Větrné elektrárny a jejich ekologická stopa v České republice

Větrná energie se stala jedním z klíčových pilířů přechodu k udržitelnému a nízkouhlíkovému energetickému systému. Tento obnovitelný zdroj energie využívá sílu větru k pohánění větrných turbín, které následně generují elektřinu. Větrná energie je nejen čistá a udržitelná, ale také nepřeberně dostupná a má obrovský potenciál výroby elektřiny po celém světě.

Grafika porovnává územní stopu (územní náročnost) obnovitelných zdrojů elektřiny, tedy jak velké území by bylo v ČR potřeba k výrobě 25 TWh elektřiny za rok - zhruba 40 % současné spotřeby. Ve zkratce: k dekarbonizaci do roku 2050 Česko výrazný rozvoj obnovitelných zdrojů elektřiny určitě potřebuje - a to i v případě velkého rozvoje jaderné energetiky. Pro rozvoj větrných parků a fotovoltaiky v Česku není územní stopa zásadním limitujícím faktorem.

Dobře to ukazuje srovnání se současným stavem: už dnes se znatelná část našeho území využívá pouze pro energetiku, a to velmi neefektivně. Jen na bionaftu se využívá řepka z polí o rozloze asi 1,5 % území, což je zhruba třetina celkové rozlohy řepkových polí u nás. Z této řepky ale lze ve formě bionafty získat jen asi 3 TWh energie, což v ČR pokryje pouze 4 % spotřeby energie v dopravě.

Naproti tomu solární panely a větrné elektrárny by na stejně velkém území vyrobily 15× více - asi 45 TWh čisté elektřiny ročně, což by pokrylo téměř 75 % současné spotřeby elektřiny v ČR. Naopak biomasa může mít na území ČR v produkci elektřiny a energie obecně pouze doplňkovou roli. Fotovoltaika má podle zvolené metodiky nejmenší územní stopu.

Větrná energie je považována za jednu z nejčistších forem energie, která není spojena s emisí skleníkových plynů nebo toxických látek. Při výrobě elektřiny z větrné energie nedochází k pálení fosilních paliv, což znamená, že se neuvolňují oxidy uhličité ani další znečišťující látky. Další výhodou je, že větrná energie je udržitelným zdrojem energie.

Čtěte také: Vliv větrných elektráren na životní prostředí

Větrné turbíny využívají přirozenou sílu větru, která je neomezená a nevyčerpatelná. Větrné proudy jsou vytvářeny slunečním zářením, které způsobuje nerovnoměrné zahřívání zemského povrchu. Tím dochází k vzniku vzdušných proudů, které jsou využívány k pohánění větrných turbín. Větrná energie má ohromný potenciál na celém světě.

Mnoho oblastí nabízí příznivé podmínky pro využití větrné energie, včetně pobřežních oblastí, hřebenů hor a otevřených plání. Tyto lokality mají stabilní a silné větry, které jsou ideální pro provoz větrných turbín. Díky tomu lze větrné farmy umístit na strategické lokality, což zvyšuje efektivitu a výkon větrného parku. Navíc, technologický pokrok umožňuje využívat větrnou energii i v oblastech bez přístupu k příznivým větrným podmínkám.

Pro stabilitu sítě je nutné, aby v každém okamžiku během celého roku existovala rovnováha mezi spotřebou a výrobou elektřiny. Pro posílení energetické bezpečnosti je ze všech obnovitelných zdrojů rovněž nejvhodnější větrná energetika.

Výpočet územní stopy závisí na použité metodice a odhadovaných parametrech, a v literatuře se proto liší. Například pro fotovoltaiku je na roční výrobu 25 TWh potřeba 25 000 GWh ÷ 64,8 GWh/km2 = 386 km2.

Metodické poznámky. Výpočet využívá didaktický model vycházející ze studie Ústavu fyziky atmosféry AV ČR. Pro větší přehlednost pracuje s jediným typem větrné elektrárny o maximálním výkonu 5 MW, průměru rotoru 160 m a koeficientu využití 29 %. Předpokládá rozmístění věží do čtvercové sítě s rozestupy, které odpovídají 4,5-násobku průměru rotoru (tedy 720 m).

