Vysoká škola ekonomická v Praze. Bakalářská práce Vilém Horáček

Vysoká škola ekonomická v Praze

Bakalářská práce

2006

Vilém Horáček

VYSOKÁ ŠKOLA EKONOMICKÁ V PRAZE Fakulta národohospodářská Katedra ekonomiky životního prostředí

O BNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE V ČR

Autor: Vilém Horáček Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Antonín DVOŘÁK, CSc. Rok: 2006

Anotace Tato bakalářská práce se zabývá situací v oblasti obnovitelných zdrojů energie (OZE) v ČR. Popisuje současný stav využívání obnovitelných zdrojů a situaci v oblasti legislativy. Dále obsahuje popis, výhody a nevýhody využívání jednotlivých OZE. Hlavním cílem bakalářské práce je zhodnotit, zda se v podmínkách České republiky vyplatí investovat do obnovitelných zdrojů energie. Samostatná část je zaměřená na malé vodní elektrárny (MVE) a obsahuje příklady konkrétních projektů MVE. V závěru práce je uveden výpočet efektivity konkrétního projektu MVE pomocí základních ekonomických ukazatelů.

Annotation This bachelor thesis deals with the state of the renewable energy resources (RER) in the Czech Republic. It describes the present state of the utilization of the renewable resources and situation in the sphere of legislature. Further it includes description, advantages and disadvantages of the utilazation of the individual RER. The main aim of the bachelor thesis is to evaluate if it pays off to invest in RER in the conditions of the Czech Republic. The independent part is aimed at the small water power plants (SWPP) and contains examples of the specific projects of SWPP. In conclusion of the thesis there is presented the calculation of the effectiveness of the specific project of SWPP by the means of the basic economic indicators.

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ : Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracoval samostatně a s použitím uvedené literatury.

Vilém Horáček V Praze, dne 17. května 2006

Obsah: Úvod .......................................................................................................................................1 1.

Historie výroby energie ..........................................................................................................3

2.

Efektivní využívání energie....................................................................................................4

3.

Situace v EU ...........................................................................................................................5

4.

Zákon na podporu výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů ...................................6

5.

Situace v ČR – současnost a budoucnost................................................................................7

6.

Ekologická daň .......................................................................................................................8

7.

Obnovitelné zdroje..................................................................................................................9 7.1.

Využívání vodní energie ................................................................................................9

7.2.

Získávání energie ze slunečního záření .......................................................................12

7.3.

Větrná energie..............................................................................................................15

7.4.

Biomasa........................................................................................................................17

8.

Malé vodní elektrárny (MVE) ..............................................................................................19 8.1.

MVE.............................................................................................................................20

8.2.

Současná situace ..........................................................................................................20

8.3.

Realizace MVE ............................................................................................................22

8.4.

Investiční náklady ........................................................................................................23

8.5.

Výkon MVE.................................................................................................................24

9.

Popis realizace konkrétní MVE ............................................................................................24 9.1.

MVE Okrouhlice..........................................................................................................24

9.2.

MVE Podhradí nad Dyjí ..............................................................................................28

9.3.

Výhody a nevýhody provozování MVE: .....................................................................29

10.

Ekonomické hodnocení projektu MVE ................................................................................29

10.1.

Měrné investiční náklady.............................................................................................30

10.2.

Prostá doba návratnosti Tn, doba splacení investice....................................................31

10.3.

Reálná doba návratnosti ...............................................................................................32

10.4.

Vnitřní výnosové procento projektu (IRR) ..................................................................33

10.5.

Čistá současná hodnota (NPV) ....................................................................................33

10.6.

Cash-flow.....................................................................................................................34

10.7.

