Volba lokalit pro výrobu elektrické energie z obnovitelných vodních zdrojů pomocí geoinformatických a kartografických metod

MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA GEOGRAFICKÝ ÚSTAV

Volba lokalit pro výrobu elektrické energie z obnovitelných vodních zdrojů pomocí geoinformatických a kartografických metod Diplomová práce

Martin Poklop

Vedoucí práce: Prof. RNDr. Milan Konečný, CSc.

Brno 2013

Bibliografický záznam Autor:

Název práce:

Studijní program: Studijní obor: Vedoucí práce: Akademický rok: Počet stran: Klíčová slova:

Bc. Martin Poklop Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita Geografický ústav Volba lokalit pro výrobu elektrické energie z obnovitelných vodních zdrojů pomocí geoinformatických a kartografických metod Geografie a kartografie Geografická kartografie a geoinformatika Prof. RNDr. Milan Konečný, CSc. 2012/2013 85+8 přečerpávací vodní elektrárna malého výkonu, obnovitelný zdroj energie (OZE), geografický informační systém (GIS), Digitální model reliéfu 4. generace (DMR 4), analýza sklonitostních poměrů, akumulace elektřiny

Bibliographic Entry Author:

Title of Thesis:

Degree Programme: Field of Study: Supervisor: Academic Year: Number of Pages: Keywords:

Bc. Martin Poklop Faculty of Science, Masaryk University Department od Geography The Selection of Localities for Production of Electric Energy from Renewable Water Resources Based on Geoinformatics and Cartographic Methods Geography and Cartography Geographical Cartography and Geoinformatics Prof. RNDr. Milan Konečný, CSc. 2012/2013 85+8

low power pumped-storage hydroelectric power stations, renewable energy source, Geographic Information System (GIS), digital elevation model 4th generation (DEM 4G), analysis of slope proportions, accumulation of electricity

Abstrakt Tato diplomová práce se zabývá možnostmi využití kartografických a geoinformatických metod pro vyhledávání vhodných lokalit pro malé přečerpávací vodní elektrárny. V rešeršní části jsou stručně popsány současné využívané přístupy k této problematice. Hlavní náplní práce je navržení vlastní metodiky vyhledávání vhodných lokalit pro stavbu malých přečerpávacích vodních elektráren. Metodika využívá GIS nástroje, převážně v programovém prostředí ArcGIS 10, a je testována na vybraném území – Jizerských horách. V závěrečné části práce jsou zhodnoceny možnosti využití této metodiky v praxi.

Abstract This thesis deals with possibilities of application of cartographic and geoinformatic methods for research of suitable localities for construction of small pumped-storage hydroelectric power stations, with power up to 5 MW. The present techniques of selection of suitable localities are briefly described in the research part. The thesis suggests a new methodology for selection of suitable localities using GIS tools, in particular in programming environment ArcGIS 10. The methodology is tested on the chosen area in the part of Jizerské Mountains. The last part evaluates the possibilities of using this methodology in practice.

Poděkování Za poskytnuté cenné rady, ochotu a četné odborné konzultace bych rád poděkoval vedoucímu této práce prof. RNDr. Milanu Konečnému, CSc. a odbornému konzultantovi ing Miroslavu Lamparovi. Dále děkuji ing. Jiřímu Šoukalovi za poskytnutí cenných rad a podkladových materiálu k této práci a Mgr. Zbyňku Štěrbovi, Ph.D za čas který mi věnoval při odborných konzultacích. V neposlední řadě děkuji Českému úřadu zeměměřičskému a katastrálnímu za zapůjčení dat Digitálního modelu terénu 4. generace.

Prohlášení Prohlašuji, že jsem svoji diplomovou práci vypracoval samostatně pod vedením prof. RNDr. Milana Konečného, CSc. s využitím informačních zdrojů, které jsou v práci citovány.

Brno 6. ledna 2013

......................................... Martin Poklop

OBSAH 1

ÚVOD .......................................................................................................................... 11

2

ELEKTRIZAČNÍ SOUSTAVA ................................................................................ 13

3

4

2.1

Výrobny elektrické energie..................................................................................... 13

2.2

Přenosová a distribuční soustava ............................................................................ 14

2.3

Regulovatelnost v elektrizační soustavě České republiky ...................................... 15

2.4

Současná situace ve světové elektroenergetice, prognózy do budoucna ................ 16

OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE .................................................................... 19 3.1

Obnovitelné zdroje energie a jejich začlenění do elektrizační soustavy ................ 19

3.2

Možnosti akumulace elektřiny................................................................................ 21

PŘEČERPÁVACÍ VODNÍ ELEKTRÁRNY........................................................... 23 4.1

Přečerpávací vodní elektrárny v České republice ................................................... 24

4.1.1 4.2

5

6

Dlouhé Stráně ................................................................................................ 24

PVE malého typu s výkonem do 5 MW ................................................................. 24

4.2.1

Nádrže ............................................................................................................ 25

4.2.2

Přivaděč ......................................................................................................... 26

4.2.3

Další stavební objekty PVE malého typu ...................................................... 27

4.2.4

Náklady na PVE malého typu ........................................................................ 27

ANALÝZA SOUČASNÝCH PŘÍSTUPŮ A ŘEŠENÍ V ČR A ZAHRANIČÍ ...... 29 5.1

Studie volby lokalit pro PVE z hlediska ochrany životního prostředí.................... 29

5.2

Studie uvažovaných lokalit pro výstavbu přečerpávacích vodních elektráren šetrných k životnímu prostředí ............................................................................... 30

5.3

Podmínky pro stavbu přečerpávacích vodních elektráren malého typu ................. 32

5.3.1

Technická omezení ........................................................................................ 32

5.3.2

Legislativní omezení ...................................................................................... 32

5.3.3

Další omezení ................................................................................................ 32

APLIKACE GEOINFORMATICKÝCH METOD NA VÝBĚR VHODNÝCH LOKALIT PRO VYBUDOVÁNÍ PVE .................................................................. 34 6.1

Testovací území ...................................................................................................... 34

6.1.1

Výběr testovacího území ............................................................................... 34

6.1.2

Charakteristika testovacího území ................................................................. 35

6.2

Přehled zdrojů dat ................................................................................................... 37

8

7

6.2.1

Digitální model reliéfu 4. generace (DMR 4) ................................................ 37

6.2.2

DIBAVOD ..................................................................................................... 37

6.2.3

Sítě vysokého napětí ...................................................................................... 38

6.2.4

OZE ................................................................................................................ 38

6.2.5

Chráněná území ............................................................................................. 39

METODIKA VOLBY POTENCIÁLNÍCH STANOVIŠŤ PŘEČERPÁVACÍCH VODNÍCH ELEKTRÁREN O VÝKONU DO 5 MW .......................................... 40 7.1

Analýza sklonitostních poměrů .............................................................................. 42

7.1.1

Předzpracování dat DMR 4............................................................................ 42

7.1.2

Technické podmínky pro stavbu PVE ........................................................... 43

7.1.3

Hledání ploch, které mohou splnit podmínku převýšení minimálně 200 metrů....................................................................................................... 46

7.1.4

Hledání ploch, které mají požadovaný sklon na malém území ..................... 51

7.1.5

Hledání ploch, které mají požadovaný sklon na velmi malém území ........... 53

7.1.6

Selekce ploch vhodných pro stavbu přivaděče .............................................. 54

7.2

Zástavba .................................................................................................................. 55

7.2.1

8

Vyčlenění zastavěných území z vhodných ploch pro stavbu přivaděče ........ 57

7.3

Hledání ploch pro stavbu nádrží ............................................................................. 57

7.4

Analýzy dalších regulativů ..................................................................................... 60

7.4.1

Vodní toky ..................................................................................................... 61

7.4.2

Vodní nádrže .................................................................................................. 62

7.4.3

Obnovitelné zdroje energie ............................................................................ 63

7.4.4

Sítě vysokého napětí ...................................................................................... 64

7.4.5

Chráněná území ............................................................................................. 66

7.4.6

Vojenské újezdy............................................................................................. 66

HODNOCENÍ VYTIPOVANÝCH LOKALIT ....................................................... 67 8.1

PVE Souš ................................................................................................................ 68

8.1.1

Dolní nádrž .................................................................................................... 68

8.1.2

Horní nádrž .................................................................................................... 69

8.1.3

Přivaděč ......................................................................................................... 70

8.1.4

Dopravní obslužnost ...................................................................................... 70

8.1.5

Napojení na elektrizační soustavu ................................................................. 70

8.1.6

Celkové zhodnocení lokality Souš ................................................................. 70

9

8.2

8.2.1

Dolní nádrž .................................................................................................... 71

8.2.2

Horní nádrž .................................................................................................... 72

8.2.3

Přivaděč ......................................................................................................... 72

8.2.4

Dopravní obslužnost ...................................................................................... 72

8.2.5

Napojení na elektrizační soustavu ................................................................. 72

8.2.6

Celkové zhodnocení lokality Bohdalovice .................................................... 73

8.3

PVE Javorník .......................................................................................................... 73

8.3.1

Dolní nádrž .................................................................................................... 73

8.3.2

Horní nádrž .................................................................................................... 74

8.3.3

Přivaděč ......................................................................................................... 74

8.3.4

Dopravní obslužnost ...................................................................................... 75

8.3.5

Napojení na elektrizační soustavu ................................................................. 75

8.3.6

Celkové zhodnocení lokality Javorník ........................................................... 75

8.4 9

PVE Bohdalovice.................................................................................................... 71

Celkové zhodnocení metodiky ............................................................................... 76

ZÁVĚR ........................................................................................................................ 78

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY.............................................................................. 80 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK .............................................................................. 83 SEZNAM POUŽITÝCH FUNKCÍ .................................................................................. 84 SEZNAM PŘÍLOH............................................................................................................ 85

10

1

ÚVOD

V České republice dochází od roku 2007 k postupnému a v konečném důsledku značnému nárůstu instalovaného výkonu připojených obnovitelných zdrojů energie (dále jen OZE) do elektrizační soustavy. Tento nárůst je odrazem velmi výhodných podmínek pro nově zřizované OZE stanovených Zákonem č. 180/2005 Sb. 1. Cílem tohoto zákonu je podpora výroby elektřiny z OZE a zvýšení jejího podílu na celkově vyrobené elektřině. K tomu se Česká republika zavázala jako členský stát Evropské unie. Lze to dokumentovat údaji z Roční zprávy o provozu elektrizační soustavy České republiky za rok 2011 vydané Energetickým regulačním úřadem (dále jen ERU). Například u větrných a fotovoltaických elektráren došlo ke strmému nárůstu instalovaného výkonu z 22 MWp 2 v roce 2005 až po 2190 MWp v roce 2011 a nebo podíl výroby elektřiny z OZE na celkové tuzemské spotřebě elektřiny stoupl ze 4,36 % v roce 2005 na 10,28 % v roce 2011 (ERU, 2012). Tento trend ovšem představuje problém pro elektrizační soustavu, která na to není technicky uzpůsobena. Problémy způsobuje především velké množství zdrojů menších výkonů územně rozmístěných nevhodně ke stávající přenosové nebo distribuční soustavě a u některých typů OZE (fotovoltaické elektrárny, větrné elektrárny) nerovnoměrnost a neregulovatelnost výroby. Tato skutečnost vyžaduje pro bezproblémový provoz elektrizační soustavy zajištění výkonů v záložních zdrojích, které elektrizační soustavu prodražují. Částečným řešení těchto problémů by bylo nalezení ekonomicky přijatelného způsobu skladování elektrické energie. V současné době se hovoří o několika variantách skladování, avšak žádná z nich zatím není na takové technické úrovni, aby došlo k jejímu většímu rozšíření. Zatím nejefektivnější variantou jsou přečerpávací vodní elektrárny (dále jen PVE). Akumulace energie u PVE spočívá v přeměně elektrické energie na potenciální a naopak. PVE v České republice existují, avšak jsou to PVE větších výkonů. Tato diplomová práce se zabývá PVE o výkonech do 5 MW, které budou vhodné pro více lokalit, a které se dostanou do blízkosti neregulovatelných výroben a do blízkosti spotřeby elektrické energie. Výběr vhodných lokalit pro budování PVE je složitý proces, který musí dodržet spoustu podmínek. S využitím kartografických a geoinformatických metod lze však tento výběr značně zjednodušit. Mezi nejzákladnější podmínky zajišťující funkčnost PVE patří dostatečný výškový rozdíl (spád) a sklon mezi horní a dolní nádrží. Dále je potřeba zajistit Více v Zákonu č. 180/2005 Sb. o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a o změně některých zákonů (zákon o podpoře využívání obnovitelných zdrojů). 2 MWp = maximální výrobní kapacita příslušných fotovoltaických článků při maximálním slunečním svitu. 1

11

dostatečný zdroj vody pro fungování PVE, ať už vodní tok s dostatečným průtokem nebo použití již existující vodní nádrže dostatečné velikosti. V neposlední řadě je nutné dodržet i další podmínky, např. podmínky ochrany přírody, majetkové vztahy, atd. O vhodnosti zvolené lokality rozhoduje také vytíženost elektrické sítě v daném místě. Úseky sítě vysokého napětí (dále jen VN), na něž je připojeno nejvíce OZE jsou nejvíce vytížené, a jsou to tedy nejvhodnější lokality pro vybudování PVE z hlediska užitečnosti. Veškerý proces výběru vhodných lokalit bude v této práci testován na malém vzorku území – části Jizerských hor. Pomocí kartografických a geoinformatických funkcí zde budou pro každou výše zmíněnou podmínku hledány lokality, které tuto podmínku splňují. Průnik všech těchto podmínek je potom vhodné místo pro vybudování PVE malého typu. Jednotlivé geoinformatické funkce přitom budou testovány se snahou o nalezení co nejefektivnější metodiky, která bude následně vyhodnocena. V případě, že by pomocí navrhované metodiky byly nalezeny vhodné lokality pro stavbu PVE, bylo by možné ji následně aplikovat na rozsáhlejší území.

12

2

ELEKTRIZAČNÍ SOUSTAVA

Život bez elektřiny si člověk v civilizovaných zemích v současnosti dokáže jen těžko představit. V začátcích jejího průmyslového využívání byla elektřina zpravidla vyráběna lokálně pro vlastní spotřebu. Postupem času, s nárůstem spotřebitelů, bylo zapotřebí vybudovat složité elektrizační soustavy. Elektrizační soustava je vzájemně propojený soubor zařízení pro výrobu, přenos, transformaci a distribuci elektrické energie, včetně systémů měřící, ochranné, řídící, zabezpečovací, informační a telekomunikační techniky (PROVOZOVATELÉ DISTRIBUČNÍCH SOUSTAV, 2008).

2.1 Výrobny elektrické energie Základním rozdělením výroben energie je na elektrárny a teplárny. V elektrárnách je výroba elektřiny prvotní, mnohdy jediný cíl, v teplárnách se jedná o společnou (kombinovanou) výrobu tepla a elektrické energie. Vyjma špičkových zdrojů je v teplárnách prvotní výroba tepla. K výrobě elektrické energie dochází přímou přeměnou sluneční energie (fotovoltaické elektrárny) nebo v generátoru. K pohonu generátoru se používá zejména pístový motor nebo turbína. K pohonu pístového motoru se používá vodní pára a nebo spaliny vzniklé spálením zemního plynu nebo bioplynu (kogenerační jednotky). K pohonu turbíny se využívá energie větru (větrná elektrárna), vody (vodní elektrárna, a to průtočná nebo akumulační), vodní páry nebo spalin (parní elektrárna, paroplynová elektrárna, plynová spalovací elektrárna). K výrobě páry se používá tepelná energie vzniklá jednak spalováním uhlí, zemního plynu, těžkého topného oleje (tj. fosilních paliv), dále biomasy a odpadů (vše jsou různé druhy tepelných elektráren), jednak štěpením jader atomu (jaderná elektrárna) a jednak využitím geotermální energie (geotermální elektrárna). V zahraničí se k výrobě elektrické energie dále využívají zařízení využívající přílivu a mořských proudů apod. Některé výrobny jsou hůře regulovatelné a používají se jako základní zdroje elektrizační soustavy (jaderné elektrárny, průtočné vodní elektrárny, tepelné elektrárny spalující uhlí, apod.). Některé výrobny jsou naopak dobře regulovatelné a používají se jako špičkové zdroje elektrizační soustavy (akumulační vodní elektrárny, výrobny spalující zemní plyn, atd.). Podle zdroje primární energie výrobny dále členíme na výrobny využívající neobnovitelné zdroje energie (spalující fosilní paliva, využívající vazebné energie atomu) a obnovitelné zdroje energie (viz kapitola 3.).

13

Ze zprávy ERU o provozu elektrizační soustavy za rok 2011 vyplývá, že celkový instalovaný výkon v elektrizační soustavě České republiky je k 31. prosinci 20 250 MW. Z toho 53,3 % v parních elektrárnách, 19,6 % v jaderných elektrárnách a 9,7 % ve fotovoltaických elektrárnách.

2.2 Přenosová a distribuční soustava Přenos a distribuce elektřiny probíhá prostřednictvím rozvodů elektrické energie. Rozvody elektrické energie můžeme rozdělit na přenosovou soustavu a distribuční soustavy. Přenosová soustava je vzájemně propojený soubor vedení a zařízení, který zajišťuje přenos elektřiny po celém území České republiky a zároveň je propojen s elektrizačními soustavami jiných států. Působí na napěťových hladinách 400 kV, 220 kV a 110 kV (velmi vysoké napětí, dále jen VVN). Přenos elektrické energie probíhá na takto vysokých napěťových hladinách z důvodu nižších ztrát při přenosu na velké vzdálenosti. Funkci přenosové soustavy zabezpečuje v České republice společnost ČEPS, a.s. (Česká energetická přenosová soustava, dále jen ČEPS). Kromě přenosu elektřiny po celém území České republiky zajišťuje ČEPS také provoz, údržbu a rozvoj přenosové soustavy a dispečerské řízení elektrizační soustavy České republiky v reálném čase. Zároveň zpracovává a testuje plán obrany přenosové soustavy proti šíření poruch a plán obnovy elektrizační soustavy po rozsáhlých systémových poruchách (PROVOZOVATELÉ DISTRIBUČNÍCH SOUSTAV, 2008). Elektřina je do přenosové soustavy dodávána z velkých výroben, ze zahraničních přenosových soustav a eventuálně z distribučních soustav. Distribuční soustavy slouží k zajištění distribuce elektřiny na vymezených územích České republiky. Jsou to vzájemně propojené soubory vedení a zařízení o napětí 0,4/0,23 kV (nízké napětí, dále jen NN), 3 kV, 6 kV, 10 kV, 22 kV, 35 kV (vysoké napětí) a 110 kV (VVN). Distribuční soustavy jsou jednak regionální a jednak lokální. Elektřina do distribuční soustavy je dodávána převážně z přenosové soustavy prostřednictvím transformačních stanic (PROVOZOVATELÉ DISTRIBUČNÍCH SOUSTAV, 2008) a z menších výroben. Transformační stanice (trafostanice) zajišťují převod (transformaci) napětí mezi jednotlivými napěťovými hladinami. Transformace napětí probíhá jak mezi přenosovou soustavou a distribuční soustavou, tak mezi napěťovými hladinami v rámci distribuční soustavy.

14

2.3 Regulovatelnost v elektrizační soustavě České republiky Zvláštností elektrické energie je nemožnost jejího přímého skladování. V každém okamžiku musí odpovídat výroba elektrické energie její spotřebě. Problém způsobuje jak nedostatek elektrické energie, tak její přebytek. K zajištění spolehlivého a bezpečného provozu elektrizační soustavy slouží dispečerské řízení, které zajišťují technické dispečinky provozovatelů přenosové soustavy a distribučních soustav. Technické dispečinky mimo jiné řídí příslušné výrobny elektrické energie a významné odběratele (podrobněji ve Vyhlášce 79/2010 Sb.). Spotřeba elektrické energie není konstantní, mění se během dne, je jiná v různých dnech týdne, mění se během měsíce i roku. Má na ni vliv roční doba, počasí, pracovní/nepracovní den a nahodilé události (sportovní přenosy, atd.). V denním průběhu spotřeby elektřiny lze rozlišit období zvýšené spotřeby v době mezi 7-20. hodinou a období nižší spotřeby mezi 23-4. hodinou. Pro ukázku spotřeby elektřiny v průběhu roku lze uvést např. statistiku z let 2010 a 2011 (tab. 1). Z tab. 1 vyplývá, že rozdíl mezi maximální a minimální měsíční spotřebou elektřiny činí více než 1500 GWh. Ze zprávy ERU o provozu elektrizační soustavy za rok 2011 lze dokumentovat i kolísání požadovaného příkonu v elektrizační soustavě. Například maximální zatížení elektrizační soustavy bylo 1. 2. ve 12 hodin, a to na úrovni 10 900 MW, a minimální zatížení elektrizační soustavy bylo 24. 7. v 6 hodin, a to na úrovní 4 709 MW. Rozdíl mezi maximálním a minimálním zatížením tedy činí 6 191 MW. Rozdíl mezi maximálním a minimálním zatížením v jednotlivých měsících se pohybuje přibližně mezi 3 500 až 4 900 MW. Rozdíl mezi maximálním a minimálním zatížením v jednotlivých týdnech se pohybuje přibližně kolem 3 500 MW (ERU, 2012).

Tab. 1 Spotřeba elektřiny netto v jednotlivých měsících roku 2010 a 2011 v České republice (ENERGETICKÝ REGULAČNÍ ÚŘAD, 2012). rok

měsíc

leden

únor

březen

duben

květen

červen

2010 2011

spotřeba elektřiny [GWh]

5789 5707

5219 5270

5383 5379

4689 4638

4633 4666

4387 4393

rok

měsíc

červenec

srpen

září

říjen

2010 2011

spotřeba elektřiny [GWh]

4269 4264

4386 4446

4547 4384

5035 4926

15

listopad prosinec 5137 5291

5782 5270

Pro ukázku výroby elektřiny v průběhu roku lze uvést např. statistiku z let 2010 a 2011 (tab. 2). Z tab. 2 vyplývá, že rozdíl mezi maximální a minimální měsíční výrobou elektřiny činí více než 2000 GWh.

