Energie pro jihočeský venkov

Energie pro jihočeský venkov

Tisk: ÚFB JU 2008 Editor: Mgr. Naďa Štysová

OBSAH Úvod

1

Prognózy energetické spotřeby a nutnost využívání solární energie

2

Energie Slunce

6

Typy slunečních kolektorů

7

Zhodnocení účinnosti teplovodních solárních kolektorů

12

Fotovoltaika

17

Voda v krajině

19

Zásadní význam vody pro strategii zmírňování klimatických změn

24

Energie vodních toků

29

Anaerobní digesce – principy, využití, perspektivy

34

Udržitelné zpracování biologických odpadů

37

Centrum biologických technologií

42

Centrum biologických technologií – shrnutí projektu Prosperita

46

Biomasa - využití obnovitelných zdrojů energie

51

Biotechnologie řas a sinic

53

Udržitelná energetika nutná k přežití civilizací

54

Projekt a čtyři kroky k jeho tvorbě

65

Registr.č.: 07/002/3310a/231/001457

ÚVOD Směrnice o obnovitelných zdrojích energie stanovuje závazek České republiky do roku 2020 zajišťovat 13% celkové spotřeby energie z obnovitelných zdrojů energie. V důsledku toho by došlo ke snížení emisí oxidu uhličitého i snížení závislosti na dovozu zemního plynu. Podle údajů Hnutí duha by mohly v roce 2020 české domácnosti pokrývat více než polovinu spotřeby energií k vytápění a ohřevu vody z čistých zdrojů. A i když je tato informace až příliš optimistická, je třeba se zamyslet, jak přispět svojí troškou do mlýna. Jak dostát závazku ČR? Krokem, který by mohl vést k většímu rozšíření výroby tepla z obnovitelných zdrojů energie (OZE), by byl nový zákon o podpoře OZE s pevně a na delší období stanoveným příplatkem za gigajoul čistého tepla. Tím by se podařilo přilákat investice do tohoto odvětví. Následovat by měla příprava grantového programu SFŽP pro domácnosti, které hodlají investovat do kotlů na biomasu, solárních kolektorů apod., s jasně nastavenými podmínkami pro obdržení dotace. A zajistit také dostatečné množství finančních prostředků, ze kterých by bylo možno čerpat. Jaká cesta vede k využívání obnovitelných zdrojů energie? Jednou z možností je spalování tuhé biomasy (zbytková sláma, energetické plodiny, dřevěná štěpka) v obecních výtopnách a spalování peletek v domácnostech. Je třeba nastartovat trh s produkty z biomasy, ale jen na lokální úrovni, aby se zbytečně netransportovalo. Další možností je využívat sluneční záření. Energii slunečního záření využívají pasivní solární systémy. Např. u nízkoenergetických a pasivních domů se dbá na vhodnou orientaci ke světovým stranám a na jižní straně se osazují velká okna, která vedou k energetickým ziskům. Aktivní solární systémy využívají sluneční energie pro přípravu teplé vody a pro přitápění nebo pro výrobu elektrické energie. V našich klimatických podmínkách dosahuje celková doba ročního slunečního osvitu hodnot 1700 – 2200 hodin. Energie vody a větru v sobě skrývá další ještě využitelný potenciál. V některých oblastech ČR lze využívat geotermální energii buď ve formě tepla pro vytápění nebo nepřímo pro výrobu elektrické energie. Cílem využívání obnovitelných zdrojů energie by mělo být nejen snížení závislosti na dovozu a snížení emisí skleníkových plynů, ale také diverzifikace energetické soustavy a návrat k energetické soběstačnosti venkova. A k tomu chce přispět i náš projekt Energie pro jihočeský venkov.

1

Prognózy energetické spotřeby a nutnost využívání solární energie Zpracoval: Prof. RNDr. Tomáš Polívka PhD. Udržení a zvyšování životní úrovně současné společnosti s sebou nevyhnutelně nese zvyšování energetické spotřeby. Primárním zdrojem energie dnešní společnosti jsou především fosilní paliva, která se využívají buď jako přímý zdroj energie, nebo se jejich spalováním produkuje elektrická energie. Vyčerpatelnost těchto zdrojů a nutnost ochrany životního prostředí staví před současnou vědu otázku hledání alternativních zdrojů energie, které budou obnovitelné a šetrné k životnímu prostředí. Současná energetická spotřeba je pokryta přibližně 14 TW instalovaného výkonu. Projekce této spotřeby do budoucna odhadují, že výrazný ekonomický a společenský rozvoj bude v roce 2050 vyžadovat výkon přibližně 30 TW. Během následujících čtyřiceti let tedy bude třeba zdvojnásobit produkci energie. Předpokládáme-li tedy navýšení o 14 TW za čtyřicet let, bude třeba vybudovat 14000 elektráren o výkonu 1 GW (výkon jednoho bloku JETE). Triviální výpočet (40 let = 14610 dnů) pak říká, že k pokrytí předpokládané energetické spotřeby v roce 2050 by bylo potřeba vybudovat v podstatě každý den jeden energetický zdroj odpovídající výkonu jednoho bloku Temelína. Vzhledem k rychlosti budování energetických zdrojů je tento úkol zcela nereálný, a je tudíž třeba hledat alternativní energetické zdroje, které budou schopné zabezpečit energetické potřeby budoucí společnosti. V každém případě ale bude zcela nezbytné využívat v rozumné míře všechny dostupné zdroje. Pokud se nebudeme pouštět do oblasti sci-fi a omezíme se pouze na energetické zdroje prověřené současnými vědeckými poznatky, možnosti jsou zhruba následující: 1. Fosilní paliva (uhlí, zemní plyn, nafta...) . Dnes primární zdroj energie, ale spalování fosilních paliv s sebou přináší výrazné environmentální problémy, jelikož se obecně považuje za hlavní zdroj zvyšování koncentrace CO2 v ovzduší. Navíc je tento zdroj neobnovitelný a je jasné že přibližně v horizontu století (odhady zásob se různí a do hry vstupuje i ekonomický faktor, jelikož těžba fosilních paliv z některých úložišť může být ekonomicky neúnosná) budou zdroje fosilních paliv zřejmě vyčerpány. Ač tedy fosilní paliva mohou (a zcela jistě budou) hrát roli ve skladbě energetické produkce v nejbližších desetiletích, v dlouhodobém výhledu s nimi počítat nelze. 2. Jaderná energie. Energie získávaná jaderným štěpením je dnes nejspolehlivější zdroj energie. Největší výhodou jaderné energie je vysoká hustota energie, která umožňuje získat z malého objemu paliva obrovské množství energie. Za normálního provozu je navíc i výrazně šetrnější k životnímu prostředí než spalování fosilních paliv. Hlavní současnou překážkou rozvoje jaderné energie jsou sociální a politické problémy, které neustále zvyšují nároky na bezpečnost provozu jaderných elektráren. Přes veškeré výhrady k jaderné energii je ale zřejmé, že bez výraznějšího rozšíření využívání jaderné energie se v nejbližší budoucnosti neobejdeme. Jaderné palivo nicméně rovněž představuje vyčerpatelný zdroj energie, i když odhady světových zásob uranu jsou optimističtější než odhady zásob fosilních paliv. I s výraznějším rozvojem jaderných elektráren by měly vystačit na několik set let. Problém s vyčerpatelností zásob uranu potenciálně řeší druhý způsob využití jaderné energie – jaderná fúze. Zvládnutí termonukleárních reakcí v pozemských podmínkách a jejich využití jako zdroje energie je systematicky studováno od padesátých let minulého století, ale současné technologie stále neumožňují využití jaderné fúze jako zdroj energie. 3. Obnovitelné zdroje (voda, vítr, slunce, příliv, geo, biomasa...). Hlavní výhodou obnovitelných zdrojů je nejen jejich nevyčerpatelnost, ale především nulová produkce CO2 při 2

výrobě energie (s výjimkou biomasy, jejíž spalování ale produkuje zanedbatelné množství CO2 ve srovnání s fosilními palivy). Využití geotermální a přílivové energie je omezeno jen na určité lokality a totéž v podstatě platí o vodních elektrárnách, jejichž budování rovněž přináší jisté environmentální a sociální problémy. Slibnými celosvětovými obnovitelnými zdroji energie jsou tedy biomasa, vítr a především sluneční energie. Přes nesporné výhody těchto zdrojů je třeba ale rovněž upozornit na problémy. Ve srovnání s fosilními a jadernými palivy mají tyto zdroje výrazně nižší hustotu energie, což klade značné nároky na plochu zařízení pro výrobu energie. Tento parametr například výrazně snižuje možnosti pěstování biomasy, jelikož není možné „pěstovat energii“ na úkor pěstování zemědělských plodin. U větrné a sluneční energie představuje další nedostatek nevyrovnaný tok energie, který vyžaduje nutnost zálohování těchto zdrojů. Výše uvedený přehled jasně ukazuje na nutnost kombinace všech dostupných zdrojů energie, přičemž do budoucna by měl výrazně růst podíl obnovitelných zdrojů na produkci energie. Ze všech obnovitelných zdrojů se jako nejvhodnější jeví sluneční energie. Celkový tok sluneční energie na Zemi je charakterizován tzv. solární konstantou jež má hodnotu 1366 W/m2. Spočítáme-li průřez Země, získáme celkový výkon slunečního záření 174000 TW. Tato hodnota je o čtyři řády vyšší než 14 TW nutných pro pokrytí předpokládaných energetických nároků v roce 2050. Zbývá tedy „jen“ vyřešit problém jak tuto energii využít. Zaprvé je třeba si uvědomit, že zemská atmosféra pohlcuje část slunečního záření a tudíž redukovaná solární konstanta, která charakterizuje sluneční záření na zemském povrchu je nižší a její hodnota rovněž výrazně závisí na zeměpisné šířce. Navíc je třeba brát v úvahu spektrální složení slunečního záření - ne všechny vlnové délky je (zatím) možné využít k výrobě energie. V závislosti na dalších faktorech (počasí, vzdušná vlhkost, teplota...) se pak hodnota redukované solární konstanty pohybuje zhruba v rozmezí 100-1000 W/m2. Průměrná hodnota 500 W/m2 pak říká, že 1 GW sluneční energie dopadne na plochu 2 km2. Pokud předpokládáme účinnost konverze sluneční energie na elektrickou 10%, potřebujeme k výrobě 1 GW elektrické energie 20 km2. Tento výpočet jasně ukazuje na problém hustoty sluneční energie, jelikož 1 GW energie vyrobený z jádra zabírá nepoměrně menší plochu. Obrázek níže však ukazuje, že při využití pouštních oblastí s vysokým tokem slunečního záření je reálné dosáhnout energetické produkce až 20 TW.

Obr. 1. Plocha nutná k produkci 20 TW energie pomocí článků s účinností 10%

Současná věda se tedy dnes zabývá otázkou jak co nejlépe využít sluneční energii. V posledních dvou dekádách se výzkum v oblasti využití slunečního záření zaměřoval především na přímou přeměnu slunečního záření na elektrickou energii, ať už ve formě křemíkových solárních článků nebo (zejména v posledním desetiletí) tzv. Grätzelových článků založených na levných nanokrystalických polovodičích jako TiO2 [1]. Výrazné 3

pokroky v biologii, biochemii, a chemické syntéze v posledních několika letech otevřely zcela nový přístup k potenciálnímu využití sluneční energie, který umožňuje nejen přímou konverzi slunečního záření na elektrickou energii, ale rovněž nabízí čistou produkci vodíku jakožto skladovatelného paliva budoucnosti. Tímto přístupem je kopírování procesů fotosyntézy, které se během evoluce vyvinuly u mikroorganismů a rostlin za účelem konverze energie slunečního záření na chemickou energii přímo využitelnou těmito organismy. Výrazný posun v poznání struktury fotosyntetického aparátu baktérií a rostlin dosažený v poslední dekádě umožnil začít realizovat myšlenky na syntetickou kopii fotosyntetického aparátu, který by se v budoucnu mohl stát základním obnovitelným zdrojem energie. Pokroky v poznávání fotosyntetického aparátu rostlin i mikroorganismů společně s rozvojem nových metod chemické syntézy dospěly v posledních letech do stadia, které umožnilo uvažovat o syntetických mimikách foto-syntetického aparátu, případně i o modifikacích směřujícím k lepšímu využití sluneční energie pro současnou společnost. Touto modifikací je například rozšíření štěpení vody o syntézu vodíku: 2H2O --> 4H+ + 4e- + O2 --> 2H2 + O2 Takovýto systém by umožňoval produkci vodíku a kyslíku pouze za pomoci světla a tyto dva produkty by se pak v palivových článcích přeměňovaly na energii za vzniku výchozího produktu, vody, což vytváří ideální obnovitelný a čistý zdroj energie. Na molekulární úrovni je tento zdroj energie budoucnosti schematicky znázorněn na obr. 2. Tento, zatím hypotetický superkomplex povětšinou kopíruje fotosyntetický aparát rostlin, ale na rozdíl od rostlin je zde jako koncová reakce syntéza vodíku. hν

S e-

O2

D H2O

e-

P

H2

A 2H+

Obr. 2. Umělý fotosyntetický superkomplex. P – fotosenzitizér zahajující reakci, D – donor elektronu štěpící vodu, A – akceptor elektronu syntetizující vodík, S-světlosběrný systém.

Současné mimiky donorové strany vychází většinou z části fotosyntetického reakčního centra, které štěpí vodu. Přestože některé funkční a strukturní detaily tohoto komplexu u rostlin jsou stále neznámé, v posledních letech bylo dosaženo syntézy několika supramolekulárních komplexů, které se alespoň přiblížily přirozené funkci tohoto komplexu (viz. obrázek 3 vlevo). Tyto semifunkční mimiky nevyužívají jako primární donor chlorofyl (není dostatečně chemicky stabilní), ale jiná barviva, která jsou dostupná, stabilní a snadno chemicky modifikovatelná Často se využívá ruthenium tris-bipyridyl [Ru(bpy)3], ve spojení s umělým donorem obsahujícím tyrosin a Mn. Jedním z možných akceptorů elektronu je nanokrystalický TiO2. Akceptorová strana nemůže přímo kopírovat přírodní procesy, jelikož světlem řízená produkce vodíku v přírodě nenastává. Nicméně některé fotosyntetické bakterie a sinice využívají enzymy zvané hydrogenázy, které umí z protonů a elektronů vytvořit molekulární vodík, jež je pak dále využíván jako jeden ze zdrojů energie pro metabolismus. Struktura některých těchto enzymů je známa a úspěšná byla i syntéza funkčního aktivního místa jednoho z těchto enzymů. V současné době se výzkum zaměřuje především na spojení této mimiky se senzitizérem, který by umožnil syntézu vodíku za pomocí světla (obr. 3 vpravo).

4

O 3PF6

O NH

N

N Mn

O N EtOOC

Ru

N N

EtOOC

N

N COOEt

N

O O O O

Mn N

O

N

COOEt

Obr. 3. Vlevo: supramolekulární komplex napodobující reakční centrum rostlin s modifikovanou molekulou Ru(bpy)3 jako fotosensitizérem a Mn dimerem [2]. Vpravo: Syntetické aktivní centrum hydrogenázy (horní část molekuly) spojené s fotosensitizérem Ru(tpy)2 [3].

Třetím směrem ve výzkumu umělé fotosyntézy je konstrukce umělých antén. Syntetické světlosběrné komplexy jsou nezbytné pro plynulou funkci reakčních center, jelikož tok slunečních fotonů není bez světlosběrných antén dostačující k zabezpečení průběhu víceelektronových reakcí jakou je štěpení vody nebo syntéza vodíku. Stejnětak jako mezi světlosběrnými komplexy v přírodě existuje i značná variabilita mezi syntetickými anténními komplexy, jež většinou tvoří matrici navzájem propojených pigmentů s definovaným směrem přenosu energie. Jako příklad umělých světlosběrných antén lze uvést například tzv. vícejaderné heterometalické komplexy [4] nebo porfyrinové dendrimery [5]. Z výše uvedených příkladů úspěšné syntézy molekul napodobujících fotosyntetické reakční centrum, bakteriální hydrogenázy a světlosběrné komplexy je zřejmé, že idea umělé fotosyntézy má naději na realizaci. Přes nesporné úspěchy v oblasti chemické syntézy je ale funkčnost těchto modelů stále omezena a plně funkční supramolekuly se dosud nepodařilo syntetizovat. Přes veškeré problémy spojené s realizací umělé fotosyntézy ale tento projekt zůstává jedním z nejslibnějších a nejambicióznějších řešení energetických problémů společnosti. 1. GRÄTZEL, M. Photoelectrochemical cells. Nature 414, 338-344, 2001. 2. LOMOTH, R., MAGNUSON, A., SJÖDIN, M., HUANG, P., STYRING, S. HAMMARSTRÖM, L. Mimicking the electron donor side of Photosystem II in artificial photosynthesis. Photosynth. Res. 87, 25-40, 2006. 3. OTT, S., BORGSTRÖM, M.,, KRITIKOS, M., LOMOTH, R., BERGQVIST, J., ÅKERMARK, B., HAMMARSTRÖM, L., SUN, L. Model of the Iron Hydrogenase Active Site Covalently Linked to a Ruthenium Photosensitizer: Synthesis and Photophysical Properties. Inorg. Chem., 43, 4683-4692, 2004. 4. ANDERSSON, J., PUNTONIERO, F., SERRONI, S., YARTSEV, A., PASCHER, T., POLÍVKA, T., CAMPAGNA, S., SUNDSTRÖM, V. Ultrafast singlet energy transfer competes with intersystem crossing in a multi-center transition metal polypyridine complex. Chem. Phys. Lett. 386, 336-341, 2004. 5. LARSEN, J., ANDERSSON, J., POLÍVKA, T., SLY, J., CROSSLEY, M. J., SUNDSTRÖM, V., ÅKESSON, E. Energy transfer and conformational dynamics in Zn-porphyrin dendrimers. Chem. Phys. Lett. 403, 205-210, 2005.

5

Energie Slunce Zpracoval: Vladimír Matajs V solární technice přichází veškerá využitelná energie ze Slunce. Množství sluneční energie, která každoročně dopadne na povrch Země je 5000 krát větší, než veškerá potřeba světové energie, proto se vyplácí podle možností hledat, jak vyřešit alespoň část našich energetických problémů s použitím této nadměrné nabídky. Sluneční energie dopadá na Zemi ve značně zředěné formě. Na hranici zemské atmosféry je to 1350W na čtvereční metr = tzv. sluneční konstanta. Při průniku zemskou atmosférou se část této energie odrazí a pohltí, takže na povrch Země dopadne maximálně 1000W na čtvereční metr ve formě přímého a difúzního záření. Difúzní složka vzniká rozptylem přímého světla na oblacích a nečistotách v ovzduší a odrazem od terénu, difúzní složka slunečního záření mimo jiné způsobuje, že se nebe zdá modré. Mimo malé energetické hustoty se sluneční záření vyznačuje též značnou časovou a oblastní nerovnoměrností. V letním půlroce dopadne na zem přibližně 75% z celoročního globálního záření, navíc jsou velké rozdíly v závislosti na geografické poloze, dokonce i v rámci samotné České republiky jsou určité rozdíly mezi jednotlivými regiony. Průměrný počet hodin solárního svitu (bez oblačnosti) se v ČR pohybuje v rozmezí 1400h/rok až 1700h/rok. Nejmenší počet hodin má severo-západ území, směrem na jiho-východ počet hodin narůstá. Lokality se od sebe běžně liší v průměru o +-10%, v oblastech se silně znečištěnou atmosférou nebo v oblastech s vysokým výskytem inverzí je nutné počítat s poklesem globálního záření o 5-10%. Pro oblasti s nadmořskou výškou od 700 do 2000 m.n.m. je možné počítat s 5% nárůstem globálního záření. Na Zemi dopadne za rok v našich podmínkách průměrně 950kWh - 1100kWh energie. Sluneční energii lze použít pro účely výroby tepla (sluneční kolektory) nebo pro výrobu elektrické energie (fotovoltaika). U tepelných solárních soustav pak pro přípravu teplé užitkové vody (dále jen TUV), přitápění objektů a ohřev bazénové vody. Vyrábět elektřinu lze pro účely vlastní spotřeby v místech, kde není rozvodná síť, nebo ji za účelem zisku prodávat distributorům elektrické energie. Tepelná ztráta budovy a vytápění objektu Dimenzování výkonu solárního systému pro přitápění se provádí na základě tepelné ztráty objektu, jedná se o energetickou potřebu pro vytopení vnitřku objektu na 20°C při výpočtové venkovní teplotě –12°C. Pro místa s nadmořskou výškou nad 400 m n.m. se výpočtová venkovní teplota upravuje na –15°C a pro oblasti s nadmořskou výškou nad 600 m n. m. se výpočtová venkovní teplota upravuje na –18°C. Dimenzování výkonu solárního systému pro ohřev TUV Zjednodušeně se dá říci, že jeden kolektor ohřeje přibližně 100 litrů TUV na teplotu 65°C za jeden den při optimálních podmínkách (letní den, bezmračná obloha). Potřeba TUV vychází přibližně na 50 litrů na osobu za den. Při správném dimenzování solárního systému nemůže nastat přehřátí vody v zásobníku nebo jiný obdobný havarijní stav, a to ani při delší době bez odběru, například po dobu nepřítomnosti osob z důvodu dovolené a podobně.

6

Typy slunečních kolektorů Zpracoval: Vladimír Matajs 1.Ploché zasklené sluneční kolektory Základem plochých zasklených kolektorů je vana v podobě celistvého výlisku z nekorodujícího Al-Mg, do této nádoby je uložena minerální plsť a měděný trubkový meandr, ve kterém v průběhu provozu kolektoru proudí nemrznoucí směs, která je průtokem ohřívána. Přeměnu slunečního záření na teplo zajišťuje absorbér, což jsou tepelně vodivé desky nalisované na trubkovém meandru. Na svrchní straně absorbéru je nanesena tenká černá vysoce selektivní konverzní vrstva (AlOx – oxid hlinitý pigmentovaný koloidním niklem), která zajišťuje pohlcování záření do absorpční plochy a jeho maximální přeměnu na teplo a zároveň zabraňuje zpětnému vyzařování energie do okolního prostoru a tedy tepelným ztrátám. Nejsvrchnější vrstva kolektoru je speciální ochranné kalené solární sklo, které má výborné propustné vlastnosti a zároveň chrání vnitřek kolektoru před povětrnostními vlivy. Všechny části kolektoru jsou nerozebíratelně zalisovány do zasklívacího rámu z nekorodujících hliníkových profilů. Roční energetický zisk z jednoho kolektoru o rozměrech 2040mm x 1040mm dosahuje hodnot okolo 930kWh/rok. Jeden kolektor je při dobrých slunečních podmínkách schopný ohřát 100 litrů vody na teplotu až 65°C. Celková účinnost je asi 80%. Kolektory se pomocí přírub nebo pájecích měděných trubkových vývodů paralelně spojují do řad, ve vertikálním provedení (na výšku) maximálně po 10 kolektorech za sebou, v horizontálním provedení maximálně 5 kolektorů za sebou. Sluneční kolektory jsou dimenzovány pro celoroční provoz, všechny součásti systému jsou schopné pracovat při venkovních teplotách -32°C až 40°C. Kolektory jsou tepelně zaizolovaným potrubím spojené s dalšími součástmi systému v tzv. primárním okruhu. Konfigurace systému se liší dle účelu, pro který jsou kolektory montovány, kolektory nám mohou ušetřit náklady na energii při přípravě TUV, přitápění v objektu, temperování bazénové vody, případně libovolné kombinace těchto využití. V primárním okruhu koluje díky oběhovému čerpadlu teplonosná kapalina - nemrznoucí směs, která je průchodem kolektory ohřívána a při průchodu výměníkem v bojleru nebo akumulační nádrži předává teplo pro další využití, případně přes výměník ohřívá bazénovou vodu. Všechny části solárního systému, které nemusí být na střeše se umisťují do kotelny, resp. technologické místnosti, kde je umístěna akumulační nádrž (bojler), oběhové čerpadlo, expanzní nádoba, teploměry, zpětná klapka elektronická regulace atd. Spínání oběhového čerpadla solárního systému je řízeno dvoučidlovou elektronickou regulační jednotkou, která vyhodnocuje rozdíl teplot v zásobníku TUV a na kolektorech. Pokud je na kolektorech teplota vyšší než v zásobníku TUV, uvede do chodu oběhové čerpadlo a při poklesu teplotního rozdílu čerpadlo odstaví. Celý systém pracuje automaticky a vyžaduje pouze občasnou kontrolu stavu elektroniky a tlaku v kolektorovém okruhu. Umístění kolektorů je možné jak na plochou tak na šikmou střechu, na fasádu nebo na volný terén. Kolektory je možné instalovat nad střešní krytinu nebo integrovat do střešní krytiny, výrobce kolektorů dodává montážní prvky a podpůrné konstrukce pro všechny možnosti instalace a pro všechny druhy krytin. Kolektory je nejvýhodnější orientovat jižním směrem, při odchylkách mezi jiho-východem a jiho-západem jsou ztráty na vyrobené energii do 5%. Sklon kolektorů je možné přizpůsobit dle provozu systému nebo dle technických možností v místě instalace, při celoročním provozu je nejvýhodnější sklon 45°, ztráta ve výkonu kolektoru činí 10% u vodorovného a přibližně 30% u svislého umístění.