Celkové hodnocení projektu ........................................................................................34

Závěr.....................................................................................................................................35 Shrnutí: .................................................................................................................................38 Summarry .............................................................................................................................39 Seznam literatury:.................................................................................................................40

Úvod V současné době jsou v ČR nejrozšířenějším zdrojem energie fosilní materiály – uhlí, ropa a zemní plyn. Tyto zdroje patří mezi zdroje vyčerpatelné. Jejich tvorba v přírodě trvá miliony let a existuje nebezpečí, pokud budou používány současným tempem, že dojde k jejich vyčerpání a lidstvo bude muset hledat nové technologie. Tuto skutečnost si svět uvědomil po ropném šoku v r.1973. Důsledky ropného šoku zahrnovaly snahu o úspory energií a hledání nových alternativních zdrojů. ČR stála jako člen sovětského bloku stranou tohoto vývoje, a tak se tyto zásadní otázky začali řešit bohužel až po roce 1990. Před rokem 1990 zde neexistovala motivace k efektivnímu využívání energie. Další nevýhodou fosilních paliv je jejich přispívání ke globálnímu oteplování. Při spalovacích procesech fosilních paliv vznikají oxidy uhlíku a dusíku, tedy hlavních skleníkových plynů. V souvislosti se závazky Kjótského protokolu musí docházet k poklesu emisí CO2. Energetické zdroje v ČR jsou tedy omezené a budou vyčerpány v průběhu několika desítek let. ČR se tak stává stále více závislá na dovozu paliv. Úspory fosilních zdrojů jsou i jednou z priorit Evropské unie, která je v současnosti z více než 60% závislá na dovozech energetických komodit. K úspoře fosilních paliv vedou 3 cesty: •

využívání obnovitelných zdrojů pro výrobu energie

•

využití jaderné energie

•

úspory energie

Jedním z účinných řešení snížení spotřeby fosilních paliv je využívání obnovitelných zdrojů energie. Česká republika ale zatím nepatří k zemím s vysokým podílem OZE. V současné době z velké části uspokojuje uhlí. Je zřejmé že jeho zásoby jsou omezené, a proto je nutné hledat alternativní zdroje energie. Využívání obnovitelných zdrojů energie představuje jak z hlediska ekologického tak z hlediska nevyčerpatelnosti alternativu k fosilním materiálům. Je zapotřebí hledat cesty jak efektivně využívat obnovitelné zdroje v zeměpisných a klimatických podmínkách ČR. Hlavním cílem mé práce je zhodnotit, zda se v podmínkách České republiky vyplatí investovat do obnovitelných zdrojů energie. Je zřejmé, že alternativní zdroje v nejbližší budoucnosti nemohou nahradit v plné míře v současnosti používané neobnovitelné zdroje energie ale mohou významně přispět ke zlepšení stavu životního prostředí. Chtěl bych zjistit, zda je efektivní využívat alternativní zdroje energie jako alternativu k současným neobnovitelným zdrojům.

-1-

Nejprve jsem si položil otázku historického vývoje problematiky obnovitelných zdrojů. Dále jsem se zaměřil na současnou zákonnou úpravu obnovitelných zdrojů jak v ČR, tak v souvislosti se členstvím v EU. Jednu z kapitol jsem věnoval připravované ekologické daňové reformě. V dalších kapitolách jsem se pokusil rozebrat současnou situaci v oblasti jednotlivých obnovitelných zdrojů v ČR a naznačit jaký je další vývoj a jakým směrem se asi bude situace v budoucnu ubírat. Samostatnou část své bakalářské práce jsem pak věnoval problematice malých vodních elektráren (MVE). Uvedl jsem 2 konkrétní příklady MVE. Jeden úspěšný a jeden neúspěšný. Na základě těchto projektů jsem vyvodil výhody a nevýhody využívání MVE. Pak jsem spočítal ekonomickou efektivnost jednoho konkrétního projektu MVE a zhodnotil jeho základní ekonomické parametry. Na základě této práce jsem chtěl naznačit, že je nutné se v současné době zamyslet nad významem obnovitelných zdrojů a nad možnostmi jejich využití.