Tab. 2 Výroba elektřiny brutto v jednotlivých měsících roku 2010 a 2011 v České republice (ENERGETICKÝ REGULAČNÍ ÚŘAD, 2012). rok

měsíc

leden

únor

březen

duben

květen

červen

2010 2011

výroba elektřiny [GWh]

8484 8378

7580 7569

8059 7871

7076 6915

6217 7100

6100 6479

rok

měsíc

červenec

srpen

září

říjen

2010 2011

výroba elektřiny [GWh]

6870 6183

6172 6641

6735 6573

7533 7769

listopad prosinec 7234 7967

7845 8118

Poměrně velký rozdíl mezi výrobou a spotřebou elektřiny způsobuje vlastní spotřeba výroben, ztráty v rozvodech, energie na přečerpávání a obchod se zahraničím. Uvedené výkyvy ve výrobě elektrické energie kopírují požadovanou spotřebu. Kromě toho samy výrobny jsou zdrojem výkyvů, které způsobují plánované a neplánované odstávky a nepravidelná výroba některých OZE. Jedná se především o fotovoltaické a větrné elektrárny. Proto musí mít technické dispečinky kromě výroben, které pokrývají základní zatížení elektrizační soustavy, k dispozici dostatek záložních zdrojů. Tyto zdroje musí být schopny rychlého najetí na plný výkon. Z tohoto pohledu se v současné době nejlépe jeví PVE.

2.4 Současná situace do budoucna

ve světové

elektroenergetice,

prognózy

V prvé řadě je třeba si uvědomit, že elektroenergetika je obor, ve kterém se točí obrovské finance, a proto zajímá mnoho podnikatelů na straně jedné a politických reprezentací na straně druhé. Její rozvoj je velmi dynamický. Objevují se stále nové technologie, starší technologie jsou zefektivňovány. Je to business pro celou řadu jednotlivců i společností, přičemž každý se snaží prosazovat svoje technologie a názory s cílem maximalizovat své zisky. Tyto názory jsou pro širokou veřejnost prezentovány v médiích, přičemž jsou velmi často diametrálně odlišné. Často je tak velmi obtížně říct,

16

které řešení daného problému je nejlepší z celospolečenského hlediska, a nikoliv jen pro úzký okruh podnikatelů. V prostředí světové elektroenergetiky lze najít několik zásadních problémů, které spolu svým způsobem souvisejí, a jejichž řešení je nevyhnutelné. Nejvýznamnějším z nich je zajištění dostatečného množství zdrojů výroby elektřiny, které by byly schopny bezpečně pokrýt vzrůstající spotřebu, byly šetrné k životnímu prostředí a zároveň byla jejich výstavba (a také provoz) finančně přijatelná. Jak je patrné z obr. 1, v současné době se z hlediska výroby elektřiny nacházíme v tzv. Éře transformace a výzev, jejímž hlavním rysem je postupná proměna energetiky. Z energeticky neudržitelných systémů se postupně stávají systémy energeticky udržitelné, je kladen stále větší důraz na péči o životní prostředí. Hlavním primárním zdrojem energie jsou sice stále fosilní paliva 3, avšak jejich světové zásoby budou již brzy vyčerpány. V tzv. nové epoše elektřiny by tak měly být hlavním zdrojem energie OZE 4. Nezanedbatelnou roli ovšem bude mít také jaderná energie a energie z tzv. čistého uhlí. Celková výroba elektřiny poroste, přičemž emise CO2 by měly být minimální.

Obr. 1 Vývoj energetických soustav a jejich hlavních charakteristik (LENCZ, 2011).

Kromě vybudování dostatečného množství zdrojů elektřiny je nutné také adekvátně doplnit další části elektrizačních soustav. Úloha elektrizačních soustav, přenosových

3

V současnosti pokrývají přibližně 60% světové výroby elektřiny (LENCZ, 2011).

Podle projekcí společnosti Siemens k roku 2030 můžeme předpokládat 13krát více elektřiny z větrných elektráren a dokonce 140krát více elektřiny z elektráren solárních, než tomu bylo v roce 2008 (LENCZ, 2011).

4

17

a distribučních sítí, by se v blízké budoucnosti měla výrazně měnit. Z prostředků přenosu a rozvodu elektřiny by se měla transformovat na živý organizmus vybavený centralizovanou a distribuovanou inteligencí, zaměřený na dokonalé využití energie disponibilní v každém okamžiku a dokonalé ekonomické sladění všech elementů soustav od výroby, přes přenos, rozvod, akumulaci až po spotřebu (LENCZ, 2011). V tomto kontextu se stále více hovoří o inteligentních sítích Smart grids, které by měly toto umožňovat, a někde již dokonce umožňují.

Obr. 2 Ukazatelé očekávaného vývoje energetiky (LENCZ, 2011).

18

3 OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE Obnovitelné zdroje energie jsou zdroje energie Slunce a Země, které jsou z hlediska existence lidstva a jeho potřeb nevyčerpatelné. Energii z těchto zdrojů lze získávat pomocí techniky, jejíž pořizovací cena je obecně poměrně drahá. Samotný proces výroby energie je však velmi levný, a proto se investice do obnovitelných zdrojů energie (OZE) v řádu let až desítek let vrátí. Mezi OZE řadíme především energii vody, energii větru, energii slunečního záření, geotermální energii, energii z biomasy, energii příboje a oceánu a využití tepelných čerpadel. Energii z OZE lze využít na výrobu elektrické a tepelné energie 5.

3.1 Obnovitelné zdroje energie a jejich začlenění do elektrizační soustavy Instalace obnovitelných zdrojů energie zažívá v poslední době velký boom. Pomineme-li velké pořizovací náklady OZE, které se navíc neustále snižují, mohou se nám jevit jako vhodný zdroj elektrické energie, který není zatížen žádnými velkými negativy. Pro jejich chod není potřeba žádné palivo, které by mohlo být postupem času nenávratně vyčerpáno, díky čemuž lze s využitím OZE vybudovat udržitelné energetické systémy. Fungování OZE nepředstavuje zatížení pro životní prostředí (kromě estetického znečištění krajiny, které je mnohdy diskutabilní). OZE tak určitě představují budoucnost ve výrobě elektrické energie. Velkým problémem některých OZE je však nepravidelnost výroby elektrické energie. Zatímco jaderná elektrárna dodává elektřinu téměř nepřetržitě (s výjimkou výměny palivových tyčí), a to v konstantním množství 6, množství vyrobené elektrické energie z OZE, v našich podmínkách především z větrných a fotovoltaických elektráren, mnohdy závisí na přírodních podmínkách. Fotovoltaická elektrárna vyrábí při zatažené obloze jen zlomek elektřiny než za jasného počasí. Větrné elektrárny za bezvětří stojí, zatímco za velmi větrného počasí může být množství elektrické energie nadbytek oproti očekávanému stavu. Takovéto kolísání výroby, které je v současnosti předvídatelné jen na několik dní dopředu a přitom ne se 100 % jistotou, může působit velké problémy Stručnou charakteristiku jednotlivých druhů OZE konkrétně naleznete např. ve 4. kapitole díla: Poklop, M. (2010). Koncepce tematické mapy vybraného prvku energetiké infrastruktury v Jihomoravském kraji. Brno: Masarykova univerzita - Přírodovědecká fakulta.

5

Hovoříme zde o současných běžně užívaných jaderných reaktorech druhé generace, které se používají také v českých jaderných elektrárnách Temelín a Dukovany. V budoucnu by některé jaderné elektrárny měly být schopny regulovat výkon a například i měnit palivové tyče za chodu (LENCZ, 2011).

6

19

v elektrizační soustavě. Nedostatek nebo přebytek elektřiny potom může mít velmi nepříjemné následky. Od menších lokálních výpadků sítě, které způsobí velké škody v mnoha oborech lidské činnosti závislých na elektřině, až po vážná poškození elektrizační soustavy nebo tzv. blackout (úplný výpadek elektrické sítě) 7. Při nadbytečném množství takto vyrobené elektřiny je proto nutné tyto OZE odpojit (např. větrné elektrárny nechat běžet naprázdno). V tom případě, stejně jako při nedostatečné výrobě, je nutné použít nějaký jiný zdroj elektrické energie. S ohledem na obtížnou predikovatelnost výroby zejména fotovoltaických a větrných elektráren je tak nutné počítat s oběma extrémy, tj. s minimální i maximální dodávkou elektrické energie do distribuční soustavy. Zatímco v dnešní době tolik diskutované tepelné elektrárny dokáží vyrábět elektřinu téměř nepřetržitě a dokáží být poměrně flexibilní, co se týče požadavků elektrické energie v různých částech roku a dne (zimní období x letní období, období špičky x mimo špičku), jejich postupné nahrazování obnovitelnými zdroji energie může znamenat pro společnost problém. A je potřeba počítat s faktem, že nahrazování tepelných elektráren, ať už obnovitelnými zdroji energie, nebo jinými zdroji, je z důvodu docházejících zásob fosilních paliv, a také zabránění klimatické katastrofy 8, nevyhnutelné. Pokud by snad tento trend v České republice dále neprobíhal, což je nepravděpodobné, už jen díky samotné poloze ČR je potřeba s těmito problémy počítat. Podíl OZE v sousedních zemích (především v Německu) stoupá takovým tempem, že už v současné době představuje velké riziko pro naši elektrizační soustavu. Dle současného plánu německé vlády lze navíc počítat s rušením jaderných elektráren. Jako reakci na havárii jaderné elektrárny Fukušima z března 2011 plánuje Německo ukončit provoz všech jaderných elektráren do roku 2022 (IDNES [online], 2011). Takto vyráběná elektřina bude nahrazena částečně tuhými palivy, ale především dalšími OZE, což znamená další nápor na elektrizační soustavu nejenom v Německu, ale i v sousedních zemích, a tedy i v České republice. Kromě řízení pohybu elektřiny v přenosových a distribučních soustavách pomocí inteligentních sítí se jako vhodné řešení problému jeví akumulace elektrické energie a její využití v době potřeby.

Asi nejznámější blackout postihl severovýchod USA a Kanadu v roce 2003. Tento blackout byl způsoben pouze pádem několika stromů na vedení VVN, avšak následný dominový efekt způsobil výpadek elektřiny v rozsáhlé zalidněné oblasti. Došlo k poruchám zásobování vodou, zkolabovala železniční i letecká doprava, telefonní síť, internet. Více o blackoutu se dočtete např. na: (KUCHTA, 2011, Dostupný z WWW: http://fyzmatik.pise.cz/21251-co-je-to-blackout.html).

7

Více o vlivu světové energetiky na klima planety Země např. v článku: Ing. Jan Zeman, C. (2011). Energetika planety Země podle Lovelocka aneb Gaia vrací úder. Energetika, 8-9, 518-520.

8

20

3.2 Možnosti akumulace elektřiny Jednou z možností nepřímého ukládání elektrické energie jsou akumulátory založené na chemickém principu s využitím sodíku a síry. Tyto akumulátory se vyznačují vysokou účinností vybíjení a nabíjení (až přes 90 %). Jejich nevýhodou jsou však vysoké provozní teploty, použití silně hořlavých látek, a tím i poměrně velké riziko požáru. Bezpečnější jsou v tomto směru novější akumulátory ZEBRA na bázi chloridu hlinitého, které pracují za nižších provozních teplot (TOMEK [online], 2011). Další s možností akumulace elektřiny, kterou se zabýval také ČEZ, je akumulace energie stlačením vzduchu. Problémem jsou zde ovšem úniky tepla a poměrně velká nebezpečnost. Další možností uskladnění elektřiny je ještě akumulace pomocí elektromechanických baterií a akumulace s využitím dusíku (TOMEK [online], 2011). Kromě výše představených způsobů skladování energie se začínají rýsovat další zajímavé alternativy. Jsou zkoumány možnosti spinových akumulátorů ukládajících energii pomocí magnetismu a v blízké době představují použitelnou možnost akumulátory SSFC (semi-solid flow cell). Tyto lithium-iontové baterie jsou jakýmsi hybridem mezi klasickými akumulátory a palivovým článkem (TOMEK [online], 2011). Nicméně jako nejvýhodnější způsob akumulace elektrické energie se v současné době jeví PVE, o kterých je podrobněji pojednáno v kapitole 4. To dokládá například srovnání měrných investičních nákladů a rozpětí nákladů na energii z nich dodanou vybraných způsobů akumulace elektrické energie uvedené na obr. 3.

Obr. 3 Měrné investiční náklady a rozpětí nákladů na energii z nich dodanou pro vybrané způsoby akumulace elektrické energie (LENCZ, 2012).

21

S ohledem na vlastnosti některých OZE se jeví výhodná kombinace OZE a vhodného způsobu akumulace elektřiny. Jedním z příkladů funkčního systému, doufejme že blízké budoucnosti, by mohlo být dílo složené z OZE a přečerpávací vodní elektrárny (PVE), které by bylo přes transformovnu napojeno do sítě vysokého napětí (obr. 4). Výroba elektřiny by tak mohla být pružně regulována a do distribuční sítě by vstupovalo konstantní množství elektrické energie. Součástí systému by byli také odběratelé elektrické energie. Celý systém by přitom fungoval na lokální úrovni a v ideálním případě s co nejmenší výměnou elektřiny s distribuční sítí, v závislosti na množství odběratelů.

Obr. 4 Schematické znázornění soustavy obsahující PVE a OZE. Vše je napojeno v transformovně elektrického napětí na síť VN. (pozn. Elegantním řešením je umístění

fotovoltaické elektrárny na střechu budovy, kde nepřekáží a zároveň má skvělé podmínky pro výrobu elektřiny. Není tak umístěna na poli na úkor plodin.)

Jednou ze základních možností akumulace energie, kromě PVE znázorněných na obr. 4, jsou svým způsobem také některé vodní elektrárny s přehradní nádrží. Množstvím vypouštěné vody je regulováno také množství vyrobené elektřiny. Tuto metodu je ale možné používat do té míry, jak to dovolí další faktory (především množství vody, ať už při jejím nedostatku, nebo při riziku povodní).

22

4 PŘEČERPÁVACÍ VODNÍ ELEKTRÁRNY Přečerpávací vodní elektrárna (dále jen PVE) je v podstatě typ OZE. V současné době jde o jednu z ekonomicky nejvýhodnějších možností, jak „uskladnit“ elektrickou energii. PVE (obr. 5) se skládá ze 2 nádrží – horní a dolní, přičemž horní nádrž je položena ve vyšší nadmořské výšce než dolní nádrž. Obě nádrže jsou spojeny potrubím, které musí mít dostatečnou délku, a především dostatečný sklon. V době nadbytku elektrické energie (mimo špičku) je voda z dolní nádrže čerpána čerpadly do horní nádrže. Z fyzikálního hlediska tím získává potenciální energii. Pro elektroenergetickou síť je to velmi výhodné, protože PVE tím plní funkci efektivní přeměny přebytkové energie v energii špičkovou. Naopak v době špičky proudí voda z horní nádrže do dolní, přičemž je vyráběna elektřina podobně jako ve vodní elektrárně. Potenciální energie vody se mění na kinetickou energii, která pohání turbínu. Tím PVE reguluje výkon a frekvenci v soustavě a plní funkci pohotové rezervy v systému.

Obr. 5 Schematické znázornění přečerpávací vodní elektrárny.

Velkou výhodou PVE je relativní přívětivost k životnímu prostředí. Při chodu PVE nejsou produkovány žádné zplodiny škodlivé životnímu prostředí. Pokud pomineme horní a dolní nádrž, téměř všechno další příslušenství je vybudováno pod zemským povrchem, čímž nedojde k estetickému znečištění krajiny, jako je tomu například u větrných

23

elektráren. Samotné nádrže lze přitom vybudovat tak, aby do krajiny dobře zapadly a nenarušily ekologickou rovnováhu v dané oblasti. V některých případech je dokonce možné využít i stávající vodní těleso.

4.1 Přečerpávací vodní elektrárny v České republice V současné době jsou v České republice v provozu 2 velké PVE – Dalešice a Dlouhé Stráně. PVE Dalešice, která se nachází na jižní Moravě, plní funkci zdroje špičkové elektrické energie jako „doplněk“ nedaleko stojící jaderné elektrárně Dukovany, která pracuje na téměř konstantním výkonu. Mimo jiné jde také o důležitou zásobárnu vody pro tuto jadernou elektrárnu. 4.1.1 Dlouhé Stráně Nejvýznamnější přečerpávací vodní elektrárnou v České republice je PVE Dlouhé Stráně. Nachází se na říčce Divoká Desná v Olomouckém kraji. Svým způsobem jde v České republice o unikátní dílo, s obrovským významem pro elektrizační soustavu. Dlouhé Stráně disponují celkovým výkonem 650 MW (obsahuje 2 Francisovy turbíny výkonu 325 MW). Objem horní nádrže činí 2 580 000 m3, dolní 3 405 000 m3. Obě nádrže jsou spojeny dvěma potrubími o délce 1500 m, které překoná převýšení 510,7 m. Elektrárna je řešena jako podzemní dílo. Obě turbíny, transformovna a další zařízení se nachází v kavernách (SKUPINA ČEZ [online], 2011).

Z výše uvedených technických parametrů je zřejmé, že PVE Dlouhé Stráně je mohutné dílo. Řadíme ji mezi přečerpávací vodní elektrárny velkého typu. U takhle velkého díla nelze zpochybnit určitý vliv na okolní krajinu. Pro zabezpečení elektrizační soustavy při zapojení mnoha menších OZE je vhodné vybudovat několik PVE malého typu. Jejich výkon by se měl pohybovat kolem 5-15 MW. K dosažení tohoto výkonu by stačil spád 300m (+- 100m), délka potrubí kolem 1200m a nádrže o objemu 20 000 – 120 000m3. Taková díla by při své relativně malé velikosti neměla být velkým zásahem do krajiny, mělo by být možné je vhodně začlenit do dané oblasti. V této práci jsou přitom hledány vhodné lokality pro malé PVE na dolní hranici tohoto intervalu, tj. PVE s výkonem do 5 MW.

4.2 PVE malého typu s výkonem do 5 MW Během výběru vhodné lokality pro stavbu malé PVE se řešila také otázka: jakým způsobem PVE vybudovat tak, aby splňovala stanovené podmínky pro tento úkol,

24

a to minimální výši nákladů na stavbu a provoz, a také minimální zásah do krajiny a dopad na životní prostředí. V následující podkapitole naleznete detailnější technické parametry navrhované PVE, takové, aby byly výše uvedené podmínky co nejlépe splněny. Technické parametry nám zároveň slouží jako základní parametry pro hledání vhodných lokalit pro stavbu PVE. 4.2.1 Nádrže Pro PVE malého typu o výkonu do 5 MW je třeba zajistit horní a dolní nádrž pro akumulaci vody o objemu 20 000 m3 s určitou rezervou na odpařování. V rámci uvedeného úkolu byly do řešení problematiky zapojeni i stavební experti, kteří v místě horní nádrže a analogicky i v místě dolní nádrže navrhli vybudování soustavy dvou menších kruhových nádrží, které by byly schopny pojmout přibližně 2 x 10 000 m3 vody (dle výšky vodní hladiny). Soustava dvou menších nádrží místo jedné velké nádrže je výhodnější, a to hned z několika důvodů. Základními výhodami tohoto návrhu jsou snížení nákladů a kratší čas výstavby. Každá nádrž se po obvodu skládá z mnoha panelů, které se po usazení na rovné dno nádrže sepnou po obvodu ocelovými lany. To přináší velkou cenovou a časovou úsporu oproti jiným metodám. Celou konstrukci lze s trochou představivosti přirovnat k bazénu, který lze vsadit téměř do jakéhokoliv terénu bez ohledu na místní geologické podmínky z hlediska horninového složení a půdního pokryvu. Velkou výhodou této speciální stavební konstrukce je navíc možnost demontování nádrže v případě potřeby a postavení na novém stanovišti, což bylo v případě těchto řešených PVE malého typu zamýšleno. Obě výše zmíněné nádrže v soustavě (horní s horní, dolní s dolní) jsou vzájemně propojeny potrubím. Na první pohled se nabízí otázka: proč jsou navrhovány dvě menší nádrže místo jedné velké? V našem případě, tedy u PVE o výkonu 5 MW by to bylo realizovatelné, avšak méně výhodné. Stavbou dvou menších nádrží lze potřebné kolující množství vody rozdělit do menších objemů a zároveň snížit náklady stavby. V případě poruchy těsnosti v jedné z nádrží by navíc nutně nemusel být přerušen provoz celé PVE. PVE by mohla dál pracovat alespoň při sníženém výkonu. Pokud by nádrže nebyly montované, ale klasické, musely by být koncipovány jako přehradní zdi. Základy takové stavby by tak musely jít podle místních geologických podmínek hluboko pod terén, což by vedlo k vysokým nákladům, dlouhé době výstavby a dalším vlivům jako jsou např. zásah do režimu spodních vod, nutnost trvalého sledování průsaků přehrady atd. Naprosto odlišná situace by ovšem nastala v případě možnosti využití již existující vodní nádrže. To by znamenalo znatelnou úsporu nákladů na výstavu PVE. V takovém případě je však nutné počítat s určitým zásahem PVE do stávající funkce vodní nádrže

25

(zásobárna pitné vody, protipovodňová funkce), do jejího ekosystému, a tedy i s možnými komplikacemi, které mohou nastat při jednání s příslušnými orgány. Obecně platí, čím větší je vytipovaná vodní nádrž, tím menší zásah PVE může způsobit. Vliv PVE na vodní nádrž je však nutné posuzovat individuálně případ od případu. Nalezení již existující vodní nádrže, kterou by bylo možné využít je však velmi obtížné, a proto je potřeba počítat se stavbou nádrží nových – nejlépe výše popsanou technikou. Pro každou takto navrhovanou kruhovou nádrž je nutné v terénu vyčlenit plochu o průměru nejméně 46 metrů, což je rozměr celé její vnější konstrukce. Průměr její vnitřní části nádrže by potom měl být přibližně 36 m a její výška 12 metrů. Průměrná výška vodní hladiny při naplnění nádrže by se přitom měla pohybovat kolem 10 metrů. Kapacita jedné nádrže se tak pohybuje kolem 10 000 m3. V případě stavby pouze jedné kruhové nádrže by se její vnitřní průměr musel zvětšit na 50 m (celkový průměr zabrané plochy až 60 m). Hodnoty hloubky nádrže i výšky vodního sloupce při jejím naplnění by zůstaly stejné. 4.2.2 Přivaděč Horní a dolní nádrž PVE je spojena potrubím, tzv. přivaděčem. Přivaděč je liniová stavba zabírající pruh území o šířce přibližně 4 metry se základovou konstrukcí lokálně až 5 metrů. V ideálním případě tvoří přivaděč nejkratší spojnici mezi horní a dolní nádrží, což zajišťuje jeho nejvyšší možný průměrný sklon, a také nejvyšší výkon. V ojedinělých případech však přivaděč nemusí být zcela rovný, pokud to vylučují další okolnosti. Při plánování PVE se jen málokdy podaří docílit konstantního sklonu po celé délce plánované trasy přivaděče. Pokud to bude nutné, přivaděč nemusí nutně kopírovat terén po celé své délce. Výkyvy sklonu lze eliminovat vedením přivaděče pod zemí nebo v určité výšce nad zemí. To by však vedlo ke zvýšení nákladů stavby. Jelikož je trasa přivaděče PVE plánována ve svazích s velkými sklony, je před započetím stavby nutné prozkoumat také stabilitu svahu a analyzovat případné svahové pohyby (rizika sesuvu půdy, případně lavinová nebezpečí v zimním období aj.). Takový průzkum je nutné provést až po vytipování konkrétní lokality terénním průzkumem a měřením. Svah vhodný pro stavbu přivaděče by měl mít následující parametry. Převýšení mezi horní a dolní nádrží, tj. spád, by se měl pohybovat kolem 200 metrů. Sklon by měl být v různých částech svahu minimálně 8°, přičemž průměrný sklon svahu by měl být ještě mírně větší. Obecně platí, čím větší je sklon, tím lépe. Limitní podmínkou je v tomto případě pouze realizovatelnost stavby přivaděče (v příliš prudkých svazích by mohlo být obtížné přivaděč postavit, v závislosti na stabilitě svahu).