7

Životnost kolektorů a záruční doba Výrobce plochých kolektorů garantuje životnost 25 let, vzhledem k dlouhé tradici výroby jsou však registrovány instalace, které fungovaly přes 30 let. Standardní záruční doba na tyto kolektory je 12 let. Kolektory jsou dimenzovány tak, aby fungovaly i při velkých mrazech. Klidová teplota během letních měsíců může dosáhnout až 170°C, i tak vysokou teplotu tyto kolektory bez úhony zvládnou. 2.Ploché zasklené sluneční kolektory – vakuové Popis plochých vakuových kolektorů viz ploché zasklené sluneční kolektory. Vzhledem k izolačním schopnostem vakua se do těchto kolektorů nedává minerální plsť. Kolektory se po instalaci na střechu vyvakuují tak, aby byly zaručeny jejich tepelněizolační vlastnosti a účinnost. Roční energetický zisk z jednoho kolektoru o rozměrech 2040mm x 1040mm dosahuje hodnot okolo 1200kWh/rok, což je přibližně o 300kWh/rok více než u nevakuových kolektorů. Jeden kolektor je při dobrých slunečních podmínkách schopný vodu v zásobníku ohřát na teplotu dosahující až 100°C. Celková účinnost je asi 80%. Vakuové ploché kolektory se pomocí přírub paralelně spojují do řad ve vertikální poloze, maximálně po 10 kusech. Sluneční kolektory jsou dimenzovány pro celoroční provoz, všechny součásti systému jsou schopné pracovat při venkovních teplotách -32°C až 40°C. Klidová teplota tohoto vakuového kolektoru při optimálních podmínkách může dosáhnout až 219°C. Vakuové kolektory jsou nasazovány výhradně tam, kde je potřeba vyšší teplota připravované vody (nad 80°C), případně tam, kde je potřeba zvýšit výrobu tepla i při počasí při nízkých intenzitách slunečního záření. Vakuové kolektory jsou také účinnější při počasí s nižší intenzitou slunečního záření, například v zimních měsících, jsou proto velmi vhodné pro přitápěcí systémy. Vakuové kolektory lze instalovat na jižní střechu, fasádu nebo na terén, na všechny druhy střešních krytin. Vakuum v průběhu životnosti kolektoru Kolektory se vyvakuovávají po nainstalování na místo a po zapojení do primárního okruhu. Při samotném vyvakuování se provádějí zkoušky těsnosti a úniků, případně problémy je možné řešit na místě. Do kolektorů difúzně pronikají molekuly vzduchu a úroveň vakua se během let snižuje. Součástí systému je ukazatel úrovně vakua, které když klesne pod určitou úroveň, je nutné vakuum servisním zásahem obnovit. Cena vakuových kolektorů Vakuové kolektory dosahují vyšších účinností při zhoršených podmínkách, lze díky nim dosahovat vyšších teplot vody v akumulační nádrži. Za tento komfort je však nutné zaplatit daň v podobě přibližně dvojnásobné ceny oproti nevakukovaným kolektorům. Zbytek primárního okruhu solárního systému je obdobný a za obdobnou cenu, jako u klasických plochých kolektorů.

8

Životnost kolektorů a záruční doba výrobce plochých kolektorů garantuje životnost 25 let, vzhledem k dlouhé tradici výroby jsou však registrovány instalace, které fungovaly přes 30 let. Standardní záruční doba na tyto kolektory je 12 let. Kolektory jsou dimenzovány tak, aby fungovaly i při velkých mrazech. 3.Trubicové vakuové kolektory Kolektory založené na systému vakuových trubic si můžeme představit jako skleněnou termosku - menší trubice je vložená do větší a mezi nimi je vytvořeno vakuum, které má ideální izolační schopnosti. Vakuum v trubicích zabraňuje ztrátám tepla do okolí. Válcový tvar trubic umožňuje absorbci slunečního záření i při neoptimální orientaci kolektoru nebo při východu a západu slunce. Uvnitř skleněných trubic je uložená tzv. "tepelná trubice" nebo "heat-pipe", tedy absorbér vyrobený z mědi s malým obsahem teplonosné kapaliny na bázi alkoholu, která se teplem odpařuje a tím z absorbéru odebírá teplo. Páry stoupají do horní části trubice a tam kondenzují, čímž předávají teplo do okolo proudící nemrznoucí směsi solárního okruhu. Kondenzát pak stéká zpět na dno trubice a koloběh se opakuje. Teplo z nemrznoucí směsi solárního okruhu je pak přes výměník v bojleru nebo v solárním zásobníku akumulováno do topné nebo do teplé užitkové vody. Vakuové trubice jsou oddělené od solárního okruhu měděným sběračem, při poškozené jedné nebo více trubic tak kolektor funguje dál. Při výměně trubic také není nutné vypouštět nemrznoucí směs ze solárního okruhu, výměna trubic je pak relativně jednoduchá. Některé typy vakuových trubicových kolektorů umožňují i přímý průtok nemrznoucí kapaliny ze solárního okruhu, výměna poškozených trubic je pak náročnější a neobejde se bez vypuštění solárního okruhu. Trubicové vakuové kolektory jsou díky výborným izolačním schopnostem (které zajišťuje právě vakuum) nezávislé na teplotě okolního prostředí. Kolektor je pak oproti klasickým nevakuovaným kolektorům účinnější v přechodných obdobích a je také účinnější při získávání energie z difúzního rozptýleného záření, energetický zisk může činit až 900kWh na čtvereční metr. V průběhu letních měsíců v období vyšších teplot je účinnost vakuových trubic přibližně shodná s ostaními typy kolektorů, výhoda vakua se projeví až během přechodných a zimních měsíců. Zásadní nevýhodou trubic je větší náchylnost k mechanickému poškození, které může způsobit například sněhová pokrývka a led v zimních měsících. Vakuové trubice jsou oproti nevakuovaným technologiím také 2 až 3 násobně dražší. Využití trubicových vakuových kolektorů Trubicové kolektory lze použít pro přípravu TUV, přitápění nebo ohřev bazénu. Přitápění v objektu je výhodnou variantou vzhledem k vyšším účinnostem kolektoru při zhoršených slunečních podmínkách v přechodných měsících a v zimě. Účinnost během teplých letních měsíců je u vakuových trubic srovnatelná s nevakuovanými kolektory. 4.Koncentrační kolektory na bázi lineární Fresnelovy čočky Koncentrační sluneční kolektor je víceúčelové zařízení, v němž jsou originálním způsobem skloubeny prvky aktivního i pasivního solárního systému. Základním konstrukčním prvkem je koncentrátor slunečního záření - lineární Fresnelova čočka, vyráběná ze skla metodou kontinuálního lití s koeficientem koncentrace cca 5. Dvojskla s lineární Fresnelovou čočkou osazená do hliníkových nebo dřevěných zasklívacích rámů jsou pak součástí střešního pláště a nahrazují střešní krytinu. Lineární Fresnelova čočka soustřeďuje přímou složku slunečního záření do lineárního ohniska, kde se nachází absorbér z hliníkového profilu s vyvložkovanou měděnou trubkou, na 9

kterém dochází k přeměně koncentrovaného slunečního záření na teplo. To je z absorbérů odváděno teplonosnou kapalinou, která jimi protéká do zásobníků TUV. Se změnou polohy Slunce na obloze se mění i poloha ohniska Fresnelových čoček. Z toho důvodu je rám s absorbéry pohyblivý a řídící elektronika kolektoru se stará o to, aby se absorbéry vždy nacházely v místě maximálního slunečního záření, tedy v ohnisku čoček. Osvětlovací funkce kolektoru - střešní plášť nad místností je transparentní (průsvitný) a do prostoru pod kolektorem tak prochází sluneční záření. Jeho energeticky významná část přímá složka je čočkou zkoncentrována a pohlcena na absorbérech. Interiér je tak rovnoměrně osvětlen pouze rozptýleným světlem bez kontrastních stínů a není vystaven světelným "šokům", které způsobuje proměnlivá oblačnost. Klimatizační funkce kolektoru - energeticky významná přímá složka slunečního záření je zkoncentrována Fresnelovou čočkou na pohyblivé absorbéry a na jejich černém povrchu je přeměněna na teplo. Ve formě ohřáté teplonosné kapaliny je pak zhruba 60% energie přímé složky slunečního záření odvedeno mimo prostor, nad kterým jsou nainstalovány kolektory. Tento jev významně přispívá ke snížení energetické zátěže interiéru pod kolektorem zejména v letních měsících. Sluneční záření se po průchodu běžným sklem změní uvnitř v místnosti na teplo, které je pak nutné energeticky náročnou klimatizací odvětrávat. V zimních měsících kolektor propouští rozptýlené sluneční záření do místnosti, kde se mění v teplo, které působením skleníkového efektu v místnosti zůstává a přispívá tak ke snížení nákladů na vytápění. Příprava teplé užitkové vody - teplo, které vzniká na černém povrchu absorbérů fototermální přeměnou koncentrovaného slunečního záření je odváděno protékající teplonosnou kapalinou a prostřednictvím výměníku tepla je předáváno do akumulační nádrže nebo do bojleru. Využití koncentračních kolektorů Koncentrační kolektor je v první řadě prosvětlovací stavební prvek, až sekundárně poskytuje funkci zachytávání tepla pro výrobu TUV nebo vytápění. Účinnost koncentračního kolektoru je oproti klasickým kolektorům přibližně třetinová (vztaženo na metr čtvereční plochy). Jeho nasazení přichází v úvahu tam, kde by použití klasických kolektorů nebylo možné, například v historických objektech nebo v historických jádrech měst. Koncentrační kolektory lze využít také tam, kde má prosvětlení prostoru přednost před výrobou tepelné energie, tedy do zimních zahrad nebo nad vnitřní bazény. 5.Plastové absorbéry pro přímé temperování bazénové vody Na černém solárním plastovém absorbéru dochází k přeměně dopadajícího slunečního záření na teplo. Teplo je využíváno především pro ohřev vody ve venkovních bazénech a nebo pro potřeby zahrádkářů, chalupářů a chovatelů. Účinnost plastových absorbérů Plastové absorbéry nejsou nijak zaizolovány proti vnějšímu prostředí. Jejich účinnost je tedy tím vyšší, čím vyšší je teplota okolního prostředí. Jakmile teplota vzduchu poklesne, nebo v případě, že fouká silnější vítr, účinnost kolektorů klesá. To může být nevýhodou v případě použití absorbéru v jarních a podzimních měsících. 6.Teplovzdušné kolektory Teplovzdušný kolektor je solární zařízení, které slouží k přitápění objektů v přechodném období. Je možné je používat nezávisle v kombinaci s klasickým ústředním vytápěním nebo společně s elektrickým přímotopným vytápěním konvektorovými otopnými tělesy. Jedná se o solární panel k přímému ohřevu vzduchu. Sluneční záření se při dopadu na absorbér mění na 10

teplo a ohřívá vzduch uvnitř kolektoru. Při zahřátí vzduchu nad 33°C se automaticky uvádí do provozu ventilátor, který ve spodní části kolektoru nasává chladný vzduch z objektu a vhání do místnosti vzduch ohřátý. Tento typ kolektoru je vhodný pro umístění na jižní stěnu nebo na jižní střechu objektu.

11

Zhodnocení účinnosti teplovodních solárních kolektorů Zpracovali: Mgr. Naděžda Štysová, RNDr. Jan Pokorný,CSc., RNDr. Dalibor Štys, CSc., Ing. Vladimír Kučeravý Úvod Firma ENVI s.r.o. z Třeboně nainstalovala solární zařízení, určené pro celoroční přípravu 9 325 litrů teplé vody, na střechách objektů domova důchodců a penzionu Hvízdal v Českých Budějovicích na přelomu let 2001 a 2002. Pro ohřev vody toto zařízení využívá fototermickou přeměnu slunečního záření, dopadajícího na absorbční vrstvu 72 plochých slunečních kolektorů (127 m2). Předpokládaný roční energetický zisk ze solárního zařízení by měl být 74 446 kWh/rok. Vzhledem k tomu, že denní průměrná potřeba teplé vody v domově důchodců a v penzionu je 12,7 m3 a roční spotřeba energie na její přípravu činí 242 725 kWh, měla by procentuální úspora energie pro přípravu teplé vody při použití solárního systému dosáhnout 30,6 %. V Českých Budějovicích se hodnota radiace v rovině 45° pohybuje kolem 1180 kWh/m2 za rok. Z toho usuzujeme, že účinnost solárního systému by mohla být až 50%. Popis solárního systému na přípravu teplé vody Použité ploché sluneční kolektory Heliostar 202N mají rozměr 75x1008x2008 mm, absorbční plocha činí 1,76 m2, hmotnost je 45 kg. Jsou vyrobeny z hlubokotažné korozivzdorné slitiny Al-Mg a izolovány 40 mm čedičové plsti. Solární absortivita je minimálně 0,93, tepelná emisivita činí maximálně 0,2. Pracovní teplota dosahuje hodnot menších než 100°C, maximální teplota na povrchu absorbéru při chodu naprázdno je 180°C. Při instalaci bylo použito 72 kolektorů Heliostar H202N s celkovou absorpční plochou 127 m2. Jednotlivé kolektory jsou mezi sebou propojeny paralelně do dílčích kolektorových polí po čtyřech a po osmi kolektorech. Počet kolektorů i jejich rozmístění jsou dány prostorovými možnostmi i vzájemným odstupem jednotlivých kolektorových polí tak, aby nedocházelo k zastínění ani v zimních měsících. Kolektory jsou orientovány na jih se sklonem 45°, což zaručuje optimální využití solárního systému v průběhu celého roku. Vstupy a výstupy dílčích kolektorových polí jsou napojeny na ocelové sběrací potrubí. Vzhledem k uspořádání technologické zástavby na střechách objektů jsou dílčí kolektorová pole řazena do dvou sekcí, jedna s 30 kolektory na střeše domova důchodců a druhá s 42 kolektory na střeše penzionu. Každá z těchto sekcí má vlastní sběrací potrubí. Po vstupu do objektu se obě sběrací potrubí spojují a do strojovny solárního zařízení v přízemí domova důchodců už pokračuje rozvod primárního okruhu pouze dvěma stoupacími trubkami pro přívod a odvod teplonosného média. Potrubní rozvody primárního okruhu solárního zařízení jsou za účelem minimalizace tepelných ztrát izolovány. Rozvody na střeše objektů, vystavené povětrnostním vlivům, jsou izolovány izolací z minerální plsti o tloušťce 30 až 40 mm a opláštěny 0,8 mm silným hliníkovým plechem, aby se zabránilo mechanickému poškození izolace a degradaci izolačního materiálu vlivem UV složky slunečního záření. Pro předávání tepla z teplonosného média do vody slouží deskový výměník Alfa Laval, umístěný ve strojovně solárního zařízení. Aby se zajistila účinná cirkulace teplonosného média v primárním okruhu solárního systému, používá se cirkulační čerpadlo Grundfos UPSD 32-120. Kvůli vyrovnání objemových změn teplonosného média při jeho ohřívání a chladnutí je do primárního okruhu vřazeno osm tlakových expanzních nádob. Aby se zajistil celoroční provoz solárního zařízení, je primární okruh vyplněn 600 l nemrznoucí směsi Solaren (voda s monopropylenglykolem).

12

Sekundární – zásobníkový okruh slouží k ukládání tepla, získaného fototermickou přeměnou sluneční energie na energii tepelnou na selektivní absorbční vrstvě plochých slunečních kolektorů, do čtyř solárních akumulačních nádrží. Nádrže, každá o objemu 1 865 l, jsou řazeny za sebou a umístěny v přízemí objektu. Vnitřní povrch nádrží je opatřen nátěrem Bisil, vnější strana je pak izolována vrstvou minerální plsti a opláštěna hliníkovou fólií s drátěným pletivem. Každá nádrž je vybavena teploměrem, aby se daly sledovat provozní stavy systému. Teplo z kolektorů je do akumulačních nádrží předáváno v deskovém výměníku tepla. I v sekundárním okruhu je osazeno cirkulační čerpadlo. Spouští se zároveň s oběhovým čerpadlem primárního okruhu. Zajišťuje cirkulaci teplé vody v akumulačních nádržích a tím jejich postupné nabíjení teplem, dodaným slunečními kolektory. Rozvody vody v sekundárním okruhu jsou vyrobeny z plastových trubek, izolovaných po celé délce izolací Mirelon. Aby se zajistily kontinuální dodávky teplé vody pro objekty domova důchodců a penzionu i v období s nízkou intenzitou slunečního svitu, byl solární systém pro přípravu teplé vody doplněn zařízením pro decentralizovanou přípravu teplé vody. Energie získaná ze slunečních kolektorů ohřívá vodu v nádržích č.1,2,3,4. Z nádrže č.4 je předehřátá voda vedena do nádrže č.5 a odtud pak k jednotlivým odběrným místům. Ohřátí nebo dohřátí vody na 60°C v této nádrži, pokud nestačí energie ze slunečních kolektorů, se provádí pomocí tepla z veřejného horkovodu. Měření výkonových parametrů Měření výkonových parametrů zajišťuje zařízení MT 500, které se skládá z průtokové části zabudované do potrubí a vyhodnocovací jednotky, jenž z velikosti průtoku a teplot, naměřených v přívodním a vratném potrubí, počítá aktuálně dodávané množství tepla. Aktuální hodnoty jsou pak zobrazovány na jednořádkovém LCD displeji. Dodatečně byl osazen modul archívu a hodin reálného času. Pro měření a archivaci meteorologických dat byly použity tyto přístroje a čidla: datalogger M 4216, pyranometr CG 420, anemometr W2t a teplotní čidla Pt 100. Monitorování systému se provádělo v průběhu dvou let od 1.1. 2003 do 31.12. 2004 a probíhá i nadále.Data se ukládají dvojím způsobem: jedním dataloggerem je meteostanice a druhý datalogger je ve strojovně solárního systému. Jednou měsíčně jsou data stahována do laptopu. V průběhu let 2003 a 2004 byly sledovány hodnoty radiace, teplot na vstupech a výstupech, velikost průtoku a zjišťován výkon slunečních kolektorů. Měřené veličiny jsou snímány třemi způsoby: v desetiminutových průměrech, v hodinových průměrech a v denních průměrech. Z grafu 1 lze vyvodit, že od března do srpna postupně rostl výkon kolektorů, protože v této době je úhel nastavení kolektorů nejblíže optimu a zároveň doba osvitu je již dostatečně dlouhá. Nejvyššího energetického zisku bylo dosaženo vždy v srpnu. V roce 2003 bylo dosaženo hodnoty 9 740,8 kWh, v roce 2004 hodnoty 9 050 kWh. Výsledky měření Tabulky 1 a 2 ukazují výsledky naměřených měsíčních hodnot za dva roky měření. Objevují se zde hodnoty sluneční radiace v rovině kolektorů 45°, hodnoty energetických zisků jednoho kolektoru i celého systému, hodnoty účinnosti systému a hodnoty nejvyššího tepelného výkonu systému. Všechna data, která se nacházejí v grafech a tabulkách, pro hodnoty globální radiace a energetického zisku jsou spočítána z hodinových nebo denních průměrů naměřených hodnot. Tabulka 1 Měsíční hodnoty radiace, energetický zisk jednoho kolektoru, energetický zisk celého systému, účinnost systému a nejvyšší tepelný výkon systému v roce 2003

13

Měsíc

Radiace (kWh/m2) v rovině kolektorů 45° leden 38,2 únor 72,4 březen 107,3 duben 134,5 květen 147,9 červen 154,2 červenec 142,7 srpen 158,2 září 131,0 říjen 75,6 listopad 52,3 prosinec 40,2 celkem 1 254

Radiace (kWh) v rovině kolektorů 45° 4 836,45 9 168,81 13 601,95 17 046,66 18 736,21 19 541,53 18 083,10 20 051,51 16 599,60 9 582,73 6 622,23 5 090,76 158961,54

Energetický zisk jednoho kolektoru (kWh/m2)

Energetický zisk systému (kWh)

9,7 21,7 41,3 56,1 67,0 72,5 64,0 76,9 58,3 23,2 16,7 7,4 514

1 226,9 2 750,8 5 232,2 6 103,3 8 489,7 9 181,4 8 104,4 9 740,8 7 392,8 2 933,9 2 117,8 941,4 65 216

Účinnost systému (%) 25 30 38 36 45 47 45 48 44 31 32 18

Nejvyšší tepelný výkon systému (kWh/den) 212,22 298,33 409,44 416,39 443,33 442,22 430,56 409,17 406,11 278,89 236,67 138,33

Tabulka 2 Měsíční hodnoty radiace, energetický zisk jednoho kolektoru, energetický zisk celého systému, účinnost systému a nejvyšší tepelný výkon systému v roce 2004 Měsíc Radiace Radiace Energetický Energetický Účinnost Nejvyšší (kWh/m2) (kWh) zisk jednoho zisk systému systému tepelný v rovině v rovině kolektoru (kWh) (%) výkon kolektorů kolektorů (kWh) systému 45° 45° (kWh/den) leden 72,13 9 140,42 22,21 1 599,44 17 190,83 únor 74,18 9 399,89 31,30 2 253,89 24 289,17 březen 116,18 14 722,83 65,86 4 742,22 32 389,44 duben 139,85 17 722,10 91,63 6 597,22 37 424,17 květen 135,88 17 218,52 84,67 6 096,39 35 418,61 červen 121,22 15 361,11 95,16 6 851,39 45 447,22 červenec 129,47 16 406,69 109,60 7 891,39 48 453,33 srpen 138,50 17 550,60 125,69 9 050,00 52 440,56 září 124,45 15 770,65 96,92 6 978,06 44 467,22 říjen 89,08 11 288,22 listopad 44,34 5 618,75 prosinec 55,55 7 039,72 celkem 1 240,83 157 239,5 723,10 52 060,00 Solární instalace fungovala stabilně po celou testovací dobu. Koroze částí systému nebyla pozorována. Kontrolní měření hodnot pH a hustoty kapaliny po roce činnosti ukázala, že Solaren má stabilní složení. Solární instalace vyžadovala pouze minimální množství údržby a kontrol.Údržba se prováděla v pravidelných intervalech a zahrnovala kontrolu provozních parametrů systému, kontrolu tlaku v primárním okruhu, kontrolu znečištění povrchu kolektorů, čištění filtrů v primárním a 14

sekundárním okruhu i systému decentralizované přípravy teplé vody, kontrolu tlaku v expanzních tlakových nádobách atd. Koncem roku 2004 došlo k poruše zařízení pro sběr a ukládání dat, a proto výsledky měření za měsíce říjen, listopad a prosinec chybějí. Firma ENVI s.r.o. provedla další instalaci solárního zařízení v Jindřichově Hradci na přelomu let 2002 a 2003. V tomto případě se jednalo o systém pro celoroční přípravu 400 litrů teplé užitkové vody a temperování bytu v bytovém domě v historickém jádru města. Instalace byla provedena při renovaci části objektu. Pro instlaci byly opět použity kolektory Heliostar H202N,tentokrát se instalovalo 5 kolektorů s celkovou absorpční plochou 8,8 m2. Na měření se použily stejné přístroje, jako u předešlého systému, navíc byl přidán datalogger M 4016G jako telemetrická stanice. Telemetrická stanice M 4016G je postavena na průmyslovém modulu M 35 od firmy Siemens, který s řídící mikroprocesorovou jednotkou tvoří celek pro samostatný sběr dat, jejich následnou archivaci a přenos prostřednictvím GSM sítě. Telemetrická stanice obsahuje 8 analogových vstupů, 8 digitálních vstupů, nastavitelných jako binární nebo pulsní vstupy, frekvenční vstup a datovou paměť. Telemetrická stanice využívá komunikační software MOST 32, což je základní programový produkt pro nastavení přístrojů a přenášení archivovaných dat včetně jejich zpracování. Program pracuje pod Win95 a výše. Verze MOST/G umožňuje i odesílání a příjem SMS. Data jsou nejdéle v týdenních intervalech stahována a archivována. Během let 2003 a 2004 se sledoval průběh radiace a výkon kolektorů v jednotlivých měsících. Z grafu 2 je možno vysledovat, že v březnu, dubnu, květnu a září se postupně zvyšoval výkon kolektorů, což samozřejmě souvisí s dostatečně dlouhou dobou osvitu i s úhlem nastavení kolektorů. V červnu a červenci došlo k propadu výkonu kolektorů z důvodu nízkého odběru vody. Tabulka 3 Jindřichův Hradec 2003 měsíc Radiace Radiace (kWh/m2) (kWh) v rovině v rovině kolektorů kolektorů 45° 45° leden 34,60 304,51 únor 87,74 772,14 březen 117,20 1031,30 duben 139,22 1225,11 květen 157,80 1388,62 červen 165,81 1459,17 červenec 139,54 1227,98 srpen 166,10 1461,64 září 133,05 1170,86 říjen 70,91 624,01 listopad 47,71 419,84 prosinec 32,40 285,16 celkem 1292,08 11370,34

Energetický zisk jednoho kolektoru (kWh/m2) 5,87 27,24 33,30 42,46 44,44 33,51 27,04 43,71 43,90 18,67 12,78 4,70 337,62

Energetický zisk systému (kWh) 51,69 239,70 293,00 373,63 391,09 294,89 237,95 384,61 386,35 164,33 112,46 41,33 2971,03

Účinnost systému (%) 17 31 28 31 28 20 19 26 33 26 27 15

Nejvyšší tepelný výkon systému (kWh/den) 14,79 19,18 21,59 21,23 22,18 16,46 20,15 18,66 22,65 17,03 12,67 7,72

15

Tabulka 4 Jindřichův Hradec 2004 měsíc Radiace Radiace (kWh/m2) (kWh) v rovině v rovině kolektoru kolektoru 45° 45° leden 45,14 397,23 únor 62,71 551,83 březen 108,20 951,90 duben 126,34 1111,82 květen 129,63 1140,76 červen 130,84 1151,36 červenec 133,67 1176,32 srpen 142,11 1250,53 září 114,54 1007,98 říjen 84,86 746,78 listopad 30,89 271,87 prosinec 34,41 302,85 celkem 1143,34 10061,23

Energetický zisk jednoho kolektoru (kWh/m2) 7,48 14,05 30,46 38,78 38,04 26,47 19,95 23,36 24,00 25,68 6,40 7,16 261,83

Energetický zisk systému (kWh) 65,85 123,66 268,02 341,26 334,79 232,93 175,52 205,59 211,18 225,96 56,33 63,02 2304,11

Účinnost systému (%) 17 22 28 31 29 20 15 16 21 30 21 21

Nejvyšší tepelný výkon systému (kWh/den) 10,64 14,50 20,89 20,46 21,15 20,01 19,54 14,20 18,15 17,66 10,70 8,68

Závěry Solární zařízení v Českých Budějovicích dosáhlo v roce 2003 energetického zisku 65 216 kWh/rok, v roce 2004 energetického zisku 52 060 kWh/rok. To znamená, že v prvním monitorovaném roce bylo dosaženo 87,6% předpokládaného energetického zisku, v druhém monitorovaném roce 69,9 % (z důvodu poruchy záznamu dat chybí hodnoty naměřené v měsících říjnu, listopadu a prosinci, a to je jeden z hlavních důvodů, proč je energetický zisk za rok 2004 nižší než v roce 2003). Účinnost systému od dubna do září 2003 se pohybovala mezi 36 a 48%. Účinnost systému od dubna do září 2004 se pohybovala od 35 do 52%. Použitím solárního systému se zabránilo vzniku 18 260,48 kg emisí CO2 za rok 2003 a nejméně 14 576,8 kg za rok 2004. Solární zařízení v Jindřichově Hradci dosáhlo v roce 2003 energetického zisku 2 971,03 kWh, v roce 2004 to bylo 2 304,11 kWh. Účinnost systému od března do května 2004 se pohybovala mezi 28% a 31%, od srpna do listopadu 2003 mezi 26% až 33%. Účinnost systému od března do května 2004 se blížila 31%, v letních měsících – z důvodu nízkého odběru vody – se snižovala až na 15%, od září do prosince se pohybovala mezi 21% a 30%. Díky solárnímu systému se zabránilo vzniku 831,89 kg emisí CO2 za rok 2003 a 645,15 kg emisí za rok 2004. Realizace obou systémů byly umožněny díky dotaci SFŽP.

