Alternativní energie

Adam Hovorka, Komora pěstitelů biomasy
Abeceda pěstitele Japonských topolů
Se zakladateli Komory pěstitelů biomasy představujeme podmínky pěstování japonského topolu. V prvním díle našeho seriálu se věnujeme legislativě. V první řadě jde o zákon o zemědělství č. 252/1997 Sb., kde jsou vymezeny druhy zemědělských kultur definované jako rychle rostoucí dřeviny, určené k produkci biomasy pro energetické využití. Věstník Ministerstva zemědělství z roku 2010 udává seznam druhů rychle rostoucích dřevin kříženců pěstovaných ve výmladkových plantážích. Doporučená maximální délka obmýtí Japonského topolu je 8 let. Metodická instrukce Ministerstva životního prostředí hovoří o povolení k záměrnému rozšiřování geograficky nepůvodního druhu rostliny ve vybraných typech krajiny. Zákon o ochraně zemědělského půdního fondu nevyžaduje, aby plánované plochy pro pěstování topolů byly vyňaty ze zemědělské půdy. Při sklizni vzrostlých porostů (pět letech po výsadbě dosahuje Japonský topol výšky 10-15 metrů) není nutné žádat o povolení kácet.

Adam Moravec, ČEZ Obnovitelné zdroje
Vyhodnocení ročního provozu BPS
Kvalita provozu bioplynové stanice se potvrdí až po určité době provozu a měření jejího výkonu. zpětné vyhodnocení provozu BPS je velice důležité pro "kalibraci" výpočetních modelů navrhující budoucí BPS. Informace z vyhodnocení jsou také užitečné pro ověření správného chodu zařízení a optimalizace provozu s cílem dosáhnout plánovaných nebo ještě lepších hodnot ekonomické rentability projektu. Kompletní analýza bioplynové stanice je proces citlivý na přesné vstupní informace. Mnohokriteriální měření množství a kvality vstupního substrátu po celý rok je velice náročné a složité a proto cílem tohoto vyhodnocení je analyzovat "pouze" výkon, výrobu a spotřebu bioplynové stanice za kalendářní rok. Měření elektrické energie je zajišťováno kalibrovanými a většinou fakturačními měřidly, což zajišťuje přesnost a důvěryhodnost vstupních údajů.

Petr Belica
Střešní a moderní stavební integrované fotovoltaické systémy na budovách (BIPV)
I přes současnou patovou situaci ve fotovoltaice, musí být každému jasno, že tato technologie má své významné místo v budoucím stavebnictví. Fotovoltaické systémy je možno instalovat na střechách plochých, šikmých, na fasádách předsazených, transparentních, na prosklených (semitransparentních) částech, na poloprůhledných oborových výplních (okna s různými stupni průhlednosti od 10 % do 20 %) nebo i na skleněných markýzách. Fotovoltaické panely už není nutné umísťovat jen na střechy s předepsaným sklonem a namířené nejlépe na čistý jih. Fotovoltaické moduly nových generací lze kotvit i na svislé plochy prakticky na všechny světové strany a vytvářet z nich architektonicky zajímavé fasádní a okenní systémy. Tenkovrstvé moduly tímto kombinují velice atraktivní design se souběžnou produkcí elektrické energie a formou své transparentnosti představují příjemné propojení vnitřního a vnějšího prostředí. Tímto moderním systémem lze z pasivních prvků obálky vytvořit aktivní komponenty.

