Obnovitelné Zdroje Energie v České Republice

Předmět se zabývá vlastnostmi a způsoby využívání obnovitelných a alternativních zdrojů energie. Studenti získají základní informace v oblasti využívání sluneční, vodní a větrné energie, biomasy a využívání nízkopotenciálního tepla pomocí tepelných čerpadel. V rámci předmětu je také věnována pozornost alternativním zdrojům energie jako jsou palivové články, vodíkové technologie ap. Tyto informace a zkušenosti mohou využít v dalších praktických aplikacích a jako podklad pro řešení komplexních úkolů nejenom v oblasti energetiky.

Podíl OZE na výrobě elektřiny

Podíl OZE na výrobě elektřiny brutto představuje podíl celkového množství elektřiny vyrobené obnovitelnými zdroji na celkové výrobě elektřiny za daný rok ve svorkách generátoru. Tedy nezahrnuje vlastní spotřebu na výrobu elektřiny. V roce 2022 se v ČR dle Roční zprávy o provozu elektrizační soustavy ČR za rok 2022, kterou vydal Energetický regulační úřad (ERÚ), vyrobilo celkem 84 503,10 GWh elektřiny.

Podíváme-li se na vývoj podílu OZE na celkové výrobě elektřiny brutto, vidíme, že v roce 2016 se obnovitelné zdroje energie podílely na výrobě elektřiny 11,3 %, v roce 2022 pak tento podíl tvoří 12,4 %, tedy jde o nárůst 1,1 %.

Z hlediska podílu jednotlivých OZE na celkové výrobě elektřiny z OZE brutto byla v roce 2022 nejvýznamnějším obnovitelným zdrojem biomasa (25,5 %), dále bioplyn (25,1 %), fotovoltaika (22,0 %), vodní energie (20,1 %), větrná energie (6,1 %) a biologicky rozložitelný komunální odpad BRKO (1,2 %).

Oproti roku 2016 stoupl podíl biomasy na výrobě elektřiny z OZE z 22,0 % na 25,5 %, tedy o 3,5 %. Bioplyn se v roce 2016 podílel na výrobě z OZE celkem 27,7 %, takže došlo k poklesu o 2,6 %. Podíl fotovoltaiky pak klesl o 0,7 % a vodní energie o 1,2 %.

Čtěte také: BRKO a snižování skládkování

Obnovitelné zdroje energie v roce 2024

Podíl obnovitelných zdrojů energie v České republice v roce 2024 opět vzrostl a přiblížil se hranici 20 procent hrubé konečné spotřeby energie. Na první pohled pozitivní zpráva však při detailnějším pohledu odhaluje strukturální slabiny české energetiky, silnou závislost na biomase a tempo rozvoje, které zůstává v evropském kontextu spíše opatrné. Rok 2024 přinesl další mírné posílení role obnovitelných zdrojů energie v české energetické bilanci.

Podle oficiální statistické zprávy Ministerstva průmyslu a obchodu dosáhl celkový podíl energie z obnovitelných zdrojů na hrubé konečné spotřebě hodnoty 19,21 procenta. Ve srovnání s předchozími lety jde o pokračování pozvolného růstového trendu, který je patrný od roku 2021, kdy se tento podíl pohyboval na úrovni 17,61 procenta.

Při pohledu na výrobu elektřiny se obnovitelné zdroje v roce 2024 podílely na hrubé výrobě elektřiny zhruba 16,7 procenta, což v absolutních číslech představuje více než 12,3 terawatthodiny. Největší podíl na této výrobě měly fotovoltaické elektrárny, které vyrobily přibližně 3,6 terawatthodiny elektřiny. Fotovoltaika se tak poprvé stala nejvýznamnějším jednotlivým obnovitelným zdrojem elektřiny v České republice a předstihla jak vodní elektrárny, tak zdroje spalující biomasu či bioplyn.

