Obnovitelné zdroje elektrické energie Bakalářská práce

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky

Obnovitelné zdroje elektrické energie Bakalářská práce

Vedoucí práce: Dr. Ing. Radovan Kukla

Vypracoval: Petr Ondrášek Brno 2014

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Obnovitelné zdroje elektrické energie vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.

dne …………………………………. podpis ………………………………

PODĚKOVÁNÍ Rád bych poděkoval vedoucímu své bakalářské práce, Dr. Ing. Radovanu Kuklovi, za odbornou pomoc a čas, který mi věnoval při zpracovávání mé bakalářské práce. Také bych chtěl poděkovat mojí rodině a přítelkyni za podporu a trpělivost během celého mého studia.

ABSTRAKT Tato bakalářská práce je zaměřena na obnovitelné zdroje elektrické energie. Pojednává zejména o charakteristice a možnostech aktuálního i budoucího využití nejzákladnějších obnovitelných energetických zdrojů. Práce zahrnuje základní objasnění, historický vývoj a využití energetického potenciálu vody, větru, slunce a biomasy. Nechybí ani informace o počátcích elektrického proudu, nejvýznamnějších osobnostech, příčinách vzniku těchto zdrojů, jejich přednostech a nevýhodách oproti vyčerpatelným fosilním palivům. Samostatná kapitola je věnována pojednání o nezbytných právních krocích týkajících se aktuální platné legislativy.

KLÍČOVÁ SLOVA Obnovitelné zdroje elektrické energie, elektrárna, využití, produkce elektrické energie.

ABSTRACT This work is about renewable sources of electricity. It discusses the particular characteristics and possibilities of current and future use of the most basic renewable energy sources. The work includes a basic explanation of the historical development and use of the energy potential of water, wind, solar and biomass. There is also included information about the early days of electricity, the most important personalities of these resources, their advantages and disadvantages compared with the fossil fuels. A separate chapter is devoted to the discussion of the necessary legal steps related to the current applicable legislation.

KEYWORDS Renewable source of electricity, power station, use, production of electricity.

OBSAH

1 ÚVOD ........................................................................................................ 7 2 CÍL.............................................................................................................. 8 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED ............................................................................ 9 3.1 Vznik elektrického proudu ...................................................................................... 9 3.1.1 Osobnosti .......................................................................................................... 9 3.1.2 Historie elektrárenství a elektrifikace na našem území .................................. 10 3.2 Dodávka energie.................................................................................................... 10 3.2.1. Přenosová soustava ........................................................................................ 10 3.2.2 Distribuční síť ................................................................................................. 11 3.3 Druhy obnovitelných zdrojů elektrické energie .................................................... 11 3.3.1 Definice .......................................................................................................... 11 3.3.2 Důvody vzniku obnovitelných zdrojů elektrické energie ............................... 11 3.3.3 Hlavní výhody a nevýhody ............................................................................. 13 3.3.4 Politika obnovitelných zdrojů v České republice a EU .................................. 13 3.4 Malé vodní elektrárny ........................................................................................... 14 3.4.1 Historie ........................................................................................................... 14 3.4.2 Využití, typy a třídění malých vodních elektráren ......................................... 14 3.4.3 Vliv malé vodní elektrárny na životní prostředí ............................................. 17 3.4.4 Přečerpávací elektrárna Dlouhé stráně ........................................................... 17 3.4.5 Přečerpávací elektrárna Dalešice .................................................................... 18 3.5 Větrné elektrárny ................................................................................................... 18 3.5.1 Historie ........................................................................................................... 18 3.5.2 Vývoj větrných elektráren na našem území ................................................... 20 3.5.3 Konstrukce a využití větrných elektráren ....................................................... 20

3.6 Fotovoltaické elektrárny........................................................................................ 22 3.6.1 Historie ........................................................................................................... 22 3.6.2 Využití a základní typy fotovoltaických článků ............................................. 22 3.6.3 Zapojení do sítě .............................................................................................. 25 3.6.4 Využití a rozvoj fotovoltaiky v ČR ................................................................ 25 3.6.5 Výhody a nevýhody ........................................................................................ 26 3.7 Biomasa ................................................................................................................. 26 3.7.1 Historie a využití biomasy v ČR .................................................................... 26 3.7.2. Vznik, vlastnosti a účel použití biomasy ....................................................... 27 3.7.3. Produkce elektrické energie z biomasy ......................................................... 28 3.7.4. Hlavní výhody a nevýhody biomasy ............................................................. 29 3.8 Legislativa ............................................................................................................. 29 3.8.1 Řízení na vydání licence k výrobě elektřiny .................................................. 29 3.8.2 Energetický zákon č. 458/2000 Sb., o podmínkách podnikání v energetických odvětvích ................................................................................................................. 29 3.8.3 Zákon č. 180/2005 Sb., o podpoře obnovitelných zdrojů ............................... 30 3.8.4 Zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření s energiemi ........................................ 30 3.8.5 Vyhlášky a právní předpisy ............................................................................ 31

4 ZÁVĚR..................................................................................................... 33 5 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ..................................................... 35 6 PŘÍLOHY................................................................................................. 41

1 ÚVOD Díky globálnímu oteplování a s tím související postupnou změnou klimatu jsou obnovitelné zdroje energie čím dál častěji diskutovaným tématem. K tomu přispívá fakt, že naši planetu obývá sedm miliard lidí a každý den se narodí na 365 000 dětí. Pokud chce lidstvo udržet stávající životní úroveň bez energetického omezení, je nuceno se poohlížet po alternativních energetických zdrojích. K aktuálnosti řešení využití těchto zdrojů přispěla také hrozba rizik jaderných elektráren, ropná krize způsobená důsledkem nestabilní politické situace na Blízkém východě a v neposlední řadě také možnost využití lokálních zdrojů a posílení energetické soběstačnosti. Následující kapitoly jsou věnované základním představitelům alternativních energetických zdrojů. Jedná se o využití energie větru, vody, slunce a biomasy. Tato problematika čtyř základních zdrojů je popsána nejhlouběji jelikož se jedná o nejběžněji využívané zdroje nejen v České republice, ale i ve světě. V každé kapitole je popsán úvod do historie, postupný vývoj směřující k nynějšímu uplatnění a základní technické objasnění funkce a využití. Nechybí ani posouzení z hlediska ochrany přírody a shrnutí výhod a nevýhod daného zdroje. Jelikož jsou součástí práce i aktuální právní úpravy, je jim věnována vlastní kapitola, ve které jsou mimo jiné shrnuty nezbytné kroky k získání licence opravňující podnikat v energetickém odvětví. Tato práce je napsána na základě poznatků z odborné literatury a internetových zdrojů, které publikovali čeští i zahraniční autoři. Dané téma bakalářské práce jsem volil na základě vlastní iniciativy o nahlédnutí a porozumění do této problematiky.

7

2 CÍL Základním účelem této bakalářské práce je vytvoření literárního celku a analýzy na téma obnovitelné zdroje elektrické energie. Na základě zjištěných údajů jsou zhodnoceny a představeny nejběžněji využívané zdroje. Mezi další cíle bakalářské práce patří: 

Analýza z hlediska účelu a vhodnosti obnovitelných zdrojů v produkci elektrické energie



Posouzení efektivnosti využití biomasy, vodních, větrných a fotovoltaických elektráren



Zjištění vlivu na životní prostředí



Stanovení hlavních výhod a nevýhod



Charakteristika politiky obnovitelných zdrojů v rámci ČR a EU



Posouzení ekonomické a technologické náročnosti



Sestavení rozboru poznatků stávající právní legislativy



Zjištění směru budoucího rozvoje obnovitelných zdrojů



Popis historického vývoje přeměny energií na elektrickou



Vyvození doporučení pro použití v praxi

Práce zajišťuje objektivní náhled na analýzu produkce elektrické energie z obnovitelných zdrojů nejen na území ČR ale i ve světě. Za další cíl lze považovat také osvojení zkušeností při vyhodnocení informací získaných prací s odbornou literaturou, které bych mohl zužitkovat nejen v budoucím studiu, ale i při zpracování diplomové práce.

8

3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Vznik elektrického proudu Za počátek éry elektrického proudu lze považovat rok 1800, kdy Alessandro Volta objevil první zdroj elektrického proudu. To na začátku 19. století napomohlo objasnění, prozkoumání a popsání mnoha elektrických vlastností látek. Byly objeveny zákonitosti platící pro elektrické obvody a souvislosti mezi elektřinou a magnetismem. V roce 1865 James Clerk Maxwell definoval dynamickou teorii elektromagnetického pole, což napomohlo objasnění neznámých elektromagnetických jevů. V druhé polovině století bylo objeveno mnoho vynálezů jako například elektromotor, generátor, žárovka a telefon. Dosavadní představy vyvrátil objev elektronu J. J. Thomsonem v roce 1897, protonu v roce 1911 a neutronu v roce 1932. V roce 1947 John Bardeen, William Brattain a William Shockley objevili tranzistorový jev, který se stal v polovodičové technice základem všech moderních elektronických zařízení (WWW 1, 2009). 3.1.1 Osobnosti 

André Marie Ampére (1775 - 1836) – francouzský fyzik a matematik. Objevil, že cívka se v elektrickém proudu chová jako magnet. Je po něm pojmenován Ampérův zákon a pravidlo a zejména jednotka elektrického proudu.



Georg Simon Ohm (1787 - 1854) – německý fyzik a objevitel souvislosti mezi proudem, napětím a odporem, který shrnul do Ohmova zákona. Je po něm pojmenována jednotka elektrického odporu.



Michael Faraday (1791 - 1867) – anglický fyzik a chemik, objevitel elektromagnetické indukce, zákonů elektrolýzy a diamagnetismu. Zavedl termín magnetických a indukčních čar. Je po něm pojmenována jednotka elektrické kapacity.



Werner von Siemens (1816 - 1892) – německý vynálezce, vynalezl telegrafní přístroj, elektromotor na stejnosměrný proud, elektrický výtah a v roce 1866 sestrojil dynamoelektrický stroj. Je po něm pojmenována jednotka vodivosti.



Thomas Alva Edison (1847 - 1931) – americký vynálezce a průkopník ve využití stejnosměrného proudu. Sestrojil psací stroj, fonograf, mikrofon, žárovku, dynamo, pojistku, akumulátor a elektromobil. 9



Nikola Tesla (1856 - 1943) – americký vynálezce chorvatského původu. Zkonstruoval vícefázové asynchronní motory a vysokofrekvenční generátor. Je po něm pojmenována jednotka magnetické indukce (ČEZ, 2014a).

