Alternativní energie

Zdeněk Kučera
Aquatherm se ekologicky rozehřívá
13. ročník mezinárodního veletrhu Aqua-therm Praha je minulostí, ale pro více než 40 tisíc návštěvníků byla prezentace 415 vystavovatelů z domova i ze zahraničí dostatečnou inspirací především v oblasti standardní technologie vytápění a klimatizace. Zaměření na využití obnovitelných zdrojů energie bylo z našeho pohledu ještě dost nevýrazné oproti dynamicky se rozvíjejícímu trendu v členských zemích Evropské unie, ale přece jen je každým rokem znát citelný nárůst jak v množství, tak i v kvalitě produktů českých firem a obchodníků.

RNDr. Josef Štekl, CSc., Ústav fyziky atmosféry AV ČR
Větrná energetika na území ČR a u sousedů
Rozvoj větrné energetiky na území České republiky probíhal ve dvou fázích. První fázi lze datovat do období 1990 -1995, kde motivujícími faktory rozvoje byly dynamický rozvoj větrné energetiky v Dánsku a Německu, který zapůsobil na řadu nových podnikatelů. I když se v tomto období postavilo 25 VTE s celkovým instalovaným nominálním výkonem 8 180 kW, vykrystalizovala řada skutečností, které zmrazila vývoj větrné energetiky na řadu let. Šlo o následující faktory: neexistovala potřebná legislativa, nebylo potřebné odborné zázemí oboru, výkupní ceny elektrické energie se pohybovaly na úrovni kolem 1,13 Kč/kWh, což neumožňovalo udržet rentabilitu provozu. Spouštěcím impulsem druhé etapy byl cenový výměr, kterým ERÚ stanovilo pro r. 2002 výkupní cenu elektřiny vyrobenou z větru na úroveň 3,00 Kč/kWh, později na 2,46 Kč/kWh pro rok 2006. Masivnější výstavba VTE začala až v r. 2004. K 31. 10. 2006 bylo na území ČR vybudováno 60 VTE se sumárním instalovaným výkonem 50,8 MW.

RNDr. Josef Štekl, CSc., Ústav fyziky atmosféry AV ČR
Větrný potenciál na území ČR a v jednotlivých regionech
Teoretickým výchozím parametrem pro hodnocení potenciálu větrné energie v určitém bodě je hustota výkonu větru, což je výkon, který by bylo možno získat stoprocentním využitím kinetické energie větru proudícího jednotkovou plochou, kolmou na směr proudění. Zásadní význam při výpočtu má rychlost větru díky váze ve třetí mocnině. Rychlost větru musí být určena ve výšce osy rotoru, k čemuž se většinou využívá předpoklad logaritmického tvaru rychlostního profilu. Samozřejmě, že při výpočtech hustoty výkonu větru musí být zohledněn úbytek hustoty vzduchu se vzrůstající nadmořskou výškou. S postupem času se ustálily následující pojmy pro potenciál větrné energie.

Česká společnost pro větrnou energii
Kompletní tabulka instalovaného výkonu větrných elektráren v ČR (stav k 10. 11. 2006)

Dr. Zdeněk Kučera
Větrné vrtule z prahy do celého světa
Z Václavského náměstí je to nějakých 7 kilometrů, od hokejové haly Sazka aréna 200 metrů. V místech, na která upozorňujeme se vyrábějí větrné elektrárny. Ano, v montážních halách společnosti ČKD Nové Energo se kompletují pro hladový energetický trh moderní stroje s bílým trojúhelníkem v modrém kruhu - elektrárny značky Vensys. Před necelými 2 lety se začala připravovat fúze mezi dvěma výrobci a posléze i přestěhování celé výroby elektráren Vensys do pražských Vysočan. Letos se zde smontovalo na 12 kusů, které byly průběžně expedovány do USA a Německa a do Kanady, kde je o tyto výrobky mimořádný zájem. Příští rok je nastaven plán na 40 kompletních elektráren ve dvou výkonových kategoriích 1200 a 1500 kW. Výrobky půjdou opět do USA, Kanady, Německa, ale také do Polska a minimálně šest jich bude připraveno pro lokality v České republice. Zajímavým trhem pro všechny výrobce se začíná ukazovat Rusko a baltské republiky.

Den otevřených dveří větrných elektráren, poprvé v Česku
V polovině října proběhl v Česku vůbec poprvé Den otevřených dveří větrných elektráren. Celorepublikovou akci pořádalo Hnutí DUHA ve spolupráci s Heinrich Böll Stiftung a sdružením Calla u osmi nejmodernějších větrných elektráren a větrných parků. Na webových stránkách Hnutí DUHA mohli navíc zájemci soutěžit o výstup do gondoly větrné elektrárny. Zájem veřejnosti zcela předčil očekávání organizátorů i provozovatelů větrných elektráren - na větrníky a jejich působení v krajině se přišlo podívat na tři a půl tisíce zájemců.