Velmi blízko za fotovoltaikou se v roce 2024 pohybovaly vodní elektrárny a výroba elektřiny z biomasy, obě s roční produkcí okolo 2,6 terawatthodiny. Stabilní pozici si udržel také bioplyn, jehož výroba dosáhla přibližně 2,57 terawatthodiny. Větrná energie zůstává v českém kontextu marginální, když roční výroba nepřesáhla 0,72 terawatthodiny, což odpovídá zhruba šesti procentům výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů.

Ještě výraznější je dominance biomasy v oblasti výroby tepla. Více než tři čtvrtiny veškeré tepelné energie z obnovitelných zdrojů v roce 2024 pocházely právě ze spalování biomasy. Druhou nejvýznamnější složkou byla energie prostředí využívaná prostřednictvím tepelných čerpadel, která se na výrobě tepla z obnovitelných zdrojů podílela téměř 18 procenty. Tento údaj je jedním z nejdynamičtějších v celé statistice a potvrzuje, že tepelná čerpadla se postupně stávají klíčovým prvkem dekarbonizace vytápění domácností i menších provozů.

Čtěte také: Zpracování BRKO v ČR

Z hlediska sektorového rozdělení podílu obnovitelných zdrojů je patrné, že nejlépe si vede oblast vytápění a chlazení, kde podíl OZE dosáhl v roce 2024 hodnoty 29,06 procenta. V elektroenergetice činil tento podíl 17,93 procenta, zatímco doprava zůstává dlouhodobě nejslabším článkem s podílem 5,74 procenta.

Celkový obraz, který statistika za rok 2024 nabízí, je ambivalentní. Na jedné straně je zřejmé, že obnovitelné zdroje v České republice systematicky rostou a že některé technologie, zejména fotovoltaika a tepelná čerpadla, vykazují výraznou dynamiku. Pokud má Česká republika naplnit své dlouhodobé klimatické a energetické cíle, nestačí pouze zvyšovat absolutní objem energie z obnovitelných zdrojů. Současně Mezinárodní energetická agentura (IEA) vyzdvihuje rostoucí význam elektřiny jako nosné energie a potřebu spolehlivých nízkoemisních zdrojů.

Energetická bilance ČR a OZE

Článek je zaměřen na představení obnovitelných zdrojů energie (OZE) v rámci energetické bilance jako zdrojů primární energie, během procesu transformace a jejich využití ke konečné spotřebě. Sleduje množství paliv a energií, která jsou k dispozici (primární energetické zdroje), co se s nimi děje (transformace) a kde a jak dochází k jejich spotřebě/ využití (konečná spotřeba v průmyslu, dopravě, domácnostech apod.). Obnovitelné zdroje energie v ČR definujeme jako nefosilní přírodní zdroje energie, tj. energie vody, větru, slunečního záření, pevné biomasy a bioplynu, energie okolního prostředí, geotermální energie a energie kapalných biopaliv.

Vzhledem k tomu, že výše uvedené hodnoty je obtížné porovnávat a interpretovat i ve vztahu k ostatním zdrojům energie, sestavuje se energetická bilance státu, která toto srovnání umožňuje. Základním zdrojem energie v ČR jsou pevná fosilní paliva, která v roce 2017 tvořila více jak jednu třetinu z celkových 1 800 927 TJ. Druhý největší podíl (21 %) má ropa a ropné produkty. Zemní plyn a jaderné teplo mají shodně 16 %. Podíl obnovitelné energie na primárních energetických zdrojích v roce 2017 činil 10,5 %.

Dominantním primárním zdrojem ve skupině OZE je pevná biomasa tvořená palivovým dřevem, dřevním odpadem, briketami a peletami, celulózovými výluhy či rostlinnými materiály. Při porovnání jednotlivých zdrojů obnovitelné energie má pevná biomasa téměř 7% majoritní podíl z celkového objemu PEZ a nejzásadnější je její spotřeba v domácnostech, která tvoří dokonce 40% podíl na celkové energii z OZE.