26

4.2.3 Další stavební objekty PVE malého typu Důležitou součástí PVE je také objekt čerpacího a turbínového soustrojí. Součástí objektu jsou strojovna, místnost chemického hospodářství, velín, rozvodna napětí, trafostanice, šatna, WC, atd. To nám spolu s oběma nádržemi generuje potřebnou plochu o rozloze přibližně 120 m x 200 m v místě dolní nádrže a o něco menší plochu v oblasti horní nádrže (většina stavebních objektů včetně turbogenerátorové stanice se nachází v místě dolní nádrže). Dále je nutno počítat se stavbou příjezdové komunikace k dolní i horní nádrži (jak z důvodu výkopových prací, montování nádrží, stavby objektů, tak z důvodu obsluhy PVE). V neposlední řadě je nutné počítat se stavbou přípojky vody, dešťové kanalizace s terénními úpravami, stavbou oplocení a venkovního osvětlení. 4.2.4 Náklady na PVE malého typu V tab. 3 je uveden přehled nákladů na jednotlivé položky a celková cena stavby typové PVE s výkonem 10 MW. V této práci jsou řešeny malé PVE o výkonu do 5 MW, avšak přesto si lze z této tabulky udělat obrázek, v jakých cenových relacích se stavba takového díla pohybuje. Základní cena PVE o výkonu 5 MW by se prostým odhadem měla pohybovat 75-80% ceny PVE o výkonu 10 MW, tj. mezi 230 850 – 246 240 tis. Kč. Úspora oproti 10 MW PVE spočívá především ve stavbě menších akumulačních nádrží. Technologické náklady přitom zůstávají u PVE obou výkonů podobné. Je však nutné si uvědomit, že uvedené náklady jsou pouze orientační a mohou se značně lišit v závislosti na místních podmínkách – svažitosti terénu, vzdálenosti od sítě VN, atd.

27

Tab. 3 Přehled nákladů na jednotlivé části stavby typové PVE s výkonem 10 MW. položka

1

2

3

4 5

činnost Stavební část Objekt strojovny, 2x horní akumulační nádrž, 2x dolní akumulační nádrž, kotevní bloky potrubí, terénní úpravy, komunikace, ... Strojní část Čerpadlový agregát, turbínový agregát, jeřáb, armatury, chemické hospodářství, ... Elektročást blokový transformátor, transformátor vlastní spotřeby, rozvodna 6 kV, rozvodna 22 kV, rozvodna NN, záložní zdroj el. energie (dieselagregát), řídící systém, zařízení pro komunikaci s ŘS, čidla, převodníky, kabeláž Potrubní přivaděč + propojovací potrubí přivaděč DN1400, propojovací potrubí DN1600 Dokumentace Projekty, provozní řád, ... Celkové náklady

28

náklady (v tis. Kč) 173000

83000

10000

37000 4800 307800

5 ANALÝZA SOUČASNÝCH V ČR A ZAHRANIČÍ

PŘÍSTUPŮ

A

ŘEŠENÍ

Myšlenka o vybudování malých PVE není zcela nová. Řešením problému využití a skladování elektrické energie v době potřeby s využitím PVE se odborníci zabývají již několik let. Vyhledávání vhodných lokalit však doposud probíhalo víceméně nahodile zkoumáním mapových podkladů s využitím zkušeností a citu řešitele. V poslední době je tato problematika podporována (i finančně) Ministerstvem průmyslu a obchodu. Za účelem hledání vhodných lokalit pro jejich umístění již vzniklo několik studií. Doposud všechny se však zabývaly PVE o výkonu vyšším než 10 MW. Žádná z těchto studií zatím nedošla do stádia realizace. Jedním z ukázkových příkladů v České republice může být Studie volby lokalit pro PVE z hlediska ochrany životního prostředí z roku 2010 zpracované firmou Ecological Consulting. Vyhledávání vhodných lokalit je v této studii vedeno více z ekologického pohledu, k čemuž jsou využity také některé nástroje geografických informačních systému (více viz níže). Dalším příkladem je Studie uvažovaných lokalit pro výstavbu přečerpávacích vodních elektráren šetrných k životnímu prostředí z roku 2011, která byla vypracována Pravoslavnou akademií Vilémov. Tato studie pracuje s již vytipovanými lokalitami a zabývá se jejich podrobným hodnocením.

5.1 Studie volby lokalit pro PVE z hlediska ochrany životního prostředí Jak už bylo výše uvedeno, studie byla zpracována firmou Ecological Consulting. Tato firma se zabývá nezávislým poradenstvím v oblasti ochrany a tvorby životního prostředí a bezpečnosti práce (ECOLOGICAL CONSULTING, 2010). Jejími objekty zájmu jsou malé PVE o výkonu 10 – 20 MW. Studie vznikla na objednávku Vysokého učení technického v Brně. Jádrem celé studie jsou mapové výstupy – mapy přípustných území pro stavbu PVE, které vznikly pro jednotlivé kraje celé České republiky, a mapy potenciálně vhodných území a vhodných území pokrývající území Olomouckého kraje. Při tvorbě map byly aplikovány teoretické poznatky a postupy na získaná podkladová data za pomoci nástrojů geografických informačních systému (dále jen GIS). Analýza dat byla prováděna v programu ArcGIS 9.2 za použití nadstaveb Spatial Analyst a 3D Analyst. Mapy přípustných území pro stavbu PVE zobrazují přípustná území po aplikaci regulativů celostátního charakteru. Zároveň jsou v nich vyznačena území, která jsou přípustná se souhlasem orgánu ochrany přírody. Mapy byly vytvořeny pro celou Českou

29

republiku. Celkem vzniklo 14 map, pro každý kraj jedna mapa. Pro jejich tvorbu byla použita generalizovaná data. Mapa potenciálně vhodných území pro stavbu PVE na území Olomouckého kraje (obr. 6) vznikla jako průnik výše uvedených přípustných území a území, která jsou vytipována pro možnou stavbu OZE (větrných elektráren). Území vhodná pro stavbu OZE mohou být vzdáleny maximálně 5 km od přípustných území pro stavbu PVE (byl použit buffer 5 km). V současné době se na většině z takto zjištěných území žádné OZE nenachází, a tak je tato mapa spíše koncepčního charakteru. V této práci je ovšem uvedena jako příklad využití geoinformatických funkcí v této oblasti energetiky. Podobně jako předchozí mapa, avšak s použitím již existujících OZE nebo OZE ve výstavbě, vznikla mapa vhodných lokalit pro stavbu PVE na území Olomouckého kraje. Výsledkem tedy byly konkrétní lokality pro případnou stavbu PVE, z nichž 7 nejvhodnějších bylo vyznačeno a podrobně okomentováno (GRÚZ, 2010).

5.2 Studie uvažovaných lokalit pro výstavbu přečerpávacích vodních elektráren šetrných k životnímu prostředí Oproti předchozí studii, která je zaměřena na vyhledávání vhodných lokalit pro stavbu PVE, tato studie se zabývá hodnocením již vytipovaných lokalit. Tyto lokality mohly být vytipovány např. metodou uvedenou v předchozí studii. Konkrétně se jedná o 2 lokality situované v Olomouckém kraji – Hynčina a Smilovský mlýn a jednu lokalitu v Ústeckém kraji – Jezeří 9. Celá metodika hodnocení vytipovaných lokalit je podle Jurigy (2011, s. 5) založena na: -

Shromáždění podkladů k upřesnění zadání a cílů studie Kompletace, analýza údajů získaných z veřejně dostupných zdrojů Průzkumové práce v terénu, fotodokumentace stavu území Shromáždění, rozbor informací získaných zpracovateli studie Vypracování studie umístění jako podkladu

Zvláště u lokality Jezeří je velmi zajímavou variantou využití ploch po ukončení povrchové těžby uhlí pro stavbu malé PVE.

9

30

Obr. 6 Potenciálně vhodná území pro stavbu PVE na území Olomouckého kraje (GRÚZ, 2010).

31

5.3 Podmínky pro stavbu přečerpávacích vodních elektráren malého typu Obě výše zmíněné studie reflektují současné způsoby vyhledávání vhodných lokalit pro malé PVE nejen v České republice, ale také ve světě. Metoda vyhledávání vhodných lokalit pro PVE do 5 MW řešená v této práci z nich svým způsobem vychází. Z existujících vyhledávajících studií byly především použity předpisy (regulativy) pro stavbu PVE. Ačkoliv jsou v této diplomové práci řešeny PVE s menším výkonem, naprostou většinu z těchto předpisů lze po drobných modifikacích využít. Tyto regulativy (již upravené pro potřeby PVE o výkonu 5 MW) lze rozdělit na regulativy vycházející z platné legislativy, na regulativy technického charakteru a případně na další omezení. 5.3.1 Technická omezení Jak už vyplývá ze samotného principu přečerpávacích vodních elektráren, jednou z nejdůležitějších podmínek pro jejich funkčnost je dostatečný výškový rozdíl mezi horní a dolní nádrží. Pro přečerpávací vodní elektrárny malého typu je z důvodu dostatečného výkonu požadován minimální výškový rozdíl mezi horní a dolní nádrží 200 metrů. Neméně důležitým parametrem z hlediska výkonu elektrárny je sklon svahu mezi horní a dolní nádrží, který by neměl být menší než 8°. 5.3.2 Legislativní omezení Aby bylo možné vůbec uvažovat o projektování přečerpávací vodní elektrárny, vytipovaná lokalita nesmí být v rozporu s legislativními omezeními. Jedná se především o zvláště chráněná území (národní parky, chráněné krajinné oblasti, národní přírodní rezervace, přírodní rezervace, národní přírodní památky, přírodní památky), na nichž je výstavba PVE velmi komplikovaná, avšak nikoliv zcela vyloučená. Dále pro stavbu PVE nemusí vyhovovat zastavěná území, některá zalesněná území, některá území spadající pod vojenské újezdy, aj. 5.3.3 Další omezení Při výběru vhodné lokality pro stavbu PVE hrají svou roli také podmínky, jejichž splnění je velmi žádoucí. PVE by se měla nacházet v místě, kudy protéká vodní tok s dostatečným průtokem, který by zajistil naplnění nádrže. Určitou alternativou k vodnímu toku by mohla být existence vodní nádrže s dostatečnými parametry, což by mohlo ušetřit velké množství financí. V tomto případě by však bylo nutné důkladné zhodnocení vlivu PVE na ekosystém v této nádrži. Další podmínkou je blízkost sítě vysokého napětí (VN). Velmi vhodná je také blízkost elektrárny na OZE, což je v podstatě jedním z důvodů stavby PVE. Tím by se řešil problém s elektřinou v síti na lokální úrovni, což je velmi žádoucí.

32

V neposlední řadě musí být PVE vhodně začleněna do krajiny. Při projektování nádrží je potřeba brát v úvahu možné riziko povodní, s čímž souvisí velikost nádrží, reliéf, využití okolní půdy, půdní typy, atd. Zároveň by umístění všech staveb spojených s PVE nemělo způsobit estetické znečištění krajiny, nemělo by narušovat typický krajinný ráz.

Pro každou z podmínek popsanou v předcházejících řádcích lze určit území přípustná pro stavbu PVE a území nepřípustná pro stavbu PVE. Nejvhodnější lokality jsou potom průnikem všech přípustných území u všech podmínek pro stavbu PVE. V dřívější době se touto metodou hledaly např. vhodné lokality pro vybudování jaderné elektrárny, přičemž území splňující jednotlivé podmínky byla vyznačena na průsvitných fóliích, které byly naskládány na sebe a zespodu podsvíceny. Jaderná elektrárna je pochopitelně technicky velmi náročné dílo a pro dodržení všech bezpečnostních předpisů bylo nutné podsvítit více než 15 takových fólií (a při dnešních bezpečnostních opatřeních by jich jistě bylo ještě víc). Dnes se dá využít podobného principu, ovšem s využitím technicky mnohem vyspělejších metod výpočetní techniky.

33

6 APLIKACE GEOINFORMATICKÝCH METOD VHODNÝCH LOKALIT PRO VYBUDOVÁNÍ PVE

NA

VÝBĚR

6.1 Testovací území 6.1.1 Výběr testovacího území Při výběru vhodného testovacího území byly brány v úvahu 2 hlavní podmínky, které by mělo toto území splňovat. První z těchto podmínek je dostupnost kvalitních dat, což území omezuje, v případě této práce, na Českou republiku. Druhou podmínkou byl předpoklad vhodné lokality pro výstavbu PVE, tedy předpoklad vhodných přírodních, technických i legislativních podmínek. Velikost testovacího území byla omezena na plochu 24x12 km (viz kapitola - podkladová data).

Obr. 7 Testovací území – Jizerské hory (testovací území se skládá z 36 mapových listů vyznačených modrou barvou). Pro analýzy sklonu svahu a převýšení bylo žádoucí použít co nejpřesnější digitální model reliéfu, čímž je v současnosti Digitální model reliéfu 4. generace (DMR 4). V době tvorby této diplomové práce bylo v České republice připraveno k použití pouze pásmo střed, což omezuje volbu lokality právě na toto území. Z hlediska přírodních podmínek

34

byly automaticky vyloučeny nížinné oblasti. Hledání testovacího území tak bylo směřováno do oblasti pohraničních hor, nikoliv však do vrcholových oblastí, které podléhají nejvyššímu stupni ochrany přírody. Jednou z dalších podmínek je přítomnost vodních toků v testovacím území. S tím by však v přírodních podmínkách České republiky neměl být problém. Uvažované PVE malého typu by měly sloužit k akumulaci elektrické energie v lokálním měřítku. Proto je žádoucí, aby v testovacím území byly výrobny elektřiny – OZE a také dostatek odběratelů elektřiny – sídla, průmyslové podniky. Po zvážení všech těchto okolností bylo testovací území nakonec umístěno do části Jizerských hor, přičemž svou roli v rozhodování sehrála také osobní znalost této části České republiky. 6.1.2 Charakteristika testovacího území Testovací území pro tuto diplomovou práci je situováno v Libereckém kraji. Území má rozměry 12 x 24 km (288 km2). Jeho naprostá většina se rozkládá v geomorfologickém celku Jizerské hory. Okrajově se dotýká také celků Krkonošské podhůří a Žitavská pánev. Jeho nejvyšší bod se nachází ve výšce 1001 m n. m., nejnižší bod má nadmořskou výšku 382 m. Z hlediska výškové členitosti lze toto území zařadit mezi hornatiny. Veškeré vodní toky pramenící na tomto území jsou součástí povodí řek Jizery (Labe) a Lužické Nisy (Odry). Sledované území má poměrně dávnou geologickou historii. Jeho jádro je tvořeno rozsáhlým žulovým masivem, který vznikl koncem prvohor. V jižní části se nachází přeměněné usazené horniny (především břidlice, slepence a křemence), rovněž z období prvohor. Do sledovaného území také částečně zasahuje jinak většinu libereckého kraje pokrývající plocha druhohorních usazených hornin křídového moře (písky, pískovce, jíly, jílovce, opuky, slínovce) a prvohorní přeměněné sopečné horniny (zelené břidlice) (KOŠKOVÁ, MODRÝ, ŠMÍDA, 2008, s. 14-15).

35

Obr. 8 Testovací území na turistické mapě (poloha testovacího území je uvnitř fialového obdélníku).

Geologické podloží a morfologie terénu mají významný vliv na zastoupení půdních typů, které se vyvinuly na našem testovacím území. Svou roli zde pochopitelně sehrály také klima a další podmínky. Nejvyšší zastoupení zde mají oglejené půdy, částečně zde nalezneme také kambizemě vyšších poloh a půdy velmi sklonitých poloh (KOŠKOVÁ, MODRÝ, ŠM ÍDA, 2008, s. 18-19). Největším městem, které zasahuje do testovacího území, je Jablonec nad Nisou. Další osídlení jsou většinou situována v údolích podél vodních toků. Menší sídla se místy objevují i ve vyšších nadmořských výškách. Obecně ale platí, že s rostoucí nadmořskou výškou klesá podíl zástavby na ploše území.

36

6.2 Přehled zdrojů dat Plánování stavby PVE se dotýká velkého množství oblastí, a proto vyžaduje splnění velkého množství podmínek. Každá z těchto podmínek vyžaduje data, na kterých bude jejich splnění ověřováno. Dohromady je tak potřeba zajistit poměrně velké množství druhů dat, což je mnohdy velmi obtížné. V některých případech je důležité zajistit co nejpřesnější data (DMR4), v jiných dostačují data s menší polohovou přesností (sítě VN, fungující OZE). V této kapitole naleznete přehled použitých dat a zdroje, ze kterých byla tato data získána. 6.2.1 Digitální model reliéfu 4. generace (DMR 4) Ze všech dat potřebných pro tuto diplomovou práci byl největší důraz na přesnost kladen u dat popisující nadmořskou výšku území. Z tohoto důvodu byl pro sklonitostní analýzy použit Digitální model terénu 4. generace (DMR 4 nebo DMR 4G). V předchozích vyhledávacích studiích na území České republiky ještě nebyl použit tak přesný DMR, a proto mohly být očekávány poměrně zajímavé výsledky. DMR 4 je jedním z realizačních výstupů společného projektu Českého úřadu zeměměřického a katastrálního (ČÚZK), Ministerstva obrany (MO) a Ministerstva zemědělství (MZe) České republiky s názvem „Projekt tvorby nového výškopisu České republiky“ (Praha: Zeměměřický úřad 2008). V době zpracovávání této diplomové práce se jednalo o nejkvalitnější digitální model reliéfu na zkoumaném území. Byl vytvořen technologií leteckého laserového skenování (LLS), jež byla realizována systémem LiteMapper 6800 firmy IGI mbH s využitím leteckého laserového skeneru RIEGL LMS – Q680 s příslušenstvím pro autonomní určování polohy skeneru GPS (Global Positioning System) a IMU (Intertial Measurement Unit) (BRÁZDIL, 2010, s. 3-10). Pro účely této diplomové práce bylo Českým úřadem zeměměřickým a katastrálním poskytnut DMR 4 území o rozloze 24x12 km (tj. 288 km2). Data byla předána ve formátu *.xyz, v němž je pro každý bod obsažena informace o poloze v kartézském souřadném systému. Data byla poskytnuta v souřadnicovém systému jednotné trigonometrické sítě katastrální (S-JTSK), ve výškovém referenčním systému baltském po vyrovnání (Bpv). 6.2.2 DIBAVOD DIBAVOD (DIgitální BÁze VOdohospodářských Dat) je referenční geografická databáze vytvořená primárně z odpovídajících vrstev ZABAGED (Základní báze geografických dat České republiky). Cílově je určena pro tvorbu tematických kartografických výstupů s vodohospodářskou tématikou a tématikou ochrany vod nad Základní mapou ČR 1:10 000, resp. 1: 50 000, včetně Mapy záplavových území ČR 1:10 000, a dále pro prostorové analýzy v prostředí geografických informačních

37

systémů a zpracování reportingových dat podle Rámcové směrnice 2000/60/ES v oblasti vodní politiky. DIBAVOD je průběžně aktualizovaný a doplňovaný "živý produkt" spravovaný a vyvíjený na Oddělení geografických informačních systémů a kartografie VÚV T.G.M.,v.v.i. (Výzkumný ústav vodohospodářský T.G.Masaryka). Vybrané datové vrstvy objektů DIBAVOD jsou poskytovány zdarma ke stažení ve formátu ESRI shapefile komprimovaném do archivu (.zip)(DIBAVOD [online], 2011). Z databáze DIBAVOD byly pro účely této diplomové práce použity následující mapové vrstvy: -

Vodní tok – jemné úseky: Obsahuje úsekový model říční sítě, vektorově orientovaný po směru proudění a definovaný počátečním a koncovým bodem (pramen - ústí). Data jsou generalizována do měřítka 1:10 000. Poslední aktualizace dat – rok 2005.