16

Fotovoltaika Zpracoval: Vladimír Matajs Co je to fotovoltaický jev? Na rozhraní dvou polovodičových materiálů, na něž dopadá světlo, vzniká elektrické napětí. Světlo se skládá z nesčetných drobných nosičů energie, fotonů. Dopadnou-li tyto fotony na solární článek, budou uvolněny elektrony na n-vrstvě a přesouvat se k p-vrstvě křemíkového polovodiče. Tento přesun se nazývá průtok proudu a probíhá vždy od – do +. Jaký je rozdíl mezi fotovoltaickým článkem a panelem? Fotovoltaický článek je tenká (méně než 1mm) destička složená z křemíku a dalších materiálů o rozměrech přibližně 10 krát 10 centimetrů, napětí takového jednoho článku je při optimálních světelných podmínkách přibližně 0,5V. Fotovoltaický panel je sériově paralelní zapojení těchto článků, které jsou přilepeny na tedlarový podklad a uchyceny v hliníkové konstrukci pod solárním vysocepropustným sklem. Fotovoltaika je obvykle dodávána v podobě panelů, které se usazují do vhodných konstrukcí nad nebo do střešní krytiny, případně na terén. Co znamená jednotka výkonu Wp (Watt peak)? Nominální výkon fotovoltaických panelů je udáván v jednotkách Watt peak (Wp), jde o výkon vyrobený solárním panelem při standardizovaném výkonnostním testu, tedy při energetické hustotě záření 1000W/m2, 25°C a světelném spektru odpovídajícím slunečnímu záření po průchodu bezoblačnou atmosférou Země (Air Mass 1,5). Watt peak je jednotkou špičkového výkonu dodávaného solárním zařízením za ideálních podmínek, jde tedy přibližně o výkon dodávaný panelem nebo systémem za běžného bezoblačného letního dne. Jaké jsou typy fotovoltaických instalací? Fotovoltaika je využitelná v tzv. ostrovních systémech, tedy v místech bez elektrické přípojky. Takový systém slouží k výrobě elektřiny, která se uchovává v akumulátorech pro pozdější spotřebování. Fotovoltaický systém lze však vybudovat i tam, kde elektrická přípojka je, v takovém případě elektřinu buďto spotřebováváme a přebytky prodáváme, případně je fotovoltaický systém vybudován výhradně pro prodej vyrobené energie za výkupní cenu stanovenou Energetickým regulačním úřadem. Samostatnou kapitolou fotovoltaických systémů jsou FV elektrárny budované na k tomu vyhrazenému pozemku. Kolik energie vyrobí fotovoltaický panel? 1kWp nainstalovaného výkonu vyrobí za rok průměrně 900kWh elektrické energie. Tato hodnota může být vyšší až o 10% díky vyšší nadmořské výšce (nebo nižší, v nížinách bývají častěji mlhy a inverze), může však být nižší i díky nemožnosti umístit panely do optimální orientace. Vyrobený výkon se může lišit také v závislosti na geografickém umístění, statisticky nejvíce slunečních dnů je na Jižní Moravě a v Jižních Čechách, nejméně v Severních Čechách. Hodnota 900kWh/rok/1kWp je průměrná, závisí na počtu slunečních dnů v daném roce a to závisí na klimatických podmínkách, které jsou rok od roku různé. Do této hodnoty jsou započítány i ztráty na vodičích a měniči. Kolik metrů čtverečních je třeba na výkon 1kWp? 1kWp nainstalovaného výkonu obnáší přibližně 8 metrů čtverečních panelů. Pokud jsou panely instalovány na volný vodorovný terén do řad za sebou, je zapotřebí plocha přibližně

17

2,6x větší, než je plocha samotných kolektorů, protože řady musí být za sebou v takových rozestupech, aby si nestínily. Jaká je životnost fotovoltaických panelů? Většina výrobců udává životnost okolo 25 let. Záruční doba na panely a měniče je obvykle pět let, u měničů napětí se dá připlatit za prodlouženou záruku až na 7 až 20 let. Fotovoltaický panel však průběhu životnosti degraduje, výrobci obvykle garantují 90% účinnost po 12 letech a 80% účinnost panelu po 25 letech. Teoreticky lze provozovat fotovoltaický panel mnohem déle, například 30 let, otázkou je však výhodnost jeho provozování při neustále se snižující účinnosti a dále díky neustálému vývoji nových technologií může za 20 let (tedy po uplynutí doby garantované výkupní ceny) být výhodnější nakoupit nové, účinnější a levnější fotovoltaické panely. Jaký je optimální sklon a orientace panelů? Ideální orientace je přímo na jih, při orientaci v rozsahu jiho-východ až jiho-západ jsou maximální ztráty dosaženého výkonu přibližně 5%. Panely lze orientovat i vodorovně při ztrátě 10% nebo svisle při ztrátě 30%. Sklon panelů závisí na typu systému a způsobu jeho využívání, při celoročním provozu ostrovních systémů je lépe umístit panely více "nakolmo" (49°), protože sluneční kotouč je nízko v zimních měsících, naopak maximalizaci zisku u systémů pro výrobu elektřiny do sítě dosáhneme umístěním panelů více "naležato" (32°), protože během letních měsíců, kdy je nejvíce slunečních dnů a Slunce je vysoko na Zemi dopadá 75% ročního úhrnu globálního záření. Jak se vyrobená energie vykupuje a co je to zelený bonus? Fotovoltaický systém můžete mít na výrobu výhradně do sítě distributorské firmy, v takovém případě inkasujete výkupní cenu (13,46Kč/kWh bez DPH). Pokud část elektrické energie spotřebováváte, inkasujete zelený bonus (12,65Kč/kWh bez DPH) s tím, že spotřebovanou energii nemusíte nakupovat, čímž realizujete úsporu. Zelené bonusy lze inkasovat i za výrobu energie do akumulátorů u ostrovních systémů, vyrobená energie však musí být měřena. Zelený bonus je zkráceně "prémie za výrobu elektřiny čistým způsobem". Výkupní cena i zelený bonus jsou garantovány na 20 let od uvedení systému do provozu. Kolik stojí fotovoltaický systém? Cena fotovoltaických systémů se obvykle udává v ceně za instalovanou 1kW výkonu zařízení. Tato cena klesá s velikostí budovaného systému, protože můžeme realizovat množstevní slevy a podobně, reálné je instalovat velkou solární elektrárnu za cenu okolo 135.000Kč/kWp. Pokud však budeme poptávat fotovoltaický systém o výkonu pouhé 1kWp, je dost pravděpodobné, že nás vyjde na částku okolo 160.000Kč. U cenových nabídek je nutné rozlišovat, co vše je součástí ceny - některé firmy do ceny instalace nezahrnují asistenci při získání licence na výrobu elektřiny, při získání smlouvy o připojení s distribuční společností a asistenci při podávání žádosti o dotaci.

18

Voda v krajině Zpracoval: RNDr. Jan Pokorný, CSc. Krajinou rozumíme část zemského povrchu s typickou kombinací přírodních a kulturních prvků. Žijeme v kulturní krajině, dlouhodobě využívané člověkem. Pouze v odlehlých místech Země a v některých národních parcích můžeme poznávat krajinu přirozenou, kterou neutváří člověk přímo svoji činností. Šest miliard obyvatel Země přetváří na začátku třetího tisíciletí svoji krajinu rychlým tempem, soustavným úsilím a globálně díky globálně sdíleným technologiím a principům hospodaření. Fosilní paliva umožnila transport zboží denní potřeby na dálku a exodus obyvatel z venkova do měst a odpoutání člověka od základního zdroje obživy – od půdy, od krajiny. V rozvinutých zemích pracuje v zemědělství méně než 5% populace, obyvatelé měst ztratili kontakt s krajinou a neuvědomují si, že zemědělec a lesník určuje svým hospodařením množství a kvalitu vody v tocích, ovlivňuje klima a vytváří základní podmínky pro život včetně potravin a obnovitelných zdrojů. Současný anglický historik, Clive Ponting ukazuje ve své knize „Zelená historie světa“, že vývoj a zánik velkých lidských civilizací má společné rysy – člověk zemědělec odvodňuje močály, žďáří lesy a jeho stáda domestikované zvěře vypásají trvalé travní porosty. Lidské civilizace odvodňují krajinu a vyčerpávají zdroje Dva miliony let se člověk živil na Zemi převážně lovem a sběrem, teprve „nedávno“ v průběhu několika tisíc let se způsob života člověka změnil – stal se zemědělcem – pěstuje plodiny a pase zvířata. Tato nejdůležitější změna v historii člověka se odehrávala nejdříve v jihozápadní Asii, v Číně a ve střední Americe. Vyšší produkce potravin vedla k růstu populace, vzniku sídlišť a rozvoji hierarchické společnosti. Před 10 000 roky, tedy po konci poslední doby ledové, žily na Zemi asi 4 miliony lidí a populace pomalu vzrůstala na 5 milionů v průběhu dalších pěti tisíc let. Poté s rozvojem zemědělství počet lidí na Zemi začal rychleji růst, populace se zdvojnásobovala přibližně za každé milénium až na 50 milionů před 1000 roky, další zdvojnásobení přišlo za 500 let, další za následujících 200 let a poté během 300 let dosáhla světová populace dnešního stavu 5 – 6 miliard. První domestikované zvíře byl pes. Doklady o tom jsou z Austrálie, kde žil s původními obyvateli (aboriginci) již před c. 20 – 30 000 roky. Ovce a kozy se začínají chovat před 8000 roky, skot zdomácňuje ještě později. Pozoruhodné je, že většina civilizací až do dnešní doby pěstuje pšenici a ječmen (Mezopotámie, Egypt., Evropa). Tyto dvě obilniny byly vyšlechtěny ze stepních trav, vyžadují proto stepní podmínky a provázejí lidské civilizace od jejich počátku. Jejich kořeny nesnášejí zatopení a půda pro jejich pěstování musí být proto odvodněna. V Řecku měnilo zemědělství krajinu postupně již od 5000 př.n.l. a v průběhu několika tisíců let se posunovaly zemědělské praktiky na sever do Evropy, kde se musel vykácet klimaxový les a obdělat půda. V mírném pásmu zaujímal původní les před rozvojem zemědělství cca 90 % plochy, na území našeho státu se začalo systematicky odlesňovat na přelomu prvního a druhého tisíciletí, tedy v ranném středověku. Současné lesní porosty se zásadně liší od lesa původního, jsou to převážně stejnověké kultury převážně jednoho druhu dřevin, které se sklízejí v mýtním věku a dřevo (biomasa) se odváží. Původní les měl mnoho 19

druhů dřevin různého věku. Biomasa v porostech zůstávala. Studium vodního a tepelného režimu zachovalých pralesních porostů prokázalo uzavřený koloběh vody a živin v těchto původních porostech oproti lesním porostům současným, které jsou často odvodněny. V Číně se pěstovaly i odlišné plodiny – proso a rýže, chovala se drůbež a prasata. Rýže se pěstovala nejprve „na sucho“; zakládání klasických rýžovišť a pěstování rýže na zaplavené půdě, přišlo později a je to výjimečný způsob recyklace vody a látek, využívající též mikroorganismy (sinice) k vázání vzdušného dusíku (přirozené hnojení). Rýže se začala pěstovat brzy též v Indii a jihovýchodní Asii. Před více než 5000 roky v Mezopotámii a v Egyptě, několik století později v údolí Indu a o tisíc let později v Číně a o další dvě tisíciletí později na území střední Ameriky se ustavily hierarchické, militaristické společnosti vedené náboženskými a světskými (politickými) elitami. Většinu populace tvořili zemědělci, bezzemci a otroci. Vytvářely se různé státní útvary, které spolu bojovaly, potíraly se navzájem avšak jejich způsob uspořádání a způsob hospodaření byl v principu shodný - poškozovaly podstatně prostředí, což je přivádělo k politickému krachu a podrobení se jiné mocnosti, která svoje prostředí ještě nestačila zdecimovat. Například, civilizace středního Jordánu vyčerpala svoji krajinu již 6000 př.n.l., po odlesnění se zrychlila eroze půdy a snížila její úrodnost. Zvykli jsme si, že archeologové objevují historii dřívějších civilizací ve zdevastované krajině bez stromů a trvalé funkční vegetace (např. Egypt, Persie, Golfský záliv). Civilizace se rozvíjí v úrodné krajině s bohatou vegetací a dostatkem vody, postupně vysouší krajinu, poté zavlažuje, (pšenice se nahrazuje ječmenem), půda se zasolí a přestává rodit. V údolí Indu zkolabovala civilizace po odlesnění pro zemědělskou půda a pálení cihel pro stavbu chrámů cca 1400 př.n.l. Odlesnění povodí Žluté řeky v Číně a japonských řek způsobilo silnou erozi. Křesťanské království v Etiopii vyčerpalo v krátkém časovém období krajinu kolem roku 1000 (Eritrea) a bylo nuceno přesunout své hlavní město. Situace se opakovala, když se stala hlavním městem Addis Abeba .(1883) a za dvacet let byl zdevastován les v okruhu více než 100 km, lesy byly vykáceny a stromy použity na výrobu dřevěného uhlí. Středomoří (Mediterán): současná krajina s olivami, vinicemi, pastvinami a macchií (xerofytní křoviny) je výsledkem zemědělského hospodaření. Oliva patří k nejodolnějším stromům vůči suchu, kořenuje do hloubky přes 10m. Před rozvojem zemědělství zde byly duby, buky, cedry a borovice. Dřevo se spotřebovalo na pálení a stavby, tráva je vypasena a půda odnesena erozí. V Libanonu se zachovalo jen několik cedrů, jako symbol státu, podobně v Sýrii. Podobná je situace na blízkém východě, v Afganistanu a střední Asii. Plato popsal sugestivně „plundrování“ krajiny v Critias (str. 76, C. Pontony 1991)“. To co zde nyní zůstalo je ve srovnání s tím, co zde bylo dříve jako kostra nemocného člověka, tuk a měkká zem odplaveny (promrhány) a zůstala holá kostra země…některé hory poskytují potravu pouze včelám a přitom nedávno na nich rostly stromy“ Dále popisuje jak „voda po dešti rychle odtéká zatímco dříve dešťovou vodu využívaly četné lesy a pastviny a bohatá jílovitá půda uchovávala vodu a napájela četné prameny.“ Zemědělství v Egyptě fungovalo po více než 5000 let, záplavy na dolním toku Nilu přicházely pravidelně avšak s různou intenzitou a ovlivňovaly prosperitu společnosti v deltě nejdelší řeky světa. Snahy regulovat výkyvy záplav vyvrcholily postavením Asuánské přehrady v padesátých letech 20. století, půda degraduje, protože sedimenty se usazují převážně v přehradě. Státy na povodí Bílého i Modrého Nilu se řídí smlouvami o sdílení vody v Nilu. Tyto smlouvy pocházejí z počátku dvacátého století, kdy tuto část Afriky ovládali 20

Britové. Smlouvy zaručují Egyptu minimální průtok Nilu, státy na horním toku nesmí měnit tok řeky, odvádět vodu, stavět přehrady bez souhlasu Egypta. Přesto a právě proto, je otázka množství odtékající vody do dalšího státu trvalým objektem rozhovorů a zdrojem napětí. A to člověk vnímá pouze vodu v jejím tekutém stavu a v tocích. Hovoříme o koloběhu vody, ale vnímáme pouze jeho část (vodu tekutou), nevnímáme vodní páru, která je nedílnou součástí koloběhu a nevnímáme vodu na plochách, v krajině, v půdě, v rostlinách. Vývoj naší krajiny od posledního zalednění s ohledem na koloběh vody, odtok látek a tok sluneční energie Výzkumy jezer na jihu Švédska, které vedl počátkem 70. let dvacátého století Digerfeldt a jež byly zaměřeny na pochopení vývoje krajiny, odhalují vývoj krajiny od jejího posledního zalednění: zpočátku (12000 př. n.l.) těsně po ústupu zalednění , byla rychlost zanášení jezer poměrně vysoká. Během dalších 3000 – 4000 let se rychlost zanášení jezer snížila až 10x a udržovala se na nízké úrovni (0,1 – 0,2 mm/rok) až do druhé poloviny 19. století. Prudké zvýšení sedimentace nastalo, když města a příměstské zóny začaly odvádět své splašky do jezer, tehdy se rychlost ukládání zvedla téměř 100x na 8 – 10mm za rok. Současně se obsah živin v povrchových vodách zvyšoval následkem odvodňování krajiny (půdy), protože odvodnění půdy je provázeno rozkladem (mineralizací) organických látek v půdě, okyselováním a odtokem živin, zejména alkálií (vápník, hořčík, draslík, sodík). Poznatky o vývoji koloběhu vody, látek a energie v naší krajině pod vlivem člověka znázornil v ikonickém modelu W. Ripl. Postglaciální pionýrská vegetace Nedávno, v době ledové, bylo na našem území sucho a chladno, vegetace připomínala tundru. Na sever od nás pokrýval krajinu ledovec. Po ústupu ledovců se formovaly vodní toky. Srážky byly spíše nepravidelné, voda odtékající poměrně rychle z krajiny byla bohatá na živiny. Převládal otevřený (dlouhý koloběh vody) mezi oceánem a pevninou. Klimaxové porosty Krajina postupně porůstala vegetací, přirozeným vývojem (sukcesí) se na rozsáhlých plochách vytvořily dlouhodobě ustálené formy vegetace (klimax), na území našeho státu to byl převážně smíšený les s nesčetnými druhy nejrůznějších organismů, které mají jedno společné – váží ve svých tělech vodu a podle nabídky vody a živin se rozmnožují, rostou, odumírají a stávají se zdrojem obživy jiným organismům. Voda a živiny v takových ekosystémech obíhají. Provázán je tok sluneční energie, vody a látek. Voda odtéká z těchto porostů rovnoměrně a obsahuje málo živin a dalších látek, protože ty jsou využívány a vázány v tělech organismů. Převažuje uzavřený (krátký) koloběh vody- voda se slunečním zářením z porostů odpařuje (evapotranspirace) a vodní pára se sráží na chladnějších místech a zejména v noci, vyrovnávají se tak teploty v prostoru i v čase. Při výparu se totiž sluneční energie spotřebovává (0.7 kWh/L) a při kondenzaci se opět uvolňuje. Transport látek krajinou se zmenšil, řeky tekly klidně, snížila se rychlost ukládání sedimentů, klima bylo mírné. Další dvě stádia ukazují následky zásahů člověka v krajině Kolonizace krajiny – kulturní porosty se zvýšeným odtokem látek. Klimaxové porosty se zachovaly v severní Evropě zhruba do 1500 př. n.l., na našem území až do raného středověku, kdy je člověk začal se stoupající intenzitou kultivovat, tedy přeměňovat na zemědělskou půdu. Při tehdejší populační hustotě, samoregulační mechanizmy uvnitř systému ještě dovolovaly trvale udržitelný rozvoj. Na malých plochách se pěstovaly různé plodiny a domácí zvířata, cykly vody a živin byly ještě uzavřené. Postupně se však zvětšují pole, snižuje 21

druhová pestrost kultur, odvodňuje se půda a napřimují vodní toky. V krajině ubývá voda vázaná do organismů a půdy (zelená voda), snižuje se hladina podzemní vody, půda je střídavě zaplavována a vysoušena, což vede ke zrychlenému rozkladu organických látek v půdě, k okyselování půdy a odtoku (ztrátám) látek. Půda se okyseluje, povrchové vody trpí naopak nadbytkem živin, zhoršuje se kvalita odtékající vody, vytvářejí se vodní květy. Navíc voda odtéká nepravidelně podle dešťových srážek. Střídá se sucho a povodně, zvyšuje se četnost přívalových srážek. Krátký (uzavřený) cyklus vody je nahrazován cyklem dlouhým (otevřeným) – voda rychle odtéká z krajiny, snižuje se množství vody odpařované evapotranspirací, ubývá mlh, rosy a místních drobných srážek, zvyšují se proto teplotní rozdíly v krajině. Před zásahy člověka byla elektrická vodivost vody (měřítko koncentrace iontů) v povrchové vodě 10 – 30uS.cm-1, odtok fosforu okolo 10 ugP.L-1 nebo méně a odtok dusíku cca 50 – 300 ug.L-1. Elektrická vodivost postupně stoupla na 150 – 300 uS.cm-1, koncentrace fosforu a dusíku na odtoku z krajiny stouply pětinásobně. Růst měst v průmyslové revoluci přinesl další dramatické skoky v úniku látek, který je dnes 50x až 150x vyšší ve srovnání s nedotčenými půdními systémy. V zemědělských oblastech jsou plošné ztráty rozpuštěných pevných látek přes tunu na hektar za rok, průměrné koncentrace fosforu v řekách se pohybují v současnosti mezi 200 – 500 ug P.L-1, koncentrace dusíku 2 – 4 mg.L-1 a vodivost mezi 400 – 1000 uS.cm1 . Labem v Hřensku odteče řádově milion tun čistých kationtů ročně, kdybychom toto množství měli nahradit, musely bychom přivážet každou druhou minutu kamion naložený vápencem a dalšími minerály. Zhroucení koloběhu vody Zásoby látek v půdě jsou konečné. Kontinenty, na nichž nedošlo k posledním zalednění (Austrálie, Afrika, tropické oblasti Asie) mají chudé půdy, z nichž odtéká voda o nízkém obsahu rozpuštěných látek. Tyto látky již stačily odtéci. Výjimkou jsou mokřadní půdy, kde se hromadí rostlinný materiál s vázanými živinami a zbytky deštných lesů s nahromaděnou biomasou. V půdě, která ztratila schopnost držet vodu a která ztrácí základní živiny, klesá pH a uvolňují se do roztoku těžké kovy i hliník, v takové půdě se špatně daří běžné vegetaci a může dojít k jejímu odumírání až kolapsu. Snižuje se odolnost vegetace a tak podléhá houbovým chorobám, hmyzu, polomům, suchu nebo mrazu. Chřadnutí vegetace je provázeno zhroucením vodního cyklu a změnou klimatu. Krátký uzavřený) a dlouhý (otevřený) cyklus vody V zásadě lze rozlišovat v krajině koloběh vody uzavřený nebo otevřený, jinými slovy krátký nebo dlouhý. Schématicky jsou oba typy koloběhu vody znázorněny na obrázku. Dlouhý koloběh vody je charakteristický pro současnou zemědělskou krajinu i pro aridní (suché) oblasti. Voda z krajiny rychle odtéká a pokud se odpaří, tak se nesráží (nekondenzuje) v této krajině, protože tlak vodních par nedosahuje rosného bodu. Srážky bývají nepravidelné, po období sucha přicházejí často přívalové deště, které působí erozi a odnášejí z krajiny rozpuštěné i nerozpuštěné látky. Vytvářejí se velké teplotní rozdíly mezi dnem a nocí (extrémním příkladem jsou pouště) i značné teplotní rozdíly mezi místy. Otevřený koloběh vody, jako výsledek lidské činnosti v krajině, vytváří průkazné změny klimatu a vede k rychlému vyčerpávání půd. Naproti tomu krátký koloběh vody je charakteristický pro krajinu s dostatkem vody a vegetace. Odpařená voda se sráží na povrchu rostlin a zůstává v porostu, po nočním poklesu teplot se tvoří mlhy a sráží se rosa. Voda obíhá v krátkém cyklu a opakovaně je využívána rostlinami. Výpar vody rostlinami (transpirace) a celým porostem včetně půdy (evapotranspirace) tlumí přehřívání krajiny ve dne a srážením vodní páry v noci se uvolňuje skupenské teplo, které tlumí pokles teploty. Krajina s uzavřeným cyklem vody má vyrovnané 22

teploty v čase (den-noc) i v prostoru (mezi místy). Častější a pravidelnější srážky udržují srážky udržují vysokou hladinu spodní vody, což snižuje reaktivitu a mikrobiální aktivitu v půdě, a odtékající voda odnáší jen málo rozpuštěných látek. Vysoká hladina spodní vody znamená vodou nasycené půdy, v nichž jsou metabolické pochody a tok energie pomalejší a odtok látek z půdního systému minimální. Zásady a kritéria setrvalého užívání krajiny – zdravý metabolismus krajiny Člověk výrazně ovlivňuje svým hospodařením koloběh vody v krajině a ovlivňuje tak metabolismus krajiny, pokud použijeme analogie mezi krajinou jako živým systémem a organismem. Metabolismem rozumíme v širokém smyslu látkovou výměnu, tedy chemické a energetické pochody probíhající v živém systému. Podobně jako jednotlivý organismus je i krajina otevřeným systémem pod příkonem energie (sluneční) a má tendenci využívat tuto energii k sebeutváření. W. Ripl definoval chemické a energetické kritérium pro hodnocení krajiny, obě kritéria souvisejí s vodním cyklem. Chemickým kritériem jsou ztráty rozpuštěných látek z daného povodí. Nízké ztráty ukazují na vysoký stupeň recyklace látek, což je situace typická pro krátký koloběh vody – voda obíhá a látky jsou využívány organismy. Energetickým kritériem je poměr mezi teplem vázaným ve vodní páře (výparkondenzace) a teplem uvolňovaným ve formě tepla zjevného (vzrůst teploty povrchu). Nízké výkyvy teplot v čase a prostoru na povodí ukazují krátký koloběh vody, kdy se většina sluneční energie disipuje přes výpar a kondenzaci vody. Ztráty látek lze měřit jako průtok vody a koncentraci látek, disipaci sluneční energie lze hodnotit z družicových snímků v teplotní oblasti a pozemním měřením teplot. Příklady odvodnění a snahy o obnovu krajiny Ukázali jsme, že lidské snažení směřuje k odvodnění krajiny. Města jsou odvodněna totálně, voda se vede odděleně v potrubí. Na družicovém snímku je město v létě vždy jedním z nejteplejších míst. Odvodněny jsou silnice, letiště, sídliště, technologické plochy, odvodněny jsou rozsáhlé plochy zemědělských polí. Porovnáním naší současné krajiny s mapou stabilního katastru ze čtyřicátých let 19. století zjišťujeme, že za minulých 150 let jsme ztratili z krajiny okolo 50% trvalé vegetace nasycené vodou i když v té době žilo na venkově několika násobně více obyvatel než dnes. Návrat trvalé vegetace a vody do krajiny je podmínkou obnovy půdy a zachování základního zdroje obživy. V České republice máme positivní příklady krajiny vytvářené a užívané člověkem po staletí. Jsou to rybníkářské oblasti jižních Čech v třeboňské a českobudějovické pánvi.Tato člověkem vytvářená vodní díla vznikala jako umělé vodní systémy od středověku, dnes budí dojem přirozené jezerní krajiny, jsou předmětem mezinárodních smluv na ochranu přírody a přitom jsou ekonomicky soběstačná. Není mnoho míst na Zemi, kde se takové funkční vodohospodářské systémy zachovaly. Dnes je na území našeho státu přibližně 55 000 ha rybníků, na konci 16.století byla plocha rybníků u nás přibližně 3x větší