Čtěte také: Bio a potravinářské odpady jako zdroj energie

Růst množství energie z obnovitelných zdrojů od roku 2010 zachycuje Graf 3 a 3a. I přes postupný nárůst množství energie z ostatních obnovitelných zdrojů, zůstává podíl pevné biomasy na celkovém objemu stále přibližně dvoutřetinový. Skokový nárůst lze sledovat u bioplynu a fotovoltaických elektráren, a to důsledkem podpory těchto zdrojů ze státních prostředků. Mezi roky 2010 a 2011 vzrostl podíl energie z fotovoltaiky 3,5krát a od té doby stagnuje. Ke stagnaci došlo i u bioplynu po roce 2013 a jeho podíl na obnovitelných zdrojích se pohybuje mezi 13-14 %, přitom v roce 2010 tento podíl tvořil pouze 5,5 %.

Kontinuálně narůstá i počet prodaných a instalovaných tepelných čerpadel, jejichž vyrobená energie (jako obnovitelná energie je chápána pouze ta část, která odpovídá využité energii okolního prostředí) od roku 2010 vzrostla 2,5krát na současných 5 223 TJ. Přestože se vyrobené množství větrné energie od roku 2010 téměř zdvojnásobilo, podíl na energii z OZE zůstává 1 %. Mírný růst lze sledovat i ve skupině kapalných biopaliv, především dochází k vyššímu využití methylesterů mastných kyselin (FAME) jako náhrady podílu ropné složky v naftě.

V případě vodní energie dochází ke značnému kolísání, nicméně od roku 2010 pokleslo množství vyrobené energie o jednu třetinu. V případě podílu pevné biomasy a vodní energie došlo ke snížení o 8, resp. 4 procentní body, naopak v případě bioplynu a fotovoltaiky se podíl zvýšil o 8, resp. 3 procentní body.

Biomasa jako obnovitelný zdroj energie

Současnou snahou celosvětové energetiky je co nejčistší výroba energie. Snižování emisí uhlíku, boj se změnou klimatu - to jsou témata, která určují, jakým směrem se ubírá současná energetika. Mluví se hlavně o využívání solárních a větrných elektráren, jsou tu ovšem další obnovitelné zdroje, které leží poněkud ve stínu výše zmíněných, jedním z nich je právě biomasa. Jedná se o nejstarší využívaný zdroj energie, dřevo bylo do poloviny 18. století prakticky jediným využívaným palivem pro získávání tepelné energie. Až v 19. století jej z velké části nahradila fosilní paliva. Ke konci 20. století se snahou snížit vliv lidstva na změnu klimatu nabývá tento energetický zdroj znovu na významu a patří mezi významné zdroje i v technicky vyspělých zemích.

Co je biomasa?

Obecně je pod pojmem biomasa míněna veškerá organická hmota na naší planetě, účastnící se koloběhu živin v biosféře. Jsou to těla všech organismů - živočichů, rostlin, bakterií, hub a sinic. Z hlediska energetického je důležitá pouze biomasa, která je energeticky využitelná. Teoreticky je možné získávat energii ze všech forem biomasy, jelikož základem veškeré živé hmoty je uhlík a jeho chemické vazby, obsahující energii.

Za energetickou biomasu jsou však většinou považovány rostliny. Ty jsou schopny využívat slunečního záření k fotosyntéze, při které je využito jednoduchých anorganických látek - oxidu uhličitého a vody k tvorbě energeticky bohatých sloučenin - cukrů. Jinak řečeno, v rostlinách je akumulována energie slunečního záření. Tato akumulace se vyznačuje poměrně nízkou účinností, na druhou stranu je dlouhodobá a disponuje v podstatě nulovými ztrátami.