-

Vodní nádrže: Obsahuje vodní útvary vzniklé akumulací vody v uměle vytvořeném prostoru nebo přírodní prohlubni na zemském povrchu, ve kterém se zdržuje nebo zpomaluje odtok vody z povodí. Náleží sem vodní nádrže umělé (přehradní nádrž, rybník) nebo přirozené (jezero). Data jsou generalizována do měřítka 1:10 000. Rok poslední aktualizace dat není uveden.

-

Ochranná pásma vodních zdrojů: Obsahuje hranice území vymezeného rozhodnutím vodohospodářského orgánu, pro něž platí zvláštní předpisy na ochranu vydatnosti a jakosti vodního zdroje (ČSN 75 0130). Součástí jsou také ochranná pásma vodních nádrží. Data jsou generalizována do měřítka 1:10 000. Rok poslední aktualizace dat není uveden.

6.2.3 Sítě vysokého napětí Podklady sítí vysokého napětí (VN) byly získány ruční vektorizací volně dostupné turistické mapy (mapy.cz). Originální data elektroenergetických sítí jsou v majetku společnosti zajišťující distribuci (popř. přenos) elektřiny v příslušném území (v našem případě ČEZ Distribuce, a.s.). Taková data jsou velmi cenná a je téměř nemožné je získat. Pro naše účely jsou data získaná ruční vektorizací turistické mapy plně dostačující (případné rozdíly mohou být v řádu metrů, maximálně desítek metrů, což nehraje téměř žádnou roli). 6.2.4 OZE Získat data popisující rozmístění existujících OZE je ještě těžší úkol než získat průběhy sítí VN. OZE lze rozlišit na fungující OZE, ještě nedostavěné OZE se schválenou žádostí o připojení do elektrizační soustavy, OZE čekající na schválení žádosti o připojení, OZE se zamítnutou žádostí o připojení, do budoucna plánované OZE. Informace o OZE

38

a stavech jednotlivých žádostí nalezneme např. na webových stránkách Energetického regulačního úřadu (ERU). Z nich byla pro každý zdroj získána informace o poloze (parcelní číslo) a následně ručně zakreslena do mapy. Podobně jako v případě sítí VN je takto získaná přesnost polohy OZE plně dostačující. 6.2.5 Chráněná území Velkoplošná i maloplošná chráněná území, která se nacházejí uvnitř testovacího území byla opět ručně překreslena z turistické mapy. Jejich přesné vymezení je sice o něco důležitější než v případě sítí VN a OZE, ale poloha PVE s veškerým příslušenstvím vůči chráněným území bude posuzována případ od případu, přičemž závěrečné stanovisko bude možné určit až po terénním průzkumu.

39

7 METODIKA VOLBY POTENCIÁLNÍCH STANOVIŠŤ PŘEČERPÁVACÍCH VODNÍCH ELEKTRÁREN O VÝKONU DO 5 MW Vhodná lokalita pro vybudování PVE malého typu musí splňovat celou řadu regulativů (viz kapitola 5). Splnění některých z nich je existenčně nevyhnutelné, splnění jiných je velmi žádoucí. Některé podmínky však nemusí být splněny za každých okolností. Seznam těchto regulativů včetně jejich důležitosti přehledně rekapituluje tab. 4.

Tab. 4 Přehled regulativů pro nalezení vhodného území pro PVE do výkonu 5 MW.

požadovaná hodnota

druh regulativu

Technická omezení výškový rozdíl mezi horní a dolní nádrží sklon svahu

řešeno v této priorita diplomové práci

> 200 m

nutné

ANO

> 8°

nutné

ANO

nutné

ANO

Legislativní omezení zastavěná území poloha mimo

název souboru

Prirodni_podminky_final

zvláště chráněná území

poloha mimo

žádoucí

ANO

vojenské újezdy zalesněná území

poloha mimo poloha mimo

žádoucí vítané

ANO NE

zastavba_final velkoplosna_uz.shp, maloplosna_uz.shp, ochranna_pasma_nadrzi.shp, ochranna_pasma_zdroju.shp -

ANO

Times_vzdalenost_vodni_toky

ANO

Vodni_nadrze.shp

ANO

Euclidean_VN

ANO

OZE.shp

Další omezení vodní tok

vodní nádrž síť vysokého napětí OZE

v blízkosti horní nebo dolní žádoucí nádrže v místě horní nebo dolní vítané nádrže v blízkosti žádoucí generátoru v blízkosti žádoucí generátoru

40

Jak je patrné z tab. 4, u každého z regulativů byla stanovena priorita, s jakou je nutné splnit požadovanou hodnotu u dané podmínky, přičemž jsou rozlišovány 3 stupně – nutné, žádoucí a vítané. Pro lepší přehled byly do tabulky přidány také názvy výsledných souborů pro každý regulativ, jejichž vytvoření je popsáno v následující kapitole. Jediný regulativ, který nebyl v této diplomové práci řešen je poloha PVE uvnitř či mimo zalesněné území a to z následujících důvodů. První z nich je fakt, že zalesněné území samo o sobě nepředstavuje velký problém při stavbě PVE. Problém může způsobit vlastník tohoto území při odkoupení pozemků. Stejný problém však může způsobit vlastník pole, louky a dalších ploch, na kterých je PVE plánována. Zalesněnost území tak na vhodnost lokality pro PVE nemá vliv. Celá myšlenka výběru vhodných lokalit pro stavbu PVE o výkonu do 5 MW je přehledně znázorněna na zjednodušeném schématu (obr. 9).

Obr. 9 Schéma postupu výběru vhodných lokalit pro stavbu PVE o výkonu do 5 MW.

V první fázi vyhledávání je s využitím některých podkladových dat (DMR 4, zastavěná území) aplikován algoritmus výběru vhodných lokalit. Tento algoritmus založený na kombinaci GIS funkcí je stěžejní myšlenkou tohoto způsobu vyhledávání vhodných lokalit. Po průběhu algoritmu je v ideálním případě vytipováno několik lokalit, které stavbě PVE vyhovují. Počet lokalit je dán charakterem území. V případě velkého

41

množství nalezených lokalit je možné upravit vstupní podmínky algoritmu tak, aby byly ty méně vhodné lokality z hlediska sklonitostních poměrů odstraněny. V opačném případě však úprava algoritmu není příliš vhodná, protože PVE nalezené algoritmem s méně přísnými podmínkami nemusí fungovat s dostatečným výkonem. Vytipované lokality jsou následně podrobeny hodnocení na základě dalších podkladových dat (sítě VN, vodní toky, OZE, atd.). Nejvhodnější lokality daného území jsou dále navrženy na stavbu PVE. Může se ovšem stát, že všechny lokality mají tolik nedostatků, že se stavba PVE v analyzovaném území vůbec nevyplatí. V takovém případě je výsledkem celé analýzy závěr, že testované území není vhodné pro stavbu PVE o výkonu do 5 MW.

7.1 Analýza sklonitostních poměrů 7.1.1 Předzpracování dat DMR 4 Data digitálního modelu reliéfu byla pro tuto diplomovou práci poskytnuta ve formátu *.xyz (ASCII 3D). Soubor v tomto datovém formátu je tvořen velkým množstvím bodů, které obsahují informaci o poloze v kartézském souřadném systému, tedy o poloze na zemském povrchu a o jejich nadmořské výšce. Čím větší množství bodů takový soubor obsahuje, tím přesnější z něj lze vygenerovat digitální model terénu. Podstata datového formátu *.xyz je velmi jednoduchá. Jde pouze o textový soubor, v němž se souřadnice každého bodu nachází na jednom řádku a od sebe jsou odděleny mezerou. Pro složité analýzy sklonitostních poměrů je takovýto formát nepoužitelný a bylo tedy nutné provést jeho transformaci do rastrového formátu. Transformace mezi těmito formáty probíhala stejně jako většina dalšího postupu této práce v programu ArcGIS 10 a sestávala se z několika kroků: 1. Konverze ASCII 3D souborů do feature class souboru Pro testovací procesy pro tuto diplomovou práci bylo poskytnuto 36 mapových listů textového formátu ASCII 3D (*.xyz souborů). Prvním krokem transformace bylo jejich převedení do souboru feature class s využitím funkce ASCII 3D To Feature Class z extenze 3D Analyst (Conversion, From File) s následujícím nastavení: Ascii3DToFeatureClass_3d (LIBE06_4g.xyz, {1.0}, {S-JTSK_Krovak_East_North}, 5 )

XYZ,

Jizerky_feature_class,

MULTIPOINT,

Z výše uvedeného nastavení je patrné, že jako typ geometrie byl zvolen multipoint, což je doporučená varianta, pokud se vstupní soubor skládá z velkého množství bodů. U tohoto typu geometrie bylo nutné zvolit hodnotu average point spacing, což je průměrná vzdálenost mezi jednotlivými body vstupního souboru. Není mi známo, zda je možné

42

hodnotu této vzdálenosti vypočítat v programu ArcGIS 10, např. software OCAD 10 však tuto možnost nabízí. Při analýze souborů *.xyz v tomto programu, primárně určenému pro tvorbu map pro orientační běh, byla vypočítána hodnota 5 metrů. Další nastavení jsou víceméně zřejmá: formát vstupního souboru *.xyz, název (a umístění) výsledného souboru, Z-faktor 1, použitý souřadnicový systém S-JTSK. U vstupního souboru je možné zadat celou složku souborů nebo jeden nebo více souborů zvlášť. Všechny vstupní soubory však musí být téhož formátu (ESRI [online], 2011). 2. TIN creation – vytvoření prázdného TINu a jeho naplnění souborem feature class Dalším krokem konverze bylo vytvoření TIN souboru, což bylo provedeno pomocí funkce Create TIN (ESRI [online], 2011). TIN soubor je možné naplnit daty přímo během vytvoření nebo vytvořit nejprve prázdný TIN a naplnit jej, popř. editovat, později pomocí funkce Edit TIN. Obě výše zmíněné funkce se nachází v extenzi 3D Analyst (TIN Management). Jediným volitelným nastavením je zde použití či nepoužití Delaunayovy triangulace. Všeobecně je doporučováno její použití, což bylo zvoleno i v našem případě. Celkové nastavení vytvoření a naplnění TIN souboru tedy bylo následující: CreateTin_3d

(TIN_Jizerky,

{

S-JTSK_Krovak_East_North

},

{

Jizerky_feature_class

},

{constrained_delaunay})

3. Konverze TIN souboru do rastru Pro konverzi TIN souboru do rastru byla použita funkce TIN To Raster z extenze 3D Analyst (Conversion, From TIN), přičemž bylo zachováno defaultní nastavení: TINRaster_3d (TIN_Jizerky, Raster_TIN, {FLOAT}, {LINEAR}, {OBSERVATIONS 250}, {1})

Jako datový typ byl tedy zvolen float 10. Dále byla použita metoda lineární interpolace (ESRI [online], 2011). Výsledkem je rastrový soubor Raster_TIN, který je připravený pro další použití při analýzách sklonitostních poměrů. 7.1.2 Technické podmínky pro stavbu PVE Nalezení svahu s dostatečnými parametry je základní a nejdůležitější podmínkou pro určení vhodných lokalit pro vybudování PVE. Bez takového svahu by PVE nemohla vůbec fungovat, popř. mohla, ale s velmi nízkým výkonem. Takovou PVE by vůbec nemělo smysl budovat. Nalezení vhodných svahů však zdaleka není jednoduchý proces. Mnohdy není, alespoň při současných softwarových možnostech, možné dojít ke 100% Datový typ FLOAT vymezuje obor hodnot na reálná čísla. Druhou možností výběru byl datový typ INT (integer), jehož obor je omezen pouze na celá čísla (PŘÍVĚTIVÝ, 2011). 10

43

přesným výsledkům, čímž je myšleno nalezení všech vhodných lokalit a eliminování všech nevhodných lokalit. Cílem této práce je dosažení co možná nejpřesnějších výsledků. Současné metody GIS nám nabízejí několik funkcí na analýzu terénu, jeho sklonitostních poměrů, převýšení atd. Volba funkce, a v mnoha případech především nastavení parametrů funkce, dává rozdílné výsledky, jednotlivé funkce lze různě kombinovat. Na kvalitě výsledku tak mohou mít rozhodující podíl i zkušenosti kartografa a jeho cit pro práci s tímto druhem dat. Jak již bylo uvedeno v předchozí kapitole, je nutné zajistit výškový rozdíl mezi dolní a horní nádrží PVE nejméně 200 metrů. Sklon svahu, na který bude umístěno potrubí spojující obě nádrže, musí zároveň být nejméně 8°. Předmětem hledání v této kapitole je tedy svah o určitém sklonu a převýšení. PVE však musí splnit i celou řadu dalších podmínek, které s velkou pravděpodobností většinu území vyloučí ze hry. Nestačí proto nalézt pouze některé svahy splňující tyto požadavky, ale velmi žádoucí je nalezení všech svahů nebo co možná nejvíce svahů, které splní alespoň podmínky technického charakteru. ℎ − 𝑝ř𝑒𝑣ýš𝑒𝑛í 𝑚𝑒𝑧𝑖 𝑑𝑜𝑙𝑛í 𝑎 ℎ𝑜𝑟𝑛í 𝑛á𝑑𝑟ží 𝑃𝑉𝐸

𝛼 − 𝑝𝑟ů𝑚ě𝑟𝑛ý 𝑠𝑘𝑙𝑜𝑛 čá𝑠𝑡𝑖 𝑠𝑣𝑎ℎ𝑢

𝑙 − 𝑣𝑧𝑑á𝑙𝑒𝑛𝑜𝑠𝑡 𝑚𝑒𝑧𝑖 𝑑𝑜𝑙𝑛í 𝑎 ℎ𝑜𝑟𝑛í 𝑛á𝑑𝑟ží 𝑃𝑉𝐸

Obr. 10 Schematické znázornění trojúhelníkového průřezu svahem včetně označení jednotlivých stran.

Na obr. 10 je jednoduchý náčrt části svahu, na kterém bude postaveno potrubí spojující horní a dolní nádrž PVE. Pro celý svah musí platit následující podmínky: ℎ𝑚𝑖𝑛 = 200 𝑚 𝛼𝑚𝑖𝑛 = 8° ℎ ≥ ℎ𝑚𝑖𝑛

𝛼 ≥ 𝛼𝑚𝑖𝑛

Slovně řečeno, výška h musí být větší nebo rovna „minimální výšce“ hmin, která má hodnotu 200 metrů a úhel α musí být větší než úhel αmin, který má hodnotu 8°. Aby byl

44

úhel α větší než úhel αmin, nesmí vzdálenost l při minimální výšce hmin překročit „kritickou vzdálenost“ lmax. Hodnotu lmax lze vypočítat pomocí vzorce: 𝑙𝑚𝑎𝑥 =

𝑙𝑚𝑎𝑥 =

ℎ𝑚𝑖𝑛 tan 𝛼𝑚𝑖𝑛

200 = 1423 𝑚 tan 8°

Tato hodnota kritické vzdálenosti lmax pochopitelně platí pro spád 200 metrů. V případě vyššího spádu, který není na škodu, je logické, že vzdálenost může být větší. V takovém případě by byly nalezeny dílčí části svahu o spádu 200 m, jejichž složením by vznikl svah o spádu větším než 200 m. Klíčové funkce pro analýzu výškových poměrů byly funkce Focal Statistics a Slope. Obě funkce jsou součástí extenze Spatial Analyst v programu ArcGIS desktop 10. Hledání vhodného svahu pro potrubí PVE, které probíhalo pomocí těchto funkcí a několika dalších pomocných funkcí, lze rozdělit do 3 na sobě nezávislých částí: • hledání lokalit, které mohou splnit podmínku převýšení minimálně 200 metrů • hledání lokalit, které mají požadovaný sklon na malém území • hledání lokalit, které mají požadovaný sklon na velmi malém území V první části byly s využitím funkce Focal Statistics vyhledány všechny lokality, které teoreticky mohou splnit podmínku převýšení 200 metrů, přičemž na celé délce svahu měl být průměrný sklon nejméně 8°. Celá řada z takto nalezených lokalit však může mít v některých částech nedostatečný sklon svahu, který je kompenzován prudkým svahem v jiných částech. Předmětem dalších dvou, zdánlivě podobných, kroků tak byla eliminace právě těchto nevhodných lokalit. V jednom z nich byla opět použita funkce Focal Statistics, tentokrát na poměrně malou plochu. Ve druhém byly řešeny sklonitostní poměry na velmi malé ploše pomocí funkce Slope. Vhodné lokality pro stavbu potrubí PVE jsou takové lokality, které byly nalezeny zároveň ve všech 3 částech. Je to tedy průnik těchto dílčích výsledků. Celý tento postup byl použit na naše testovací území – část Jizerských hor. Jako podklad pro testování výškových poměrů sloužil rastrový soubor Raster_TIN vytvořený dle předchozí podkapitoly. Použitý souřadnicový systém je S-JTSK, mapové jednotky jsou metry. Jednotlivé pixely nesou údaje o nadmořské výšce v území. Rozměr jednoho pixelu je 5x5 metrů.

45

7.1.3 Hledání ploch, které mohou splnit podmínku převýšení minimálně 200 metrů Pro tuto část bylo klíčové použití prvně jmenované funkce - Focal Statistics. Pomocí funkce Focal Statistics (fokální statistika) je možné postupně pro každý pixel vypočítat statistiky v jeho libovolně definovaném okolí (sousedství). V našem případě byla na vstupní rastrový soubor obsahující údaje o nadmořské výšce aplikovaná statistika range, což je rozdíl mezi nejvyšší a nejnižší hodnotou pixelů v okolí sledovaného pixelu, tedy rozdíl mezi nejvyšší a nejnižší nadmořskou výškou. Největší problém při nastavení vstupních parametrů fokální statistiky je velikost a tvar okolí sledovaného pixelu. Při nevhodně zvolené velikosti a tvaru sousedství bychom mohli obdržet nic neříkající nebo velmi zkreslené výsledky. Z nabízených možností bylo, dle mého názoru, nejvhodnější použít kruhový tvar okolí (circle).

Obr. 11 Znázornění pixelů zahrnutých do výpočtu fokální statistiky při kruhovém tvaru okolí. Do výpočtu statistiky jsou zahrnuty pixely, jejichž středy se nacházejí uvnitř zeleného kruhu (ESRI [online], 2011).

Jak je znázorněno na obr. 11, kolem každého pixelu je vytvořena pomyslná kružnice o zadaném poloměru r, jejíž střed se nachází přesně uprostřed tohoto pixelu. Touto kružnicí, jíž je definováno sousedství, nazvěme „kružnicí sousedství“. Každý pixel, jehož střed se nachází uvnitř této kružnice, je zahrnut do výpočtu fokální statistiky. Jediným parametrem, který je potřeba u kružnice sousedství určit, je poloměr této kružnice, což bylo v tomto případě poněkud problematické. Byla testována dvě nastavení fokální statistiky, která se od sebe lišila právě různými poloměry kružnice sousedství.

46

a) Nastavení I. V prvním nastavení byl poloměr kružnice sousedství určen podle vzorce: 𝑟=

𝑙𝑚𝑎𝑥 + 𝑝𝑖𝑥 2

𝑝𝑖𝑥 − 𝑑é𝑙𝑘𝑎 𝑗𝑒𝑑𝑛é 𝑠𝑡𝑟𝑎𝑛𝑦 𝑝𝑖𝑥𝑒𝑙𝑢 𝑣 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑒𝑐ℎ

𝑟=

1423 + 5 = 714 𝑚 2

Rovnice předpokládá, že při minimálním sklonu svahu 8° se převýšení 200 metrů musí nacházet na vzdálenosti menší nebo rovné průměru kružnice sousedství. Poloměr by měl být tedy roven kritické vzdálenosti lmax. Teoreticky však mohou nastat případy, kdy nejvyšší nebo nejnižší bod kružnice (nebo oba) představuje pixel, který se z části nachází uvnitř kružnice, a přesto není započítán do výpočtu statistiky (tak jak je tomu např. na obr. 12). Z tohoto důvodu byl poloměr kružnice zvětšen o polovinu velikosti jednoho pixelu, což zajistí zahrnutí téměř všech pixelů uvnitř kružnice do výpočtu statistiky. V některých případech by mohly nastat případy, kdy by tím mohlo být zvětšeno sousedství také o pixely, které tam správně nenáleží. Toto drobné zvětšení sousedství, které by přineslo jen malé nepřesnosti ve výpočtu, však u stávajících vstupních parametrů, tj. velikosti pixelu 5 metrů a poloměru kružnice sousedství 714 metrů, nehrozí.

Obr. 12 Rozšíření kružnice sousedství o polovinu velikosti jednoho pixelu.