3.1.2 Historie elektrárenství a elektrifikace na našem území Roku 1882 přijel do Brna Francis Jehl, který byl společníkem Thomase Alvy Edisonna. Účelem jeho návštěvy bylo zprovoznění elektrického osvětlení v divadle Na hradbách, nyní Mahenově divadle. K dodávce elektrického proudu byla postavěna parní elektrárna v Offermanově ulici. Osvětlená scéna brněnského divadla se tak pyšnila prvenstvím v Evropě (SEDLÁK, 2014). Pražané vděčí Františku Křižíkovi za další pokrok elektrifikace, což bylo rozsvícení prvních sedmi obloukových lamp veřejného osvětlení před Staroměstskou radnicí v roce 1882. To přispělo k rozšíření elektřiny do podniků a obcí. Postupně začala výstavba elektráren. První elektrárna produkující stejnosměrný proud byla postavena na pražském Žižkově v roce 1889. Ke konci 19. století se v Praze Holešovicích postavila první elektrárna na střídavý proud. Tento rozvoj vedl 22. června roku 1919 k sestavení elektroenergetického zákona o elektrárenských společnostech. Vzniklo tak u nás kolem 20 společností. Pro místní sítě byla zavedena jednotná třífázová soustava s frekvencí 50 Hz a napětím 380/220 V a pro dálkové sítě 100 kV. Po ukončení Druhé světové války vznikly v roce 1946 České energetické závody zabývající se výrobou, distribucí, přenosem a prodejem elektrické energie. Zaměstnávaly 57 000 lidí až do roku 1989 než se rozdělili na více jednotek. To mělo za následek propuštění 26 000 zaměstnanců. V roce 1992 vznikla společnost ČEZ, která nyní zaměstnává přibližně 30 000 pracovníků (ČEZ, 2014b).

3.2 Dodávka energie 3.2.1. Přenosová soustava Přenosová soustava zajišťuje dálkový přenos elektrické energie při velmi vysokém napětí a nízkém proudu. Důvodem vysokého napětí je snížení ztrát ohřevem vodiče v závislosti na průchodu proudu. Mezi základní prvky přenosové soustavy patří transformátor, stožáry pro vedení vodičů, kompenzační, ovládací a ochranné prvky. Z alternátoru elektrárny směřuje elektrický proud do transformátoru, kde se zvýší napětí na přenosové, jehož hodnota

10

je více než 110 kV. Aby bylo možné energii předat distribuční soustavě, je nutné snížit její napětí v transformátoru na 22 kV. 3.2.2 Distribuční síť Jedná se o soubor příslušných zařízení sloužících k distribuci elektřiny a k dopravě elektrické energie na kratší vzdálenosti. Součástí jsou řídicí, ochranné, zabezpečovací a informační prvky. Napětí v distribuční sítí se udává mezi 0,23 až 22 kV. Podle napětí dělíme distribuční soustavy: 

velmi vysoké napětí (VVN) – 110 kV



vysoké napětí (VN) – 22-35 kV



nízké napětí (NN) – 0,4 kV (WWW 2, 2009).

3.3 Druhy obnovitelných zdrojů elektrické energie 3.3.1 Definice Podle zákona č. 180/2005 Sb. o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a o změně některých zákonů (zákon o podpoře využívání obnovitelných zdrojů): „Obnovitelnými zdroji se rozumí obnovitelné nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie větru, energie slunečního záření, geotermální energie, energie vody, energie půdy, energie vzduchu, energie biomasy, energie skládkového plynu, energie kalového plynu a energie bioplynu. (SPVEZ , 2011a). 3.3.2 Důvody vzniku obnovitelných zdrojů elektrické energie Lidstvo je zcela závislé na energiích, které mají zásadní úlohu pro další rozvoj. Nyní naši planetu obývá přibližně sedm miliard obyvatel, což je 3,5krát více než tomu bylo na začátku minulého století. Tento razantní nárůst populace má za následek větší poptávku po energetických zdrojích (KONÍČEK, 2011). Přírodní zdroje energie dělíme: 

vyčerpatelné,



nevyčerpatelné,



neustále se obnovující. 11

Pro výrobu elektrické energie mají největší význam zásoby fosilních paliv, tedy uhlí, ropy a zemního plynu. Tyto zásoby jsou na Zemi omezené a vyčerpatelné. Produkce elektrické energie je stále závislá na těžbě uhlí. Množství uhlí nacházejícího se na Evropském kontinentu se odhaduje na 0,8 biliónů t, ale převážná většina zůstane z důvodu nedostupnosti nalezišť nevytěžena. Kvalita uhlí se v ČR kvůli enormní těžbě zhoršuje a předpokládá se, že během následujících 30 let budou dosavadní naleziště zcela vytěženy. Kvůli této prognóze se 70. letech přestaly budovat nové tepelné elektrárny. I když je ropa považována za druhou nejdůležitější látku, pro svou vysokou cenu se k výrobě elektrické energie nepoužívá (GABRIEL, 2013). Cena všech fosilních paliv v důsledku politických krizí a válek neustále roste (DOHNAL, 2013). Západní svět je soběstačný v zásobě ropy a zemního plynu pouze ze 60 %. Největší naleziště jsou rozšířeny nerovnoměrně a nalézají se v Rusku a v politicky nestabilních v zemích Středního východu. Nedostatek těchto surovin může být příčinou válečných konfliktů. Je tedy nutné se poohlížet po dalších alternativách získávání energie a způsobech její úspory. Prognóza udává, že stávající množství fosilních paliv uspokojí populaci přibližně do roku 2050. Je tedy zřejmé, že energetická potřeba lidstva v nadcházejících několika desetiletích může být uspokojována bez nutnosti užívat obnovitelné zdroje energie ve větší míře (KONÍČEK, 2011). Aby bylo možné zabezpečit rostoucí spotřebu energie i pro budoucí generace, je nutné brát v úvahu i obnovitelné zdroje. Prozatím však nelze tyto zdroje považovat za plnohodnotné alternativy, jsou vnímány spíše jako doplňkové zdroje energie. Nejvyužívanějším a nejdůležitějším zdrojem je sluneční energie. Jedná se o prvotní zdroj veškeré energie na Zemi. Paprsky slunečního záření působí na zemský povrch nerovnoměrně. Intenzita záření dosahuje na Sahaře na jeden m2 hodnoty 2,0 kW a na našem území přibližně 1,0 kW (GABRIEL, 2003). Odhaduje se, že celkové množství energie slunečního záření dopadajícího na zemský povrch během jednoho roku je přibližně 5 milionu TWh, což by pokrylo 1200krát celkovou roční spotřebu lidstva. Neopomenutelným zdrojem je také energie geotermální, jejíž potenciál by zabezpečil celosvětovou spotřebu 3,3krát (ŠKORPIL, 1997). I když se jedná o ekologicky velmi čistý zdroj, rozšíření brání technické nedostatky (GABRIEL, 2003).

12

3.3.3 Hlavní výhody a nevýhody Ke zpomalení vyčerpávání neobnovitelných zdrojů lze přispět tím, že se budou do výroby elektřiny postupně začleňovat zdroje obnovitelné. Nejdůležitějšími výhodami ve srovnání s fosilními palivy je především to, že nedochází ke vzniku odpadů, emisí s produkcí oxidů síry, která má za následek tvorbu tzv. „kyselých dešťů“. Využíváním těchto energetických zdrojů by se také omezilo vypouštění oxidu uhličitého do atmosféry. Tím by byla snížena hrozba globálního oteplování a s tím související změny klimatu. Neopomenutelnou výhodou by byl vznik množství nových pracovních pozic a rozvoj zemědělství důsledkem pěstování energetických plodin. Za hlavní nevýhody je považována větší technologická náročnost, počáteční investice a ekonomická neschopnost konkurence vůči klasickým zdrojům. Limitujícím faktorem je fakt, že obnovitelné zdroje jsou závislé na aktuálních přírodních podmínkách jako je vítr, doba slunečního svitu a hydrologické podmínky (JAKUBEŠ, 2006). 3.3.4 Politika obnovitelných zdrojů v České republice a EU ČR je členem evropské unie od 1. 1. 2004. Jednou z podmínek pro vstup byla povinnost příslibu 8% zastoupení obnovitelných zdrojů v celkové výrobě elektřiny (KONÍČEK, 2011). Evropská unie se snaží řešit problematiku využívání obnovitelných zdrojů a staví se negativně k importu energií. V roce 2007 Evropská unie stanovila cíl, že do roku 2020 stoupne podíl obnovitelných zdrojů ve výrobě elektřiny na 20 %. Tato hodnota závisí na politice a možnostech jednotlivých států. Švédsko, u kterého je podíl obnovitelných zdrojů již nyní 40 %, přislíbilo další zvýšení o 9 %. V případě ČR, která nemá ideální světelné ani hydrologické podmínky se jedná o zvýšení tohoto podílu pouze na 13 %. V naší republice je stále nejvíce elektřiny produkováno tepelnými elektrárnami, které ročně vyrobí přibližně 46 951 GWh. Na druhém místě jsou jaderné elektrárny, produkující ročně 27 998 GWh. Energie získaná z obnovitelných zdrojů představuje pouze 5 903 GWh, což pokrývá pouze 6,87 % našich energetických nároků (VYLETĚLOVÁ, 2012).

13

3.4 Malé vodní elektrárny 3.4.1 Historie Energetické účinky (mechanické, chemické a tepelné) vody lidstvo zná již odpradávna. Využívá se zejména mechanická energie, která je dána silovými účinky potenciální a kinetické energie. Působením slunečního světelného záření dochází k neustálému odpařování vody ze zemského povrchu, tedy ke koloběhu vody v přírodě. Předpokládá se, že z celkového objemu odpařené vody dopadne na pevninu pouze jedna pětina srážek, z čehož se 68 % přímo odpaří, 31 % je toky řek navráceno mořím a zbylé 1 % se vsákne do podzemních vod (ŠKORPIL, 1997). K velkému rozšíření využití vodní energie došlo v 18. století, kdy se v Evropě budovalo množství vodních mlýnů, kdy voda nepoháněla pouze mlýnská kola, ale i další pracovní stroje. Koncem 19. století měl při rozvoji elektrifikace zásadní význam vynález Peltonovy, Francisovy a Kaplanovy turbíny. První vodní elektrárna produkující střídavý proud byla postavena na řece Niagaře v roce 1896. V Evropě bylo začátkem 20. století vystavěno množství malých vodních elektráren, které byly v druhé polovině století postupně vyřazovány z provozu a nahrazovány jinými efektivnějšími energetickými zdroji. Avšak v 70. letech se vyspělé státy začaly k tomuto způsobu získávání elektrického proudu vracet (KONÍČEK, 2011). V České republice je množství řek a potoků, u kterých lze využívat vodní energii k získávání elektrického proudu. Nevyužito zůstává pouze 30 % z celkového vodního potenciálu státu (DOHNAL, 2013). V 80. letech bylo na našem území již celkem 260 provozuschopných vodních elektráren, které měly výkon 22 MW a celkovou roční výrobu 88 GWh. Počet těchto elektráren se nadále zvyšoval a do roku 1998 se víc jak zčtyřnásobil. Celková roční produkce tak dosáhla 440 GWh (GABRIEL, 2003). 3.4.2 Využití, typy a třídění malých vodních elektráren Vodní elektrárny mají za úkol přeměnit mechanickou energii vody v elektrický proud. Základním principem je, že voda protékající turbínou způsobí její roztočení. Ta dále pohání rotor generátoru.

14

Skládají se ze základních částí, kterými jsou: 

vzdouvací zařízení – podstatou jejich funkce je vzdutí vodní hladiny usměrnění vody do přivaděče,



přivaděče – jsou beztlakové nebo tlakové. Beztlakové jsou tvořeny náhony a kanály, tlakové jsou v podobě betonového nebo železobetonového potrubí,



česle – skládají se z mříží a ocelové páskoviny, jejich úkolem je odfiltrování nečistot a zabránění tak ucpání a poškození turbíny



strojovna elektrárny – představuje ji generátor, převody a turbína. Z důvodu nižší ceny připojení k síti se dnes téměř výhradně instalují asynchronní generátory.

