asb-portal.cz - Odborný portál pro profesionály v oblasti stavebnictví
Partneři kategorie

Energie bez hranic

16.10.2008
Energie z obnovitelných zdrojů se stala mantrou posledního desetiletí. Přírodní nefosilní zdroje za nás mají vyřešit hned několik úkolů – posloužit jako dlouhodobě nevyčerpatelný zdroj energie, snížit emise skleníkových plynů a v neposlední řadě podpořit ekonomickou nezávislost na producentech fosilních paliv. Nadšení pro obnovitelné zdroje však poněkud zchladila praxe – ne všude jsou ideální podmínky pro jejich využívání, leckdy je užitek záporný nebo přinejmenším sporný. Podívejme se, jaké jsou s využíváním alternativních zdrojů energií zkušenosti ve světě i u nás.

Geotermální energie
Již delší dobu víme, že kromě klasických tepelných elektráren na uhlí, naftu nebo plyn a nukleárních elektráren, které všechny škodí svými zplodinami přírodě nebo lidskému zdraví, lze získávat energii ze zdraví neškodných a obnovitelných zdrojů. Patří mezi ně vítr, slunce, mořské dmutí a v neposlední řadě geotermální energie ze zemského pláště. Místy jí poskytuje příroda několikanásobně více, než jí může být využito k vytápění, ohřívání nebo k výrobě elektřiny. Mezi taková místa patří střední Itálie, kde v Larderello postavili nejstarší geotermickou elektrárnu na světě, dále Island, Nové Mexiko, Japonsko, Kamčatka a zejména severní ostrov Nového Zélandu. Celkově možno říci, že jde o místa, jimiž procházejí zlomy v zemské kůře, kterými vyvěrá magma k povrchu a projevuje se činnými sopkami, horkými prameny a gejzíry.

Jako příklad uvedeme severní ostrov Nového Zélandu, kudy prochází čára, podle níž se pohybuje zemská kra Gondwany k jihozápadu a tichooceánská kra naopak k severovýchodu a současně se pod gondwanskou kru podsouvá. Na linii vystupuje štěrbinami zemské kůry magma, které ohřívá z povrchu pronikající vodu, jež pak místy pod tlakem tryská ze země.

Uprostřed severního ostrova Nového Zélandu nikdo nepřehlédne k nebi stoupající oblaka páry nad chladícími věžemi na břehu řeky Waikato. Jde o dvě části geotermální hydroelektrárny Ohaaki z roku l988/9. V elektrárně „A“ je šest generátorů o celkové kapacitě 67,2 MW s 3000 otáčkami za minutu a v elektrárně „B“ jsou tři generátory s výkonem 90 MW a 1500 otáčkami za minutu. Instalovaná kapacita představuje netto 153 MW. Pára se jímá z hloubky 600 m.

Starší je nedaleká geotermální elektrárna ve Waikarei z roku 1958, jež byla v pořadí druhou na světě a mluví se o ní jako o nejvýkonnější na světě. Plánovaný instalovaný výkon má být až 500 MW. Využívá každou hodinu 1800 tun 193° C horké páry o tlaku 12,5 baru unikající z dvaceti pěti používaných vrtů vedených do hloubky 50 až 300 m. Pára o teplotě až 260° C se přivádí pod tlakem 3,5 atmosféry mohutným potrubím. Chladí se říční vodou a pak teprve vstupuje do turbín. Jediným nebezpečím se zdá být fakt, že zemský povrch se čerpáním páry může propadat. Proto se jinými vrty vhání do podzemí pod tlakem voda. Spotřebuje se tím 5,3 MW, takže užitečná kapacita 4 generátorů činí místo 113 MW „jen“ 108 MW.

Spolu s elektrárnou v Ohaaki dodává do sítě více než 2000 GWh ročně. Nový Zéland má ještě velké geotermální rezervy odhadované na 1000 - 2000 MW.


Sluneční energie

Slunce dodává Zemi nepředstavitelné množství energie. Ve středoevropském prostoru dopadá ročně na m2 plochy až 1000 kWh energie. Možnost získávat energii přímo ze slunečního záření umožňuje fotovoltaika. Polovodičové fotovoltaické články dodávají stejnosměrné napětí o nízké napěťové úrovni. Spojováním článků dostáváme požadované napětí při požadovaném výkonu. Dosahujeme 12 – 17 % účinnosti.

Osada v Bavorském lese

V obci Flanitzhütte v Bavorském lese se získává elektrická energie výhradně ze solárních buněk. Slunce tu svítí 1700 hodin ročně. Hospodář Sepp Heldrich může ve svém dvoře zapojit spolu s osmi sousedy a padesáti rekreanty všechny elektrické spotřebiče najednou, aniž by přírodě škodil.

Firma Bayernwerk AG si vybrala zmíněnou obec, aby dokázala, že se celé vsi mohou stát energetickými samozásobiteli s pouhými 360 m2 solárních buněk se sklonem 40°. Také za deště, mlhy a vánice zužitkují to málo světla, jež během dne přijmou.