Čtěte také: Větrné elektrárny a klima

Z hlediska zastavěné plochy je územní stopa větrných parků téměř nulová. Důležitou roli při rozhodování o další výstavbě bude nicméně hrát i vizuální stránka, tedy viditelnost větrných elektráren v krajině. Množství elektřiny vyrobené na hektar půdy se může s dalším technologickým vývojem ještě zvyšovat. Došlo k tomu i v minulosti: v posledních 20 letech se například zásadně zvětšila výška věží i průměr rotorů elektráren.

S dalším zvětšováním by výroba elektřiny na hektar dále rostla - větší rotor totiž využije větší pás pohybujícího se vzduchu, navíc s rostoucí vzdáleností od země se zvyšuje také průměrná rychlost větru.

Větrná energie přináší ekonomické výhody jak na místní, tak na globální úrovni. S poklesem nákladů na výrobu a instalaci větrných turbín se snižují i náklady na výrobu elektřiny z větrné energie. Zavedení nových technologií, vylepšeného designu turbín a větších výrobních objemů umožňuje dosáhnout ekonomické efektivity. To znamená, že větrná energie se stává konkurenceschopnou alternativou k tradičním zdrojům energie, jako je fosilní palivo.

Dvojí využití půdy a hluková stopa

Věže elektráren, transformátory a přístupové cesty by zabraly jen nepatrnou část z uvedených 1,3 % území. Téměř veškerou půdu ve větrných parcích lze dále využívat jako pole, pastviny, lesy nebo pro fotovoltaiku. V zalesněné krajině jsou také větrné parky více skryté, a tedy méně nápadné. Navíc výroba z větru a ze slunce ve stejné lokalitě se může vzájemně doplňovat: především s ohledem na sezónní variabilitu (léto-zima) a částečně i variabilitu denní (den-noc).

Kromě námitek spojených s viditelností větrných elektráren v krajině a narušením jejího rázu zaznívají také obavy z hlukového zatížení. V tomto směru je nicméně optimalizace dnes už velmi pokročilá a stavby jsou povolovány jen v dostatečné vzdálenosti (minimálně 500 m) od rezidenční zástavby.

Čtěte také: Tipy pro pěstování hrušní ve větrném prostředí

Ekologická stopa a ochrana životního prostředí

V některých oblastech mohou být větrné parky rizikem pro netopýry a větší ptačí druhy, v těchto lokalitách proto může být výstavba omezena. Na mnoha dalších místech se však o velký problém nejedná nebo lze negativní dopady zásadně omezit selektivním vypínáním turbín v kritických obdobích, aniž by docházelo ke znatelným ztrátám na celkové produkci elektřiny.

Vypínání provozu je například vhodné při aktivitě netopýrů během teplých letních nocí, v období tahu ptáků, po sklizni plodin či při sečení trávy.

Metodické poznámky. Při výpočtu byly uvažovány fotovoltaické panely instalované v rovnoběžných řadách, v energeticky optimálním sklonu a s energeticky optimálními mezerami (v poledne zimního slunovratu se zastíní celá mezera, ale ne panely samotné). V půdorysu tak pod šikmými panely leží necelá třetina parcely. Územní plocha fotovoltaické elektrárny byla ještě navýšena o třetinu kvůli potřebě přístupových cest, okrajů a dalšího technického vybavení. Jde o odhad situace za 10-20 let, přičemž se předpokládá efektivita nejlepších dostupných FVE panelů dneška - 23 %.

Využití v zemědělství a zástavbě

Navzdory vysoké efektivitě fotovoltaiky jsou někdy velké instalace na polích kritizovány kvůli „znehodnocení“ zemědělské půdy. Jedním z možných řešení je takzvaná „agrivoltaika“, kdy jsou solární panely zpravidla instalovány výš (dál od země) a pod nimi se pěstují vybrané plodiny, kterým se lépe daří v částečném zastínění (příliš mnoho slunce znamená, že fotosyntéza už neprobíhá, navíc dochází k rychlému odparu).

