přeskočit na hlavní obsah

Potenciál větrné energie v České Republice

/up/images/featured/images/potencial_vet_energie_vCR_037.png

Znalost potenciálu větrné energie je důležitým podkladem pro tvorbu koncepcí a plánování v oblasti (nejen větrné) energetiky a v dalších souvisejících oborech. Takovým oborem je například provoz elektrizační soustavy a systém vyrovnávání odchylek mezi výrobou a spotřebou energie, na jejichž fungování bude významnější nárůst podílu větrné energetiky klást zvýšené nároky.

Současně je tato otázka i oblíbeným bodem různých diskuzí a polemik, kdy lze nezřídka zaslechnout argument o nevhodnosti našeho území pro využívání energie z větru, protože zde „nefouká". Byť lze s takovými tvrzeními nesouhlasit, ve skutečnosti dnes neexistuje relevantní podklad, o který by bylo možno se v tomto směru opřít. V minulosti prezentované hodnoty potenciálu větrné energie v České republice vycházely pouze z hrubých odhadů bez důkladnější analýzy reálných klimatických a geografických podmínek a většinou pracovaly s nyní již neaktuálními technologiemi (menší výška a výkon elektráren, nižší využitelnost, vyšší cena na jednotku výroby energie). Proto bylo přistoupeno k vypracování nové, podrobnější studie potenciálu větrné energie, která využívá modernějších a přesnějších postupů a vychází z aktuálního stavu technologie větrných elektráren.

Definice potenciálu

Při hodnocení potenciálu větrné energie je vždy nutno rozlišovat o jaký potenciál se jedná. Ve zcela teoretické rovině je možno definovat tzv. klimatologický potenciál. Ten udává celkové množství energie, které je z větru možno získat za určitých předem definovaných podmínek. Jedná se o vysokou, avšak zcela teoretickou hodnotu, ve které nejsou zahrnuty reálné technické možnosti větrné energetiky ani její zásadní legislativní omezení. Ty jsou zohledněny v tzv. technickém potenciálu, který ukazuje, jaký by byl maximální možný rozvoj větrné energetiky při úplném využití jejich současných technických možností. Nicméně i tato hodnota je pouze teoretická, neboť plné využití technického potenciálu je ve skutečnosti zdaleka nereálné. Hledáme proto tzv. realizovatelný potenciál, tedy potenciál, jehož realizace je za současných podmínek skutečně možná. Je však nutno podotknout, že zatímco klimatologický potenciál je možno víceméně objektivním způsobem vypočíst, určení technického potenciálu již značně závisí na zvolených předpokladech a metodách a odhad realizovatelného potenciálu je pak zcela zásadním způsobem ovlivněn subjektivním přístupem příslušného odborníka, jeho zkušenostmi, postoji a očekáváními.

Nová Větrná mapa České republiky

Prvním a klíčovým krokem pro správné určení potenciálu větrné energie je zjištění reálných větrných podmínek. Za tímto účelem jsou vytvářeny tzv. větrné mapy (mapy větru), jako výstupy plošných výpočtů parametrů větru. V minulosti již bylo vytvořeno několik generací větrných map odpovídajících postupnému zlepšování výpočetních možností, zdokonalování použitých modelů, získávání nových zkušeností a rozšiřování spektra dostupných meteorologických dat. Dosavadní větrné mapy byly vztahovány převážně k výšce 10 m nad zemským povrchem (nejvýše 40 m), což je z hlediska současných větrných elektráren nedostatečná výška.