23

Zásadní význam vody pro strategii zmírňování klimatických změn Zpracoval: RNDr. Jan Pokorný, CSc. ÚVOD Klimatická změna Klimatická změna se projevuje zesílenými extrémy počasí a klimatu: střídání sucha a povodní, přívalové deště, zvyšující se teplotní výkyvy v poměrně krátkém časovém období, zvýšená četnost vichřic, tornád a ničivých cyklonů. Narušena je i pravidelnost období dešťů a sucha v tropických oblastech. Mění se rozložení dešťových srážek jak v prostoru, tak v čase. Více srážek je na horách ale i ve Skandinávii, ubývá srážek v nížinách a ve středomoří. Průměrné teploty se zvyšují a to zejména ve městech. Ubývá ledovců na horách i v Arktidě a Antarktidě. Přímořské státy se obávají stoupající hladiny oceánů. Dlouhotrvající sucha mají za následek nedostatek potravy zejména v rozvojových zemích, které jsou potom odkázány na humanitární potravinovou pomoc a dlouhodobě zápolí s nedostatkem vody. Probíhající klimatickou změnou se zabývají vlády četných zemí a přijímají se opatření na zmírnění klimatických změn. Mezivládní panel klimatické změny (Intergovernmental Panel of Climate Change - IPCC) shrnuje poznatky o průběhu a příčinách klimatické změny a s využitím matematických modelů se snaží odhadnout další průběh klimatických změn a navrhnout opatření na jejich zmírnění. IPCC vychází z koncepce skleníkového efektu – od průmyslové revoluce přibývají v atmosféře plyny, které absorbují dlouhovlnné záření vysílané povrchem Země a vyzařují jej částečně zpět k zemskému povrchu. Zemský povrch a spodní vrstvy atmosféry dostávají díky těmto tzv. skleníkovým plynům více energie a proto stoupá průměrná teplota. Vyšší příkon sluneční energie se potom projevuje i zesíleným prouděním vzduchu (vichřice, cyklony), přívalovými srážkami a dalšími extrémy počasí. Podrobnosti lze nalézt na stránkách IPCC.com. Toto sdělení si klade za cíl upozornit na zásadní úlohu vody při utváření počasí a klimatu. Stručně shrneme kvantitativní údaje o skleníkovém efektu jak jsou prezentovány Mezivládním panelem pro klimatickou změnu (IPCC) a tyto hodnoty porovnáme s energetickými toky, které se odehrávají při oběhu vody. Popíšeme stručně jak člověk ovlivňuje a nevědomky usměrňuje ohromné toky sluneční energie svým hospodařením s vodou a vegetací na velkých plochách v krajině. Grafy, schémata a ilustrativní fotografie budou uvedeny v prezentaci. Tok energie od Slunce k zemskému povrchu Na vnější hranici zemské atmosféry přichází 1351 – 1431 W.m-2, množství sluneční energie přicházející na k Zemi se v průběhu roku mění tak, jak se Země pohybuje po eliptické dráze. Dlouhodobě se toto množství mění jen málo v rozsahu několika promile a proto se nazývá solární konstantou. V průběhu roku tedy hodnota solární konstanty kolísá v rozsahu +, - 3%, dlouhodobě jsou tyto hodnoty stálé v rozsahu několika promile. (IPCC, Hansen 2000). Hodnoty solární konstanty byly měřeny pomocí satelitů. Vynásobíme-li plošný průmět Země včetně její atmosféry hodnotou solární konstanty, dostaneme představu o množství sluneční energie, kterou naše planeta dostává o Slunce každým okamžikem 180 000 TW, v ekonomice 24

si celosvětově prodáváme a kupujeme asi 10TW. Kdybychom Slunce od Země dokonale zastínili, klesla by teplota o téměř 290 o, na několik stupňů Kelvina. Atmosféra by ztuhla. Průnik slunečního záření na zemský povrch závisí zejména na oblačnosti. Při jasné obloze naměříme čidlem o spektrální citlivosti 300 – 2500 nm až 1000W.m-2. Při zatažené obloze naměříme méně než 100 W.m-2, protože větší část sluneční energie se pohltí v mracích. Povrch Slunce má teplotu přibližně 6000 Ko a vysílá záření převážně ve viditelné oblasti spektra. Podle Wienova zákona závisí vlnová délka vysílaného záření na teplotě tělesa, které záření vysílá (lmax = 2897 / T). Teplota se udává ve stupních Kelvina a vlnová délka v mikrometrech. Slunce o teplotě cca 6000 Ko potom vysílá záření s maximem okolo 0,5 mikrometrů a Země, která má teplotu přibližně 300 Ko, vysílá záření o vlnové délce s maximem okolo 10 mikrometrů. Skleníkový efekt Mezivládní panel klimatické změny (Intergovernmental Panel of Climate Change – IPCC) vysvětluje probíhající změny klimatu skleníkovým efektem. Některé plyny jako oxid uhličitý, metan a další absorbují dlouhovlnné záření, které vyzařuje zemský povrch. Sluneční záření o krátké vlnové délce těmito plyny prochází, zatímco dlouhovlnné záření vysílané zemským povrchem tyto plyny částečně absorbují a vracejí jej zpět k Zemi. IPCC zavedl kvantitativní měřítko skleníkového efektu tzv. radiační účinnost (radiative forcing), což je změna radiační bilance Zemského klimatického systému. Taková změna může být vyvolána zvýšenou koncentrací radiačně aktivních plynů, změnou slunečního záření přicházejícího k Zemi nebo změnou albeda (odrazivosti zemského povrchu. Radiační účinnost (radiative forcing) je změna energetického toku v troposféře (vnější vrstva atmosféry), působená skleníkovými plyny vyjádřená ve wattech na jeden metr čtverečný (W.m2). (BASC 2005) Podle materiálů IPCC se od počátku průmyslové revoluce, tedy od druhé poloviny 19. století, radiační účinnost zesílila následkem zvýšení koncentrace skleníkových plynů o 1 – 3W.m-2. Podle klimatických modelů působí zvyšující se koncentrace oxidu uhličitého nárůst radiační účinnosti o 0,2 W.m-2 za desetiletí, čili o 1W.m-2 v průběhu půl století. Hodnota radiačního zesílení za desetiletí je tedy řádově v rozsahu 0,01% solární konstanty a je nižší nežli dlouhodobé kolísání radiační konstanty. Teorie skleníkového efektu počítá s homogenně promíchanými skleníkovými plyny v atmosféře a nevysvětluje tvorbu tepelných rozdílů a z toho vyplývající rozdíly tlaku vzduchu.(Hansen 2000, BASC 2005). Teorie skleníkového efektu je ovšem vážně zpochybňována (Gerlich, Tscheuschner 2007). Oběh vody – klimatizační systém Země Toky sluneční energie zprostředkované oběhem vody Z porostů dobře zásobených vodou se vypaří několik litrů vody z metru čtverečního za den. Výpar vody, tedy přeměna skupenství kapalného na skupenství plynné vyžaduje příkon energie. Tato energie nutná na přeměnu kapaliny ve vodní páru se nazývá skupenské teplo vody a je rovna cca 2,5MJ nebo 0.7kWh na litr vody. Výpar vody z vodní hladiny nebo z porostů je tedy provázen spotřebou energie. Tato energie se nazývá též latentním neboli skrytým teplem. Při výparu vody se okolí neohřívá, naopak vypařováním vody se okolí chladí. Pokud sluneční energie přichází na suchý povrch, tak jej ohřívá a teplo potom ohřívá vzduch a ten stoupá výše. Takové teplo nazýváme zjevné, protože vzestup teploty pociťujeme a můžeme jej snadno měřit teploměrem. Výparem vody se tedy chladí povrch, z něhož se voda vypařuje. Vodní pára se potom sráží na místech, kde je nízká teplota a vodní pára dosáhne hodnoty rosného bodu (relativní vlhkost vzduchu se přiblíží 100% nasycení). Při 25

srážení vodní páry (kondenzaci) se skupenské teplo opět uvolňuje. Voda tedy při odpařování sluneční energii na sebe váže (chladí) a při srážení vodní páry se tato energie uvolňuje (otepluje se okolí). Přeměna skupenství vody je spojena s přenosem vysokého množství energie. Jestliže se vypaří například 4 litry vody za den z metru čtverečného, potom se na výpar spotřebuje 2,8 kWh a sluneční energie vázaná ve vodní páře se roznáší na chladná místa nebo se srazí ráno v podobě rosy a tlumí tak ranní pokles teploty. Pokud by výpar 4 litrů vody postupoval rovnoměrně po dobu 12 hodin, spotřebovávalo by se 230W. Výpar vody je však dynamický proces, závisející na množství sluneční energie, vlhkosti vzduchu a na dostupnosti vody. Čím sušší vzduch a čím více slunečního záření, tím více vody se vypařuje. Voda ovšem musí být k dispozici. V krajině dosahuje spotřeba energie na výpar vody běžně několika set wattů na metr čtverečný. Výpar vody z povrchů porostů a vodní hladiny vyrovnává teploty mezi místy a vyrovnává teplotní rozdíly i v čase. Intenzity tohoto klimatizačního působení dosahují i několika stovek wattů na metr čtverečný. Energie, která se váže do skupenského tepla vody na místě přebytku energie se uvolňuje na místech nedostatku energie, uvolňuje se na místech chladných. Při výparu dochází přirozeně k destilaci vody na vodní páru, voda se dokonale čistí. Pokud k výparu dochází prostřednictvím rostlin, kdy voda přijatá kořeny prochází rostlinou a uvolňuje se jako vodní pára z listů, nazýváme tento proces transpirací. Výpar vody z porostů sestává z výparu z půdy (evaporace) a výparu vody prostřednictvím rostlin (transpirace) a nazývá se evapotranspirace. Evapotranspirace tedy pozitivně ovlivňuje klima. Navíc, při dostatku vody se vytváří více rostlinné biomasy, protože fotosyntéza rostlin není omezena nedostatkem vody. Při fotosyntéze se na tvorbu biomasy spotřebovává řádově nanejvýš několik Wattů na metr čtverečný. Tato energie je ovšem vázána v biomase dlouhodobě a uvolní se až při rozkladu biomasy. Srovnání hodnoty solární konstanty, radiační účinnosti, energie přeměňované při evapotranspiraci a při fotosyntéze Hodnota solární konstanty se pohybuje během roku v rozmezí 1351 – 1431 W.m-2. Na povrch Země přichází až 1000 W.m-2. Radiační účinnost, tedy zesílený tok záření způsobený skleníkovými plyny od poloviny 19. století je v rozsahu hodnot 1-3W.m2. Evapotranspirace, tedy výdej vody porosty dosahuje hodnot několika set wattů na metr čtverečný. Fotosyntéza spotřebovává na fotochemický rozklad vody, redukci oxidu uhličitého a tvorbu biomasy až několik wattů na metr čtverečný. Rozklad organických látek v půdě zrychlený odvodněním převyšuje několikrát rychlost tvorby biomasy. Po odvodnění se tedy uvolňuje teplo převyšující hodnotu radiační účinnosti. Evapotranspirace váže o dva řády vyšší množství energie nežli je hodnota radiační účinnosti. Nejvyšší hodnoty toků sluneční energie jsou spojeny s oběhem vody. Vysoušení krajiny je provázeno uvolňováním zjevného tepla Pokud není k dispozici voda, sluneční energie se přeměňuje na zjevné teplo (stoupá teplota). Po odvodnění se v našem případě sluneční energie spotřebovaná na výpar vody (2,8 kW.m2 ) uvolní jako zjevné teplo, protože se nemohla spotřebovat na výpar vody. Odvodníme-li 100ha (1km2) porostu z něhož se z den vypařily 4litry vody z metru čtverečného, uvolní se za jediný slunný den energie ve formě zjevného 2,8 GWh. To odpovídá rovnoměrnému toku zjevného tepla 230 MW. Na několika čtverečných kilometrech odvodněné plochy se tedy ve slunný den

26

uvolňuje teplo srovnatelné s energií produkovanou velkou tepelnou elektrárnou resp. Jadernou elektrárnou Temelín (na 5km2 více než 1000MW). Podle údajů FAO (Food Agriculture Organisation) se rozloha pouští na světě zvětšuje ročně o 60 000km2. Ročně ztrácí na světě 200 000 km2 schopnost ekonomické zemědělské produkce pro nedostatek vody. Více než třetina celkové plochy kontinentů trpí nedostatkem vody – produkce rostlin je zde nedostatkem vody omezena. Dokumentace pomocí termovizní kamery a satelitů Jedinečnou úlohu vody při utváření místního klimatu zažíváme v běžném životě a lze ji názorně demonstrovat na rozdílech teplot mezi dlažbou, asfaltem a zalitým trávníkem nebo stínem stromu a lesa. Vědecky exaktně, tedy opakovatelným způsobem a kvantitativně lze tyto rozdíly zaznamenat nejen přímým měřením teplot ale zejména s využitím termovizní kamery a ve větším rozsahu s využitím satelitních snímků pořízených v infračerveném spektru. V prezentaci ukazujeme rozdílné teploty ve městě a na okolních mokrých loukách a ve větším rozsahu na odvodněných plochách a lesních porostech. Voda pro obnovu klimatizace –nové vodní paradigma Pro zmírňování klimatické změny jak na regionální, tak na globální úrovni je nutné obnovovat krátký oběh vody. Obnova krátkého cyklu vody předpokládá návrat vody na rozsáhlé plochy, které byly v průběhu staletí postupně zbavovány trvalé vegetace a půdní vlhkosti. Nutné je navracet vodu do podzemních zásob. Návrat vody do krajiny předpokládá změnu přístupu k vodohospodářské politice – změnu paradigmatu. Srovnání mezi starým a novým vodním paradigmatem uvádějí (Kravčík et al 2007, 2008). ZÁVĚR Sucho a povodně, vyčerpání a erozi půdy, snižování hladiny podzemní vody, nízký letní průtok až vysychání řek stejně jako tornáda a vichřice nelze svádět pouze na skleníkový efekt o hodnotě 1-3W.m-2. V prvé řadě musíme hledat příčinu v odvodnění, likvidaci trvalé vegetace odlesňováním, nadměrnou pastvou až zabetonováním. Návrat vody do krajiny povede ke zvýšené produkci biomasy a zmírní rozklad organických látek v půdě. Růst rostlin (tvorba biomasy) váže množství energie srovnatelné s proklamovaným skleníkovým efektem. Vytvořená biomasa a dostatek vody disponují úžasnou schopností vyrovnávat rozdíly teplot (tlumit tepelné potenciály) v krajině. Ukázali jsme, že tato schopnost převyšuje o dva řády proklamovaný efekt skleníkových plynů. LITERATURA BASC 2005: Committee on Radiative Forcing Effects on Climate (CRFEC) 2005: Radiative Forcing of Climate Change: Expanding the Concept and Addressing Board on Atmospheric Sciences and Climate (BASC). The National Academic Press, NW Washington, 208 pp, ISBN 0-309-09506-9 Gerlich, G., Tscheuschner, R.D. 2007: Falsification of the Atmospheric CO2 Greenhouse Effects within the Framework of Physics, Version 1.0, Inst. Fur Mathematische Physik TU Braunsweig. Hansen, J.E. 2000: The Sun´s role in long-term climate change. Space Science Reviews 94: 349 – 356. Kluwer Academic Publishers. The Netherlands

27

Kravčík, M., Pokorný, J., Kohutiar, J., Kováč, M., Tóth, E. (2007) Voda pre ozdravenie klímy – Nová vodná paradigma. Municipalia, 92 stran, ISBN 978 80 969766 5 2 Kravčík, M., Pokorný, J., Kohutiar, J., Kováč, M., Tóth, E. (2008) Water for the Recovery of the Climate – A New water Paradigm, 122 stran, ISBN 978 80 89089 71 0 Waterparadigm.org

28

Energie vodních toků Zpracoval: RNDr. Jan Pokorný, CSc., Ing. Bořivoj Šourek Energie vodních toků je vlastně energií sluneční. Sluneční energií se vypařuje voda, vodní pára stoupá vzhůru, sráží se a srážky sytí prameny. Výhody a nevýhody vodních elektráren • • • • • • • • •

energie vodních toků se počítá k obnovitelným zdrojům - nelze ji vyčerpat. Zároveň její provoz minimálně znečišťuje okolí. Vodní elektrárny vyžadují minimální obsluhu i údržbu a lze je ovládat na dálku. Mohou startovat během několika sekund. Lze je využít k pokrytí okamžitých nároků na výrobu elektrické energie. Nevýhodou je značná cena a čas výstavby a nutnost zatopení velkého území. Neopomenutelná je závislost na stabilním průtoku vody. Zachování sanačního průtoku vody v původním toku limituje často výstavbu a obnovu vodních elektráren, protože se snižují průtoky v létě následkem ubývání vody v krajině Přehradní hráz dokáže zabránit i menším povodním, velké katastrofální povodně však ovlivňuje velmi málo Přehradní hráze a jezy brání běžnému lodnímu provozu na řece, je nutno vybudovat systém plavebních komor resp. zdymadel Přehradní jezera mohou sloužit i pro jiné další účely, zejména jako zdroje pitné či užitkové vody. Jezy a přehradní nádrže jsou barierou pro ryby. Budují se proto různé typy rybích přechodů

Orientační výpočet výkonu: •

Výška vodního sloupce (m) x průtok v m3 x gravitační zrychlení (9,8) x účinnost

•

Uvádíme dva příklady pro základní představu: Při spádu 1,5 m a průtoku 1 m3/s lze očekávat výkon asi 7 kW. Při spádu 50 m a průtoku 10 l/s (0,01 m3/s) lze odhadnout výkon na 3 kW.

29

Primární teoretický hydroenergetický potenciál vodních toků v ČR a SR podle hlavních povodí a jeho současné využití 1 – teoretický hydroenergetický potenciál, 2 – současné využití

Třídění malých vodních elektráren HLEDISKO: • Instalovaný výkon malé vodní elektrárny (do 10 MW): – průmyslové (nad 1 MW) – minielektrárny, též drobné elektrárny (do 1 MW) – mikrozdroje (do 100 kW) – domácí (do 35 kW) • Možnosti hospodaření s vodou: – průtočné (průběžné) bez akumulace vody, využívající přirozený průtok až do maximální hltnosti turbin) – akumulační (s přirozenou nebo umělou akumulací, se schopností odběru vody podle potřeby energie po určitý čas) • Velikost spádu: – nízkotlaké (spád do 20 m) 30

– –

středotlaké (spád do 100 m) vysokotlaké (spád nad 100 m)

Pomocné třídění •

• •

• • •

podle použitelného typu turbíny s: – přímoproudou turbínou, – kašnovou turbínou, – turbínou Bánki atd. podle použitelného typu generátoru: – synchronní, – asynchronní. podle stupně automatizace zdroje: – zdroje vyžadující obsluhu, – bezobslužné (s periodickou kontrolou). Podle hydrologických podkladů se vypočítávají výkony pro dvě hodnoty průtoku: Q50% - střední průtok s 50 % pravděpodobností překročení, Q95% - minimální průtok s 95 % pravděpodobností překročení.

Přečerpávací vodní elektrárny • •

•

Jelikož se el. energie nedá nijak skladovat, používá se vody k její přeměně na energii elektrickou a naopak. Pokud je spotřeba elektrické energie minimální (tj. je jí v napájecí soustavě přebytek), soustrojí plní horní nádrž přečerpávací elektrárny vodou z dolní nádrže, systém spotřebovává elektrickou energii z elektrorozvodné sítě. Spotřebovává tak obvykle elektrickou energii vyrobenou z jiných zdrojů, zpravidla se jedná o energii z tepelných či jaderných elektráren. Voda z horní nádrže je v tomto případě řízeně vypouštěna do dolní nádrže přes turbíny elektrárny.Akumulovaná potenciální energie vody je tím vlastně přeměňována zpět na energii elektrickou, která se tak opožděně vrací zpět do elektrorozvodné sítě.

Malé vodní elektrárny • Jako malé vodní elektrárny se označují vodní elektrárny s instalovaným výkonem maximálně do 10 MW. Malé vodní elektrárny se většinou budují v místě bývalých mlýnů a jezů. Zákon 180/2005 Sb • Zákon o podpoře výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů. • Energetický regulační úřad stanovuje každoročně minimální výkupní cenu elektrické energie z obnovitelných zdrojů • www.eru.cz • správní předpisy

31

Vodní elektrárna Celkový instalovaný výkon [MW] Rok uvedení do provozu (poslední blok) • • • • • • • • •

Vodní elektrárny Lipno 120 MW Orlík 364 Kamýk 40 Slapy 44 Štěchovice 22,5 Vrané 13,88 Střekov 19,5 Celkem723,88

1959 1962 1961 1955 1944 1936 1936

Roční výkon • Vodní elektrárna Orlík vyprodukovala za rok 398 GWh • Výkon 364 MW • Skutečná roční produkce odpovídá c. 1100 hodinám provozu při plném výkonu • Koeficient ročního využití pro vodní elektrárny v ČR je 17 %. Většina velkých vodních elektráren pracuje ve špičkovém režimu" v období největší denní spotřeby špičky. Využívá se zde rychlý náběh vodních elektráren. Malá vodní elektrárna Celkový instalovaný výkon [MW] Rok uvedení do provozu (poslední blok) • • • • •

Lipno II 1,5 Hněvkovice 9,6 Kořensko 4,8 Mohelno 1,76 Dlouhé Stráně 0,16

1957 1992 2000 1977 2000

Oblast použití různých typů turbín

nq = 5, 55 ⋅ n ⋅

Q 0j ,5 E

0,75 j

Kde n je Qj Ej

provozní otáčky turbíny (min-1), jmenovitý průtok turbínou (m3 .s-1), jmenovitá měrná energie turbíny (J/kg).

SOLab

32

Největší hydroelektrárna Tři soutězky • Přehrada Tři soutěsky ( 三峡大坝, San-sia Ta-pa , Three Gorges) je český název pro přehradu s největší vodní elektrárnou na světě, budovanou na řece Jang-c´-tˇjang (Dlouhá řeka) v ČLR. Stavba hráze byla dokončena v roce 2005, zahájení plného provozu se předpokladá v roce 2009. Oficiální náklady na vybudování díla byly vyčísleny na 25 miliard dolarů, skutečné náklady jsou ale mnohem vyšší. Po uvedení vodní elektrárny do provozu bude pokrývat až desetinu čínské spotřeby elektrické energie. Postupné napuštění ohromné nádrže si vynutilo přestěhování asi 1,3 milionů lidí, pro něž musela být přesunuta celá města, pod vodou zmizelo 13 velkoměst, 140 měst, 1352 vesnic (plocha odpovídající zhruba 1/3 Libereckého kraje) . Po úplném napuštění stoupne hladina řeky o desítky metrů. •

Stavba přehrady je provázena varováními odborníků, že její existence způsobuje a bude způsobovat velké škody na životním prostředí. V roce 2007 bylo oficiálními čínskými sdělovacími prostředky oznámeno, že z okolí přehradní nádrže budou přesídleny další 4 miliony lidí kvůli rozsáhlým sesuvům půdy, půdní erozi a znečištění.

Nedostatek vody v krajině se projevuje sníženým celoročním výkonem některých elektráren. Na výtoku z Viktoriina jezera na řece Nilu byla v roce 1952 postavena hydroelektrárna o výkonu c. 350MW. Po roce 2000 poklesla hladina jezera (68000km2) přibližně o metr následkem vysoké spotřeby vody pro elektrárnu . V té době byla postavena další hydroelektrárna, paralelně, nikoli v sérii. Tato hydroelektrárna není v provozu kvůli nízké hladině jezera. V Keni v oblasti jezer Nakuru, Naivasha postavil japonský investor velkou hydroelektrárnu na řece Sondumiriu. Tato řeka má v posledních letech ovšem málo vody, protože se odlesnily tisíce km2 v horní části povodí. Keňská vláda rozhodla vystěhovat na 250 000 obyvatel, kteří byli dosídleni do oblasti před 15 – 10 roky. Oblast se má oplotit a opět zalesnit, aby se do oblasti a do řek vrátila voda.