Tomáš Matuška, ČVUT FS
Zkoušení a certifikace solárních tepelných kolektorů II.
Metoda kvazi-dynamické zkoušky využívá pro vyhodnocení tepelného výkonu solárního kolektoru naměřené údaje při nestacionárních (přirozených) venkovních podmínkách. Zkouška nevyžaduje podmínku jasné oblohy, využívá mnohem větší část dne pro měření proto výhodná pro zkoušení i v oblastech s velmi proměnlivými klimatickými podmínkami. Zahrnuje navíc vliv úhlu dopadu slunečního záření, vliv difúzního záření, vliv proudění okolního vzduchu, vliv teploty oblohy a vliv tepelné kapacity kolektor. Právní předpisy nenařizují, aby solární kolektor jako výrobek vstupující na trh, splnil požadavky normy EN 12975. Ale ve snaze pomoci zákazníkům v orientaci v nepřeberném množství nabízených druhů a typů solárních kolektorů a soustav a pro zvýšení jejich důvěry se objevují různé certifikační systémy a značky, které umožňují zhodnotit kvalitu provedení kolektorů z hlediska trvanlivosti nebo energetické výkonnosti (účinnost, zisky), případně komplexně zhodnotit vliv solárního kolektoru na životní prostředí. Nejznámějším certifikačním systémem v oblasti solárních kolektorů je Solar Keymark.

Aleš Prokopec, Propuls Solar
Solární systémy pro bytové a panelové domy
Nastartování dotačního programu Zelená úsporám "probudil" zcela nový segment trhu ve využití solární energie. Tímto segmentem se staly bytové a panelové domy (přes 300 tisíc bytů v panelových domech je zcela závislých na CZT). V praxi se ukazuje, že solární termické systémy jsou schopny výrazně snížit podíl uhlí při výrobě tepla a v běžném denním provozu jsou systémy technicky jednodušší a levnější. Zároveň všichni uživatelé ocení, že distribuce tepla je zcela decentralizovaná, jakákoliv závada ovlivní jen určitou malou část odběratelů. Také nastavení cen za teplo může být mnohem stabilnější, protože nebude závislé na světových trzích a globálních událostech. Umístění solárních kolektorů na střechách domů se zdá být bezproblémové a nabádá k využívání těchto ploch v maximální míře.

Miroslav Gežo, Aerplast
Malé větrné elektrárny a hybridní varianty
Malé větrné elektrárny jsou elektrárny s plochou rotoru do 200 m², to představuje výkon okolo 60 kW při jmenovité rychlosti větru 12 m/s. Využívají se v lokalitách jako malá společenství, odloučené farmy nebo jako zdroj energie pro napájení osvětlených návěstí v dopravě, v telekomunikaci, pro čerpání vody apod. Tam, kde je nutno udržet trvalé napájení přístrojů, je nutno posílit větrnou elektrárnu o další záložní zdroj energie, většinou se používá fotovoltacký panel a vytváří tak hybridní systém. Kombinací dvou a více zdrojů energie má své výhody. V první řadě snižuje náklady na drahé a těžké akumulátory, v druhé řadě využívá současně dva přírodní zdroje energie (slunce a vítr) a ukládá je formě elektrické energie do jedné akubanky, odkud lze opětovně čerpat energii 24 hodin denně. Další výhodou systému je, kromě využití zapojení v ostrovním provozu, možnost dodávky a prodeje přebytků energie v místě kde je distribuční síť. Toto řešení může zrychlit ekonomickou návratnost celého zařízení.

Břetislav Koč
Větrná energie 2010
Dynamický rozvoj větrné energetiky v Evropě i ve světě kontinuálně pokračuje. Instalovaný výkon větrných elektráren v Evropě se meziročně zvýšil o 9 918 MW (druhý nejvyšší meziroční přírůstek), celkový instalovaný výkon dosáhl hodnoty 86 279 MW. Evropskou ligu větrné energetiky vede tandem Německa se Španělskem. Dohromady je v těchto zemích instalováno více než 50 % celoevropského výkonu. Větrná energie se v loňském roce dostala na 3. místo nových instalací podle původu elektřiny. Nejvíce přibylo elektráren na zemní plyn (celkem 28,3 tis. MW), fotovoltaických instalací přibylo 12 tis. MW výkonu, větrných necelých 10 tis. MW. Další příčky patří uhlí (2,5 tis. MW), biomasa (528 tis. MW), ubylo instalací na tekutá fosilní paliva (- 245 tis. MW) a z jaderných zdrojů (- 390 tis. MW). V ostrém protikladu rozvoje je tempo budování větrných elektráren v Česku, kde bylo vloni uvedeno na 5 lokalitách 11 větrných elektráren s celkovým výkonem 23 MW Celkový instalovaný výkon tak dosáhl 215 MW a znamenal propad o dvě příčky na 20. pozici evropského pořadí.