Dr. Kas Hemmes ve spolupráci s Velvyslanectvím Nizozemského království v Praze
Větrná energie s plynem - vodík z elektřiny
Ve zdánlivě nekonečných diskusích o kladech a záporech větrné energie musí i její zastánci souhlasit s tím, že vítr "umí létat". Jelikož se tzv. offshore větrné farmy brzy stanou realitou, je tak pouze znovu nastolen problém proměnlivosti větru. Dokonce i hlavní producenti elektrické energie a rozvodné společnosti předvídají vážné těžkosti plynoucí z kulminací a poklesů v dodávkách tohoto "zeleného" zdroje energie. Dr. Kas Hemmes z Fakulty systémového inženýrství, pojistných analýz a managementu na Technické univerzitě v Delftu dokázal adaptovat větrnou turbínu pro použití v současném rozvodném energetickém systému a to kombinací palivového článku s větrnou turbínou a také zlepšeným využitím tepla, které je produkováno tímto palivovým článkem. Ve svém důsledku tak větrné turbíny budou vyrábět vodík, třebaže především ze zemního plynu.

Zdroj: ERÚ
Cenové rozhodnutí energetického regulačního úřadu (s účinností od 1. ledna 2007)
Stanovení podpory pro výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, kombinované výroby elektřiny a tepla a druhotných energetických zdrojů.

Armin Braunwalderz ENERGIE & UMWELT, upravil Edvard Sequens, překlad Tomáš Strnad
Obchod s ničením elektřiny
Přečerpávací elektrárny v Alpách jsou v obchodu s proudem ideálním partnerem velkých fosilních nebo jaderných elektráren. Výsledek tohoto partnerství: vysoké zisky s vysokou produkcí CO₂. Energie vody je pojem, za kterým obvykle vidíme obnovitelnou energii. Vedle přirozených vodních přítoků lze však také plnit nádrže uměle a to pomocí čerpadel. Takto vyrobená elektřina je všechno jiné, jen ne čistá. Přečerpávací elektrárna funguje zjednodušeně řečeno následovně. Voda z níže položených míst nebo přehradních nádrží se čerpá do výše položených nádrží. Na provoz čerpadla je nutný proud. Když se vyčerpaná voda valí v tlakových štolách do údolí, přeměňují ji generátory zase na elektřinu. Dalo by se říci, perfektní systém. Háček je však v tom, že pumpovat vodu nahoru vyžaduje více energie, než lze dole vyzískat. Výsledek: Na výrobu 1 kWh proudu je potřeba 1,3 kWh čerpací energie a to je ztráta 25 % elektřiny.

Ing. Antonín Kottnauer, Power Service, Liberec
Elektrická energie a teplo z biomasy jako primárního paliva
Hlavní položky vyrobené energie z OZE jsou reprezentovány větrnou (aeolickou) energií a energií biomasy. Přitom podíl elektřiny z větrných elektráren by neměl v žádném případě přesáhnout 5 % z celkového množství dodaného do sítě. Ale na podíl z biomasy obdobný limitující činitel neexistuje. Logicky se odvíjí vazba produkce elektřiny na využitelné teplo v rámci řešení kombinované výroby elektřiny a tepla (KVET). V rámci řešení konkrétních KVET je tedy nutno výrobny energie vázat na dostupná odbytiště energie tepelné. To přitom nesouvisí s možným daleko vyšším podílem biomasy na krytí samostatných tepelných potřeb, postupně již v širším měřítku uplatňovaným a technicky prozatím jednodušeji a levněji zvládnutelným oproti výrobě elektřiny a KVET. Vývoj kogeneračních zařízení využívajících biomasu tedy i dále směřuje k technologiím, kde pevná biomasa je buď přímo spálena, nebo nejprve zplyněna a následně pak vždy využita v optimální kombinaci výroby, dodávky a užití elektrické a tepelné energie, vč. dodávky elektřiny do venkovních sítí.

Ing. Pavel Čech, Ing. Richard Kaiser, info@euroheat.cz
Air conomy^® poprvé v České republice
Nejmodernější vytápěcí technika air conomy^® byla instalována v historické budově liberecké radnice. Multifunkční systém umožňuje současně plnohodnotně vytápět, větrat i chladit. Systém air conomy^® není jednoúčelová stavebnice, ale umožňuje modifikaci pro konkrétní případy. Je vhodný pro rodinné domy i pro rozsáhlé administrativní nebo průmyslové stavby, je modulově rozšiřovatelný a výrobce dohlíží na zakázku od projektu až po realizaci a provoz.

