530 02 PARDUBICE ul. Arnošta z Pardubic 676 energetické stavby vodohospodářské stavby geodetické práce tel : 46/661 43 29 34 fax : 46/661 35 44 e-mail : evc@ evc.cz Územní energetická koncepce Pardubického kraje Etapa II. Modelování, návrh energetického managementu a rozvoj energetického systému kraje 11/2003 závěrečná verze Zpracovatelé: EVČ s.r.o. CITYPLAN s.r.o. ViP s.r.o. Termín zpracování: 2002-2003 1
Obsah : 3. HODNOCENÍ VYUŽITELNOSTI POTENCIÁLU OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ ENERGIE...11 3.1. RÁMEC ENERGETICKÉ POLITIKY EU VE VZTAHU K OBNOVITELNÝM ZDROJŮM ENERGIE.11 3.1.1. Úvod do problému...11 3.1.2. Základní myšlenky dokumentu Green Paper ve vztahu k významu obnovitelných zdrojů energie...12 3.1.3. Situace v České republice...14 3.2. ANALÝZA MOŽNOSTÍ UŽITÍ MÍSTNÍCH OBNOVITELNÝCH A DRUHOTNÝCH ZDROJŮ ERGIE.16 4. PROGNÓZA VÝVOJE ENERGETICKÉ POPTÁVKY...34 4.1. POTENCIÁL ÚSPOR NA STRANĚ SPOTŘEBY ENERGIE...34 4.1.2. Bytový sektor...36 4.1.3. Průmysl...43 4.2. POTENCIÁL ÚSPOR NA STRANĚ VÝROBY A DOPRAVY ENERGIE...48 4.2.1. Výroba tepla a elektřiny v Pardubickém kraji...48 4.2.2. Souhrnná data Pardubického kraje a České Republiky...49 4.2.3. Potenciál na straně distribuce tepelné energie...50 4.2.4. Potenciál úspor na straně distribuce el. energie...51 4.3. PROGNÓZA CENY PALIV A ENERGIÍ...53 4.3.2. Seznam zemí OECD...53 4.3.3. Seznam zemí IEA...54 4.3.4. Seznam zemí EU 15...54 4.3.5. Úvodní předpoklady...54 4.3.6. Energetické trendy...56 4.3.7. Současný stav cen energií v České republice...57 4.3.8. Zkušenosti z vývoje cen energií v zemích EU a OECD (1988-2002)...58 4.3.9. Předpověď dalšího vývoje cen energií do roku 2017...65 4.4. STANOVENÍ HLAVNÍCH PROBLÉMOVÝCH OKRUHŮ...72 4.4.1. Úvod do problému...72 4.4.2. Institut akčních programů (plánů)...73 4.4.3. Stanovení hlavních problémových okruhů úspory...74 4.4.4. Stanovení hlavních problémových okruhů výroba a dodávky energie...75 4.4.5. Stanovení hlavních problémových okruhů - ceny...78 5. ENERGETICKÉ MODELOVÁNÍ ŘEŠENÍ ENERGETICKÉHO HOSPODÁŘSTVÍ 80 5.1. DĚLENÍ ODPOVĚDNOSTI MEZI SOUKROMÝ A VEŘEJNÝ SEKTOR...80 5.2. HLEDISKA BEZPEČNOSTI A SPOLEHLIVOSTI ZÁSOBOVÁNÍ ENERGIÍ...81 5.2.1. Přístupy zvýšení bezpečnosti dodávek energie na území Pardubického kraje...83 5.3. MOŽNÉ PŘÍNOSY A DEFINICE CÍLŮ ROZVOJOVÝCH VARIANT...84 5.3.1. Návrh priorit rozvoje energetického systému...86 5.4. VARIANTY ŘEŠENÍ ROZVOJE ENERGETICKÉHO SYSTÉMU KRAJE...87 5.4.1. Podrobnější popis jednotlivých variant...94 2
5.4.2. Scénář cíleného vývoje- rozvojové programy...97 5.5. VYČÍSLENÍ ÚČINKŮ A NÁROKŮ VARIANT...106 5.5.1. Volba výpočtového modelu...106 5.5.2. Vliv na energetickou bilanci...115 5.5.3. Vliv na investiční náklady realizace navržených programů...116 5.5.4. Vliv na náklady vstupů(paliva,energie)...116 5.5.5. Vliv na náklady na provoz a údržbu...117 5.5.6. Vliv na zábor půdy...118 5.5.7. Vliv na celkovou účinnost energetického systému...118 5.5.8. Vliv na produkci znečišťujících látek...119 5.5.9. Vliv na úsporu primárních energetických zdrojů...122 5.5.10. Vliv na pracovní příležitosti...122 5.6. KOMPLEXNÍ VYHODNOCENÍ VARIANT ROZVOJE ÚZEMNÍHO ENERGETICKÉHO SYSTÉMU KRAJE 125 5.6.1. Vícekriteriální vyhodnocení doporučené varianty...127 5.6.2. Indikátory udržitelného rozvoje...127 5.6.3. Oceňování indikátorů udržitelného rozvoje...128 5.6.4. Výsledná bilance nákladů a užitků (cost-benefit)...129 5.6.5. Výpočet rentability podpory...132 5.6.6. Analýza rizika jednotlivých variant...136 6. NÁVRH ENERGETICKÉHO MANAGEMENTU ROZVOJE ENERGETICKÉHO SYSTÉMU KRAJE...139 6.1. STANOVENÍ ZÁSAD UŽITÍ JEDNOTLIVÝCH DRUHŮ PALIV A ENERGIE...139 6.2. NÁVRH PROGRAMŮ A STANOVENÍ PRIORIT...140 6.2.1. Program výchovy a vzdělávání...140 6.2.2. Programy snížení měrné spotřeby energie...142 6.2.3. Programy pro využití obnovitelných zdrojů energie...143 6.2.4. Program zvyšování bezpečnosti zásobování elektřinou...147 6.3. ZPŮSOBY A ZDROJE FINANCOVÁNÍ PROGRAMŮ...148 6.3.1. Využití financování ze zdrojů Evropské Unie...151 6.3.2. Financování ze zdrojů veřejných podpor...155 O KRAJSKÝ ÚŘAD JAKO ŽADATEL O FINANCOVÁNÍ...155 o Státní fond životního prostředí...155 o Státní rozpočet...156 6.4. NÁVRH ORGANIZACE KRAJSKÉHO ENERGETICKÉHO MANAGAMENTU...158 6.4.1. Struktura energetického managementu...160 6.4.2. Dělení energetického managementu...162 6.5. NÁVRH ROZHODOVACÍCH MODELŮ...168 6.5.1. Rozhodovací model pro řešení vzniklých problémů...168 6.5.1. Model pro rozhodování o udělení podpory...168 6.6. NÁVRH ZABEZPEČENÍ PLÁNOVÁNÍ A KONTROLY JAKOSTI REALIZACE OPATŘENÍ A PLNĚNÍ CÍLŮ 169 6.6.1. Plánování jakosti...169 6.6.2. Kontrola jakosti...171 3
6.7. NÁVRH MONITOROVÁNÍ, MOTIVACE A MECHANISMU ZLEPŠOVÁNÍ REALIZACE PROGRAMŮ 174 6.7.1. Monitorování...174 6.7.2. Motivace...174 6.7.3. Zlepšování...175 7. PŘÍLOHY...176 7.1. VZTAH ÚZEMNÍ ENERGETICKÉ KONCEPCE KE STAVEBNÍMU ŘÍZENÍ, ÚZEMNÍMU PLÁNOVÁNÍ A ÚZEMNÍMU ŘÍZENÍ...176 7.2. ZDROJE ENERGIÍ...189 7.2.1. Teplo slunce...189 7.2.2. Teplo biomasou...197 7.2.3. Tepelná ochrana budov...205 7.2.4. Rekuperace...210 7.2.5. Pasivní domy...214 7.2.6. Kogenerace...221 7.2.7. Bioplynová stanice...225 Literatura 4
OBRÁZKY : OBRÁZEK 1 LESY NA ÚZEMÍ PARDUBICKÉHO KRAJE...18 OBRÁZEK 2 KALY ČOV...19 OBRÁZEK 3 ODPADY Z PRIMÁRNÍ ZEMĚDĚLSKÉ PRODUKCE...20 OBRÁZEK 4 PRODUKCE KOMUNÁLNÍHO ODPADU NA ÚZEMÍ PARDUBICKÉHO KRAJE...21 OBRÁZEK 5 SEPAROVANÝ SBĚR ODPADU...22 OBRÁZEK 6 SMĚSNÝ KOMUNÁLNÍ ODPAD...23 OBRÁZEK 7 PRINCIP TEPELNÉ ČERPADLO...26 OBRÁZEK 8 SANKEYUV DIAGRAM DISTRIBUCE ENERGIÍ...27 OBRÁZEK 9 VODNÍ ZDROJE NA ÚZEMÍ PARDUBICKÉHO KRAJE...29 OBRÁZEK 10 SRÁŽKY NA ÚZEMÍ PARDUBICKÉHO KRAJE...30 OBRÁZEK 11 POROVNÁNÍ POUŽITELNÉHO VÝKONU MVE PRACUJÍCÍCH DO VN A NN...30 OBRÁZEK 12 VÝŠKOPIS PARDUBICKÉHO KRAJE...32 OBRÁZEK 13 VĚTRNÉ EL. V ČESKÉ REPUBLICE...33 OBRÁZEK 14 VÝVOJ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI VZTAŽENÉ NA HDP PRO VYBRANÉ ZEMĚ...34 OBRÁZEK 15 ENERGETICKÁ NÁROČNOST HDP V PARITĚ KUPNÍ SÍLY...35 OBRÁZEK 16 SPOTŘEBA ENERGIE NA OBYVATELE...36 OBRÁZEK 17 ROZDĚLENÍ OBYTNÝCH DOMŮ V PARDUBICKÉM KRAJI...37 OBRÁZEK 18 ROZDĚLENÍ OBYTNÝCH DOMŮ V ČR...38 OBRÁZEK 19 ROZDĚLENÍ DOMŮ PODLE POČTU BYTŮ V PARDUBICKÉM KRAJI...39 OBRÁZEK 20 ROZDĚLENÍ DOMŮ PODLE POČTU BYTŮ V ČR...40 OBRÁZEK 21 ROZDĚLENÍ DOMŮ PODLE ROKU VÝSTAVBY PARDUBICKÝ KRAJ...40 OBRÁZEK 22 ROZDĚLENÍ DOMŮ PODLE ROKU VÝSTAVBY ČR...41 OBRÁZEK 23 ODPOVĚDNOST ZA TVORBU BLAHOBYTU...80 