Struktura přednášek Obnovitelné zdroje energie OZE Doc. Ing. Tomáš Dlouhý CSc. 1. OZE v ČR a ve světě 2. Vodní energie 3. Větrná energie 4. Solární energie fotovoltaické panely 5. Solární energie solární kolektory 6. Geotermální energie 7. Energie z biomasy, biomasa jako palivo 8. Technologie pro spalování biomasy 9. Zplynování a pyrolýza biomasy 10. Výroba kapalných paliv z biomasy 11. Alternativní paliva 12. Energetické využití odpadů 13. Technologie výroby bioplynu 1 2 OZE V ČR A VE SVĚTĚ, DEFINICE, POTENCIÁL OZE Definice OZE z encyklopedie: Obnovitelný zdroj energie je označení některých vybraných, na Zemi přístupných forem energie, získané primárně především z jaderných přeměn v nitru Slunce. Dalšími zdroji jsou teplo zemského nitra a setrvačnost soustavy Země-Měsíc. Lidstvo je čerpá ve formách např. sluneční záření, větrné energie, vodní energie, energie přílivu, geotermální energie, biomasy a další. Definice OZE podle zákona o životním prostředí č. 17/1992 Sb.: Obnovitelné přírodní zdroje mají schopnost se při postupném spotřebovávání částečně nebo úplně obnovovat, a to samy nebo za přispění člověka. 3 4 OZE geotermální energie -geotermální elektrárny a výtopny solární energie ozařuje zemský povrch přímé využití fotovoltaické panely solární kolektory ohřev zemského povrchu a atmosféry přímé využití - tepelná čerpadla koloběh vody v přírodě vodní elektrárny vítr větrné stroje a elektrárny mořský příboj elektrárny pro jeho využití produkce biomasy spalování výroba elektřiny a tepla výroba kapalných paliv MEŘO, bioetanol, pyrolýzní olej výroba bioplynu fermentace, zplynování gravitace Měsíce elektrárny využívající příliv a odliv Druhy OZE Za neobnovitelné zdroje energie je naopak považována ta biomasa, která je součástí geologických formací a je přeměněna v nerostné suroviny označované jako fosilní paliva (uhlí, ropa, zemní plyn, rašelina, aj.), kde byla sluneční energie naakumulována před delší dobou Ve střední Evropě má význam, vzhledem místním podmínkám, energie slunečního záření, větru, vody, bioenergie, a částečně i geotermální energie 5 6 1
Druhy OZE Většina OZE má původ ve slunečním záření. Solární konstanta: S = 1368 W/m 2 kolmo na směr dopadajícího slun. záření mimo zemskou atmosféru Průměrná intenzita sl. záření na 1 m 2 zem. povrchu: I = 342 W/m 2 Druhy OZE 7 8 Proč OZE? Hlavním důvodem je zejména stále rostoucí závislost na dovozu fosilních paliv Podíl OZE na konečné spotřebě energie,svět CZECH R. 2012 35 % 9 10 Podíl OZE ve výrobě elektřiny,svět Instalované kapacity OZE ve světě 11 12 2
Instalovaný výkon v ES ČR k 31.12.2014 Instalovaný výkon (MW) 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Podíl Jaderné (JE) 760,0 3 760,0 760,0 760,0 830,0 900,0 970,0 040,0 290,0 290,0 19,57% 3 3 3 3 3 3 4 4 4 Parní (PE) 10 664,0 10 690,7 10 648,1 10 685,2 10 720,1 10 769,0 10 787,5 10 644,1 10 819,5 10 836,7 49,44% Paroplynové 590,7 590,7 520,7 518,0 1 363,0 6,22% (PPE) Plynové a spalovací 433,7 510,8 750,1 820,1 833,3 3,80% (PSE) 327,9 374,2 Vodní (VE) 1 045,3 1 036,5 1 056,1 1 054,6 1 069,2 1 082,7 1 080,4 4,93% 1 019,5 1 028,5 1 029,0 Přečerpávací (PVE) 1 146,5 1 146,5 1 146,5 1 146,5 1 146,5 1 146,5 1 146,5 1 146,5 1 146,5 1 171,5 5,34% Větrné (VTE) 21,9 43,5 113,1 150,0 193,2 217,8 218,9 263,0 270,0 