Nejčastěji využívané jsou turbíny typu Bánki, které pracují se spády od 1 do 50 m a průtoky od 50 l/s až po několik m3/s. Pro spády od 1 do 20 m a průtoky od 0,1 až po několik m3/s se používá Kaplanova turbína. Jednotlivé práce pro výstavbu malé vodní elektrárny lze rozdělit do několika fází. Nejprve je fáze přípravná. Ta zahrnuje výběr vhodné lokality, vypořádání majetkoprávních vztahů, technicko-vodohospodářské účely, zájmy památkové péče a ochrany přírody. Druhou fází je projektová příprava. Je nutné zohlednit geotechnice vlastnosti hornin v podloží, topografické a geologické podklady, podmínky státních orgánů a organizací. Podcenění kterékoliv fáze může zapříčinit fatální následky, které se nemusí projevit hned, ale i za několik desetiletí. K výstavbě je dále třeba stavební povolení, které vydá vodohospodářský orgán po projednání se správcem toku (GABRIEL 2013). Protože je dnes téměř nemožné toto povolení získat, je výhodnější rekonstrukce stávající elektrárny (DOHNAL, 2013). Vodní díla mají široké využití, slouží například jako protipovodňová ochrana, zásobárna pitné vody, cesty lodní dopravy a také ke sportovním a rekreačním účelům. Vodní elektrárny pohání nevyčerpatelný pohotový zdroj energie, který sice nezatěžuje životní prostředí a je nezávislý na ostatních státech, ale úzce souvisí s okamžitými hydrologickými podmínkami. Mezi výhody získávání energie touto cestou patří minimální potřeba obsluhy a brzká návratnost investice (GABRIEL, 2003). Vodní energie je závislá na průtoku a spádu. Soustředění průtoku se docílí zachycením vody v povodí toku nebo převáděním vody z jiného povodí. Efektivního využití spádu dosáhneme v horských oblastech stavbou tlakového přivaděče, v úzkých údolích horních 15

a středních toků řek stavbou přehrad a na středních tocích beztlakým nebo beztlakovětlakovým přivaděčem. Dělení podle spádu jsou malé vodní elektrárny děleny na: 

nízkotlaké pracující se spádem vody do 20 m,



středotlaké se spádem od 20 m do 100 m,



vysokotlaké využívající spád vody nad 100 m.

Dělení podle instalovaného výkonu: 

malé s výkonem do 10 MW,



střední s výkonem od 10 MW do 200 MW,



velké s výkonem nad 200 MW (GABRIEL, 2003).

Dělení podle instalovaného výkonu: 

mikrozdroje s výkonem menším než 35kW,



drobné s výkonem od 35 kW do 100kW,



závodní (veřejné) s výkonem od 100 kW do 1000 kW,



průmyslové s výkonem od 1 MW do 10 MW.

Třídění vodních elektráren podle soustředění energie: 

přehradní a jezové – k usměrnění spádu a průtoku je užíváno vzdouvacího zařízení. Je nezbytné, aby vtok k turbínám byl umístěn pod dolní hladinou užitečného prostoru. Strojovna bývá umístěna pod přehradou nebo pod přelivy u vzdušné paty hráze, případně může být v přehradním tělese.



derivační – spád se usměrňuje odváděním vody přivaděčem z koryta



přehradně – derivační – vzdouvacím zařízením, které usměrňuje spád i průtok, je v tomto případě přehrada. Voda se k turbínám dostává prostřednictvím přivaděče.



přečerpávací – v době nadbytku elektrické energie, je voda přečerpávána do výše položeného reservoáru. Ten může být bez přirozeného přítoku nebo je tvořen přehradou na vodním toku (ŠKORPIL, 1997).

16

3.4.3 Vliv malé vodní elektrárny na životní prostředí Aby bylo splněno základní kritérium obnovitelných zdrojů, za které se považuje šetrnost k životnímu prostředí, je třeba splnit určitá ustanovení. Jedná se zejména o nebezpečné narušení přírodního ekosystému nadměrným odběrem vody z řečiště nebo znečištěním ropnými produkty (JAKUBEŠ et al., 2006). Podstatným kritériem pro šetrnost k životnímu prostředí je dodržení stanovené hodnoty teploty vody na vstupu a výstupu z elektrárny. Zařízení by mělo být konstruováno tak, aby nedošlo k nadměrné hlučnosti a odkysličovaní vody, což má negativní vliv na vodní faunu (DOHNAL, 2013). 3.4.4 Přečerpávací elektrárna Dlouhé stráně Leží v severní části Moravy u obce Loučná nad Desnou v pohoří CHKO Jeseníků. Elektrárna plní tři základní funkce a to statickou, dynamickou a kompenzační. V době nadbytku elektrické energie v síti, což bývá především, v noci se voda čerpá z dolní nádrže do horní. Ve špičce, kdy je nedostatek elektrické energie se voda z horní nádrže přivádí takovými přivaděči k turbínám, elektrárna plní tedy statickou funkci. Za dynamickou funkci se pokládá schopnost řízení kmitočtu soustavy a tvorba výkonových rezerv. Kompenzační funkce má za úkol regulovat napětí v soustavě (SKUPINA ČEZ, 2014). Výstavba elektrárny začala v roce 1978, do provozu však byla uvedena až v roce 1996. Hlavními částmi je horní a dolní nádrž, tlakový přivaděč a podzemní část elektrárny. Horní nádrž je vyhloubena do kopce Mravenečníku v nadmořské výšce 1 350 m nad mořem. Stavební práce horní nádrže začaly v roce 1981. V průběhu roku 1990 byl násyp tělesa hotov a začalo se s pokládkou asfalto-betonového těsnění. Plocha hladiny je 15,4 ha a celkový objem vody je 2,7 milionu m3. Rozdíl výšek napuštěné a vypuštěné nádrže je 21,8 m. Dolní nádrž vznikla přehrazením toku řeky Divoká Desná. Její délka je 449 m, průměrná hloubka 32 m a celkový objem 3,4 milionu m3. Na vybudování hráze s výškou 56 m se spotřebovalo více než 1 300 t cementu. Horní nádrž je s podzemní elektrárnou propojena dvěma tlakovými přivaděči o průměru 3,6 m, které mají délku 1 547 m a 1 499 m. Na odvod vody z elektrárny do dolní nádrže byly zřízeny dva tunely o průměru 5,2 m a délce 354 a 390 m. Pro vznik podzemní kaverny byl potřebný výlom o délce 87,15 m, šířce 25,5m a výšce 50 m. Zde jsou umístěny 17

dvě reverzní strojové jednotky s Francisovými turbínami o průměru 4,5 m a výkonem 325 MW. Ty jsou navrženy pro turbínový, čerpadlový a kompenzační provoz. Do čerpadlového provozu jsou roztáčeny asynchronním motorem. Tento rozběh zajišťují dva generátor-motory značky Škoda, které v turbínovém režimu fungují jako generátory v čerpadlovém pak jako motory. Na jejich umístění bylo třeba šachty o délce 117 m, šířce 16 m a výšce 21,5 m. Elektrárna je zapojena do soustavy s napětím 400 kV vedením o délce 58 km do rozvodny v Krasíkově (KOPŘIVA et al., 1998). 3.4.5 Přečerpávací elektrárna Dalešice Vodní dílo Dalešické přehrady bylo vystavěno v letech 1970 až 1978 na řece Jihlavě. Skládá se z nádrže průtočné vodní elektrárny Mohelno, která slouží nejen k rekreačním a sportovním účelům. Byla vybudována jako rezervoár vody pro přečerpávací elektrárnu, ale především jako zásobárna vody pro chladící věže dukovanské jaderné elektrárny. Sypaná hráz Dalešické přehrady o výšce 100 m a délce 350 m je nejvyšší v ČR. Vzniklé jezero o celkové ploše 480 ha s maximální hloubkou 84 m zadržuje 127 milionů m3 vody. Součástí přečerpávací elektrárny jsou čtyři strojní jednotky s reverzními Francisovými turbínami pracující se spádem 90 m. Pro čerpadlový provoz jsou využívány synchronní generátory s napětím 13,8 kV. S celkovým výkonem 450 MW se jedná o druhou největší vodní elektrárnu na našem území. Její nedocenitelnou výhodou je to, že je schopna naběhnout na plný výkon do 60 s. Je tedy využívána jakožto okamžitá rezerva pro regulaci celostátního energetického systému (WWW 3, 2010).

3.5 Větrné elektrárny 3.5.1 Historie Proudění vzduchu je zapříčiněno otáčivým pohybem Země a působením slunečního záření. Tento energetický potenciál je odhadován na 26 000 TWh za jeden rok. Počátky využíváni větrné energie začínají několik tisíc let před naším letopočtem. Před 5 000 lety ho jako první využívali k pohonu lodí Egypťané. Konstrukce prvotních větrných mlýnů se datují již k 7. století v Číně a Persii. Měly za úkol přeměnit sílu větru v mechanickou práci. Díky Arabům se v 10. století začaly stavět ve Španělsku. Ve 12. a 13. století došlo k jejich rozšíření hlouběji do Evropy. Avšak největší rozmach nastal v 17. století, kdy jejich počet přesáhl 60 000 (BERANOVSKÝ et al., 2007b). V průběhu času se efektivita větrných elektráren

18

postupně zdokonalovala a většího výkonu se dosahovalo jejich otáčením za větrem a tvarováním povrchů lopatek. Další dlouho využívanou možností jak zhodnotit síly větru jsou větrná čerpadla. Jejich využití je typické pro Severní Ameriku a Austrálii. Svojí stavbou připomínají dnešní větrné elektrárny, kde, kde se vítr opírá do vícelopatkových kol. Zajímavostí je, že se vyráběly i na našem území firmou Kunz, která stále funguje a sídlí v Hranicích. Vynález větrné elektrárny je připisován Američanovi Charlesu F. Brushovi, který sestrojil v letech 1887 až 1888 větrnou turbínu s rotorem o průměru 17 m. Ten čítal 144 dřevěných lopatek, které byly připojeny na elektrický generátor. Tato stavba z Clevelandu ve státě Ohio dosahovala výkonu 12 kW při frekvenci 500 otáček za minutu. Na evropském kontinentě postavil první elektrárnu na Jutském poloostrově nedaleko Německých hranic dánský profesor matematiky, fyziky a chemie Poul la Cour. Tato elektrárna pracovala na základě plachtové konstrukce čítající čtyři až šest lopatek. Dalšího vývoje se tyto elektrárny dočkaly v době nedostatku surovin během První světové války. Inženýr nizozemského původu Povl Vindig si nechal roku 1919 patentovat větrnou elektrárnu, když sestrojil zařízení, které pojmenoval Agricco. Na jeho základě dokázal, že aerodynamické vrtule pracují s účinností až o polovinu větší oproti lopatkovým se stejnou plochou. To vedlo ve 20. letech k postupnému rozšíření především na ostrovech a místech bez elektrifikace. Technický pokrok během Druhé světové války vedl k tomu, že bylo firmou Knuda Lykkegaarda postaveno 70 elektráren. Průměr jejich rotorů byl zpravidla 14 až 18 m a dosahovaly výkonu mezi 30 až 40 kWh. Nástupce Poula la Coura Ing. Johannes Juul sestavil v 50. letech Gedserský mlýn. Jednalo se o elektrárnu produkující střídavý proud. Pracovala s rotorem o průměru 27 m a dosahovala výkonu 200 kW. Tato první „moderní“ větrná elektrárna udala směr budoucímu vývoji. V 70. letech během ropné krize se měnilo politické myšlení a začalo tak rozšíření větrných elektráren ve větší míře. V období 80. let poskytovaly sériově vyráběné větrné elektrárny výkony v řádu desítek kW. V 90. letech už dosahovaly stovky kW a koncem 90. let dokonce převyšovaly hranici MW. Dominantními státy produkující elektrický proud pomocí větrných elektráren jsou Dánsko, Nizozemsko a Německo, kde jsou postaveny doposud největší elektrárny. Ve městě Magdeburk stojí Enercon s výkonem 4,5 MW a Repower u města Bremenshaven je elektrárna s výkonem 5 MW (WWW 4, 2013).