Poloměr kružnice lze do výpočtu zadat v počtu pixelů nebo v délkových jednotkách konkrétní mapy. V našem případě byl poloměr zadán v délkových jednotkách mapy, tj. v metrech. Fokální statistika tedy byla vypočítána s následujícím nastavením: FocalStatistics_sa (Raster_TIN, Focal714_Raster_TIN, {CIRCLE; 714; MAP}, RANGE, ignore_nodata) Na prvním místě vzorce je uveden vstupní rastrový soubor, následuje název výstupního rastrového souboru. Uvnitř složených závorek je definováno nastavení

47

sousedství – kružnice, její poloměr a v jakých jednotkách je poloměr uveden. Následuje typ počítané statistiky, tj. range. Poslední položka v našem případě, kdy má každý pixel nějakou hodnotu, nemá žádný vliv na výpočet statistiky. V případě, že rastrový soubor bude obsahovat pixely s chybějícími daty, je vhodné ponechat nastavení ignore_nodata. Nyní byly vypočítány hodnoty range pro všechny pixely ve sledovaném území. Nás ale zajímají pouze pixely s hodnotou range větší nebo rovnou 200 m. Ty byly tedy vyselektovány pomocí funkce Greater Than Equal: GreaterThanEqual_sa (Focal714_Raster_TIN, 200, Focal714_ok) U funkce Greater Than Equal se ve výše uvedeném vzorci nacházejí postupně následující položky: vstupní rastrový soubor, mezní hodnota (podle níž jsou vybírány pixely s hodnotou větší nebo rovno) a výstupní rastrový soubor. Po průběhu funkce Greater Than Equal byl vytvořen rastrový soubor, jehož pixely mají hodnotu 1 nebo 0. Pixely s hodnotou 1 jsou pixely, jejichž hodnota převýšení byla po předchozím nastavení Focal Statistics větší nebo rovna 200 m. Při těchto nastaveních fokální statistiky však velké množství pixelů označených 0, tedy jako nevhodné pro stavbu přivaděče, splňovalo všechny technické podmínky. Jedná se především o vrcholové partie a úpatí svahů, z jejichž jedné strany vede prudký svah s dostatečným sklonem, ale z druhé strany se nachází rovná plocha (popř. svah s opačným sklonem). Takovéto plochy se mohou nacházet v pásu kolem ploch tvořených pixely s hodnotou 1. Šířka tohoto pásu s je rovna poloměru kružnice sousedství r: 𝑠=𝑟

Byl proto potřeba vymyslet způsob, jak plochy s hodnotou 1 rozšířit o pás široký 714 metrů. Byl nalezen způsob při použití Focal Statistics. Poloměr kružnice sousedství r musí být roven šířce pásu s: 𝑟 = 𝑠 = 714 𝑚

Fokální statistika tedy byla počítána podle následujícího nastavení: FocalStatistics_sa (Focal714_ok, MAXIMUM, ignore_nodata)

Focal714_ok+714,

{ CIRCLE;

714; MAP },

Výsledná rastrová vrstva byla tedy opět složená z pixelů dvou hodnot 1 nebo 0. Pokud se v okolí počítaného pixelu nacházel nějaký pixel o hodnotě 1, právě zpracovávaný pixel získal automaticky hodnotu 1. V opačném případě získal hodnotu 0. Oproti rastrové vrstvě, na kterou nebyla aplikována posledně jmenovaná funkce, se zde nacházejí všechny potenciálně vhodné plochy pro stavbu potrubí PVE, žádné nebyly vynechány. V tomto pásu se pochopitelně nacházely také plochy, které potřebný sklon nemají. Takové plochy

48

nebylo možné v této fázi odlišit od pixelů s dostatečným sklonem. Čas pro jejich odstranění nadešel později. b) Nastavení II. Ve druhém nastavení byl poloměr kružnice sousedství určen podle rovnice: 𝑟 = 𝑙𝑚𝑎𝑥 +

𝑝𝑖𝑥 2

𝑝𝑖𝑥 − 𝑑é𝑙𝑘𝑎 𝑗𝑒𝑑𝑛é 𝑠𝑡𝑟𝑎𝑛𝑦 𝑝𝑖𝑥𝑒𝑙𝑢 𝑣 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑒𝑐ℎ

𝑟 = 1423 +

5 = 1425,5 𝑚 2

Jak je patrné z výše uvedené rovnice, poloměr kružnice sousedství byl téměř dvojnásobný oproti poloměru v prvním nastavení. Díky tomu nedošlo k opomenutí vrcholových partií a úpatí svahů jako v předchozím případě. Nevýhodou tohoto nastavení však bylo přiřazení hodnoty range 200 metrů také některým částí svahu se sklonem menším než 8°, v některých případech až do přibližně 4°. Nastavení fokální statistiky mělo tuto podobu: FocalStatistics_sa (Raster_TIN, Focal1425_Raster_TIN, {CIRCLE; 1425,5; MAP}, RANGE, ignore_nodata) Nyní byly vypočítány hodnoty range pro všechny pixely ve sledovaném území. Nás ale opět zajímají pouze pixely s hodnotou range větší nebo rovnou 200 m. Ty byly analogicky s předchozím případem vyselektovány pomocí funkce Greater Than Equal: GreaterThanEqual_sa (Focal1425_Raster_TIN, 200, Focal1425_ok) Po průběhu funkce byl vytvořen rastrový soubor, jehož pixely mají hodnotu 1 nebo 0. Pixely s hodnotou 1 by mohly, ale také nemusely, splňovat podmínku výškového rozdílu nejméně 200 metrů. Je však jasné, že pixely s hodnotou 0, tuto podmínku nemohou splnit, a proto je můžeme vyřadit z dalších výpočtů. Na těchto pixelech se s velkou pravděpodobností nemůže nacházet potrubí spojující horní a dolní nádrž PVE.

49

Obr. 13 Srovnání souborů Focal714_ok+714 (vlevo) a Focal1425_ok (vpravo). Obrázek porovnává 2 nastavení funkce Focal Statistics v testovacím území popsaná výše.

Pokud podrobněji porovnáme výsledky obou výše popsaných nastavení Focal Statistics, jsou velmi podobné (viz obr. 13). Pixely s hodnotou 1 se vyskytují v naprosté většině testovaného území a tvoří v obou případech téměř stejný obrazec. Je jisté, že vhodné plochy pro stavbu potrubí PVE musí mít hodnotu 1 u obou nastavení, tj. žádoucí bylo provést jejich průnik. K tomu byla použita funkce Times. V následujícím vzorci, v němž jsou na prvních dvou místech uvedeny názvy vstupních rastrových souborů (nebo může být konstanta) a na závěr výstupní rastrový soubor, je její nastavení: Times_sa (Focal714_ok+714, Focal1425_ok, Times1) Funkce Times je prosté násobení hodnot odpovídajících si pixelů vstupních rastrových souborů (nebo rastrového souboru a konstanty). V našem případě se mezi sebou násobí dílčí výstupy dvou nastavení funkce Focal Statistics. Pokud jde o vhodnou lokalitu, násobí se mezi sebou dvě hodnoty 1 a výsledkem tedy musí být opět hodnota 1. Pokud je některá lokalita nevhodná, mezi činiteli figuruje 0 a nemůže tak vyjít jiný výsledek než 0. Přehledná ukázka případů, které mohou nastat se nachází níže: 𝑥 = 1∙1= 1

𝑥 =1∙0=0

𝑥 =0∙0=0

X v tomto případě představuje hodnotu pixelu ve výsledném rastrovém souboru. Výsledný rastrový soubor byl pojmenován Times1.

50

7.1.4 Hledání ploch, které mají požadovaný sklon na malém území Je poměrně zřejmé, že některé pixely s hodnotou 1 z předchozí části nesplní podmínku výškového rozdílu nejméně 200 metrů. Tyto body bylo nutné eliminovat pomocí dalšího použití funkce Focal Statistics, tentokrát s podstatně menším poloměrem sousedství, který provedl analýzu jednotlivých malých částí svahu (obr. 14).

Obr. 14 Ukázka 2 modelových situací, které mohou nastat: svah s proměnným sklonem (vlevo), svah s konstantním sklonem (vpravo). (Pozn. veškeré délky jsou na obrázku uvedeny jen přibližně, pro ilustraci).

Na obr. 14 jsou znázorněny 2 příklady situací, které mohou nastat. V obou případech svah splňuje podmínku celkového průměrného sklonu. Oba svahy mají také stejné převýšení na stejné vzdálenosti. Tyto svahy se zdánlivě podobnými parametry se však rozhodujícím způsobem liší ve sklonech v jejich různých částech. Pravá strana obrázku znázorňuje svah s konstantním sklonem, který splňuje předepsané podmínky ve všech částech svahu. Takový svah je pro stavbu PVE ideální. V druhém případě (vlevo) však není sklon svahu po celou dobu konstantní – svah obsahuje části s vyšším sklonem a části s nižším sklonem. Části s nižší sklonem nesplňují podmínku požadovaného sklonu, a proto celý svah nevyhovuje. Teoreticky by bylo možné provést terénní úpravy – odstranění zeminy či skalního podloží v částech svahu, přemostění sníženin, vyhloubení tunelů

51

pro potrubí. Tyto stavební práce by však celkovou stavbu prodražily, a proto je alespoň pro tyto případy zavrhneme. U následujícího použití funkce Focal Statistics bylo jedinou podmínkou, kterou bylo nutno dodržet, minimální velikost sklonu svahu. Uvážíme-li, že nebudou prováděny žádné rozsáhlé terénní úpravy, bude tato hodnota stejná jako v předchozím případě, tedy: 𝛼𝑚𝑖𝑛 = 8°

Poloměr kružnice sousedství r bylo potřeba určit tak, aby byly výsledky co nejpřesnější. Poloměr r neměl být příliš velký, aby byly eliminovány případy popsané na obr. 14 vlevo. Zároveň měl být dostatečně velký, aby bylo do výpočtu fokální statistiky zahrnuto dostatečné množství pixelů, aby případné malé rovné plošiny nebo terasy nevyřadily celý, jinak vhodný svah. Jako optimální vzdálenost byla určena hodnota: 𝑙 = 20 𝑚

Protože tentokrát bylo potřeba vyhledat místa se sklonem výhradně větším než 8°, poloměr kružnice sousedství musel být roven polovině vzdálenosti l.

Použitý vzorec tedy vypadal takto:

𝑟=

𝑙 2

FocalStatistics_sa (Raster_TIN, Focal10_Raster_TIN, {CIRCLE; 10; MAP}, RANGE, ignore_nodata) Nyní bylo potřeba vypočítat minimální převýšení h20, tj. převýšení mezi dolní a horní nádrží, při kterém bude sklon svahu nejméně 8° a vzdálenost l nebude větší než 20 metrů. ℎ20 = tan 𝛼 ∙ 𝑙

ℎ20 = tan 8° ∙ 20 = 2,81 𝑚

Analogicky s předchozími částmi následovalo použití funkce Greater Than Equal: GreaterThanEqual_sa (Focal10_Raster_TIN; 2,81; Focal10_ok) Výsledkem byl opět rastrový soubor, jehož pixely mají hodnotu 1 nebo 0. Pixely s hodnotou 1 splňují podmínku předepsaného sklonu nejméně 8°. Za této situace je možné (a velmi pravděpodobné), že tuto podmínku splňují také některé pixely s hodnotou 0. Stejně jako v předchozí části se jedná především o vrcholové partie a úpatí svahů, z jejichž jedné strany vede prudký svah s dostatečným sklonem, ale z druhé strany se nachází rovná plocha (popř. svah s opačným sklonem). Takovéto plochy se mohou nacházet v úzkém pásu kolem ploch s hodnotou 1, tentokrát s šířkou nejvýše 10 metrů. V tomto pásu jsou pochopitelně opět také plochy, které potřebný sklon nemají, ty budou odstraněny později.

52

Pás široký 10 metrů byl stejně jako v předchozí části vytvořen použitím funkce Focal Statistics: FocalStatistics_sa (Focal10_ok, MAXIMUM, ignore_nodata)

Focal10_ok+2,

{RECTANGLE;

5,

5;

CELL},

Fokální statistika v tomto případě hledala nejvyšší hodnotu mezi pixely znázorněnými na obr. 15. Tentokrát nebyl zvolen kruhový tvar sousedství, ale tvar sousedství ve tvaru čtverce, což bylo v případě tak malého sousedství dle mého názoru vhodnější. Velikost okolí 5x5 pixelů byla volena z ohledem na velikost pásu 2 pixely.

Obr. 15 Znázornění pixelů zahrnutých do výpočtu Fokal Statistics při nastavení „RECTANGLE; 5, 5; CELL“. Pixely zahrnuté do výpočtu jsou znázorněny zeleně (ESRI, ArcGIS desktop, 2011).

Výsledná rastrová vrstva tedy opět byla složená z pixelů dvou hodnot 1 nebo 0. Pokud se v okolí znázorněném na obr. 15 nacházel nějaký pixel o hodnotě 1, právě zpracovávaný pixel získal automaticky hodnotu 1. V opačném případě získal hodnotu 0. Oproti rastrové vrstvě, na kterou nebyla aplikována posledně jmenovaná funkce, se zde nacházejí všechny potenciálně vhodné plochy pro stavbu přivaděče PVE, žádné nebyly vynechány. Výsledný rastrový soubor této části byl pojmenován jako Focal10_ok+2. 7.1.5 Hledání ploch, které mají požadovaný sklon na velmi malém území Ve výsledném rastrovém souboru předchozí části se mohou nacházet ještě malé plochy, které nevyhovují. Jejich odstranění proběhlo pomocí aplikace funkce Slope na původní rastrový soubor. Funkce Slope počítá sklon svahu. Do výpočtu jsou zahrnuty všechny sousední pixely. Výsledkem výpočtu je potom pro každý pixel sklon v nejprudším směru udávaný ve stupních nebo procentech. Funkce Slope byla počítána podle následujícího nastavení: Slope_sa (Raster_TIN, Slope_Raster_TIN, 1) Na prvním místě v tomto nastavení se opět nachází vstupní rastrový soubor, na druhém místě výsledný rastrový soubor. Poslední položka ve vzorci se nazývá tzv. Z-faktor. Jedná

53

se o konstantu, kterou jsou násobeny hodnoty vstupního souboru (využití například při převodu jednotek). V našem případě zadána 1. Pixely s dostatečným sklonem jsou vyselektovány opět pomocí funkce Greater Than Equal: GreaterThanEqual_sa (Slope_Raster_TIN; 8; Slope_ok) Výsledný rastrový soubor této části byl pojmenován jako Slope_ok. 7.1.6 Selekce ploch vhodných pro stavbu přivaděče Nyní jsou k dispozici 3 rastrové soubory, výstupy předchozích 3 částí. Při prvním pohledu by se mohlo zdát, že některou z části bylo možné vynechat. Především 2. část – hledání lokalit s požadovaným sklonem na malém území se může zdát zbytečná, nahraditelná 3. částí. Ve skutečnosti však každá z částí přispěla svým dílem k celkovému výsledku. Zmíněná druhá část má například za úkol eliminovat specifický typ terénu s vyvýšeninami a sníženinami s prudkým skonem svahu, ale s malým převýšením (který následně přechází ve velmi prudký svah s převýšením 200 metrů). Takový terén by byl po použití pouze 1. a 3. části vyhodnocen jako vhodný, i když z části vhodný není. Je pravděpodobné, že takových ploch bude v testovacím území velmi málo, možná zde nebude žádná, přesto je žádoucí 2. část nevynechat. Výstupy z předchozích 3 částí byly pracovně pojmenované takto: • Times1 • Focal10_ok+2 • Slope_ok Každý z nich je tvořen pixely s hodnotami 0 a 1. Pixel s hodnotou 1 je vždy lokalita, která splňuje některou z podmínek. Potenciálně vhodné lokality pro vybudování potrubí PVE z hlediska přírodních podmínek musí splňovat všechny z výše uvedených podmínek. Je to tedy průnik vhodných lokalit z těchto 3 souborů, který získáme dvojím použitím již dříve jmenované funkce Times podle stejného principu, jaký již byl popsán v první části. Times_sa (Times1, Focal10_ok+2, Times2) Times_sa (Times2, Slope_ok, Prirodni_podminky_final) Výsledný rastrový soubor Prirodni_podminky_final.

splňující

54

technické

podmínky

byl

pojmenován

V našem testovacím území bylo přibližně 57,5 % jeho rozlohy vyhodnoceno jako vhodné území pro stavbu přivaděče PVE. Vzhledem k tomu, že testovací území se nachází v Jizerských horách a řešeny jsou pouze malé přečerpávací vodní elektrárny, není to žádné překvapení. Je zřejmé, že některé pixely i v tomto souboru jsou nevhodné. Například některé osamocené shluky modrých pixelů jistě nemohou splnit podmínku převýšení 200 metrů, pokud se nejedná o tak velké skalní srázy. Pravděpodobně však jde jen o nedokonalosti použité metodiky, jelikož se v daném území tak velké skalní srázy nenachází, což lze ověřit např. v turistické mapě. Pozitivní je, že se podařilo vyčlenit poměrně velké množství pixelů (přibližně 42,5 %), které jsou pro stavbu potrubí PVE s velkou pravděpodobností nevhodné, což značně zjednoduší další vyhledávání. Další podmínky, které je nutno dodržet, velikost nevhodných ploch jistě ještě výrazně zvýší.

7.2 Zástavba Specifický typ území z hlediska možné stavby PVE jsou zastavěné oblasti. V kontextu této diplomové práce jde pro jednoduchost nejenom o samotné budovy, ale také o celé soukromé pozemky v obcích a většinu veřejných prostranství v obcích, tj. zahrady, parky, parkoviště a jiné zpevněné plochy, atd. Teoreticky by bylo možné přes některé výše zmíněné plochy vést např. přivaděč PVE, avšak odlišení těchto ploch od ostatních ploch by bylo značně komplikované. Proto jsou zastavěná území brána jako území nevhodná pro stavbu PVE. V případě větších PVE se dokonce často hovoří o ochranné zóně 1 km kolem zástavby, ve které nesmí být stavěna žádná PVE. Vzhledem k tomu, že jsou navrhovány PVE o výkonu do 5 MW, a také proto, že nejenom zvolené testovací území, ale i celá Česká republika je velmi hustě osídlena, a nalezených lokalit by tak bylo velmi málo, ochranná zóna kolem zástavby nebyla v této práci řešena. Plochy splňující parametry zástavby byly ručně vektorizovány z turistické mapy (mapy.cz). Tento proces probíhal v programu OCAD 10 11, především díky jednoduchosti a velké rychlosti práce. Výsledek byl následně exportován do formátu *.shp – vznikl tedy soubor zastavba.shp. Další kroky probíhaly opět v programu ArcGIS 10 v následujícím pořadí: 1. Převod do rastrového souboru Konverze do rastrového souboru proběhla pomocí funkce Polygon To Raster (Conversion). Program OCAD 10 je jednou z nejnovějších verzí kartografických softwarů OCAD (v současnosti nejaktuálnější je verze OCAD 11). Výhodou tohoto programu, primárně určenému pro tvorbu map pro orientační běh, je především jednoduchost práce a podpora celé řady datových formátů (OCAD, 2012). 11

55

PolygonToRaster_conversion (zastavba.shp, SYMBOL, zastavba_raster, {5}) Výsledný soubor měl název zastavba_raster. 2. Aplikace funkce Is Null Funkce Is Null (Spatial Analyst) přiřadí každému pixelu bez hodnoty (hodnota no data) hodnotu 1 a všem ostatním pixelům s jakoukoliv hodnotou hodnotu 0. IsNull (zastavba_raster) Výsledný soubor má název Is_null_zastavba. 3. Vytvoření rastrového souboru s hodnotou 1 Pro další postup bylo potřeba vytvořit rastrový soubor pokrývající celé testovací území, jehož všechny pixely mají hodnotu 1. Způsobů je několik. V našem případě byl využit soubor Prirodni_podminky_final, což je výsledný soubor kapitoly analyzující výškové poměry. Hodnoty jednotlivých pixelů tohoto souboru nejsou podstatné, důležitý byl fakt, že tento soubor má přesnou velikost testovacího území. Hodnoty všech pixelů byly v Raster Calculatoru vynásobeny 0 a k výsledku byla následně přičtena 1. RasterCalculator ("Prirodni_podminky_final " * 0+1, Raster_cela_plocha) Rastrový soubor pokrývající testovacího území hodnotou všech pixelů 1 má tedy název Raster_cela_plocha. 4. Vytvoření dalšího rastru Rovněž bylo nutné vytvořit raster, do kterého se uloží nové informace po průběhu funkce Mosaic. K tomu může posloužit jakýkoliv raster o velikosti testovacího území. Na hodnotách jednotlivých pixelů nezáleží, protože všechny jeho stávající hodnoty se přepíšou hodnotami jinými. V našem případě byl raster Raster_cela_plocha zkopírován a uložen pod názvem zastavba_final. 5. Zvětšení rastrového souboru na velikost testovací plochy Rastrový soubor Is_null_zastavba je tvořen ostrůvky ploch s hodnotou 0 (zastavěné plochy) a zbývajícími plochami s hodnotou 1. Tento rastr však nepokrývá celé testovací území. Funkce Polygon To Raster totiž vytvořila rastrový soubor pouze takové velikosti, aby uvnitř ležely všechny pixely zástavby. Zastavěné oblasti však shodou okolností nesahají až ke všem okrajům testovacího území. Rastrový soubor tak bylo potřeba zvětšit, což bylo provedeno pomocí funkce Mosaic (Data Management) s následujícím nastavením: Mosaic_management (Raster_cela_plocha, Is_null_zastavba, zastavba_final, LAST, FIRST, {-1})

56

Pomocí funkce Mosaic lze spojit rastry z několika vstupních souborů do jednoho. V našem případě probíhalo spojování 2 souborů, přičemž většina plochy jednoho rastru byla překryta druhým rastrem. Jinými slovy, k jednomu rastru byla připojena část rastru druhého. Jako vstupní soubory byly použity rastry Raster_cela_plocha a Is_null_zastavba. V položce Mosaic Operator bylo zvoleno LAST, v položce Mosaic Colormap Mode hodnota FIRST. Hodnota NoData byla nastavena na -1. Výsledek byl uložen do rastrového souboru zastavba_final. 7.2.1 Vyčlenění zastavěných území z vhodných ploch pro stavbu přivaděče Zastavěné plochy byly z vhodných ploch pro stavbu přivaděče vyloučeny pomocí funkce Times – pouhým vynásobením souborů Prirodni_podminky_final a zastavba_final. Times_sa (Prirodni_podminky_final, zastavba_final, privadec_final) Pixely zastavěné oblasti mají hodnotu 0 a po jejich vynásobení s jakýmkoliv pixelem ze souboru Prirodni_podminky_final obdržíme pixel s hodnotou 0 – nevhodná plocha. Pokud dojde k násobení vhodné plochy pro stavbu přivaděče (hodnota 1) s nezastavěnou plochou (opět hodnota 1), obdržíme vhodnou plochu. Výsledný soubor byl pojmenován privadec_final. Jeho grafickou podobu můžete vidět v mapě Jizerské hory – Analýza vhodných ploch pro stavbu přivaděče PVE, kterou naleznete v příloze č. 1. Jak je patrné z přílohy č. 1, testovací území bylo rozděleno na plochy vhodné pro stavbu přivaděče (modrá barva), zastavěné plochy (červená barva) a ostatní plochy (šedá barva). Plochy vhodné pro stavbu přivaděče přitom pokrývají téměř 42 % testovacího území. Zastavěné plochy tak v našem testovacím území ořezaly vhodné plochy pro stavbu přivaděče o 15,5 %.