Rozdělení biomasy

Biomasu lze rozdělit do následujících kategorií:

• Biomasa pěstovaná pro energetické účely
  • rychle rostoucí dřeviny - topol, vrba, olše, akát, líska, platan…
  • rostliny bylinného charakteru - konopí, amaranthus, šťovík, ostřík, kostřava…
  • travní porosty - sloní tráva, chrastice, trvalé travní porosty
  • obiloviny
  • olejnaté rostliny - pro výrobu surových olejů a metylesterů - řepka olejná, slunečnice, len
  • škrobo-cukernaté rostliny - cukrová řepa, cukrová třtina, brambory
• Odpadní biomasa
  • z rostlinné výroby - zbytky ze zemědělské prvovýroby a údržby krajiny, odpady ze sadů a vinic, kukuřičná sláma, řepková sláma a veškeré další odpady a zbytky z likvidace křovin
  • z živočišné výroby - exkrementy hospodářských zvířat, zbytky krmiv - hnůj, močůvka, kejda
  • z těžby a zpracování dřeva a lesní odpady - větve, kůra, pařezy, kořeny, odřezky, piliny, hobliny
  • biologicky rozložitelný komunální odpad (BRKO) - zbytky potravin, papírové obaly
  • biologicky rozložitelný průmyslový odpad (BRPO) - odpady z jatek, výroby cukru mouky, papíru
  • splašky z kanalizace

Rozdělení podle vlastností

• suchá - lze ji spalovat přímo
• vlhká - tekuté odpady - nelze spalovat přímo, výroba bioplynu
• speciální - olejniny, škrobové a cukernaté plodiny - k získávání energetických látek - bionafta, líh

Získávání energie z biomasy

Nejstarší metodou získávání energie z biomasy je spalování. Jedná se o termochemický proces, při kterém dochází k rozkladu organického materiálu na hořlavé plyny a další látky a následně za přítomnosti vzduchu k oxidaci (slučování hořlavých prvků obsažených v palivu s kyslíkem), při které se uvolňuje oxid uhličitý, voda a teplo, jehož množství závisí na výhřevnosti použitého paliva. Na rozdíl od fosilních paliv se spalování biomasy vyznačuje prakticky nulovou bilancí oxidu uhličitého. Množství uvolněného plynu do ovzduší je přibližně stejné jako množství, které rostliny během svého života absorbují při fotosyntéze.

Jedná se o poměrně složité palivo, jelikož podíl těkavé látky je velmi vysoký a vzniklé plyny se vyznačují různými spalovacími teplotami, často se stává, že hoří pouze část paliva. Podmínkou pro dokonalé spalování je vysoká teplota a účinné promísení se vzduchem. Nejvyšší účinnosti dosahuje biomasa při využití pro produkci tepla - více než 90 %. Velmi často se biomasa využívá v kogenerační výrobě - kombinované výrobě elektřiny a tepla (účinnost 50-90 %). Při čisté výrobě elektřiny se účinnost pohybuje pod 50 %.

Biomasa je velmi často využívána jako zdroj tepelné energie v domácnostech, ať již jako dřevo, nebo ve formě pelet či briket ve speciálních kotlích.

Zpracování biomasy pro energetické účely

• Mechanická úprava

  Mechanickými procesy se biomasa upravuje do předfinální nebo finální podoby. Úpravy usnadňují především přepravu biomasy i její následné využití na získání energie. Je ovšem nutno podotknout, že přeprava biomasy na delší vzdálenosti není příliš ekonomicky efektivní. Mezi mechanické úpravy patří řezání pro zpracování dřeva na řezivo a palivo, drcení, které slouží především jako předstupeň výroby briket a pelet. Štěpkování a lisování briket resp. pelet, kdy jsou následně tyto produkty využívány především pro výrobu tepla a elektřiny. Poslední možností mechanické úpravy je lisování oleje, který je následně esterifikován na metylester.