CZ Elektronika
Možnosti instalace fotovoltaických systémů
Pro pevnou montáž fotovoltaických modulů existuje nepřeberné množství montážních systémů, zejména německých výrobců. Systémy pro pevnou instalaci jsou vhodné zejména pro menší instalace. Z hlediska použití druhu modulů je pro pevné instalace výhodnější použít polykrystalické fotovoltaické moduly. Oproti monokrystalickým modulům sice mají nižší účinnost, mají však mnohem větší schopnost zachytávat sluneční záření i z úhlů, což je pro pevnou instalaci velmi důležité. V podmínkách České republiky vyrobí instalovaný 1 kWp zhruba 1.000 kWh elektřiny ročně. Polohovaná instalace je proti nepolohované (pevné) instalaci výhodnější, neboť lze funkční plochu fotovoltaických modulů natáčet či naklápět. Polohování má za následek vyšší výstup z modulů. Polohování lze rozlišit na jednoosé či dvouosé. Díky použití polohovacích jednotek dochází k nárůstu výstupu fotovoltaických panelů oproti pevným instalacím zhruba o 37 %.

Ing.Vlasta Petříková, DrSc.
Alternativní plodiny - významný zdroj energie
Zajišťování dostatku energetické biomasy spočívá ve využívání všech forem a způsobů jejího shromažďování a uplatňování. Dřevní či lesní odpady, sláma jako vedlejší produkt jsou materiály, které je třeba využívat v první řadě, neboť jsou nepochybně méně nákladné, než přímá záměrná produkce biomasy. Ale pro získání potřebného množství biomasy se bez cíleného pěstování vybraných energetických bylin neobejdeme. Provozní ověřování vybraných rostlin pro energetické využívání bylo zahájeno v r. 2000, založením porostu krmného šťovíku označeného Rumex OK 2. Ověřování dalších druhů rostlin, které jsou v seznamu dotovaných energetických bylin, bylo zahájeno teprve v r. 2005, za podpory MZe. Založením, sledováním a hodnocením jejich porostů, ve spolupráci s provozními podniky, byl pověřen CZ Biom. Pro provozní ověření byly vybrány amaranthus (laskavec), světlice barvířská (saflor) a sveřep bezbranný, jako představitel jedné z "energetických" trav a letos bylo toto ověřování rozšířeno o hořčici sareptskou a energetické trávy - psineček veliký a ovsík vyvýšený.

Ondřej Bačík, vedoucí sekce Bioplyn, CZ BIOM
Kofermentační bioplynová stanice u Plavna v Sasku
Bioplynová stanice (BPS) se nachází u města Plavno v Sasku, nedaleko českých hranic, v areálu zemědělského provozu, který byl založen v prostředí tehdejší NDR v roce 1961 na chov drůbeže (nosnic) a kuřat s celkovou kapacitou až 500 000 ks. V letech 1994-1998 celá bioplynová stanice prošla komplexní rekonstrukcí. Dnes zařízení zpracovává procesem tzv. mokré fermentace celkem cca 25 000 tun bioodpadů za rok a zaměstnává celkem 16 lidí. Jedná se vlastně o regionální centrum pro nakládání s bioodpady. Nejvýznamnějším vstupem do zařízení je tříděný bioodpad z domácností, drůbeží hnůj, odpady ze zeleně a zahrad a zbývající podíl je tvořen různými bioodpady z podnikatelských provozů v oblasti. V celé oblasti je zavedeno třídění bioodpadu z domácností. Bioplyn vzniklý při fermentaci je jímán v plynojemu a následně spalován v kogeneračních jednotkách s celkovým instalovaným výkonem 750 kW. V roce 2004 bylo prodáno cca 3,5 mil. kWh elektrické energie za zvýhodněnou cenu do sítě. Tepelná energie je používána pro potřeby vlastního fermentačního procesu a pro vytápění objektů v areálu, přebytečné nespotřebované teplo se maří. Návratnost celé investice, na kterou nebyla poskytnuta žádná dotace, byla 8 let. Kromě příjmů za prodej ekologické elektřiny a úspory za vytápění objektů jsou významným příjmem také poplatky za zpracování bioodpadu od dodavatelů, které jsou různé podle druhu odpadů. Cena za zpracovanou jednotku (tunu či m?) se pohybuje od 35 do 45 Euro.

