1 (celkem 6) 30.10.2007 ALTERNATIVNÍ ZDROJE PRO VÝROBU ELEKTRICKÉ ENERGIE, JEJICH VÝHODY A RIZIKA Ing. Zbyněk Bouda V přístupové smlouvě k EU se ČR zavázala k dosažení 8% podílu elektřiny z obnovitelných zdrojů energie (OZE) na hrubé spotřebě elektřiny do roku 2010. Základním nástrojem k dosažení tohoto cíle má být zákon č. 180/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, který od 1. 1. 2006 zavedl nový systém podpory: nárok na připojení zařízení na výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů energie do elektrizační soustavy, garance výnosů z jednotky vyrobené elektřiny po dobu 15 let od uvedení do provozu možnost volby mezi dvěma systémy podpory, podpora elektřiny užité pro vlastní potřebu, zachování úrovně výkupních cen pro již provozovaná zařízení po dobu 15 let, maximální meziroční pokles výkupních cen elektřiny pro nová zařízení 5 %, Výše uvedený zákon jednoznačně vymezil, které zdroje budou nadále považovány za obnovitelné z pohledu podpory. Po dvou letech platnosti zákona lze konstatovat, že zákon významnou měrou podpořil výstavbu nových energetických zdrojů. Ukázalo se rovněž, že zákon ve svých důsledcích vytváří uměle nastavený, nerovnoměrný, a z pohledu energetika neodúvodněný rozvoj OZE. Zákon zejména nijak nezohledňuje kvalitativní parametry takto vyrobené elektřiny. Jediným kritériem, podle kterého ERU nastavuje výkupní cenu elektřiny z OZE, je investiční náročnost daného zdroje. Podle dikce zákona není možno tuto cenu korigovat na základě jiných parametrů (zejména zaručenosti dodávky). Podpora dle uvedeného zákona jde na vrub všech odběratelů elektrické energie, není tedy státní podporou. Charakteristické vlastnosti jednotlivých OZE: 1. Vodní energie Při využívání vodní energie je nutno rozlišit velké vodní elektrárny - přehradní (VE) a malé vodní elektrárny průtočné (MVE). Rozdíl je zejména ve skutečnosti, že VE obvykle dodávají tu nejcennější, špičkovou energii. VE jsou tedy, zejména v podobě přečerpávacích elektráren nepostradatelným článkem elektrizační soustavy, zejména při využívání jaderné energie (JE). Investiční náročnost VE je poměrně vysoká, návratnost investic je dobrá zejména vlivem vysoké ceny energie ve špičkách, VE mají malé využití instalovaného výkonu, ale výbornou pohotovost dodávky. MVE pracují po celý rok podle průtoku vody v řekách. Kolísání jejich dodávky je víceméně sezónní. Obvykle nemohou být provozovány ve špičkovém režimu. MVE i VE jsou investičně náročné, přičemž návratnost investic je u MVE dána výše uvedeným zákonem č. 180/2005 Sb., a u VE je závislá na tržní ceně elektrické energie. Obecně vodní elektrárny představují velký zásah do životního prostředí, většinou bez možnosti uvedení do původního stavu.