33

Anaerobní digesce – principy, využití, perspektivy Zpracoval: Mgr. Petra Innemanová PhD. 1. Definice pojmů Biomasa je definována jako hmota vytvořená činností živých organismů. Biomasu obecně lze považovat za energetický zdroj s nulovou bilancí CO2. To znamená, že oxid uhličitý uvolněný při spalování biomasy je opět spotřebován při její obnově a to v procesu fotosyntézy. Biologicky rozložitelný odpad (bioodpad) je jakýkoli odpad, který je schopen anaerobního nebo aerobního rozkladu (např. potraviny, odpad ze zeleně, papír).2 Velmi důležitou částí biologicky rozložitelných odpadů jsou biologicky rozložitelné komunální odpady (BRKO). V ČR je nakládání s bioodpady ošetřeno Vyhláškou č.341/2008 o podrobnostech nakládání s biologicky rozložitelnými odpady. Bioodpady jsou skupinou odpadů, které lze dobře využít např. kompostováním nebo k výrobě bioplynu. Naopak skládkování biologicky rozložitelných komunálních odpadů je omezováno. Tato povinnost vyplývá ze směrnice o skládkování 99/31 Evropského společenství, která byla implementována do Plánu odpadového hospodářství ČR.1 Bioplyn je plynný produkt anaerobní methanové fermentace organických látek uváděné též pod pojmy anaerobní digesce, biomethanizace nebo biogasifikace. Může být produkován z bioodpadů, z cíleně pěstované biomasy, ale i ve skládkách odpadů komunálních anebo jiných, biologicky rozložitelných odpadů. Nezanedbatelné množství bioplynu vzniká v trávicím traktu přežvýkavců. Za účelem výroby bioplynu v bioplynových stanicích (BPS) lze uplatnit kaly z čistíren odpadních vod, produkty zemědělské výroby a biologicky rozložitelné odpady, včetně obtížně zpracovatelných. Bioplyn a bioplynové systémy představují energetické zdroje s vysoce pozitivními přínosy pro ochranu a tvorbu životního prostředí. Jedná se o plně obnovitelné energetické zdroje transformující a spoluvyužívající solární energii.3 Anaerobní digesce označuje kontrolovanou mikrobiální přeměnu organických látek bez přístupu vzduchu za vzniku bioplynu a zfermentovaného zbytku - digestátu. Kromě bioplynu je možné dále využívat i digestát vzhledem k jeho hnojivým účinkům. 2. Složení bioplynu Názvem „bioplyn“ je obecně míněna plynná směs methanu a oxidu uhličitého. V plynném produktu dobře prosperujících methanogenních mikroorganismů představuje suma CH4 a CO2 hodnoty velmi blízké 100% obj., vždy s výraznou převahou obsahu methanu. V technické praxi se však vyskytuje celá škála dalších plynů, které může bioplyn obsahovat. Mohou to být zbytky vzdušných plynů (N2, O2, Ar), neúplně spotřebované produkty acidogeneze (H2, přebytek CO2) – viz. kap.3, další minoritní a stopové příměsi z předcházejících anebo simultánních reakcí organické hmoty (H2S, N2O, HCN, uhlovodíky i jejich deriváty, většinou kyslíkaté i sirné)3, dále amoniak (NH4) a příměsi vody (H2O).4 3. Biochemické a mikrobiologické principy anaerobní digesce Během anaerobní digesce dochází ke konverzi organických sloučenin na methan a oxid uhličitý v anaerobních podmínkách. Celý proces konverze je obvykle popisován jako

34

třístupňový proces, kdy jednotlivé stupně mohou probíhat souběžně v anaerobním reaktoru (fermentoru): hydrolýza nerozpustné organické hmoty produkce kyselin z menších, rozpustných organických molekul (acidogeneze) produkce methanu (methanogeneze) Fakultativní anaeroby, představované početnými hydrolytickými a acidogenními mikroorganismy, schopnými činnosti v přítomnosti i nepřítomnosti kyslíku, zajistí poměrně rychle vytvoření plně anaerobního prostředí, v němž se pak mohou vyvíjet také methanogeny. Acidogeny přitom produkují oba hlavní substráty pro tvorbu methanu3: kyselinu octovou, která je zpracovávána na methan tzv. acetotrofními methanogeny CH3COOH → CH4 + CO2 směs vodíku a oxidu uhličitého, která je ještě rychleji konvertována na methan hydrogenotrofními methanogeny. Velmi rychle se rozvíjející hydrogenotrofy způsobují prakticky úplné vymizení vodíku z produkovaného bioplynu. 4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O

4. Suroviny (vstupy) pro anaerobní digesci: Mezi běžně využívané substráty fermentačního procesu patří: zemědělské organické odpady (hovězí a vepřová kejda, hnoje, hnojůvky, močůvky, silážní šťávy atd.) cíleně pěstovaná biomasa (silážní kukuřice, slunečnice, obiloviny, travní senáž atd.) odpadní biomasa (tráva, sláma atd.) odpady z výroby biopaliv (obilné výpalky, řepkové výlisky, G-fáze atd.) odpady z potravinářské výroby (cukrovarnické řízky, bramborové slupky, gastroodpad atd.) kaly z čistíren odpadních vod komunální odpad – organická frakce.

5. Klasifikace bioplynových stanic: Podle typu zpracovávaného substrátu: Čistírenské BPS (zpracovávají kaly z biologických čistíren odpadních vod) Zemědělské BPS (zpracovávají substráty pouze ze zemědělské produkce – exkrementy hospodářských zvířat a cíleně pěstovaná nebo odpadní biomasa ze zemědělství) Kombinované BPS (mohou vedle výše uvedených substrátů zpracovávat bioodpady). Podle typu fermentačního procesu: mokrá fermentace (obsah sušiny ve fermentovaném substrátu do cca 15 %) suchá fermentace (obsah sušiny v rozmezí cca 20-50%). Podle reakčních teplot: mezofilní režim (provozní teplota 30-40oC) termofilní režim (provozní teplota 45-60oC).

6. Možnosti využití bioplynu Bioplyn vznikající v procesu anaerobní digesce lze využít následujícími způsoby: 35

výroba tepla (spalování v kotli) kombinovaná výroba tepla a elektřiny (kogenerace) kombinovaná výroba tepla, elektřiny a chladu (trigenerace) dodávky do plynárenské sítě (po přečištění) využití v dopravě (po přečištění a úpravě)

7. Perspektivy technologie anaerobní digesce Vzhledem k politice zvyšující se nezávislosti na fosilních palivech představuje bioplyn velice perspektivní alternativu výroby energie. Při omezené rozloze využitelné zemědělské plochy a nárocích na produkci potravin, alternativních pohonných hmot a energetické biomasy může být v budoucnu diskutabilní smysl cíleného pěstování zemědělských plodin výhradně pro produkci bioplynu. Nezpochybnitelný smysl však má energetické využití jakékoliv odpadní biomasy a obecně odpadů organického původu. Skládkování biologicky rozložitelného odpadu je v prostředí platné legislativy značně (a zcela logicky) omezováno a v budoucnu bude zřejmě úplně zakázáno. Nekontrolovaným anaerobním rozkladem bioodpadu v tělese skládky vzniká tzv. skládkový plyn. Methan patří mezi skleníkové plyny s účinností 20x vyšší v porovnání s CO2.2 Pokud není skládkový plyn stoprocentně jímán a dále využit, představuje CH4 v něm obsažený závažnou hrozbu pro životní prostředí. Další alternativy zpracování bioodpadu vedle skládkování jsou následující: kompostování a následné využití kompostu jako hnojivo, případně rekultivační materiál (využití organické hmoty z biomasy) spalování (využití energie obsažené ve vazbách organických molekul biomasy a akumulované v procesu biosyntézy) anaerobní digesce (současné využití energie vazeb – transformace na energeticky bohatý CH4 a využití organické hmoty – digestát). Z tohoto hlediska se anaerobní digesce spojená s produkcí bioplynu a digestátu jeví jako nejhospodárnější postup materiálového a energetického využití odpadů biologického původu a tento postup by měl být upřednostňován vždy, kdy je to (zejména z hygienického hlediska a vzhledem k biologické rozložitelnosti) možné.

8. Literatura http://cs.wikipedia.org/ , 23.10.2008 Vyhláška č.383/2001 Sb. o podrobnostech nakládání s odpady Straka, F. (2008): Bioplyn, GAS s.r.o., Říčany Metodický pokyn MŽP „K podmínkám schvalování bioplynových stanic před uvedením do provozu“, http://biom.cz/data/mp-bps-final-4-8-2008.pdf , 23.10.2008

36

Udržitelné zpracování biologických odpadů Zpracoval: Ing. Josef Urban Úvod Cílem tohoto příspěvku je částečně zodpovědět, nebo alespoň částečně objasnit otázku udržitelného nakládání s některými biologicky rozložitelnými odpady. Těchto odpadů je, dle řady studií a pilotních projektů sběru a nakládání s nimi, cca 40% v celkovém množství komunálních odpadů produkovaných obyvateli. To je celkem dost na to, abychom skutečně usilovali o jejich lepší využití, než prosté ukládání na skládky. K tomu nás vede i stávající legislativa, dnes již obecně známá čísla zavazující ČR ke splnění snížení celkového množství ukládaného BO na skládky (snížení hmotnostního podílu biologicky rozložitelných odpadů (BRO) uložených na skládky na 75 % hmotnostních do roku 2010, na 50 % hmotnostních do roku 2013 a na 35 % hmotnostních do roku 2020 ve srovnání s produkcí biologicky rozložitelných odpadů v roce 1995), čísla daná EU - Směrnicí rady 99/31/EC "o skládkování odpadů". Stejně tak je již dnes zřejmé, že k jejich naplnění dojde jen s velkými obtížemi. V současné době se pohybují předběžná čísla snížení hmotnostního podílu BRO uložených na skládky na hodnotách cca 85 - 90 % hmotnostních, ve srovnání s produkcí BRO v roce 1995. Co je za tímto faktem také možná naznačí tento příspěvek. Proč se vlastně bráníme ukládání bioodpadu na skládky? Bioodpad uložený na skládku jednak umožní nekontrolovaný únik emisí CO2 a CH4 do ovzduší, nehledě na možné pachové zátěže okolí skládky. Je znehodnocen bez užitku, dokonce s uvedeným možným negativním vlivem na životní prostředí, nebo v případě jímání skládkového plynu pouze částečně využit. Stejně tak lze hodnotit i spalování, pokud se tedy nebude jednat o bioodpad typu dřevní štěpka, sláma apod. Spalování ostatních BRO je spíše jejich likvidací, než využitím, navíc za značně vysokých nákladů (cena likvidace ve spalovnách se pohybuje na úrovni cca 1300 – 1600Kč/t). Spalování by tedy měly předcházet jiné formy nakládání s BRO směřující k jejich skutečnému materiálovému či energetickému využití. Technologie využití bioodpadů Jaké máme nyní možnosti bioodpady využívat? Bioodpady (BO) lze biologickými procesy transformovat na hnojiva, paliva, spolu se vznikem „vedlejších“ produktů. Co je hlavní a co vedlejší produkt je otázkou pojetí každého jednotlivého projektu. První z možností využití bioodpadů je již zmíněné spalování. V mnohých městech a obcích lze vidět fungující kotelny spalující štěpku, slámu, nebo z dřevních a rostlinných odpadů vyráběné peletky, brikety, apod.. Zde je význam zcela zřejmý – spalováním bioodpadů získáváme energii, ať již ve formě tepla, elektrické energie (el.en.). Jedná se však o specifické druhy bioodpadů, vyskytující se primárně v lesnictví a zemědělství, ne v běžném biologicky rozložitelném komunálním odpadu (BRKO). Další možností materiálového využití BRO je jejich přeměna na hnojivo pomocí kompostování. Jedná se vlastně o protipól výše uvedeného přímého spalování, kdy dochází k energetickému využití, s výstupem ve formě popela. Kompostování je procesem, kdy je výsledným produktem hnojivo (stabilizovaná organická hmota – kompost), obsahující minerální živiny, které lze touto přirozenou formou vrátit zpět půdě, zachovat tak její úrodnost, saturační schopnost, kvalitu pro další generace. Tento proces však není energeticky soběstačný – je nutno počítat s nemalou energetickou náročností procesu - nutnost předúpravy materiálů před vstupem do kompostovacího procesu (drcení, štěpkování, ..), přerovnávání bioopadů do zakládky, následné překopávání, zalévání, po ukončení kompostovacího procesu 37

potom drcení, třídění, a další příprava pro distribuci, zatěžuje produkovaný kompost značnými náklady. Zejména se jedná o náklady na pohonné hmoty, el.en., odpisy strojů a zařízení, pracovní sílu. V pomyslném středu mezi materiálovým a energetickým využitím BRO leží bioplynové stanice (BPS), které produkují jak energii (ve formě el.en. a tepla spalováním bioplynu), tak i hnojivo (ve formě digestátu, fermentačního zbytku). Navíc jsou bez problémů schopny zajistit další funkci, kterou je hygienizace přijímaných BO. Tato funkce je důležitá pro určité druhy BO, vymezené nařízením evropského parlamentu ES 1774/2002 o hygienických pravidlech pro vedlejší produkty živočišného původu, které nejsou určeny pro lidskou spotřebu. Jedná se o potřebu určité bioodpady (např. jateční odpad, BRKO z kuchyní a stravoven,...) pomocí určené teploty a tlaku zbavit možných nežádoucích patogenů, které se v těchto materiálech mohou vyskytovat. V bioplynových stanicích je většinou pro tento hygienizační proces potřebného tepla dostatek, takže se prakticky jedná pouze o instalaci zařízení, které tento proces umožní realizovat, včetně sledování jeho kvality. Technologie BPS lze v zásadě rozdělit na základní dva technologické druhy – suchá a mokrá, kdy každá má své opodstatnění, výhody a nevýhody. V zásadě lze říci, že využitelnost každého z těchto technologických směrů se odvíjí od přijímaných bioodpadů, nebo biomasy, jejich sušiny – materiály s nízkým % sušiny jsou vhodné pro mokrou fermentaci, a obráceně. Je potřeba říci, že ne všechny materiály jsou vhodné pro anearobní fermentaci. Jsou materiály obtížně rozložitelné v běžných podmínkách fermentace. Jedná se např. o materiály s vysokým podílem ligninu, který se rozkládá velice pomalu, a v procesu působí spíše potíže (míchání, čerpání substrátů v případě mokré fermentace..), prakticky tak není v procesu anearobní fermentace energeticky využit. Tyto materiály se prosto spíše hodí pro výše uvedené přímé spalování, nebo kompostování (dlouhodobější proces, kdy dojde k rozkladu i obtížně rozložitelných složek). Potom jsou to nežádoucí příměsi (nerozložitelné látky – kameny, písek, skla, kovy, PVC, PET apod.), které v případě využití mokré technologie mohou způsobit zanášení systému, vedoucí až k jeho poškození, nutnosti jeho čištění. V tomto ohledu má nespornou výhodu využití technologií suché fermentace, neboť proces nevyužívá míchadel, čerpadel apod., které by mohly být znečištěnými vstupy poškozeny. Výsledný fermentační zbytek je po průchodu fermentačním procesem před jeho odvozem k aplikaci na půdu přetříděn, tedy zbaven těchto nežádoucích příměsí. Nicméně, praktické zkušenosti a technologická úroveň nabízených zařízení dává v současné době spíše přednost vzniku projektů využívajících technologií mokré fermentace. Navíc s využitím biomasy cíleně pěstované namísto přednostního využívání bioodpadů. Proč je tomu tak, vyplyne z následují části. Ekonomika zařízení Osobně považuji anearobní fermentaci bioodpadů v BPS se vznikem bioplynu a následnou aplikací fermentačního zbytku jako hnojiva na zemědělské pozemky, za dokonalou formu jejich využití. Žijeme v tržním prostředí, kde nerentabilní projekty nemají dlouhodobou šanci uspět. BPS mají nespornou výhodu v možnosti propojení energetického a materiálového využití přijímaných materiálů, v našem případě primárně bioodpadů. Jak již bylo uvedeno v předchozích odstavcích, spalování BO je procesem, který vyžaduje dotace, většinou ve formě poplatku producenta odpadů za likvidovaný BO. Stejně tak je tomu bohužel i v případě kompostáren. Náklady na výrobu kompostu s důrazem na kvalitu výsledného produktu lze v součanosti odhadnout na cca 500 – 1500Kč/t (záleží na strojním vybavení, pojetí procesu, pracovní síle, nabízeným službám pro producenty odpadů a 38

odběratele kompostu,..) . Přestože jsou hnojivé účinky výsledného produktu poměrně významné, není možno kalkulovat s prodejní cenou produktu větší, než na spodní hranici těchto nákladů. Tedy možnost profitu při zachování kvality produktu, a legislativních nároků provozu je minimální. Pokud započteme náklady na vybudování kompostárny bez dotací, doba návratnosti vychází zcela mimo rámec komerční realizovatelnosti těchto projektů. Spíše je u většiny těchto zařízení nutno počítat s dotací na úrovni cca 500 - 1000Kč/t přijímaného bioodpadu, což jsou částky v průměru stejné, jako částky za uložení komunálního odpadu na skládky. Spolu s faktem, že třídění a svoz bioodpadů do jejich zpracoven jsou také činnosti vyžadující finanční prostředky, je zřejmé, že v současné době není motivačním faktorem využití kompostáren pro nakládání s BO jejich příznivý vliv na celkové zlevnění nakládání s odpady. Tento fakt je potom potřeba řešit legislativními požadavky (např. novelou zákona o odpadech eliminující ukládání BRKO na skládky), kvůli nutnosti plnit dohodnuté směrnice a z nich vycházející plány odpadových hospodářství (POH). Bioplynové stanice mají výhodu ve finančním bonusu z vyrobeného bioplynu, která umožňuje snížení poplatku za příjem BRO výrazně pod úroveň v případě kompostáren. V ideálním případě by bylo možno uvažovat o příjmu BRO do těchto zařízení i bez poplatku, ovšem za předpokladu navýšení jiných příjmů. Hlavním tímto jiným příjmem je dotovaná cena za vyrobenou elektrickou energii (vyráběná na kogeneračních jednotkách (KJ) spalujících bioplyn), v některých případech potom tepelná energie, která může být využívána pro další podnikatelské aktivity provozovatele, nebo prodávána do okolí, v ideálním případě potom např. do systémů centrálního zásobování teplem (CZT) obcí a měst. V současné době je pouze zlomek BPS primárně zaměřen na využití BRO, většina BPS provozovaná, realizovaná, a plánovaná v ČR je farmářského typu, tzn. spotřebovávající cíleně pěstovanou biomasu a statková hnojiva většinou vlastní produkce farem. Důvodem velmi omezené výstavby „odpadářských“ BPS je nízká rentabilita zařízení, kterou způsobuje hned několik faktorů: vysoké pořizovací náklady v poměru k instalovanému elektrickému výkonu KJ, způsobené nutností řešit příjem a předúpravu vstupních materiálů do fermentačního procesu (drcení, hygienizace, čištění od nežádoucích příměsí apod.). Reálné navýšení investičních nákladů na instalovanou kW je na cca dvojnásobek oproti farmářským BPS dotovaná výkupní cena. Oproti farmářským BPS je stávající cena nižší o 0,6Kč/kWh, tedy o cca 15% (3,9Kč/kWh „farmářské“, 3,3Kč/kWh „odpadářské“ – ceny stanovené vyhláškou ERÚ pro rok 2008). vysoká vlastní energetická potřeba – vlastní spotřeba el.en. a tepla v BPS „odpadářských“ je několikanásobně vyšší oproti „farmářským“ aplikacím (vlivem vyšší technologické náročnosti - instalaci dalších technologických částí vyžadujících el.en., teplo pro hygienizaci apod..). Např. vlastní spotřeba el.en. u „farmářské“ BPS je 5% el. en., 30% tepla, u „odpadářské“ potom 30% el. en., 60% tepla vyšší nároky na pracovní sílu, administrativní nároky – vyšší legislativní požadavky, technologická náročnost a monitoring provozu, zatěžují „odpadářské“ BPS více i po stránce obsazení pracovní silou, monitorováním procesu a administrativou uplatnitelnost fermentačního zbytku – bez přímé vazby na zemědělství je jeho uplatnitelnost organizačně i ekonomicky horší, navíc existuje větší riziko vnosu nadlimitních koncentrací sledovaných látek značná averze veřejnosti proti výstavbám těchto zařízení v blízkostí jejich obydlí – veřejnost je stěží schopna akceptovat zemědělské bioplynové stanice, navíc jsou obavy z opakování výstavby technologicky a provozně špatných projektů, na základě negativních zkušeností z nedávné minulosti

39

nevýrazná podpora krajských úřadů, ačkoliv se jedná o zařízení, která jsou uvedena v Krajských POH (podpora v procesu EIA, územního řízení apod.) Vysoké měrné investiční náklady, vysoká spotřeba vlastní energie a další provozní náklady jsou proměnnými, které lze ovlivnit velice těžko, jsou dány technickou vyspělostí technologických řešení, provozními a legislativními požadavky. Tyto negativní vlivy na ekonomiku jsou tak výrazné, že nepomůže ani fakt, že „farmářské“ BPS biomasu z části nakupují. Jedinou ovlivnitelnou proměnnou ekonomiky „odpadářské“ BPS tak zůstává dotovaná výkupní cena. Záměrně není zmiňován vliv cen bioodpadů na trhu, hnojiv apod., jejich úroveň stanovuje tržní prostředí a to je pro všechna zařízení společné, ani investiční dotace, na kterou není právní nárok, a nemůže fungovat v celkové koncepci nakládání s BO jako řešení. Závěr Z výše uvedených informací je patrné, že na našem trhu není vytvořeno prostředí vhodné pro vznik většího počtu „odpadářských“ BPS, které by byly schopny řešit poměrně velkou část produkce BRO. S vyloučením méně vhodných a nevhodných materiálů lze uvažovat o možnosti takového využití minimálně 50% BRKO. Osobně jsem přesvědčen, že navýšení výkupní ceny za vyrobenou kWh na úroveň blížící se farmářským BPS je cestou, která umožní realizaci dalších projektů BPS zaměřených více na nakládání s bioodpady. Pokud bude příjem BPS z prodané el.en. dostatečný pro její provoz a zajistí rentabilitu vložených prostředků investorům v reálném čase, bude jejich přínos významný i pro obyvatele – vliv takových provozů na zvyšování poplatků obyvatelům za systémy nakládání s odpady bude minimální. Porovnání možné výkupní ceny např. 4,2Kč/kWh na takové „odpadářské“ BPS v budoucnu, a v současnosti platné výkupní ceny z výroby el.en. na fotovoltaických elektrárnách 13,46Kč/kWh, potom dostatečně prezentuje skutečný význam pojmu dotovaná cena pro tento případ. Podíl vyrobené el. en. na „odpadářských“ BPS bude i v případě několikanásobného počtu těchto zařízení oproti ostatním zdrojům výroby elektřiny z OZE v řádu několika %. Možný negativní dopad navýšení výkupní ceny vyrobené el.en. „odpadářskou“ BPS na obyvatele ve formě navýšení prodejní ceny el.en. na českém trhu lze tedy také hodnotit jako minimální. Je zřejmé, že ke splnění Směrnicí rady 99/31/EC stanovených hodnot nám chybí poměrně podstatné zvýšení zpracovatelských kapacit zařízení pro nakládání s BRO. V současné době se může jednat o množství cca 600tis t/rok, což může být např. 3000 kompostáren o průměrné kapacitě 200t, nebo větších zařízení, např. 50 kompostáren, BPS o průměrné kapacitě 12000t. Skutečnost bude samozřejmě kombinací těchto zařízení, spolu s dalšími, jde jen o to, čemu bude dána přednost, a jaký bude dopad na obyvatele.