-2-

1. Historie výroby energie Lidstvo odjakživa potřebovalo pro uspokojování svých potřeb energii. Zpočátku bylo množství energie omezeno na množství, které mohl vyprodukovat pouhý jedinec, nebo větší skupina lidí. Později se naučil využívat síly zvířat k tahání a zvedání těžkých břemen. S rozvojem inteligence se naučil jiné efektivnější způsoby využívání energie např. vynález kola nebo využití ohně, který je nejstarší velkým zdrojem energie ovládaný lidmi. Větrná energie, nejstarší velký mechanický zdroj energie, byla nejprve využívána k pohonu lodí. Později se rozšířily větrné stroje na pumpování vody a větrné mlýny na mletí obilí. Nevýhodou větru ale je, že použití je omezeno jen na určité lokality a nestabilní povahou větru. Hlavním zdrojem energie ve středověku byla energie padající vody. Revoluci ve využívání energie představoval vynález parního stroje, jehož praktické využití spadá do 18.století. Byl to první vynález, který byl schopen produkovat mechanickou energii v jakémkoli místě – na pevnině nebo na moři. Parní stroj mohl fungovat kdykoliv nezávisle na počasí. Ale na rozdíl od energie vody či větru potřeboval parní stroj palivo. S rostoucím využíváním parního stroje začala prudce růst poptávka po palivech. Náklady na paliva se nakonec ukázaly jako hlavní omezení ve využívání parního stroje. Elektrická energie se objevila na konci 19. století, hlavně pro osvětlení. Na počátku 20.století začala prudce růst spotřeba energie. Také se začal zvyšovat počet obyvatel, kteří spotřebovávali energii. Různé domácí spotřebiče nahradily v domácnostech lidskou sílu. Začínající automobilismus se stal hlavním spotřebitelem paliv. Nové stroje prudce zvýšily efektivnost výroby v průmyslu a zemědělství. V této době ale stále nabídka energie převyšovala poptávku. Od padesátých let se také začala rozvíjet jaderná energie, která se stala jedním z hlavních zdrojů energie. Do začátku 70. let panovalo všeobecné přesvědčení o trvale klesajících cenách energie. Moderní éra v energetické politice byla energetická krize která vypukla v roce 1973. Velká změna, která proběhla byla taková, že si lidé uvědomili omezenost zdrojů energie a nastala obava, že by v budoucnosti mohlo dojít k jejich vyčerpání. V období ropného šoku, se stal novým hlavním tématem hledání alternativních zdrojů energie a úspor energie. Tento ropný šok dal vzniknout novému chápání energetické politiky, tak jak ji známe dnes.

-3-

2. Efektivní využívání energie V současnosti v ČR existují 2 základní energetické problémy - problém úspory energie a zvyšování podílu využívání obnovitelných zdrojů. Česká republika patří k ekonomikám s vůbec nejvyšší energetickou náročností. Tato skutečnost souvisí se situací před rokem 89, kdy docházelo k velkému plýtvání energií. Nedávno zveřejnila OECD zprávu o politice, stavu a vývoji životního prostředí v České republice, ve které konstatuje že z porovnání energetické a materiálové náročnosti ekonomiky na jednoho obyvatele a jednotku HDP vyplývá, že Česká republika patří k nejhorším v EU i OECD - energetická náročnost hospodářství je o 80% větší než je průměr bývalé patnáctky členských států EU. (zpráva OECD). K výrobě jednoho výrobku je v ČR zapotřebí spotřebovat až dvakrát více energie než v jiných zemích EU. Jedním z hlavních úkolů tedy je snížit energetickou spotřebu ve vybraných sektorech hospodářství. Přistoupením k EU se ČR zavázala k přijetí legislativy, jejímž cílem bude vytvořit předpoklady pro snížení energetické náročnosti ČR. K řešení tohoto problému ČR přijala zákon O hospodaření energií, který vychází z legislativy EU a který řeší otázky efektivního užití paliv a energie. „Tento zákon stanovuje práva a povinnosti fyzických a právnických osob při nakládání s energií, které vedou ke zvyšování hospodárnosti užití energie a šetrnému využívání přírodních zdrojů v České republice i ochraně životního prostředí, podporujících spolehlivost zásobování energií, konkurenceschopnost a udržitelný rozvoj společnosti.“1 Kromě úspor energie je další významnou oblastí využívání obnovitelných zdrojů energie tzn. hledání alternativních zdrojů k posílení energetické soběstačnosti. Zákon také obsahuje vypracování Státní energetické koncepce Ministerstvem průmyslu a obchodu. “Státní energetická koncepce je strategickým dokumentem s výhledem na 20 let vyjadřujícím cíle státu v energetickém hospodářství v souladu s potřebami hospodářského a společenského rozvoje, včetně ochrany životního prostředí, sloužícím i pro vypracování územních energetických koncepcí.”2 Státní energetická koncepce přijatá v r. 2004 usnesením vlády, předpokládá snižování energetické náročnosti a zvýšení podílu obnovitelných zdrojů energie. K jejím hlavním prioritám patří nezávislost a bezpečnost zásobování energií a udržitelný rozvoj. Jako cíl s velmi vysokou prioritou je stanoven rozvoj užití obnovitelných zdrojů energie. “Obnovitelné zdroje však nemohou být v horizontu státní energetické koncepce zásadním zdrojem energie, ale jejich využití bude významným regionálním a lokálním přínosem”, říká Ing. František Plecháč, ze státní energetická inspekce. Tento