7.3 Hledání ploch pro stavbu nádrží Na rozdíl od ploch pro stavbu přivaděče, kde je potřeba co největší sklon terénu, plochy pro stavbu akumulačních nádrží PVE musí být co možná nejrovnější. To samé přitom platí také pro další stavební objekty PVE, které se budou nacházet v bezprostřední blízkosti nádrží. Tato podkapitola zastřešuje hledání rovných ploch pro obě zmíněné části PVE současně. Pro stavbu akumulačních nádrží PVE je pochopitelně nutné zajistit dokonale rovnou plochu o dostatečné velikosti. Najít takové plochy je velmi obtížné, proto se už předem počítá s určitými terénními úpravami – zarovnáním terénu. Nejprve je nutné určit, do jakého sklonu lze plochu ještě považovat za únosnou pro takové terénní úpravy, jejichž cena se odvíjí od množství a typu přesunuté zeminy a velmi významně roste při nutnosti zasáhnout do skalního podloží. Podle obecně platné klasifikace georeliéfu jsou rovinné

57

plochy definovány jako plochy se sklonem 0-2°. V případě tak podrobných výškových dat, jako je DMR 4, by podle tohoto kritéria bylo vybráno jen málo vyhovujících ploch. Do analýzy tak byly zahrnuty také mírně skloněné plochy (se sklonem 2-5°). Celkově tedy byly hledány plochy se sklonem do 5°, což je ještě přijatelná hodnota sklonu terénu, který má smysl terénními úpravami zarovnávat do dokonale rovné plochy. Pro výběr ploch se sklonem do 5° lze využít rastrový soubor Slope_Raster_TIN vytvořený v minulé podkapitole. Ten pro každý pixel podává informaci o sklonu v nejprudším směru udávaný ve stupních. Na soubor Slope_Raster_TIN byly po řadě aplikovány následující funkce: 1. Less Than Equal Pomocí funkce Less Than Equal (Spatial Analyst) byly vybrány pixely se sklonem menším nebo rovno 5°. LessThanEqual (Slope_Raster_TIN, slope_less_than_equal_5, {5}) Pixelům se sklonem menším nebo rovno 5° byla přiřazena hodnota 1. Ostatní pixely nabyly hodnoty 0. Výsledný soubor byl uložen jako slope_less_than_equal_5. 2. Focal Statistics Nyní bylo potřeba vybrat souvislé plochy o dostatečné velikosti, aby na nich bylo možné vybudovat akumulační nádrže a další stavební plochy PVE, což by se dohromady mělo bez problémů vtěsnat na území o rozloze 120 x 200 m. Nastavení funkce Focal Statistics bylo následující: FocalStatistics_sa (slope_less_than_equal_5, {CIRCLE; 60; MAP}, MEAN, ignore_nodata)

Focal60_

slope_less_than_equal_5,

Funkce Focal Statistics s tímto nastavením vypočítá pro každý pixel průměrnou hodnotu z hodnot všech pixelů uvnitř kružnice o poloměru 60 m. Výsledný soubor měl název Focal60_ slope_less_than_equal_5. 3. Equal To Pomocí funkce Equal To (Spatial Analyst) byly vybrány všechny pixely s hodnotou 1, jinými slovy takové pixely v jejichž okruhu 60 m se nacházejí výhradně pixely se sklonem menším nebo rovno 5°. Equal (Focal60_ slope_less_than_equal_5, Focal60_equalto1, {1}) Výsledný soubor byl pojmenován Focal60_equalto1.

58

4. Focal Statistics Následovala opět Focal60_equalto1.

aplikace

funkce

Focal

Statistics,

tentokrát

na

soubor

FocalStatistics_sa (Focal60_equalto1, vsechny_rovne_plochy, {CIRCLE; 60; MAP}, MAXIMUM, ignore_nodata) Výše uvedenou posloupností funkcí byly nalezeny všechny plochy, které mají sklon menší nebo roven 5° a zároveň zaujímají plochu kružnice o poloměru 60 m. Výsledný soubor byl pojmenovaný vsechny_rovne_plochy. 5. Vyčlenění zastavěných ploch Zastavěné plochy byly v této práci automaticky považovány za plochy nevhodné pro stavbu jakékoliv komponenty PVE. Proto bylo žádoucí tyto plochy vyčlenit. K tomu posloužila funkce Times (Spatial Analyst). Times_sa (vsechny_rovne_plochy, zastavba_final) Funkcí Times byly v tomto případě vynásobeny odpovídající si pixely mezi oběma vstupními soubory. Pokud pixel splňoval podmínky dostatečně velké rovné plochy (měl hodnotu 1) a zároveň se nenacházel v zastavěné oblasti (měl opět hodnotu 1), výsledkem po násobení obou hodnot byla opět hodnota 1, tedy vhodná plocha. V ostatních případech, kdy mezi činiteli figurovala 0, byl výsledný součin 0, tedy nevhodná plocha. Nyní mohly nastat případy, že rovná plocha s dostatečnou velikostí byla „zmenšena“ zastavěnou plochou a rázem díky nedostatečné velikosti nabyla statusu nevhodná. Proto bylo nutné ještě jednou zopakovat posloupnost funkcí z bodů 2-4. (Focal Statistics – Equal To – Focal Statistics). Po průběhu těchto funkcí byl konečně k dispozici finální soubor s rovnými plochami – rovne_plochy_final. Následujícím krokem mělo být hledání konkrétních lokalit pro stavbu PVE – hledání dvojice rovných ploch, jejichž nadmořská výška se liší nejméně o 200 metrů a mezi nimiž je sklon svahu nejméně 8° (soubor privadec_final). Aby bylo toto hledání jednodušší, byly vhodné rovné plochy rozděleny do 3 intervalů podle nadmořské výšky: a) Rovné plochy o nadmořské výšce 300 – 600 m n. m. b) Rovné plochy o nadmořské výšce 600,1 – 800 m n. m. c) Rovné plochy o nadmořské výšce 800,1 – 1100 m n. m. Rozdělení bylo provedeno v Raster Calculatoru. S těmito nastaveními: -

Pro variantu a) ( "tin_TinRaste1" <= 600) * ( "plochy_pro_nadrze_final")

59

-

Pro variantu b) ("tin_TinRaste1" > 600) * ( "tin_TinRaste1" <= 800) * ("plochy_pro_nadrze_final") Pro variantu c) ("tin_TinRaste1" > 800) * ( "plochy_pro_nadrze_final")

Rozdělení do těchto intervalů není náhodné. Do intervalu b) spadají plochy položené v rozpětí nadmořských výšek 200 m. V případě intervalů a) a c), pokud vezmeme v úvahu nejnižší a nejvyšší bod území, je teoretické rozpětí jen o něco málo vyšší než 200 m, přičemž po zběžném prozkoumání turistické mapy víme, že tyto 2 extrémy nejsou vhodnými lokalitami. Požadovaný spád by přitom měl být nejméně 200 m. V mapě tak hledáme dvojice nádrží odlišné barvy, mezi nimiž se nachází plocha vhodná pro stavbu přivaděče. Grafický výstup, který slouží jako podklad výše uvedeného hledání, představuje mapa Jizerské hory – Analýza vhodných ploch pro stavbu PVE, kterou naleznete v příloze č. 2. Veškeré vhodné rovné plochy jsou zde zobrazeny odstínem zelené barvy – podle nadmořské výšky, ve kterém se plochy nachází. Fialovou barvou jsou potom znázorněny plochy s dostatečným sklonem a spádem. Principem hledání je myšlenka, že pokud se dostaneme z plošky jednoho odstínu zelené barvy do plošky jiného odstínu zelené barvy po přímé spojnici nebo po spojnici blízké přímce, která jde po celé své délce přes fialovou plochu, byla nalezena vhodná lokalita pro stavbu PVE. Ve skutečnosti je to ovšem složitější. Je nutné si uvědomit, že souvislá fialová plocha nemusí nutně znamenat prudký svah v jednom směru, může jít pouze o 2 prudké svahy, mezi nimiž se nachází úzké údolí. Při hledání je proto nutné pracovat s turistickou mapou a použitelnost vytipovaných lokalit v ní ověřit. Pro naše testovací území byly výše uvedenou metodou vytipovány 3 lokality, které vyhovují sklonitostním podmínkám a nenacházejí se v zastavěném území. Tyto lokality byly pojmenované pracovními názvy Souš, Bohdalovice a Javorník (podle nejbližších sídel, popř. kopců). Každá z těchto lokalit má určité výhody a nevýhody, které vychází z dalších podmínek, které je nutné při plánování PVE zajistit, avšak musí být u každé lokality posuzovány individuálně. Podle dodržení (případně nedodržení) těchto podmínek lze navrhované lokality porovnat a následně, stanovit, zda jsou vhodné. V následující podkapitole naleznete přípravu dat pro posuzování těchto regulativů pro každou navrhovanou lokalitu.

7.4 Analýzy dalších regulativů V předcházející podkapitole byly vytipovány potenciálně vhodné lokality pro stavbu PVE malého typu. Existuje však celá řada regulativů, které doposud nebyly do výběru zahrnuty. Většinou se jedná o regulativy, které nelze popsat žádným jednoduchým

60

algoritmem. Jejich splnění tak musí být posuzováno jednotlivě, případ od případu. I tak lze toto posuzování zjednodušit přípravou podkladových dat, čímž se zabývá právě tato kapitola. 7.4.1 Vodní toky Jednou z velmi důležitých podmínek pro stavbu PVE je přítomnost vodního toku v těsné blízkosti plánované dolní, popř. horní nádrže. Nádrže PVE o výkonu do 5 MW lze sice teoreticky naplnit cisternami, avšak možnost naplnění z vodního toku je velké plus, ať už z důvodu nižší ceny naplnění, tak také kvůli možnosti průběžného doplňování akumulačních nádrží v případě potřeby (v období, kdy výpar převyšuje množství srážek). Obtížnost naplnění akumulačních nádrží vodou z blízkého vodního toku je však velmi obtížné algoritmicky popsat. Obtížnost naplnění je totiž nejenom funkční hodnotou vzdálenosti akumulační nádrže od vodního toku, ale také dalších vlivů (převýšení mezi vodním tokem a nádrží, výškovým profilem terénu, množstvím překážek). V určitých situacích je výhodnější vykopat spojovací kanál, v jiných je naopak nutné vodu čerpat potrubím. Obtížnost naplnění je tak nutné posuzovat individuálně pro každou navrhovanou lokalitu. Pro jednodušší posuzování bylo příhodné podkladová data upravit do mapového výstupu. Jako podkladová data byla použita vrstva Vodni_toky.shp (ořezaná na velikost testovacího území), která byla stažena z volně dostupné databáze DIBAVOD. Jde o vodní toky IV. řádu a výše. Vodní toky v tomto souboru velmi dobře kopírují terén vytvořený z DMR, tj. protékají údolími. Naproti tomu vodní toky z databáze ArcČR500 mají nižší přesnost. Vodní toky z ArcČR500 v některých případech protékají ve svazích a na jiných nepravděpodobných místech. K dispozici byl i soubor vodních toků nižších řádů. Tento soubor však nebyl využit, neboť tyto vodní toky již po většinu roku nemají dostatečný průtok, který by v přijatelném časovém horizontu nedokázal naplnit ani vodní nádrže malé PVE. Pro popsání obtížnosti naplnění vodní nádrže vodou z blízkého vodního toku byla pro pomocné účely zavedena nová veličina – obtížnost naplnění vodou (značena D). Počítá se podle vzorce: 𝐷 =𝑙∙𝐻

kde l značí „nejvýhodnější“ 12 vzdálenost místa od vodního toku a H značí nadmořskou výšku. Všechny 3 veličiny jsou udávány v metrech. Pojem „Nejvýhodnější“ vzdálenost v tomto případě nemusí znamenat nejkratší vzdálenost (přímou), ale vzdálenost, kudy je nejvýhodnější potrubí vést. Do trasy potrubí totiž často významným způsobem promlouvá výškový profil, který musí potrubí překonat. 12

61

Obtížnost naplnění vodou byla v programovém prostředí ArcGIS 10 počítána aplikací následujících funkcí na vrstvu Vodni_toky.shp: 1. Výpočet Path Distance Pomoc funkce Path Distance (Spatial Analyst) byla určena „nejvýhodnější“ vzdálenost každého pixelu od vodního toku (toho, od kterého je „nejvýhodnější“ přístup). Druhým vstupním parametrem pro tuto funkci byl soubor Raster_TIN, což je Digitální model terénu 4. generace v rastrové podobě. Maximální vzdálenost byla nastavena na 10000 m, což je hodnota, která zaručuje pokrytí celého testovacího území. PathDistance_sa (Vodni_toky.shp, PathD_vodni_toky, Raster_TIN, {10000}) Výsledný soubor byl pojmenován PathD_vodni_toky. 2. Výpočet obtížnosti naplnění vodou Obtížnost naplnění vodou byla počítána vynásobením souboru PathD_vodni_toky se souborem Raster_TIN. Times_sa (PathD_vodni_toky, Raster_TIN, Times_vzdalenost_vodni_toky) Výsledkem je soubor Times_vzdalenost_vodni_toky. 7.4.2 Vodní nádrže Velmi výhodnou variantou je využití již existující vodní nádrže jako dolní (popř. horní) nádrže PVE. Vodní nádrž se pochopitelně musí nacházet v místě, ze kterého je možné vést přivaděč. Ačkoliv je úspěšné realizování této varianty poměrně málo pravděpodobné, byly existující nádrže zařazeny do analýzy vhodných lokalit pro stavbu PVE. K tomuto účelu byl použit soubor Vodni_nadrze.shp (ořezaný na velikost testovacího území), který byl stejně jako v případě vodních toků stažen z databáze DIBAVOD. Soubor Vodni_nadrze.shp tak společně se souborem Times_vzdalenost_vodni_toky sloužil jako podkladový soubor pro mapový výstup Jizerské hory – Obtížnost naplnění nádrží vodou v případě stavby PVE, který naleznete v příloze č. 3. Obtížnost naplnění vodou je zde znázorněna barevnou škálou od bledě žluté po hnědou, přičemž čím vyšší hodnota (hnědá), tím obtížnější (nákladnější) je naplnění případné nádrže v daném místě. Pokud se hodnota obtížnosti naplnění blíží 0, vytipované místo pro nádrž se nachází v bezprostřední blízkosti vodního toku. Zároveň jsou v mapě znázorněny také již existující vodní plochy, které svou velikostí a objemem s přehledem splňují požadavky na nádrž pro PVE o výkonu 5 MW. V našem testovacím území jsou takové nádrže 2 – vodní nádrž Josefův Důl a vodní nádrž Souš.

62

7.4.3 Obnovitelné zdroje energie Jedním ze základních požadavků pro stavbu PVE je přítomnost OZE v dané lokalitě. PVE, OZE a lokální odběratelé by tak podle Smart Grids v ideálním případě tvořily komplexní celek elektroenergeticky téměř nezávislý na okolí. PVE a OZE by v tomto celku pracovaly v součinnosti tak, že dodávka elektrické energie k odběrateli by byla dle jeho potřeb. Seznam OZE, které jsou v současné době v provozu, a také seznam těch, kterým již byla přidělena licence pro výrobu elektřiny, se nachází na webových stránkách Energetického regulačního úřadu (ERU). Pomocí filtrů, v němž byl nastaven požadovaný okres, stav žádosti a minimální výkon 0,5 MW, bylo v našem testovacím území nalezeno 21 OZE (Energetický regulační úřad, 2012). Konkrétně se jedná o 15 malých vodních elektráren (MVE), 4 fotovoltaické elektrárny (FVE), 1 výtopna a 1 teplárna. Poslední dva jmenované zdroje ve skutečnosti nemusí být OZE (nejsou k dispozici bližší údaje o používaném palivu), avšak prvotní funkcí těchto zdrojů je ohřev teplé vody 13. Prvotní funkcí malých PVE je akumulace energie z neregulovatelných OZE. Mezi čistě neregulovatelné OZE přitom z výše nalezených můžeme zařadit pouze 4 FVE. Výrobu elektřiny z MVE lze ve většině případů určitým způsobem regulovat (až na extrémní období sucha nebo záplav). Do naší analýzy tak byly nakonec zařazeny pouze 4 zmíněné FVE. Nutno ovšem podotknout, že v našem testovacím území je velký potenciál pro stavbu dalších neregulovatelných OZE. A podle současné politiky EU se dá také předpokládat, že se neregulovatelné OZE budou stavět, což ostatně potvrzují další žádosti o připojení OZE do elektrizační soustavy v tomto regionu České republiky. Větrné podmínky jsou v některých místech Jizerských hor velmi dobré pro stavbu větrných elektráren (VtE). Jedinou překážkou tohoto typu OZE je hrozba estetického znečištění jedinečné krajiny Jizerských hor. Pokud jde o FVE, jejich stavba se dá v našem testovacím území předpokládat především na střechách domů a továren v zastavěných oblastech. Po vyhledání neregulovatelných v současné době fungujících OZE vyhovujících našim požadavkům je bylo nutné zakreslit do mapy. Po rozkliknutí jednotlivých žádostí na stránkách ERU lze vidět další informace. V našem případě bylo klíčové především číslo katastrálního území a nějaká další upřesňující informace jako jsou parcelní čísla stavební nebo pozemkové parcely. Pomocí toho, a např. pomocí funkce Nahlížení do Katastru nemovitostí z webových stránek ČÚZK (Český úřad zeměměřičský a katastrální, 2012), je možné tyto parcely přesně lokalizovat. Tyto lokality byly následně ručně překresleny do mapy a exportovány jako soubor OZE.shp. Ty byly následně použity, společně OZE ve skutečnosti bylo nalezeno o něco víc, avšak v některých případech obsahovaly pouze neúplné informace Nebylo je tedy možné přesně lokalizovat apod. Tyto OZE nebyly při analýze brány v úvahu. 13

63

se sítěmi VN (viz níže), v mapovém výstupu Jizerské hory – Začlenění PVE do elektrizační soustavy České republiky, který naleznete v příloze č. 4. 7.4.4 Sítě vysokého napětí Přítomnost sítě vysokého napětí v blízkosti plánované PVE je další poměrně důležitou podmínkou, jejíž splnění ovšem není nezbytně nutné. Její nepřítomnost totiž lze řešit, avšak za zvýšených finančních nákladů na stavbu a provoz celé PVE. Ačkoliv je napojení sítě vysokého napětí na PVE nezbytné, v případě její nepřítomnosti by v středoevropských podmínkách (myšlena velikost území a hustota sítí VN) neměl být problém vedení VN postavit. Podle energetiků se cena za 1 kilometr sítě VN o napětí 35 kV v současné době pohybuje mezi 350 000 a 400 000 Kč, v závislosti na terénu, což je poměrně nízká částka ve srovnání s jinými náklady. Pro naše testovací území o rozměrech 12 x 24 km, které je již teď poměrně hustě pokryto sítěmi VN, to v součtu znamená maximální částku za dostavbu vedení (od turbínového soustrojí po napojení na stávající síť VN) pohybující se kolem 1 000 000 Kč. V případě velkého území s malou hustotou sítí VN však situace může být odlišná. Samotná dostavba nového vedení VN však není jediným negativem jeho nepřítomnosti v okolí plánované PVE. Při přenosu elektřiny vznikají ztráty, jejichž velikost se odvíjí od vzdálenosti, na kterou je elektřina přenášena, a na napěťové hladině (čím vyšší napěťová hladina, tím nižší jsou ztráty). Se ztrátami elektřiny pochopitelně souvisí také finanční ztráty, které by se v případě dostavby dlouhého vedení s PVE táhly po celou dobu jejího fungování. Jak již bylo jednou zmíněno, naše testovací území je poměrně malé a hustě pokryté sítěmi VN, takže náklady spojené s dostavbou vedení VN nejsou velké. Přesto lze mezi jednotlivými místy testovacího území najít určité rozdíly, a proto byla vytvořena mapa, která tyto rozdíly popisuje. Nutno ovšem podotknout, že tato mapa není 100 % odrazem reality, neboť počítá s možností napojení nového vedení na jakékoliv místo stávající sítě VN. Ve skutečnosti je však tato problematika daleko složitější. Vhodné místo napojení podléhá složitým bilančním měřením a výpočtům toku elektrického proudu v síti. Jednotlivá místa napojení je tak nutné posuzovat jednotlivě. Přesto by tato mapa mohla sloužit jako dobrý základ pro toto posuzování. Sítě VN, které jsou v oblasti testovacího území na napěťové hladině 35 kV, byly získány, podobně jako v případě dat zástavby, ručním vektorizováním turistické mapy14.

Oficiální soubor se sítěmi VN od lokálního provozovatele distribuční sítě elektřiny (v naší lokalitě ČEZ Distribuce, a.s.) je téměř nemožné získat. Pravděpodobně jde o velmi citlivá data.