Zdeněk Fajkus, VTUD e.V. Mnichov
Fotovoltaika v SRN počátkem 2011 - problémy i naděje
V polovině prosince 2010 důrazně varovaly špičkové německé výzkumné ústavy v oblasti energetiky před kolapsem systému podpory ekoelektřiny (ekologické elektřiny), hlavně z fotovoltaiky v Německu. V dramatickém apelu se písemně obrátily na poslance Bundestagu a požadovaly urychlené a radikální snížení podpory pro ekoelektřinu v zájmu záchrany zákona o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných energetických zdrojů (tzv. "EEG"). Jinak hrozí ztráta akceptace pro rozvoj zelené energie u veřejnosti a ztroskotání systému podpory elektřiny z obnovitelných zdrojů.

Mezi podepsanými byli např. ředitelé Ekologického institutu Freiburg, wuppertalského Institutu pro klima a dalších. V neposlední řadě podepsal výzvu také Jürgen Schmid, šéf Frauenhoferova institutu pro větrnou energii a energetickou systémovou techniku, který jako člen vědecké rady pro globální změny životního prostředí patří k vedoucím poradcům spolkové vlády.

Autoři dopisu, sami zastánci rozvoje výroby energie z obnovitelných zdrojů, spatřují její akutní ohrožení z důvodu příliš vydatné podpory. Už v roce 2011 značně vzrostou vícenáklady pro domácnosti i pro hospodářství, což může zpochybnit akceptování nových energií ze strany veřejnosti. Doposud byl zákon EEG vysloveně úspěšný. Podíl ekologicky vyrobené elektřiny se zvýšil v Německu od roku 2000 z 5 % na dnešních 16 % z celkové výroby elektřiny. Principy podpory nových energií podle EEG napodobilo mezitím na 40 zemí včetně ČR. Nyní ale hrozí, že se náklady spojené s boomem fotovoltaiky v Německu vymknou kontrole.

Přestože Německo nemá optimální podmínky pro fotovoltaiku, bylo zde v minulém roce, zapojeno zhruba 7.000 MW ve fotovoltaice, což je téměř 50 % kapacity která byla v roce 2010 instalována na celém světě (!). Tím došlo k podstatnému překročení původně očekávaných max. 5 GW. Každá kWh nyní stojí kvůli tzv. ekoelektřině o 3,53 centů více než by stála, kdyby neexistoval zákon EEG. Příplatek na ekoelektřinu vzrostl v Německu k začátku roku 2011 na celkovou roční částku 13 miliard eur - t.j. cca 325 miliard korun (!). Běžná německá domácnost tak zaplatí měsíčně za elektřinu navíc 12 € místo dosavadních zhruba 7 €. Pokud by však nedošlo k dalšímu výraznému snížení výkupních tarifů pro fotovoltaiku, mohlo by v Německu dojít od roku 2012 ke zvýšení příplatku na ekoelektřinu o dalších cca 30 %. Proto stojí podpora obnovitelných zdrojů energie v Německu na významné křižovatce, podobně jako tomu bylo koncem minulého roku v Česku.

Přitom zákonodárci "nezaspali" a již během roku 2010 došlo k výrazným poklesům státem garantovaných výkupních cen pro elektřinu z fotovoltaických elektráren. Za rok 2010 ceny klesly ve třech krocích až o 25 % a další snížení o 13 %, tj. o maximální možnou degresi, proběhlo od 1.1.2011. Očekává se, že k tzv."grid parity" to znamená vyrovnání ceny ze sítě (pro spotřebitele) a průměrné výkupní ceny fotovoltaiky v rámci EEG má dojít za 2-3 roky. Tento vývoj je umožněn průběžným zlevňováním výroby fotovoltaických modulů a příslušenství. Spolkový solární svaz (BSW) uvádí, že od roku 2006 dodnes se náklady snížily - také díky masové výrobě - až o 45 %.