1

Zákon o hospodaření energií (č. 406/2000 Sb)

2

Zákon o hospodaření energií (č. 406/2000 Sb)

-4-

dokument stanovuje cíle, jichž chce stát dosáhnout v energetické oblasti v budoucnosti s výhledem na příštích 30 letech. Hlavní cíle se vztahem k životnímu prostředí jsou následující: • Snížit měrné emise CO2. • Zvýšit podíl obnovitelných zdrojů primární energie • Snížit energetickou náročnost ekonomiky. • Zajistit bezpečný provoz všech energetických zařízení • Zajištění postupné substituce ropy v dopravě alternativními palivy a biopalivy.

3. Situace v EU Energetická politika EU zdůrazňuje požadavky na zajištění cílů ochrany životního prostředí a respektování zásad udržitelného rozvoje. Evropská energetická politika prosazuje tyto základní priority: obnovitelné zdroje, energetickou efektivnost a bezpečnost zásobování energií. EU si dále stanovila cíl zvyšování podílu energie z obnovitelných zdrojů za jednu ze svých priorit. K tomuto účelu vydala EU 2 dokumenty: Bílá kniha EU jako základní cíl stanovuje zvýšení podílu OZE na spotřebě PEZ za EU jako celek z cca 6 % v roce 1995 na 12 % v roce 2010, při současném snižování energetické náročnosti ekonomik. Direktiva 2001/77/EC určuje cíl EU ke zvýšení využívání obnovitelných zdrojů energie pro výrobu elektrické energie - z 13,9 % v roce 1997 na 22,1 % v roce 2010. Určuje cílové hodnoty pro jednotlivé státy EU a dále stanovuje postup harmonizace podpor v EU. „Tato směrnice vyžaduje, aby členské státy přijaly opatření, která povedou k větší spotřebě elektřiny z obnovitelných zdrojů v souladu s přijatými národními indikativními cíli, nicméně nevyžaduje, aby členské státy přijaly konkrétní podpůrné programy. Směrnice dále zavazuje členské státy, aby zavedly systém garance původu elektřiny z obnovitelných zdrojů, aby zveřejnily zprávu se stanovenými cíli v této oblasti a způsoby jejich dosažení a odstraňovaly administrativní a technické překážky uplatnění elektřiny z obnovitelných zdrojů na trhu.“3 Ke splnění těchto cílů EU má přispět především energie z biomasy.

3

http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=2223&h=218&pl=39 (Pozvánka na 9. ročník mezinárodní odborné

konference)