Byla proto vypočtena nová větrná mapa České republiky, vztažená k typické výšce osy rotoru nyní plánovaných větrných elektráren 100 m nad zemským povrchem. Pro výpočet byla použita kombinace tří modelů dlouhodobě používaných na Ústavu fyziky atmosféry AV ČR - VAS, WAsP a PIAF. Popisem jednotlivých modelů se na tomto místě nebudeme podrobněji zabývat, v celkovém pohledu lze říci, že nejprve byly zkombinovány modely VAS a WAsP do takzvaného hybridního modelu VAS/WAsP, jehož výsledek byl váženým průměrem sečten s výsledkem modelu PIAP. Značná pozornost byla věnována výběru a vyhodnocení vstupních meteorologických dat. Právě pochybná přesnost některých měření a nedostatečné zohlednění místních podmínek na naměřené hodnoty jsou nejběžnější příčinou chybných výsledků, což mělo v minulosti často za následek podhodnocení či nereálnou prostorovou strukturu odhadovaného větrného potenciálu. Proto byla nyní použita pouze prověřená a kvalitní měření, přičemž byl velký důraz kladen na vyhodnocení vlivu okolního terénu a blízkých překážek. Vedle základní sítě profesionálních meteorologických stanic (SYNOP) a nově automatizovaných klimatických stanic (INTER) byly do výpočtu zahrnuty také dosud nevyužívané zdroje - stanice sítě automatizovaného imisního monitoringu (AIM) a některá stožárová měření.

Na základě získané mapy průměrné rychlosti větru ve výšce 100 m nad zemským povrchem byl proveden výpočet technického potenciálu.

Nejprve byla vymezena území, kde dostatečná rychlost větru umožňuje ekonomicky rentabilní výstavbu větrných elektráren. Hranice rentability byla pro typické podmínky v České republice uvažována na úrovni 6 m/s ve výšce 100 m nad zemí, což je v souladu s předpoklady vyhlášky ERÚ č. 475/2005. Na rozdíl od dosavadních přístupů tato hranice nebyla používána jednotně na celém území ČR. Limitní hodnota 6 m/s byla p ři řazena typické lokalitě, nacházející se v otevřené krajině ve středních polohách (ve výšce kolem 500 m n.m.) a v závislosti na konkrétních místních podmínkách byla modifikována. V prvé řadě byl zohledněn vliv nadmořské výšky, kdy obecně platí, že ve větších nadmořských výškách je pro rentabilní výstavbu větrných elektráren nutná vyšší průměrná rychlost větru, a to nejen z důvodu nižší hustoty vzduchu (a tedy i výroby), ale také kvůli v mnoha směrech obtížnějším podmínkám výstavby a provozu elektráren.

Takto získaná území s dostatečným větrným potenciálem byla konfrontována s hlavními omezeními vyplývajícími z české legislativy. Jako nevhodná pro výstavbu větrných elektráren byla vymezena území sídel včetně jejich okolí do vzdálenosti 500 m, dále zvláště chráněná území (Národní parky, CHKO, (Národní) přírodní rezervace a památky), vojenské újezdy, okolí hlavních letišť a ochranná pásma kolem dopravních komunikací a páteřní energetické infrastruktury. Jako podmíněně vhodná pak byla označena území přírodních parků, chráněných území soustavy Natura 2000 (ptačí oblasti a evropsky významné lokality) a plochy lesních porostů. Zde nelze výstavbu zcela vyloučit, avšak lze očekávat její významné omezení.

Teoretický potenciál na 20 tisíc elektráren

V rámci území, které bylo v předchozích krocích vymezeno jako dostupné pro výstavbu větrných elektráren, byly individuálně umísťovány jednotlivé větrné elektrárny. Umisťování bylo prováděno tak, aby byl dodržen požadavek na minimální vzájemný odstup elektráren, a to včetně zohlednění případného převládajícího směru proudění. V rámci tohoto omezení bylo cílem umístit maximální co nejvyšší počet větrných elektráren, a to pokud možno na nejpříznivějších pozicích. Jako modelová technologie byla brána větrná elektrárna o výšce osy rotoru 100 m a průměru rotoru 90 m. Výkon větrné elektrárny byl brán na úrovni 2 MW pro pozice s průměrnou rychlostí větru do 7 m/s, pro větrnější pozice pak 3 MW. Celkově takto bylo rozmístěno 22 098 větrných elektráren. Následně byl proveden výpočet redukce výroby elektrické energie v důsledku vzájemného stínění větrných elektráren a „nadbytečné" větrné elektrárny byly v rámci iteračního procesu vyřazeny. Tím se počet větrných elektráren podstatně redukoval až na konečných 12 922 kusů.