Zdroje: BIOPROFIT s.r.o. , POH ČR, POH Jihočeského kraje, www stránky http://biom.cz Seznam zkratek: BRO BRKO BO BPS

biologicky rozložitelný odpad biologicky rozložitelný komunální odpad bioodpady bioplynová stanice 40

El.en. elektrická energie CZT centrální zásobování teplem ERÚ Energetický regulační úřad POH Plán odpadového hospodářství Zákon o odpadech Zákon č.185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů, ve znění pozdějších předpisů EU Evropská unie

41

Centrum biologických technologií Zpracoval: Petr Kohout patří mezi akreditované vědeckotechnické parky v ČR a plní několik úkolů, zejména funkci inovačního centra a inkubátoru, kde je cílem podpora malých a středních inovačních podniků, jejich konkurenceschopnost a rozvoj nových technologií. V Centru biologických technologií je velký prostor na spolupráci veřejných vědeckých institucí s neveřejným sektorem (převážně výrobními firmami) a tím pak prostor ke zefektivnění činnosti vzniklého inovativního potenciálu. Centrum biologických technologií je rozděleno na dva technologické celky: technologickou halu a objekt laboratoří. Součástí biotechnologické haly jsou další technologická zařízení vybraná dle nejnovějších poznatků z výzkumů, testovacích zařízeních a pokusných kultivačních jednotek či reaktorů. V technologické hale je připraven rozvod čisté vody dle ČR lékopisu, rozvod stlačeného vzduchu, rozvod technické páry a produktovody napojené na technologická zařízení. Technologické vybavení v N. Hradech je zaměřeno na kultivaci mikroorganismů: -solární technologie tvoří čtyři reaktory v objemu cca 100 l/jednotku. Solární fotobioreaktor je složen ze skleněných trubic pro biomasu umístěných pod koncentračním rastrem napojených na kultivační systém přes peristaltická čerpadla. Nedílnou součásti kultivačních jednotek jsou produktovody na dopravení sterilního média, živin a dalších médií. Dalším prvkem jsou separační troubele na dopravení suspenze do zpracovatelské linky. -heterotrofní kultivace jsou tvořeny reaktory o objemu 20 litrů a 200 litrů, Heterotrofní kultivace zahrnuje fermentační jednotky pro sterilní kultivaci mikroorganismů na organickém substrátu. K fermentorům jsou dovedeny média, produktovody na živné roztoky, stlačený vzduch a rozvod páry. Fermentory jsou propojené na zpracovatelskou linku přes separační rozvody. - annulární kolonové reaktory tvoří jednotky o objemech 20 a 60 litrů vhodné k testování podmínek kultivací a k následné řízené kultivaci mikroorganismů. Tento systém je technicky navolen tak, že se během krátké doby dá přizpůsobit požadavkům provozu a napojit na všechna potřebná média. -zpracovatelská linka je koncipována tak, aby zařízení bylo možno přestavěním systému jednotlivě používat. Zpracovatelská linka zahrnuje separátor na odstředění zahuštěné biomasy a supernatantu. Po centrifugaci se zahuštěná biomasa přes separační čerpadlo dopravuje do chladícího zásobníku. Dále biomasa prochází dezintegrací. Po dezintegraci jsou mikroorganismy připraveny na sušení, purifikaci, analýzy atd. Sušení je závislé na požadavcích dle využití produktu a probíhá buď ve sprejové sušárně přes atomizér, nebo v lyofilizátoru. V případě sprejového sušení je produkt veden přes cyklon do čisté laboratoře a uchováván a připravován ke konečné úpravě. -čistý prostor třídy C s odděleným Flowboxem zajišťující čistotu A . Čistý prostor je propojen s technologickou halou personální a materiálovou propustí. Dále je vybaven technologií potřebnou pro uchování sterilních vzorků a dvěma bioinkubátory pro kultivaci inokula a dalších řasových kmenů.

42

Výzkumné a studentské laboratoře jsou vybaveny chemickými výlevkami, vzduchotechnickými jednotkami a oddělenou chemickou kanalizací končící v neutralizační jímce. V těchto laboratořích je prováděna činnost spojená se základním výzkumem až po provozní aplikace a jsou přístrojově vybaveny tak, aby splňovaly nejmodernější technické požadavky. V přilehlých studentských laboratořích probíhají jak rekvalifikace, tak vzdělávání studentů v oblasti biotechnologií a nových technologických procesů. GMO laboratoře jsou přístupny přes hygienickou smyčku a jsou rozčleněny do několika pracovních sektorů splňujících požadavky správné výrobní praxe. V objektu je kultivační temperovaná místnost vhodná pro kultivaci mikroorganismů a přístroje k uchování sbírky kultivovaných kmenů. Rozvod stlačeného vzduchu a kontrolované směsi(CO2) jsou základem pro veškeré činnosti provozované v CBT. AKADEMICKÉ A UNIVERZITNÍ CENTRUM NOVÉ HRADY Hlavním cílem tohoto technologického inkubátoru je vytvořit nejvhodnější podmínky pro úspěšný start inovačních a vývojových projektů. Kromě služby zvýhodněného pronájmu po inkubační dobu projektu, jde především o širokou nabídku podpůrných služeb, jejichž cílem bude zvýšit šance inovačního projektu dosažení stádia úspěšné komercionalizace. Jedná se především o tyto služby: • poradenství a asistence při vypracování projektového záměru inovačního nebo vývojového projektu • poradenství a asistence při hledání vhodných finančních zdrojů inovačního nebo vývojového projektu • podpora řízení projektu • vzdělávání zaměřené na podnikání v oblasti vývoje a inovací • ochrana duševního vlastnictví - poradenství a spolufinancování • ověření a demonstrace projektu v reálném provozu Centrum biologických technologií Nové Hrady tvoří technologický inkubátor, vědeckotechnický park a centrum transferu technologií. Na jejich základě funguje spolupráce mezi inkubační firmou a zástupci CBT, kde za velice úzké spolupráce řeší inkubační projekty.

Technologický inkubátor jsou prostory v nichž je využívána biotechnologická hala a laboratoře firmami, které mají zájem o spolupráci s akademicko-univerzitním pracovištěm, na jejímž základě společně vyvíjejí inovační produkty. Vědeckotechnický park je prostor se sídly společností rozvíjejících špičkové technologie (high-tech) a místo seskupující podnikatelské inovační aktivity napojené na pracovníky výzkumné a akademické sféry, kteří společně se zástupci VTP zajišťující rozvoj firem a zabezpečují základní funkce VTP. 43

Centrum transferu technologií je kancelář, která vyhledává, zpravidla v akademické sféře, výsledky vhodné pro využití v praxi a pomáhá jejich uvedení do komercionalizace. Služeb přenosu technologií zajišťované touto kanceláří využívají nejen inkubované firmy, ale i výzkumné organizace a spolupracující instituce při Centru biologických technologií. - technologický transfer v Nových Hradech je zaměřen na transfer technologií a realizaci přenosu procesu do praxe v oblasti biotechnologických, biochemických a molekulárněbiologických firem a firem zaměřených na vývoj přístrojů, strojů a dalších zařízení - mezinárodní transfer v Akademickém a univerzitním centru probíhá nejen přenosem technologií z ČR, ale též úspěšně přenosem technologií do ČR. Kancelář inkubátoru poskytuje poradenskou činnost v oblasti ochrany duševního vlastnictví, kde úzce spolupracuje s odborníky z patentové kanceláře s potřebnými právními a procesními znalostmi Poskytování odborného poradenství při Centra biologických technologií: 1) Technické konzultace vycházející z portfolia znalostí pracovníků a spolupracovníků VTP 2) Technická pomoc a testování při CBT, které se podílí na provozu unikátních přístrojů a zajišťuje jejich odborné vedení na realizovaných projektech 3) Právní konzultace (studie, manuály, zprostředkování partnerů) 4) Marketing a vzdělávání 5) Biotechnologie a přístrojová technika 6) Pořádání kooperačních burz, seminářů a konferencí

2005 2006 2007 2008

1103 1103 1103 1103

1103 1703 1703 1703

150 750 750 750

2 3 4 5

0 15 17 30

0 9 11 24

Počet pracovníků ve VTP celkem

Počet pracovníků IF Nově vytvořená místa v IF

Počet IF

Pronajatá plocha IF

Pronajatá plocha

Celková plocha VTP

Rok

Statistické údaje VTP Nové Hrady

5 8 14 14

44

45

Centrum biologických technologií Nové Hrady – shrnutí projektu Prosperita 605-001 Zpracoval: Doc. RNDr. Dalibor Štys, CSc. Co to je? Centrum biologických technologií Nové Hrady je technologický inkubátor, vědeckotechnický park a centrum transferu technologií. Na jejich základě byl financován biotechnologický poloprovoz, firemní a společné výzkumné laboratoře, ochrana duševního vlastnictví a podobně. Technologický inkubátor jsou prostory, v nichž akademičtí pracovníci, z univerzit nebo z akademie věd, dokončují své prakticky uplatnitelné výsledky. Vědeckotechnický park je, zjednodušeně řečeno, místo, kde se setkávají výzkumní pracovníci z akademické a průmyslové sféry. Centrum transferu technologií je kancelář, která vyhledává v akademické sféře výsledky vhodné pro využití v praxi a pomáhá jejich uvedení do života. Jak jsme se poučili Je docela dobře možné, že ve velké instituci, kde působí stovky vědců zaměřených na fyziku, chemii nebo medicínu, a vzniká ročně deset firem či technologií, se dají tři výše zmíněné funkce jednoznačně rozlišit, administrativně pokrýt a zbyrokratizovat. My jsme slíbili, že v našich prostorách umístíme pět firem, z nich tři již existující a dvě začínající. Výsledek se rozprostírá po celé časové škále a škále způsobů provedení a to několika způsoby. Například jasné časové měřítko je registrace firmy. My jsme byli svědky jak založení firmy, tak znovuzrození firmy dlouho neaktivní, založení matky existující dceřinné firmy i převzetí existující technologie novou firmou. Takže jaké časové kritérium jsme měli vzít v potaz? Měli jsme kvůli tomu ty nejzajímavější projekty zavrhnout? Podobně v ochraně duševního vlastnictví. Měli jsme patenty a technologie vlastní, ale získali jsme i 50% podíl na mezinárodním patentu vzniklém na univerzitě v Bonnu. Ochrana duševního vlastnictví je vůbec hodně problematická kategorie, jak poukážeme na konkrétních případech v dalších odstavcích. Jako již tolikrát v historii Akademického a univerzitního centra Nové Hrady, jsme byli opět schopni oslovit ty, kteří se nemohou jednoduše zařadit do nějaké byrokratizovatelné kategorie. Díky naší (malé) velikosti nás nic nenutí procesy formalizovat, vždy máme dostatek času problém detailně probrat a dohodnout se. Kvalitních nápadů, které neprošly byrokratickým procesem a hledají prostor, je tolik, že si můžeme dovolit ty, na nichž jsme se nedohodli, v klidu opustit. Nové, zejména interdisciplinární, projekty, si nás nacházejí samy – možná, troufám si tvrdit, že jich zákonitě musí být víc než těch jasně zařaditelných. V dalších odstavcích se pokusím vybrat některé typické výsledky jako praktickou ukázku šíře problematiky. Příběh firmy Bonapol Technologie výroby velmi čistého pylu, vyvinutá panem Tomkem, má za sebou poměrně pohnutou investorskou historii včetně osobního bankrotu jejího tvůrce. Každopádně v roce 2003 byla založena firma Bonapol a.s. Vznikla s cílem zajistit zavedení výroby velmi čistého pylu do praxe. To se však stalo až v roce 2006, kdy došlo k definitivní dohodě mezi majitelem patentů a investory. Po pravdě řečeno, investory u projektu držela především materiální podpora Centra biologických technologií, které poskytlo zázemí jak pro kontrolní laboratoře, tak pro výrobní technologie, konferenční a reprezentační prostory. Dnes, po necelých třech 46

letech od vlastního spuštění, je Bonapol v černých číslech, investice jsou splaceny a firma zaměstnává jak dělnické profese, tak vysokoškoláky včetně doktorandů přírodovědecké fakulty JU. Firma dnes zahajuje přechod ke kvalitativně lepší technologii, čímž daleko překročila původní cíl tříletého projektu, s nímž vstoupila do vědeckotechnického parku. Proto také investuje do nových prostor mimo Nové Hrady a otvírá prostor pro další projekty. VOR-IP Ltd. Firma Vítek-Ondřej-Rory Intellectual Property Limited je registrována na ostrově Whigh ve Velké Británii. Byla zřízena za účelem ochrany duševního vlastnictví technologie Compotech, pomocí níž se vyrábějí nejtužší trubky z uhlíkových kompozitů na světě. Výrobní firmou je Compotech Plus s.r.o ze Sušice. Vlastníci oboru firem jsou stejní, Vít Šprdlík, Ondřej Uher a Rory Carter. Technologie původně vznikla jako projekt dvou magisterských studentů ČVUT, kteří si chtěli vylepšit své sportovní náčiní, pádlo. Bez velkého studia literatury se pustili do výroby prototypu a vyvinuli technologii, která levně řeší řadu technických problémů, s nimiž si konkurence neví rady. Problém je ovšem, jak takový jednoduchý princip chránit. Patentování se nehodí, to je dobré pro velké firmy schopné nasadit velké prostředky do soudních procesů a zcela jednoznačně definované objekty, například chemická individua. A také trochu pro zmatení konkurence. Vlastníci technologie Compotech se rozhodli jít cestou založení „mateřské“ firmy VOR-IP Ltd., na níž převedli všechna práva k technologii Compotech. A to se dělo právě s pomocí našeho Centra biologických technologií. To byl původní plán a byl naplněn. Vedlejším produktem této spolupráce bylo, že jsme si s kolegy z Compotechu důkladně povídali, připravili jsme společné projekty a získali je i pro výuku speciálních kursů v našem novém doktorském programu.. BP Medical s.r.o. Ing. Vitězslav Březina CSc. pracoval v Akademickém a univerzitním centru od roku 2001. Věděli jsme, že kdysi měl firmu provozující medicínskou laboratoř, ale po dlouhou dobu nebyla aktivní. Po vzniku a dovybavení vědeckotechnického parku nastal prostor pro rozvoj těch technologií, které byly dlouho v našem výhledu, ale nebyly pro ně dokončeny materiální podmínky. Byly to biotechnologie využívající řasy a sinice a technologie tkáňových kultur. Dnes má BP Medical s.r.o. zaregistrováno několik kosmetických produktů využívajících řasovou biomasu a v procesu registrace jsou potravní doplňky. Testů biokompatibility s využitím tkáňových kultur se udělalo několik set. Gali-3D s.r.o. – spin-off jak má být Ing. Dr. Michal Hušák pracoval na některých našich vědeckých projektech do roku 2003. Ve svém volném čase (hlavním úvazkem byl na VŠCHT) programoval na našem počítači Silicon Graphics software na trojrozměrné zobrazování molekul. Od roku 2004 ve vlastní firmě Gali 3D s.r.o. produkuje trojrozměrné filmy. Mezi jeho hlavní zákazníky patří například americká chirurgická asociace, která chce zobrazovat a zaznamenávat mikrochirurgické operace. Dlužno říci, že Gali 3D infrastrukturu inkubátoru nepotřebovala, pro jejich činnost je vhodnější méně hmotných závazků. Alespoň ale máme v naší zasedací místnosti trojrozměrné kino. Mimochodem, jak CompoTech, tak Gali-3D byly pozvány na konzultaci na European Space Agency.

47

Code Farms Inc. a projekt Expertomica Code Farms z Richmondu v Ontariu je firma Ing. Jiřího Soukupa CSc. Jirka emigroval v roce 1969 a od té doby se byl například v Bell Laboratories hlavním inženýrem týmu, který vyvinul první 32 bitový čip. Stál za softwarem Cadence, pomocí nějž se dodnes navrhuje 70% silikonových čipů. Poté, co se z Cadence stala rutina, začal s vývojem nových databázových algoritmů. To, co se dnes jako object-oriented databáze s velkou slávou implementuje do softwaru hlavních výrobců, prodávala Code Farms už v roce 1990. Slušně se živila, ale nezbohatla. Jednou z oblastí, pro něž je objektově orientované programování vhodné, jsou různé –omické databáze – genomika, proteomika, metabolomika. My jsme se na ÚFB začali zabývat metabolomikou. Jako poradce jsem si pozval našeho rodinného přítele Jirku Soukupa. Vznikl projekt Expertomica a v současné době se dokončuje první verze software pro metabolomiku. Projekt běží již třetí rok a stal se východiskem pro celou skupinu dílčích projektů v analýze biologických dat, která je hlavní náplní naší laboratoře biologického inženýrství. Namísto vlastní implementace technologie Code Farms, kterou zatím nepoužíváme, jsme se dostali k mnohem obecnějšímu poznání, k teorii technického experimentu, která stála za všemi Jirkovými úspěchy. A úspěchem největším je zajisté to, že „the famous doctor Sucoup“ se stane školitelem našich doktorandů, a že s naší pomocí dokončí své „akademické“ projekty – psaní učebnic, knih a článků. Expertomica je ochranná známka registrovaná Ústavem fyzikální biologie Jihočeské univerzity. HIC & services s.r.o. a výroba křemíku fotovoltaické kvality Firma HIC&services s.r.o. se začala zabývat vývojem krystalizačních metod pro velmi čistý křemík před téměř čtyřmi lety. Vývoj probíhal na akademických institucích v Arménii, odkud pochází majitel firmy Ing. Armen Jegijan. Ukázalo se, že v principu stejnou metodou, jako se vyrábějí monokrystaly safíru pro vysoce výkonné lasery se daří vyrábět i monokrystalický křemík, a to z mnohem levnějších vstupních surovin, než pomocí běžných metod. Navíc s nižšími energetickými nároky. V současné době, s velkou podporou Centra biologických technologií, dochází k převodu celého výzkumu do České republiky. Vedle toho se již v Hospodářském parku České Velenice – Gmünd staví továrna, kde se bude tato technologie využívat. Ústav fyzikální biologie díky této spolupráci získal i zajímavé přednášející v oborech, o nichž se nám dříve ani nesnilo, například termodynamika pevné fáze či anorganická krystalografie. Zentiva a.s. (Téměř) každý český organický chemik, biochemik či molekulární biolog by chtěl spolupracovat se Zentivou. Ředitel pan Michal si vytýčil za cíl získat spolupráce nejen v Praze, ale i v regionech, včetně jižních Čech. Když jsme se o této iniciativě dozvěděli, nabídli jsme několik možností. Z nich jsme se nakonec dohodli na expresi terapeutických proteinů. Jedná se o akademický projekt, i když kolegové ze Zentivy se nás snaží na pravidelných schůzkách udržovat na cestě k průmyslově použitelné technologii. Nám se podařilo pro tento projekt získat doc. Josta Ludwiga, jednoho z nejlepších molekulárních biologů v kvasničných systémech. Ten se nesnaží dosáhnout rychlé metody produkce menšího rozsahu v jednom systému – tím jsou zjevně savčí buněčné linie – ale produkce stabilní, rychle transformovatelné do jiných typů buněk, která umožní dlouhodobou produkci větších množství proteinů. To bude mít výhodu i pro naše akademické projekty. Další nespornou výhodou bude i stabilnější působení doc. Ludwiga na našem pracovišti a jeho nedocenitelné odborné a pedagogické zkušenosti a mezinárodní kontakty.

48

Triana Sci&Tech s.r.l. Může být ještě něco lepšího než Zentiva? Jistěže, Hi-Tech firma, jejíž produkty se používají na předních světových akademických i průmyslových výzkumných pracovištích a k experimentům na kosmických orbitálních stanicích. V našem případě španělská firma Triana Sci&Tech kterou založil profesor Juan Manuel Garcia Reina. Profesor Garcia Reina je od roku 2003 hostujícím profesorem Jihočeské univerzity a s námi spolupracuje již od roku 2001. V laboratoři proteinové krystalografie, vedené Dr. Ivanou Kutou Smatanovou, byly vyvinuty některé technologie, které Triana Sci&Tech vyrábí, a další zde byly testovány. Proto naše proteiny například létají do vesmíru. Proto také jediná reference k našemu pracovišti na National Institute of Health USA byla zprostředkována právě firmou Triana Sci&Tech až do té doby, než tam letos přednášel doc. Ettrich. Jinými slovy, to, k čemu CompoTech and Gali 3D teprve směřují, Triana Sci&Tech už dokázala. Kvantifikující přehled - Centrum biologických technologií Nové Hrady (Provozovatel vědeckotechnického parku v Nových Hradech) (Doc. RNDr. Dalibor Štys, CSc.) Počet zaměstnanců: 14 Firmy ve vědeckotechnickém parku a technologickém inkubátoru (plán 5 firem): B.P.Medical s.r.o., Ing. Vítězslav Březina, CSc., Zaječí Počet zaměstnanců: 2 Bonapol a.s., JUDr. Ing. Milan Marko, MBA, Linecká č.p. 345, 382 41 Kaplice počet zaměstnanců: 15 Akvakultury Blafka, Lubomír Blafka, Vilová 283, 373 33 Nové Hrady Počet zaměstnanců: 2 Vorip Ltd. , Rory Carter, 10 Princess Esplanade, Gurnard. Isle of Wight, PO31 8LE, United Kingdom Počet zaměstnanců: 4 Pátá a šestá firma jsou před uzavřením smlouvy o inkubaci Spolupracující firmy (plán 7 firem): Gali-3D s.r.o. ., Česká 189/32, 370 01 České Budějovice 1 Zentiva a.s., U kabelovny130, 102 37 Praha 10 Korowatt.s.r.o. , Bušanovice 13, 38422 ČR HIC&servis s.r.o., Teplárenská 611/1, 108 00 Praha-Malešice CASTECH - novohradské sdružení pro povznesení vědy a technologií, Zámek 136, 373 33 Nové Hrady Milcom a.s., Ke Dvoru 12a, 16 00 Praha 6 – Vršovice Rybářství Hluboká a.s. Hospodářský park České Velenice, a. s., 378 10 České Velenice 555 Castitech - Novohradská společnost pro rozvoj technologií s.r.o., Zahradní čtvrť 394, 373 33 Nové Hrady CompoTech Plus s.r.o. , Družstevní 159, 342 01 Sušice Jegi s.r.o., K Horkám 11 E, 102 00Praha 15 Společnost solárních stavitelů s.r.o., Zámek 136, 373 33 Nové Hrady STP plast s.r.o., Karel Tomsa, Letné 211, 471 24 Mimoň Chlorella Hellas Ltd., Navarinou 113, Kalamata 24 100, Greece

49

Závěr a poděkování Projekt Dobudování vědeckotechnického parku Nové Hrady daleko předčil očekávané výsledky. Nikoliv především proto, že došlo ke stabilizaci firem a vzniku pracovních míst, vzniku nových technologií a přenosu do praxe. Daleko větší je přínos k poznání, vstup lidí vzdělaných v teorii stochastických systémů, rozvoj teorie i praxe experimentu a další kvalitativní skok v exaktnosti a efektivnosti všech činností našeho ústavu, především těch akademických. Právě to nás, jak všichni věříme, činí dlouhodobě konkurenceschopnými v mezinárodní konkurenci. Nabyté zkušenosti a kontakty nám zajisté také hodně pomáhají při plnění bodovacích kritérií Rady pro výzkum a vývoj. Za jeden mezinárodní patent je 500 bodů, z jednoho objevu je pak většinou 5-7 patentů. I když, a to je třeba jasně říci, k rozvoji skutečného principiálního poznání ani k zavedení nových technologií tato stále se měnící kritéria přispívají málo a často škodí. Nadále chceme pokračovat zejména v činnosti vědeckotechnického parku. Nutnost neustálého vznikání, která je základním předpokladem technologického inkubátoru, se ukázala být spíše na obtíž. A centrem transferu technologií by se podle bodovacích kritérií pro hodnocení VaV měla stát každá laboratoř, není-liž pravda? Kromě většiny pracovníků Ústavu fyzikální biologie Jihočeské univerzity a Ústavu systémové biologie a ekologie AVČR v Nových Hradech a některých kolegů z Třeboně, je třeba poděkovat též všem pracovníkům firem, kteří měli tu vstřícnost, trpělivost, důvěru a odvahu. Ono totiž jakmile se jedná o soukromé peníze, riziko neúspěchu je přirozeně posuzováno z úplně jiného hlediska. Dík patří také politikům, zejména politikům Jihočeského kraje, kteří nám dali důvěru. Doufám, že jsme ji nezklamali, i když jsme možná ne úplně přispěli k zvýšení počtu voličů. Na to jsme na moc malém městě.

50

Biomasa - využití obnovitelných zdrojů energie Zpracoval: RNDr. Jan Pokorný, CSc. Biomasa je tradičním celosvětovým zdrojem energie. Její využívání je limitováno nízkou účinností přeměny slunečního záření při fotosyntéze a navazujících pochodech. Rostlinná biomasa vzniká přeměnou sluneční energie s účinností menší než 1%, nepočítaje v to náklady a energetické výdaje na její těžbu, zpracování a transport. Roční produkce biomasy se pohybuje okolo 0,5 kg sušiny na metr čtverečný. Jen v některých mokřadech, úrodných půdách, případně s další dodatkovou energií ve formě hnojiv a agrotechnických zásahů lze dosáhnout vyšší produkce. 0,5 kg sušiny na metr čtverečný odpovídá 5 tunám sušiny na hektar, což odpovídá energetickému obsahu 2-3 kWh (na metr čtverečný) respektive 20 - 30 MWh na ha za rok. Biomasa ovšem vzniká na rozsáhlých plochách a přes malou účinnost přeměny při růstu je v ní vázáno vysoké množství energie. Navrhujeme využívat biomasu ze záplavových území, jejichž hlavní funkcí je retence vody. Celospolečenský přínos takového území spočívá v tlumení povodňové vlny, váže se zde oxid uhličitý do biomasy a vznikající půdy (tlumení skleníkového efektu), váží se živiny do půdy a biomasy (zlepšení kvality vody, snížení eutrofizace), zvyšuje se biodiverzita. Mokřadní porosty vypařují vodu a přispívají tak k obnově krátkého vodního cyklu a zmírnění klimatu. Využitelné jsou jak dřeviny přizpůsobené zaplavení (duby, vrby, olše, topoly, jasany), tak byliny (rákos, chrastice, psárka, ostřice). Nabízí se využívání biomasy luk sečených s podporou MZe. Posečená tráva zůstává často ležet, nesklízí se nebo se mulčuje. Předpokládáme energetické využití této rostlinné biomasy přes bioplyn nebo pyrolýzu. Nabízí se možnost využít stávající bioplynové stanice u čistíren odpadních vod a adaptovat je tak, aby bylo možné přimíchávat rostlinnou biomasu (kofermentace). Bioplyn se potom využívá na výrobu elektrické energie a na vytápění.Takové postupy se ověřují v praxi. Lze tak využít i odpady městské zeleně. Náklady na instalovanou kW bioplynové stanice se počítají cca 3500 EUR, náklady na kW při instalaci 1MW jsou cca 2700 EUR (ČOV Třeboň). V rámci našich aktivit jsme schopni: a) zhodnotit potenciální produkci biomasy v nivách, v obnovených nivách a množství travní biomasy ze zemědělských ploch a zeleného odpadu. b) zhodnotit možnosti využití stávajících bioplynových stanic pro kofermentaci rostlinné a jiné biogenní biomasy se stávajícími substráty – kaly ČOV, odpady ze živočišné výroby Na zemědělských plochách doporučujeme zhodnotit možnost produkce plodin s dalším technologickým zpracováním, řepka (pro olej, metyl ester do bionafty), kukuřice a další obilniny pro etanol. Doporučujeme zhodnotit jak energetickou bilanci (energetické vstupy a výstupy), tak dlouhodobé aspekty vyčerpávání půdy a kvality odtékající vody. Existuje seznam povolených energetických rostlin, jejichž pěstování je v ČR podporováno dotacemi, do tohoto seznamu patří například: jednoleté: laskavec, konopí seté, sléz přeslenitý dvouleté: komonice bílá, pupalka dvouletá víceleté a vytrvalé: mužák prorostlý, topinambur, šťovík krmný, sveřep bezbranný, lesknice rákosovitá 51

Biomasa je vhodná pro lokální využití a je žádoucí, aby zde byl nastartován trh s produktu z biomasy jako jsou štěpky či pelety, ale pouze na lokální úrovni, abychom pracně „vyrostlou“ energii spolu se státními dotacemi nepromrhali v transportních nákladech. Navržené projekty, zejména ty, které předpokládají delší transportní vzdálenosti a manipulace s materiálem, by měly být podrobeny kritické analýze energetické bilance. Tepelná čerpadla – jsou někdy zavrhována z důvodu využívání a podpory centrálních rozvodných sítí a nízké účinnosti, dané účinností výroby elektrické energie. Tepelná čerpadla využívají geotermální energii (hluboké vrty) nebo využívají nepřímo energii sluneční z vody, půdy, vzduchu. Domníváme se, že mají své opodstatnění díky dobré regulovatelnosti, především tam, kde není jiný dostupný zdroj tepla (a používáno přímotopné vytápění elektřinou) nebo obsluha není schopná připravit si např. biomasu na otop. Jako ideální se jeví kombinace tepelného čerpadla s vodním zdrojem elektrické energie. Pro využívání obnovitelných zdrojů energie a tedy pro diversifikaci energetické soustavy hovoří velká zranitelnost současné centrální energetické soustavy. Všichni víme, co znamená zastavení dodávky elektrické energie, případně plynu v jakémkoliv ročním období. V moderních (zejména kancelářských) budovách ve městech je jedno, zda k výpadku dochází v zimě či v létě – objekty jsou „nefunkční“. Vesnice si dokáže poradit, ale používáním teplovodních topných systémů s nuceným oběhem se také projevují značné problémy při výpadcích el. energie. Proto jsme zastánci vytváření energetických systémů s částečnou autonomií, které dokáží byť v omezené míře fungovat nezávisle na velkých zranitelných rozvodných sítích. K vytváření takových systémů je vhodné využívat obnovitelných zdrojů energie, jako jsou solární soustavy v kombinaci s fotovoltaikou pro pohon oběhových čerpadel a nové úsporné energetické zdroje jako například kogenerační jednotky se Stirlingovými motory atd. Odkazy a literatura: Pastorek, Z., Kára, J., Jevič. P. 2004: Biomasa – obnovitelný zdroj energie, FCC Public, pp 288.

