EU způsob výroby elektřiny z OZE. Jeho hlavním cílem je vytvořit stabilní a atraktivní prostředí pro rozvoj obnovitelných zdrojů v České republice.

Cílem tohoto zákona je:

o Podpořit využití obnovitelných zdrojů energie

o Zajistit trvalé zvyšování podílu obnovitelných zdrojů na spotřebě primárních energetických zdrojů

o Přispět k šetrnému využívání přírodních zdrojů a k trvale udržitelnému rozvoji společnosti

o Vytvořit podmínky pro naplnění indikativního cíle podílu elektřiny z OZE na hrubé spotřebě elektřiny v ČR ve výši 8 % v roce 2010

Hlavní principy:

o Přednostní připojení k přenosové nebo k distribuční soustavě zařízení pro distribuci elektřiny z OZE

o Povinnost regionálního provozovatele distribuční soustavy odkupovat elektřinu z OZE.

To platí i pro zelený bonus. Zelený bonus či výkupní cenu uhradí výrobci elektřiny provozovatel distribuční soustavy, na jejímž určeném území se daný výrobce nachází.

32

(33)

o Dva hlavní finanční nástroje – výkupní tarif nebo zelené bonusy

Každý výrobce má možnost zvolit si ze dvou na sobě nezávislých systémů podpory.

První možností je, že výrobce nabídne svou elektřinu provozovateli distribuční soustavy a to za stanovenou minimální výkupní cenu. Provozovatel distribuční soustavy pak musí všechnu vyrobenou elektřinu vykoupit. Pokud si výrobce zvolí druhou možnost, pak si musí najít odběratele své elektřiny za tržní cenu. Provozovatel distribuční soustavy výrobci navíc vyplatí prémii ve formě zeleného bonusu. Zelený bonus obdrží výrobce i tehdy, jestliže vyrábí elektrickou energii pro vlastní spotřebu.

Hlavním cílem je zvýšení podílu elektřiny z OZE na hrubé spotřebě elektřiny v ČR do roku 2010 na výši 8 %. Hrubá spotřeba elektřiny zahrnuje celkovou výrobu elektřiny v ČR včetně vlastní spotřeby provozů, bilance dovozu a vývozu, ztráty v sítích a spotřeby na přečerpávání v přečerpávacích vodních elektrárnách. Energetický regulační úřad je garantem splnění tohoto cíle. ERÚ stanovuje vždy ke konci kalendářního roku na nový kalendářní rok výkupní ceny elektřiny a zelené bonusy tak, aby byl indikativní cíl v roce 2010 splněn.

V případě pomalého zvyšování podílu výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů na celkové hrubé spotřebě elektřiny by měl ERÚ nabídnout vyšší výkupní ceny a vyšší cenu zelených bonusů.²⁸ Výše tarifu výkupních cen je garantována na dobu 15 let a jsou zde zohledňovány cenové indexy průmyslových výrobků. Dále zákon ukládá ERÚ, aby k 30.

červnu zveřejnil vyhodnocení podílu výroby elektřiny z OZE na hrubé spotřebě elektřiny.

Stěžejním pravidlem zákona je dosažení patnáctileté návratnosti investic. Tato zaručená doba se vztahuje na běžné zařízení, vycházející z průměrných přírodních podmínek na území České republiky a také z technické úrovně nových dostupných zařízení a vztahuje se k prosté návratnosti. Od nich je také odvislá pevně stanovená výkupní cena. Každý investor v oblasti OZE se bude snažit o to, aby měl lepší než průměrné parametry projektů využité k výpočtu minimálních výkupních cen a zelených bonusů.²⁹

28 V případě, že dojde ke snižování výkupních cen, ty nesmí být nižší než 95 % hodnoty výkupních cen oproti přecházejícímu roku.

29 Novák L.: Indikativní cíl a úloha zákona OZE, Agentura pro podporu obnovitelných zrdojů energie, Praha 2005

33

(34)

2.5.2. Zákon č. 458/2000 Sb.

Obnovitelné zdroje energie jsou v tomto zákoně definovány jednak věcně jako zdroje, jejichž energetický potenciál se trvale a samovolně obnovuje přírodními procesy a jednak taxativně pro výrobu elektřiny pro účely zákona jako:

o vodní energie do výkonu výrobny elektřiny 10 MW, o sluneční energie,

o větrná energie, o geotermální energie, o biomasa a bioplyn.

Výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů se týkají následující ustanovení, kterými zákon:

o zprošťuje provozovatele přenosové soustavy a provozovatele distribučních soustav povinnosti zajišťovat všem účastníkům trhu s elektřinou neznevýhodňující podmínky v případě přenosu resp. distribuce elektřiny z obnovitelných zdrojů,

o zajišťuje výrobcům elektřiny z obnovitelných zdrojů právo k přednostnímu připojení svého zdroje elektřiny k přenosové soustavě nebo distribučním soustavám za účelem přenosu nebo distribuce,

o stanoví provozovatelům distribučních soustav povinnost vykupovat elektřinu z obnovitelných zdrojů způsobem, stanoveným prováděcím právním předpisem,

o zmocňuje Ministerstvo průmyslu a obchodu k vydání vyhlášky (o způsobu výkupu elektřiny z obnovitelných zdrojů a z kombinované výroby elektřiny a tepla),

o stanoví, že odchylky výkonu obnovitelných zdrojů elektřiny z důvodu přirozené povahy těchto zdrojů nesmí být důvodem odmítnutí práva k přednostnímu připojení.

