Obnovitelné Zdroje Energie: Větrná Energie a Její Princip Fungování

Obnovitelné zdroje energie (OZE) jsou základem energetiky budoucnosti. Jsou to takové zdroje energie, kterých je v principu nekonečná zásoba. Ta se má obejít bez fosilních paliv a nemá zvyšovat množství uhlíku v atmosféře. Spoléhat proto musíme na přírodní síly, a to nejen na slunce, vítr nebo vodu, ale i na dřeviny a rostliny, které snadno znovu dorostou.

Obnovitelné energie (regenerativní energie) je zastřešující termín pro všechny formy energie, které využívají energetické zdroje, které jsou buď k dispozici v neomezeném množství, nebo se mohou rychle regenerovat. Obnovitelnými energiemi jsou sluneční, větrná, vodní, biomasa a geotermální energie. Solární energie vyráběná fotovoltaickými systémy generuje elektřinu a solární termální systémy teplo. Větrné elektrárny vyrábějí elektřinu, když vítr uvede rotory do pohybu. Vodní elektrárny využívají přirozenou nebo uměle generovanou tekoucí energii vody k výrobě elektřiny. Elektrárny na biomasu používají jako zdroje energie organické materiály rostlinného nebo živočišného původu.

V portfoliu energetických zdrojů, které využívá Skupina ČEZ, mají své nezastupitelné místo i obnovitelné zdroje šetrné k životnímu prostředí. Z hlediska výroby elektrické energie sice zatím nehrají rozhodující roli, jejich význam však do budoucna výrazně poroste. Největším provozovatelem ekologických elektráren na bázi obnovitelných zdrojů je v rámci Skupiny ČEZ společnost ČEZ Obnovitelné zdroje. Její výrobní portfolio o celkovém instalovaném výkonu více než 200 MW tvoří průtočné a akumulační vodní elektrárny na Labi, Divoké Orlici, Berounce, Vydře, Chrudimce, Moravě a Svratce.

V roce 2020 se v Evropě poprvé vyrobilo více energie z obnovitelných zdrojů než z fosilních paliv. Výsledek byl ještě těsný, jde o 38 % ku 37 %, trendy jsou ale zjevné - podíl uhlí klesá a obnovitelné zdroje rostou. Dvojice slunce a vítr překonala výrobu energie z uhlí již v roce 2019, od té doby svůj náskok ještě prohlubuje.

Česko ale za zbytkem Evropy zaostává. V současnosti má jeden z nejnižších podílů obnovitelných zdrojů na výrobě elektřiny. Téměř třikrát menší, než je průměr EU. Více má i Polsko, Maďarsko a Slovensko. Možnosti Česka v oblasti obnovitelných zdrojů jsou omezené. Nemůžeme se ve větší míře opřít o sílu řek valících se z hor. Není tu tak silný vítr jako u mořského pobřeží a slunce nesvítí tolik jako například v jižní části Evropy. Nižší množství slunečního svitu i větru však ve výsledku znamená, že elektřina z těchto zdrojů bude v Česku výrobně dražší.

Čtěte také: Význam obnovitelné energie

Financování a Podpora OZE v ČR

Česko má možnost využívat stovky miliard z emisních povolenek i peníze z Evropské unie na transformaci energetiky.

Drtivá většina českých fotovoltaických elektráren byla postavena v letech 2009 a 2010. Od státu mají garantovaný výkup elektřiny na 15 let za více než 12 korun za každou kilowatthodinu, tedy zhruba desetinásobek tržních cen elektřiny. Tyto peníze tvoří podstatnou část plateb na podporu obnovitelných zdrojů na fakturách domácností i ve výdajích státního rozpočtu. Po roce 2025 tedy tyto výdaje skončí.