V Německu probíhá nyní poměrně pragmatická a kultivovaná diskuze o tomto klíčovém hospodářském tématu a už se také rýsuje konkrétní řešení jako kompromis mezi zájmy branže obnovitelných energetických zdrojů (která je mezitím významným technologickým a exportním odvětvím) a spotřebiteli - domácnostmi i hospodářskými subjekty.

Spolková vláda zřejmě využije možnosti dalšího snížení výkupních cen pro fotovoltaiku k 1. červenci a to o 3 až 15 %, pokud bude propočty do května 2011 zjištěno, že by za rok 2011 mohlo být celkově nově instalováno více než 3,5 GW fotovoltaiky. Další snížení o 9 % následuje automaticky od 1.1.2012.

Aktuálně např. leží výkupní cena střešních systémů do 30 kW na úrovni 28,74 centů za 1 kWh, po snížení o 15 % k 1. červenci by cena činila 24,43 centů/1kWh a k 1.1.2012 pak 21,84 centů/1kWh včetně snížení o dalších 9 %. Fotovoltaické elektrárny nyní kryjí cca 2 % spotřeby SRN, do roku 2020 by se podle představ Spolkového solárního svazu BSW měl tento podíl zvýšit na 10 procent. V minulém roce vyrobilo 840.000 fotovoltaických elektráren v SRN cca 12.000 gigawatthodin elektřiny, což odpovídá produkci jednoho elektrárenského bloku za zhruba 14 měsíců.

Ve struktuře fotovoltatických elektráren existuje mezi ČR a SRN propastný rozdíl. Převážná většina německých instalací probíhá na střechách - skoro 90 procent instalovaného výkonů, jen kolem 10 % na volných plochách. V ČR je naproti tomu podíl fotovoltaiky na střechách nepatrný a převládají instalace fotovoltaiky na volných plochách.

Jaroslav Peterka
Továrna v pasivním energetickém standardu
Německá společnost SurTec Deutschland GmbH vyvíjí a vyrábí špičkové chemické produkty a procesy pro průmyslové čištění až předúpravu pokovování v galvanotechnice. Od června roku 2000 sídlí její nová centrála ve Zwingenbergu. Stavbou tohoto komplexu byl v Evropě poprvé realizován projekt továrny dle konceptu energeticky pasivního domu. Závod je certifikován dle celosvětově platné normy pro životní prostředí - ISO 14001, tj. ve všech oblastech podnikání pracuje podle všeobecně platné zásady "šetření finančními zdroji a ohleduplnost k životnímu prostředí".

Alexander Koráb, ČEZ a Zdeněk Kučera
Budoucnost automobilů - elektromobilita
Elektromobilita není jen koncepcí ekologičtějšího automobilu, ale celý systém budování nabíjecích sítí, včetně oněch smart grids - chytrých sítí, které dokáží akumulovat elektřinu vyrobenou z obnovitelných zdrojů, především z fotovoltaiky a větrných elektráren, ale je obrovskou příležitostí pro vznik nových pracovních příležitostí, jak v automobilkách, tak i u výrobců ekologické energie. Česko nestojí v tomto rozvoji nijak stranou. Elektromobility se ujaly i velké energetické společnosti. Jde o obrovský projekt, pro nějž je nutno vybudovat celou "elektrostrukturu", aby byl v budoucnu u veřejnosti o elektrická auta zájem. V rámci projektu podpory elektrických vozů připravuje společnost ČEZ síť veřejných dobíjecích stanic a provádí hloubkové analýzy s cílem pochopit a naučit se řídit dopad dobíjení elektrických vozů na distribuci elektrické energie.