OBRÁZEK 24 OBRÁZEK 25 OBRÁZEK 26 OBRÁZEK 27 MOŽNOSTI PŮSOBENÍ VEŘEJNÉHO SEKTORU NA SOUKROMÉ PODNIKÁNÍ...81 PRINCIP ZVÝŠENÍ BEZPEČNOSTI ZÁSOBOVÁNÍ ELEKTŘINOU...83 NEJZRANITELNĚJŠÍ MÍSTA ENERGETICKÉHO SYSTÉMU...84 STRATEGICKÉ PRIORITY...86 OBRÁZEK 28 PODOBA PROGRAMU...97 OBRÁZEK 29 FUNKČNÍ SCHÉMA MODELU GEMIS...108 OBRÁZEK 30 PŘÍKLAD SESTAVENÍ PROCESNÍHO ŘETĚZCE KOMBINOVANÉ VÝROBY TEPLA A ELEKTŘINY Z KAPALNÝCH PALIV...110 OBRÁZEK 31 BILANČNÍ, ENVIROMENTÁLNÍ A EKONOMICKÉ VÝSTUPY...113 OBRÁZEK 32 SCHÉMATICKÉ SNÍŽENÍ POTŘEBY FOSILNÍCH PALIV PROGRAMEM...140 OBRÁZEK 33 ROZHODOVACÍ MATICE PRO PŮSOBENÍ VEŘEJNÉHO SEKTORU...148 OBRÁZEK 34 VÍCEZDROJOVÉ FINANCOVÁNÍ PROGRAMŮ...151 OBRÁZEK 35 SCHÉMA FUNKCE A VYTVOŘENÍ ENERGETICKÉHO MANAGEMENTU...160 OBRÁZEK 36 DĚLENÍ ENERGETICKÉHO MANAGEMENTU...162 OBRÁZEK 37 PRINCIP NEUSTÁLÉHO ZLEPŠOVÁNÍ...163 OBRÁZEK 38 OBLASTI PŮSOBNOSTI VNĚJŠÍHO ENERGETICKÉ MANAGEMENTU...165 OBRÁZEK 39 OBRÁZEK 40 PROCES NEUSTÁLÉHO ZLEPŠOVÁNÍ ENERGETICKÉHO SYSTÉMU...166 MODEL ŘEŠENÍ VZNIKLÝCH PROBLÉMŮ...168 OBRÁZEK 41 MODEL ROZHODOVÁNÍ O POSKYTNUTÍ DOTACE...169 OBRÁZEK 42 PROCES NEUSTÁLÉHO ZLEPŠOVÁNÍ...175 OBRÁZEK 43 GLOBÁLNÍ SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ NA ÚZEMÍ ČR (MJ/M 2 /ROK)...189 OBRÁZEK 44...191 5
OBRÁZEK 45...192 OBRÁZEK 46 RŮZNÉ MOŽNOSTI VYUŽITÍ SOLÁRNÍ ENERGIE, ZAMĚŘENÍ TOHOTO PROGRAMU...192 OBRÁZEK 47...197 OBRÁZEK 48 KOMPLEXNÍ ÚČINEK PODPORY DOMÁCÍCH KOTLŮ NA BIOMASU A NA CELÝ TRH S BIOPALIVY...198 OBRÁZEK 49 GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ VZORCE (1)...209 OBRÁZEK 50 MOŽNOSTI VYUŽITÍ SOLÁRNÍ ENERGIE...216 OBRÁZEK 51 GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ VZORCE (1)...221 OBRÁZEK 52 SCHÉMATICKÉ ZNÁZORNĚNÍ ZÁSOBENÍ BIOPLYNOVÝCH STANIC (BPS) PODPOROVANÝCH PROGRAMEM...227 TABULKY : TABULKA 1 VÝVOJ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI A VYUŽITÍ OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ ENERGIE V EU V POSLEDNÍ DEKÁDĚ 20. STOLETÍ...12 TABULKA 2 ZÁVAZKY NĚKTERÝCH STÁTŮ NA SNÍŽENÍ EMISÍ PLYNŮ PROTI ROKU 1990(%)...13 TABULKA 3 SROVNÁNÍ NÁZORŮ ODBORNÍKŮ...14 TABULKA 4 EMISE...17 TABULKA 5 ROZDĚLENÍ CELKOVÉ VÝROBY TEPLA Z BIOMASYDLE EVIDENCE REZZO...23 TABULKA 6 MNOŽSTVÍ ENERGIE SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ CELÁ ČR...24 TABULKA 7 MNOŽSTVÍ ENERGIE SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ PARDUBICKÝ KRAJ...24 TABULKA 8 ROZDĚLENÍ MVE V PARDUBICKÉM KRAJI PODLE DODÁVKY EL. ENERGIE...30 TABULKA 9 ROZDĚLENÍ OBYTNÝCH DOMŮ V ČR A PARDUBICKÉM KRAJI...37 TABULKA 10 POČTY BYTŮ V DOMECH...38 TABULKA 11 POČTY BYTŮ V DOMECH...38 TABULKA 12 POČTY BYTŮ V DOMECH...38 TABULKA 13 POČTY BYTŮ V DOMECH...39 TABULKA 14 MATERIÁL NOSNÝCH ZDÍ...41 TABULKA 15 MATERIÁL NOSNÝCH ZDÍ...42 TABULKA 16 MATERIÁL NOSNÝCH ZDÍ...42 TABULKA 17 TABULKA DOKUMENTUJE ZMĚNU OZNAČENÍ A VELIKOSTI SOUČINITELE PROSTUPU TEPLA NETRANSPARENTNÍMI KONSTRUKCEMI...42 TABULKA 18 TABULKA UKAZUJÍCÍ STAV ZPRACOVÁNÍ ENERGTETICKÝCH AUDITŮ V PARDUBICKÉM KRAJI U ZDROJŮ REZZO1...46 TABULKA 19 SOUHRNNÁ DATA ÚČINNOSTÍ VE VYBRANÝCH LETECH ELEKTRÁRNY OPATOVICE A.S....48 TABULKA 20 SOUHRNNÁ DATA ÚČINNOSTÍ VE VYBRANÝCH LETECH ELEKTRÁRNA CHVALETICE A.S....49 TABULKA 21 SPOTŘEBA PALIV PRŮMYSL PARDUBICKÝ KRAJ ZDROJ ČSU STATISTICKÁ ROČENKA 2001 MNOŽSTVÍ PALIV (T) VYROBENÉ TEPLO (TJ) TEPLO V PALIVU (TJ) ÚČINNOST (%)...49 TABULKA 22 SPOTŘEBA PALIV PRŮMYSL ČR ZDROJ ČSU STATISTICKÁ ROČENKA 2001 MNOŽSTVÍ PALIV (T) VYROBENÉ TEPLO (TJ) TEPLO V PALIVU (TJ) ÚČINNOST (%)...50 TABULKA 23 TABULKA VÝSLEDKŮ VYHODNOCENÍ TECH.ZTRÁT EL.ENERGIE V SÍTÍCH VČE A.S. ZA ROK 2001...52 TABULKA 24 TABULKA VÝSLEDKŮ VYHODNOCENÍ TECH. ZTRÁT EL. ENERGIE V SÍTÍCH VČE A.S. ZA ROK 2002...52 TABULKA 25 POMĚROVÉ UKAZATELE CENY KAPALNÝCH PALIV (2002)...62 6
TABULKA 26 POMĚROVÉ UKAZATELE CENY UHLÍ (2002)... TABULKA 27 POMĚROVÉ UKAZATELE CENY ZEMNÍHO PLYNU (2002)...63 TABULKA 28 POMĚROVÉ UKAZATELE CENY ELEKTŘINY (2002)...64 TABULKA 29 POMĚROVÉ UKAZATELE CENY KAPALNÝCH PALIV...68 TABULKA 30 POMĚROVÉ UKAZATELE CENY UHLÍ...68 TABULKA 31 POMĚROVÉ UKAZATELE CENY ZEMNÍHO PLYNU...69 TABULKA 32 POMĚROVÉ UKAZATELE CENY ELEKTŘINY...69 TABULKA 33 POMĚROVÉ UKAZATELE CENY CZT...69 TABULKA 34 MĚRNÉ NÁKLADY NA VYROBENÝ GJ S UVAŽOVÁNÍM POŘIZOVACÍCH I PROVOZNÍCH NÁKLADŮ...90 TABULKA 35 INVESTIČNÍ PODÍL V CENĚ TEPLA PŘI INDIVIDUÁLNÍM VYTÁPĚNÍ...91 TABULKA 36 PROVOZNÍ NÁKLADY NA VYTÁPĚNÍ (PALIVO+ELEKTŘINA)...91 TABULKA 37 EXTERNÍ NÁKLADY, KTERÉ NEJSOU ZAHRNUTY V CENĚ TEPLA...92 TABULKA 38 INVESTIČNÍ BARIÉRY ENVIRONMENTÁLNÍCH TECHNOLOGIÍ...93 TABULKA 39 RIZIKO NEVYUŽÍVÁNÍ ENVIRONMENTÁLNÍCH TECHNOLOGIÍ...94 TABULKA 40 VÝROBA TEPLA A ELEKTŘINY V JEDNOTLIVÝCH VARIANTÁCH ( MWH/ROK)...94 TABULKA 41 CELKOVÁ ENERGETICKÁ BILANCE V MWH/ROK...95 TABULKA 42 SPOTŘEBA PALIV V MWH ZA ROK...115 TABULKA 43 HODNOTA ZNOVUPOŘÍZENÍ (INVESTIČNÍ NÁROČNOST) ZAŘÍZENÍ VYRÁBĚJÍCÍCH TEPLO A ELEKTŘINU( MIL. KČ.)...116 TABULKA 44 INVESTIČNÍ NÁROČNOST ZAŘÍZENÍ VYRÁBĚJÍCÍCH TEPLO A ELEKTŘINU...116 TABULKA 45 NÁKLADY VSTUPŮ ( MIL. KČ./ROK)...117 TABULKA 46 NÁKLADY VSTUPŮ... CHYBA! ZÁLOŽKA NENÍ DEFINOVÁNA. TABULKA 47 PROVOZNÍ NÁKLADY ( MIL. KČ. /ROK)...117 TABULKA 48 PROVOZNÍ NÁKLADY...118 TABULKA 49 CELKOVÁ ÚČINNOST ENERGETICKÉHO SYSTÉMU...118 TABULKA 50 SOUHRNNÉ INDIKÁTORY DOPADŮ (T/ROK)...119 TABULKA 51 POMĚRNÉ SNÍŽENÍ DOPADŮ NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ...119 TABULKA 52 EMISE ZNEČIŠŤUJÍCÍCH LÁTEK (T/ROK)...120 TABULKA 53 EMISE ZNEČIŠŤUJÍCÍCH LÁTEK NA ÚZEMÍ KRAJE...120 TABULKA 54 EMISE SKLENÍKOVÝCH PLYNŮ( T/ROK)...121 TABULKA 55 EMISE CO2 V JEDNOTLIVÝCH VARIANTÁCH (T/ROK)...121 TABULKA 56 SPOTŘEBA PRIMÁRNÍCH ENERGETICKÝCH ZDROJŮ...122 TABULKA 57 ROZDÍLOVÁ A PODÍLOVÁ ANALÝZA SPOTŘEBY PRIMÁRNÍCH ENERGETICKÝCH ZDROJŮ(MWH)...122 TABULKA 58 ZMĚNA POČTU PRACOVNÍCH PŘÍLEŽITOSTÍ V OBLASTI VÝROBY, VÝSTAVBY A MONTÁŽE TECHNOLOGIÍ...123 TABULKA 59 ZMĚNA POČTU PRACOVNÍCH PŘÍLEŽITOSTÍ V OBLASTI OBSLUHY A ÚDRŽBY...123 TABULKA 60 ZMĚNA POČTU PRACOVNÍCH PŘÍLEŽITOSTÍ V OBLASTI PĚSTOVÁNÍ BIOMASY A VÝROBY BIOPALIV...124 TABULKA 61 INDIKÁTORY UDRŽITELNÉHO ROZVOJE...127 TABULKA 62 OCENĚNÍ EXTERNALIT ZNEČISŤUJÍCÍCH LÁTEK...128 TABULKA 63 PŘÍNOS REALIZACE SCÉNÁŘE CÍLENÉHO VÝVOJE...129 TABULKA 64 SCÉNÁŘ PŘIROZENÉHO VÝVOJE-PŘÍNOSY...130 TABULKA 65 SCÉNÁŘ PŘIROZENÉHO VÝVOJE BILANCE PŘÍNOSŮ A NÁKLADŮ...130 TABULKA 66 SCÉNÁŘ CÍLENÉHO VÝVOJE - PŘÍNOSY...131 TABULKA 67 SCÉNÁŘ CÍLENÉHO VÝVOJE - BILANCE PŘÍNOSŮ A NÁKLADŮ...131 7