19

3.5.2 Vývoj větrných elektráren na našem území Z historického hlediska využívání energie větru na našem území byl podstatný rok 1277, kdy byl na půdě Strahovského kláštera v Praze postaven první větrný mlýn. Za největší éry větrných mlýnů v polovině 19. století bylo u nás 879 těchto staveb. Historie větrných elektráren na našem území začala až na přelomu 80. a 90. let minulého století. Největší rozmach byl v letech 1990 až 1995, kdy bylo postaveno 24 elektráren. Česká Republika zahájila oproti ostatním západoevropským státům tento rozvoj razantně později. Výhodou však je, že byly do provozu zařazeny nejmodernější stroje a prověřené technologie zaručující vysoký výkon a efektivnost (WWW 5, 2013). V současnosti jsou v provozu větrné elektrárny na našem území na desítkách lokalit. Jejich výkon se pohybuje od 300 kW až po 3 MW. Na základě údajů Energetického regulačního úřadu přesáhl v polovině roku 2013 celkový roční výkon 260 MW (SKUPINA ČEZ, 2013d). Oproti přímořským státům s dobrými větrnými podmínkami nemá Česká Republika výhodné podmínky pro širší využití těchto elektráren, jelikož spadá pod kontinentální klima s velkým kolísáním rychlosti větru. Výhodnost spočívá především v zákonem garantované výkupní ceně. Aspekty odrazující od další výstavby jsou zejména narušení přirozeného krajinného rázu, mechanický a aerodynamický hluk, vibrace, rušení signálu televize a mobilních telefonů, omezení migrace a usmrcení mnoha druhů ptáků a netopýrů a v neposlední řadě také úbytek orné půdy k výstavbě cest nezbytných k údržbě (AKUBEŠ, 2006). 3.5.3 Konstrukce a využití větrných elektráren 3.5.3 Systémy grid-off Jedná se o systémy bez připojení k rozvodné síti. Typickými zástupci jsou mikroelektrárny s instalovaným výkonem od 0,1 do 5 kW sloužícím například k elektrifikaci budov. Jejich nezbytným vybavením jsou akumulátory, řídící jednotky a doplňkovou funkci sytému zejména ve stavu bezvětří tvoří fotovoltaické panely. Minimální rychlost proudění k rozběhnutí elektrárny je přibližně 4 m/s. Naopak při rychlosti větru nad 20 m/s je nutno elektrárnu zastavit a předejít tak poškození. Maximální efektivnosti se dosahuje při rychlostech větru okolo 10 m/s (BERANOVSKÝ et al., 2007a). 20

3.5.4 Systémy grid-on Představují nejběžnější komerční alternativu k výrobě elektřiny instalovanou v místech s dobrými povětrnostními podmínkami. Z důvodů maximálního využití a zároveň snížení nákladů se jedná o stavby přesahující výšku 100 m o průměru rotoru až 40 m. Do rozvodné sítě dodávají střídavý elektrický proud o napětí 660 V, který vzniká činností asynchronního generátoru. Převážná většina elektráren pracuje se stálými otáčkami. S rychlejším prouděním vzduchu dochází k větší zátěži generátoru. Turbíny bývají osazeny dvěma různě velkými generátory z důvodu maximálního využití při kolísavé rychlosti větru. V případě špatných povětrnostních podmínek je uveden do provozu menší generátor. Sdružení více elektráren se nazývá větrná farma. Motory větrných elektráren jsou z hlediska aerodynamického působení rozděleny na vztlakové a odporové. Za vztlakové považujeme ty, které mají vodorovnou rovinu otáčení. Po dlouholetém výzkumu se jejich vývoj ustálil na třílistých rotorech. Odporové elektrárny jsou charakteristické svislou rovinou otáčení, ale kvůli vysokému dynamickému namáhaní a s tím související nižší životností se v minulosti neosvědčily. Nyní je snaha o odstranění jejich nedostatků a využití kvůli bezhlučnému provozu ve městech (BERANOVSKÝ et al., 2007). Za základní stavební části větrné elektrárny se považuje sloup, turbína s lopatkami, gondola s generátorem a převodovkou. Základy představuje betonová deska, která má nejčastěji rozměry 10×10×5 m. V případě elektráren "Offshore" budovaných na pobřeží leží základna na dně. Nosný sloup bývá zpravidla dutý. V jeho dutině je elektrické vedení a schodiště umožňující přístup do gondoly. Je nezbytné, aby byl sloup dostatečně pevně dimenzovaný a tak odolal velké váze gondoly a větrným výkyvům. Gondola představuje soustrojí převodovky, spojky, generátoru a větrné turbíny. Hřídel turbíny se otáčí na valivém dvouřadém kuželíkovém ložisku. Klasické generátory produkují proud o frekvenci 50 Hz a napětí 0,69 kV. Převodovka řazená u těchto generátorů kompenzuje nerovnoměrnosti otáčení způsobené větrnými poryvy a zaručuje tak konstantní otáčky. Při použití vícepólového generátoru pracujícího s konstantními otáčkami, který je vybaven frekvenčním měničem, není nutné oproti klasickému generátoru zapojení převodovky. Tak je docíleno vyšší účinnosti. Velkou nevýhodou je nezbytnost transformování elektřiny na stejnosměrný proud a posléze zpět na střídavý s frekvencí 50 Hz. Do sítě se dodává proud se standartním napětím 22 kV. Součástí gondoly je také tlumící zařízení omezující šíření vibrací. Moderní lopatky turbín jsou ze sklolaminátu. Jelikož jsou duté, může 21

v nich docházet ke kondenzaci vody, což by mohlo vést v důsledku nevyváženosti sil turbíny k odstavení elektrárny. Aby se docílilo rovnoměrného otáčení při kolísavé rychlosti větru, jsou lopatky vybaveny zařízením k jejich natáčení (WWW 6, 2014).

3.6 Fotovoltaické elektrárny 3.6.1 Historie Fotovoltaika je slovo řeckého původu, vzniklého spojením slova „phos“ tedy světla a jména významného fyzika Alessandra Volty (WWW 7, 2014). První fotovoltaický článek sestavil Adams a Day v roce 1877. Velkého pokroku dosáhl roku 1883 Fritts, když vyvinul článek o velikosti 30 cm3 s 1% účinností. Dalšího vylepšení docílil Grondahl použitím oxidu měďnatého nanesením na měděný plech v tenké vrstvě. Výhodou byla finanční a materiálová dostupnost, ale kvůli přetrvávající nízké účinnosti a materiálovým nedostatkům nedošlo k většímu rozšíření. K většímu využití fotovoltaiky došlo až když Jan Czochralski připravil monokrystal křemíku. Roku 1946 patentoval Američan Russell S. Ohl křemíkový fotovoltaický článek. První fotovoltaický článek s p-n přechodem byl vyroben v roce 1954 v Bellových laboratořích. Účinnost dosahovala uspokojivých 6 %, ale kvůli stále vysoké ceně se články uplatnily pouze ve vesmírném výzkumu. Širšího rozšíření se fotovoltaické články dočkaly až v 70. letech, kdy začaly být cenově dostupnější. Využívaly se především k napájení zařízení v místech bez elektrifikace. V důsledku ropné krize v 70. letech se snažily světové velmoci osvobodit od závislosti na fosilních zdrojích a věnovali zvýšenou pozornost alternativním zdrojům energie. Největší rozvoj zažila fotovoltaika v roce 2004 a 2005, kdy její celosvětový trh vzrostl o 42 % a celkový výkon článků dosahoval 1 500 MW. Podstatnou roli ve využití fotovoltaických článků hrála technologická vyspělost, dostupnost a stále se snižující cena polovodičových součástek (MURTINGER, 2008). 3.6.2 Využití a základní typy fotovoltaických článků Slunce je nejdůležitějším energetickým zdrojem na Zemi. Tuto energii záření lze přetvářet na energii tepelnou a elektrickou. Nepřímo ji využíváme například jako potenciálu větru a mořských vln. Přímé využití dělíme na aktivní a pasivní. Pasivní je přeměna slunečního záření dopadajícího na budovy za vzniku tepla. Za aktivní se považuje přeměna

22

solární energie v teplo použitím kolektorů a přeměna v elektrickou energii pomocí fotovoltaických článků, kterou dále dělíme na přímou a nepřímou (JAKUBEŠ, 2006). 3.6.2.1 Přímá přeměna Je založena na aplikaci fotovoltaického efektu. Působením dopadajícího slunečního záření na tenkou horní vrstvu n pronikají fotony do prostorového náboje, kde odevzdají elektronům energii. Dochází ke vzniku vybuzených pohyblivých záporně nabitých elektronů a kladně nabitých děr. K tomuto oddělení dochází na takzvaném p-n přechodu. Elektrony se dostávají vnitřním elektrickým polem na záporně nabitou vrstvu n, která tvoří záporný pól. Kladný pól tvoří díry ve vrstvě p. Jsou-li připojeny elektrody na obou stranách destičky, nastane uzavření elektrického obvodu a elektrony směřují přes spotřebič zpět do oblasti prostorového náboje. Takto vzniká stejnosměrný proud. Účinnost článku je pouze mezi 10 až 20 %. To je dáno tím, že každý foton může uvolnit pouze jeden elektron a zbylá energie je přeměněna v teplo. Výtěžnost z jednoho článku o rozměrech 100 cm2 při intenzitě záření 1 kW na m2 je přibližně 1 až 1,5 W. Při sériovém zapojení článků zvyšujeme napětí, při paralelním naopak proud. Aby bylo dosaženo uspokojivého výkonu, skládá se jeden fotovoltaický panel z většího množství propojených článků. Propojením několika panelů vzniká fotovoltaický generátor. Vývoj fotovoltaických článků dělíme do čtyř generací: 

první

generace

–

v současnosti

stále

nejpoužívanější

typ.

Skládá

se z monokrystalické destičky křemíku s velkoplošným p-n přechodem. Výhodou je dobrá účinnost, nevýhodou spotřeba drahého čistého křemíku, 

druhá generace – jsou tvořeny polykrystalickým, mikrokrystalickým nebo amorfním křemíkem. Výhodou je nižší cena oproti monokrystalům, nevýhodou nižší účinnost,



třetí generace – jsou využívány jiné materiály než polovodiče, např. organické polymery,



čtvrtá generace – představují kompozitní vícevrstevné články pracující v různém světelném spektru.