Mezi takové plodiny patří špenát, locika salátová, bazalka, brokolice a další. Stín pod panely ale vyhledávají i pasoucí se zvířata. Zároveň vegetace prospívá i fotovoltaickým panelům, neboť je do určité míry ochlazuje a tím zvyšuje jejich efektivitu.

Kromě toho lze velkou část fotovoltaických zdrojů umístit i na střechy a fasády budov. Například studie EGÚ Brno odhaduje technický potenciál střech na 9 TWh ročně.

Srovnání s územním dopadem těžby uhlí

Územní dopad 25 TWh elektřiny z fotovoltaiky je srovnatelný s územním dopadem z české uhelné energetiky.

Metodické poznámky. Výpočet se opírá o studii Utrechtské univerzity. Ta předpokládá využití rychle rostoucích dřevin (topol nebo vrba) pěstovaných v tzv. Výpočet pro infografiku počítá (v souladu s uvedenou studií) s průměrným výnosem 10 tun suché hmoty na hektar za rok, spalným teplem 19,4 MJ na tunu a efektivitou elektráren 40 %. Podobně jako u hnědého uhlí se finančně (ani z hlediska získané energie) nevyplatí přepravovat biomasu na větší vzdálenosti. Proto je potřeba mít v zemi k dispozici větší množství menších elektráren, ty ale zároveň nedosahují efektivity elektráren velkých.

Pro přesnější výpočet územní stopy by bylo nutné započítat i energetickou spotřebu při obdělávání, zpracování a přepravě energetických plodin. Proč má u biomasy smysl porovnávat územní stopu na výrobu elektřiny, když se biomasa často používá na vytápění nebo v dopravě? Převod na energii ve formě elektřiny umožňuje porovnat výnos z biomasy s výrobou ze slunce a větru. Ve vytápění lze elektřinu převést na násobek tepelné energie pomocí tepelného čerpadla. V dopravě má kWh elektřiny násobně vyšší užitek než kWh energie získané z paliva pro spalovací motor.

Emisní stopa biomasy

Hlavním důvodem pro využití obnovitelných zdrojů energie je v době klimatické změny potřeba transformace na nízkouhlíkovou společnost. Proto je důležité nastavit také pravidla pro udržitelné využívání biomasy, aby celková emisní stopa takto vyrobené energie byla co nejnižší. Evropská unie taková pravidla pro udržitelnou biomasu už stanovena má a postupně je zpřísňuje.

Větrná energetika patří k největším zdrojům obnovitelné elektřiny v Evropské unii. Dopad výroby elektřiny na životní prostředí je ve srovnání s energií z fosilních paliv zanedbatelný. Během provozu nespotřebovává žádné palivo a nevypouští emise do ovzduší. Právě i díky tomu je její uhlíková stopa jednou z nejnižších v porovnání s ostatními zdroji energie.

Celkové emise větrné elektrárny během životního cyklu činí 10-25CO2 eq/MWh, což je 40-100x méně než u uhlí. Hlavní podíl těchto emisí je tvořen výrobou materiálů - oceli a betonu, které jsou dále použity ke stavbě větrné elektrárny. Elektřina z ní pak nahrazuje tu z fosilních zdrojů. Větrné elektrárny v České republice s výkonem 3-5 MW vyprodukují ročně 8-13 GWh energie. Průměrná cena vyráběné elektřiny v Německu i v Česku od roku 2010 k roku 2024 klesla na třetinu, nyní činí 50 €/MWh.

Technický potenciál větrné výroby v ČR je značný, až 70 TWh ročně. Realizovatelný odhad je mnohem nižší, 20-30 TWh/ rok ≈ 2 000-2 500 takových turbín. Větrné farmy na pevnině mohou mít významný vizuální dopad a dopad na krajinu. Konflikty vznikají zejména v krajinářsky a kulturně významných krajinách. Mohou být zavedena omezení umístění (např.