2 (celkem 6) 30.10.2007 2. Energie biomasy Energie biomasy může být využívána (přeměňována) v mnoha zařízeních. Jedná se o bioplynové stanice, kotelny a teplárny, elektrárny, a v neposlední řadě také o biopaliva k přimíchávání do paliv pro pohon automobilů. Biomasa představuje obecně energetický zdroj s dobrou časovou disponibilitou, nepříliš investičně a provozně náročný. Výroba elektřiny z biomasy dává nejlepší využití instalovaného výkonu. Teplo z biomasy je obvykle vyráběno k okamžité a místní spotřebě. Zdroje na biomasu mohou být zdrojem znečištění ovzduší. Náročnost na odstranění těchto zdrojů, po uplynutí doby jejich života, je nákladově střední, až mírně vyšší. 3. Energie větru Využití energie větru se nyní rozvíjí, zejména vlivem výkupní ceny elektřiny. Výrobna větrná elektrárna, je zařízení investičně poměrně náročné. Využití instalovaného výkonu je v podmínkách ČR poměrně malé (cca 20 30%). Větrné elektrárny nemají, kromě vzhledu, výrazný vliv na životní prostředí. Větrná elektrárna je, ve srovnání s ostatními energetickými zdroji, poměrně snadno odstranitelná (demontovatelná). Velkým problémem využití větrné energie v podmínkách ČR je nestálost dodávky. Okamžitý výkon větrné elektrárny je silně závislý na okamžité rychlosti větru. Výroba (dodávka) výrazně kolísá v krátkých časových intervalech. Tato skutečnost vyvolává potřebu držení záložních zdrojů ve formě sekundární a terciální regulace výkonu i dispečerské zálohy. Z [2] vyplývá, že náklady na čerpání záloh činí cca 1,2 mil. Kč ročně na 1 MW výkonu instalovaného ve větrné elektrárně. Navíc, tyto zálohy jsou tvořeny převážně uhelnými a plynovými zdroji. Další vyvolané náklady při využití větrné energie tvoří náklady na posílení distribuční a přenosové soustavy. Z energetického pohledu se jedná (spolu s fotovoltaickou elektrárnou) o nejméně kvalitní zdroj. Při ekonomickém pohledu bychom měli do výše investice započíst i záložní zdroj, který se s větrnou elektrárnou doplňuje ve výrobě. Dalším negativem je, že výroba energie se nekryje se špičkovou potřebou a často je jí dokonce protichůdná. Pro ilustraci: Pokud by se měly větrné elektrárny podílet jedním procentem na celkové výrobě elektrické energie, museli bychom postavit 200 stožárů o instalovaném výkonu 1,5 MW a vytvořit pro ně záložní zdroj o instalovaném výkonu 60 MW. Dá se odvodit, že po 40 % provozní doby dodávají větrné elektrárny méně než 4% instalovaného výkonu. Alespoň polovinu instalovaného výkonu dodávají po cca 7% provozní doby [2]. 4. Energie Slunce Sluneční energie může být využívána dvojím způsobem. Jedná se o ohřev vody v solárních kolektorech (SK) a o přímou přeměnu na elektrickou energii ve fotovoltaických panelech (FV). Vlastnosti těchto zdrojů jsou diametrálně odlišné. SK představují kvalitní obnovitelný zdroj, jehož energie je obvykle přímo lokálně spotřebovávána. FV panely představují energeticky ještě větší nesmysl než větrné zdroje. Jejich dodávka je nejvyšší v době maxima slunečního svitu, tedy v době mimo špičky. Investiční náročnost je extrémní, dokladem čehož je rovněž extrémní výkupní cena dle zákona č. 180/2005 Sb. Odstranitelnost je dobrá, ostatní vlivy na životní prostředí jsou malé. Diskutabilní je energetický přínos, tedy poměr energie vložené při výrobě FV panelu a energie panelem dodané. 5. Geotermální energie Využívání geotermální energie je velmi různorodé. Jedná se o využití tepelné energie z hlubinných vrtů, termálních pramenů, z důlních vod i nízkopotenciálového tepla tepelnými čerpadly. Bližší popis by byl velmi obsáhlý a vymyká se rozsahu tohoto článku.