Při dlouhotrvajícím špatném počasí a v noci se automaticky zapojuje dvě stě šestnáct baterií akumulátorů o váze 18 tun. Pro pět domů vystačí při plném provozu po tři dny. Teprve po dlouhotrvajících deštích se uvádí do chodu velký generátor na tekutý plyn o výkonu 40 kilowattů.

Toto první evropské zařízení z roku 1992 stálo tehdy 3,6 miliardy DM a 1 kWh přišla na 10 – 12 DM. Flaničtí však platili obvyklých 25 feniků. Zbytek doplácela společnost. V našich zeměpisných šířkách by tedy nemohlo jít o ekonomicky použitelný způsob zásobování elektřinou. Kdybychom však zohlednili externality při dosavadních způsobech výroby energie, vypadala by energetická matematika jinak.

Příklady od nás

V Praze-Záběhlicích si zřídil zubař MUDr. Viktor Zavřel na ploše 6 m2 fotovoltaickou elektrárnu pro svou ordinaci, domácnost a vytápění domku. Přebytky dodává do sítě. Během léta vyrábí 14 kWh denně. Při zatažené obloze 5 kWh a za prosinec jen 26 kWh. Za rok dodal do sítě 2,06 MWh. Tato elektrárna není v Praze poslední. Občanská solární elektrárna by mohla například vzniknout v ekologickém centru Toulcův dvůr v Praze 10 – Hostivaři. Má být složena celkem ze čtyřiadvaceti solárních panelů, do sítě by tak měla ročně dodat zhruba 4600 až 5000 kilowatthodin elektrické energie.

První občanská elektrárna by měla vzniknout pod Nadačním fondem rytíře Františka Horského, její vznik podpořila také Pražská energetika, a. s. „Při tvorbě záměru jsme se nechali inspirovat zkušeností z Bavorska, kde již fungují desítky takovýchto občanských slunečních elektráren o celkovém výkonu 2 megawatt. Bez příspěvku Pražské energetiky bychom jej však nemohli uskutečnit. V podmínkách hlavního města by se výstavba jinak nevyplatila. Nyní tedy už jen zbývá upřesnit detaily, vybrat místo a začít s realizací,“ vysvětlil předseda nadačního fondu Jiří Dvořák. Do projektu se budou moci zapojit zájemci z celé republiky tak, že pro První občanskou elektrárnu zakoupí solární panel. Díky výši výkupních cen elektřiny, které jsou v naší republice garantovány na patnáct let, by se jim investice měla vrátit. Sluneční elektrárny jsou v Praze instalovány též na budově ministerstva životního prostředí ve Vršovicích či na střeše laboratoří Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Troji.

Také v plaveckém areále v Tachově ohřívá vodu slunce díky 144 solárním panelům, které byly pořízeny s podporou evropské dotace. Na Tachovsku si vůbec pospíšili. Letos na jaře ve Stráži postavili dosud největší západočeskou sluneční elektrárnu. Skládá se 2400 panelů a má výkon 440 kilowatt. Stavba vyrostla na ploše 1,2 hektaru a majitele, Lesní společnost Přimda, přišla na osmačtyřicet milionů korun. Sluneční elektrárny už má provozovatel v regionu tři. „Kromě této stojí jedna v Plané a další v Přimdě,“ sdělil Jindřich Stejskal ředitel Lesní společnosti Přimda.

Pracující vítr – staronová energie
Vítr je zdrojem energie, která nás prakticky nestojí nic. Proto patří k nejstarším zdrojům nejekologičtější energie. Zatím jí využíváme jen nepatrně. Proudění vzduchu nad Zemi i vysoko nad zemským povrchem vyvolané nestejným ohřevem povrchu naší planety i jejím otáčením představuje obrovskou nevyužitou sílu. Využití výkonu větru na celém zemském povrchu by si vyžádalo stavbu miliónů větrných elektráren o průměrném výkonu 2 kW. Na závadu je ale nepravidelnost a nerovnoměrnost tohoto zdroje a technická a finanční náročnost uskladnění energie pro případ potřeby.

Větrné elektrárny

Jedním z prvních způsobů využití větrné energie byly větrné mlýny neboli větřáky. První z nich otáčel svými lopatkami někdy 3000 let př. n. l. V Evropě čerpaly větřáky vodu, mlely obilí, lisovaly olej ze semen, drtily dovážené koření.

Na konci 19. století vznikly první větrné elektrárny připojením dynama k větrnému kolu. V Dánsku (konkrétně v Ulfbergu, kde je betonová věž 53 m vysoká a třílistá vrtule s délkou listů 27 m) již půl století používají sériově vyráběných lopatkových generátorů v podobě vrtulí. Výkon rostl od desítek ke stovkám kW výkonu a největší už přesáhly megawattový výkon, Obdobně tomu je od roku 1983 v severním Německu, jižním Švédsku, Kalifornii, Indii i jinde. Počet větrných elektráren jde do desetitisíců. Jsou výhodné v odlehlých končinách nenapojených na energetickou síť.