Michal Vojtíšek
Dopad spalování rostlinných olejů ve vznětových motorech na výfukové emise.
Řepkový olej je používán jako příměs do motorové nafty. Poznáme to podle charakteristického zápachu smažených pokrmů, případně bílého kouře. Je obecně známo, že emise ze vznětových jsou zdraví škodlivé, zejména proto, že obsahují velmi jemné částice, které obsahují škodlivé organické sloučeniny, a které při vdechnutí pronikají hluboko do plic, kde se část usadí. Malé částice mají schopnost proniknout buněčnou membránou do krevního oběhu, čímž jsou škodlivé látky rozmísťovány po celém těle. Vědecké studie též poukazují na vznik škodlivých polycyklických aromatických uhlovodíků a aldehydů (např. akrylaldehydu) při procesu smažení, a na výskyt různých onemocnění u osob dlouhodobě vystavených parám při smažení. Je proto zcela na místě se zabývat otázkou, jaký dopad má provoz motorů na rostlinné oleje na výfukové emise.

František Rosecký
Využití nízkoteplotních obnovitelných zdroj
Tématem tohoto článku bylo nalézt způsob, který by umožnil využít odpadní teplo a tepelnou energii vod a vzduchu. Princip je založen na tom, že tepelný oběh je schopen pracovat pod teplotou daného energetického zdroje, tedy jako energetický zdroj je možné využít i vzduch a vodu s běžnými teplotami. Pracovní médium, které může existovat ve formě ledu sněhu, kapaliny, mokré či suché páry (plynu) expanduje z teploty, která je nižší než teplota okolního nízkoteplotního zdroje. Na konci expanze se oddělí led, sníh, kapalina od suché páry (plynu). Led, sníh, kapalina se vedou přes mezichladič a výměník, který přivede teplo z nízkoteplotního zdroje, napájecím zařízením zpět na počátek expanze. Suchá pára (plyn) se případně přes mezichladič dopraví jednostupňovou či vícestupňovou kompresí na začátek expanze. Po kompresi se smíchá se složkou, která na konci expanze byla ledem, sněhem nebo kapalinou. Tento způsob využití nízkoteplotních energetických zdrojů je účinný a spolehlivý, má vysokou efektivitu.

Jaroslav Peterka
Po Fukušimě s jádrem ještě obezřetněji
Jaderná energie je superkoncentrovaná, většina lidstva jí fandí, ale má několik rizik: kvalitu výroby ovlivňují ekonomické podmínky, maximálně se musí sledovat úroveň bezpečnosti, přibývá náročné nakládání s vyhořelým palivem, je třeba bránit vojenskému zneužití, s rozvojem roste význam veřejného mínění. A můžeme připojit další riziko: případná havárie může vzniknout takovou shodou náhod, že se dá logicky těžko připustit a na likvidaci takové havárie nejsou připraveny likvidační plány.

Zdeněk Kučera
Potřebujeme JE Temelín 2
Máme dvě jaderné elektrárny a další zkušenosti s nejméně dvěma předchozími ze společného Československa. Máme také zkušenosti s havárií elektrárny v Jaslovských Bohunicích z roku 1974. Proto se logicky už delší dobu probírá v politických a odborných kruzích výstavba dalších bloků JE Temelín 2. Hlavním důvodem dostavby je stárnutí a tedy i odpojování dosluhujících uhelných elektráren, nedostatek elektrárenského uhlí, když nedojde k prolomení těžebních limitů. Dalším argumentem jsou stále vyšší požadavky na energie, i když nejméně pětina "české elektřiny" jde do zahraničí. Budoucím velkým klientem může být i elektromobilita. V nejvyšších politických kruzích je celkem jasno. Energetický potenciál v České republice je tradičně postaven na velkých elektrárenských silových zdrojích. Ani slovo o nárůstu podílu energií z obnovitelných zdrojů. V jednání jsou tři zájemci: Westinghouse (USA). Atomenergoprojekt (Rusko a Areva (Francie).