3 (celkem 6) 30.10.2007 6. Ostatní alternativní zdroje V současné době se objevuje mnoho nových možností využití alternativních forem energie. Perspektivní je energetické využití BRO (biologicky rozložitelných odpadů), a zejména intenzifikace úspor. Úspory představují energetický zdroj s neporovnatelně větším potenciálem, než mají větrné elektrárny. Tyto zdroje jsou jednoznačně přínosem i pro životní prostředí. Obnovitelné zdroje se v současné době podílí na hrubé spotřebě primárních energetických zdrojů zhruba čtyřmi procenty. I když má jejich využívání v poslední době vzrůstající tendenci, nelze očekávat, že by se v blízké budoucnosti podílely na výrobě elektrické energie významnou měrou. Větší přínos lze očekávat ve výrobě tepla z OZE. Je to způsobeno především tím, že vodní potenciál českých řek je téměř vyčerpán, vývoj výroby v ostatních zdrojích je vázán na dostatečné zdroje paliva (biomasa), či na masové rozšíření technologie (fotovoltaika a vítr). Druhým omezujícím faktorem je využívání palivového dřeva, kde již začíná docházet k nedostatku tohoto paliva. Statistická data o výrobě elektrické energie z OZE v ČR: Výroba elektřiny z OZE v roce 2006 Hrubá výroba elektřiny Dodávka do sítě/netto výroba Podíl na zelené elektřině Podíl na hrubé domácí spotřebě elektřiny Podíl na hrubé výrobě elektřiny MWh MWh % % % Vodní elektrárny 2 550 700 2 540 100 72,48% 3,55% 3,02% Malé vodní elektrárny do 1 MW 333 000-9,46% 0,46% 0,39% Malé vodní elektrárny od 1 do 10 MW 631 400 -. 17,94% 0,88% 0,75% Velké vodní elektrárny nad 10 MW 1 586 300-45,08% 2,21% 1,88% Biomasa celkem 731 066 285 746 20,78% 1,02% 0,87% Štěpka apod. 272 725 190 673 7,75% 0,38% 0,32% Celulózové výluhy 350 028 0 9,95% 0,49% 0,41% Rostlinné materiály 84 465 76 040 2,40% 0,12% 0,10% Pelety 23 850 19 033 0,68% 0,03% 0,03% Bioplyn celkem 175 837 99 756 5,00% 0,25% 0,21% Komunální ČOV 67 662 16 126 1,92% 0,09% 0,08% Průmyslové ČOV 2 070 407 0,06% 0,00% 0,00% Bioplynové stanice 19 211 6 953 0,55% 0,03% 0,02% Skládkový plyn 86 896 76 270 2,47% 0,12% 0,10% Tuhé komunální odpady (BRKO) 11 264 4 436 0,32% 0,02% 0,01% Větrné elektrárny (nad 100 kw) 49 400 49 100 1,40% 0,07% 0,06% Fotovoltaické systémy (odhad) 540 200 0,02% 0,00% 0,00% Kapalná biopaliva 22 21 0,00% 0,00% 0,00% Celkem 3 518 830 2 979 359 100,00% 4,91% 4,17%
4 (celkem 6) 30.10.2007 Celková energie z obnovitelných zdrojů v roce 2006 Energie v Energie v palivu palivu užitém na užitém na výrobu výrobu elektřiny tepla (GJ) (GJ) Primární energie (GJ) Obnovitelná energie celkem (GJ) Podíl na PEZ Podíl na energii z OZE Biomasa (mimo domácnosti) 19 920 071 5 609 825-25 529 896 1,34% 31,16% Biomasa (domácnosti) 40 138 138 - - 40 138 138 2,11% 48,99% Vodní elektrárny - - 9 182 520 9 182 520 0,48% 11,21% Biologicky rozl. část TKO 2 189 306 52 042-2 241 348 0,12% 2,74% Biologicky rozl. část PRO a ATP 400 083 - - 400 083 0,02% 0,49% Bioplyn 1 163 534 1 492 038-2 655 572 0,14% 3,24% Kapalná biopaliva 193 95 798 319 798 606 0,04% 0,97% Tepelná čerpadla (teplo prostředí) 676 499 676 499 0,04% 0,83% Solární termální kolektory - - 127 638 127 638 0,01% 0,16% Větrné elektrárny - - 176 400 176 400 0,01% 0,22% Fotovoltaické systémy - - 1 944 1 944 0,00% 0,00% celkem 63 811 325 7 153 999 10 963 320 81 928 645 4,31% 100,00% Výroba elektřiny ve větrných elektrárnách za rok 2006 Hrubá výroba Instalovaný výkon celkem celkem MW GWh Hlavní město Praha 0,0 0,0 Středočeský kraj 0,1 0,0 Jihočeský kraj 0,0 0,0 Plzeňský kraj 0,0 0,0 Karlovarský kraj 2,1 0,9 Ústecký kraj 12,8 21,4 Liberecký kraj 3,7 5,9 Královéhradecký kraj 1,6 0,0 Pardubický kraj 2,8 1,3 Kraj Vysočina 4,0 3,6 Jihomoravský kraj 4,5 4,7 Olomoucký kraj 8,7 6,0 Zlínský kraj 3,1 5,4 Moravskoslezský kraj 0,0 0,0 Celkem 43,5 49,4
