Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Elektřina z mořského větru i pro Českou republiku?

Síla mořského větru a jeho potenciál pro rozvoj větrné energie z pobřeží kolem Evropy sahá dle odhadů za energetické potřeby členských zemí evropské pětadvacítky. Je tedy nadále nezbytně nutné se touto energií zabývat, přestože její nynější cena je v dalším rozvoji spíše překážkou.

Přestože nás praotec Čech k moři nedovedl, může nás zajímat, jaký výkon ve větrných elektrárnách na moři plánují přímořské státy Evropské unie. Zvláště z toho důvodu, že elektrická energie "z moře" může v budoucnu zásobovat i země "evropské pětadvacítky", tedy i naši republiku. Myšlenka je to velmi zajímavá a je důležité se jí do budoucnosti vážně zabývat. Přinášíme proto výtah článku Diskuze na téma "politika pobřeží" - hlavní problémy, otištěný v časopise Winddirection č. 6/2004.

Co mohou vlády zemí EU udělat, aby podpořily další expanzi výroby pobřežní větrné energie? Autor článku Crispin Aubrey hledá odpověď na pravidelném pracovním setkání odborníků, které se uskutečnilo koncem roku 2004 v Holandsku.


Obr. 1 - Provozované větrné farmy na moři kolem Evropy

Potenciál pro rozvoj větrné energie z pobřeží kolem Evropy je enormní. Dle odhadu by pobřežní větrné elektrárny mohly vyrobit dostatek elektrické energie pro uspokojení energetických požadavků všech rozšířených členských zemí evropské pětadvacítky (1).

Díky úchvatnému nastartování a realizaci projektů využívání přímořské větrné energie se tato oblast stala hlavním bodem programu naplňování potřebné energetické kapacity Evropy. Z nepatrných čísel realizovaných projektů jsme se na konci roku 2004 dostali na téměř 600 MW energie z přímořského větru (viz tab. 1), což svědčí nejen o lepším využití dostupné větrné energie, ale také o nových možnostech a technologiích v dodávkách elektrické energie.

Stanovené cíle a počet přidělených licencí Evropských států jasně ukazují na očekávaný vzestup tohoto trhu během následujících 20 - 25 let. Předních osm zemí s přímořskými větrnými elektrárnami - Dánsko, Švédsko, Německo, Anglie, Irsko, Francie, Holandsko a Belgie - si během následujících 25 let klade za cíl navýšit získávanou energii z přímořských zdrojů na více než 50 GW (viz tab. 2). Cílem Evropské asociace větrné energie je dokonce přes 70 GW instalovaných do roku 2020.

Nicméně zkušenosti s pobřežní větrnou energií jsou stále ještě relativně limitované. Zpráva uvádí, že vybudovaných je zatím jen pět projektů (Horns Rev, Nysted, North Hoyle, Arklow Bank a Scroby Sands) a tyto je možné považovat za reprezentanty budoucích pobřežních větrných farem.

Rozsah kapitálových výdajů pro kompletní projekty bohužel poukazuje na skutečnost, že stavby na volném moři jsou mnohem nákladnější než stavby na pevné zemi. Zalití základů na mořském dně a cena kabeláže jsou dva hlavní body, které náklady stavby na širém moři navyšují.

Zpráva dále uvádí, že kapitálové výdaje pro instalaci čtyř největších mořských projektů jsou zhruba 1,7 až 1,9 milionu EUR/1 MW. Naproti tomu investice do stavby na pevné zemi vychází zhruba do 1 milionu EUR/1 MW. Provoz a údržba zařízení pak představují dalších 105 000 EUR na jednu elektrárnu za rok. Je to jako "jít proti větru", nicméně silnější a lépe předvídatelné větrné režimy na moři ve skutečnosti znamenají, že výkon instalované MW může být o 40 % vyšší než elektrárny na pevné zemi. I tady se však s růstem realizovaných pobřežních větrných elektráren očekává snížení nákladů, stejně jako tomu bylo s výdaji na vybudování větrných elektráren na pevné zemi.

Vláda Velké Británie předpokládá během následujících 5ti let pokles nákladů až o 5 %. Projekty Německého výzkumného institutu ISET naznačují, že pokud dojde k expanzi tohoto přímořského průmyslu, klesnou náklady během následujících 20ti let až o 40 %.

Sporné body

Růst tohoto odvětví s sebou přináší také celou řadu dalších problémů, které budou předmětem diskusí této konference. Jedná se hlavně o finance, rozdělení pobřežních oblastí a v neposlední řadě také o integraci rozvodné sítě a monitorování stavu životního prostředí.

Než se postaví větrná elektrárna na moři, musí být řešeno několik problematických bodů, jako např. volba staveniště, získání platného povolení ke stavbě či rozdělení pobřežní oblasti.