Podle studie ČVUT a Komory OZE [1] je nutné investovat 136 miliard korun, aby Česko do roku 2030 splnilo své cíle na podíl obnovitelných zdrojů ve výrobě elektřiny. A více než 500 miliard korun je podle studie McKinsey & Company [2] odhadovaná výše investic do obnovitelných zdrojů mezi lety 2030 a 2050. Obnovitelné zdroje energie jako takové ale investičně náročné nejsou a lze je budovat i v malém rozsahu. I jednotlivé domy mohou využívat slunce k ohřevu vody či k výrobě elektřiny. Větrné elektrárny si mohou budovat obce nebo firmy samy a dosahovat tak určité míry nezávislosti na trhu s elektřinou. Na podobné investice lze navíc získat dotace, na ty mohou dosáhnout jak domácnosti, tak firmy.

ČEZ si v rámci strategie Čistá energie zítřka vytyčil cíl investovat do roku 2030 za příhodných podmínek legislativy a regulace v ČR až 40 miliard korun do nových obnovitelných zdrojů. Jde především o projekty fotovoltaických elektráren umístěných primárně na brownfieldech, znehodnocených průmyslových plochách, na výsypkách dolů.

Legislativa a Energetická Politika

Důsledky klimatických změn, rostoucí závislost na fosilních palivech a rostoucí ceny energie jsou důvodem, proč se dnes dostává do popředí oblast obnovitelných zdrojů energie. Obnovitelné zdroje energie představují jeden z klíčových prvků budoucí udržitelné energetiky.

Čtěte také: České startupy a energie

Cílem aktualizovaného Vnitrostátního plánu České republiky v oblasti energetiky a klimatu je dosažení podílu obnovitelných zdrojů energie na hrubé konečné spotřebě do roku 2030 na úrovni 30,1 % (v roce 2023 měla ČR 18,6 %).

Jedním z klíčových nástrojů pro dosažení tohoto cíle je zavedení tzv. akceleračních oblastí, které umožní rychlejší využívání obnovitelných zdrojů energie, zejména větrné a solární. Tento přístup je součástí návrhu zákona o urychlení využívání obnovitelných zdrojů energie (ZOZE), který vychází z evropské směrnice 2023/2413. Akcelerační oblasti budou určovány na místní, krajské i celostátní úrovni, přičemž bude brán ohled na specifika jednotlivých regionů a veřejné zájmy, jako jsou ochrana přírody, kulturní dědictví nebo bezpečnost státu. Tímto způsobem bude zajištěno, že projekty nebudou zasahovat do oblastí s přísnou ochranou, jako jsou například národní parky či území Natura 2000, a zároveň se umožní efektivní rozvoj obnovitelných zdrojů.

Zákon rovněž zjednodušuje proces posuzování vlivů na životní prostředí (EIA), čímž zrychlí schvalovací procedury a umožní vydání rozhodnutí o projektech do 12 měsíců od podání žádosti. Pro investory to znamená vstup do prostředí s jasně definovanými podmínkami, větší pravděpodobnost úspěšného schválení projektů a vyšší transparentnost díky důkladnému předběžnému vyhodnocení území.

Výzvy a Perspektivy

„Česká republika bude potřebovat nové zdroje. Obnovitelné zdroje energie vítáme a doporučujeme, je to určitě lepší cesta než leckdy nesmyslné úsporné strategie. Obnovitelný zdroj je takový zdroj energie, který se může neustále využívat a nevyčerpá se.

Jednotlivé zdroje energie na Zemi se dělí na dvě základní skupiny - neobnovitelné a obnovitelné. Do neobnovitelných zdrojů se naopak řadí uhlí, ropa, zemní plyn nebo jaderné palivo. V současné době je trendem více využívat obnovitelných zdrojů na úkor neobnovitelných, a to z toho důvodu, že zásoby surovin jako je ropa, uhlí či zemní plyn se rok od roku snižují. Postupně tedy dochází k hledání alternativních zdrojů, které v budoucnu nahradí zdroje tradiční. Hlavní pozornost je soustředěna právě na zdroje obnovitelné.

Čtěte také: Více o sluneční energii

Přínos obnovitelných zdrojů energie spočívá především v jejich schopnosti snižovat emise skleníkových plynů a úroveň znečištění, zvyšovat bezpečnost dodávek, vytvářet pracovní příležitosti a posilovat hospodářský růst, jakož i konkurenceschopnost a regionální rozvoj.