Dnes je 90 % článků vyrobených z křemíku. Nejčastěji používanými typy křemíkových článků jsou: 23



monokrystalické články – jsou složené z monokrystalického křemíku s rozměrem krystalů

v řádu

desítek

cm.

Vyrábí

se

Czochralského

metodou

z ingotů

polykrystalického křemíku, 

polykrystalické články – jsou dnes nejpoužívanější. Vyrábí se odléváním čistého křemíku do forem a následně se řežou na pláty,



amorfní články – vyrábějí se rozkladem sloučenin křemíku ve vodíkové atmosféře. Hlavními výhodami jsou úspora materiálu a levnější sériová výroba. Nevýhodou je oproti krystalickému křemíku nepravidelná materiálová struktura a množství poruch. Účinnost těchto článků dosahuje pouze 7 %. Její zvýšení se docílí vícevrstevnou strukturou.

Na vývoji se podílí především Japonsko, USA a Evropa. Jejich hlavním cílem je snaha vyvinout účinnější, lehčí, tenčí, odolnější a ekonomicky výhodnější články, jež by zajistili stejnou cenu elektřiny z fotovoltaických a klasických zdrojů (MURTINGER, 2008). 3.6.2.2 Nepřímá přeměna Základním principem je přeměna energie slunečního záření v teplo pomocí slunečních sběračů. Termočlánky, které bývají zpravidla umístěny v ohnisku sběračů, mají za úkol přeměnit teplo v elektrický proud. Tato přeměna je založena na Seebeckově jevu (SKUPINA ČEZ, 2014e). T. J. Seebeck roku 1821 zjistil, že pokud zapojí kompas do obvodu tvořícího dva odlišné vodiče s teplotním spádem, dojde k vychýlení střelky kompasu z důvodu vzniku magnetického pole. Bylo zjištěno, že dochází k přesunu volných nosičů elektrického náboje směrem k chladnějšímu konci vodiče, což způsobuje vznik elektrického proudu a napětí mezi vodiči (KOZÁK, 2011). Účinnost takto vzniklého termoelektrického článku je závislá především na teplotním spádu, druhu a vlastnostech kovu daných vodičů. Další možností jak získat energii ze slunečního záření nepřímou přeměnou jsou sluneční tepelné elektrárny. Na zrcadla dopadá sluneční záření, odražené paprsky směřují na zásobník nebo absorpční trubice, kterými koluje olej. Takto ohřátý olej až na teplotu 400 oC proudí do parogenerátoru, kde je na podobném principu jako u klasických tepelných elektráren produkována pára pohánějící turbíny. Vzniklá pára se kondenzuje ochlazením v kondenzátoru. Hlavní nevýhodou oproti fotovoltaickým elektrárnám stavěným často 24

v pouštních oblastech je nutnost zásobování dostatečným množstvím vody, která slouží ke chlazení. 3.6.3 Zapojení do sítě Nejběžněji využívá zapojení do sítě pomocí systému „grid-on“, který dodává část nebo veškerou elektrickou energii do rozvodné sítě. Ve střídači se nejprve stejnosměrné napětí transformuje na střídavé 230 V s frekvencí 50 Hz. Předností je, že přes den (tj. v období dostatku energie z fotovoltaického zdroje) mohou jednotlivé domácnosti čerpat tuto energii a naopak přes noc využívat energii z rozvodné sítě (WÁGNER, 2011). 3.6.4 Využití a rozvoj fotovoltaiky v ČR Sluneční záření, které dopadá na zemský povrch je souborem přímého a rozptýleného záření. Přímé se skládá z rovnoběžných slunečních paprsků. Pokud procházejí přes jiné prostředí, mění se v rozptýlené. Toto záření vnímáme jako světlo z oblohy. Na území ČR je průměrná doba záření za rok 1 460 hodin, avšak v průběhu roku se mění. Průměrný roční příkon na 1 m2 se u nás pohybuje mezi 1 000 až 1 250 kWh. Tyto hodnoty jsou závislé na oblačnosti a míře znečistění atmosféry, která může snížit záření o 5 až 20 % (JAKUBEŠ, 2006). Od vstupu ČR do EU politika státu směruje k podpoře obnovitelných zdrojů, což zapříčinilo jejich dramatický rozvoj mezi rokem 2008 a 2010, kdy se výkon fotovoltaických elektráren vyšplhal z 3,4 MWh na téměř 1 340 MWh. K tomuto rozvoji přispělo posílení naší měny, finanční dostupnost fotovoltaických panelů a v neposlední řadě státní dotace. Což zapříčinilo podstatný nárůst cen elektřiny a zkrácení doby návratnosti z 15 na 8 let (VYLETĚLOVÁ, 2012). V roce 2009 byla navíc garantovaná doba výkupu prodloužena z 15 na 20 let. Bylo zcela nezbytné, aby stát zasáhl v regulaci cen elektřiny, proto byla 17. 3. 2010 parlamentem přijata novela, zajišťující opatření ke snížení výkupních cen o více než 5 % v případě návratnosti investice kratší než 11 let. Tato novela přešla v platnost až následující rok od jejího schválení (KONÍČEK, 2011). Ke dni 1. 1. 2014 u nás eviduje Energetický regulační úřad 27 956 fotovoltaických elektráren s výkonem nad 3 MW o celkovém výkonu 2 126 MW (WWW 8, 2014).

25

3.6.5 Výhody a nevýhody Za hlavní přednosti lze považovat nevyčerpatelnost tohoto energetického zdroje, dlouhou životnost panelů, nepřítomnost pohyblivých mechanických prvků, spolehlivost, lehkou obsluhu a instalaci. Během provozu, který je bezhlučný, nedochází k vypouštění emisí do ovzduší. Svoje místo našla fotovoltaika jakožto nepostradatelný energetický zdroj v zemích s malým zastoupením elektrifikace. Nevýhodou je závislost na intenzitě a době slunečního záření, které kolísá v průběhu roku, vysoké náklady na pořízení, nutnost záložního zdroje, malá účinnost (MURTINGER, 2008).

3.7 Biomasa 3.7.1 Historie a využití biomasy v ČR Jedná se zároveň se slunečním zářením o nejstarší obnovitelný energetický zdroj na Zemi. Biomasa je lidstvem využívána odpradávna. Za její prvotní využití lze považovat rozdělání ohně před mnoha desetitisíci lety a také přeměnu krmiva u tažných zvířat na energii kinetickou. Do konce 19. století se považovala biomasa za primární zdroj energie, než ji začaly postupně vytlačovat fosilní paliva. V ČR se začala biomasa nově využívat začátkem 20. století po ukončení První světové války. Vyráběly se paliva jako například líh, dřevěné uhlí a dřevoplyn. Ten sloužil pro pohon tehdejších automobilů i po ukončení Druhé světové války v období nedostatku fosilních paliv. První záměry postavit na našem území elektrárnu využívající potenciálu biomasy byly v letech 1995 až 1996. Měla pracovat s fluidním kotlem s plánovaným výkonem do 110 MW. Jako palivo měla sloužit lesní a polní biomasa, ale kvůli stávajícím výkupním cenám se její výstavba neuskutečnila. V roce 1999 se u nás situace po kladných zahraničních zkušenostech s biomasou změnila. A došlo k realizaci projektu na spalování otrub a lignitu v hodonínské elektrárně. Po úspěšném provozu následovaly zkoušky s lesní štěpkou a dalšími dřevařskými odpady. Během následujícího roku bylo spáleno na 2 400 t biomasy. To vedlo k rozšíření technologie do dalších elektráren v Tisové, Poříčí, Ledvicích a ve Dvoře Králové. Problém představovalo kolísání množství dodaného materiálu během roku, které záviselo na sklizni, skladování a zpracování (BECHNÍK, 2009). Biomasa se řadí mezi nejlevnější obnovitelné zdroje energie. Lidstvem jsou využívána pouze 4 % vyprodukované biomasy. Z toho se 2 % využijí k výrobě potravin a krmiv, 1 % se 26

spotřebuje na výrobu papíru a zbylé 1% představuje produkci palivového dřeva (VYLETĚLOVÁ, 2012). V ČR představuje podíl biomasy mezi obnovitelnými zdroji 75 %. Spolu s bioplynem tak tvoří až 88 % v celkovém zastoupení obnovitelných zdrojů. Na našem území prozatím převládá využití odpadní biomasy z důvodu malé rozlohy ploch určených k pěstování plodin a rychle rostoucích dřevin. V současné době je na našem území 37 zařízení přetvářejících energii biomasy na elektrický proud (KLVAŇOVÁ, 2006). 3.7.2. Vznik, vlastnosti a účel použití biomasy Rostliny, spotřebovávají z atmosféry oxid uhličitý a přetvářejí ho během fotosyntézy na kyslík. Kromě slunečního záření a oxidu uhličitého potřebují k vytvoření biomasy i dostatečné množství minerálních látek a vody. Na energetickou přeměnu 44 g oxidu uhličitého na 30 g glukózy je potřeba 0,13 kWh. O biomase vzniklé činností rostlin, tak lze hovořit jako o využitelném potenciálu uložené sluneční energie. Mezi základní stavební složky je řazena celulóza, hemicelulóza, lignin, oleje a pryskyřice. Biomasa je produkována především pěstováním energetických plodin. Za tyto plodiny považujeme C4 rostliny, jako je například laskavec, konopí seté, sléz přeslenitý, pupalka dvouletá, komonice bílá atd. Mají nízký obsah vody a tedy vysoký obsah sušiny. Jedná se o rostliny rezistentní vůči chorobám a škůdcům, které jsou nenáročné na živiny. Mezi rychle rostoucí dřeviny řadíme topol, vrbu, olši, akát a platan. Jinou možností získání biomasy je využití odpadních zbytků, které nazýváme odpadní biomasa. Jedná se o rostlinné odpady (sláma a seno), zbytky z těžby dřeva (kůra, větve, šišky, hobliny, piliny) a potravinářských provozů (cukrovary, lihovary). Biomasu využíváme jako zdroj tepla k vytápění a ohřevu, k pohonu dopravních prostředků, také jako surovinu pro průmysl a v neposlední řadě k výrobě elektrické energie. Za základní způsoby získávání energie z biomasy považujeme: 

spalování – probíhá ve spalovacích zařízeních nebo fluidních kotlech elektráren. Základním principem je, že dochází k uvolnění energie, oxidu uhličitého a vody. Pro důkladné spalování je nezbytná vysoká teplota, dostatečný prostor a přísun vzduchu. Pokud se jedná o pevnou formu paliva, jsou nezbytné jeho rozměrové úpravy (drcení, sekání, lisování) a z biomasy musí být odvedena sušením voda, jejíž obsah by neměl překročit 30 %, 27



zplyňování – proces probíhá v generátorech, kdy se palivo ohřívá bez přístupu vzduchu za vzniku dřevoplynu,



bioplyn – je plyn, který vzniká v uzavřených nádržích bez přístupu kyslíku důsledkem rozkladu organických látek.