TABULKA 68 KRITÉRIA RENTABILITY PODPORY DOPORUČENÉ VARIANTY ROZVOJE Z VEŘEJNÝCH PROSTŘEDKŮ...132 TABULKA 69 NÁKLADY V TIS. KČ./ROK...133 TABULKA 70 PŘÍNOSY V TIS. KČ./R...133 TABULKA 71 PŘÍNOSY- NÁKLADY...134 TABULKA 72 PŘÍNOSY NÁKLADY KUMULOVANĚ...134 TABULKA 73 SCÉNÁŘ CÍLENÉHO VÝVOJE- VÝPOČET RENTABILITY VEŘEJNÝCH PODPOR ( TIS. KČ./R) 135 TABULKA 74 MOŽNÁ ÚČAST NA FINANCOVÁNÍ PROGRAMŮ...150 TABULKA 75 VÝDAJE SFŽP PODLE SLOŽEK ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ V LETECH 1993-2001...156 TABULKA 76 VÝVOJ VÝDAJŮ SFŽP V LETECH 1993-2001...156 TABULKA 77 TEORETICKÉ MNOŽSTVÍ ENERGIE DOPADAJÍCÍ ZA SLUNEČNÝ DEN NA OSLUNĚNOU PLOCHU ORIENTOVANOU K JIHU V PODMÍNKÁCH ČR (50 S.Š., SOUČINITEL ZNEČIŠTĚNÍ ATMOSFÉRY Z=3)...190 TABULKA 78 POLOHA SLUNCE NAD OBZOREM A JÍ ODPOVÍDAJÍCÍ OPTIMÁLNÍ SKLON ABSORPČNÍ PLOCHY PRO MAXIMÁLNÍ VYUŽITÍ ENERGIE SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ...190 TABULKA 79 PODÍL ENERGIE DIFÚZNÍHO ZÁŘENÍ NA GLOBÁLNÍM ZÁŘENÍ V PODMÍNKÁCH ČR (50 S.Š., SOUČINITEL ZNEČIŠTĚNÍ ATMOSFÉRY Z=3, ORIENTACE PLOCHY 45 )...191 TABULKA 80 CELKOVÉ MNOŽSTVÍ ENERGIE DOPADAJÍCÍ ZA PRŮMĚRNÝ DEN NA PLOCHU ORIENTOVANOU K JIHU V PODMÍNKÁCH ČR (50 S.Š., SOUČINITEL ZNEČIŠTĚNÍ ATMOSFÉRY Z=3)...191 TABULKA 81 ÚSPORY PRIMÁRNÍ ENERGIE PO INSTALACI SOLÁRNÍHO SYSTÉMU...195 TABULKA 82 ROČNÍ ÚSPORA HNĚDÉHO UHLÍ SPALOVANÉHO PŘÍMO V DOMÁCNOSTI VYUŽITÍM SOLÁRNÍHO SYSTÉMU PRO PŘÍPRAVU TUV A PŘITÁPĚNÍ...195 TABULKA 83 GLOBÁLNÍ ÚSPORA EMISÍ...196 TABULKA 84 TRADE-OFF MEZI NÁKLADY NA ZAŘÍZENÍ A EKOLOGICKÝMI PŘÍNOSY...197 TABULKA 85 PODPOŘENÁ SPOTŘEBA BIOPALIV: ROČNÍ POTŘEBA BIOPALIV CELKEM PŘI REALIZACI 1000 INVESTIČNÍCH PROJEKTŮ...199 TABULKA 86 ROČNÍ ÚSPORA HNĚDÉHO UHLÍ...201 TABULKA 87 CELKOVÁ ÚSPORA EMISÍ JEDNOHO KOTLE NA BIOMASU...201 TABULKA 88 POROVNÁNÍ MÍSTNÍCH EMISÍ ZE SPALOVÁNÍ...202 TABULKA 89 PŘIBLIŽNÝ POČET PODPOŘENÝCH BRIKETOVACÍCH LINEK...202 TABULKA 90 VYTVOŘENÍ TRHU PRO ENERGETICKÉ ROSTLINY...203 TABULKA 91 TRADE-OFF MEZI NÁKLADY A EKOLOGICKÝMI PŘÍNOSY (REFERENČNÍ VARIANTA HU VYTÁPĚNÍ, EL. ENERGIE TUV)...204 TABULKA 92 CELKOVÉ NÁKLADY NA REALIZACI 1000 PROJEKTŮ...204 TABULKA 93 PODÍL KONSTRUKCÍ NA TEPELNÝCH ZTRÁTÁCH OBJEKTU...205 TABULKA 94 BILANCE ENERGIE 1 RODINNÉHO DOMU (UVAŽOVÁNO SE ZATEPLENÍM)...207 TABULKA 95 SNÍŽENÍ EMISÍ PO VÝMĚNĚ OKEN A ZATEPLENÍ PŘI VYTÁPĚNÍ RODINNÉHO DOMU HNĚDÝM UHLÍM...207 TABULKA 96 SNÍŽENÍ EMISÍ PO VÝMĚNĚ OKEN A ZATEPLENÍ PŘI VYTÁPĚNÍ RODINNÉHO DOMU ZEMNÍM PLYNEM...207 TABULKA 97 INVESTIČNÍ A PROVOZNÍ NÁKLADY...208 TABULKA 98 VELIKOST TEPELNÉ ZTRÁTY [GJ] NA OSOBU A DEN...211 TABULKA 99 VELIKOST POTŘEBNÉHO OHŘEVU VZDUCHU...212 TABULKA 100 ÚSPORA EMISE ZNEČIŠŤUJÍCÍCH LÁTEK PŘI VYUŽITÍ REKUPERACE...213 TABULKA 101 ÚSPORA EMISÍ SKLENÍKOVÝCH PLYNŮ PŘI VYUŽITÍ REKUPERACE...213 TABULKA 102 POROVNÁNÍ BILANCE ENERGIE PASIVNÍHO A STANDARDNÍHO RODINNÉHO DOMU..217 8
TABULKA 103 ROZDÍL EMISÍ PŘI VYTÁPĚNÍ HNĚDÝM UHLÍM... TABULKA 104 ROZDÍL EMISÍ PŘI VYTÁPĚNÍ ZEMNÍM PLYNEM...218 TABULKA 105 POROVNÁNÍ CELKOVÝCH INVESTIČNÍCH NÁKLADŮ A ROČNÍCH NÁKLADŮ NA ENERGII (NA VYTÁPĚNÍ A OHŘEV VODY) PASIVNÍHO A STANDARDNÍHO DOMU (VYTÁPĚNÍ HNĚDÝM UHLÍM)...219 TABULKA 106EMISE ZNEČIŠŤUJÍCÍCH LÁTEK...223 TABULKA 107 SNÍŽENÍ EMISÍ ZNEČIŠŤUJÍCÍCH LÁTEK V %...223 TABULKA 108 EMISE SKLENÍKOVÝCH PLYNŮ...223 TABULKA 109 ROZDÍLOVÁ ANALÝZA EMISÍ SKLENÍKOVÝCH PLYNŮ...224 TABULKA 110 PRODUKCE BIOPLYNU Z 1 T RŮZNÝCH SUBSTRÁTŮ V ČERSTVÉM STAVU...227 TABULKA 111 ENERGETICKÝ ZISK 1M 3 BIOPLYNU...229 TABULKA 112 CELKOVÉ EMISE U KOGENERACE VZTAŽENÉ NA VÝROBU 1MWHE...229 TABULKA 113 SNÍŽENÍ EMISÍ CO 2 EKVIVALENTU BPS METTMACH (VÝPOČET METODOU LCA) V POROVNÁNÍ S KLASICKÝM ZDROJI...230 9
DOKUMENT NAVAZUJE NA Územní energetická koncepce Pardubického kraje Etapa I. Analytická část 11/2003 závěrečná verze Zpracovatelé: EVČ s.r.o. CITYPLAN s.r.o. ViP s.r.o. Termín zpracování: 2002-2003 Číslování kapitol odpovídá celkovému obsahu 10
3. Hodnocení využitelnosti potenciálu obnovitelných zdrojů energie 3.1. Rámec energetické politiky EU ve vztahu k obnovitelným zdrojům energie 3.1.1. Úvod do problému V podstatě je možné konstatovat, že neexistoval a neexistuje jednotný přístup členských států EU k problematice energetiky. To znamená, že ani v současné době nemá EU v tomto smyslu dokument mající závazný charakter jak pro celek (15 členských států), tak jednotlivé státy. Určitým průlomem bylo vydání dokumentu Komise EU nazvaném Green Paper Towards a European strategy for security of energy supply Zelená kniha Směrem k evropské strategii zajištění dodávek energie 1. K zpracování tohoto dokumentu mimo jiné vedly dále zmíněné skutečnosti. Podle 2001 Annual Energy Review 2 hrubá domácí spotřeba energie v členských státech EU dosáhla v roce: - 1990 1 319,2 Mtoe 3, přičemž: produkce z vlastních zdrojů činila 708,3 Mto (53,7 %), bylo dovezeno 643,8 Mto (48,8 %), - 1999 1 442,4 Mto, přičemž: produkce z vlastních zdrojů činila 770,5 Mto (53,4 %), bylo dovezeno 705,5 Mto (48,9 %). To znamená, že se ve zmiňovaném období nepodařilo změnit trend rostoucí závislosti EU na dovozu energetických surovin (energie). V již zmíněném Green Paper se předpokládá, že tato závislost vzroste v průběhu dalších 20 let až na 70 %. K zmírnění tohoto trendu mohou nepochybně přispět: a) úspory energie, b) vyšší využití potenciálu obnovitelných zdrojů. Tendence procesů zmíněných v předcházejících bodech a i b jsou zřejmé z následující tabulky. 1 Commission of the European Communities, COM(2000)769, Brussels, 29 November, 2000. 2 European Commission, Directorate General for Energy and Transport, Brussels, 2002. 3 1 toe = 41,868 GJ = 11,63 MWh = 1,42855 t měrného paliva. 11