2.5.3. Vyhláška ERÚ č. 475/2005 Sb.

Tato vyhláška stanoví termíny a podrobnosti výběru způsobu podpory elektřiny vyrobené z obnovitelných zdrojů, termíny oznámení záměru nabídnout elektřinu vyrobenou z obnovitelných zdrojů k povinnému výkupu a technické a ekonomické parametry.

34

(35)

2.5.4 Vyhláška ERÚ č. 541/2005 Sb.

Tato vyhláška stanoví pravidla trhu s elektřinou, zásady tvorby cen za činnosti operátora trhu s elektřinou, způsoby jejich účtování a úhrad jednotlivými účastníky trhu s elektřinou, pravidla tvorby, přiřazení a užití typových diagramů dodávek elektřiny a podmínky dodávek elektřiny dodavatelem poslední instance. Dále pojednává o provedení některých dalších ustanovení energetického zákona.

.

35

(36)

3 Větrné elektrárny

Člověk využívá větrnou energii již několik století. Nejprve se vítr využíval pouze k pohonu vodních čerpadel a mletí obilí. K využití energie větru k výrobě elektrického proudu došlo poprvé před asi 100 lety. Nejstarší větrná elektrárna na území ČR byla postavena na Českomoravské vrchovině už v roce 1910. Výstavba první větrné elektrárny připojené do elektrické rozvodné sítě byla dokončena v listopadu 1993 v Krušných horách.

Patřila akciové společnosti ČEZ a v prvních letech svého fungování sloužila především ke zkušebním účelům zaměřeným na optimalizaci provozu a zvýšení množství vyrobené elektřiny.

V devadesátých letech 20. století dochází k mohutnému rozmachu v oblasti vývoje nových technologií větrných elektráren. Významný pokrok v technologii umožnil postupné snižování váhy i složitosti generátorů VTE, dochází ke snižování jejich hlučnosti a významně roste účinnost a výkon VTE.

3.1 Výkon větrných elektráren

Princip větrné elektrárny spočívá v převodu pohybové energie vzdušného proudu na energii rotace. Kinetická energie otáčí rotorem elektrického generátoru. Nejvyššího výkonu vrtule elektrárny lze dosáhnout při zpomalení větrného proudu na 1/3. Maximální teoreticky dosažitelná účinnost může dosáhnout 59 %. Tření mechanických součástí a vítr za lopatkami vrtule zpomalují otáčky kola. Středové části se pohybují pomaleji než konce lopatek a výsledná účinnost tak závisí na součiniteli rychloběžnosti, tzn. poměru rychlosti otáčení lopatek a rychlosti větru. Tento součinitel rychloběžnosti lze zvýšit pokud snížíme počet lopatek. V současnosti mívají větrné elektrárny nejčastěji 1-3 lopatky a nejlepší dosahovaná účinnost je kolem 45 %. Následující graf znázorňuje závislost využitelného výkonu na rychlosti větru.

36

(37)

Graf č. 5:

Závislost využitelného výkonu na rychlosti větru

Zdroj: Český svaz vědeckotechnických společností

Výkon větrné elektrárny lze orientačně určit podle následujícího vzorce:

P = k x D²x v³

Kde D je délka lopatky oběžného kola (m), v je rychlost větru (m/s) a koeficient k závisí hlavně na typu krajiny a účinnosti větrné turbíny (pohybuje se v rozmezí 0,2 až 0,5).³⁰

Moderní VTE o výkonu 2-3 MW dosahují dle typu jmenovitého výkonu při rychlosti větru od 10 do 16 m/s. Udávané jmenovité výkony VTE platí pro určitou rychlost větru, která je zpravidla mnohem vyšší než průměrná roční rychlost větru v dané lokalitě.

Závislost skutečného okamžitého výkonu na rychlosti větru je dána výkonovou charakteristikou.³¹

30 Výkon roste s třetí mocninou rychlosti větru, proto i malá chyba jejího stanovení má na odhad výkonu výrazný vliv.

31 EkoWATT: Energie větru, Infolisty, Praha 1999

37

Hlavní práce3813_xzamp03.pdf, 1.4 MB Stáhnout

Fakulta národohospodá ř ská

O BNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE

-

V Ě TRNÉ ELEKTRÁRNY V Č ESKÉ REPUBLICE

diplomová práce

Autor: Petr Zamrazil

Vedoucí práce: Ing. Květoslava Remtová, CSc.

Rok: 2006

Zadávací list

Poděkování

V ^Ě TRNÉ ELEKTRÁRNY V Č ESKÉ REPUBLICE