Větrné elektrárny představují relativně malé riziko ve srovnání s jinými antropogenními zdroji mortality. Podle údajů americké služby zabíjejí ročně v USA kočky přibližně 2,4 miliardy ptáků, skleněné budovy způsobují smrt asi 599 milionů ptáků, automobily 200 milionů a pesticidy 67 milionů ptáků. Elektrické vedení je zodpovědné za asi 28 milionů úmrtí a komunikační věže za 6,6 milionů.

Studie z Číny, statisticky porovnávající počty větrných turbín v jednotlivých okresech s pozorovanými počty ptáků a jejich druhů došla k závěru, že okresy, kde je o 84 turbín více, mají o 10 % méně ptáků a o 18 % nižší druhovou rozmanitost. Projevuje se to hlavně u migrujících ptáků a druhů obývajících lesy, městské a zemědělské oblasti. Studie však také spočetla, že za rok 2020 jsou větrné turbíny v průměru zodpovědné za 0,7 úmrtí ptáků na gigawatthodinu (GWh), což je výrazně méně než u elektráren na fosilní paliva, které jsou při zohlednění těžby uhlí a změny klimatu zodpovědné za přibližně 5,2 úmrtí na GWh. Ekonomické přínosy větrné energie při snižování emisí CO₂ třikrát překonávají přímou ekonomickou ztrátu způsobenou úbytkem ptačí rozmanitosti.

V České republice musí každý projekt větrné elektrárny projít ročním biologickým průzkumem v rámci procesu EIA (Environmental Impact Assessment - Vyhodnocení vlivů na životní prostředí). Tento průzkum zajišťuje, že projekt neleží v migračních trasách, oblastech hnízdišť nebo nocovišť citlivých druhů ptáků. K minimalizaci úhynu a poranění živočichů se využívají různá ochranná opatření. Patří k nim monitoring ptactva během provozu a systémy detekce hejn, které mohou v případě potřeby turbínu zastavit, např.

Dalším opatřením je zvýšení viditelnosti konců lopatek - natřením černou barvou. Natření jedné lopatky větrné turbíny vedlo na malé větrné farmě na ostrově Smøla k 72% snížení úmrtí ptáků.

Česká společnost ornitologická v roce 2009 stanovila, že průzkum pro záměry výstavby větrných elektráren musí trvat minimálně 12 měsíců, v citlivých oblastech pak 2-3 roky. Celkem je Českou společností ornitologickou identifikováno 23 citlivých druhů ptáků a vymezeno pět rizikových kategorií pro výstavbu větrných elektráren: žádné nebo minimální riziko, nízké riziko, střední riziko, vysoké riziko a extrémní riziko.

Součástí monitoringu dopadů větrných turbín je také sledování skutečného počtu uhynulých živočichů. K jejich vyhledávání se využívají speciálně vycvičení psi, kteří dokážou nalézt těla v okolí turbín.

Netopýři jsou obzvláště zranitelní kvůli barotraumatu - prudké změny tlaku vzduchu kolem rotujících lopatek mohou způsobit prasknutí plicních sklípků, i když nedojde k přímé kolizi. Až 90 % uhynulých netopýrů nese známky vnitřního krvácení odpovídající tomuto jevu, zatímco přímý náraz do lopatek tvoří zhruba jen polovinu případů. Lze aplikovat zmírňující opatření v podobě zastavení nebo zpomalení turbín během období nízkého větru (pod 5 m/s) v noci během migračního období, kdy jsou netopýři nejaktivnější.

Větrné turbíny mohou ovlivňovat lokální klima v jejich okolí. Nerecenzovaný preprint uvádí, že seskupení větrných turbín s celkovým výkonem přes 1000 MW dle modelu sníží rychlost proudění vzduchu od západu o 8-15 % až do vzdálenosti 300 km.