14

64

K dispozici tak byla mapová vrstva obsahující všechny sítě VN v testovacím území pojmenovaná VN.shp. Následující analýza pak byla založena na principu prosté lineární změny ceny stavby nového vedení, a také ztrát při přenosu elektrické energie, s rostoucí vzdáleností od již fungujícího vedení VN. Svou roli zde tentokrát nehraje reliéf území, protože má poměrně malý vliv na náklady na stavbu sítě VN. Cenu stavby zvyšuje spíše dostupnost terénu, která může, ale také nemusí s reliéfem korelovat. Pokud jde o ztráty elektřiny během přenosu, tam je vliv reliéfu nulový. Veškeré další stavby a příslušenství pro fungování elektrické sítě (jako jsou transformovny, atd.) je nutné vybudovat za každých okolností (pokud bude mít nové vedení délku 5000 metrů i 50 metrů), a proto cena za jeho výstavbu nebyla brána v úvahu. Teoreticky by bylo možné napojit nové vedení VN na vedení VVN. K transformaci napětí by však bylo potřeba vybudovat velmi nákladná zařízení, a protože je stávající síť VN v testovacím území dostatečně hustá, je zřejmé, že cenově by se to nevyplatilo. Malé přečerpávací elektrárny mají navíc malý výkon (do 5 MW) a tudíž je vhodnější jejich napojení právě na síť VN. V určitých situacích však může být napojení nového vedení na síť VVN výhodnějším řešením. Pro přehled jsou proto sítě VVN v této mapě také znázorněny. Samotné analýze však byly podrobeny pouze sítě VN. K tomu byla využita funkce Euclidean Distance. Funkce Euclidean Distance (z extenze Spatial Analyst) počítá pro každý pixel přímou (Euklidovskou) vzdálenost od nejbližších vybraných pixelů. V našem případě značily vybrané pixely sítě VN v rastrovém souboru, do něhož byl automaticky (v rámci průběhu funkce Euclidean Distance) převeden soubor VN.shp. Vznikl tak rastr, jehož každý pixel nesl informaci o vzdálenosti. EucDistance (VN.shp, {10000 METERS}, {5}) V rámci funkce Euclidean Distance lze nastavit maximální prahovou vzdálenost, přes kterou již funkce nebude počítat hodnoty (nastaví hodnoty NoData). V našem případě bylo žádoucí zajistit průběh funkce pro celé testovací území, prahová hodnota tak byla nastavena na 10000 metrů, což je hodnota, které není možné vzhledem k hustotě sítě VN v našem případě dosáhnout. Velikost jednoho pixelu byla opět nastavena na 5 metrů. Výstupní soubor měl název Euclidean_VN. Soubor Euclidean_VN spolu se souborem OZE.shp byly použity pro tvorbu již zmíněného mapového výstupu Jizerské hory – Začlenění PVE do elektrizační soustavy České republiky, který naleznete v příloze č. 4. Z mapy je patrné, že největší Euklidovská vzdálenost pixelu v našem testovacím území k nejbližší síti VN nepřekračuje 3500 m, což jen potvrzuje prvotní úvahu, že v našem testovacím území by vzdálenost

65

od sítě VN neměla hrát žádnou zásadní roli. Všechny vytipované lokality se přitom ani zdaleka nenachází v blízkosti této extrémní hodnoty (generátor nejvzdálenější lokality se nachází méně než 1500 m od sítě VN) 7.4.5 Chráněná území Specifickým případem je posuzování možnosti umístění PVE uvnitř chráněného území. Chráněná území mohou, ale také nemusejí, být překážkou při stavbě PVE. Území, která podléhají určitému stupni ochrany, navíc existuje několik typů, přičemž u každého typu lze očekávat rozdílnou přísnost posuzování. Obecně ale platí, že poloha PVE mimo chráněná území je výhodnější variantou. Bodové chráněné prvky krajiny (památné stromy, atd.) by neměly stavbu PVE ohrozit (PVE lze ve většině případů v případě potřeby posunout v řádu metrů), a proto nebyly v této práci řešeny. V našem testovacím území se vyskytují následující druhy chráněných území: -

Velkoplošná chráněná území (národní park, CHKO) Maloplošná chráněná území (přírodní rezervace, přírodní památka) Ochranná pásma vodních nádrží a zdrojů

V našem testovacím území se z velkoplošných chráněných území nachází CHKO Jizerské hory a z malé části také Krkonošský národní park (KRNAP). Poloha těchto území byla ručně překreslena z turistické mapy, čímž vznikl soubor velkoplosna_uz.shp. Podobným postupem vznikl také soubor maloplosna_uz.shp obsahující maloplošná chráněná území. Soubory ochranna_pasma_nadrzi.shp a ochranna_pasma_zdroju.shp byly staženy z databáze DIBAVOD a ořezány na velikost testovacího území. S využitím těchto mapových vrstev byl vytvořen mapový výstup Jizerské hory – poloha PVE vůči chráněným územím (příloha č. 5). Z toho je patrné, že jedinou lokalitou, která leží mimo jakákoliv chráněná území, je PVE Bohdalovice. Zbylé 2 lokality leží uvnitř CHKO Jizerské hory, lokalita Javorník také částečně uvnitř KRNAPu. PVE Souš je navíc situována uvnitř ochranného pásma vodní nádrže. 7.4.6 Vojenské újezdy Posuzování možnosti umístění PVE uvnitř vojenského újezdu lze určitým způsobem přirovnat k posuzování možnosti umístění PVE uvnitř chráněného území. Povolení stavby PVE uvnitř újezdu musí být schváleno příslušnými orgány. V našem testovacím území se shodou okolností nenachází žádné vojenské újezdy, a proto je není nutné řešit. V případě výskytu nějakého vojenského újezdu by bylo postupováno podobně jako v případě chráněných území.

66

8 HODNOCENÍ VYTIPOVANÝCH LOKALIT Po analýze sklonitostních poměrů a vyhledání rovných ploch s dostatečnou velikostí vznikla mapa Jizerské hory – Analýza vhodných ploch pro stavbu PVE (příloha č. 2). Pomocí této mapy byly určeny 3 potenciálně vhodné lokality, které splňují základní podmínky pro stavbu PVE. Tyto lokality byly podle nejbližších sídel nebo vrcholů pojmenovány Souš, Bohdalovice a Javorník. Existuje však celá řada dalších podmínek, jejichž dodržení je důležité. Je však velmi obtížné nalézt vhodný algoritmus pro jejich jednoduché posuzování, a proto musí být mnohdy posuzovány každá zvlášť. Aby bylo posuzování jednodušší, bylo v rámci předchozí kapitoly vytvořeno několik mapových výstupů (příloha č. 3 - 5). Součástí hodnocení byl také terénní výzkum, který byl proveden u všech 3 vytipovaných lokalit. Cílem výzkumu bylo především odhalení případných nedostatků použitého způsobu vyhledávání a dalších předem neočekávaných skutečností, se kterými by bylo vhodné v budoucnu počítat. Ačkoliv se lokalita může jevit z mapy jako vhodná, ve skutečnosti může být situace zcela odlišná. Během výzkumu bylo pořízeno také několik aktuálních fotografií důležitých míst, která měla být součástí PVE. Protože jsou všechny lokality v současné době pod sněhovou pokrývkou, byly k některým fotografiím ze zimního období přiloženy také fotografie z letního období (pořízené např. pomocí webové aplikace Google Street View). Nutno podotknout, že tento terénní výzkum byl spíše informativního charakteru o dané lokalitě a nemůže nahradit detailní terénní výzkum (geologického podloží, svahových procesů, atd.), který by bylo nutné provést v případě výběru některé z lokalit. Porovnání technických parametrů navrhovaných PVE naleznete v tab. 5. Nejdůležitějšími parametry jsou přitom spád a sklon terénu. Již na první pohled je jasné, že nejvyššími hodnotami těchto parametrů se může pyšnit lokalita Souš. Naopak lokalita Javorník má spád i sklon lehce pod mezními hodnotami (spád 200 m, sklon 8°), a dá se tak předpokládat, že tato lokalita bude v konečném výsledku vyhodnocena jako nevhodná.

67

Tab. 5 Technické parametry navrhovaných PVE Souš, Bohdalovice a Javorník. jednotky

Souš

Bohdalovice

Javorník

délka potrubí

m

1398

1491

1544

spád

m

215

210

195

sklon

°

8,74

8,02

7,20

obsah horní nádrže

m2

2 x 1661

2 x 1661

2 x 1661

obsah dolní nádrže

m2

643226

2 x 1661

2 x 1661

8.1 PVE Souš Lokalita Souš se nachází v severní části testovacího území v katastrálních územích obcí Kořenov a Desná. Obě obce jsou položeny uvnitř CHKO Jizerské hory, samotná PVE se navíc nachází v ochranném pásmu vodní nádrže Souš. Podrobnou situaci umístění PVE naleznete v mapovém díle Souš (příloha č. 6). 8.1.1 Dolní nádrž Stěžejní výhodou této lokality je využití přehradní nádrže Souš jako dolní nádrže PVE. Svým objemem (7,5 mil m3) jde o nádrž značně přesahující požadavky PVE malého typu. Kóta koruny hráze se nachází v nadmořské výšce 771,68 m, kóta hrany bočního přelivu je potom o více než 3 metry níže. Využití nádrže Souš by nejen značně zredukovalo náklady na stavbu PVE, ale také vyřešilo problém naplnění nádrží vodou. Je však nutné si uvědomit, že vodní nádrž Souš je významné vodní dílo sloužící jako zásobárna pitné vody pro město Jablonec nad Nisou a okolí, a zároveň je to domov velkého množství ryb a jiných vodních živočichů. Při projektování PVE v této lokalitě je proto nutné brát ohledy i na tyto faktory a reálně počítat s variantou, že využití vodní nádrže Souš pro stavbu PVE nebude příslušnými orgány povoleno. Menším nedostatkem této lokality je poměrně málo místa pro plochu určenou pro objekt čerpacího a turbínového soustrojí a další technické věci. V daném místě totiž kolem břehu vodní nádrže prochází silnice, za kterou již začíná poměrně prudký svah (viz obr. 16). Přesto si myslím, že tato skutečnost není stavebně neřešitelná a PVE by tak bylo možné v tomto místě zrealizovat, i když patrně za vyšší náklady.

68

Obr. 16 PVE Souš - dolní nádrž, plocha určená pro objekt čerpacího a turbínového soustrojí: fotografie z letního období - vlevo (foto Google Street View), aktuální fotografie – vpravo (foto prosinec 2012).

8.1.2 Horní nádrž Horní nádrž je situována do sedla mezi vrchy Hruškové skály a Bílé kameny. Předpokládaná výška okraje obou částí nádrže by byla přibližně ve 990 m n. m., přičemž průměrná výška vodní hladiny by byla o 2 metry nižší. Při plánovaném poloměru obou nádrží 60 m by tak hloubka nádrže činila přibližně 12 metrů.

Obr. 17 PVE Souš: vlevo - pohled do svahu, ve kterém povede přivaděč (foto prosinec 2012), vpravo – místo pro celou PVE – horní nádrže, přivaděč, vodní nádrž Souš (foto prosinec 2012).

69

Obr. 17 PVE Souš – pohled do svahu, ve kterém povede přivaděč (foto prosinec 2012).

8.1.3 Přivaděč Trasa přivaděče, ihned poté, co překoná silnici, začíná prudce stoupat zalesněným svahem až k místu horní nádrže (obr. 17). Přivaděč na 1398 metrech své délky překoná převýšení 215 m, což generuje průměrný sklon více než 8,7°. 8.1.4 Dopravní obslužnost Dopravní obslužnost dolní nádrže u lokality Souš je velmi dobrá. V bezprostřední blízkosti plánované plochy čerpacího a turbínového soustrojí prochází silnice č. 290, spojující obce Desná a Hejnice. Naopak lokalita pro horní nádrž se nachází v zalesněné oblasti v současnosti bez možnosti přístupu těžké techniky. V tomto případě by bylo nutné vybudovat komunikaci o délce přibližně 1500 m, která by byla napojena na silnici vedoucí z Kořenova do osady Jizerka. Nutno podotknout, že stavba takové komunikace by vzhledem k umístění v CHKO Jizerské hory byla velmi obtížná. 8.1.5 Napojení na elektrizační soustavu Napojení PVE Souš na elektrizační soustavu je dobré, avšak ve srovnání se zbylými dvěma lokalitami mírně zaostává. Nejbližší vedení VN se nachází ve vzdálenosti téměř 1500 m od turbogenerátorového soustrojí. Pokud jde o OZE, v blízkosti PVE Souš se žádné nenachází. Protože jde o zalesněné území hluboko uvnitř CHKO Jizerské hory, nedá se v její blízkosti příliš předpokládat stavba větrných ani fotovoltaických elektráren. 8.1.6 Celkové zhodnocení lokality Souš Navrhovaná lokalita Souš je přírodními podmínkami přímo předurčena pro stavbu malé PVE. Nejenomže vysoce převyšuje požadavky na spád a sklon terénu, ale nabízí se možnost využití již existující dolní nádrže. Ušetřenými financemi by bylo možné

70

kompenzovat nutnost složitějších stavebních úprav v místě určeném pro turbogenerátorové soustrojí. Větší náklady na dostavbu komunikace a vedení VN jsou zcela v normě. Jedinou velkou nevýhodou, avšak pravděpodobně zásadní, je poloha lokality v CHKO Jizerské hory. Stavba PVE by v tomto místě pravděpodobně způsobila citelný zásah do krajiny. Realizace PVE by přitom neznamenala pouze stavbu přivaděče a horní nádrže, ale také turbogenerátorové soustrojí na břehu malebné vodní nádrže Souš a komunikaci k horní nádrži vedoucí přes zalesněný hřbet. Takové dílo by se patrně setkalo s velkou kritikou nejen od ochránců přírody, ale také od místních obyvatel a návštěvníků Jizerských hor.

8.2 PVE Bohdalovice PVE Bohdalovice je situována v jižní části testovacího území nedaleko stejnojmenné obce. Celý komplex PVE nezasahuje do žádného chráněného území. Podrobnou situaci umístění PVE naleznete v mapovém díle Bohdalovice (příloha č. 7). 8.2.1 Dolní nádrž Dolní nádrž PVE Bohdalovice by měla vzniknout na rovném prostranství v údolí říčky Kamenice (obr. 18). Voda do nádrží by byla přivedena z tohoto vodního toku, který disponuje dostatečným průtokem pro jejich naplnění. Potrubí určené pro jejich naplnění by bylo vedeno pod obecní komunikací, což by vyžadovalo určité stavební úpravy. V těsně blízkosti dolní nádrže a plochy pro turbogenerátorové soustrojí se nachází oblast drobných zahrádek.

Obr. 18 Plocha pro dolní nádrž PVE Bohdalovice (foto prosinec 2012).

71

8.2.2 Horní nádrž Horní nádrž je situována do horského sedla v blízkosti vrcholu s názvem Na Vrších. Jde o otevřenou plochu využívanou k zemědělské činnosti, patrně je to tedy přímo ideální místo pro stavbu malé vodní nádrže PVE. U horní nádrže na první pohled nejsou patrné žádné stavební komplikace. 8.2.3 Přivaděč Plánovaná trasa přivaděče je z turbogenerátorového soustrojí vedena průchodem mezi zahrádkami přibližně 70 m kolmo do svahu. Je možné, že část plochy zahrádek bude potřeba odkoupit, aby bylo pro přivaděč dostatek místa. Nad zahrádkami se trasa přivaděče stáčí doleva a mírně stoupá nad údolím Bárovského potoka. Přibližně po 570 m potom s využitím stavební konstrukce přemostí menší údolí bezejmenného přítoku a následně pokračuje kolmo svahem až k místu horní nádrže. Tato část o délce 850 m je nejprudší částí celé trasy. Přivaděč na jeho celkové délce 1491 m překonává převýšení 210 m, což dává průměrný sklon svahu 8°.

Obr. 19 PVE Bohdalovice: vlevo - plocha pro turbogenerátorové soustrojí a dolní část svahu pro přivaděč PVE Bohdalovice (foto prosinec 2012), vpravo – plocha pro horní nádrž (foto Google Earth).

8.2.4 Dopravní obslužnost Dopravní obslužnost u lokality Bohdalovice je velmi dobrá u obou nádrží PVE. Místo pro dolní nádrž leží v bezprostřední blízkosti obecní komunikace. Plánovaná plocha pro horní nádrž se nachází v blízkosti zpevněné cesty, zcela vyhovující pro potřeby stavby PVE. V tomto případě by bylo nutné vybudovat přípojku o délce přibližně 100 metrů. 8.2.5 Napojení na elektrizační soustavu Napojení na elektrizační soustavu je v případě PVE Bohdalovice vynikající. V blízkosti plánované plochy pro generátor elektrárny prochází síť VN, dokonce hned několik větví. Nedaleko generátoru funguje fotovoltaická elektrárna, takže PVE by zde

72

měla své využití. Oblast okolo horní nádrže má navíc potenciál pro stavbu větrných elektráren. Jde totiž o celoročně větrné návrší, které však ještě nesahá do nejvyšších partií Jizerských hor a nedošlo by tak k příliš velkému estetickému znečištění krajiny. 8.2.6 Celkové zhodnocení lokality Bohdalovice Lokalita Bohdalovice se na první pohled jeví jako průměrná lokalita, těsně splňuje všechny požadavky, avšak nenabízí žádnou nadstavbu. Velkým plusem Bohdalovic je ovšem fakt, že tato lokalita není zatížena žádnými velkými negativy. Parametry svahu jsou pro PVE dostačující, stejně tak jako plocha pro horní i dolní nádrže a turbogenerátorové soustrojí. Lokalita se nachází mimo CHKO a tudíž se zdá, že stavebním pracím by nemělo nic bránit. Jedinou menší nevýhodou může být zahrádkářská kolonie v okolí dolních nádrží. Je možné, že část zahrádek by muselo plánované PVE ustoupit, což by mohlo přinést komplikace při odkupování pozemků.

8.3 PVE Javorník PVE Javorník se nachází v jihovýchodní části testovacího území nedaleko obce Paseky nad Jizerou. Lokalita leží v chráněném území – na rozhraní CHKO Jizerské hory a Krkonošského národního parku. Podrobnou situaci umístění PVE naleznete v mapovém díle Javorník (příloha č. 8).

Obr. 20 PVE Javorník – plocha určená pro dolní nádrže – vlevo fotka z letního období (foto Google Street View), vpravo aktuální fotka (foto prosinec 2012).

8.3.1 Dolní nádrž Stavba dolních nádrží PVE Javorník je plánována na rovném prostranství horského sedla, mezi kopci Javorník a Tomášovy vrchy (obr. 20). Svou velikostí a technickými

73

parametry je to téměř ideální místo pro stavbu nádrží. V blízkosti dolní nádrže se ovšem nenachází žádný významný zdroj vody, naplnění nádrží by tak muselo být zajištěno cisternami. Vzhledem k poloze PVE Javorník v klimatické oblasti, kde průměrný roční úhrn srážek (700 – 800 mm) převyšuje průměrný roční úhrn výparu z vodní hladiny (600 – 650 mm), by celková roční bilance vody v nádrži měla být kladná (Atlas podnebí Česka, 2007). V extrémních obdobích sucha by však vodní stav v nádržích musel být doplňován. Stojí tedy za zvážení vybudování nádrží s lehce větším objemem, což by přineslo větší vodní rezervu. 8.3.2 Horní nádrž Horní nádrže PVE Javorník jsou situovány na zalesněném horském hřbetě (obr. 21) ve výšce přibližně 870 m n. m. Tato plocha se jeví jako vhodná pro stavbu nádrže PVE.

Obr. 21 PVE Javorník: vlevo - zástavba, kolem které je plánovaná trasa přivaděče; uprostřed a vpravo - plocha určená pro horní nádrže (foto prosinec 2012).

8.3.3 Přivaděč Přivaděč PVE Javorník vede téměř po celé své délce (1544 m) přes otevřená prostranství (louky, pole), až v posledních metrech před horními nádržemi se zanořuje do lesního porostu. Z významné části je přivaděč veden podél zpevněné cesty, což by usnadnilo jeho stavbu. Nedaleko dolních nádrží je trasa přivaděče vedena kolem několika domů, jejichž majitelé by mohli stavbu PVE nést s nelibostí. Jak již bylo avizováno v úvodu kapitoly, sklon trasy, po které je plánováno vést přivaděč nedosahuje mezní hranice 8° (konkrétně průměrný sklon má hodnotu pouze 7,2°). Tato skutečnost velmi snižuje šanci dané lokality na úspěšnou realizaci PVE. Mezi horními a dolními nádržemi navíc není ani dostatečný spád, i když je pouze 5 metrů pod mezní

74

hodnotou. Nabízí se tedy otázka: jak je možné, že byla tato lokalita vybrána během analýzy sklonitostních poměrů? Sklon svahu je dostatečný, takže tento svah mohl být vyhodnocen jako vhodný pro stavbu potrubí PVE. Avšak trasa přivaděče není vedena kolmo na svah, nýbrž šikmo, z důvodu nutnosti situovat nádrže na rovná místa s dostatečnou velikostí, což má za následek prodloužení trasy přivaděče při stejné hodnotě spádu. Sklon trasy přivaděče proto nedosahuje 8°. Spád přivaděče je pod mezní hodnotou, protože nad horským hřbetem, kde je plánována stavba horních nádrží svah dále stoupá do vyšších nadmořských výšek, ve kterých by byla dodržena podmínka dostatečného převýšení, avšak došlo by k porušení jiných, daleko důležitějších podmínek, které stavbu PVE znemožňují. 8.3.4 Dopravní obslužnost Dopravní obslužnost lokality Javorník je velmi dobrá. Plánovaná plocha dolní nádrže se nachází bezprostředně vedle komunikace č. 290 vedoucí z obce Kořenov do obce Sklenařice. Místo pro horní nádrž je potom na zalesněném hřbetě, nedaleko něhož vede zpevněná cesta. Přípojka na tuto cestu by měla délku přibližně 200 m, což je zcela vyhovující. Výhodou této lokality je navíc přítomnost jiné zpevněné cesty v blízkosti plánovaného přivaděče PVE, a to téměř po celé jeho délce. Tento fakt by, v případě realizace této varianty, jistě velmi usnadnil stavbu potrubí. 8.3.5 Napojení na elektrizační soustavu V blízkosti dolní nádrže PVE prochází vedení VN 35 kV. V současné době se v okolí PVE Javorník nenachází žádný OZE, avšak podmínky pro stavbu, ať už větrných elektráren, nebo fotovoltaických elektráren, jsou vhodné. 8.3.6 Celkové zhodnocení lokality Javorník Lokalita Javorník vychází ze všech 3 navrhovaných lokalit jednoznačně nejhůře. Nedodržení podmínky minimálního sklonu svahu je zásadní, a dokonce ne jediná, nevýhoda dané lokality. PVE Javorník se nachází na hranici CHKO Jizerské hory a Krkonošského národního parku, tedy v místě, které podléhá nejvyššímu stupni ochrany. To velmi komplikuje veškeré stavební záměry. Poblíž PVE se navíc nenachází žádný vodní zdroj schopný naplnit nádrže. V blízkém okolí se naopak nachází menší osídlení, jejichž obyvatelé budou PVE hned za jejich okny jen těžko podporovat.

