Vliv větrné energie na změnu klimatu v České republice

Obnovitelné zdroje energie, zejména větrné a solární elektrárny, jsou často zmiňovány jako prostředek k dekarbonizaci výroby elektrické energie.

Proměnlivost a spolehlivost větrné energie

Výroba elektřiny ze slunce a větru je v čase velmi proměnlivá, a to jak v průběhu dne, tak během roku.

Rozvoj bezemisní energetiky v Česku bude pravděpodobně zahrnovat široké nasazení proměnlivých solárních a větrných zdrojů, jejichž výroba se liší v různých částech roku i v rámci dne a závisí na aktuálním počasí. Spotřebitelé však potřebují spolehlivé, nepřerušované dodávky elektřiny.

Podrobná analýza dat ukazuje, že solární a větrné elektrárny jsou většinou spolehlivé zdroje energie a že i v nejméně příznivých obdobích jí vyrobí nemalé množství.

Bezemisní energetiku nelze postavit na jednom zdroji.

Čtěte také: Luboše Motla o klimatické změně

Na sezónní úrovni jsou v Česku solární a větrné zdroje velmi spolehlivé.

Období velmi nízké výroby v Česku nastávají v zimních měsících, když je souběžně zamračeno a málo fouká vítr.

V zimní polovině roku bývá průměrně 24 dní, kdy vítr vyrobí méně než čtvrtinu dlouhodobého průměru.

Sezónní pohled na výrobu větrné energie

Při vhodné kombinaci instalovaných výkonů se slunce a vítr v ročním a sezónním horizontu dobře doplňují - v období, kdy málo svítí slunce, typicky více fouká vítr a naopak.

Na nejvyšší úrovni dává smysl bavit se o variabilitě celkové výroby za celý rok nebo po měsících.

Čtěte také: Klimatická změna: podrobný pohled

V ročním součtu se v Česku ze slunce v každém roce vyrobí přibližně ±10 % elektřiny oproti dlouhodobému průměru. V polovině roků (mezi 25. až 75. percentilem) je rozsah dokonce jen ±3 %.

Graf výroby po měsících má vcelku předvídatelný tvar - v Česku slunce nejvíc svítí v létě a vítr nejvíc fouká naopak v zimě.

Slunce dominuje v létě, ale v zimě je jen doplňkovým zdrojem.

V půlroce od dubna do září se v Česku vyrobí téměř 70 % z celé roční výroby fotovoltaiky.

Vítr je naopak převažujícím zdrojem v zimě.

Čtěte také: Analýza dokumentu "Led v ohni"

Solární výroba je v rámci roku více proměnlivá než větrná.

Výroba v nejméně příznivých zimních měsících u slunce klesá až k pouhé čtvrtině oproti těm nejpříznivějším letním, zatímco u větru výroba v letních měsících klesá v průměru jen zhruba k polovině nejpříznivější zimní výroby.

Měsíční výroba má mezi lety přirozeně větší variabilitu než v součtu za celý rok.

U větru je proměnlivost obecně vyšší.

Nejširší je rozsah výroby z větru v zimních měsících. Z obou grafů je patrné, že fotovoltaické a větrné elektrárny se sezónně dobře doplňují - málo slunečné měsíce bývají často větrnější a naopak.

Integrace proměnlivých zdrojů do elektrizační soustavy

Jak do elektrizační soustavy co nejlépe integrovat proměnlivé zdroje, jejichž výroba závisí na počasí a měsíc od měsíce se mění? Jak přenést energii z přebytkových měsíců a jak se připravit na období nízké výroby?

• Propojení elektrizačních soustav států napříč Evropou pomocí interkonektorů dokážou přenášet elektřinu z oblastí přebytků tam, kde je elektřiny momentálně nedostatek - ať už se jedná o nadvýrobu z OZE nebo využití dostupných kapacit akumulace nebo záložních zdrojů v sousedních státech.
• Sezónní akumulace elektřiny. Baterie a přečerpávací elektrárny momentálně nejvíce pomáhají s vyrovnáváním v řádu hodin až dnů. Pro sezónní akumulaci je potřeba technologie s vysokým poměrem kapacity k instalovanému výkonu. Dnes tuto funkci do jisté míry plní velké akumulační vodní nádrže, avšak jejich potenciál je v Evropě už téměř vyčerpaný. Potenciální budoucí technologie akumulace s vysokou kapacitou by umožnila přenášet energii až na úrovni týdnů či měsíců a pomohla by tak integrovat velké přebytky z OZE. Taková technologie ale zatím není dostupná v dostatečné škále a dostatečně levně.
• Akumulace tepla a chladu v systémech zásobování teplem, v domácnostech i průmyslu. V létě lze velké přebytky elektřiny z fotovoltaiky použít pro ohřev vody v obřích zásobnících (pomocí elektrokotlů nebo tepelných čerpadel) a ukládat tak energii pro zásobování domácností teplem v chladnějších obdobích.