tabulka 1 Vývoj energetické náročnosti a využití obnovitelných zdrojů energie v EU v poslední dekádě 20. století 1985 1990 1999 99/85 (%) energetická náročnost (toe/mil EUR) 271,7 248,2 231,3 85,1 celková spotřeba obnovitelných zdrojů 67,0 65,7 84,6 126,3 (mil/toe) z toho - voda 24,4 22,3 26,2 107,4 - biomasa 40,7 41,0 53,7 131,9 - ostatní 1,9 2,4 4,6 242,1 1/ Údaje z 2001 - Annual Energy Review, European Commission, Brussels, 2002 3.1.2. Základní myšlenky dokumentu Green Paper ve vztahu k významu obnovitelných zdrojů energie Z obsahu subkapitoly 3.1.1 mimo jiné vyplývá, že obnovitelné zdroje energie se na její celkové spotřebě podílely v roce: - 1990 cca 5 % (voda 22,5 + biomasa 41,0 + ostatní 2,4 toe; 65,7 : 1 319,2) z toho: voda 1,7 %, biomasa 3,1 %, ostatní 0,2 %. - 1999 cca 5,9 % (voda 26,2 + biomasa 53,7 + ostatní 4,6 toe; 84,5 : 1 442,4) z toho voda 1,8 %, biomasa 3,8 %, ostatní 0,3 %. Komise EU ve zmiňovaném dokumentu vytýčila úkol zdvojnásobení podílu obnovitelných zdrojů energie ze zmíněných cca 6 % na 12 % v roce 2010 (náklady na docílení takového podílu ohodnotila částkou 165 mld. EURO) a 20 % v roce 2020. Přitom upozorňuje, že docílení zmíněných 20 % bude pouhým zbožným přáním bez přijetí příslušných fiskálních opatření. Jak připomíná Zelená kniha vyšší využití potenciálu obnovitelných zdrojů energie také podmiňuje dodržení závazků na snížení emisí tzv. skleníkových plynů, které na sebe vzaly členské státy EU v roce 1997 v Kjótu (viz následující tabulka). 12
tabulka 2 Závazky některých států na snížení emisí plynů proti roku 1990(%) EU Belgie 92 Německo 92 Dánsko 92 Portugalsko 92 Finsko 92 Rakousko 92 Francie 92 Řecko 92 Holandsko 92 Spojené království 92 Irsko 92 Španělsko 92 Itálie 92 Švédsko 92 Lucembursko 92 EU 15 4 92 Česká republika 92 Podle odborníků EU vyšší využití potenciálu obnovitelných zdrojů energie: - posílí energetickou bezpečnost členských států, - vytvoří nová pracovní místa, - sníží zatížení životního prostředí, - přispěje k principu trvale udržitelného rozvoje. Výše zmíněné skutečnosti se také objevují v dokumentu Výboru pro trvale udržitelný rozvoj v energetice Evropské hospodářské komise z roku 2001. Srovnání hlavních myšlenek obou dokumentů je provedeno v následující tabulce. Srovnání názorů různých odborníků na základní problémy energetiky Zelená kniha EU a) Unie musí přehodnotit své přístupy k zajišťování dodávek (marginální možnosti zajištění růstu dodávek jsou omezené) Dokument sekretariátu Výboru EHK je třeba věnovat pozornost zajištění energie a spolehlivosti jejích dodávek b) s ohledem na dosažení vyšší ochrany životního prostředí jsou nutné změny chování spotřebitele. V tomto smyslu je třeba přijmout taková opatření v oblasti daní, aby bylo docíleno, s ohledem na nutnost vyšší ochrany životního prostředí, lepšího využívání energie je třeba věnovat pozornost energetické náročnosti a efektivnosti a uplatnění čistých technologií při využívání fosilních paliv, obnovitelným zdrojům energie, výzkumu a vývoji v těchto směrech c) prioritou při zajišťování dodávek energie musí být boj proti globálnímu oteplování viz b 4 V průběhu doby dochází k upřesňování kvót pro jednotlivé členské státy s tím, že 92 % pro EU bude zachováno. 13
d) využívání potenciálu obnovitelných zdrojů energie (včetně biopaliv) je klíčem ke změnám viz b e) pouze finanční nástroje (např. finanční podpora, daňové úlevy) mohou vytvořit podmínky pro splnění ambiciózních cílů vyplývajících z bodů a až d f) z hlediska podpory využití potenciálu obnovitelných zdrojů energie je nutné zjistit možnosti jejich finanční podpory ze strany výrobců vyžívajících klasické zdroje energie (ropa, plyn, jaderná energetika) je třeba věnovat pozornost tvorbě cen energie a jejich podpoře prostřednictvím dotací, změn daňového systému, daňový systém podporující produkci a užití energie, která poškozuje životní prostředí musí být změněn, a to tak, aby napomáhal k prosazení principu trvale udržitelného rozvoje a ochraně životního prostředí Výbor nedeklaroval myšlenky vyjádřené v Zelené knize (viz bod f). Na druhé straně zdůrazňuje, že očekávaný růst cen energie by měl být sociálně slabším vrstvám společnosti kompenzován tak, aby nedošlo k poklesu jejich životní úrovně. tabulka 3 Srovnání názorů odborníků 3.1.3. Situace v České republice V České republice dosud platí Energetická politika schválená usnesením vlády ČR č. 50 ze dne 12. ledna 2000 5. V tomto dokumentu se k možné úloze obnovitelných zdrojů energie uvádí: Obnovitelné zdroje nemohou být v horizontu této energetické politiky zásadním zdrojem energie, ale jejich využití bude významným regionálním a lokálním přínosem. Jde zejména o uplatnění biomasy (sláma, seno, lesní odpad) a o rozvoj fytoenergetiky tam, kde jsou únosné dopravní náklady. Také je možno využít dnes neobdělávané plochy pro rychle rostoucí energetické plodiny. I nadále je nutno věnovat pozornost malým vodním elektrárnám, které mohou mít značný význam v jednotlivých lokalitách. Určitý potenciál je také ve výstavbě větrných elektráren v oblastech s rychlostí větru nad 5m.s -1. Solární systémy, jejichž použití je v našich podmínkách omezeno relativně kratším slunečním osvitem a horšími klimatickými podmínkami, se mohou prosazovat pouze omezeně. Dále přichází v úvahu i geotermální energie jako zdroj pro využití tepelných čerpadel. Podle tohoto dokumentu podíl obnovitelných zdrojů na celkové spotřebě primárních energetických zdrojů: - v současné době činí 1,5 %, - měl vzrůst k roku 2010 na 3 až 6 %, 5 Případně doporučení vyplývající z dokumentu Vyhodnocení plnění cílů Energetické politiky z prosince 2001. 14
2020 na 4 až 8 %. Ze srovnání s EU je zřejmý značný rozdíl, který bude muset ČR nepochybně urychleně eliminovat. Otázkou není však neochota nebo nedostatek vhodného potenciálu. Problém je finanční. Po 11. září 2001 se v průmyslově vyspělých státech (tedy i ČR) přehodnocují přístupy k energetické bezpečnosti. K tomu je možné poznamenat : 1. Dne 11. září 2001 došlo k bezprecedentnímu teroristickému útoku na USA. Ten a očekávaná reakce na něj vyvolávají v globálním měřítku situaci permanentního ohrožení. 2. Důsledky takového útoku jsou zatím a především vnímány z hlediska klasického pojetí významu pojmu bezpečnost státu (útoky na některé významné objekty a ohrožení obyvatelstva vyvolané takovými útoky). 3. Národní hospodářství průmyslově vyspělých států může být však výrazně ohroženo především narušením dodávek paliv a energie a dalších nerostných surovin. 4. Postulát ad 2 zejména platí pro státy závislé na dodávkách paliv a energie ze zahraničí, a to z teritorií s nestabilní politickou a hospodářskou situací a jejichž obyvatelstvo má výhrady k politice USA, EU a dalších průmyslově vyspělých států. 5. Právě z takových teritorií jsou realizovány dodávky ropy a plynu prostřednictvím tranzitních dopravních systémů o délce tisíců km. 6. Česká republika je vysoce závislá na dovozech primárních palivoenergetických surovin. Dovoz kapalných a plynných paliv v roce 2000 činil 663 PJ, což představovalo cca 41 % hrubé domácí spotřeby primárních energetických zdrojů (v roce 1999 tento podíl činil 43 %). 