-5-

4. Zákon na podporu výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů ČR jako člen EU musí tyto cíle brát v úvahu. ČR se podle náměstka ministerstva životního prostředí Martina Bursíka v přístupové smlouvě zavázala naplnit indikativní cíl 8 % podílu výroby elektřiny z OZE na hrubé domácí spotřebě elektřiny, jak to odpovídá této směrnici. Podle současného stavu to znamená zdvojnásobit tento podíl do roku 2010.( 8% na hrubé spotřebě elektřiny v roce 2010 a 6% na spotřebě primárních zdrojů energie (PEZ) ve stejném roce.) „Obnovitelné zdroje energie (OZE), se ale v současné době v ČR podílejí na tuzemské spotřebě primárních energetických zdrojů pouze necelými 2 % a na tuzemské spotřebě elektřiny necelými 3 %.“4 Směrnice 2001/77/EC byla implementována do českého právního řádu novým zákonem. Byl přijat zákon na podporu výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů (OZE) č. 180/2005 Sb., který stanový výkupní ceny energie pro jednotlivé obnovitelné zdroje. Tento zákon má přispět k podnikatelské jistotě pro investory obnovitelných zdrojů energie. V tomto zákoně nejsou definovány výkupní ceny. Výkupní ceny bude každoročně stanovovat Energetický regulační úřad. Už v minulé legislativní úpravě bylo právo na přednostní připojení k distribuční síti. Minulý systém negarantoval výkupní ceny které stanoví Regulační úřad. Ten sice stanovil minimální výkupní ceny, ale nebylo dáno jak dlouho budou platit, jeho rozhodnutí mohlo být kdykoliv změněno. Nyní stanoví Regulační úřad takové ceny, aby zajistil průměrnou návratnost investice za 15 roků. Martin Bursík dále uvádí: “Klíčovým momentem zákona je dlouhodobě stabilní podnikatelské prostředí, jestliže postavíte malou vodní elektrárnu v roce 2008, tak cena platná v tomto roce bude zachována po dobu 15 let a bude se mírně zvyšovat podle indexu cen průmyslových výrobků." To je důležité hlavně kvůli úvěrům od komerčních bank, které tak získají jistotu a měli by poskytovat úvěry potenciálním investorům.Tento zákon podle ministra životního prostředí Libora Ambrozka patří k nejmodernějším v Evropě. Podle něj využívání OZE přispěje ke snižování emisí skleníkových plynů v ČR, OZE jsou k dispozici přímo u nás, takže přispějí ke kladné bilanci zahraničního obchodu. Dále tento zákon přispěje k vytvoření mnoha pracovních míst v oblastech s vysokou nezaměstnaností. Další výhodu spatřuje ministr životního prostředí v decentralizaci OZE, což je důležité v době potencionálních teroristických útoků. K obnovitelným zdrojům podle tohoto zákona patří nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie větru, energie slunečního záření, geotermální energie, energie vody, energie

4

http://www.energetika.cz/?id=71&cl=12 - Plánování OZE v ČR v kontextu státní energetické koncepce a EU

-6-

půdy, energie vzduchu, energie biomasy, energie skládkového plynu, energie kalového plynu a energie bioplynu. Největší perspektivu v podmínkách ČR má spalování biomasy, neboť využitelná kapacita vodních toků pro získávání energie je již téměř vyčerpána a pro využití větru zde nejsou tak příznivé podmínky. Zákon je kombinací systému pevných výkupních cen používaného se systémem zelených bonusů. Výrobce energie z OZE si může vybrat jaký typ podpory bude využívat: systémem minimálních výkupních cen - Provozovatel soustavy má v systému minimálních výkupních cen povinnost odkoupit veškerou vyrobenou elektřinu systému zelených bonusů - výrobce elektřiny musí nejprve sám na trhu najít odběratele pro svojí elektřinu za tržní cenu. Od provozovatele distribuční soustavy po té navíc obdrží prémii v podobě zeleného bonusu. Pokud se podnikatel rozhodne pro jednu z možností, další změnu systému může provést nejdříve za rok.