Ing. Aleš Bufka, Ing. Daniel Rosecký, Ing. Jiří Plešek
Spotřeba biomasy v našich domácnostech
Odhad spotřeby biomasy v domácnostech je nejvýznamnějším problémem naší statistiky obnovitelných zdrojů energie (OZE). K dispozici byly doposud pouze hrubé odhady vzešlé ze šetření Českého statistického úřadu (ČSÚ), resp. odhady Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ) založené také na informacích ČSÚ (sčítání lidu bytů a domů - SLBD). Oddělení surovinové a energetické statistiky Ministerstva průmyslu a obchodu (MPO) iniciovalo v roce 2005 nové zpracování dat předchozího šetření ČSÚ ENERGO 2004 a na základě zkušeností s podobnou statistikou v ostatních zemích EU navrhuje nový metodický přístup k této problematice. Pod pojmem biomasa se v této studii rozumí palivové dříví získané z lesa, z údržby městské a venkovské zeleně, získané samosběrem či nákupem u obchodníků s palivy nebo u podniků disponujících touto surovinou. Současně je zde však i zahrnut veškerý dřevní odpad - klestí, piliny, odřezky, staré palety či nábytek, stavební nebo dříve jinak využité dřevo - tedy vše, co je ze dřeva a čím lidé v domácnostech topí. Pelety, brikety a rostlinné materiály představují zatím pouze marginální podíl na této spotřebě. Studie, jejímž účelem je především zhodnocení dostupných dat a navržení dalších kroků, předkládáme širší odborné veřejnosti k diskusi. Požadavky na zajištění dat o spotřebě biomasy v domácnostech neustále narůstají a to především ze strany orgánů EU. V souvislosti s programovým prohlášením připravované vlády, kde je zakotven i závazek snížení DPH na palivové dříví a s připravovanou směrnicí EU o podpoře výroby tepelné energie z OZE, jakožto i s požadavkem přijetí "národních akčních plánů pro biomasu" je nezbytné, aby státní statistická služba přijala taková opatření, která umožní spotřebu biomasy v domácnostech spolehlivě odhadovat, což je plně v kompetenci ČSÚ, proto tato studie pouze navrhuje možné cesty řešení této problematiky.

Ing. Jaroslav Peterka, CSc.
Letadla na českém nebi aneb globální stmívání pokračuje
Pojem globální stmívání byl vysvětlen v loňském roce v AE 4. Jedná se o kondenzaci vodní páry na částečkách spalin proudových letadel, která se projevuje bílými stopami. V letošním roce je známých "šmouh" podstatně více, letecká doprava nad českem výrazně houstne. Dispečeři jen loni navigovali 230 tisíc letounů na letištích v Praze, Brně, Ostravě a Karlových Varech, přes republiku prolétlo 605 tisíc letadel. Je to dvojnásobek počtu letadel, které přes naše území přelétly v roce 2000. Letos čekáme nárůst provozu asi o tři a půl procenta. Hustá letecká doprava má však nepříjemné dopady. I když jsou letadla čím dál úspornější, jsou jedním z velkých zdrojů emisí oxidu uhličitého. Emise CO2 má však i druhý negativní dopad a tím je zvýšení oblačnosti a tím pádem méně prostupnosti slunečního svitu. A to může být problém. Nejenže se zvyšuje průměrná roční teplota, ale protože sluneční energie se podílí na fotosyntéze, snižuje se i přírůstek zelené hmoty - biomasy. Mohou klesat výnosy zemědělských plodin (budeme opět dovážet více potravin ze zahraničí) a výnosy rychle rostoucích rostlin i dřevin (podnikatelské záměry nebudou reálně vycházet).

Viktor Laika
Neobvyklé vodní turbíny
Článek pojednává o technických zajímavostech konstrukce vodních turbin. Jedna je z dílny slavného vynálezce Nikoly Tesly. Jedná se o spirální dostředivou přetlakovou turbínu s oběžným kolem bez lopatek. Druhá patří americkému konstruktérovi Schneiderovi, který v roce 1982 sestrojil v Kalifornii tzv. Schneiderovu jednotku. Jedná se o horizontální přetlakovou turbínu využívající rychlost tekoucí vody v kanále obdélníkového průřezu.

Mgr. Roman Juriga
Malá vodní elektrárna v kontextu centra pro aplikaci OZE
Projekt MVE uskutečnila Pravoslavná akademie Vilémov na vtoku kanálu potoka Jablonka do kanálu Váhu v katastru obce Horná Streda na západním Slovensku. Konstrukce pozůstává z původního 1 m vysokého a přibližně 10 m širokého hradícího objektu s česly. Voda na konci potrubí je rozváděna klasickým rozvaděčem ve tvaru T do dvou vrtulových turbín Sigma. Přímo na turbíny jsou nasazeny generátory o výkonu 22 a 18,1 kW (celkem 40,1 kW). Zařízení je koncipováno a automaticky regulováno tak, aby dokázalo dobře a prakticky beze zbytku zpracovat průměrné i mírně nadprůměrné průtoky a spád 7 m, který však kolísá až v rozsahu 1,5 m v důsledku pohyblivé hladiny spodní vody. Řídící a monitorovací systém elektrárny umožňuje dálkové ovládání pomocí počítače a mobilu.