Větrná Energie: Princip Fungování

Větrná energie je v podstatě jednou z forem využití solární energie. Sluneční paprsky nerovnoměrně ohřívají atmosféru a zemský povrch, vzduch má proto různý tlak a vzniká vítr. Jeho energie je pak pomocí větrných turbín přeměněna na energii elektrickou.

Větrná turbína má speciálně tvarované listy, na které působí síla proudícího vzduchu. Ta je převedena na mechanickou energii a následně prostřednictvím generátoru na energii elektrickou.

Princip je v podstatě stejný jako u klasických větrných mlýnů. U těch je ale větrná energie proměněna pouze na mechanickou a rovnou využita, například k mletí obilí nebo pumpování vody.

Větrník nebo-li větrná turbína je stroj, který přeměňuje kinetickou energii větru na mechanickou energii. Jestliže je mechanická energie používána přímo strojem (např. jako čerpadlo nebo pohon mlýnských kamenů), pak se takové zařízení označuje jako větrný mlýn. Podle aerodynamického principu dělíme větrné motory na vztlakové (vrtule, Darrieův rotor, mnohalopatkový rotor) a odporové (např. větrný mlýn, plachetní větrné kolo a Savoniův rotor). Odporové motory jsou z historického hlediska starší. Jejich princip je jednodušší, ale jejich účinnost dosahuje maximálně 20 %, proto se s jejich využitím v energetice nepočítá. Odporové motory využívají různého odporu vůči proudícímu vzduchu a tím i rozdílu sil působících na lopatky. Účinnost vztlakových motorů dosahuje až 59,3 %. Vztlakové motory není třeba natáčet do směru převládajícího větru. Využívá síly, které vznikají na rotorovém listu při obtékání vzduchem, tzv. aerodynamické vztlakové síly. Podle směru osy rotace rozdělujeme větrné motory na vodorovné a svislé. Elektrárny se svislou osou otáčení se v praxi moc nerozšířily, protože u nich dochází k mnohem vyššímu dynamickému namáhání, které snižuje jejich životnost. U turbín se svisle uloženým rotorem odpadají problémy s odstavením rotoru při velké rychlosti větru.

Nejrozšířenějším typem jsou elektrárny s vodorovnou osou otáčení, které pracují na vztlakovém principu. Vítr obtéká lopatky s profilem podobným letecké vrtuli. Při stejném průměru rotoru v zásadě platí přímá úměrnost mezi počtem lopatek a frekvencí otáčení. Nejčastěji tyto elektrárny mají tři lopatky, ale používají se i rotory s jednou lopatkou. Jejich výhodou je, že u nich nedochází k nežádoucímu rozkmitání velkých větrných generátorů. Při otáčení listu je rozdíl v rychlosti větru v horní a spodní části krutu, který opisuje dvoulistá vrtule. Ty mohou dosahovat až 2,8 m/s. Na každou polovinu pak působí jiné síly, které turbínu rozkmitají.

Větrná Energie: Výhody a Nevýhody

• Při provozu nevznikají emise.
• Lze ji získávat lokálně na území státu.
• Obnovitelný a nevyčerpatelný zdroj energie.
• Nerovnoměrný výkon závislý na síle a směru větru.
• Narušení přirozeného rázu krajiny a hlučnost při provozu.
• Vysoké pořizovací náklady a relativně krátká životnost turbín.

Diskutovaný je také vliv na životní prostředí ptáků a netopýrů. Podle výzkumů z Británie jsou ale větrné elektrárny pro ptactvo menším rizikem než silniční provoz či vedení vysokého napětí.

Větrné Elektrárny ve Světě

V západní Evropě jsou větrné elektrárny mnohem obvyklejší než u nás. Stačí vyjet do Německa či Rakouska a rozdíl je okamžitě patrný. Často se využívají také tzv. offshore větrné farmy, které jsou postavené na volném moři.