3.7.3. Produkce elektrické energie z biomasy 3.7.3.1. Spalování Řadí se mezi základní způsoby přeměny energie biomasy v elektrický proud. Spalování probíhá v klasických tepelných elektrárnách a teplárnách s fluidními kotli bez nutnosti nákladných úprav. Rozemletá biomasa se přidává k jinému palivu, kterým bývá nejčastěji uhlí nebo lignit. Hlavním problémem elektráren využívajících biomasu je vysoká spotřeba materiálu a neschopnost dodavatele uspokojit spotřebu velké elektrárny na úkor menších uživatelů například obecních výtopen. Produkce elektřiny ze štěpků razantně poklesla, i když je takto získaná elektřina vykupována díky zeleným bonusům za vyšší cenu. Důvodem je nedostatek dřevní štěpky, která je vyvážena za výhodnějšími cenovými nabídkami na západní trh. 3.7.3.2. Bioplynové stanice Anaerobním rozkladem organického materiálu za působení metanogenních bakterií vzniká bioplyn. Jedná se o metan s příměsí dalších plynů, které určují výhřevnost. Je zcela nezbytné, aby tento proces probíhal bez přístupu vzduchu, protože organismy způsobující fermentaci materiálu jsou náchylné na kyslík. Vlastní proces probíhá v nádržích zvaných fermentory, což jsou většinou uzavřené betonové nádrže opatřené zařízením na vnášení a vynášení zbylých produktů. Jejich nezbytným vybavením jsou míchadla a vytápění udržující stanovenou teplotu procesu. Vlastní objem nádrží je v řádu desítek až stovek m3. Dávkování materiálu probíhá několikrát denně pomocí automatických dávkovačů. Přeměnu biomasy na bioplyn doprovází ztráty představující sediment na dně fermentoru, který je využíván jako cenné hnojivo. Vzniklý bioplyn je většinou na místě přímo spotřebováván ke kombinované výrobě elektřiny a tepla. V případě nadbytku je plyn akumulován v plynojemu, který nabízí možnost jeho pozdějšího využití v době špičky. Elektřina je produkována v asynchronním generátoru poháněným jednotkou s automobilovým spalovacím motorem. Vzniklá energie se z 30 % přemění v elektrický proud, 60 % je teplo, 28

které se odvádí zpět do fermentorů, sušičky nebo objektů a 10 % představuje ztráty. Přibližná bilance udává, že na výrobu 1 kWh se spotřebuje 0,6 m3 plynu. Za hlavní přednost oproti spalování biomasy lze považovat využití materiálů jinak těžko využitelných, které mají velký obsah vody, jako jsou například kejda, hnůj nebo zbytky potravin (MURTINGER, 2011). 3.7.4. Hlavní výhody a nevýhody biomasy Hlavní výhodou oproti spalování fosilních paliv je omezení emisí oxidu uhličitého vypouštěného do ovzduší a zamezení tak skleníkovému efektu. Dalšími nespornými výhodami je obnovitelnost zdroje, inovace a rozšíření zemědělského trhu, posílení národní energetické soběstačnosti s využitím lokálních zdrojů a v neposlední řadě vznik nových pracovních příležitostí a rozvoje venkova. Mezi nevýhody patří nedostačující podpora výzkumu, šlechtění a zpracování energetických plodin, nedostatek praktických zkušeností, úzký sortiment druhů a odrůd energetických plodin, omezená produkce již existujících druhů plodin, nutnost drahých specializovaných strojů, chybějící kategorie „energetické plodiny“ v evropském systému registrace odrůd a také ekonomický nátlak ze strany sousedních států (ÚSŤÁK, 2009).

3.8 Legislativa 3.8.1 Řízení na vydání licence k výrobě elektřiny Základními

požadavky

na

vydání

licence

opravňující

způsobilost

k provozování podnikatelské činnosti v energetickém odvětví je právní a trestní bezúhonnost žadatele, tedy fyzické osoby nebo členů statutárního orgánu. V případě fyzické osoby je nezbytné dovršení 18 let. Odbor licencí Energetického regulačního úřadu může vydat licenci v souhlasu s Ministerstvem průmyslu a obchodu podle zákona č. 222/1994 Sb. Po zvážení všech kritérií je vydaná licence platná až po dobu 25 let. Dále má odbor licencí právo uložit povinnost poskytnout energetické zařízení pro distribuci elektřiny (ERU, 2013). 3.8.2 Energetický zákon č. 458/2000 Sb., o podmínkách podnikání v energetických odvětvích Klíčovým zákonem týkajícím se právních norem energetiky je zákon č. 458/2000 Sb. Platnosti nabyl 1. 1. 2001, když nahradil zákon č. 222/1994 Sb., o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o Státní energetické inspekci zaručující 29

dodržování ustanovení tohoto zákona. Tato novela skládající se z více částí hrála důležitou roli pro rozvoj podnikání v odvětví energetiky. Důležitou částí tohoto zákona je stanovení nezbytných podmínek pro získání licence opravňující podnikat v daném odvětví a zavedení ochrany zákazníka na trhu. Pojednává tedy o právech a povinnostech fyzických i právnických uživatelů v podnikatelském sektoru. Za podnikatelské záměry se považuje nejen produkce a distribuce elektřiny, ale také uskladňování, výroba a přeprava plynu nebo tepelné energie (SPVEZ, 2011b). 3.8.3 Zákon č. 180/2005 Sb., o podpoře obnovitelných zdrojů Zákon o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů představuje jeden z nejdůležitějších energetických zákonů. Tento zákon začal vznikat v roce 2003. Téhož roku byl schválen vládou a parlamentem. Následovala nezbytná cesta ke schválení Poslaneckou sněmovnou a Senátem, ke které došlo až v roce 2005. V květnu téhož roku byl zákon zařazen do Sbírky zákonů a jeho platnost nabyla účinnosti dne 1. 8. 2005 (KONÍČEK, 2011). Primárním důvodem vzniku tohoto zákona bylo poskytnutí nezbytných kroků k ochraně životního prostředí, využití obnovitelných zdrojů a zejména zvýšení jejich podílu a dosažení tak 8% zastoupení v celkové bilanci výroby elektřiny (WWW 9, 2010). Zákon č. 180/2005 Sb., definuje obnovitelné zdroje a tzv. zelený bonus. Na základě kterých dále objasňuje kritéria, práva a povinnosti pro podporu výroby elektřiny využitím těchto zdrojů a také určuje výkupní podmínky pro provozovatele distribučních soustav a stanovuje nižší daň pro vlastníky fotovoltaických elektráren (KONÍČEK, 2011). 3.8.4 Zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření s energiemi Zákon nabyl platnosti dne 1. 1. 2001. Vznikl za účelem nakládání, hospodaření a především úspory energií. Hraje proto důležitou roli v ochraně životního prostředí. Taktéž ustanovuje právní předpisy, ze kterých vyplývají práva a povinnosti právnických a fyzických osob v oblasti energetiky. Důležitá je pasáž o energetických auditech a o územních energetických koncepcích, jen mají zásadní význam pro míru využívání obnovitelných zdrojů energie a tím pádem pro budoucí rozvoj společnosti (EIS, 2006a).

30

3.8.5 Vyhlášky a právní předpisy 3.8.1 Vyhláška č. 475/2005 Sb., o podpoře využívání obnovitelných zdrojů Tato vyhláška definuje podporu, nároky na výkon, účinnost a ekonomickou efektivnost obnovitelných zdrojů a dále blíže specifikuje technická kritéria zařízení fotovoltaických elektráren, bioplynových stanic a malých vodních elektráren. Pokud se výrobce řídí dodržením těchto ustanovených parametrů, pak Český energetický úřad garantuje stanovení výkupních cen elektřiny a získání zelených bonusů. Tím je zaručena návratnost investice do 15 let (WWW 10, 2005). 3.8.2 Vyhláška č. 51/2006 Sb., o podmínkách připojení k elektrizační soustavě Jedná se o vyhlášku vydanou Českým energetickým regulačním úřadem, která se vztahuje k energetickému zákonu č. 458/2000 Sb. Pojednává o elektrizačních soustavách, odběrných místech a zejména výrobě a distribuci elektřiny. Od 1. 3. 2006 byly důsledkem jejího obsahu zrušeny vyhlášky č. 18/2002 Sb., o podmínkách připojení a dopravy elektřiny v elektrizační soustavě, kterou vydalo Ministerstvo průmyslu a obchodu a vyhláška Energetického regulačního úřadu č. 297/2001 Sb (EIS, 2006b). 3.8.3 Vyhláška č. 150/2001 Sb., o účinnosti využití energie při výrobě elektřiny a tepla Tato vyhláška byla vydána Ministerstvem průmyslu a obchodu na základě zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření s energií. Jejím obsahem jsou matematické a fyzikální vzorce vyjadřující účinnosti, energetické a tepelné bilance kotlů, parních turbín a dalších zařízení (EIS, 2006c). 3.8.4 Vyhláška č. 153/2001 Sb., o účinnosti užití energie při rozvodu elektrické energie Je další vyhláškou vydanou Ministerstvem průmyslu a obchodu k zákonu č. 406/2000 Sb., o hospodaření s energií. Pojednává o problematice energetických zrát při přenosu a distribuci elektrické energie (EIS, 2006 d). 3.8.5 Vyhláška č. 214/2001 Sb., o vymezení obnovitelných zdrojů energie Taktéž se jedná o vyhlášku vydanou Ministerstvem průmyslu

a

obchodu

platnou

od 29. 6. 2001 vztahující se k zákonu č. 406/2000 Sb., o hospodaření s energií. Definuje a klasifikuje obnovitelné zdroje energie za účelem získání státních dotací (EIS, 2006e). 31

3.8.6 Vyhláška č. 426/2005 Sb., o udělování licencí pro podnikání v energetice Vyhlášku vydal Český energetický regulační úřad v souvislosti se zákonem č. 458/2000 Sb., o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a nahradil tak stávající předpis č. 458/2001. Účelem vzniku této vyhlášky, která nabyla platnosti dne 1. 11. 2005, bylo především vydávání, správa a také odebírání licencí opravňujících provozování podnikatelské činnosti v odvětví energetiky. Součástí jsou vzory žádostí k jejich udělení či odnětí (EIS, 2006f).