Rozmístění větrných elektráren

Možné pokrytí území České republiky podle krajů ukazuje tabulka č. 1. Jak se ukazuje, zdaleka nejvyšší technický potenciál se vyskytuje v prostoru Českomoravské vrchoviny (Kraj Vysočina). Dalšími oblastmi jsou ploché vrcholové oblasti pohoří Nízký Jeseník a Krušné hory, zanedbat však nelze ani množství větrných elektráren rozptýlených v rámci ostatního území České republiky.

Pokud se na tyto výsledky podíváme kritickým okem, pak lze mimořádně vysoký technický potenciál kraje Vysočina považovat za poněkud nadhodnocený. Hypotetický extrémně rozsáhlý rozvoj větrné energetiky na velkém území by totiž vedl k velkoplošnému zeslabení rychlosti větru v rámci mezní vrstvy atmosféry, což je jev, který nelze použitými modely zohlednit. Tento jev by se podobně mohl v menší míře hypoteticky uplatnit i v prostoru Nízkého Jeseníku. Ve skutečnosti to jsou jen akademické úvahy, neboť reálný počet větrných elektráren zde nejspíše nikdy nebude natolik vysoký, aby tento jev mohl hrát významnější roli.

Tím se dostáváme k realizovatelnému potenciálu větrné energie. Jeho vyčíslení je do značné míry závislé na subjektivní volbě výchozích předpokladů. V našem případě jsme vycházeli z provedeného výpočtu technického potenciálu, který byl redukován s ohledem (mimo jiné) na tyto skutečností:

1)    Lze očekávat, že realizovatelná hustota větrných elektráren na našem území bude mírně nad úrovní současného stavu v analogických částech Rakouska a Německa, které se charakterem krajiny a klimatickými podmínkami podobají území ČR. Tyto země mají již největší rozmach výstavby větrných elektráren za sebou, jejich výstavba zde však - byť v menším tempu - nadále pokračuje.

2)    Skutečně realizovatelný potenciál větrných elektráren bude nepochybně tvořit jen zlomek technického potenciálu. Lze však očekávat, že procento realizovatelných elektráren bude v oblastech s malou hustotou technického potenciálu podstatně vyšší než v oblastech s jeho vysokou hustotou, kde se budou v zásadnější míře projevovat faktory, jako jsou omezené možnosti vyvedení výkonu do elektrizační sítě či dopad na krajinný ráz území.

3)    V „podmíněně vhodných územích", tj. v lese, přírodních parcích a Natuře 2000 lze reálně očekávat realizaci jen malého zlomku teoreticky možného počtu větrných elektráren.

Odhadované hodnoty realizovatelného potenciálu větrné energie v České republice po jednotlivých krajích shrnuje tabulka č. 2.

Podívejme se na jednotlivé kraje podrobněji:


Praha: V tabulce není zahrnuta, neboť se jedná o převážně urbanizované území a výstavbu větších větrných elektráren zde nelze očekávat (ale pro zajímavost - na administrativním území Vídně se nyní nachází 12 větrných elektráren o výkonu 0,5 MW).

Středočeský kraj: Překvapivě velký větrný potenciál. Vhodné oblasti jsou rozptýleny v různých částech kraje.

Jihočeský kraj: Větrný potenciál je soustředěn především v okrajových částech Českomoravské vrchoviny a v podhůří Šumavy. Původně slušný technický potenciál však v těchto oblastech podléhá značné redukci.

Plzeňský kraj: Nevelký, ale ne zcela zanedbatelný potenciál je rozptýlen po území kraje.

Karlovarský kraj: Poměrně významný technický potenciál je soustředěn především v západních Krušných horách, kde však lze očekávat zásadní environmentální omezení.