52

Biotechnologie řas a sinic Zpracoval: Ing.Vítězslav Březina, CSc. Primární otázkou, s níž se setkáváme na podobných setkáních je otázka po smyslu větších kultivací autotrofních mikroorganismů. Zatímco smysl hromadných kultivací heterotrofních mikroorganismů je zcela zřejmý a spočívá v celé řadě technologií, jejichž výsledkem je výroba léčiv, anebo konstrukce léčebných postupů, u podobných biotechnologií zelených mikrofyt je smysl poněkud skryt. Je to přesto, že Česká republika a zejména Třeboňsko je průkopníkem vývoje kultivačních zařízení netradičních konstrukcí, které umožnily racionální hromadné kultivace zejména druhu Chlorella a to i v oblasti klimaticky nepříliš výhodné. Navíc výzkumná základna Mikrobiologického ústavu AV podstatně přispěla v minulosti k rozvoji technické či technologické části biotechnologie autotrofních organismů. Biotechnologii je ovšem nutno chápat jako integrální součást současného života. Co vlastně tento pojem znamená? Definice Evropské biotechnologické federace je následující: INTEGROVANÉ VYUŽITÍ BIOCHEMIE, MIKROBIOLOGIE A INŽENÝRSKÝCH DISCIPLIN K DOSAŽENÍ PRŮMYSLOVÝCH APLIKACÍ MIKROORGANISMŮ, BUNĚK TKÁŇOVÝCH KULTUR A JEJICH SOUČÁSTÍ. V definici EFB chybí užití pro lékařství a zemědělství: tedy BIOTECHNOLOGIE JE KAŽDÁ TECHNOLOGIE, KTERÁ VYUŽÍVÁ ŽIVÉ ORGANISMY NEBO JEJICH ČÁSTI, K VÝROBĚ ČI MODIFIKACI PRODUKTŮ, KE ŠLECHTĚNÍ ROSTLIN, ŽIVOČICHŮ, NEBO MIKROORGANISMŮ PRO MYSLITELNÉ I NEMYSLITELNÉ VYUŽITÍ. Pro nás je pojmově významné, že biotechnologie je spojení biologie a technologie, přičemž biologie dává biotechnologiím k disposici dva svoje výstupy sice medicínu a zemědělství. Technologie dává k disposici své know-how, tedy znalost, jak to racionálně udělat. A tak, uvědomíme-li si dosah pojmů a jejich užití, poznáme, že s výstupy biotechnologie se setkáme všude. Od prostředků denní potřeby (hygiena, strava), přes farmacii (antibiotika), až po snad nejsložitější aplikace v medicíně (protinádorové buněčné postupy, hybridomy). Řasy a sinice se řadí k té nespočetné řadě organismů, které můžeme pro biotechnologie využít, obsahují nejenom řadu biologicky účinných látek, ale jsou schopny je produkovat řízenými kultivačními postupy. Smyslem biotechnologie řas a sinic není tedy nic nového, je to pouze řízená produkce biologicky cenných látek, které heterotrofní organismus produkovat neumí.

53

Udržitelná energetika nutná k přežití civilizací Zpracoval: Ing. Ivan Beneš Abstrakt Omezení dopadů energetické produkce na klimatický systém Země vyžaduje integrovaný přístup k politice v oblasti energetiky a klimatu, podpořený v březnu 2007 Evropskou radou . Priority českého předsednictví budou založeny na naplňování akčního plánu pro energetiku v období 2007-2009. Významným úkolem ČR bude diskuse o posílení energetické bezpečnosti EU. Již nyní je zřejmé, že druhý strategický energetický přezkum se bude převážně věnovat právě této otázce. ČR již do prvního akčního plánu prosadila výzvu k analýze energetické poptávky a nabídky v horizontu několika let společně s nezbytností zmapovat stav infrastruktury a přenosových soustav významných producentských a tranzitních zemí, a proto bude pokračovat v hledání konkrétních nástrojů k provedení těchto úkolů. ČR se bude dále zabývat revizí pravidel pro vytváření nouzových zásob ropy. Tato legislativa bude předložena Komisí v listopadu 2008 jako jedno z opatření pro zvýšení bezpečnosti zásobování ropou. Pro EU má zásadní důležitost budování stabilních vztahů nejen s dodavateli a spotřebiteli energií, ale i s tranzitními zeměmi. V příspěvku je shrnuto geopolitické pozadí těchto mezinárodních aktivit. Širší souvislosti mající vztah k zajišťování energie Dostupnost energie v její různé formě je základním předpokladem pro „život“ jakéhokoliv společenského uskupení. Proto vlády jednotlivých států věnují energetické dostupnosti vysokou pozornost. Z historického hlediska je nepochybné, že existence jakéhokoliv lidského společenství byla podmiňována zajištěním potravin, energie a vody. Pro 21. století je zřejmé, že zemědělskou výrobu potravin, dodávky vody, průmyslovou a stavební výrobu, chod státní správy a územní samosprávy, sociální a zdravotní péči, vzdělávací procesy (školy, výzkum a vývoj) atd., není možné zabezpečit bez energie. Tu lidstvo získává z neobnovitelné prvotní energie (uhlí, plyn, ropa, uran) a obnovitelných zdrojů prvotní energie (energie vody, větru, sluneční záření, biomasa apod.). Hledisko bezpečnosti a snaha zvýšit ochranu obyvatelstva v krizových situacích spočívá v nutnosti zachování základních potřeb člověka (viz obrázek 1). Zajistit svým občanům bezpečí je základní funkcí každého státu. Zajištění přiměřené teploty (stejně jako například čistého vzduchu pro dýchání) je základní fyziologickou potřebou nutnou k přežití. Zajištění bezpečí a přiměřené teploty, ale i zajištění pitné vody a potravin se dnes neobejde bez elektřiny. Je otázkou, do jaké míry mohou být tyto na energii závislé funkce podřízeny neviditelné ruce trhu, tedy bez jakékoliv regulace. Zde je a bude zřejmá inherence státu, a to jak v oblasti diplomatice a vojenských doktrín, tak i v oblasti krizového řízení.

54

Obrázek 1 Základní potřeby člověka podle A. Maslowa

Potřeby seberealizace: sebenaplnění, potřeba uskutečnit to, čím daná osoba potenciálně je Potřeby uznání: sebedůvěry, sebeúcty, prestiže Potřeby sounáležitosti: lásky, náklonnosti, shody a ztotožnění, potřeba někam patřit Základní role státu Potřeby bezpečí: jistoty, stálosti, spolehlivosti, struktury, pořádku, pravidel a mezí, osvobození od strachu, úzkosti a chaosu Fyziologické potřeby: potřeba kyslíku, přiměřené teploty, tekutin, potravin, vyměšování, pohybu, spánku a odpočinku, sexuálního uspokojení, vyhnutí se bolesti

Naproti tomu dodávky energie pro podnikání, tj. pro chod ekonomiky, mohou být v tržním hospodářství svěřeny neviditelné ruce trhu plně, neboť náklady na dostupnost energie zahrnuje investor do podnikatelských rizik stejně jako dostupnost kvalifikované síly, finančních zdrojů apod. Je však otázkou, zda je moudré, když část energie souvisí se zajištěním bezpečnosti obyvatel a suverenity státu, aby energetické sítě vlastnil bez státní kontroly státem, stejně jako stát nepřipustí vlastnictví armády a policie cizím subjektem. Podřízení hospodářství tzv. průmyslově vyspělých zemí neoliberálnímu pojetí, kdy trh dominuje, vyvolává problémy. Je známo, jaké rozpaky a zásahy nikoliv v duchu neoliberalizmu, vedly v některých západních zemí k zabránění liberálně tržního ovládnutí částí jejich energetického systému (i další kritické infrastruktury) kapitálovými a suverénními fondy z východu. Můžeme proto rozlišit 4 oblasti, či „globální energetická hřiště“, na kterých se odehrává zápas o energetické zdroje k udržení mocenské a ekonomické převahy a úsilí o ochranu obyvatelstva (obrázek 2).

55

Obrázek 2 Čtyři energetická hřiště Vojenské doktríny

Zahraniční politika

Krizové řízení

Liberalizovaný trh

240/2000 Účast v misích

Civilní nouzové plánování

Diplomacie

406/2000 406/2006

241/2000 239/2000

Podnikání v energetice

458/2000 91/2005

Zajištění přístupu ke zdrojům primárních nosičů energie Zajištění dopravních cest Zábrana nukleární proliferace

Objekty kritické infrastruktury

Integrovaný záchranný systém

Podnikání v energetice

Ústřední důležitost pro sílu moderních armád má ropa

Kontinuita činnosti

Minimalizace ztrát v území

Maximalizace zisku

Na českou i evropskou energetiku mají nejvýraznější vliv tyto zahraničně-bezpečnostní aspekty energetické bezpečnosti: omezenost neobnovitelných zdrojů, nerovnoměrné rozložení jejich zásob, cenová volatilita a růst cen paliv a elektřiny. Problém 21. století spočívá v tom, že lidstvo sdílí společný osud na přeplněné planetě. Současně známé a předpokládané pravděpodobné zásoby neobnovitelných zdrojů energie nejsou schopny pokrýt rozvoj současného počtu obyvatel země (6,5 miliard) a s růstem počtu obyvatel se tato disproporce ještě zvýší. Problémy nedostatku energie, rostoucího narušování životního prostředí, růstu světové populace, legální a ilegální hromadné migrace, vzrůstající ekonomické nadvlády a obrovských rozdílů životní úrovně jsou příliš velké, než aby byly ponechány k řešení jen silám trhu a geopolitickému soutěžení mezi národy. Rostoucí napětí způsobené nevyřešenými problémy může způsobit zánik nebo podstatnou transformaci naší civilizace. Mírové řešení uvedených problémů je možné, jestliže se v globálním měřítku uplatní stejný způsob, jaký použily nejúspěšnější společnosti ve svých státech (přitom je však legitimní otázkou, zda tak neučinily na úkor jiných). Naše globální společnost se bude rozvíjet nebo zanikne podle toho, zda budeme schopni sdílet společné cíle a najít praktické řešení jak tyto cíle uskutečnit. Základní světová energetická bilance Nejdůležitější přírodní energetickou infrastrukturou je Slunce a Země (Josip Kleczek: Země nám půjčuje atomy, Slunce nám dává energii). Pro představu o významnosti a velikosti obnovitelné energie lze konstatovat, že bez energie slunečního záření by byla teplota povrchu Země -263°C. Zbývajících 10°C do absolutní nuly představuje vliv geotermální energie nitra Země. Za neobnovitelné zdroje energie jsou pokládány fosilní paliva (ropa, zemní plyn a uhlí) a uranová ruda pro jaderné elektrárny. Z hlediska byznysu se zdají být obnovitelné zdroje energie marginální, protože jejich podíl na obchodu s energií je výrazně menší než z neobnovitelných zdrojů

56

Obrázek 3 Obchodní energetická bilance světa (2006) a zemí OECD (2007) Pramen: IEA 2008, http://www.iea.org/textbase/nppdf/free/2008/key_stats_2008.pdf

Jinak je tomu, pokud namísto obchodní bilance provedeme bilanci disponibilní energie. Energie slunečního záření dopadající na povrch Země je ve srovnání s energií získávanou těžbou energetických surovin více než 13 000 krát větší. Avšak naprostá většina slunečního záření není zatím využívána v lidmi vytvořených systémech. Ve slunečním záření mají původ (s výjimkou geotermální a slapové energie) i všechny ostatní druhy obnovitelné energie (energie větru, vody, energie biomasy). Tabulka 1 Disponibilní primární energie a její ověřené a pravděpodobné zásoby

sluneční záření ropa uhlí zemní plyn uran

disponibilní energie (P)

životnost zásob (R/P)

EJ (109GJ)/rok 5 676 480 172 124 101 31

roky 7 000 000 000 42 155 67 85

ověřené pravděpodobné zásoby (R) EJ (109GJ) 7 203 19 215 6 796 2 666

a

57

Obrázek 4 Porovnání energie slunečního záření, světových zásob a spotřeby energie

1 dopadající sluneční záření za rok 2 současné využití sluneční energie 3 celkové zásoby zemního plynu 4 celkové zásoby uhlí 5 celkové zásoby ropy 6 celkové zásoby uranu 7 roční světová spotřeba energie

Přestože v energetické bilanci jsou neobnovitelné zdroje ve srovnání s energií slunečního záření marginální, mají obrovskou finanční sílu, která je tvořena na komoditních trzích. Z hlediska komoditních trhů je energie slunečního záření zcela nezajímavá a tak tomu bude až do vyčerpání zásob neobnovitelné energie. Do té doby nelze od komoditních trhů nabídku transformované sluneční energie (včetně) elektřiny očekávat, a to přesto, že velké ropné společnosti investují do výzkumu užití sluneční energie obrovské prostředky. V jejich ekonomickém zájmu ale není žádoucí předčasné uvedení solární energetiky na trh, dokud fosilní a jaderná energetika produkuje dostatečné zisky. Z toho důvodu obsazuje sluneční energetika pouze tržní výklenky, jako jsou malé nesíťové spotřebiče (kalkulačky, orientační zahradní osvětlení, apod.), uplatňuje se v odlehlých oblastech s nedostupnou síťovou elektřinou (armáda, novináři, dálniční technologie, apod.) a také tam, kde je žádoucí zajistit inherentní zdroj elektřiny pro nejnutnější spotřebiče v případě dlouhodobého výpadku síťové elektřiny. Specifickým netržním prvkem je dotovaná výstavba malých slunečních elektráren, převážně fotovoltaických, jejichž výkon se pohybuje od několika desetin, po několik stovek kilowatů špičkového výkonu (kWp). V řadě zemí (USA, Španělsko, Izrael apod.), v oblastech s příznivou intenzitou slunečního záření se začíná s podporou vlád využívat sluneční energie v koncentračních solárních elektrárnách, jejichž technologie je na rozdíl od fotovoltaických článků schopna dodávat elektřinu i v noci. Těmito oblastmi jsou především pouště a polopouště, tedy území, kde cena pozemků je dnes téměř nulová . Ve všech světadílech se buď takové oblasti nacházejí, nebo se nacházejí alespoň v reálné dostupnosti pomocí stejnosměrného přenosu elektřiny za přijatelných ztrát. Z obrázku je patrné, že tyto potenciální zdroje elektřiny jsou rozděleny rovnoměrněji, než zásoby neobnovitelné energie. Základní a naléhavou otázkou současnosti z hlediska ochrany obyvatelstva je, zda se nedostatečnost neobnovitelných zdrojů energie bude řešit vojensky či mírově. Následující bilanční přehled ukazuje, jak byly přírodou rozdány „energetické karty“ mezi jednotlivé země. Protože dominantní množství každého druhu neobnovitelné energie se nachází vždy v méně než v deseti zemích, je zřejmé, že se v neobnovitelné energetice nikdy nemůže vyvinout svobodné konkurenční tržní prostředí.

58

Země, které byly obdařeny energetickým bohatstvím se budou snažit je směnit za dobrou cenu, k čemuž potřebují uhájit svou suverenitu, nebo alespoň dosáhnout určitou míru autonomie od ovládající země. Země, které jsou na dovozu závislé se budou snažit získat kontrolu nad zeměmi s největšími zásobami. Ropa Zásoby v 10ti zemích v tabulce 2 tvoří 85% světových zásob ropy, která má zcela zásadní důležitost pro udržování síly moderních armád. Tabulka 3 ukazuje naproti tomu 10 největších dovozů ropy. Tabulka 2 Země s největšími zásobami ropy Pořadí Země Ropa – ověřené zásoby (mil. barelů) 1

S. Arábie

266 800

2

Kanada

*)

178 800

3

Írán

132 500

4

Irák

115 000

5

Kuvajt

6

**)

SAE

97 800

7

Venezuela

79 730

8

Rusko

60 000

9

Libye

39 130

10

Nigérie

35 880

*)

104 000

včetně nekonvenčních zdrojů (ropné písky) **) Spojené arabské emiráty

Tabulka 3 Největší dovozci ropy Pořadí

Země

Ropa – dovoz (tis. barelů/den)

1

USA

13 150

2

Japonsko

5 425

3

Čína

3 190

4

Německo

2 953

5

Holandsko

2 465

6

Již. Korea

2 410

7

Itálie

2 182

8

Indie

2 098

9

Francie

1 890

10 Singapur 1 830 Pramen: CIA 2008 (http://indexmundi.com/g/r.aspx?t=10&v=93&l=en) Zcela zásadní význam má oblast Perského zálivu (62% zbývajících zásob ropy), kde se jakékoliv aktivity podle Carterovy doktríny (v návaznosti na předchozí doktríny Trumana, Eisenhowera a Nixona) dotýkají životních zájmů USA: „Let our position be absolutely clear: An attempt by any outside force to gain control of the Persian Gulf region will be regarded as

59

an assault on the vital interests of the United States of America, and such an assault will be repelled by any means necessary, including military force.” Zemní plyn Zásoby v 10ti zemích v tabulce 4 tvoří 78% světových zásob zemního plynu. Tabulka 5 ukazuje naproti tomu 10 největších dovozů zemního plynu. Tabulka 4 Země s největšími zásobami zemního plynu Pořadí Země Zemní plyn – ověřené zásoby (mld. M3) 1

Rusko

47 570

2

Írán

26 370

3

Katar

25 790

4

S. Arábie

6 568

5

SAE**)

5 823

6

USA

5 551

7

Nigérie

5 015

8

Alžírsko

4 359

9

Venezuela

4 112

10

Irák

3 170

**)

Spojené arabské emiráty

Tabulka 5 Největší dovozci zemního plynu Pořadí Země Zemní plyn – dovoz (mld. m3/rok) 1

USA

117,90

2

Německo

86,99

3

Japonsko

77,60

4

Itálie

70,45

5

Ukrajina

57,09

6

Francie

47,02

7

Rusko

37,50

8

Již. Korea

35,86

9

Španělsko

31,76

10

Turecko

25,48

Pramen: CIA 2008 (http://indexmundi.com/g/r.aspx?t=10&v=98&l=en) Porovnání obou skupin zemí vysvětluje úsilí Německa o přímý dovoz z Ruska plynovodem Nord Stream. Také je zřejmé, že značná část plynu z kaspické oblasti je exportována přes Rusko a že Spojené státy budou závislé v budoucnosti více na importu zkapalněného zemního plynu (LNG).

60

Uhlí Zásoby v 10ti zemích v tabulce 6 představují 91% světových zásob uhlí vyjádřené v milionech tun. Tabulka 6 Země s největšími zásobami uhlí Černé uhlí Hnědé uhlí Celkem Pořadí Země a antracit a lignit (mil. t) 1

USA

111 338

135 305

246 643

2

Rusko

49 088

107 922

157 010

3

Čína

62 200

52 300

114 500

4

Indie

90 085

2 360

92 445

5

Austrálie

38 600

39 900

78 500

6

Jižní Afrika

48 750

0

48 750

7

Ukrajina

16 274

17 879

34 153

8

Kazachstán

28 151

3 128

31 279

9

Polsko

14 000

0

14 000

10

Brazílie

0

10 113

10 113

Pramen: BP Statistical review of world energy, June 2007 Uran Zásoby v 10ti zemích v tabulce 7 činí 88% světových zásob uranové rudy. Tabulka 7 Země s největšími zásobami uranu Pořadí

Země

Uran (t)

1

Austrálie

1 243 000

2

Kazachstan

817 000

3

Rusko

546 000

4

Jižní Afrika

435 000

5

Kanada

423 000

6

USA

342 000

7

Brazílie

278 000

8

Namibie

275 000

9

Niger

274 000

10

Ukrajina

200 000

Pramen: World Nuclear Association, 2008 Důsledky pro zahraniční politiku Pojem energetické krize není spjat ani tak s dobou životnosti zásob energie, jako spíše s okamžikem, kdy producenti nebudou schopni pokrýt rostoucí poptávku, a to se týká všech tří druhů fosilní energie i uranové rudy bez výjimky (okamžik, kdy počne klesat těžba, se nazývá vrchol těžby, ropný zlom apod.).

61

Zcela logicky vede situace nerovnoměrného rozdělení zásob k diferenciaci zahraniční politiky států, kde se zásoby neobnovitelné energie nacházejí a států (těch je velká většina), které jsou stále více závislé na jejím importu. Záleží přitom také na míře suverenity resp. síly těchto států. Příkladem je proměna ruské energetické koncepce od roku 2000, spočívající na třech pilířích: (1) zcela otevřené chápání energetiky jako klíčového nástroje zahraniční politiky (oficiální vládní strategie) a návratu Ruska mezi velmoci; (2) odstranění závislosti na tranzitních zemích (především Ukrajina, Bělorusko) přímým vývozem ropy přes nové přístavy (Primorsk, Novorossijsk) a plynu přes podmořské plynovody (Nord Stream, South Stream) – přímo se dotýká jak českého plynárenství (hrozba ztráty příjmů z tranzitu plynu), tak i ropného průmyslu (klesající význam ropovodu Družba pro Rusko, vyloučit nelze ani jeho kompletní „vyschnutí“, když se najdou zajímavější zákazníci jinde); (3) vstup na nové trhy v klíčových zemích světa (USA, Čína, Japonsko, Indie; sekundárně i Velká Británie či Jižní Korea) spojený s tím, že tradiční zdroje ropy (Povolží, Ural, Západní Sibiř), napájející i „naši“ Družbu, postupně nahradí nová naleziště na východě Sibiře, Dálném severu a Dálném východě. Obdobně ve střednědobém horizontu klesne význam tradičních nalezišť plynu (Urengoj, Jamburg) a hlavní část produkce pravděpodobně pokryjí nová naleziště Jamal, Štokman a Sachalin. Výjimečné postavení Ruska je možné vyjádřit zjednodušeným ukazatelem, kterým je poměr zásob ropy určitého státu a její roční spotřeby (obr. 6). Obrázek 5 Poměr zásob ropy a její spotřeby

milard barelů/miliard barelů za rok

Zásoby

Spotřeba

80 70 60 50 40 30 20 10 0 Evropa (2,9 roků)

USA (3,9 roků)

Čína (5,4 roků) Rusko (80,6 roků)

Pramen: data BP Rusko může část svého energetického bohatství bez ohrožení své vojenské síly umístit na světový trh. Dokonce naopak – získané finanční prostředky může věnovat na její obnovu a modernizaci. USA svou geopolitickou převahu opírají o kontrolu Perského zálivu a těžko z této pozice mohou ustoupit, neboť byt to znamenalo výraznou změnu v rozložení vojenské síly ve světě.