7. Za současného stavu by absence zdrojů zmíněných v bodě 5 nepochybně vedla ke kolapsu národního hospodářství. 8. Výše zmíněné skutečnosti je třeba vnímat a přiměřeně na ně reagovat. Z jednání různých teroristických skupin je možné vysledovat určité zákonitosti, které lze charakterizovat takto: Nejprve útoky na symboly s cílem dokázat, že je možné jejich zhmotnělou formu ničit. (Teroristický útok 11.září 2001 byl nejen útokem na symboly západní civilizace, ale též závažným varováním před budoucí činností mezinárodního terorismu. Za cíl útoku byly vybrány budovy World Trade Center jako symbol obchodu a finančnictví, budova Pentagonu jako symbol vojenské síly a Bílý dům (útočící letadlo bylo zničeno dříve než dosáhlo cíle) jako symbol politický. Tyto útoky jednoznačně ukázaly, že globální terorismus dnes může zaútočit na několika místech současně, a to i na nejdokonaleji střežené objekty). Následně útoky na obyvatelstvo s cílem vzbudit v něm strach (takové útoky proběhly např. v Egyptě, na Bali, v Moskvě). 15
Posléze útoky na soustavy zabezpečující dodávky energie pro národní hospodářství průmyslově vyspělých států s demokratickými politickými systémy. (Dodávky energie jsou zabezpečovány prostřednictvím: a) složitých přenosových soustav přesahujících hranice jednotlivých států, b) vnitrostátních a v podstatě integrovaných systémů. Narušení systémů zmíněných v bodě a i b znamená kolaps pro národní hospodářství takových států. Tedy i ČR. Je velice obtížné hlídat tisíce kilometrů vedení, potrubí a různé transformační jednotky na území vlastního státu, natož jiných států jejichž občané nemusí být příliš nakloněni tzv. západní civilizaci). V podstatě je možné prohlásit, že též Česká republika, jako členský stát NATO, je ohrožována globálním terorismem a lze nalézt nepochybně řadu zranitelných míst infrastruktury ČR, a to včetně infrastruktury energetické. Výše zmíněné skutečnosti ve velice stručné formě ukazují na možná rizika (nebezpečí). Ta si uvědomuje řada pracovníků ústředních orgánů státní správy a územní samosprávy. Výsledkem zmíněného uvědomění je představa zajistit 25 30 % elektřiny spotřebované v daném území ze zdrojů situovaných na tomto území a využívajících pro její přenos místní síť (22 kv, 100 kv). Realizace tohoto záměru přepokládá mimo jiné: - využití lokálních zdrojů výroby elektrické energie, - navržení nových kogeneračních jednotek využívajících jak klasické primární energetické suroviny (zejména plyn a uhlí), tak i obnovitelné zdroje (biomasa, voda atd.), - určení způsobů zapojení těchto zdrojů do sítě, a to za normální situaci i v případě krizových situací. Z hlediska zajištění vyššího podílu obnovitelných zdrojů energie při výrobě elektřiny v České republice připravila expertní skupina nominovaná MŽP návrh zákona o podpoře výroby elektřiny a tepla z obnovitelných zdrojů energie (viz Příloha ke kapitole 3). Tento návrh reaguje na Směrnici 2001/77/ES o podpoře elektrické energie vyrobené z obnovitelných zdrojů energie na vnitřním trhu s elektrickou energií. Tato Směrnice vstoupila v platnost 27. října 2001 s tím, že členské státy upraví svou národní legislativu v souladu s ní do 27. října 2003. 3.2. Analýza možností užití místních obnovitelných a druhotných zdrojů ergie 3.2.1.1. Biomasa a odpady Zjištění Ústavu energetiky Vysoké školy chemicko-technologické v Praze. Ve spalinách biomasy je v přepočtu na kubík spalin o řád více dioxinů než povoluje evropská norma pro velké spalovny komunálního odpadu. Pro menší energetické zdroje norma neexistuje. Přestože některé zahraniční zprávy informovaly o výskytu dioxinů ve 16
spalinách z biopaliv v desetkrát menším množství než zjistili naši špičkoví odborníci, vývoj analytických metod šel v posledních letech rapidně nahoru. To potvrzuje např. i zjištění našich vojenských chemiků ve válce v Perském zálivu. Dioxin je zjednodušený název pro dvě skupiny sloučenin blízkých si strukturou a chemickým chováním. Jedná se o polychlorované dibenzodioxiny (PCDD) a polychlorované dibenzofurany (PCDF). Jejich specifické chemické vlastnosti způsobily jejich globální rozšíření a kontaminaci všech složek planetárního ekosystému. Při spalování biomasy s teplotou plamene 900 C - 1100 C při dostatku O 2 ve spalovacím vzduchu, s dostatečně velkým, horkým, neochlazovaným dohořívajícím prostorem plamene, vznikají velmi nízké hladiny škodlivých emisí: CO SO 2 NO x HCl blíží se k nule zanedbatelné (pouze stopy síry při spalování kůry stromů) klesá na 50% povolených limitů. Při teplotě plamene 1200 C, což v ohništi nelze vyloučit, a když má palivo vyšší obsah dusíku v organické hmotě než 1,5%, může vzrůstat. K tomuto stavu běžně nedochází, u stébelnin pouze výjimečně (např. seno usušené z mladé trávy), proto se doporučuje pálit starou, přezrálou a odumřelou travinu spíše rákosovitého charakteru. až 180 mg/m 3 při spalování kulturních obilovin hnojených průmyslovými hnojivy a ošetřovanými pesticidy a herbicidy. Působí korozi ohřívačů páry při teplotě přes 550 C, jestliže nejsou vyrobeny z anticorra. V praxi se řeší např. v Dánsku tak, že předehřívače páry jsou vytápěny plynem, i když je hlavním palivem biomasa, nebo se používá biomasa s uhlím. Řešením je i přídavek vápenných substrátů k palivu. tabulka 4 Emise Biomasa je organická hmota, která se skládá z různých cukrů, olejů, celulóz, ligninu, škrobu, bílkovin a dalších složek. Hoření je nejjednodušší chemický proces, jak získat z látky energii a při kterém jako odpad vznikají látky nové, neškodlivé i škodlivé. Spalování biomasy za běžných podmínek výše uvedená rizika přináší. Emise těchto látek není příliš závislá na typu paliva. Podstatné snížení těchto emisí bude s největší pravděpodobností možné hlavně úpravou spalovacích podmínek a konstrukcí spalovacího zařízení. Zhruba řádové překročení emisního limitu pro tyto látky není zásadní a dává oprávněný předpoklad k úspěšnému technickému řešení na jejich snížení pod emisní limit. 17
obrázek 1 Lesy na území Pardubického kraje 18
obrázek 2 Kaly ČOV Jak je vidět z předchozích obrázků je v Pardubickém kraji dostatek potenciální biomasy pro spalování viz kapitola 1.1.1.2 tabulka 6 dokumentu Analytická část UEK PK. 19
3.2.1.2. Odpady obrázek 3 Odpady z primární zemědělské produkce zdroj koncepce odpadového hospodářství rok 2001 20
obrázek 4 Produkce komunálního odpadu na území Pardubického kraje z koncepce odpadového hospodářství 2001 21