5. Situace v ČR – současnost a budoucnost V současné době je výroba elektrické energie v ČR je zabezpečována výrobou v uhelných a jaderných elektrárnách a v menším rozsahu z obnovitelných zdrojů. „Česká republika využívá k výrobě elektřiny především uhlí, které se na celkové výrobě elektřiny dlouhodobě podílí z více než 60%. Druhým nejvýznamnějším zdrojem je jaderná energie s podílem přesahujícím 31%.“ 5 Zvláště hnědé uhlí se vyznačuje velmi vysokým měrným obsahem síry „Hrubá výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů (OZE) se v roce 2004 podílela na tuzemské hrubé spotřebě elektřiny 4,04 %.“6 Po roce 2010 začne rychlý úbytek energetických zdrojů, způsobený dožíváním existujících zařízení, a vzhledem k územním limitům těžby bude klesat i dostupnost energetického uhlí. Vyčerpávání zásob uhlí a snaha snížit množství emisí vede k podpoře výroby energie z obnovitelných zdrojů. Další výhodou obnovitelných zdrojů pro ČR je skutečnost, že povede ke snížení závislosti na dovozu surovin (zejména ropy a zemního plynu), na kterém je dnes ČR závislá a to i z rizikových oblastí. ČR se tedy bude muset rozhodnout jakou strategii do budoucna zaujmout, aby byla zabezpečena rostoucí spotřeba energie. Existuje několik možností. • Rekonstrukce a obnovení životnosti stávajících tepelných elektráren

5 6

Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů za rok 2004 Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů za rok 2004

-7-

• Postavení dalšího bloku jaderné elektrárny • Zvyšování podílu alternativních zdrojů energie na výrobě energie Samotné zvyšování podílu alternativních zdrojů by rostoucí spotřebu energie nepokrylo, proto se musí začít hledat nějaký mix prvního a druhého řešení s co největším zastoupením alternativní energie.

6. Ekologická daň Další možností zvyšování podílu OZE je tzv. ekologická daň. Problém využívání fosilních paliv spočívá v tom, že jejich ceny nezahrnují negativní externality a proto jsou v porovnání s obnovitelnými zdroji výrazně levnější. Řešením tohoto problému by mohla být internalizace externalit. Navýšení daní představuje jednu z možných forem internalizace negativních environmentálních externalit. Cílem tohoto navýšení by mělo být zatížení spotřeby energie, co povede ke snížení spotřeby energie, nebo racionálnějšímu a hospodárnějšímu využívání. Současně by se měli snížit ostatní daně. V souladu se Směrnicí o zdanění energií Rady Evropské unie z roku 2003 (Směrnice 2003/96/ES ze dne 27. října 2003) bude Česká republika muset od roku 2008 zavést tzv. ekologické daně. To jsou daně kterými budou zatíženy energie, které jsou vyráběné ze zdrojů majících negativní vliv na životní prostředí. Osvobozena od zdanění by byla taková elektrická energie vyráběná z obnovitelných zdrojů, které neznečišťují ovzduší. Dá se tedy předpokládat, že se využívání obnovitelných zdrojů v ČR v budoucnosti zvýší. Koncepci ekologické daňové reformy už minulý rok vypracovalo Ministerstvo životního prostředí. Zvýšené daně by se měly dotknout energetických výrobků, elektřiny a používání motorových vozidel. Nejvíce zdaněnými oblastmi by měla být výroba elektrické energie z tepelných elektráren a užívaní aut, které mají nejvyšší emise škodlivin. Cílem této reformy je snížit emise skleníkových plynů, dále omezit škody a dopady na lidské zdraví způsobené znečištěním ovzduší. Dá se ale přepokládat, že to bude velmi citelný zásah do ekonomiky. Spotřebitelům by zvýšily nové daně především cenu elektřiny – hlavně elektřiny vyrobené z hnědého uhlí (ta by podle návrhu ministerstva životního prostředí měla v letech 2007 až 2015 vzrůst až sedminásobně). Také se prodraží provoz motorových vozidel. Občané ČR ani ekonomika není totiž připravena, na rozdíl od jiných zemí EU, na využívání jiných zdrojů energie, než jsou ty současné. Na druhou stranu že se počítá se snížením odvodů na sociální pojištění. Celková daňová zátěž by tedy měla zůstat stejná.

