Úvod do problematiky obnovitelných zdrojů energie OZ

K obnovitelných zdrojům energie (OZE) vhodných pro výrobu elektřiny v našich podmínkách zejména patří:

• energie vodních toků;
• energie větru;
• přímá energie slunečního záření;
• biomasa, bioplyn;
• geotermální energie.

Pozn.:

Náš Svaz působí především v oblasti výroby elektřiny z malých vodních elektráren, fotovoltaických elektráren a částečně i ve využití větrné energie. Okrajově též v oblasti využití biomasy, která je v našich podmínkách vhodná zejména pro výrobu tepla, příp. pro kombinovanou výrobu elektřiny a tepla (kogeneraci). Využití geotermální energie pro výrobu elektřiny u nás vyžaduje vrty až do hloubek cca 5 km s náklady několika stovek mil.Kč. První úvahy v tomto směru však již existují.

Velký význam využívání obnovitelných zdrojů energie vyplývá z těchto hledisek:

• většina těchto zdrojů je ekologicky šetrná, takže jejich využívání příliš nezatěžuje životní prostředí;
• využívání OZE neklade nároky na dovoz nebo těžbu primárních fosilních energetických zdrojů;
• při zvyšování intenzity ve využívání OZE nehrozí nebezpečí jejich vyčerpání.

Z tohoto důvodu významnou pozornost výrobě elektřiny z OZE věnuje i EU.

Odhad dosud nevyužitého potenciálu v oblasti malých vodních elektráren, větrných a fotovoltaických elektráren:

MVE

Česká republika se rozkládá na evropském rozvodí tří moří. Velké řeky u nás většinou pramení a proto značná část vodní energie je na našem území rozptýlena v ještě malých tocích. Z toho plyne, že poměrně značná část zbývajícího technicky využitelného hydroenergetického potenciálu je na našem území získatelná převážně na zdrojích s výkonem menším než 10 MW – tedy v malých vodních elektrárnách.

Nevyužitý potenciál je odhadován ve výši 342 GWh/rok, což při průměrném využití instalovaného výkonu odpovídá možnostem výstavby nových a rekonstrukcemi starších vodních elektráren o celkovém výkonu cca 100 MW. Předpokládá se, že tento výkon bude realizován pouze v MVE.

Větrné elektrárny

Při odhadu realizovatelného větrného potenciálu je nutno vyloučit zákonem o ochraně přírody a krajiny chráněné oblasti vysočin a v horách, kde však jsou příznivé větrné podmínky (národní parky, chráněné krajinné oblasti, národní přírodní rezervace, okolí národních přírodních památek atd.). Tím se ztrácí cca 60% ploch vhodných pro větrnou energetiku. Další redukce pak vyplývá z nařízení vlády o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací. Větrné elektrárny musí být ve stanovených vzdálenostech od bytové zástavby, vojenských zón, letišť, vysokonapěťových vedení, dálnic, vysilačů, hrází, hranic chráněných krajinných oblastí atd. Zbývá tedy cca 15 až 20% ploch, kde by bylo možno realizovat výstavbu větrných elektráren.

Nevyužitý potenciál je odhadován ve výši cca 1 000 GWh/rok, což při průměrném využití instalovaného výkonu odpovídá možnostem výstavby nových větrných elektráren o celkovém výkonu až cca 500 MW. Lze ovšem očekávat řadu výhrad k umístění větrných elektráren v dotčených lokalitách.

Fotovoltaika

Z rozboru klimatických podmínek v ČR vyplývá, že celkové průměrné množství sluneční energie, které dopadá za rok na plochu 1 m² je přibližně rovno:

☼ u vodorovné plochy

1 045 kWh/m²/r

☼ u šikmé plochy skloněné pod úhlem 45° a orientované na jih

1 203 kWh/m²/r

☼ průměrná intenzita slunečního záření

800 W/m²

Tyto hodnoty se liší podle lokalit a relevantní hodnota je zjistitelná z údajů ČHMÚ (mapy globálního slunečního záření).

Průměrná doba slunečního svitu u nás je 1 600 až 2 200 h/rok. Opět tyto hodnoty se liší podle lokality a údaje poskytuje pro konkrétní lokalitu ČHMÚ.

Pro stanovení dostupného potenciálu fotovoltaiky je nutno vycházet z vhodných ploch pro instalaci fotovoltaických panelů. Fotovoltaické panely mohou být instalovány na vhodně orientované střechy a fasády všech možných budov anebo na volných pozemcích, kde budou instalovány samostatně stojící fotovoltaické elektrárny.

Reálně dosažitelný cíl pro ČR lze odhadnout do roku 2015 až 2020 na úrovni do 1000 MWp. To by představovalo výrobu elektřiny na úrovni cca 1,0 TWh/r. Předpokladem však je pokračování podpor v této oblasti (výkupní ceny elektřiny).

Biomasa, bioplyn

Biomasa je nositelem obnovitelných zdrojů energie vznikajících fotosyntézou. Z hlediska energetického využití jde v podmínkách České republiky většinou o dřevo (či jeho odpad), slámu a jiné zemědělské zbytky a exkrementy užitkových zvířat, či o energeticky využitelný komunální odpad nebo plynné produkty odpadající při provozu čistíren odpadních vod.

Nejčastěji přicházejí v úvahu přímé spalovací procesy vlastní primární biomasy (např. spalování dřeva), nebo spalování produktů mokrých nebo suchých procesů (bioplyn, dřevoplyn).

Z hlediska možné výroby elektřiny z tohoto obnovitelného zdroje se může jednat o:

• kotle na výrobu páry v kombinaci s parní turbinou (většinou půjde o kombinovanou výrobu elektřiny a tepla, tedy o teplárny nebo elektrárny s odběrem tepla);
• zplyňovací zařízení v kombinaci s kotlem nebo kogenerační jednotkou (spalovací motor nebo turbina);
• kogenerační jednotku (spalovací motor nebo turbina) na využití bioplynu;
• v posledních letech se využívá spoluspalování biomasy i v klasických kotelních jednotkách v elektrárnách.

V době publikování tohoto článku, ERÚ vykazoval podíl výroby elektřiny z tohoto obnovitelného zdroje ve výši cca 1500 GWh/r.