Zkušenosti získané s provozováním větrných elektráren - úvod do problematiky
Česká republika ve srovnání s přímořskými zeměmi nemá příznivé podmínky pro využití větrné energie. Základním omezujícím faktorem širšího uplatnění elektřiny z větrných elektráren v ČR jsou místní klimatické podmínky. ČR leží převážně v kotlině ohraničené příhraničními pohořími a průměrná rychlost větru je zde nižší.
Okamžitý větrný potenciál se liší v průběhu roku, největší zásoba větrné energie je spojena se zimním obdobím. Počet větrných lokalit a tím spíše lokalit způsobilých pro výstavbu VE je poměrně omezený. Oblasti s možným využitím energie větru se vyskytují zejména na vrcholových a hřebenových partiích hor v nadmořských výškách zpravidla nad 650 metrů nad mořem.
Reálně odhadovaný dosažitelný technický výkon na území ČR byl stanoven pracovníky Ústavu fyziky atmosféry AV ČR na úrovni 80-200 MW s odhadovanou roční výrobou 110-280 GWh (tzn. využití instalovaného výkonu na úrovni 1400 h ročně).
 |
| Větrná elektrárna Dlouhá Louka u Oseka |
Výstavba větrných elektráren ve vyšších nadmořských výškách je z hlediska provedení stavby limitována zpravidla vyřešením dvou problémů. Prvním je stavba vlastní elektrárny. Je nutno řešit problematiku přístupových cest pro dopravu mnohametrových dílů tubusu a vrtulí. Druhým problémem je stavba elektrické přípojky v odlehlých končinách. Je zřejmé, že u větrných farem většího rozsahu je problematika přípojky schůdněji řešitelná. Výstavba většího množství větrných elektráren v souvislém zapojení však zcela jistě není projektem pro finančně slabého investora. Jako výhodné se jeví zainteresování rozvodního distribučního podniku do takového projektu.
K rizikovým faktorům ovlivňujícím nepříznivě výrobu ve větrných elektrárnách patří v našich podmínkách nárazy větru, dlouhodobé snížení rychlosti větru, turbulence nad členitým terénem, námrazy a ohrožení bleskem. V řadě případů půjde o problémy vnitrozemského území našeho státu. Problematika námrazy a zatížení blesky jsou dány specifickými podmínkami našeho území a jsou typické pro naši vnitrozemskou polohu.
Větrná energetika a dodávky do veřejné sítě
Instalace větrných elektráren značně pokročily v ČR mezi léty 1990 - 1996. U nás dosažený výkon se blížil 8 MW celkem.V Evropě, zejména Dánsku a Německu nabývala realizace větrných instalací neobvyklý boom. U nás však docházelo postupně k tzv."českému paradoxu", jak je tento jev nazýván předsedou společnosti pro využití větrné energie RNDr. Josefem Šteklem, CSc. Zmíněný paradox je doprovázen odstavením řady větrných elektráren z provozu a současným postupným zprovozňováním dalších elektráren až do určitého rovnovážného stavu, který je zatím ustálený. Vydrželi ti finančně nejsilnější provozovatelé, jejichž motivace nebyla při zprovoznění dána vysloveně vyhraněným záměrem vydělat na instalaci a provozu větrných strojů.
Větrná energetika ČEZ, a.s., v kontextu využití větrné energie v ČR
K 1.1.2000 vlastnila elektrárenská společnost ČEZ dvě lokality se čtyřmi větrnými elektrárnami - v severních Čechách (Krušné hory)a na severní Moravě (Jeseníky). Instalovaný výkon činil 1480 kW.
První větrná elektrárna ČEZ - Krušné hory
Záměr výstavby větrné elektrárny o výkonu 250 až 500 kW se zrodil v roce 1992. V krušnohorské lokalitě Dlouhá Louka u Oseka byla elektrárna uvedena do provozu v listopadu 1993. Byl použit stroj českého výrobce ENERGOVARS o výkonu 315 kW.
Provoz zajišťoval Ústav fyziky atmosféry AV ČR . Cílem projektu v době vzniku bylo upozornit veřejnost na dosud málo využívané zdroje energie, propagovat českou elektroenergetiku, dále pak ověřit zařízení, s nímž byly v tuzemsku jen minimální zkušenosti, a podpořit strojírenská výrobní odvětví.
Této organizaci byl v říjnu 2000 darován celý polygon větrné elektrárny včetně měřicího stožáru a observatoře.
Výběr lokality (Dlouhá Louka u Oseka, 870 m n.m.) a dodavatele zařízení proběhly na jaře 1993, práce na výstavbě observatoře, meteorologického stožáru, elektrického vedení 22 kV (včetně trafostanice) a železobetonového základu pro elektrárnu se naplno rozběhly v polovině téhož roku. Do funkčního stavu byla elektrárna uvedena v listopadu 1993.
Dlouhodobě na této demonstrační větrné elektrárně probíhala řada zkoušek a měření, která například zjišťovala vliv turbulence vzduchu na výkon, vliv námrazy a atmosférické elektřiny na provoz, ekologické vlivy elektrárny na okolí, možnosti optimalizace provozu apod.