Obr. 2 - Stavba VE na moři

Do 12 mil (22,2 km) od pobřeží země uděluje práva k výstavbě přímořské větrné elektrárny příslušný úřad dané země. Za touto hranicí, ačkoliv většina zemí má tuto oblast deklarovanou jako EEZ (ekonomická exkluzivní zóna), je už právní nejistota v možnostech, jak s touto oblastí zacházet a co vše je zde povolené. Je třeba se rovněž vyvarovat investičních společností domáhajících se práv na využití jednotlivých mořských ploch, které pro tuto plochu nemají prokazatelný investiční záměr nebo v projektu dále nepokračují.

V technologii používané k výrobě energie z přímořských větrných elektráren je třeba vyvinout nové turbíny, které svým výkonem půjdou až za hranici současných turbín instalovaných na souši. Ve vývoji jsou již turbíny pro přímořské elektrárny s výkonem 3 MW až 5 MW, nicméně zatím jsou předmětem dalšího zkoumání a testování.

Stejně jako všechny tyto technické problémy, jsou důležitým problémem i finance. Jak jednoduché by bylo navýšit poskytnuté dotace požadované na výstavbu nového většího projektu přímořských elektráren s výkonem 100 MW s cílem realizace v průběhu příštího desetiletí. Kromě např. Německa, které má jasně stanovenou politiku podpory těchto projektů včetně jasných a trvalých dotací pro projekty přímořských elektráren, je zde třeba Anglie s principem založeným na vydání obligací, naproti tomu Dánsko si pro svůj rozvoj programu výstavby přímořských elektráren vybralo metodu konkurenčních nabídek, doplněných o státní příspěvky na propojení elektrické sítě. Ze zprávy dále vyplývá, že nejdůležitějším faktorem pro rádoby investory je jak přesně dokáží určit velikost a význam jakéhokoliv rizika.

Integrace elektrické sítě

Nástup výstavby větších přímořských elektráren na pobřežích Evropy posunul problematiku integrace elektrické sítě do nové dimenze. Nejenže elektrická síť očekává více dodávek elektrické energie od stále většího počtu větrných elektráren v místech, kde pro to nebyla navržená, ale hlavně se tyto dodávky musí sjednotit do takového systému řízení elektrické sítě, který je schopen zvládnout náhlé výpadky způsobené nestabilitou větrné energie.

Poslední zkušenosti z Německa a Dánska ukazují, že současná elektrická síť dokáže zvládnout velké množství připojených větrných elektráren za předpokladu využití nástrojů prognózy a předvídání. Zpráva z konference uvádí pro příklad společnost Eltra, která zvládá celou západní polovinu Dánské rozvodné sítě a to včetně větrné farmy na pobřeží Horns Rev. Třicet procent elektrické produkce v západním Dánsku pochází z větrné energie. Dle společnosti Eltra celý projekt přímořských elektráren vypadá stále více jako elektrárny, integrované do jedné sítě, stejně jako elektrárny klasické.

Lokalita Turbíny Výkon MW Rok Země
Vindeby 11 x Bonus 450 kW 4,95 1991 Dánsko
Tunø Knob 10 x Vestas 500 kW 5 1995 Dánsko
Middelgrunden 20 x Bonus 2 MW 40 2000 Dánsko
Horns Rev 80 x Vestas 2 MW 160 2002 Dánsko
Samsø 10 x Bonus 2,3 MW 23 2002 Dánsko
Fredrickshavn 2 x Vestas 3 MW,
1 x Bonus 2,3 MW,
1 x Nordex 2,3 MW
10,6 2003 Dánsko
Nysted 72 x Bonus 2,3 MW 165,6 2003 Dánsko
Wilhelmshaven 1 x Enercon 4,5 MW 4,5 2004 Německo
Arklow Bank 7 x GE Wind 3,6 MW 25,2 2003 Irsko
Lely 4 x NedWind 500 kW 2 1994 Holandsko
Dronten 28 x Nordtank 600 kW 16,8 1996 Holandsko
Bockstigen 5 x Wind World 550 kW 2,75 1997 Švédsko
Utgrunden 7 x Enron Wind 1,5 MW 10,5 2000 Švédsko
Yttre Stengrund 5 x NEG Micon 2 MW 10 2001 Švédsko
Blyth 2 x Vestas 2 MW 4 2000 Velká Británie
North Hoyle 30 x Vestas 2 MW 60 2003 Velká Británie
Scroby Sands 30 x Vestas 2 MW 60 2004 Velká Británie
Celkem 326 597,7 MW    

Tab.1 - Provozované větrné kapacity na moři kolem Evropy dle obr. 1

Je zřejmé, že další navýšení investic přinese také nutnost zlepšení vnitrostátní a mezinárodní rozvodné soustavy. Zpráva dále uvádí, že potřeba výstavby nových elektrických soustav, které budou schopny exportovat energii z oblastí s velkým výskytem přímořských elektráren, je začátkem pro distribuci energie dále do Evropy. S touto skutečností jsou spojeny velké náklady a na začátku se může ukázat, že tyto náklady budou větší než náklady spojené s propojením soustavy běžných elektráren. To se ale ukáže až porovnáním těchto nákladů s náklady spojenými na přebudování a rozšíření existující rozvodné soustavy, které by v každém případě bylo potřeba vynaložit na údržbu a vývoj této soustavy. V kontextu s tímto by se rovněž měly porovnat náklady na dodávku ropy a plynu ze stále více vzdálených oblastí a rostoucí náklady spojené s čím dál tím dražší těžbou v těchto oblastech.