32

4 ZÁVĚR Každý energetický zdroj lze hodnotit podle mnoha úhlů pohledu, rozdílných argumentů a hledisek. Nelze se v hodnocení daného zdroje slepě soustředit pouze na jeho výhody či nevýhody. Toto pravidlo neplatí jen pro obnovitelné zdroje, ale je třeba se jím řídit obecně i při posuzování vhodnosti energetiky fosilních paliv. I obnovitelné zdroje mají svá negativa jako například neblahý vliv na krajinnou ekologii. Z hlediska zatížení životního prostředí nejen že zabírají ornou půdu, ale především na jejich výrobu bývá spotřebováno velké množství fosilního paliva a elektrické energie původem z tepelných elektráren. Námitky v současnosti směřují především na jaderné elektrárny. Jejich provoz se však řadí z hlediska vlivu vůči čistotě životního prostředí mezi ty nejšetrnější. Jejich provozem nejsou produkovány žádné skleníkové plyny ani velké množství jiného materiálu avšak kvůli uskladnění vyhořelého jaderného materiálu a potencionálním hrozbám havárie se k nim politika některých států staví zády. Výrazného pokroku se dosáhlo během posledních 20 let u tepelných elektráren. Jejich rozsáhlými inovacemi a vnesením nových technologií se u nás docílilo snížení emisí popílku až o 97 %, což splňuje předpisy dané Evropskou unií. Z předchozích informací je zřejmé, že alternativní zdroje mají svoje nepostradatelné místo v podílu výroby energie, ale doposud plní až na výjimky pouze doplňkovou funkci. Za svoji existenci prošly dlouhým vývojem a je otázkou budoucnosti, zda budou schopny vytlačit a nahradit stávající fosilní zdroje. Během zpracovávání této bakalářské práce jsem si mohl utvořit ucelenější představu o problematice obnovitelných zdrojů elektrické energie. Domnívám se, že v budoucnu budou tyto zdroje nepostradatelným řešením k udržení současné životní úrovně. Otázkou zůstává, jaké bude uplatnění nových technologií vzhledem k jejich cenové dostupnosti. Podle mého mínění je důležitým faktorem efektivního využití obnovitelných zdrojů energie jejich správný výběr v závislosti na dané lokalitě. Je důležité, aby každý stát bral ohledy na potenciály svých přírodních zdrojů. Státy by tedy měly využívat ty zdroje, které zaručí dobrou efektivnost. Například pro přímořské státy by bylo vhodné budovat elektrárny větrné, v horských oblastech s vodními toky vodní elektrárny a v oblastech s dostatečnou intenzitou slunečního svitu fotovoltaické elektrárny.

33

Přes veškeré výhody, které obnovitelné zdroje energie poskytují, se domnívám, že v dohledné době budou ve výrobě elektrické energie mít i nadále největší význam jaderné a tepelné elektrárny. Zpracování této práce předcházelo shánění příslušné odborné literatury a hromadění potřebných informací. V takto získaných údajích bylo třeba se zorientovat vybrat ty nejpodstatnější a nejaktuálnější. Poté, jsem veškeré materiály začal třídit do jednotlivých kapitol. Ke zpracování práce bylo nutné absolvovat četné konzultace. Nejprve vznikaly samotné textové kapitoly, které byly následně doplňovány grafy a ostatními přílohami. V budoucnosti bych rád použil svoji bakalářskou práci jako literární podklad pro práci diplomovou.

34

5 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 1. ARCHALOUS, Martin. 2010. Vývoj ceny ropy [online]. [cit. 13.4.2014]. Dostupný z:

http://www.nazeleno.cz/energie/energetika/vyroba-elektriny-v-cr-era-uhli-konci-

nahradi-jej-jadro.aspx 2. BECHNÍK, Bronislav. 2009. Historie a perspektivy OZE - biomasa I. Tzbinfo: stavebnictví, úspory energií, technická zařízení budov [online]. [cit. 2014-03-28]. Dostupné z: http://oze.tzb-info.cz/biomasa/5902-historie-a-perspektivy-oze-biomasa-i 3. BECHNÍK, Bronislav. 2013. Byly výkupní ceny elektřiny z fotovoltaiky stanoveny přiměřeně?

[online].

[cit.

13.4.2014].

Dostupný

z:

http://oze.tzb-

info.cz/fotovoltaika/9698-byly-vykupni-ceny-elektriny-z-fotovoltaiky-stanovenyprimerene 4. BERANOVSKÝ, Jiří, Karel SRDEČNÝ, Antonín BUČEK, Martin CULEK, Bohumil FRANTÁL, Eva KALLÁBOVÁ, Eva NOVÁKOVÁ, Jiří GAISLER, David HANSLIAN, Jan HOLLAN, Pavlína LINHARTOVÁ, Lubomír NONDEK, Jiří PROCHÁZKA, Petr SKLENIČKA, Roman SLOUKAL, Jiří STIBOREK, Pavel ŠOLC, Iva ŠŤASTNÁ, Pavel ŠUPKA. 2007b Větrné elektrárny v Jihomoravském kraji: sborník příspěvků z odborného semináře : 18. červen 2007, Brno. Brno: ZO ČSOP Veronica, 56 s. ISBN 9788025401484. 5. BERANOVSKÝ, Jiří, Monika KAŠPAROVÁ, František MACHOLDA, Karel SRDEČNÝ a Jan TRUXA. 2007a. Eko watt. Energie větru [online]. [cit. 2014-03-17]. Dostupné z: http://www.ekowatt.cz/cz/informace/obnovitelne-zdroje-energie/energievetru 6. ČERMÁK, Patrik. 2010. Elektřina přímo z tepla [online]. 2010 [cit. 13.4.2014]. Dostupný z: http://3pol.cz/888-elektrina-primo-z-tepla 7. ČEZ. z:

2014a.

Objevitelé

[online].

[cit.

2014-03-11].

Dostupné

http://www.cez.cz/cs/vyzkum-a-vzdelavani/pro-zajemce-o-informace/historie-a-

soucasnost/objevitele.html 8. ČEZ. 2014b. Historie českého elektrárenství [online]. vyd. 2014 [cit. 2014-03-15]. Dostupné

z:

http://www.cez.cz/cs/vyzkum-a-vzdelavani/pro-zajemce-o-

informace/historie-a-soucasnost/historie-ceskeho-elektrarenstvi.html 9. ČEZ. 2014c. Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé Stráně [online]. [cit. 2014-03111].

Dostupné

z:

http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/obnovitelne-

zdroje/voda/dlouhe-strane.html 35

10. ČEZ.

2014d.

Vítr

[online].

[cit.

2014-03-16].

Dostupné

z: http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/obnovitelne-zdroje/vitr.html 11. ČEZ. 2014e Fungování slunečních elektráren [online]. [cit. 2014-03-20]. Dostupné z:

http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/obnovitelne-zdroje/slunce/flash-model-jak-

funguje-slunecni-elektrarna.html 12. DOHNAL, Josef. 2013. Určení energetického potenciálu u autonomního objektu [online]. z:

Brno,

[cit.

2014-03-03].

Dostupné

https://www.vutbr.cz/studium/zaverecne-prace?zp_id=65926&aid_redir=1.

Bakalářská práce. VUT. Vedoucí práce Petr Baxant. 13. DUŠIČKA, Peter, Pavel GABRIEL, Tomáš HODÁK, František ČÍHÁK a Peter ŠULEK. 2003. Malé vodní elektrárny. Bratislava: Jaga group, 175 s. ISBN 80-8890545-1. 14. EIS, 2006 f. Vyhláška č. 426/2005 Sb., o podrobnostech udělování licencí pro podnikání v energetických odvětvích. EIS - Energetický informační systém [online]. [cit. 2014-04-13]. Dostupné z: http://www.eis.cz/popisvyr.php3?vcis=6&vuziv=5 15. EIS, 2006a. Zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií. EIS - Energetický informační

systém

[online].

[cit.

2014-04-08].

Dostupné

z: http://www.eis.cz/popisvyr.php3?vcis=119&vuziv=5 16. EIS, 2006b. Vyhláška č. 051/2006 Sb., o podmínkách připojení k elektrizační soustavě. EIS- Energetický informační systém [online]. [cit. 2014-04-05]. Dostupné z: http://www.eis.cz/popisvyr.php3?vcis=15&vuziv=5 17. EIS, 2006c. Vyhláška č. 150/2001 Sb., o účinnosi užití energie při výrobě elektřiny a tepla. EIS - Energetický informační systém [online]. [cit. 2014-04-10]. Dostupné z: http://www.eis.cz/popisvyr.php3?vcis=143&vuziv=5 18. EIS, 2006d. Vyhláška č. 153/2001 Sb., o účinnosti užití energie při rozvodu elektrické energie. EIS - Energetický informační systém [online]. [cit. 2014-04-11]. Dostupné z: http://www.eis.cz/popisvyr.php3?vcis=145&vuziv=5 19. EIS, 2006e. Vyhláška č. 214/2001 Sb., o vymezení obnovitelných zdrojů energie. EISEnergetický

informační

systém

[online].

[cit.

2014-04-12].

Dostupné

z: http://www.eis.cz/popisvyr.php3?vcis=149&vuziv=5 20. ERU, 2013a. Metodický návod od Regulačního úřadu. Řízení na vydání licence [online].

[cit.

2014-03-10].

Dostupné

z: http://www.eru.cz/user_data/files/licence/info_pro_zadatele/metod_pokyn_011_20 09.pdf 36

21. ERU.

2013b.

Vodní

elektrárny

[online].

[cit.

10.3.2014].

Dostupný

z: http://www.eru.cz/user_data/files/licence/info_o_drzitelich/OZE/VE_14_01_graf.p df 22. ERU. 2013c. Mapa vodních elektráren [online]. [cit. 7.3.2014]. Dostupný z: http://www.eru.cz/user_data/files/statistika_elektro/rocni_zprava/2007/mapy/2.htm data/files/licence/info_o_drzitelich/OZE/VE_14_01_graf.pdf 23. ERU. z:

2013d.

Větrné

elektrárny

[online].

[cit.

13.4.2014].

Dostupný

http://www.eru.cz/user_data/files/statistika_elektro/rocni_zprava/2006/mapy/14.ht

m 24. ERU.

2013e.

Větrné

elektrárny

[online].

[cit.

13.4.2014].

Dostupný

z: http://www.eru.cz/user_data/files/licence/info_o_drzitelich/OZE/VTE_14_01_graf. pdf 25. ERU.

2013f.

Sluneční

elektrárny

[online].

[cit.

13.4.2014].

Dostupný

z: http://www.eru.cz/user_data/files/licence/info_o_drzitelich/OZE/SLE_14_01_graf. pdf 26. ERU.

2013g.

Biomasa

[online].

[cit.

20.3.2014].

Dostupný

z: http://www.eru.cz/user_data/files/licence/info_o_drzitelich/OZE/BMS_14_01_graf. pdf 27. ERU.

2013h.

Vydání

licencí

[online].

[cit.

13.4.2014].

Dostupný

z: http://www.eru.cz/user_data/files/licence/info_o_drzitelich/OZE/BML_14_01_graf .pdf 28. GABRIEL, Pavel, Jitka KUČEROVÁ a František ČIHÁK. 1992. Malé vodní elektrárny. 1. vyd. Praha: České vysoké učení technické, 178 s. 29. HÁNYŠ, Rostislav. 2013. Stavba dlouhých strání [online]. [cit. 13.4.2014]. Dostupný z:

http://olomouc.idnes.cz/vyroci-zahajeni-stavby-precerpavaci-vodni-elektrarny-

dlouhe-strane-1g9-/olomouc-prilohy.aspx?c=A130820_1966702_olomouc-zpravy_stk 30. JAKOBOVÁ, Markéta. 2010. Informace o přečerpávací vodní elektrárně Dalešice [online]. [cit. 13.4.2014]. Dostupný z: http://marketa-jakobova.webnode.cz/vyletdukovany/dalesice/informace-o-dalesicich/ 31. JAKUBEŠ, Jaroslav a Josef PIKÁREK. 2006. Obnovitelné zdroje energie. In:

Příručka

[online].

Enviros,

[cit.

2014-03-15].

Dostupné

z: http://www.komora.cz/DownloadHandler.aspx?method=GetFileDownload&fileID =1486&DontParse=true

37

32. KLVAŇOVÁ, Linda a Jan HABART. 2006. Biomasa. In: Zelený kruh [online]. Praha, [cit.

2014-03-23].