Generátory mohou na věžích vyrábět proud při minimální rychlosti větru 6 m/s. Výhodně je využití až při rychlosti přes 10 m/s. Překročení rychlosti 24 m/s může vyvolávat nebezpečné chvění.

U nás jsou větrné poměry nepříznivé. Praha má čtvrtinu dnů bez větru. Největrnější je Milešovka, kde je bezvětří jen 5 dnů v roce. Zavádění také vadí odpor obyvatel proti jejich nespolehlivosti, nepříjemnému zvuku, neestetičnosti stožárů v krajině, zabíjení ptáků a rušení zvěře, možnosti zranění uvolňující se námrazou. Překážkou jsou i vysoké náklady. Dosud není zhodnocena ekologická čistota provozu. Naráží se však i na odpor provozovatelů klasických elektráren.

Pokrok jde pomalu. V obci Osluchov mezi Slaným a Velvary vytápí obecní úřad tříkilowattová větrná elektrárna. Jiná pětikilowattová elektrárna vytápí domek firmy EKO/TEP a další vznikla v Žižicích a jiný soubor větrných elektráren se tyčí v Jeseníkách. ČEZ připravuje u západočeského Stříbra stavbu třinácti větrných elektráren s celkovým výkonem 26 MW. Celkem získal ČEZ od obcí svolení k výstavbě 55 větrných elektráren o celkovém instalovaném výkonu až 150 MW. Jde to pomalu, protože obyvatelé nejsou z hluku větrníků příliš nadšeni. ČEZ se ohrožení větrnou energetikou neobává. Koncem roku 2007 činila kapacita větrníků 116 MW. Teprve překročením desetiprocentního podílu větrné energie na celkové instalované kapacitě, tj. 1700 MW, by mohly nastat nějaké problémy.

Díky novému zákonu na podporu obnovitelných zdrojů energie dochází nyní k dalšímu rozvoji větrných elektráren.

Bioenergetika

Na vzestupu je používání biologických paliv ze zemědělského a lesnického odpadu. Takovou hmotou může být buď odpad při zpracování dřeva (piliny, hobliny, štěpiny a jiné drobné kousky) nebo záměrně pěstované rostliny či ještě lépe jejich zbytky. Odpadové produkty dřeva lze formovat do briket nebo pelet, které lze skladovat na příhodnou dobu. Do této kategorie paliv patří také sláma, jejíž výhřevnost je podobná hnědému uhlí, které ji však při spalování předčí znečišťováním ovzduší.

Jen jeden příklad: pěstováním a následným pálením sušeného šťovíku lze z hektaru získat teplo k vytápění několika rodinných domků. Snížil by se tím i vliv skleníkového efektu.

Bioplyn vzniká vyhníváním organických látek bez přístupu vzduchu ve vlhkém prostředí při teplotách od 0 do 70° C. Jeho výhodou je možnost skladování.

Zatímco v SRN fungují tisíce bioplynových stanic, které zpracovávají biologicky rozložitelné odpady a zemědělské plodiny a z bioplynu pak vyrábějí elektrickou energii a teplo, v ČR jich jsou teprve desítky. Dochází však k rychlému růstu dalších díky dotacím a garancím výkupu elektřiny. Během sedmi dalších let může vzniknout sto padesát bioplynových stanic s výkonem 75 MW a roční výrobou 620 tisíc MWh a do roku 2015 by zde mohlo být asi čtyři sta takových zařízení.

Najdou se i oprávnění odpůrci biologických paliv, kteří argumentují, že se tím zamořuje ovzduší a mění jeho teplota atd., navíc se ukazuje, že produkce biopaliv je náročná na nitráty a v tom případě bychom se zase museli vrátit k ubývajícím zásobám ropy. Poslední vývoj kromě toho naznačuje, že pěstování biopaliv na úkor plodin škodí chudým zemím, kde vyvolává potravinovou krizi, a že tedy masivní podpora tohoto energetického zdroje byla poněkud ukvapená.

Obnovitelné zdroje budou v roce 2020 krýt evropskou výrobu elektřiny asi z 20 %. Od roku 2030 se do popředí dostanou nízkoemisní a bezemisní technologie díky jímání a skladování oxidu uhličitého z uhelných elektráren a vodíkových palivových článků. Nepřestane se využívat jádra, avšak z reaktorů IV. generace s nižší spotřebou uranu a s využíváním fosfátů a těžby uranu z mořské vody.


Lubomír Linhart
Foto: archiv autora

Autor je spolupracovníkem redakce.

Komentáře

Prepíšte text z obrázku do poľa. Ak nedokážete text rozoznať, kliknite na obrázok.

Další z Jaga Media