-8-

7. Obnovitelné zdroje Zdroje energie můžeme tedy dělit na obnovitelné a neobnovitelné. Obnovitelné zdroje na rozdíl od neobnovitelných zdrojů jsou zdroje nevyčerpatelné, tzn. že životnost obnovitelných zdrojů je srovnatelná s délkou života lidské civilizace. Mezi neobnovitelné zdroje patří zdroje, jejichž zásoby jsou vyčerpatelné, např. uhlí, atom, zemní plyn, ropa Mezi obnovitelné zdroje energie patří zdroje, které není možné vyčerpat, např. energie slunečního záření, biomasy, vody, větru, geotermální a přílivu. V podmínkách ČR lze z obnovitelných zdrojů využívat hlavně sluneční energii, energii vody, větrnou energii a energii biomasy. Hlavní výhody OZE lze shrnout do čtyř bodů: Výhody OZE •

Nevyčerpatelnost

•

Nezávislost na dovozu surovin

•

Nízká ekologická zátěž

•

Relativně snadná dostupnost

Následující kapitola podrobněji rozvádí jednotlivé obnovitelné zdroje energie a hodnotí výhody a nevýhody jejich využívání.

7.1.

Využívání vodní energie

Jedním z nejstarších využívaných zdrojů energie je energie vodní. Vodní energie patří k energiím nejekologičtějším. Vlastní provoz nespotřebovává žádnou energetickou surovinu tzn. že nedevastují krajinu těžbou a dopravou paliv a surovin,vlastním provozem není znečišťováno životní prostředí a po ukončení provozu nezůstávají nebezpečné odpady. Na druhou stranu velká vodní díla změní nenávratně obraz krajiny a negativně působí na přírodní ekosystémy. S rostoucím ohledem na životní prostředí se tedy nyní soustředí pozornost na malá vodní díla – hlavně na výstavbu malých vodních elektráren (MVE), které jsou spíše lokálními zdroji energie. Princip vodní elektrárny Na vodní tok navazuje vtokový objekt (jez, přehrada), který soustřeďuje průtok a zvyšuje spád vodního toku. Potom se z vody odstraní nečistoty a je přivedena do strojovny. Energie vody -9-

roztáčí turbínu, v turbíně se hydraulická energie vody mění na energii mechanickou. Mechanická energie z turbíny je přes hřídel přenášena do generátoru a tam se mechanická energie vody mění na energii elektrickou , která se pak odvádí do míst spotřeby. Hlavní součásti vodní elektrárny jsou: Hlavní součásti MVE •

Vzdouvací zařízení např.hráze nebo jezy - slouží ke vzdutí vodní hladiny ve vodním toku (ke zvětšení spádu) a k usměrnění vody do přivaděče.

•

Přivaděče – mají přivést vodu k vodní turbínám

•

Česle - odstraňují mechanické nečistoty a zabraňují vnikání nečistot do turbíny.

•

Technologická zařízení - turbíny přeměňují hydraulickou energii vody na mechanickou a generátory přeměňují mechanickou energii na elektrickou.

•

Odpadní kanály - vrací vodu do původního koryta poté kdy předala energii turbíně

Malé vodní elektrárny můžeme třídit podle řady hledisek Z hlediska zapojení se MVE člení na •

malé vodní elektrárny zapojené do energetické soustavy.

•

malé vodní elektrárny, které jsou schopné pracovat odděleně od elektrizační soustavy,

•

mikrozdroje a mobilní zdroje pracující i s nenormalizovaným napětím.Tyto MVE se používají pro spotřebiče např. k ohřevu vody nebo k vytápění rekreačních objektů.

Z hlediska systému soustředění vodní energie (průtoku a spádu) se MVE člení na: •

přehradní a jezové využívající vzdouvacího zařízení (jez, přehrada).

•

derivační, které odvádí vodu z původního koryta přivaděčem a opětně ji přivádí do koryta.

•

přehradně derivační, kde je vzdouvacím zařízením přehrada, která soustřeďuje spád i průtok.

Nejčastěji jsou MVE řešeny jako jezové nebo derivační. Dále můžeme MVE členit např. podle dosažitelného výkonu nebo velikosti spádu. Výstavba MVE Největším problémem asi budou vysoké pořizovací náklady. Vzhledem k tomu, že v ČR už je většina míst pro výstavbu MVE využita, zbývají pouze horší lokality. V těchto lokalitách - 10 -