obrázek 5 Separovaný sběr odpadu Pardubický kraj z koncepce odpadového hospodářství 2001 22
obrázek 6 Směsný komunální odpad Pardubický kraj z koncepce odpadového hospodářství 2001 Celková energie biomasy spotřebované v Pardubickém kraji činí 272 TJ/rok. Celková výroba tepla ze spalování odpadů v Pardubickém kraji činí 7 TJ/rok. Do budoucna se chystá výstavba spalovny odpadů v Opatovicích 640 TJ/rok tepelných a 15-20 GWh/rok elektrických. Typ zdroje REZZO1 REZZO2 tabulka 5 Rozdělení celkové výroby tepla z biomasydle evidence REZZO Teplo v palivu (TJ) 82 TJ/rok 190 TJ/rok Podíl výroby tepla z biomasy na celkové produkci z primárních zdrojů činí 0,94 % Pardubického kraje. Podíl výroby tepla ze spalování odpadů na celkové produkci z primárních zdrojů činí 0,024 % Pardubického kraje. Výhled podíl tepla ze spalovny odpadů v Opatovicích činí 2,2 % na celkové produkci z primárních zdrojů Pardubického kraje Výhled podíl výroby el. energie ze spalovny v Opatovicích na celkové dodávce do kraje činí 0,97 %. na celkové produkci z primárních zdrojů Pardubického kraje. 23
V současné době převážná část biomasy přichází z dřevozpracujícího průmyslu (pily, truhlárny, dýhárny). V ojedinělých případech jsou spalovány zbytky ze lnářského průmyslu. Do budoucna se počítá s pěstováním energetických plodin (vrby, topoly, šťovík, křídlatka). Spalování odpadů v Pardubickém kraji zahrnuje : - průmyslové odpady - nemocniční odpady - je plánována spalovna komunálního odpadu v Opatovicích 3.2.1.3. Solární kolektory Sluneční energie je spolehlivý a perspektivní zdroj tepla. Ovšem stejně jako u jiných technických zařízení, tak i u solárních systémů je pro jeho hospodárný provoz nutné dodržet určité podmínky. Přestože se u nás sluneční kolektory instalují v různých podobách již přes 20 let, stále vznikají firmy, které se solárními kolektory nemají dostatečné zkušenosti a při jejich instalaci se dopouštějí chyb. Tyto chyby ve svém důsledku mohou vést k menšímu zisku sluneční energie pro přípravu TUV nebo k výraznému snížení životnosti kolektorů, případně i k závažnému poškození celého systému. V současné době je možné konstatovat, že v celé ČR je dle podkladů MPO osazeno 100 tis. m 2 a podle odhadů odborníků 35 tis. m 2. Údaj je zkreslen hodnotami udávanými z 80 tých let, kde jsou udávány i hodnoty teplovzdušných kolektorů na senicich, ktere jsou dnes ale ve většině mimo provoz. Přesná specifikace není možná, protože tento údaj není nikde přesně uveden a nebyl ani součástí dotazu ČSU při sčítání lidu 2001. V přepočtu dle plochy Pardubického kraje (4519 Km 2 ) je možné říci, že se jedná o cca : Dopadající energie slunečního záření na povrch Pardubického kraje činí 1790 TJ/rok Osazená plocha kolektorů max.100 000 m 2 min. 35 000m 2 tabulka 6 Množství energie slunečního záření celá ČR Osazená plocha kolektorů max.5730 m 2 min. 2000m 2 tabulka 7 Množství energie slunečního záření Pardubický kraj Výroba tepla 396 TJ/rok 140 TJ/rok Výroba tepla 22,7 TJ/rok 8 TJ/rok Tedy poměr využité sluneční energie vůči dopadající energie na plochu Pardubického kraje činí 0,44% Poměr vůči celkové spotřebě tepla z primárních paliv v Pardubickém kraji činí max. 0,08% min.0,027% 24
Osazování slunečních kolektorů je investičně značně náročné a ekonomická návratnost se pohybuje kolem cca 15-20 let (záleží a lokalitě a ceně tepla). Životnost kolektorových těles je stanovena 22-25 let. Významnějších úspor lze dosáhnout kombinací slunečních kolektorů a tepelného čerpadla. 3.2.1.4. Tepelná čerpadla Tepelná čerpadla se v dnešní době pomalu zařazují mezi obvyklé zdroje tepla. K rozšíření jejich použití přispělo velkou měrou narovnávání cen energií, které výrazně začalo zasahovat do rodinných i firemních rozpočtů. Velký díl práce odvedli domácí výrobci a zástupci zahraničních výrobců tepelných čerpadel, kteří neúnavně informují odbornou i laickou veřejnost o smyslu jejich použití Tepelné čerpadlo je zařízení, které dokáže využít přírodní teplo o nízké teplotě obsažené ve vodě, zemi nebo vzduchu běžnými způsoby pro vytápění nevyužitelné. Toto přírodní, tzv. nízkopotenciální teplo, které je obnovitelným a tedy ekologickým energetickým zdrojem, však může být pomocí tepelného čerpadla převedeno na teplo s vyšší teplotou vhodnou pro vytápění nebo pro přípravu teplé vody. Základem tepelného čerpadla je chladicí okruh, jehož hlavním prvkem je kompresor poháněný zpravidla elektromotorem. Dalšími důležitými prvky jsou dva výměníky (výparník a kondenzátor) a expanzní ventil. Tepelné čerpadlo odebírá z prvního výměníku (výparníku) teplo z prostředí nízkopotenciálního tepla (voda, země, vzduch), tím prostředí ochlazuje a pomocí hnací elektrické energie pohánějící kompresor ho předává do prostředí s vyšší teplotou (otopný systém, teplá voda), tím ho ohřívá. Teplo převáděné z výparníku do kondenzátoru se přitom zvětšuje o teplo, na které se v kompresoru mění hnací elektrická energie. Topný výkon tepelného čerpadla je dán součtem vložených energií - energie nízkopotenciální a energie elektrické. Poměr topného výkonu tepelného čerpadla a jeho elektrického příkonu je vždy větší než jedna a nazývá se topný faktor. 25
obrázek 7 Princip tepelné čerpadlo Poměr mezi získanou přírodní energií ve formě nízkopotenciálního tepla a dodanou ušlechtilou energií elektrickou se obvykle pohybuje 2,5 až 3,5 : 1. Znamená to, že z 1 kwh elektrické energie lze získat 2,5 až 3,5 kwh energie tepelné. Za výhodných podmínek lze získat i více (4 až 5 kwh). Pracovní látkou chladicího okruhu je tzv. chladivo, které v zařízení trvale obíhá a cyklicky mění své skupenství (z kapalného na plynné a naopak). Ve výparníku tepelného čerpadla při odebírání přírodní nízkopotenciální energie dochází k přeměně skupenství z kapalného na plynné. Chladivo se v kompresoru stlačí, tím se zahřívá na vyšší teplotu, a v kondenzátoru kondenzuje, tedy při odevzdávání tepla zpět mění plynné skupenství na kapalné. Použité chladivo v tepelném čerpadle musí splňovat ekologické, bezpečnostní a hygienické požadavky. Výrobci šetrní k okolnímu prostředí používají bezfreonová chladiva, která při případném úniku do ovzduší nemohou narušit ozónovou vrstvu Země. Mezi neekologická chladiva obsahující freon, která vytvářejí skleníkový efekt, se řadí například stále používané chladivo R 22. 26
