Stále častěji se v odborných kruzích hovoří o hrozící energetické krizi. Přitom řadu možných zdrojů energie společnost častokrát podceňuje. Zde se především jedná o energii sluneční a větrnou. Zatímco solární články pomalu pronikají do nejširšího použití, o možnostech získávání energie z větru se stále vede živá polemika.
Větrné elektrárny hyzdí krajinu, jsou hlučné, produkují infrazvuk a ruší televizní signál, tvrdí odpůrci větrných elektráren. Jejich zastánci jsou naopak přesvědčeni, že větrníky se stávají novými architektonickými dominantami krajin, jejich hluk i hladina infrazvuku nepřekračuje zákonem dané normy a zejména: využívají obnovitelný zdroj energie, tudíž jsou ekologické. Kde je tedy pravda?
Na špici je německý vítr
Vítr jakožto jeden z obnovitelných zdrojů energie se stává bezpochyby čím dál významnější součástí tzv. energetického mixu. Větrné elektrárny přispívají k úspoře primárních neobnovitelných zdrojů energie i snižování závislosti na dovozu energetických zdrojů, což je důležité i pro bezpečnost státu. Celkový potenciál tohoto zdroje podle některých odvážných odhadů odpovídá zhruba pětinásobku současné celosvětové spotřeby elektrické energie.
Světovým lídrem v obnovitelných zdrojích, včetně větrné energie, je stále ještě Evropská unie. Největší podíl na tom mají Německo s 23 903 MW, Španělsko s 16 700 MW a Itálie s 3700 MW. V České republice na konci loňského roku vyráběly elektřinu větrníky o celkovém výkonu 150 MW, čímž se země umístila na 17. místě mezi zeměmi z celé Evropy (viz box). Pro srovnání – jaderná elektrárna Temelín má výkon 2000 MW.
Všechno má svá minus
Kromě řady předností mohou větrné zdroje přinést i určité komplikace při jejich integraci do elektrizačních soustav. Nacházejí se často daleko od míst spotřeby i od možných bodů připojení do těchto soustav. Zatímco výstavba místních větrných elektráren trvá v současné době 4 až 6 let, výstavba vedení se může z důvodu zdlouhavých administrativních řízení vléci i 8 až 12 let. „Současný stav legislativy a povolovacích řízení pro stavbu vedení elektrizačních soustav neumožňuje provozovatelům sítí flexibilně reagovat na tuto novou a rychlou výstavbu,“ řekl 21. STOLETÍ odborník na problematiku větrných elektráren, Marián Belyuš ze společnosti ČEPS.
Dalším problémem je značná kolísavost výroby z větrných zdrojů. I přes výrazné zlepšení modelových předpokladů je stále ještě obtížné objem jejich výroby přesně předvídat. Tyto skutečnosti hrají velmi významnou roli, protože stále neexistuje optimální způsob, jak elektřinu ve velkém množství efektivním způsobem skladovat. V elektrizační soustavě je proto nutné udržovat rovnováhu mezi výrobou a spotřebou elektřiny v každém okamžiku. To se realizuje prostřednictvím regulování konvenčních elektráren (uhelné, plynové, jaderné atd.).
Co dokáže otočený proud?
V listopadu loňského roku došlo k narušení bezpečnosti tuzemské přenosové soustavy v důsledku přetoků větrné energie ze severního Německa, kde se nacházejí tzv. offshore parky neboli větrné parky na moři. Oproti plánovanému vývozu 1100 MW do Německa se tok elektřiny otočil a do ČR „přitékalo“ až 850 MW.
V přenosové soustavě tak došlo k přetížení hned několika linek vedení vysokého napětí a tím porušení základních bezpečnostních kritérií na několika vedeních. Jakýkoliv následný výpadek na těchto inkriminovaných částí soustavy by znamenal vážné problémy spojené s bezpečnosti provozu a v nejhorším případě i ohrožení dodávek elektřiny spotřebitelům.
Pozor na tmu
V současné době je v Německu instalován výkon 23 903 MW ve větrné energetice, z toho je převážná většina umístěna v severní části země. Do roku 2030 ale toto číslo stoupne o dalších 30 000 MW. Situace s bezpečností v sítích ČR se tímto faktorem bude dramaticky zhoršovat. Podobné potíže zaznamenali i v Polsku a Nizozemsku.
Polský provozovatel přenosové soustavy proto na profilu s Německem plánuje instalaci speciálních transformátorů s příčnou regulací, které by přetoky elektřiny výrazně omezily. To ale z pohledu dlouhodobé integrace trhů s elektřinou není optimální řešení. Ale jestliže nebude situace řešena, může dojít k blackoutu, tedy rozpadu soustavy a následnému přerušení dodávek elektřiny domácnostem. Řešení tu ovšem je. „Na evropské úrovni se v souvislosti s řešením tranzitních toků napříč Evropou uvažuje o výstavbě kontinentální, nadřazené páteřní sítě o napětí 1000–1200 kV, tzv. Supergrid, která by převzala přenosy na vzdálenosti tisíce kilometrů. Taková síť by byla nejen schopna integrovat výrobu ze současných intermitentních zdrojů (tj. s přerušovanou výrobou), ale i dalších nových (tj. převážně obnovitelných) zdrojů při maximální eliminaci úzkých míst v soustavách,“ prozradil Marián Belyuš.