Výroba elektřiny v jednotlivých dnech

V jednotlivých dnech roku je výroba z OZE proměnlivá, avšak není zcela nahodilá.

V letní polovině roku v Česku výroba ze slunce klesá pod 25 % dlouhodobého průměru pouze ve třech dnech (v průměru přes 38 zkoumaných let). U větru takové dny nastávají kvůli větší přirozené variabilitě násobně častěji.

Pojem pochází z němčiny a označuje období, kdy je zataženo a vítr téměř nefouká, a dochází tak k velmi malé výrobě elektřiny z obnovitelných zdrojů.

Taková období nastávají několikrát do roka, v Česku téměř pokaždé mezi říjnem a lednem, kdy jsou dny krátké a potenciál slunce je tak minimální. Právě v těchto dnech potřebuje energetická soustava záložní zdroje, které 90 nebo i 98 % roku stojí, ale jednou za čas jsou potřeba pro zajištění spolehlivých dodávek elektřiny (a tepla).

Výroba z těchto zdrojů může být nákladná, ale jejich výstavba je oproti jiným konvenčním zdrojů relativně levná.

Variabilita křivky větrné výroby je mnohem větší než u slunce, ale na sezónní úrovni se slunce a vítr dobře doplňují.

I pro vítr platí, že čím větší rozlohu větrné elektrárny pokrývají, tím stabilnější je v součtu výroba.

Jak co nejlépe využít přebytky z výroby, které se okamžitě nevyužijí, a jak se připravit na období nízké výroby?

• Propojení elektrizačních soustav států napříč Evropou pomocí interkonektorů. Tato propojení dokážou přenášet elektřinu z oblastí přebytků tam, kde je elektřiny momentálně nedostatek (ať už se u sousedních států jedná o nadvýrobu z OZE nebo o využití dostupných kapacit záložních zdrojů či akumulace).
• Akumulace elektřiny (tedy zejména baterie, přečerpávací vodní elektrárny nebo akumulační vodní nádrže) pomáhá s vyrovnáváním spotřeby a výroby v řádu hodin až dnů.
• Akumulace tepla a chladu v systémech zásobování teplem, v domácnostech i průmyslu. V období nadbytku lze velké přebytky elektřiny z větru či fotovoltaiky použít pro ohřev vody v obřích zásobnících (pomocí elektrokotlů nebo tepelných čerpadel) a ukládat tak energii pro zásobování teplem v obdobích s nižší obnovitelnou výrobou.
• Flexibilita spotřeby v domácnostech nebo při nabíjení elektroaut. Elektroauto se může levněji nabít v poledne, kdy hodně vyrábí fotovoltaika, nebo uprostřed noci, kdy je jinak velmi nízká spotřeba.
• Akumulace energie do formy paliva, např. výroba zeleného vodíku elektrolýzou při větších přebytcích (elektrolyzéry fungují nejlépe při stabilním příkonu, proto nejsou vhodné na absorpci drobných hodinových nebo denních výkyvů).
• Záložní zdroje elektřiny. Jedná se o elektrárny, teplárny nebo třeba spalovací motory, které lze rychle nastartovat a regulovat jejich výkon podle aktuální potřeby. V praxi se může jednat o elektrárny na biometan, vodíkové turbíny nebo fosilní zdroje, jež však v porovnání s dneškem budou mnohem méně využívané a budou plnit jen podpůrnou funkci.

Téměř všechny státy Evropské unie mají vyšší podíl slunce a větru na výrobě elektřiny než Česko. Průměr zemí EU je 29 % (data za rok 2024), zatímco v Česku se ze slunce a větru vyrobí pouze 6,4 % elektřiny. Největší podíl mají Dánsko (69 %), Portugalsko (46 %), Nizozemsko (45 %), Řecko (43 %), Španělsko (43 %) a Německo (43 %).