Většina částí větrných elektráren je recyklovatelná až z 85-90 %. Ocelový stožár a gondola, drahé kovy z elektroinstalace a další kovy jsou recyklovatelné zcela. Beton je rozdrcen a opakovaně využit ve stavebnictví. Mnoho lopatek větrných turbín je vyrobeno ze skleněných vláken a některé z nich měly životnost pouze 10 až 20 let, obecně je však jejich životnost 20 až 30 let. Dříve neexistoval trh pro recyklaci těchto starých lopatek a běžně se ukládaly na skládky. Protože jsou lopatky duté, zabírají v poměru ke své hmotnosti velký objem.

Energetické využití: Lopatky jsou na místě rozřezány na menší kusy a dopraveny do recyklačních firem, které se na jejich likvidaci specializují. Společnosti jako Siemens Gamesa vyvíjejí biologicky odbouratelné lopatky z kompozitních materiálů, které lze chemicky recyklovat nebo rozložit na konci životnosti.

Větrné turbíny vytvářejí hluk, ve vzdálenosti 300 metrů to může být přibližně 45 dB, což představuje hlasitější ledničku či myčku. Kromě obecného vizuálního dopadu na krajinu způsobují větrné elektrárny specifický jev zvaný „shadow flicker“ (míhání stínů/ stínové blikání) - rotující lopatky větrné turbíny periodicky zakrývají slunce a vytvářejí pulzující světlo a stín.

Jeho intenzita rychle klesá s rostoucí vzdáleností od turbíny, takže nejvýraznější je v jejím bezprostředním okolí. Nejčastěji se objevuje ráno a večer, kdy je slunce nízko nad obzorem, a výraznější bývá také ve vyšších zeměpisných šířkách, kde slunce tráví více času v nízkých úhlech. Zda lidé tento efekt zaznamenají, závisí na blízkosti bydliště k větrné farmě. Míra toho, jak moc lidem tento efekt vadí, však nesouvisí přímo s intenzitou efektu, ale se subjektivními názory na větrné turbíny.

Vzácné zeminy hrají důležitou roli při výrobě větrných elektráren, zejména v generátorech s permanentními magnety (hlavně u přímého pohonu - „direct drive“). Tyto magnety zajišťují vysokou účinnost a spolehlivost, protože eliminují potřebu převodovky. Umožňují kompaktní a lehčí konstrukci generátorů, zvyšují účinnost při nízkých otáčkách, což je ideální pro větrné podmínky a snižují náklady na údržbu, protože odpadá složitá převodovka. Největší zdroje těchto vzácných zemin jsou v Číně, což znamená bezpečnostní riziko. Jsou také vysoké ekologické dopady těžby - velká spotřeba vody, chemikálií, mnoho odpadu.

Nebyl prokázán statisticky významný negativní vliv větrných elektráren na ceny domů ani rekreačních objektů. Úspěšná stavba větrné elektrárny závisí především na otevřeném dialogu, transparentnosti a spravedlivém sdílení přínosů s komunitou. Většina českých obyvatel za předpokladu místního finančního přínosu stavbu místních turbín podporuje.

Veřejný odpor vůči nové energetické infrastruktuře je často označován jako fenomén „NIMBY“ (Not In My Back Yard - „ne na mém dvorku”). Sociální akceptace větrných projektů je klíčovým faktorem úspěšné implementace. Klíčové faktory ovlivňující akceptaci zahrnují procedurální spravedlnost (zapojení místní komunity do rozhodování), distribuční spravedlnost (spravedlivé rozdělení přínosů a nákladů), důvěru v developera (transparentnost a dodržování slibů), vizuální dopad (subjektivní vnímání vzhledu turbín v krajině) a osobní ekonomický prospěch (slevy na elektřině, komunitní fondy).

V České republice byly zavedeny akcelerační zóny - předem vymezené oblasti vhodné pro výstavbu obnovitelných zdrojů energie. Stát, kraje a obce tyto oblasti prověřuje předem, díky čemuž se délka povolovacího řízení může zkrátit až na 1 rok.

tags: #větrné #elektrárny #ekologická #stopa

Oblíbené příspěvky:

• Data o spotřebě energie
• Emise Elektronů: Základní principy
• Průvodce tříděním odpadu
• Řešení problému psích exkrementů a plastových sáčků
• Definice v environmentálním managementu