5 (celkem 6) 30.10.2007 Hrubá výroba elektřiny (MWh) - časová řada 2003 2004 2005 2006 Vodní elektrárny 1 383 467 2 019 400 2 379 910 2 550 700 MVE do 1 MW 242 020 286 100 342 980 333 000 MVE od 1 do 10 MW 418 049 617 400 727 730 631 400 VVE nad 10 MW 723 398 1 115 900 1 309 200 1 586 300 Biomasa celkem 372 972 564 546 560 252 731 066 Štěpka apod. 82 818 265 269 222 497 272 725 Celulózové výluhy 290 154 275 817 279 582 350 028 Rostlinné materiály 0 20 840 53 735 84 465 Pelety a brikety 0 2 620 4 437 23 850 Bioplyn celkem 107 856 138 793 160 857 175 837 Komunální ČOV 55 810 63 591 71 447 67 662 Průmyslové ČOV - 2 001 2 869 2 070 Bioplynové stanice 6 519 7 130 8 243 19 211 Skládkový plyn 45 527 66 071 78 299 86 896 Tuhé komunální odpady (BRKO) 9 588 10 031 10 612 11 264 Větrné elektrárny 3 900 9 871 21 442 49 400 Fotovoltaické systémy (odhad) b.d. cca 300 390 540 Kapalná biopaliva 0 0 0 22 Celkem 1 877 783 2 742 941 3 133 463 3 518 830 Celková energie z OZE (GJ) - časová řada 2003 2004 2005 2006 Biomasa (mimo domácnosti) 17 962 000 22 594 784 24 040 367 25 529 896 Biomasa (domácnosti) 34 495 195 36 755 715 37 078 678 40 138 138 Vodní elektrárny 4 980 000 7 269 840 8 567 676 9 182 520 Bioplyn 1 729 000 2 102 447 2 335 388 2 655 572 Biologicky rozl. část TKO 2 442 000 2 505 266 2 346 380 2 241 348 Biologicky rozl. část PRO a ATP - - 990 107 400 083 Kapalná biopaliva 2 660 000 1 313 014 117 570 798 606 Tepelná čerpadla (teplo prostředí) - 500 000 545 000 676 499 Solární termální kolektory - 84 000 103 000 127 638 Větrné elektrárny 14 000 35 535 77 191 176 400 Fotovoltaické systémy - cca 1000 1 418 1 944 celkem 64 282 195 73 161 601 76 202 775 81 928 645 Závěrem lze konstatovat, že větrné elektrárny nejsou kvalitním zdrojem elektrické energie. Do budoucna by asi bylo vhodné novelizovat zákon č. 180/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, tak, aby lépe vystihoval i ostatní parametry vyráběné elektrické energie, v prvé řadě kvalitu a vlivy na životní prostředí. Pro region Vysočiny by asi bylo vhodné orientovat se na takové zdroje energie, které lépe korespondují s místními podmínkami. Takovými zdroji jsou zejména úspory a biomasa.
6 (celkem 6) 30.10.2007 POUŽITÁ LITERATURA [1] Vývojové trendy v oblasti využívání obnovitelných zdrojů energie v ČR - zhodnocení statistických dat, Ing. Aleš Bufka, 2007 [2] Studie Ekonomické souvislosti využívání větrné energie v ČR, Ing. Ivana Ryvolová 2006 [3] Společný projekt nakládání s odpady zájmové oblasti Horní Posázaví, Ing. Zbyněk Bouda, prosinec 2006 [4] Vliv velkých větrných elektráren na chování ptáků ve vnitrozemí, Dr. Josef Štekl, Zdroj: Větrná energie č. 17, 2/02, str. 2-7 [5] Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů za rok 2005, Jiří Doležel, 2006 1) Ing. Zbyněk Bouda, EAV z.s.p.o., Jiráskova 65, Jihlava, e-mail: bouda@eav.cz