278,1 1,27% Fotovoltaické 0,1 0,2 3,4 39,5 464,6 1 959,1 1 971,0 2 086,0 2 132,4 2 067,4 9,43% (FVE) Celkem ČR 412,0 507,1 561,0 17 724,2 18 325,8 20 072,9 20 250,0 20 519,5 21 079,2 21 920,3 100,00% 17 17 17 13 14 Výroba elektřiny v ČR podle zdrojů: stav 2013 15 16 Výroba elektřiny z OZE v ČR Výroba elektřiny v ČR z OZE: stav 2014 2010 2011 2012 2013 2014 Malé vodní elektrárny do 10 MW 1 238 819 1 017 878 1 026 254 1 236 978 1 011 674 Vodní elektrárny nad 10 MW 1 550 655 945 276 1 102 912 1 497 762 897 549 Větrné elektrárny 335 493 397 003 415 817 480 519 476 544 Fotovoltaika 615 702 2 182 018 2 148 624 2 032 654 2 122 869 Bioplyn + skládkový plyn 598 755 932 576 1 472 142 2 241 300 2 566 699 Biomasa 1 511 911 1 682 563 1 802 591 1 670 327 2 007 039 BRKO 35 580 90 190 86 686 83 842 87 335 Celkem OZE [MWh] 5 886 915 7 247 504 8 055 026 9 243 382 9 169 709 17 18 3
OZE v ČR : elektřina z biomasy OZE v ČR : elektřina z biomasy 19 20 OZE v ČR : teplo z biomasy OZE v ČR : vodní energie Instalovaný výkon MW 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Vodní 1 029,0 1 045,3 1 036,5 1 056,1 1 054,6 1 069,2 1 082,7 1 080,4 21 22 OZE v ČR: bioplyn OZE v ČR: větrná energie VTE 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Výroba (MWh) 21 280 49 375 125 098 244 661 288 067 335 493 397 003 415 817 480 519 476 544 Inst. výkon (MW) 21,9 43,5 113,1 150,0 193,2 217,8 218,9 263,0 270,0 278,1 23 24 4
OZE v ČR: fotovoltaika 25 26 Technický potenciál výroby elektrické energie z energie slunečního záření byl stanoven za těchto předpokladů: - budou využité pouze vhodné zastavěné plochy - je počítáno se stávající účinností technologií - je počítáno s plochou pro potřeby termosolárních systémů Předpoklady a omezení rozvoje: + významný architektonický prvek plné roční využití v podmínkách ČR cca 1000 h + snadná montáž (i náhrada účinnější technologií) + dlouhá životnost (> 20 let) náklady výroby výrazně překračují náklady u ostatních technologií OZE 27 28 Potenciál využití vodní energie Předpoklady a omezení rozvoje: + celoroční použití (roční výroba cca 500 kwh/m 2 ) + dostupné a prověřené řešení (snadná instalace) celkové náklady výroby jsou prozatím vyšší + provozní náklady jsou velmi nízké + dlouhá životnost (> 20 let) 29 Potenciál je vyčíslen v předpokládaném instalovaném výkonu, počtu instalací a průměrné roční výrobě energie. Doposud nevyužité lokality jsou ekonomicky méně výhodné, často je možnost jejich využití omezena jinými zájmy či ochranou. 30 5
Potenciál využití geotermální energie Technický potenciál vychází z klimatologického modelu. Dostupný potenciál lze v dlouhodobém výhledu odhadovat na úrovni cca 1/4 technického potenciálu. Podmínky rozvoje a omezení: roční využití v podmínkách ČR v rozmezí 1000-2000 h + dostupné a výkonné technologie i pro vnitrozemské podmínky omezení výstavby přístupností lokalit, připojením k síti, v chráněných územích + relativně snadná demontovatelnost či náhrada výkonnější technologií 31 Podmínky rozvoje a omezení: + stabilní a dlouhodobý zdroj energie + možnost využití tuzemských zkušeností, starých důlních děl a vrtných souprav lokálně omezený zdroj energie náklady výroby výrazně překračují náklady u ostatních technologií OZE 32 Národní akční plán -výroba elektřiny z OZE 33 6