Výzvy a příležitosti rozvoje větrné energie v ČR

Zatímco dnes tvoří 18,56 % hrubé konečné spotřeby energie, do roku 2030 by tento podíl měl dosáhnout 30 %.

Větrná energie, která v poslední dekádě v ČR stagnovala, má potenciál sehrát klíčovou roli v této transformaci.

K prosinci 2023 bylo v ČR v provozu 215 větrných elektráren (dále VtE) s celkovým výkonem 352 MW.

Většina z nich byla postavena před rokem 2012. Pro srovnání, Rakousko jen v minulém roce zvýšilo svou instalovanou kapacitu o 331 MW, Polsko dokonce o 1160 MW.

V průměru se větrná energie z pevninských VtE podílela na energetickém mixu EU 17 %, zatímco v ČR pouhým 1 %.

Aktualizovaný Vnitrostátní energetický a klimatický plán, schválený 18. prosince 2024, počítá s pětinásobným zvýšením kapacity větrných a solárních zdrojů. Do roku 2030 by v ČR mělo přibýt 230 nových větrných elektráren.

Spolu s těmi stávajícími by měly dosáhnout celkového výkonu 1,5 GW.

Cílem je, aby větrné elektrárny do šesti let pokrývaly 5 % energetického mixu, což je výrazný posun oproti současnému 1 %.

Samozřejmě, vítr v ČR není tak silný jako v přímořských oblastech, přesto zde existují lokality s vhodnými podmínkami, t.j. místa s minimální průměrnou rychlostí větru 4,5 m/s ve 100 metrech nad povrchem.

Podle větrné mapy ČR patří mezi regiony s největším potenciálem právě Vysočina.

Dnes stojí na Vysočině pouze 7 VtE v lokalitách Kámen, Pavlov a Věžnice, které byly postaveny mezi lety 2006 a 2009.

Studie Ústavu fyziky atmosféry AV ČR z roku 2020 připravila tzv. realizovatelné scénáře větrné energie, které zohledňují technická, společenská i přírodní omezení. V konzervativním scénáři by na Vysočině mohlo do roku 2040 vyrůst až 121 větrných elektráren, které by vyrobily téměř 890 GWh elektřiny ročně.

To je více než současná celostátní výroba větrných elektráren, která v roce 2023 činila 700 GWh. Optimistický scénář počítá s až 204 VtE a výrobou blížící se 2800 GWh.

Složitý povolovací proces

Vhodná lokalita pro výstavbu VtE musí krom dobrých větrných podmínek splňovat další kritéria a vyvažovat také urbanistické, architektonické, estetické, přírodní i kulturní hodnoty.

Důležité je také předejít střetům s jinými technologiemi, jako jsou například vojenské, letecké či meteorologické radary. Zásadním je také možnost vyvedení výkonu VtE do přenosové soustavy.

Jednou z nejvýznamnějších překážek jsou složité povolovací procesy.

Nový zákon o urychlení využívání OZE (ZOZE), který připravují MPO a MŽP, by měl tento problém řešit. Zavádí tzv. akcelerační zóny, které by měly urychlit nejen povolování VtE, ale i výstavbu související infrastruktury.

Z pohledu ochrany přírody není vhodné umísťovat VtE v národních parcích, chráněných krajinných oblastech, v evropsky významných lokalitách či ptačích oblastech a je potřebné předejít ohrožení chráněných druhů rostlin a živočichů či narušováním jejich migrační trasy.

Nejvíce zranitelní jsou ptáci a netopýři. Vysočina může díky svému větrnému potenciálu hrát klíčovou roli v transformaci české energetiky. Klíčovým aspektem je také citlivost vůči již zmiňovanému krajinnému rázu.

Veřejná akceptace

V neposlední řadě je kritickým faktorem veřejná akceptace výstavby větrných.

Dle průzkumu veřejného mínění České Klima 2024 podporuje větrnou energii 73 % veřejnosti, avšak podpora klesá, pokud jde o výstavbu v blízkosti bydliště (45 %). Naopak akceptace roste, pokud provoz VtE přinese finanční přínosy obci (62 %) nebo přímo jednotlivým domácnostem (66 %).

tags: #změna #klimatu #vliv #větrné #energie

Oblíbené příspěvky:

• Učebnice biologie a ekologie
• Dopad novely na průmysl
• Stupně ohrožení IUCN
• Škola v přírodě Věšín
• Seznam Konkrétních Odpadů