Tepelné čerpadlo z 60 až 70 % využívá přírodní energii. Přispívá ke snižování emisí tím, že samo žádné emise neprodukuje a zařízení vyrábějící potřebnou elektrickou energii pro chod tepelného čerpadla ji může vyrobit méně právě o tu část, kterou získá z přírodních zdrojů. Energetická náročnost vytápění, tj. spotřeba "hnací" energie (nebo také energie ušlechtilé, koncentrované, nakupované) představuje energetický vstup do objektu, respektive do systému TZB. Ten je ovlivněn jednak stavbou, jednak zařízeními TZB. Neuvažujeme-li tepelné zisky, pak u klasických systémů TZB je energetická náročnost vždy větší (v nejlepším případě shodná) s energetickými nároky. U alternativních (úsporných) systémů je energetická náročnost menší (u TČ výrazně menší) než energetické nároky. Komplexní energetickou kvalitu objektu (chápaného jako komplex stavby a všech systémů TZB) v souvislosti s vytápěním jednoznačně charakterizují potřeba tepla a spotřeba energie pro vytápění, přičemž z pohledu energetického a především ekonomického (náklady na energie) je pro provozovatele rozhodující spotřeba energie. obrázek 8 Sankeyuv diagram distribuce energií NT - Nízkopotenciální (přírodní) teplo - obnovitelný energetický zdroj PT - Potřeba tepla pro vytápění - Energetické nároky SE - Spotřeba "hnací" energie - Energetická náročnost zdroj www.tzb-info.cz Poměr NT/SE činí v průměru 3/1, jelikož dostupná data od VČE hovoří pouze o přípojné hodnotě tepelného čerpadla je nutné získané teplo tepelným čerpadlem dopočítat. Okres počet nasazení příkon KS KW Pardubice 27 91 Chrudim 12 42 Svitavy 12 61 Ústí nad Orlicí 36 185 CELKEM 87 379 Okres počet nasazení Výroba tepla KS TJ Pardubice 27 1,6 Chrudim 12 0,8 Svitavy 12 1,1 Ústí nad Orlicí 36 3,3 CELKEM 87 6,8 27
Výroba tepla tepelnými čerpadly Pardubice 24% Ústí nad Orlicí 49% Chrudim 11% Svitavy 16% Pardubice Chrudim Svitavy Ústí nad Orlicí Celková výroba tepla v Pardubickém kraji tepelnými čerpadly činí 6,8 TJ/rok. Poměr vůči celkové spotřebě tepla z primárních paliv činí 0,024 % Tepelná čerpadla jsou perspektivně se rozvíjející odvětví převážně však ve sféře (byty, rodinné domky, občanská vybavenost). 3.2.1.5. Vodní elektrárny Pro představu o využitelnosti našeho hydroenergetického potenciálu v oblasti malých vodních elektráren je nutno připomenout zaručený údaj z konce 30. let, kdy bylo v Čechách a na Moravě evidováno zhruba 11 700 energeticky využívaných vodních děl s instalovaným výkonem cca 200 MW. Když se u nás po II. světové válce preferovala výstavba tepelných a velkých vodních elektráren, MVE byly zastavovány a později dokonce rušeny a likvidovány. Současně s tímto procesem bylo eliminováno vše, co s MVE souviselo: výrobny technologie, opravárenské a servisní firmy, projekční kanceláře apod. V 80. letech (po přehodnocení trendu v energetice) byla dána příležitost pro obnovu a výstavbu malých energetických zdrojů. Chyběli však specializovaní producenti technologie. Monopolní výrobce turbín (ČKD Blansko), který expedoval větší jednotky, neměl zájem o výrobu v těchto dimenzích. Při inventarizaci v roce 1981 se našlo zhruba 800 provozuschopných, energeticky využitelných vodních děl. Z toho bylo provozováno 134 MVE (mimo sektor energetiky) připojených do veřejné energetické sítě. Výstavbě MVE se dostala podpora od státu. Pro soukromníka s omezením instalovaného výkonu na 35 kw. Uspěšní byli hlavně tam, kde byla k dispozici původní opravitelná turbína. Někdy také docházelo k převádění turbín z původních lokalit na jiné, často s rozdílnými parametry. V mnoha případech se toto řešení ukázalo jako nevhodné. Od roku 1983 již vznikaly první výrobní dílny a rozbíhalo se projektování pro MVE. Mnoho nejasností a komplikací přetrvávalo v legislativě. 28
K výraznému zvýšení zájmu o provozování MVE došlo teprve po roce 1990, po umožnění soukromého podnikání a po zrušení omezení. Přibývali noví výrobci turbín, řešila se legislativa a projektování, objevily se servisní a opravárenské firmy. Pomoc pro zájemce o MVE představovalo také sponzorství ČEZ, a.s., EVD, a to poskytováním bezplatných poradenských služeb. obrázek 9 Vodní zdroje na území Pardubického kraje 29
obrázek 10 Srážky na území Pardubického kraje Instalovaný výkon Použitelný výkon MVE pracující do VN 27642 21272 KW MVE pracující do NN 3863,3 2828 KW tabulka 8 Rozdělení MVE v Pardubickém kraji podle dodávky el. energie Použitelný výkon malých vodních elektráren 12% MVE pracující do VN MVE pracující do NN 88% obrázek 11 Porovnání použitelného výkonu MVE pracujících do VN a NN 30
Počet nasazených soustrojí v Pardubickém kraji činí, 19 pracujících do VN a 80 pracujících do NN. Celková výroba el. energie v Pardubickém kraji malými vodními elektrárnami činí 56,8 GWh/rok. Podíl vůči celkové spotřebě el. energie v Pardubickém kraji činí 2,75 %. Potenciál nasazení MVE v Pardubickém kraji je téměř vyčerpán. 3.2.1.6. Vítr Česká republika ve srovnání s přímořskými zeměmi nemá příznivé podmínky pro využití větrné energie. Základním omezujícím faktorem širšího uplatnění elektřiny z větrných elektráren v ČR jsou místní klimatické podmínky. ČR leží převážně v kotlině ohraničené příhraničními pohořími a průměrná rychlost větru je zde nižší. Okamžitý větrný potenciál se liší v průběhu roku, největší zásoba větrné energie je spojena se zimním obdobím. Počet větrných lokalit a tím spíše lokalit způsobilých pro výstavbu VE je poměrně omezený. Oblasti s možným využitím energie větru se vyskytují zejména na vrcholových a hřebenových partiích hor v nadmořských výškách zpravidla nad 650 metrů nad mořem. Reálně odhadovaný dosažitelný technický výkon na území ČR byl stanoven pracovníky Ústavu fyziky atmosféry AV ČR na úrovni 80-200 MW s odhadovanou roční výrobou 110-280 GWh (tzn. využití instalovaného výkonu na úrovni 1400 h ročně). Doporučení vhodných lokalit z hlediska energetické výtěžnosti - nižší nadmořské oblasti mají menší potenciál, ale též menší problémy s námrazou. Ve vyšších oblastech je tomu naopak. Pro podnikatelské využití energie větru je žádoucí maximální koncentrace zařízení z důvodů zjednodušení přípravy projektu a snížení investičních nákladů. Zdroj : www.tzb-info.cz 31