• Termické procesy
  • Karbonizace - jedná se o výrobu dřevěného uhlí, což je nejstarší metoda zušlechťování dřeva pro energetické účely. Dříve využívaný tepelný rozklad bez přístupu vzduchu se vyznačoval nehospodárností a byl ekologicky nevhodný. V dnešní době se využívá suché destilace v karbonizačních pecích a retortách. Při tomto procesu vzniká oxid uhelnatý a toxické (formaldehyd, acetaldehyde) a karcinogenní látky (kondenzované uhlovodíky, fenoly). K výrobě 1 tuny dřevěného uhlí je potřeba zhruba 10 tun dřeva.
  • Pyrolýza - neboli termický rozklad organických látek bez přístupu kyslíku. Materiál se ohřívá nad mez termické stability organických sloučenin, které jsou štěpeny na nízkomolekulární sloučeniny. Použitím katalytické pyrolýzy je možné využít komunálního odpadu, papíru, pneumatik a plastů (polystyren, polyetylen, PVC) k výrobě biooleje, který dosahuje výhřevnosti 16-19 kJ/kg. Zvláště z důvodu využití výše zmíněných odpadů se jedná o perspektivní metodu využití biomasy.
  • Zplyňování - využívá se slámy, palivového nebo odpadního dřeva k jejich přeměně na plynné produkty. Produktem je generátorový plyn, který se využívá jako palivo pro vozidla nebo k výrobě elektřiny a tepla.
• Biochemické a chemické přeměny
  • Alkoholová kvašení - organickou fermentací v mokrém prostředí a následnou destilací rostlin obsahujících cukr a škrob se získává vysokoprocentní alkohol (etanol), který se následně využívá jako ekologické palivo pro spalovací motory. Z kilogramu cukru lze teoreticky získat 0,65 litru čistého etanolu.
  • Metanové kvašení - neboli anaerobní fermentace je proces zpracování odpadních vod a zvířecích exkrementů za nepřístupu vzduchu při teplotě 35-45 °C. Touto přeměnou se získává bioplyn - směs plynů obsahující 50-75 % metanu, 25-40 % oxidu uhličitého a další plyny.
  • Esterifikace surových olejů - vylisovaný olej z olejnatých rostlin se substitucí metylalkoholu za glycerin mění na metylester, který se vyznačuje podobnými vlastnostmi a výhřevností jako motorová nafta.

Výroba elektřiny a tepla z biomasy v ČR

Výroba elektřiny a tepla z biomasy v České republice má v posledních letech rostoucí trend. Jak je patrné z tabulek a grafů níže, dynamičtější růst je pozorován u výroby elektřiny z biomasy, a to především díky provozní podpoře výroben elektřiny z biomasy.

V roce 2015 bylo podle statistiky Ministerstva průmyslu a obchodu vyrobeno z biomasy 2 091 GWh elektřiny, což je asi 2,5 % celkové hrubé výroby elektřiny v ČR. Zhruba polovina tohoto množství elektřiny byla vyrobena spálením dřevního odpadu, štěpky, kůry apod. (1 062 GWh), 688 GWh elektřiny bylo vyrobeno spálením celulózových výluhů a 341 GWh spálením rostlinných materiálů.

Hrubá výroba elektřiny z biomasy v ČR

Výroba tepla z biomasy je ve statistice MPO rozdělena na výrobu v domácnostech a mimo domácnosti. Podle statistiky MPO bylo v roce 2014 v domácnostech vyrobeno z biomasy zhruba 31,4 PJ tepla. Výroba tepla z biomasy mimo domácnosti dosáhla 20,4 PJ. Z toho vyplývá celkový podíl výroby tepla z biomasy na hrubé výrobě tepla v ČR na úrovni 9 %.

Výroba tepla z biomasy v ČR

tags: #brko #obnovitelne #zdroje #energie

Oblíbené příspěvky:

• Údržba septiku: Rady a tipy
• Sociologický význam ochrany přírody
• Které mýdla jsou ekologické?
• Rozhodnutí o skládce v Oslavanech
• Nerezové koše 20l - srovnání