Původní problémy spojené s hlučností zařízení (listy, převodovka) byly úspěšně vyřešeny během let 1994-1995. Bylo dosaženo hlučnosti max. 42 dB v bodech vzdálených od elektrárny na úrovni 200 m. Bylo zjištěno, že při rychlostech větru kolem 10 m/s již hluk pozadí dominuje nad šumem vyvolaném větrnou elektrárnou (VE). Negativní vlivy VE v lokalitě na výskyt a ptactva ani jeho ohrožení nebyly prokázány.
Provoz větrné elektrárny Dlouhá Louka doprovází řada krátkodobých i dlouhodobějších výpadků. Jejich příčinou byla zejména atmosférická elektřina (dvakrát došlo k zasažení bleskem) a námraza; ta se zpravidla projevuje v období od října do dubna (v prosinci 1995 například intenzivní námraza zničila nadzemní vedení 22 kV, jeho provoz byl obnoven až v dubnu 1996).
Vleklým problémem ani zcela obecným pro naše podmínky je zajišťování servisu (neexistuje tuzemská firma, která by zajišťovala kompletní servis), tzn. zejména s jeho rychlostí a cenou.
Od počátku roku 1994 do konce října roku 2000 VE Dlouhá Louka vyrobila celkem 1146 MWh. Instalace dosud odolala maximálnímu náporu větru 46,5 m/s.
Shrnutí výsledků provozu Dlouhá Louka u Oseka
V lokalitě demonstrační elektrárny 315 kW na Dlouhé Louce v Krušných horách došlo v roce 1995 k využití instalovaného výkonu až na úrovni cca 1000 h.
Doba celkového chodu zaznamenala 52 % z teoretického možného provozu zařízení. Dosažená výroba 303,1 MWh obnášela 962 h využití instalovaného výkonu, tj. hodnota součinitele využití instalovaného výkonu dosahovala 11 %. Z referenčních údajů srovnatelných saských větrných elektráren v roce 1997 bylo shledáno, že součinitel využití instalovaného výkonu zde dosahuje v průměru 15 % a za příznivých okolností až maximálních hodnot kolem 25 %. V dalších letech při řadě poruch a odstávek nebylo na Dlouhé Louce dosaženo tak příznivého výsledku jako v roce 1995.
Elektrárna čelila zatím nejvyšší rychlosti větru přes 167 km/h (klasifikace orkán). Lokalita Dlouhá Louka použila nejen pro výrobu elektřiny, ale z hlediska meteorologických pozorování přinesla významné dlouhodobější poznatky.
Ze strany ÚFA AV ČR byly získány základní výsledky zejména:
- pro možnosti několikadenních předpovědí zvýšeného využití výkonu větru elektrárny na základě aplikace modelů v korelaci s aktuální synoptickou situací
- pro předpověď a sledování vzniku námrazy, využití metody předpovědi intenzivní námrazy (struktura námrazy, její kontinuální sledování v čase, souvislost s návrhy na opatření a možnosti jejího efektivního odstranění).
Pro úplnou představu uvádíme bilanci provozu z let 1994-2000. Nejvyšších peněžních dobropisů bylo dosaženo pochopitelně v nejproduktivnějším roce 1995. Tyto dobropisy však v žádném nemohly pokrýt další provozní náklady vynaložené jak na mzdy obsluhy tak na opravy, revize, pojistné. Jednalo se však o cílený výzkumný program doprovázený vynaloženými náklady na meteorologický stožár, observatoř s dílenským zázemím a dalšími finančními nároky na uskutečněná měření.
DVE Dlouhá Louka - provoz v rámci ČEZ,a.s.
| 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 ** | Celkem | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Výroba celkem (MWh) |
216,0 | 303,1 | 117,81 | 120 | 99,2 | 182,9 | 107 | 1146,01 |
| Dobropisy* (tis.Kč) |
215,77 | 244,901 | 92,029 | 83,581 | 52,979 | 152,448 | 81,829 | 923,537 |
| Vlastní spotřeba v areálu* (MWh) |
bilančně • přesun do roku 1995 |
58,429 | 25,781 | 36,419 | 46,221 | 47,20 | 37,829 | 251,879 |
| Náklady na vlastní spotřebu (tis.Kč)* |
bilančně • přesun do roku 1995 |
58,429 | 25,781 | 36,419 | 46,221 | 51,179 | 39,169 | 257,198 |
• administrativní přesuny
** do 31.10.2000, kdy byla DVE předána darem Ústavu fyziky atmosféry AV ČR
Smluvně se kolegům z ÚFA AV ČR podařilo nevídané, totiž dlouhodobě zajistit cenu vyrobené kWh jako zcela totožnou s cenou kWh dodané pro spotřebu v lokalitě. Říká to i něco kladného o partnerovi - Severočeské energetice, která zohlednila pološpičkový charakter dodávek z větrné elektrárny a hlavně i průkopnické snažení při využití větrného živlu. To není obvyklé, jak budeme příště konstatovat při dalším popisu získaných zkušeností s instalací a provozem strojů v další lokalitě na Mravenečníku v Jeseníkách.