Jak správně poukázala Dánská organizace Senter-Novem, je nutné najít odpověď na otázku kdo bude zodpovědný za další výstavbu rozvodné sítě. Poprvé zde na poli liberalizovaného trhu řešíme tak důležitou otázku, jakou je nalezení řešení zdroje fi nancování rozšíření distribuční sítě k místům nových přímořských větrných elektráren. Pro klasické elektrárny jsme tuto otázku před tím nikdy neřešili - distribuční síť se prostě postavila.

Integrace distribučních sítí je hlavním cílem TSO (Transmission System Operators) a nepředstavuje technický problém. Je to jenom jedna z věcí, které se musí řešit. Kdo je za to zodpovědný a kdo vše zaplatí zůstává nadále otázkou. Měla by to být povinnost operátorů distribuční sítě, měla by se o to také postarat vláda. Bude však mít výstavba distribuční sítě do míst výstavby přímořských větrných eletráren stále stejnou prioritu, jak je tomu již v řadě Evropských států?


Odhad poptávky po větrné energii z moře v EU v letech 2004 - 2020

Dopad na životní prostředí

Problematika dopadu výstavby přímořských větrných elektráren je sice rozdílnější, ale v porovnání s problematikou výstavby sítě je více cílená. Od většiny doposud vybudovaných přímořských středisek se očekávalo, že se pustí do rozsáhlých výzkumů od potencionálního dopadu na život ptactva až po dopad na život ryb. COD (organizace zajišťující rozmístění pobřežních elektráren; spojuje již osm států EU) má ve své databázi v současné době registrováno na 161 zpráv a výzkumných projektů.

Tento měsíc se v Dánském městě Billund uskutečnila dvoudenní konference, na které byly veřejnosti představeny první výsledky studie o vlivu 160MW větrných elektráren na okolní prostředí. Závěry této studie budou mít vliv na další výstavbu pobřežních větrných elektráren v Dánsku.

Jak pan Senter-Novem poznamenal, výstavba pobřežních větrných elektráren musí překonat rozsáhlá ustanovení, která jsou často časově a fi nančně hodně náročná. Říká se, že od chvíle, kdy se v Dánsku začala realizovat celá řada takovýchto programů, Holandsko a Velká Británie tvrdí, že to měly být právě ony, kdo měl představit program vlivu výstavby pobřežních elektráren na mořské okolí. Pro další projekty by se všichni rádi dočkali situace, kdy stavitelé budou muset splnit podmínky dané právě pro přesně určenou lokalitu.

Dalším krokem bylo zavedení používání ustanovení o strategickém vlivu pobřežních větrných elektráren na prostředí ještě dříve, než je daná oblast nabídnuta stavitelům k vybudování větrných elektráren. Stejně tomu bylo například ve Velké Británii, kde východní a západní pobřeží tří vybraných mořských lokalit bylo nejdříve posouzeno pro energetický přínos až do 7 200 MW.

Země Záměr/cíl Rok Poznámka
Velká Británie 8,7 GW   výkon očekávaný z výzkumu z udělených grantů
Francie 0,5 GW 2007  
Dánsko 4 až 5 GW 2030 cíl z roku 1997
Německo 25 GW 2030  
Irsko 2 GW   výkon očekávaný z výzkumu z udělených grantů
Holandsko 6 GW 2020  
Švédsko 3,3 GW 2014 - 2019  
Belgie 2 GW 2012  
Celkem přes 52 GW
Pramen: Podklady jednání symposia Politika volného moře.
Poznámka redakce AE: Výkon je srovnatelný s 52 jadernými reaktory JE Temelín.
Pokud bychom uvažovali průměrný výkon jedné VE dle tabulky 1, jednalo by se o 28 368 nových stožárů VE.

Tab. 2 - Plány a cíle zemí EU s větrnou energií z moře

Priority vlády

Co mohou členové EU udělat pro to, aby se alespoň některé z těchto problémů vyřešily a hranice získávání energie z větru na pobřeží se mohly posunout opět o kus dál? Na konferenci se bude projednávat řada důležitých otázek, především je třeba udělat řadu rozhodnutí v oblastech licencování, inovace, financování, vlivu na prostředí a začlenění do energetické distribuční sítě. V závislosti na výsledcích jednání této konference pak už bude jen na ministrech energetiky EU, zda-li těmto závěrům dají i oni zelenou.

Literatura:

Garrad Hassan, Germanischer Lloyd: Study of Offshore Wind Energy in the EC, 1995
Přeložil a zkrátil: Ing. Jaromír Peterka

 
 
Reklama