75

8.4 Celkové zhodnocení metodiky Podle metodiky výběru vhodných lokalit pro umístění PVE do 5 MW navrhované v diplomové práci byly v první fázi vytipovány 3 potenciálně vhodné lokality. Ve druhé fázi výběru byly tyto lokality podrobeny dalšímu hodnocení a byla posouzena vhodnost těchto lokalit pro stavbu PVE. Celkově nejlépe z vytipovaných lokalit vychází lokalita Bohdalovice. Tato lokalita splňuje všechny nutné podmínky pro stavbu PVE a dobře dopadlo hodnocení také u všech žádoucích podmínek. Všechny nevýhody této lokality se zdají být řešitelné. Na závěr lze tedy konstatovat, že tato lokalita má potenciál ke stavbě PVE. Z technického hlediska vychází velmi dobře také lokalita Souš, dokonce lépe než Bohdalovice. Nevýhodou této lokality je ovšem její poloha uvnitř CHKO Jizerské hory. Ačkoliv by tato skutečnost nemusela být v některých případech překážkou pro stavbu PVE, po terénním průzkumu je nutné konstatovat, že v tomto místě by PVE, ač malá, pravděpodobně znamenala zásah do překrásné krajiny Jizerských hor. V každém případě, lokalita Souš nemusí být ihned zavrhována, třeba bude odborníky na stavbu PVE nalezeno nějaké přijatelné řešení. V případě 3. lokality – Javorník by realizace PVE byla velmi obtížná. Tato lokalita má spoustu nevýhod, které nejsou vyváženy žádnými výraznými výhodami. Proto tuto lokalitu nedoporučuji pro stavbu PVE. Pokud zhodnotíme použitou metodiku výběru vhodných lokalit, dá se konstatovat, že je k danému účelu použitelná. V testovacím území byla nalezena minimálně jedna PVE, kterou by pravděpodobně bylo možné realizovat. Výhodnost tohoto způsobu vyhledávání spočívá: -

-

Pro první část výběru vhodných lokalit na základě pouze technické přípustnosti výstavby PVE lze jednoduše a komplexně (tzv. od stolu) analyzovat rozsáhlá území. Výsledkem jsou z technického hlediska jednak lokality nevhodné pro výstavbu PVE, kterými se dále nemusíme zabývat, a jednak lokality vhodné, které mohou být podrobeny analýze dalšími kritérii. V případě nalezení velkého množství vhodných lokalit se nabízí možnost modifikace parametrů použitého algoritmu, což by vedlo ke zredukování jejich počtu.

Druhá část výběru hodnotí zúžený okruh vytipovaných lokalit. Tyto lokality jsou podrobeny analýze dalšími podmínkami, které jsou však velmi obtížně algoritmicky definovatelné. Proto je tato část pracnější, časově náročnější, vyžaduje zkušenosti řešitele a je nezbytný terénní průzkum. Přesto lze hodnocení u některých kritérií usnadnit využitím

76

GIS metod. V této části ovšem navrhovaná metodika určitě nabízí prostor k zefektivnění proti současnému způsobu.

77

9 ZÁVĚR Přečerpávací vodní elektrárny (PVE) jsou v současné době zajímavou variantou uskladnění elektrické energie, která je vyrobená v době nadvýroby a která může být dále využita v době nadspotřeby. Účinností celého procesu se v tomto ohledu řadí mezi špičku možných způsobů akumulace, a dá se tedy předpokládat, že počet PVE v blízké době poroste. Samotná PVE je však poměrně složité dílo a jeho umisťování podléhající přísným předpisům tak není vůbec jednoduchá záležitost. Cílem diplomové práce bylo navrhnout vhodnou metodiku využívající funkce GIS, která by toto umisťování zjednodušila. Vyhledávání vhodných lokalit pro výstavbu PVE v současné době probíhá převážně vytipováním určité lokality, následným terénním průzkumem a zhodnocením vhodnosti této lokality. První část vyhledávání přitom probíhá víceméně nahodile zkoumáním mapových podkladů s využitím zkušeností a citu řešitele. Metodika výběru vhodných lokalit navržená v diplomové práci se také skládá z těchto částí, přičemž vytipování lokality probíhá cíleně a systematicky. Navrhovanou metodiku vyhledávání lze rozdělit do dvou hlavních částí. Pro potřeby první části byl navržen algoritmus sestávající se z posloupnosti funkcí GIS, který vychází z podmínek nutných pro stavbu funkční PVE. Jádrem algoritmu je analýza sklonitostních poměrů v zájmovém území a následná selekce ploch, které mají požadovanou hodnotu sklonu (dostatečně velkou v případě plánované trasy přivaděče a dostatečně malou v místech nádrží PVE). Z ploch splňující sklonitostní podmínky byla následně vyčleněna zastavěná území. Pomocí tohoto algoritmu jsme schopni rozhodnout o lokalitách nevhodných a vhodných pro výstavbu PVE. Navržený algoritmus byl testován na vybraném území – části Jizerských hor. Výsledkem procesu výběru bylo nalezení 3 potenciálně vhodných lokalit pro stavbu PVE. V druhé části vyhledávání byly na základě analýzy splnitelnosti dalších podmínek pro stavbu PVE vytipované lokality hodnoceny. Jednotlivé podmínky byly stanoveny na základě studií o stavbě PVE, na základě pochopení problematiky fungování jednotlivých prvků elektrizační soustavy a doporučení odborníků pracujících v energetice. Použité podmínky jsou zásadní a v případě potřeby se dají doplnit o další kritéria. Při hodnocení bylo zjištěno, že za současných softwarových možností není možné celé vyhledávání provést automaticky počítačem. Míru dodržení některých podmínek v této části není možné jednoduše popsat algoritmicky, jednotlivé podmínky musí být posuzovány jednotlivě pro každou lokalitu. Nicméně pomocí GIS funkcí lze podkladové materiály upravit a tím zjednodušit a zrychlit hodnocení jednotlivých lokalit.

78

V rámci hodnocení byl proveden také terénní průzkum. Terénní průzkum je nezbytná součást výběru vhodných lokalit pro stavbu PVE. Při terénním průzkumu lokality lze často narazit na neočekávané skutečnosti, které stavbu PVE ohrozí. Závěrem lze tedy konstatovat, že navržená metodika je použitelná v praxi. Důležitá je ovšem přesnost některých použitých dat. Zejména je kladen velký důraz na přesnost použitého Digitální model reliéfu. V diplomové práci byl použit v zájmovém území doposud nejmodernější digitální model reliéfu - DMR 4, jehož přesnost je pro tyto účely optimální.

79

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY Tištěné zdroje: Knižní zdroje a technické zprávy: 1. 2. 3. 4.

5. 6.

BRÁZDIL, K. 2010. Technická zpráva k Digitálnímu modelu reliéfu 4. generace. Zeměměřický úřad, Vojenský geografický a hydrometeorologický úřad, 2010. 10 s. GRÚZ, R. 2010. Studie volby lokalit pro PVE v Olomouckém kraji - Studie volby lokalit pro PVE z hlediska ochrany životního prostředí. Brno: Ecological Consulting, 2010. 82 s. JAGER, R. 2010. Funkce přečerpávacích elektráren v elektrizační soustavě a jejich spolupráce s větrnými a fotovoltaickými elektrárnami. TZ 1911/3000, 2010. JURICA, R. 2011. Studie uvažovaných lokalit pro výstavbu přečerpávacích vodních elektráren šetrných k životnímu prostředí. Vilémov u Litovle: Pravoslavná akademie Vilémov, 2011. 28 s. KOŠKOVÁ, I., MODRÝ, M., ŠMÍDA, J. 2008. Atlas životního prostředí Libereckého kraje. 1. vyd. Liberec: RUCH, 2008. 44 s. ISBN 978-80-254-2872-6. POKLOP, M. 2010. Koncepce tematické mapy vybraného prvku energetické infrastruktury v Jihomoravském kraji. Brno: Masarykova univerzita - Přírodovědecká fakulta, 2010. 51 s.

Časopisy a brožury: 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

ERU 2012. Roční zpráva o provozu ES ČR 2011. Praha: ERU, 2012. 31 s. LENCZ, I. 2011. WEC 2010 - světová energetika v referátech kongresu. Energetika, 2011, roč. 61, č. 5, s. 311-325. LENCZ, I. 2012. Inteligentní sítě - otazníky, postřehy. Energetika, 2012, roč. 62, č. 10, s. 519-529. PROVOZOVATELÉ DISTRIBUČNÍCH SOUSTAV 2008. Pravidla provozování distribučních soustav. ERU, 2008. 86 s. ZÁPOTOCKÁ, A., BERAN, H. 2012. Obnovitelné zdroje energie, energetika v infrastruktuře a inteligentní sítě. Energetika, 2012, roč. 62, č. 11, s. 605-610. ZEMAN, J. 2010. Jaké jsou možnosti získávání energie z obnovitelných zdrojů v ČR? Energetika, 2010, roč. 60, č. 3, s. 167-176. ZEMAN, J. 2011. Energetika planety Země podle Lovelocka aneb Gaia vrací úder. Energetika, 2011, roč. 61, č. 8-9, s. 518-520.

Elektronické zdroje: 14. Atlas podnebí Česka. Praha: Czech Hydrometeorological Institute, 2007.

Citace z WWW stránky: 15. ArcGIS Resource Centre: ASCII 3D To Feature Class (3D Analyst)[online]. [cit. 26. září 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//00q900000041000000 16. ArcGIS Resource Centre: Clip (Analysis)[online]. [cit. 4. října 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//000800000004000000

80

17. ArcGIS Resource Centre: Create TIN (3D Analyst)[online]. [cit. 27. září 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//00q90000001v000000 18. ArcGIS Resource Centre: Edit TIN (3D Analyst)[online]. [cit. 28. září 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//00q900000048000000 19. ArcGIS Resource Centre: Euclidean Distance (Spatial Analyst)[online]. [cit. 12. prosince 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/Euclidean_Distance/009z0 000001p000000/ 20. ArcGIS Resource Centre: Focal Statistics (Spatial Analyst)[online]. [cit. 15. července 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z000000qs000000.htm 21. ArcGIS Resource Centre: Greater Than Equal (Spatial Analyst)[online]. [cit. 16. července 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z000000m6000000.htm 22. ArcGIS Resource Centre: How Focal Statistics works[online]. [cit. 15. července 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z000000r7000000.htm 23. ArcGIS Resource Centre: How Slope works[online]. [cit. 19. července 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/How_Slope_works/009z000 000vz000000/ 24. ArcGIS Resource Centre: Is Null (Spatial Analyst)[online]. [cit. 13. října 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z000000m8000000.ht m 25. ArcGIS Resource Centre: Mosaic (Data Manegement)[online]. [cit. 16. října 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/Mosaic/0017000000970000 00/ 26. ArcGIS Resource Centre: Path Distance (Spatial Analyst)[online]. [cit. 12. prosince 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/Path_Distance/009z000000 1q000000/ 27. ArcGIS Resource Centre: Polygon to Raster (Conversion)[online]. [cit. 13. října 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//001200000030000000 28. ArcGIS Resource Centre: Raster Calculator (Spatial Analyst)[online]. [cit. 5. října 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/Raster_Calculator/009z000 000z7000000/ 29. ArcGIS Resource Centre: Times (Spatial Analyst)[online]. [cit. 19. července 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z0000009p000000.htm

81

30. ArcGIS Resource Centre: TIN To Raster (3D Analyst)[online]. [cit. 3. října 2012]. Dostupný z WWW: http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//00q900000077000000 31. Český úřad zeměměřičský a katastrální: Nahlížení do katastru nemovitostí[online]. [cit. 4. listopadu 2012]. Dostupný z WWW: http://nahlizenidokn.cuzk.cz/ 32. Ecological Consulting[online]. [cit. 26. října 2011]. Dostupný z WWW: http://www.ecological.cz/ 33. Energetický regulační úřad: Elektřina - měsíční maxima za leden 2012[online]. [cit. 7. února 2012]. Dostupný z WWW: http://www.eru.cz/dias-read_article.php?articleId=990 34. Energetický regulační úřad: Elektřina - roční zpráva[online]. [cit. 8. února 2012. Dostupný z WWW: http://www.eru.cz/user_data/files/statistika_elektro/rocni_zprava/2010/pdf/energie.pdf 35. Energetický regulační úřad: Přehled údajů o licencích udělených ERÚ[online]. [cit. 4. listopadu 2012]. Dostupný z WWW: http://licence.eru.cz/ 36. Fyzimatik píše: Co je to blackout?[online]. Aktualizováno dne: 11.2.2011 [cit. 1. listopadu 2011]. Dostupný z WWW: http://fyzmatik.pise.cz/21251-co-je-to-blackout.html 37. IDNES: Němci zavřou své jaderné elektrárny do roku 2022, děsí je Fukušima[online]. Aktualizováno dne: 30.5.2011 [cit. 31. října 2011]. Dostupný z WWW: http://zpravy.idnes.cz/nemci-zavrou-sve-jaderne-elektrarny-do-roku-2022-desi-jefukusima-pvm-/zahranicni.aspx?c=A110530_071701_zahranicni_ipl 38. MAPY.CZ[online]. [cit. 26. července 2012]. Dostupný z WWW: http://www.mapy.cz/#q=&t=s 39. Nazeleno: Skladování elektrické energie: Možnosti[online]. Aktualizováno dne: 22.6.2011 [cit. 5. února 2012]. Dostuný z WWW: http://www.nazeleno.cz/energie/energetika/skladovani-elektricke-energie-moznosti.aspx 40. OCAD[online]. [cit. 30. října 2012]. Dostupný z WWW: http://www.ocad.com/ 41. Skupina ČEZ: Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé Stráně[online]. [cit. 27. října 2011]. Dostupný z WWW: http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/obnovitelnezdroje/voda/dlouhe-strane.html 42. Výzkumný ústav vodohospodářský T.G.Masaryka: DIBAVOD[online]. Aktualizováno: 2011 [cit. 30. listopadu 2011]. Dostupný z WWW: http://www.dibavod.cz/

Další zdroje: 43. Zákon č. 180/2005 Sb. o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie 44. Vyhláška 79/2010 Sb. o dispečerském řízení elektrizační soustavy a o předávání údajů pro dispečerské řízení

82

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK Bpv – výškový referenční systém Baltský po vyrovnání ČR – Česká Republika ČÚZK – Český Úřad Zeměměřický a Katastrální DIBAVOD - DIgitální BÁze VOdohospodářských Dat DMR4 – Digitální Model Reliéfu 4. generace DS – Distribuční Soustava ERU – Energetický Regulační Úřad FVE – Fotovoltaická Elektrárna GIS – Geografický Informační Systém GPS - Global Positioning Systém CHKO – CHráněná Krajinná Oblast IMU - Intertial Measurement Unit KRNAP – KRkonošský NÁrodní Park LLS – letecké Laserové Skenování MVE – Malá Vodní Elektrárna OZE – Obnovitelné Zdroje Energie PS – Přenosová Soustava PVE – přečerpávací vodní elektrárna S-JTSK – souřadnicový Systém Jednotné Trigonometrické Sítě Katastrální VN – vysoké napětí VtE – Větrná Elektrárna VVN – Velmi Vysoké Napětí ZABAGED - ZÁkladní BÁze GEografických Dat České republiky

83

SEZNAM POUŽITÝCH FUNKCÍ 1.

ASCII 3D To Feature Class (3D Analyst – Conversion, From File)

2.

Buffer (Analysis)

3.

Clip (Analysis)

4.

Create TIN (3D Analyst – TIN Management)

5.

Edit TIN (3D Analyst – TIN Management)

6.

Euclidean Distance (Spatial Analyst)

7.

Focal Statistics (Spatial Analyst – Neighborhood)

8.

Grater than Equal (Spatial Analyst – Math, Logical)

9.

Is Null (Spatial Analyst)

10.

Mosaic (Data Management)

11.

Path Distance (Spatial Analyst)

12.

Polygon To Raster (Conversion)

13.

Raster Calculator (Spatial Analyst)

14.

Slope (SpatiaVl Analyst – Surface)

15.

Times (Spatial Analyst – Math, Trigonometric)

16.

TIN To Raster (3D Analyst – Conversion, From TIN)

84

SEZNAM PŘÍLOH 1.

Jizerské hory – Analýza vhodných ploch pro stavbu přivaděče PVE

2.

Jizerské hory – Analýza vhodných ploch pro stavbu PVE

3.

Jizerské hory – Obtížnost naplnění nádrží vodou v případě stavby PVE

4.

Jizerské hory – Začlenění PVE do elektrizační soustavy České republiky

5.

Jizerské hory – poloha PVE vůči chráněným územím

6.

Souš – Navrhovaná lokalita pro PVE

7.

Bohdalovice – Navrhovaná lokalita pro PVE

8.

Javorník – Navrhovaná lokalita pro PVE

85

Jablonec nad Nisou

ANALÝZA VHODNÝCH PLOCH PRO STAVBU PŘIVADĚČE PVE

JIZE RSK É H ORY

1

2 km

m

Česká republika

Souřadnicový systém: S-JTSK Martin POKLOP, Hlubočky, 2012

ostatní plochy nevhodné pro stavbu přivaděče PVE

zastavěné plochy

plochy vhodné pro stavbu přivaděče PVE

0 0,5

testovací území

0 30 60 km

Příloha č. 1

! (!

!

Bohdalovice !

! (!

!

!

! ( !

Souš

!

!

! (

Javorník

! (

ANALÝZA VHODNÝCH PLOCH PRO STAVBU PVE

J I Z E R S K É H O RY

!

! !

! (

! !

!

2 km

m plochy vhodné pro stavbu přivaděče PVE

potrubí spojující horní a dolní nádrž PVE

navrhované lokality pro nádrže PVE

1

Česká republika

km

ostatní plochy

801 - 1100 m

601 - 800 m

300 - 600 m

Martin POKLOP, Brno, 2012

Souřadnicový systém: S-JTSK

Plochy vhodné pro stavbu nádrží PVE o nadmořské výšce:

!

! (

0 0,5

testovací území

0 30 60

Příloha č. 2

. s ký p

á

L u ž i c ká N i

K am

e sn

Č

i en á

er

D e sn

Souš

B ílá D ná

vá

Je dlo

Josefův Důl ze

Ji

ra

OBTÍŽNOST NAPLNĚNÍ NÁDRŽÍ VODOU V PŘÍPADĚ STAVBY PVE

JIZ E R S K É HO RY

J iz e r a

Kam e

ce

Sm

sa

rž

ov n ice

0,5

1

2 km

m

Česká republika

0m

2 3243 tis. m

Martin POKLOP, Hlubočky, 2012

Souřadnicový systém: S-JTSK

l - vzdálenost od vodního toku H - nadmořská výška

D=l*H

Obtížnost naplnění vodou [D]:

801 - 1100 m

601 - 800 m

300 - 600 m

Plochy vhodné pro stavbu nádrží PVE o nadmořské výšce:

vodní plochy

vodní toky

0

testovací území

0 30 60 km

Příloha č. 3

d

d

d

Bohdalovice

! (

d

! (

Souš

! (

Javorník

ZAČLENĚNÍ PVE DO ELEKTRIZAČNÍ SOUSTAVY ČESKÉ REPUBLIKY

JIZ E R S K É HO RY

0m

Souřadnicový systém: S-JTSK

Martin POKLOP, Hlubočky, 2012

3500 m

Vzdálenost od sítě VN

VVN - 110kV

VN - 35kV

fotovoltaická elektrárna

m d

2 km

turbínové ústrojí vytipované PVE

1

Česká republika

! (

0 0,5

testovací území

0 30 60 km

Příloha č. 4

PP Jindřichovský mokřad

PR Malá Strana

PR Jedlový důl

Bohdalovice

! (

CHKO Jizerské hory

! (

Souš

! (

Javorník

POLOHA PVE VŮČI CHRÁNĚNÝM ÚZEMÍM

JIZ E R S K É HO RY

KRNAP

1

2 km

m

Česká republika

státní hranice

vodní plocha

turbínové ústrojí vytipované PVE

0,5

Martin POKLOP, Hlubočky, 2012

Souřadnicový systém: S-JTSK

území bez zvláštní ochrany

Krkonošský národní park

CHKO Jizerské hory

ochranné pásmo vodních nádrží

ochranné pásmo vodních zdrojů

hranice maloplošného chráněného území

hranice velkoplošného chráněného území

Chráněná území

! (

0

testovací území

0 30 60 km

Příloha č. 5