Dostupné

z:

http://www.zelenykruh.cz/dokumenty/infolist-

biomasa.pdf 33. KONÍČEK, Josef. 2011. Právní úprava výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů [online].

Brno,

[cit.

Dostupné

2014-02-29].

z: http://is.muni.cz/th/210916/pravf_m/DIPLOMOVA_PRACE_Pravni_uprava_vyro by_elektriny_z_obnovitelnych_zdroju.doc. Diplomová práce. Právnická fakulta Masarykovy univerzity. Vedoucí práce Radim Polčák. 34. KOPŘIVA, Miroslav, Miloš URBÁNEK, Petr SKLENÁŘ, Vladimír OCHOTNÝ, Petr MICHÁLEK, Čestmír HÖLL, Jan HÖLL a Antonín SINČÁK. 1998. Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé Stráně: historie a výstavba. Česká republika: Energotis, 100 s. 35. KOZÁK, z:

Jan.

2011.

Termoelektrický

generátor.

Brno,

Dostupné

http://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=42227.

Bakalářská práce. VUT. Vedoucí práce Radek Vlach. 36. KUSALA, Jaroslav. 2003a. Z elektrárny do zásuvky [online]. [cit. 13.4.2014]. Dostupný z: http://www.cez.cz/edee/content/microsites/elektrina/4-4.htm 37. KUSALA, Jaroslav. 2003b. Distribuční síť [online]. [cit. 13.4.2014]. Dostupný z: http://www.cez.cz/edee/content/microsites/elektrina/4-4.htm 38. KUSALA, Jaroslav. 2003c. Solární články [online]. [cit. 13.4.2014]. Dostupný z: http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k32.htm 39. KUSALA, Jaroslav. 2003d. Princip fotovoltaického článku [online]. [cit. 13.4.2014]. Dostupný z: http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k32.htm 40. LIBRA, Martin. 2009. Co zvládne solární panel [online]. [cit. 13.4.2014]. Dostupný z: http://3pol.cz/763/ 41. MURTINGER, Karel a Jiří BERANOVSKÝ. 2011. Energie z biomasy. 1. vyd. Brno: Computer Press, 106 s. ISBN 978-80-251-2916-6. 42. MURTINGER, Karel, Jiří BERANOVSKÝ a Milan TOMEŠ. 2008. Fotovoltaika: elektřina ze slunce. 2. vyd. Praha: EkoWATT, 81 s. ISBN 978-80-7366-133-5. 43. SEDLÁK, Jan. 2014. Národní divadlo Brno. Historie Mahenova divadla [online]. [cit. 2014-04-25]. Dostupné z: http://www.ndbrno.cz/o-divadle/historie-mahenova-divadla 44. SKUPINA ČEZ. 2009. Přečerpávací vodní elektrárna Dalešice: zveme vás na exkurzi. Praha: Skupina ČEZ, 8 s.

38

45. SPVEZ, 2011a. Svaz podnikatelů pro využití energetických zdrojů. Obnovitelné zdroje energie - úvod do problematiky [online]. [cit. 2014-03-14]. Dostupné z: http://www.spvez.cz/pages/OZE/zdroje.htm 46. SPVEZ, 2011b. Svaz podnikatelů pro využití energetických zdrojů. Zákon č. 458/2000 Sb.

[online].

[cit.

2014-04-01].

Dostupné

z: http://www.spvez.cz/pages/legislativa/predpisy_oze_002.htm 47. ŠKORPIL, Jan a Milan KASÁRNÍK. 1997. Obnovitelné zdroje energie. Vyd. 1. Plzeň: Západočeská univerzita, 101 s. ISBN 80-7082-384-4. 48. ÚSŤÁK, Sergej. 2009. Biomasa jako součást energetické strategie ČR a EU: Zemědělské plodiny pro energii. In: Veda.cz [online]. [cit.30.3.2014]. Dostupné z: http://www.veda.cz/article.do?articleId=42320 49. VYLETĚLOVÁ, Petra. 2012. Obnovitelné zdroje energie [online]. Třebíč, [cit. 201403-01]. Dostupné z: http://www.slideshare.net/PetraVyletelova/obnoviteln-zdrojeStředoškolská

energie-renewable-resources-of-energy-petra-vyletlov#.

odborná

činnost. Gymnázium Třebíč. Vedoucí práce Alena Drbohlavová. 50. WÁGNER, Vladimír. 2011. Sluneční tepelné elektrárny. Princip sluneční tepelné elektrárny

[online].

Řež,

[cit.

2014-03-20].

Dostupné

z: http://ojs.ujf.cas.cz/~wagner/popclan/energetika/solarni_tepelne_elektrarny.htm 51. WWW1. 2009. Elektrické napětí. Život elektřiny [online]. [cit. 2014-03-10]. Dostupné z: http://www.zivot-elektriny.estranky.cz/clanky/historie/vynalezci-elektriny.html 52. WWW 2. 2009. Moje energie. Elektroenergetika - Dodávka energie [online]. [cit. 2014-03-15]. Dostupné z: http://www.mojeenergie.cz/cz/elektroenergetika-dodavkaenergie 53. WWW 3. 2010. Dalešická přehrada. Vodní elektrárna Dalešice [online]. [cit. 2014-0213]. Dostupné z: http://www.dalesickaprehrada.cz/vodni-elektrarna-dalesice/ 54. WWW 4. 2013. Elektro - časopis pro elektrotechniku. Z historie větrných elektráren [online].

[cit.

2014-03-15].

Dostupné

z: http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=26559 55. WWW 5. 2013. Česká společnost pro větrnou energii. Z historie využívání energie větru

v

českých

zemích

[online].

[cit.

2014-03-16].

Dostupné

z: http://www.csve.cz/clanky/z-historie-vyuzivani-energie-vetru-v-ceskych-zemich/36 56. WWW 6. 2014. Energetický poradce PRE. Energie větru [online]. [cit. 2014-03-18]. Dostupné z: http://www.ekowatt.cz/cz/informace/obnovitelne-zdroje-energie/energievetru 39

57. WWW 7. 2014. Jak funguje fotovoltaika. Počítejte se Sluncem [online]. [cit. 2014-0319].

Dostupné

z:

http://www.solar-is-future.cz/energie-ze-slunce/jak-funguje-

fotovoltaika/ziskavani-energie-ze-svetla/index.html 58. WWW 8. 2014. Solárních elektráren je přes 10 000. Stop velkým projektům!. Nazeleno z:

[online].

[cit.

2014-03-20].

Dostupné

http://www.nazeleno.cz/energie/fotovoltaika/solarnich-elektraren-je-pres-10-000-

stop-velkym-projektum.aspx 59. WWW 9. 2010. Zákon č. 180/2005 o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie (zákon o podpoře využívání obnovitelných zdrojů). EMMO - Energetický management

měst

a

obcí

[online].

[cit.

2014-04-05].

Dostupné

z: http://www.energiepromesta.cz/clanek/Zakon_c._180/2005_o_podpore_vyroby_ele ktriny_z_obnovitelnych_zdroju_energie_%28zakon_o_podpore_vyuzivani_obnoviteln ych_zdroju%29/47 60. WWW 10. 2005. Vyhláška č. 475/2005 Sb. Česká solární [online]. [cit. 2014-04-10]. Dostupné z: http://www.ceska-solarni.cz/download/2008/Vyhlaska475_2005.doc 61. WWW z:

11.

2014.

Vývoj

ceny

ropy

[online].

[cit.

13.4.2014]. Dostupný

http://www.financnytrh.com/vyvoj-financnych-trhov-v-29-rokoch-od-steve-

saville/a5061) 62. WWW

12.

Energie

vody

[online].

[cit.

13.4.2014].

Dostupný

Dlouhé

stráně

[online].

[cit.

13.4.2014].

Dostupný

2006.

z: http://ok1zed.sweb.cz 63. WWW

13.

2004.

z: http://ok1zed.sweb.cz/s/el_vodniel.htm 64. WWW 14. 2014. Schéma větrné elektrárny [online]. [cit. 13.4.2014]. Dostupný z:

http://www.energetickyporadce.cz/cs/uspory-energie/obnovitelne-zdroje/energie-

vetru/

40

6 PŘÍLOHY

Obr. 1: Přenosová síť (KUSALA, 2003a)

41

Obr. 2: Distribuční síť (KUSALA, 2003b)

Obr. 3: Schéma přeměny energií obnovitelných zdrojů (VYLETĚLOVÁ, 2012)

42

Obr. 4: Vývoj cen ropy v letech 1946 - 2010 (ANONYM 11, 2014)

Obr. 5: Zastoupení obnovitelných zdrojů v ČR (ARCHALOUS, 2010)

43

Obr. 6: Zastoupení obnovitelných zdrojů v EU (ARCHALOUS, 2010)

Francisova turbina - Kaplanova turbina - Peltonovo kolo Obr. 7: Oběžná kola vodních turbín (ANONYM 12, 2006)

44

Obr. 8: Graf výkonů, roku zahájení a počtu provozoven vodních elektráren s výkonem do 1 MWe na území ČR (ERU, 2013b)

Obr. 9: Tabulka příkladů výkonů malých vodních elektráren (VYLETĚLOVÁ, 2012) 45

Obr. 10: Mapa vodních elektráren na území ČR s výkonem nad 1 MW v roce 2006 (ERU, 2013c)

46

Obr. 11: Letecký pohled na horní nádrž elektrárny Dlouhé stráně (HÁNYŠ, 2013)

47

Obr. 12: Schéma přečerpávací elektrárny Dlouhé stráně (ANONYM 13, 2004)

48

Obr. 13: Pohled na vodní elektrárnu Dalešice (JAKOBOVÁ, 2010)

49

Obr. 14: Mapa větrných elektráren na území ČR (ERU, 2013d)

50

Obr. 15: Graf výkonů, roku zahájení a počtu provozoven větrných elektráren na území ČR (ERU, 2013e)

51

Obr. 16: Schéma větrné elektrárny (ANONYM 14, 2014)

Obr. 17: Závislost počtu vyrobených panelů na ceně v letech 1975 až 2010 (LIBRA, 2009)

52

Obr. 18: Fotovoltaický článek s p-n přechodem (KUSALA, 2003c)

Obr. 19: Princip Seebeckova jevu (ČERMÁK, 2010)

Obr. 20: Schéma zapojení fotovoltaického systému do sítě (KUSALA, 2003d)

53

Obr. 21: Intenzita slunečního záření na území ČR v kWh/m2 za rok (JAKUBEŠ, 2006)

Obr. 22: Graf výkonů, roku zahájení a počtu provozoven fotovoltaických elektráren na území ČR (ERU, 2013f)

54

Obr. 23: Graf výkupní ceny elektřiny v letech 2002 až 2013 (BECHNÍK, 2013)

Obr. 24: Tabulka výroby elektrického proudu z biomasy v letech 2003 až 2010 (VYLETĚLOVÁ, 2012)

55

Obr. 25: Graf výkonů, roku zahájení a počtu provozoven na spalování biomasy na území ČR (ERU, 2013g)

Obr. 26: Tabulka výroby elektrické energie v bioplynových stanicích v letech 2003 až 2010 (VYLETĚLOVÁ, 2012)

56

Obr. 27: Tabulka přehledu licencí k 1. 1. 2014 (ERU, 2013h)

57