Ústecký kraj: Zahrnuje především centrální a východní část Krušných hor, tedy oblast, na kterou se od počátku soustřeďuje největší pozornost. Vrcholové partie s příznivými větrnými podmínkami pokrývá převážně nízký, původně imisemi zdevastovaný les, který prozatím není tak významnou překážkou jako v jiných částech republiky. Nyní se zde nachází cca 40 % instalovaného výkonu větrných elektráren v ČR, po brzkém zprovoznění 42 MW farmy Kryštofovy Hamry tento podíl překročí 50 %. Další možnosti už jen v lesních a nelesních lokalitách.

Liberecký kraj: Rozlohou malý kraj s přiměřeným počtem vhodných lokalit.
Královéhradecký kraj: Ze všech krajů nejnižší větrný potenciál je řídce rozptýlen v rámci menších lokalit.

Pardubický kraj: V rámci ČR průměrný potenciál zahrnuje okraj Českomoravské vrchoviny a rozptýlené lokality ve východní části kraje.
Vysočina: Extrémně vysoký technický potenciál bude nepochybně možno realizovat jen z malé části, především z důvodu omezených možností vyvedení výkonu a ochrany krajinného rázu. I v realistickém pohledu je však větrný potenciál tohoto kraje nejvyšší z celé České republiky. Překvapivě dosud nebylo v tomto kraji zprovozněno mnoho projektů, obrovskému větrnému potenciálu však odpovídá velký zájem o budoucí výstavbu.

Jihomoravský kraj: Vhodné lokality jsou rozprostřeny v podstatě po celém území kraje, přes značnou redukci technicky možných instalací je tento kraj z hlediska realizovatelného potenciálu na druhém místě v ČR.

Olomoucký kraj: Větrný potenciál je přiměřený velikosti kraje a je rozptýlen převážně podél jeho hranic - v prostoru Drahanské vrchoviny a v okrajových částech Nízkého a Hrubého Jeseníku a Moravské brány. Po Ústeckém kraji je tento kraj v současné době na druhém místě z hlediska instalovaného výkonu větrných elektráren (z hlediska počtu elektráren dokonce dočasně na prvním místě).

Zlínský kraj: Celkově nevelký potenciál je rozptýlen v rámci několika oblastí.

Moravskoslezský kraj: Zahrnuje Nízký Jeseník s jeho obrovským větrným potenciálem. I po značné redukci patří mezi kraje s nejvyšším realizovatelným potenciálem.

Závěr

Na základě nových zpřesněných výpočtů vycházejících z aktuálních technologií větrných elektráren bylo zjištěno, že na území České republiky existuje značně vysoký technický potenciál větrné energie, v maximální variantě odpovídající zhruba celé současné spotřebě elektrické energie v České republice. To je ovšem pouze teoretická, technická hodnota, zatímco skutečně realizovatelný potenciál větrné energie je podstatně nižší. Tento realizovatelný potenciál větrné energie odhadujeme za současných podmínek na úrovni cca 2750 MW instalovaného výkonu.

Výroba elektrické energie by v takovém případě pokrývala necelých 10 % její spotřeby v České republice, což je však stále poměrně významný podíl. Lze tedy konstatovat, že energie větru má i v podmínkách České republiky reálný potenciál stát se jedním ze zásadních zdrojů elektrické energie. Z hlediska větrného potenciálu je naše území přibližně srovnatelné s vnitrozemskými oblastmi N ěmecka či Rakouska. Rozdíl v míře využívání energie z větru na našem území a na území těchto sousedních států tak není dán horšími větrnými podmínkami na našem území, ale horšími podmínkami administrativními, vedle opožděného zavedení podpory obnovitelných zdrojů energie p ředevším značně pomalým a nekoncepčním přístupem státní správy při schvalování projektů větrných elektráren a nedostatečným řešením problematiky s větrnou energetikou související.

Poděkování: Tato práce byla vytvořena za podpory společnosti ČEPS, a.s., provozovatele přenosové elektrizační soustavy na území České republiky.

David Hanslian, Ústav fyziky atmosféry AV ČR

zdroj: Alternativní energie

Líbil se vám článek?

ano: 262     ne: 261

Doporuč


 

Poslat známému


logo © 2007 4-INDUSTRY, s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Ochrana údajů –  Podmínky při poskytování služeb