62

Evropa se musí svou energetickou politikou v oblasti ropy a plynu opírat o zajištění zdrojů z Ruska, Středního východu (v součinnosti s politikou USA) a Afriky. Vzhledem k rozdílným energetickým podmínkám členských zemí je z hlediska bezpečnosti ale i konkurenceschopnosti důležité, zda se po přijetí Lisabonské smlouvy stane společná energetická politika součástí společné zahraniční politiky EU. Politika Unie v oblasti energetiky v duchu solidarity mezi členskými státy má mezi jiným za cíl zajistit bezpečnost dodávek energie v Unii a také podporu propojení energetických sítí (Lisabonská smlouva, Hlava XX, Článek 176a). Vzhledem k tomu, že největší velmoci (USA, Rusko, Čína, Indie) mají i největší zásoby uhlí (viz tabulka 4), soustředí se cíle globální politiky na uhlovodíková paliva, tj. ropu a zemní plyn. Protože v současnosti lze sílu armád ochromit především nedostupností pohonných hmot, je zřejmé, že geopolitika se bude soustřeďovat především na země se zásobami ropy. Obrázek 7 ukazuje svět se zvýrazněním zemí, které jsou a zůstanou tímto terčem. Obrázek 6 Země s největšími zásobami ropy – místa potenciálních konfliktů

Pramen: The Big Picture Zdá se, že globální energetická bezpečnost, či prostě bezpečnost světa, bude výsledkem řešení vztahů čtyřčlenky USA – Rusko – Čína – Írán, přičemž Evropská unie bude do značné míry záviset na utváření vztahů USA – Rusko a USA – Írán (obr. 8). Obrázek 7 Nejdůležitější vztahy globální energetické bezpečnosti Rusko

EU Írán USA

Čína

63

Je proto nutné konstatovat, že individuální akce členských zemí Evropskou unii oslabují, jak v oblasti geopolitické politiky, tak i energetické bezpečnosti. EU by měla být členem důležitých mezinárodních uskupení jako celek. V opačném případě povedou selektivní aktivity některých států ke vzniku „dvojrychlostní“ konfederované Evropy, velice nebezpečné pro státy jako ČR. Závěr Založení euroatlantické civilizace pouze na čerpání neobnovitelných zdrojů energie by vedlo nutně ke globálnímu střetu o zbývající energetické zdroje. Těžištěm takového konfliktu by byly logicky islámské země Středního Východu (obr. 7). Takový konflikt by patrně otevřel třetí frontu boje s globálním terorismem. Výsledkem by byla asymetrická válka mnohem většího rozsahu, než probíhá v současné době na území Iráku a Afganistanu). V gerilové válce se neberou žádné ohledy, nedodržují se žádná pravidla hry. Asymetrické války jsou zbaveny i těch posledních zbytků rytířskosti, které snad ještě působily ve 2. světové válce. Úsilí zakotvené v novém energeticko-klimatickém baličku je proto současně úsilím o odvrácení asymetrického globálního konfliktu, protože přispívá ke zmírňování růstu poptávky po neobnovitelných zdrojích a tím oddaluje okamžik, kdy nabídka nebude schopna tuto poptávku z geologických příčin uspokojit. Největší reálně využitelný potenciál pro výrobu elektřiny má v Evropě energie větru využitelná větrnými elektrárnami umístěnými jak na pobřeží, tak i v moři. Premiér Velké Británie Gordon Brown připodobnil tento potenciál Severního moře jako „the Gulf of the future". Energie větru z Atlantiku a Severního moře se tak může stát zdrojově druhým těžištěm vedle potenciálu sluneční elektřiny z pouští severní Afriky a Středního východu. Bezpečnost Evropy závisí na vztazích s Ruskou federací a na úrovni spolupráce se zeměmi Severní Afriky a Arabského poloostrova. Vznik Unie pro Středomoří dne 13. července 2008 na summitu 43 států v Paříži otevřel cestu nejenom ke zvýšení bezpečnosti ale i ke konečnému vyřešení diverzifikované energetické bezpečnosti zemí Evropy. Společný projekt využití sluneční energie je jedním z prioritních cílů vzniklé Unie.

64

Projekt a čtyři kroky k jeho tvorbě Zpracoval: Mgr. Michal Jarolímek Krok první „Poznejme potřeby těch, kterých se projekt dotkne“ Smyslem jakéhokoliv dotačního či grantového programu je vyvolat aktivitu vedoucí k řešení okruhu problémů, které poskytovatel dotace/grantu považuje za důležité a které neumí či nechce řešit sám. Poskytovatel (stát, obec, nadace, grantová agentura) vždy disponuje určitým obnosem finančních prostředků a vždy má představu, co by se za tyto prostředky mělo stát, co by se mělo zlepšit či čemu je třeba zabránit. Sám poskytovatel však aktivity směřující k těmto cílům realizovat nemůže, ale může podpořit jiné organizace či subjekty, kteří to mohou udělat lépe, efektivněji a rychleji. Na straně jedné tedy stojí vyhlašovatel a na straně druhé je možný řešitel, který umí a chce realizovat projekt, který vyřeší část problému či potřeb poskytovatele nějakou kulturní akci, grantu. Zatímco úloha obou stran je rozdílná, chápání problému, který má být řešen, musí být shodné. Lze říci, že míra vzájemné shody ovlivňuje celkový úspěch programu. Další velmi důležitou podmínkou je znalost potřeb. Poskytovatel musí na jedné straně velmi dobře znát, co je problémem, co je jeho podstatou a jaké změny chce dosáhnout. Na druhé straně však také musí vědět, že existuje nevyužitý potenciál organizací či jednotlivců, kteří mají k řešení identifikovaného problému blízko a kteří potřebují pouze finanční impuls. Pokud i zde má přehled o potřebách a možnostech žadatelů, může program vyhlásit a čekat, že bude moci z došlých žádostí vybírat ty, které slibují aktivity s nejvyšším efektem a přidanou hodnotou. Úvaha o potřebách všech, které bude projekt přímo či nepřímo ovlivňovat, musí být prvním krokem při přípravě projektu. A nezáleží na tom, zda se jedná o projekt na pořádání kulturní akce nebo na výstavbu cyklostezky, mostu, školy nebo informačního centra. Zároveň je zcela lhostejné, zda se jedná o projekt do grantového programu malého města nebo o projekt předkládaný do programu financovaného ze strukturálních fondů Evropské unie. Každý, kdo stojí na počátku projektové přípravy, musí zcela přesně identifikovat potřeby a zájmy lidí, pro které chce projekt realizovat a kterých se může projekt dotknout, a to i negativně. Vžijme se nyní do role řešitele a formulujme si své potřeby, které bychom rádi realizací projektu uspokojili. Chceme nezištně šířit dobro nebo máme zájem o zvýšení naší ekonomické prosperity? Cílem může být i získání lepšího společenského či politického postavení. Asi není třeba dále rozebírat motivy realizátora. Každý si určitě najde svoji odpověď. Důležité však je, aby naše zájmy nestály nad zájmy naší cílové skupiny. Ideální je pochopitelně soulad, ale toho můžeme dosáhnout, jen pokud budeme znát její potřeby. Podnikatel musí znát přání zákazníka, starosta by měl vědět, co žádají občané jeho obce a každá organizace poskytující služby svým klientům musí vědět, co klienti vyžadují. Bez těchto vědomostí nelze připravit dobrý projekt s dlouhodobě udržitelnými výsledky. Projekty však nemají pouze své realizátory a cílové skupiny. Mají i své oponenty. Nemusí se přitom jednat pouze o Temelín, dálnici či velkokapacitní drůbežárnu. I sebemenší akce může vyvolat negativní reakce. Čím dříve si to uvědomíme a čím dříve začneme zjišťovat postoje a názory oponentních skupin, tím lépe. Velmi častou chybou totiž bývá, že se opomíjí možnost, že náš zcela jistě velmi prospěšný projekt může někomu přinést i problémy. U podnikatelů je zřejmé, že to může být konkurenční firma. V případě měst či obcí 65

to mohou být političtí odpůrci a člověk by se divil, jak velká konkurence vládne i v neziskovém sektoru. Nad tím vším se pak vznáší přízrak ekologicky zaměřených organizací, které hlídají, aby náš projekt nepřinesl újmu například žabičkám. Souhrnně lze říci, že základním kamenem budoucího úspěšného projektu je poznání potřeb a zájmů všech, kterých se projekt dotkne. Předpokladem dlouhodobě udržitelného projektu je udržení rovnováhy mezi zájmy realizátorů, potřebami našich cílových skupin a postoji odpůrců projektu. Udržování této rovnováhy je úkolem, který by měl být plněn již od začátku příprav projektu. Základním výstupem tohoto kroku by měla být analýza potřeb všech dotčených stran a identifikace problému, který má být řešen. Krok druhý „Víme co a jak chceme?“ Cíl jakéhokoliv projektu je vždy spojen s vyřešením nějakého problému s ohledem na potřeby všech, na které chceme působit. Tento okruh měl být nalezen v rámci předchozího kroku. Nyní je tedy možné přejít ke kroku druhému, tj. zpracování projektového záměru. V tomto okamžiku není nutné, abychom již znali možný zdroj finančních prostředků. Stejně tak nemusíme znát formát žádosti či jiných povinných náležitostí. Budeme tvořit něco, co má obecnou platnost a co lze později adaptovat do jakékoliv podoby. Projektový záměr není ještě projektem. Jde o stručný, ale systematický popis toho, co chceme udělat, proč to chceme udělat a jak to chceme provést. Projektový záměr by pak měl obsahovat informace o tom, kdy chceme projekt realizovat a s kým, což znamená popis pravděpodobného realizačního týmu. Důležitou informací jsou pravděpodobné náklady na realizaci projektu. A/ Formulace problému nebo potřeby Problém či potřeby jsme již identifikovali. Nyní je třeba pouze zformulovat závěry, ke kterým jsme došli. Můžeme přitom vycházet z provedené analýzy potřeb nebo z jiných dostupných statistických údajů (nezaměstnanost, vyjížďka za prací apod.). B/ Cíle projektu Zcela logicky by cílem každého projektu mělo být vyřešení formulovaného problému. Cíle bychom měli formulovat co nejkonkrétněji. C/ Cílové skupiny Realizace každého projektu se dotkne určitých vymezených skupin lidí. Ty, kterým projekt přinese vyřešení jejich problému, můžeme nazývat cílovými skupinami, a ty, kterým může naopak problém způsobit, lze nazvat potencionálními oponenty. Je třeba se vždy zamyslet nad oběma skupinami, vyjmenovat je a současně stručně popsat vliv, který na ně projekt bude mít. Není přitom dobré volit příliš široké označení jako veřejnost, mládež nebo občané. D/ Aktivity, kterými dosáhneme cílů projektu, a způsob jejich realizace V této části projektového záměru bychom se měli pokusit pojmenovat všechny podstatné kroky, které nás dovedou ke splnění vytčených cílů. E/ Časový plán realizace projektu Nejpřehlednějším vyjádřením harmonogramu projektu je tabulka, kde jsou na jedné straně uvedeny základní aktivity a na straně druhé jednotlivé měsíce a roky. Důležité je, aby harmonogram počítal s časovou rezervou a dobou nutnou pro administrativní úkony. 66

Harmonogram projektu může například začínat podpisem smlouvy o udělení dotace a končit podáním žádosti o provedení závěrečné platby. V případě, že by projekt byl rozdělen do etap a realizátor by žádal o průběžnou platbu po každé skončené etapě, je třeba si uvědomit, že doba od podání žádosti do provedení platby může činit 2–3 měsíce. Významné to může být tehdy, pokud řešitel počítá s penězi za předchozí etapu pro financování etapy následující. F/ Partneři projektu a skladba realizačního týmu Úvaha o možných partnerech projektu je v této fázi velmi důležitá. Kdo je to vlastně partner projektu? Možná bychom ho mohli charakterizovat jako subjekt, který se bude podílet na realizaci projektu předem dohodnutým způsobem a za určených podmínek a který bude mít z výsledků projektu užitek. Partner by měl vstupovat do projektu dobrovolně a měl by převzít část rizik a odpovědnosti za svěřené úkoly. Za partnerství asi nemůžeme považovat klasický vztah objednatel – dodavatel, který vzniká na základě výběrového řízení. V každém případě je důležité získat partnery spolehlivé, kteří splní své závazky. Současně bychom si měli uvědomit, že mnoho partnerů může znamenat zvýšené nároky na koordinaci realizace projektu a může být v mnoha směrech kontraproduktivní. Někdy se hovoří o tom, že více než čtyři partneři projektu snižují efektivitu řízení. Přestože tuto zkušenost nelze brát stoprocentně, je třeba jí mít na paměti. Další důležitou úvahou by se mělo stát složení realizačního týmu projektu. U projektů financovaných ze strukturálních fondů se nepředpokládá, že všechny úkony spojené s řízením projektu bude provádět jedna osoba. Minimálně doporučujeme rozdělení rolí na finanční a věcné řízení projektu. Častým postupem může být i předání managementu projektu odborné firmě, která pro realizátora zajistí veškerý servis až do fáze žádosti o konečnou platbu. Výběr způsobu řízení realizace projektu je plně na rozhodnutí příjemce dotace, ale zvažování všech možností by mohlo probíhat již při formulování projektového záměru. G/ Rámcový rozpočet projektu Posledním bodem projektového záměru je odhad rozpočtu. Jednotlivé aktivity projektu a způsob jejich realizace nám v podstatě charakterizují základní nákladové položky. V této fázi ještě není nutné přiřadit k nim přesná čísla, ale uvědomit si jejich existenci. V některých případech rozpočet může mít také příjmovou stránku. Zde je tedy nutné charakterizovat jednotlivé příjmové položky a pokusit se je vyčíslit. Text, který vznikne při formulaci projektového záměru, nemusí být zdaleka vyčerpávající. Měl by na jedné straně sloužit především nám jako realizátorům k promyšlení celé akce, dále případným potencionálním partnerům ke stručnému uvedení do problému a v neposlední řadě by mohl sloužit i pro účely konzultace projektu s odborníky na danou problematiku. Rozsah tohoto popisu nemusí být delší než tři strany formátu A4. Krok třetí „Uvědomujeme si své možnosti a omezení ?“ Pokud jsme v předešlých krocích zjistili potřeby své a svého okolí, dokázali stručně formulovat aktivity, které by tyto potřeby řešily a pokud jsme našli program podporující náš projektový záměr, můžeme nyní hledat možnosti přípravy a realizace projektu. Musíme se seznámit s pravidly vybraného programu a i když se někdy zdají složitá, musíme je respektovat. Platí stejně pro všechny zájemce a poskytovatel finanční pomoci si jimi oprávněně zajišťuje efektivní využití rozdělovaných peněz. Zároveň si musíme zodpovědět následující otázky: 67

• • • • •

Jaké jsou naše finanční možnosti? Jaké jsou naše organizační zkušenosti a administrativní možnosti? Jaká je časová náročnost přípravy a realizace projektu? Jaká je nebo může být politická podpora našeho projektu? Jsou výsledky projektu dlouhodobě udržitelné?

Jaké jsou naše finanční možnosti? Tato otázka by měla stát na začátku našich úvah. Každý žadatel totiž musí počítat s tím, že pokud jeho projekt získá příslib podpory ze strukturálních fondů, nikdy tyto prostředky neobdrží před zahájením projektu a nikdy ne ve výši 100 % nákladů. Náklady projektu přitom můžeme rozdělit na přijatelné, což znamená, že na jejich úhradu se vztahuje určitá míra podpory, a na nepřijatelné. Ty na sebe žádnou podporu vázat nemohou. Seznam obou skupin nákladů najdeme vždy v popisu konkrétního programu. Seznam je třeba prostudovat, protože součtem všech nákladů obou typů získáme celkovou částku, kterou budeme pro realizaci projektu potřebovat. Jaké jsou naše organizační zkušenosti a administrativní možnosti? Ještě předtím, než začneme odpovídat na tuto otázku, je třeba z popisu konkrétního programového opatření zjistit, jestli splňujeme podmínky pro žadatele. Jde především o typ naší právní subjektivity a v některých případech o věcnou a územní oblast, ve které můžeme projekt realizovat. Někdy je také nutno prokazovat několikaletou historii žadatele. Pokud podmínky splňujeme, je možné se zabývat našimi organizačními a administrativními možnostmi pro zajištění přípravy a realizace projektu. Ta je odborně pestrá a časově i organizačně náročná. Každý žadatel by si tak měl vyřešit, jestli ji zvládne sám nebo vytvoří realizační tým s jasně rozdělenými kompetencemi a odpovědností. Tým mohou tvořit stávající zaměstnanci nebo externisté přijatí pouze ke splnění daného úkolu. V této souvislosti je třeba upozornit, že výdaje na činnost tohoto týmu patří mezi uznatelné náklady. Jaká je časová náročnost přípravy a realizace projektu? Každý, kdo přemýšlí o realizaci nějakého projektu, musí zvažovat časovou náročnost přípravy a vlastní realizace. Operační programy a Iniciativy byly připraveny pro období 2007 – 2013. To by mělo znamenat, že až do konce roku 2013 mohou žadatelé předkládat své projekty a žádosti o podporu. Ale pozor, nebude to platit absolutně. Měli bychom se proto v popisu opatření, do kterého náš projekt zapadá, soustředit na informace o způsobu vyhlašování tzv. výzev. Výzva je pokynem pro žadatele, aby do určitého data předal na stanovené místo žádost s kompletním projektem. Datem, které zásadně ovlivní přípravu projektu, proto není ani tak výzva, jako uzávěrka pro podávání žádosti. Jde o přesné určení dne a hodiny, do kdy musí být žádost doručena na místo stanovené ve výzvě. Zpoždění třeba jen o několik minut znamená marně vydanou energii a také peníze na přípravu projektu. Přestože se budou moci tito opozdilci zapojit do další výzvy (pokud ovšem bude vyhlášena), bude to pro ně znamenat úpravu harmonogramu realizace projektu. Jaká je nebo může být politická podpora našeho projektu? Žádný projekt se neuskutečňuje ve vzduchoprázdnu. Podmínkou pro projekty čerpající podporu ze strukturálních fondů je naopak dosažení co nejširších pozitivních výsledků. Projekt, který má mít dopad na určité území a na určité cílové skupiny, musí pochopitelně získat podporu tohoto území a těchto skupin. Velmi jednoduchým, i když ne vždy dostatečným zjištěním vhodnosti projektu je nalezení souladu projektu s územními

68

rozvojovými koncepcemi různé úrovně. Od územních či regulačních plánů obcí přes rozvojové strategie mikroregionů či větších měst až k programu rozvoje příslušného kraje. Zásadním a prvním stupněm politické podpory by měl být souhlas místní samosprávy. Dalším stupněm ve prospěch projektu může být získání kladného postoje orgánů mikroregionálních seskupení, tj. svazků či sdružení obcí. Velmi podstatným krokem v přípravné fázi projektu je pak představení projektového záměru na úrovni zastupitelů kraje a krajského úřadu. Zatímco u zastupitelů asi půjde o získání politické a morální podpory, u oborově příslušných zaměstnanců krajského úřadu pak o podporu odbornou. Pro kvalitu projektu, a řekněme si upřímně, i pro zvýšení jeho šancí na podporu je významné představit záměr odborníkům, získat od nich odborné připomínky a následně je zapracovat. Nebojme se proto konzultovat a neváhejme využívat připomínky či nápady těch, se kterými projekt projednáváme. Pokud si totiž pro konzultace vybereme odborníky, kteří mají určitý vliv na hodnocení projektů, navodili jsme psychologickou situaci, která může významně ovlivnit osud našeho projektu. Není třeba se obávat, o korupci rozhodně nejde. Nikomu nic nedáváme ani nenabízíme. Naopak, jsme to my, kdo požaduje a získává. Žádáme totiž rady odborníků, které přijímáme a poté zapracováváme do našeho projektu. Celý tento proces hledání politické, morální a odborné podpory můžeme absolvovat s již dříve zpracovaným projektovým záměrem, doplněným například fotografiemi aktuálního stavu. Výsledek našeho snažení však nemusí být vždy pozitivní. Můžeme zjistit, že postoj k našemu projektu je laxní či přímo negativní. Určitě nás to nebude těšit, ale pokud se rozhodneme respektovat tento postoj, může nám to ušetřit prostředky, které bychom zbytečně vynaložili do přípravy projektové dokumentace a zhotovení dalších částí projektu. Jsou výsledky projektu dlouhodobě udržitelné? Ve vztahu k pravidlům a podmínkám jde o zásadní otázku. Na pozadí dosavadní praxe jde o problematiku velmi často opomíjenou. Akce, které se za podpory strukturálních fondů uskuteční, by měly přinést dlouhodobě udržitelné výsledky. Tento požadavek je zcela jasně vyjádřen pravidlem o pětiletém období po skončení projektu, kdy se bude kontrolovat jeho udržitelnost. Pomineme-li pro tuto chvíli různé přírodní katastrofy nebo politická zemětřesení, můžeme se soustředit na dvě základní rizika, která by mohla udržitelnost ohrozit. Prvním je nedostatek financí. Je nutné zodpovědět následující otázky: • Kolik peněz bude vyžadovat provozní fáze projektu? • Bude projekt produkovat výnosy, které umožní jeho samofinancování? • V případě že ne, budeme schopni doplácet na projekt z jiných zdrojů? • Bude možné na provoz získat finance z jiných dotačních programů a bude to reálné? Druhým rizikem, ohrožujícím udržitelnost výsledků projektu, je nedostatek schopných a zodpovědných lidí. Přestože by se dalo říci, že kvalitu lidských zdrojů ovlivňuje výše zdrojů finančních, neplatí to absolutně. Mnoho projektů s nadějnými předpoklady zkolabovalo v provozní fázi, protože se nepodařilo získat nebo udržet kvalitního manažera projektu. Ideální situace nastane, když se manažerem projektu stane původní nositel myšlenky. Dostane prostor a podmínky, aby projekt připravil, zrealizoval a poté i řídil provozní fázi. Takový člověk pak má ke svému dílu velmi silný vztah. Často a přirozeně nastane tato situace u podnikatelů a neziskových organizací. Komunální sféra postupuje jinak. Nositelem myšlenky je většinou starosta nebo někdo ze samosprávy a teprve při zahájení provozní fáze najímají odpovědného manažera. Nedá se jednoznačně říci, který postup je lepší. Oba mají své výhody a nevýhody, ale o obou je dobré v této fázi přípravy projektu přemýšlet. Výsledkem našich úvah nad udržitelností výsledků projektu by měl být hrubý finanční výpočet doplněný seznamem konkrétních rizik, která mohou negativně ovlivnit provozní fázi. 69

Důležité však není pouze rizika vyjmenovat, ale současně si promyslet, jak jim preventivně čelit nebo kde hledat alternativní řešení. Výsledkem našich úvah nad udržitelností výsledků projektu by měl být hrubý finanční výpočet doplněný seznamem konkrétních rizik, která mohou negativně ovlivnit provozní fázi. Důležité však není pouze rizika vyjmenovat, ale současně si promyslet, jak jim preventivně čelit nebo kde hledat alternativní řešení.

Krok čtvrtý „Umíme realizovat projekt ?“ Ne každá žádost může být úspěšná, ale pokud se tak díky kvalitnímu projektu a jeho bezchybnému zpracování stane, je žadatel vyzván k podpisu smlouvy s poskytovatelem dotace. Datem podpisu této smlouvy začíná vlastní realizace projektu, při které musí příjemce dodržovat stanovený postup, aby se vyvaroval komplikací nebo v krajním případě vracení dotace. Základní předpoklady úspěchu lze formulovat v těchto bodech: 1) Pečlivé prostudování smlouvy Je potřeba podrobně prostudovat všechny údaje o žadateli a projektu a případné nesrovnalosti okamžitě řešit s poskytovatelem. V této chvíli je ještě možné případné omyly nebo změny údajů opravit a připravit správné znění smlouvy. 2) Včasné řešení změn Pokud by se vyskytly během realizace jakékoli problémy, ohrožující harmonogram akce, nebo skutečnosti odlišné od stavu popsaného v žádosti, okamžitě je nutné informovat poskytovatele. 3) Dodržení všech povinností Smlouva o poskytnutí finanční pomoci ukládá příjemci určitá práva a zároveň povinnosti. S těmi se musí žadatel seznámit, aby se nevystavil nebezpečí odkladu vyplacení dotace nebo jejího vracení. Zejména se jedná o dodržení podmínky udržet výsledky projektu po dobu pěti let od podpisu smlouvy nebo u neinvestičních projektů po dobu trvání programu. Proto je potřeba také archivovat veškeré doklady, které pro případné kontroly poslouží jako doklad o dodržení smluvních podmínek. 4) Správně provedené výběrové řízení Příjemce dotace se musí řídit Zákonem 137/2006 Sb. o veřejných zakázkách. Postup výběrového řízení je přitom dobré konzultovat s odborníky či přímo s poskytovatelem dotace Nesplnění povinností vyplývajících z pravidel pro zadávání veřejných zakázek je důvodem pro neproplacení dotace. 7) Spolupráce s administrativními pracovníky poskytovatele Po celou dobu realizace by měl být příjemce finanční pomoci v kontaktu s pracovníky poskytovatele, případně pracovníky subjektů, které jsou pověřeny poskytovatelem k provádění některých administrativních úkonů. Včasné dotazy a řešení vzniklých problémů napomůže šťastnému závěru

70

6) Včasná příprava závěrečné zprávy Dotace může být vyplacena až po předložení všech povinných dokladů, závěrečné zprávy a vyúčtování. Termín ukončení projektu si žadatel navrhuje sám, stejně jako termín podání žádosti o proplacení. V dostatečném předstihu si musí zajistit všechny požadované podklady, aby neohrozil převod peněz na svůj účet. Čtyři kroky není příliš, ale jejich správné provedení Vás ušetří případného klopýtnutí a problémům na cestě k úspěšnému zrealizování Vašeho projektu

71

Autoři Prof. RNDr. Tomáš Polívka PhD. ÚFB JU Zámek 136 373 33 Nové Hrady Vladimír Matajs Solarenvi Dukelská 145 379 01 Třeboň Mgr. Naděžda Štysová ÚFB JU Zámek 136 373 33 Nové Hrady RNDr. Jan Pokorný, CSc. ENKI o.p.s. Dukelská 145 379 01 Třeboň Mgr. Petra Innemanová PhD. Dekonta a.s. Divize sanační a ekologické projekty Ing. Josef Urban Bioprofit s.r.o. Petr Kohout ÚFB JU Zámek 136 373 33 Nové Hrady doc. RNDr. Dalibor Štys, CSc. ÚFB JU Zámek 136 373 33 Nové Hrady Ing. Vítězslav Březina, CSc. BP Medical Zámek 136 373 33 Nové Hrady Ing. Ivan Beneš CITYPLAN spol. s.r.o. Jindřišská 17 110 00 Praha 1

Mgr. Michal Jarolímek ÚFB JU Zámek 136 373 33 Nové Hrady