obrázek 12 Výškopis Pardubického kraje Při hodnocení uplynulého desetiletí v české větrné energetice bychom neměli zapomenout na podíl osobností, které na začátku devadesátých let byli u zrodu tzv. "vítkovické" větrné elektrárny. Tuto technickou myšlenku začal realizovat Ing. Ferdinand Madry, CSc., ve funkci ředitele závodu mostárny Frýdek- Místek. Výroba tubusů pro větrné elektrárny firmy Tacke v tomto závodě byla patrně impulsem pro vývoj vlastní VE. Jednalo se o vývoj VE s výkonem 75 kw. Jsou to ty, které Vývoj větrné energetiky v ČR od roku 1990 byly postaveny na Božím Daru a v Horách u Karlových Varů. Již u těchto strojů chyběla etapa zkušebního provozu. Pod vedením Ing. Madryho bylo započato s výrobou více kusů (některý zdroj uvádí až 24 ks) větrných elektráren s výkonem 315 kw. Vítkovice, a.s., Frýdek-Místek uzavřely smlouvy o dodání těchto VE i s tím, že tyto technologie nebyly smontovány a neprošly zkušebním provozem, tím méně atestačním řízením. Podnikatelé sice získali v té době lépe přístupný kapitál na projektovou přípravu a stavbu základů pro VE. Pak následoval zkrat. Nebyly větrné elektrárny jako takové, i když se nabízely za neuvěřitelně výhodných cen. Např. VE 75 kw, včetně montáže a uvedení do provozu za 2 mil. Kč, z toho 400.000 Kč po dvouletém provozu jen v případě Rok Celkový výkon (kw) počet výkon 1990 150 1 150 1 1991 150 1 0 0 1992 300 3 150 2 1993 1580 9 1280 6 1994 5800 19 4220 10 1995 8345 24 2545 5 1996-2000 7660 19-685 -5 počet v roce (kw) 32
dodržení výkonových parametrů a prokázaného spolehlivého chodu. VE 315 kw za obdobných podmínek byla nabízena za 5 mil. Kč s platbou 0,5 mil. Kč po dvou letech. obrázek 13 Větrné el. v České Republice Větrná energetika zřejmě nebude na našem území nikdy hlavním nositelem využití obnovitelných energií. Toto prvenství bude zřejmě náležet biomase. Recese ve větrné energetice však paradoxně působí velice blahodárně. Zakonzervovala naše dobré větrné lokality pro další využití. Vývoj v technologii je velmi rychlý. Jednotkové výkony vzrostly z 50 kw na počátku devadesátých let na 1,5 až 2,5 MW v současných komerčně dodávaných strojích. Na dobré lokalitě je tedy možno postavit čtyřicetkrát výkonnější stroj. A - dobrých míst je málo. Výroba el. energie větrnou elektrárnou a dodávka do rozvodné sítě pro rok 2002 0 KWh/rok V obcích Srch a Seč jsou osazeny malé větrné elektrárny, tyto však nepracují do veřejné rozvodné soustavy. 33
4. Prognóza vývoje energetické poptávky 4.1. Potenciál úspor na straně spotřeby energie Energetická náročnost je ukazatel agregátní, který je vhodný pro sledování delšího časového vývoje v jedné zemi, nebo k mezinárodnímu porovnání mezi státy (regiony). Díky údajům, které mám k dispozici, je možné obojí. K tomu, aby byly údaje mezinárodně srovnatelné, je potřeba jednotné metodiky sběru dat ve všech zemích a současně měření všech veličin ve stejných jednotkách. Údaje publikované v tomto článku shromažďuje, zpracovává a poskytuje Mezinárodní energetická agentura v Paříži (publikace IEA, Energy Balances of OECD Countries), která je součástí organizace OECD. Objem spotřebované energie je měřen v jednotkách toe (1 toe = 41868 MJ, 1 toe = 0.01163 GWh). Celková produkce ekonomiky je měřena ukazatelem hrubého domácího produktu vyjádřeného pro všechny země v amerických dolarech (USD) ve stálých cenách. Stálé ceny (zde ceny roku 1990) jsou nutné pro zachycení reálných změn v objemu produkce ekonomiky. Jsou tedy vyloučeny vlivy změn agregátní cenové hladiny na změny HDP. obrázek 14 Vývoj energetické náročnosti vztažené na HDP 6 pro vybrané země Zdroj IEA (International Energy Agency), Energy Balances of OECD Countries (Paris: OECD) Údaje uváděny v toe na 1 000 USD HDP v cenách roku 1990, na USD převedeno se zohledněním parity kupní síly příslušné měny 1 toe = 41868 MJ nebo ekvivalentně 1 toe = 0.0116300000 GWh, pro přepočty použijte www.iea.org/statist/calcul.htm 6 HDP - Hrubý domácí produkt 34
Z grafu je zřejmé, že vyspělé země hospodaří s energiemi daleko hospodárněji než země střední a východní Evropy. Údaje pro Českou republiku jsou zcela srovnatelné s údaji pro Polsko. Maďarsko je úspěšnější a je přibližně mezi ČR a EU. Výsledek tohoto srovnání je poměrně drastický. Že by energetická náročnost HDP byla 8-krát větší v ČR než v EU? Pravděpodobně ne, spíše je nutné údaje o HDP v jednotlivých zemích přepočítat na USD, ne pomocí směnného kurzu, ale pomocí kurzu v paritě kupní síly. obrázek 15 Energetická náročnost HDP v paritě kupní síly Zdroj IEA (International Energy Agency), Energy Balances of OECD Countries (Paris: OECD) Údaje uváděny v toe na 1 000 USD HDP v cenách roku 1990, na USD převedeno se zohledněním parity kupní síly příslušné měny 1 toe = 41868 MJ nebo ekvivalentně 1 toe = 0.0116300000 GWh, pro přepočty použijte www.iea.org/statist/calcul.htm Obrázek je mnohem realističtější. Tento graf je spíše pravdivý než předchozí, i když skutečnost je někde mezi. Je vidět, že zvláště Česká Republika a Polsko začaly od roku 1991 poměrně rychle snižovat energetickou náročnost. Hodnoty pro vyspělé země jsou s našimi ovšem stále zcela neporovnatelné. Z uvedeného vyplývá, že v letech 1997, 1998 jsme z pohledu úspor energií v porovnání s uváděnými státy (regiony), země nejzaostalejší a energetická náročnost ČR je minimálně 2-krát větší než v zemích EU. Jediné možné hodnocení je, že za vyspělým světem zaostáváme a v České republice je obrovský prostor pro úspory a snižování spotřeby energie. Bylo privatizováno české plynárenství (Transgas a většina distribučních společností). Existují úvahy o privatizaci společnosti ČEZ, zmíněné skutečnosti by mohly vést k narovnání cen energií s ostatními evropskými zeměmi. Dojde tedy k zásadní změně v české energetice. Nárůst 35
cen vytvoří tlak na změnu. Budou poptávána úsporná technická řešení, všeobecně se budou prosazovat opatření, která vedou ke snížení spotřeby energie - důsledně v každé domácnosti a v každé firmě. Ty firmy, které budou úsporná řešení schopné nabídnout a realizovat, budou úspěšné. Pro úplnost uvádíme ještě údaje o celkové spotřebě energie na jednoho obyvatele formou grafu v letech 1980-1998 pro vybrané země (regiony). obrázek 16 Spotřeba energie na obyvatele Zdroj IEA (International Energy Agency), Energy Balances of OECD Countries (Paris: OECD) Údaje uváděny v toe na 1 000 USD HDP v cenách roku 1990, na USD převedeno se zohledněním parity kupní síly příslušné měny 1 toe = 41868 MJ nebo ekvivalentně 1 toe = 0.0116300000 GWh, pro přepočty použijte www.iea.org/statist/calcul.htm Legislativa Zákon 406/2000 Sb. O hospodaření energií. 4.1.2. Bytový sektor Jako podklad pro tuto kapitolu sloužily materiály ČSU 7 Sčítání lidí domů a bytů 2001 - SLDB. Bytový sektor je možné rozdělit na rodinné domky a bytové domy..stejným spůsobem jsou data podchycena v SLDB. 7 ČSU Český statistický úřad 36