Sousto pro betonářskou lobby?
Tzv. betonářská lobby bývá spojena se stavbou dálnic nebo třeba jaderných elektráren. Ale i stavba větrných elektráren je pro ně více než zajímavá. Například pro stavbu tolika větrných elektráren, které by nahradily jeden Temelín, se podle některých odhadů spotřebuje 6x více betonu a dokonce 10x více oceli.
Nejedná se jen o samotnou stavbu větrníků. Taková elektrárna, aby byla účinná, se musí postavit někde, kde aspoň přiměřeně fouká. Obvykle tedy na vyvýšených místech, která nejsou bůhví jak skvěle dostupná. V praxi to znamená další stavbu silnic, z čehož betonářské společnosti mohou mít jen a jen radost.
Ptactvo se nemusí bát
Nicméně větrná energie je především ekologická, nezanechává po sobě ani zplodiny, ani nebezpečné vyhořelé palivo, ani zásadním způsobem nenarušuje krajinu a procesy v ní, jak se to „daří“ vodním elektrárnám. Někteří lidé mohou namítnout, že větrníky krajinu hyzdí, ale to je věc názoru. Například na Sicílii jsou větrné parky, které se stávají turistickými atrakcemi. Zároveň by ovšem výstavba větrných elektráren měla být konzultována s odborníky na krajinu, protože ne všude se větrník vyjímá jako nějaká perla.
Radikální ekologové občas tvrdí, že větrné elektrárny ohrožují ptactvo a volně žijící zvířata. Podle výzkumu britské Královské společnosti pro ochranu ptáků na základě měření ve Walesu, připadá na každých deset tisíc ptáků pouze jedna smrtelná kolize. Mnohem větší problém pro ptactvo představuje automobilový provoz nebo vedení vysokého napětí. Podobné je to i se zvířaty. Podle výsledků šetření, která uskutečnil Ústav pro výzkum divoce žijících zvířat na veterinární univerzitě v Hannoveru, se nepotvrdily obavy, že by větrné elektrárny zapříčinily stěhování divoce žijící zvěře.
Objemem výroby elektrické energie větrné elektrárny v nejbližší době ty konveční nenahradí. Ovšem to neznamená, že by se čistá větrná energie měla zavrhnout, její výhody rozhodně převyšují potenciální nevýhody.
Vítr vane Británií…
Britská vláda si vytkla smělý cíl. Do roku 2020 by všechny britské domácnosti měly získávat elektrickou energii pouze z větrných elektráren. Vítr fouká od moře na britské ostrovy ze všech stran. Energie, která se ze vzdušných proudů dá získat, však zůstává z velké části nevyužita. Britská vláda se odhodlala sestavit plán, podle kterého větrné elektrárny za 12 let svým výkonem pokryjí veškeré potřeby britských domácností. V roce 2020 by tak britské větrné elektrárny měly mít celkový instalovaný výkon 33 GW.
Princip fungování větrné elektrárny
Vítr vzniká v atmosféře na základě rozdílu atmosférických tlaků jako důsledku nerovnoměrného ohřívání zemského povrchu. Teplý vzduch stoupá vzhůru, na jeho místo se tlačí vzduch studený. Zemská rotace způsobuje stáčení větrných proudů, jejich další ovlivnění způsobují morfologie krajiny, rostlinný pokryv, vodní plochy.
Působením aerodynamických sil na listy rotoru převádí větrná turbína umístěná na stožáru energii větru na rotační energii mechanickou. Ta je poté prostřednictvím generátoru zdrojem elektrické energie. Podél rotorových listů vznikají aerodynamické síly; listy proto musejí mít speciálně tvarovaný profil, velmi podobný profilu křídel letadla. Se vzrůstající rychlostí vzdušného proudu rostou vztlakové síly s druhou mocninou rychlosti větru a energie vyprodukovaná generátorem s třetí mocninou. Je proto třeba zajistit efektivní a rychle pracující regulaci výkonu rotoru tak, aby se zabránilo mechanickému a elektrickému přetížení věrné elektrárny.
Pořadí evropských zemí podle výkonu větrných elektráren v roce 2008 (v MW)
1. Německo 23 903
2. Španělsko 16 740
3. Itálie 3736
4. Francie 3404
5. Británie 3241
6. Dánsko 3180
7. Portugalsko 2862
8. Nizozemsko 2225
9. Švédsko 1021
10. Irsko 1002
11. Rakousko 995
12. Řecko 985
13. Polsko 472
14. Norsko 428
15. Belgie 384
16. Bulharsko 158
17. Česká republika 150
18. Finsko 143
19. Maďarsko 127
20. Ukrajina 90
21. Estonsko 78
22. Litva 54
23. Lucembursko 35
24. Lotyšsko 27
25. Chorvatsko 18
26. Švýcarsko 14
27. Rusko 11
28. Rumunsko 10
29. Slovensko 3