• 100 % vlaků v Holandsku pohání větrná energie
• 40 % elektřiny v Dánsku pochází z větrné energie
• 25 % elektřiny v Německu pokrývají větrné elektrárny
• 20 % elektřiny v USA má do roku 2030 pocházet z větrné energie
• 15 % je v Evropské unii průměr větrné energie na celkové spotřebě
• Méně než 1 % spotřebované energie v Česku pokrývají větrné elektrárny

V České republice je přitom na mnoha místech velký potenciál pro stavbu větrných elektráren. Podmínky jsou srovnatelné se sousedním Německem, kde vyrobí nejvíce větrné energie v Evropě.

Malá Větrná Elektrárna

Jsou u nás ale čím dál obvyklejší. Domácí větrná elektrárna je v nabídce několika výrobců, liší se cenou, designem i výkonem.

Kolik energie vyrobí větrná elektrárna závisí na povětrnostních podmínkách i typu a umístění turbíny. Mikro elektrárny vyrobí do 5 kW a větrná energie slouží například na ohřev vody.

Větší domácí elektrárny využíváme jako doplňkový zdroj energie. Bývají napojené na síť a nadbytek energie zpětně odkupují energetické společnosti. U nich je zpravidla výkon do 60 kW.

Pokud zvažujete pořízení domácí větrné elektrárny, doporučujeme prostudovat větrnou mapu České republiky, zjistit sílu i směr větru na vašem pozemku nebo oslovit specialistu, který vám s výběrem poradí.

Budoucnost Větrné Energie

Orientace na obnovitelné zdroje je určitým způsobem návrat k tradici. Větrnou, solární i vodní energii naši předci využívali již před stovkami let. Stejně jako ostatní zdroje tzv. zelené energie, je i větrná energie nedílnou součástí naší budoucnosti.

Vzhledem k velkému potenciálu některých oblastí České republiky očekáváme v následujících letech rozvoj větrných elektráren.

Větrné elektrárny v ČR k 31. 12. 2014

K 31. 12. 2014 bylo podle České společnosti pro větrnou energii (ČSVE) v ČR v provozu celkem 75 větrných elektráren, připojených do elektrizační soustavy (nejsou započítány malé VtE, využívané především pro vlastní spotřebu). Největší elektrárna, Kryštofovy Hamry- Přísečnice, disponuje výkonem 42 MW (21 turbín o výkonu 2 MW), leží v Ústeckém kraji a do provozu byla uvedena v roce 2007. Nejstarší z provozovaných elektráren je elektrárna Hostýn ve Zlínském kraji, byla uvedena do provozu v roce 1993 a disponuje jedinou turbínou o výkonu 225 kW.

Seznam větrných elektráren v ČRSeznam větrných elektráren, připojených do elektrizační soustavy ČR k 31. 12. 2014 (nejsou uvedeny malé VtE, využívané především pro vlastní spotřebu).

Instalovaný výkon a výroba

V roce 2014 vyrobily větrné elektrárny v ČR 477 GWh elektřiny (brutto) a na celkové výrobě elektřiny v ČR se tak podílely z 0,55 %. V roce 2015 se výroba elektřiny z větrných elektráren poprvé přehoupla přes 0,5 TWh elektrické energie. Přesto patří větrné elektrárny ke zdrojům, které v ČR vyrobí nejméně elektřiny.

Výkon a výroba větrných elektráren v ČR v jednotlivých letech. V době, kdy se klimatická krize a energetická nezávislost stávají každodenním tématem, nabývají obnovitelné zdroje energie na zásadním významu. Obnovitelné zdroje nejsou jen ekologickým řešením - přinášejí i větší energetickou soběstačnost a snižují závislost na dovozu fosilních paliv.

tags: #obnovitelné #energetické #zdroje #vítr #princip #fungování

Oblíbené příspěvky:

• Pražské odpadkové koše
• Cíl a přínos her v přírodě
• Dopady znečišťování ovzduší a inverze
• Znečištění ovzduší a dřeviny
• CSR and the environment in Czech history