Zkušenosti s provozem velkých větrných elektráren v horském terénu

V České republice se lokality s vyhovující rychlostí a využitelnou četností větru nacházejí převážně v horských oblastech Krušných hor a Jeseníků. Vyloučíme-li národní parky a chráněné oblasti, není těchto míst nadbytek. Je proto nezbytné před ukvapenými záměry při výstavbě nových větrných elektráren podrobně zkoumat zkušenosti s výstavbou, provozem a dosaženými výsledky získanými v našich podmínkách. Zde je v poměrně již dlouhodobém provozu větrná farma ČEZ v Jeseníkách a demonstrační větrná elektrárna v Krušných horách. Údaje publikované ve zpravodaji ČEZ 5/2000 jsou podkladem k následujícímu vyhodnocení. Nejprve však několik nezbytných informací.

Ve výšce 870 m byla v oblasti Dlouhá Louka již v roce 1993 uvedena do provozu elektrárna EWT 315 o výkonu P_I=315 kW. Po jejím zajetí byla úspěšně snižována nadměrná hlučnost mechanická, vyvolaná převodovými koly, i akustická od rotorových křídel. Nyní již intenzita hluku ve vzdálenosti 200 m od zdroje nepřekračuje hodnotu 42 dB.

Z důvodu vyskytujících se poruch a opožděných servisních zásahů bylo využití této jednotky v uplynulém údobí nepatrné. Jen v roce 1995 byl instalovaný výkon využíván po dobu 1000 hod, což se již však opakovaně dosáhnout nepodařilo. Vznik větrné farmy v sedle Medvědí hory u vodní elektrárny Dlouhé Stráně v Jeseníkách se datuje rovněž do roku 1993. Ve výšce 1160 m byly postupně instalovány tři jednotky.
- Jednotku WW 2500 o instalovaném výkonu P_I= 250 kW dodala dánská firma Wind World
- Zařízení EWT 315 s výkonem P_I= 315 kW a EWT 630 (P_I= 630 kW) vyrobila česká firma Energovars.

K vyhodnocení úspěšnosti provozu těchto strojů jsou nejdůležitější následující základní parametry:

Instalovaný výkon PI (kW) Průměrný celoroční výkon PCR (kW) Celková doba provozu včetně odstávek T (hod) Celkové množství vygenerované el. energie W (kW) Součinitel využití zařízení K (%) Investiční náklady na jednotku průměrného výkonu cCR (Kč/kW)

Informace o využití obnovitelných zdrojů jsou neúplné, nebo dokonce zkreslené, jestliže se k posouzení zkoumaného potenciálu využívá pouze hodnota instalovaného výkonu P_I (kW, MW, GW) zařízení.

Využití těchto zdrojů je totiž značně omezováno jejich:
- malou plošnou koncentraci
- nestejnoměrným územním rozložením
- proměnlivou intenzitou během dne i roku,

a proto je mnohem důležitější parametr hodnotící průměrný celoroční výkon P_CR (kW, MW, GW) zařízení, které za rok, t.j. 8760 hod nebo ve sledovaném časovém intervalu T (hod), vyrobí stejné množství energie jako zařízení sledované. Ke stanovení průměrného celoročního výkonu slouží bezrozměrný součinitel využití K, zvažující všechny negativní vlivy na provoz elektrárny.

P_CR = K . P_I      (kW)

S ohledem na výše uvedené znaky obnovitelných zdrojů a vyskytující se poruchovost i nutné odstávky strojů je jejich využitelnost nízká.
Průměrným celoročním výkonem může široká veřejnost posoudit uplatnění využívaných obnovitelných zdrojů lépe než podle množství získané energie W_R za rok i když platí, že

W_R = P_CR . T     (kWh, MWh, GWh)

Ze známé hodnoty vyrobené energie W lze snadno stanovit průměrný celoroční výkon zařízení a následně jeho součinitel využití.
Pro informaci je vhodné poznamenat, že součinitel využití v jaderné elektrárně Dukovany se pohybuje v rozmezí 0.8 až 0.85.

Větrnou elektrárnou Dlouhá Louka bylo během devíti let (T = 78.840 hod) generováno W = 1040.000 kW el. energie. To znamená, že bylo dosaženo průměrného výkonu

P_CR = W / T = 1040000/78840 = 13,2 kW

Odpovídající součinitel využití zařízení K, jakožto poměr průměrného a instalovaného výkonu

K = P_CR / P_I = 13,2 / 315 = 4,2 %

Také můžeme konstatovat, že v průměru dlouhodobého intervalu pracovala tato jednotka s jmenovitým výkonem 315 kW jen 367 hod, t.j. 15,3 dnů v roce.

Odhadneme-li investiční náklady na C_I = 25 mil. Kč, dosahují měrné investiční náklady na 1 kW průměrného výkonu

c_CR = C_I / P_CR = 25 /13,2 = 1,894 mil. Kč/kW

Tyto měrné náklady jsou asi 30 krát vyšší než u jaderné elektrárny Temelín, kde nepřekračují 60 tis Kč/kW. Je nasnadě, že s tímto výsledkem by nebyly pokryty ani provozní náklady a cena takto vyrobené energie je přímo astronomická. Je ovšem nutno vážit skutečnost, že elektrárna Dlouhá louka je první demonstrační jednotkou vyrobenou v ČR.

Stejným postupem lze vyhodnotit i výsledky větrné farmy Dlouhé Stráně, kde bylo během 10 měsíců (T=7300 hod) v uplynulém roce vyrobeno W = 213,6 MWh el. energie. Z celkového instalovaného výkonu P_I = 1165 kW vyhodnocený průměrný výkon

P_CR = W / T = 213 600 / 7 300 = 29,3 kW a využití

K = P_CR / P_I = 30 / 1 165 = 2,52 %, t.j. 220 hod za rok.

Předpokládaného ročního využití instalovaného výkonu na úrovni 1350 hod. nebylo ani zdaleka dosaženo. Odhadované investiční náklady C_I = 80 mil Kč pak znamenají, že měrné náklady se vyšplhají na

c_CR = C_I / P_CR = 80 / 30 = 2,73 mil. Kč/kW

Tyto velmi nepříznivé výsledky nevytvářejí podmínky k další výstavbě větrných elektráren v horském prostředí. Mimo již zmíněných vlastností obnovitelných zdrojů zde totiž hrají důležitou roli extrémní meteorologické podmínky. Poryvy větru, námraza a častý výskyt atmosférické elektřiny (blesky) vedou k dlouhodobému odstavování zařízení z provozu. K tomu přispívají i obtížný servis zejména v zimním období, násilná poškození, krádeže a vlastní spotřeba el. energie k vytápění provozních a ovládacích systémů. S nadmořskou výškou rostou vzdálenosti od hlavních komunikací a zkracuje se doba umožňující stavební práce, rostou investiční i provozní náklady.

K dosažení příznivějších ekonomických výsledků při provozování větrných elektráren v horském prostředí není totiž vysoký větrný potenciál rozhodující. Důležitou roli zde hrají:

dlouhodobá spolehlivost i odolnost vůči nepříznivým meteorologickým podmínkám rychlá a cenově přijatelná údržba nevelká vzdálenost od odběratele elektřiny ostraha vůči krádežím a vandalizmu eliminování negativních vlivů na ekologii

Uváděné "tvrdé" podmínky ve spojení s vysokými investičními náklady vylučují tyto zdroje ze soutěže s konkurenčními zdroji o cenově dostupnou "výrobu" elektrické energie.