budeme muset vystavit MVE s vysokou technologickou úrovní abychom dosáhli požadované efektivnosti. Dále potřebujeme zjistit, jaký je využitelný spád a průtok. Důležité také je znát majetkoprávní vztahy v k pozemku a zjistit požadavky dotčených orgánů. Pokud bude stavba umístěna v chráněném území, budou z toho vyplývat další požadavky vyplývající ze zvláštních legislativních předpisů. Nevýhody MVE Správně navržená MVE a provozovaná v souladu s předpisy by neměla mít nepříznivé důsledky na životní prostředí. Přesto se někteří odborníci staví proti výstavbě MVE. Hlavní argument je, že MVE nenávratně likviduje vzácné přírodní ekosystémy. Jejich další hlavní argumenty jsou následující Nedodržování minimálního průtoku řečištěm. Důsledkem je vysychání koryta a to poškozuje jak vodu v řece, tak ryby. Nedodržování minimálního průtoku řečištěm je může pokutovat Česká inspekce životního prostředí. Kontaminace vody únikem ropných látek a olejů Moderní zařízení už předpokládají využití samomazných ložisek a využití ekologicky nezávadných rostlinných olejů. Tím by měl být tento problém odstraněn. Co se týká starších zařízení, je nutné provést taková opatření, aby nedocházelo k úniku nebezpečných látek do vody. Zatěžování okolí hlukem Toto se týká spíše starších zařízení. Pokud je okolí nadměrně obtěžováno hlukem, bude muset dojít k odhlučnění MVE. Pokud provozovatel respektuje určitá pravidla už od výběru lokality až k samotnému provozu MVE pak by nemělo docházet k poškozování životního prostředí. Problémem také mohou být starší MVE, které nesplňují současné ekologické požadavky a mohou mít negativní vliv na životní prostředí. Situace v ČR Vodní elektrárny jsou v současnosti dominantním zdrojem obnovitelné energie v ČR. Největším výrobcem elektřiny z malých vodních elektráren (MVE) v ČR je skupina ČEZ. V roce 2004 vyrobily téměř 90 % veškeré elektřiny získané z obnovitelných zdrojů ve Skupině ČEZ. Skupina ČEZ v současné době provozuje 25 malých vodních elektráren (s výkonem do 10 MW), 6 velkých vodních elektráren (s výkonem nad 10 MW) a 2 přečerpávací vodní elektrárny. Zeměpisná poloha České republiky je taková, že velké řeky u nás většinou pramení, a tak značná část vodní energie je rozptýlena po malých tocích. V ČR nejsou ideální podmínky pro budování velkých vodních děl. Vodní toky nemají dostatečný spád ani dostatečné množství vody. Naopak jsou zde výhodné podmínky pro stavbu MVE. - 11 -

Pro výstavbu velkých vodních elektráren už tedy nejsou v ČR vhodné podmínky a ani to není možné kvůli ekologické situaci, ale je řada vhodných lokalit pro výstavbu nových nebo obnovu starých MVE. V poslední době dochází k rozvoji tzv.malých vodních elektráren (zdroje elektrické energie s instalovaným výkonem do 10 MW). Problémem je, že nejlepší místa pro výrobu energie jsou již obsazena a nové lokality mají horší technické parametry např. s nízkými spády nebo průtokem. Jejich realizace bude tedy méně ekonomicky výhodná. Na druhou stranu je možné pro výstavbu využít historicky osvědčená místa, např. bývalé mlýny. V roce 1930 bylo u nás asi 11 000 MVE, ale v padesátých letech byla většina z nich zlikvidována. Právě rekonstrukcí těchto starých MVE bychom mohli dosáhnout značné úspory nákladů. „V ČR bylo v roce 2004 v provozu cca 1330 vodních elektráren o celkovém instalovaném výkonu 1014, 43 MW a 3 přečerpávací vodní elektrárny o celkovém výkonu 1145 MW.“7 Na výrobě elektřiny z vodní energie se ale podílely především velké vodní elektrárny.

7.2.

Získávání energie ze slunečního záření

Přeměna sluneční energie v energii elektrickou ve fotovoltaických článcích prožívá ve světě velice rychlé období rozvoje. Je to z hlediska životního prostředí nejčistší a nejšetrnější zdroj výroby energie. Využívání sluneční energie nemá žádný negativní vliv na životní prostředí. K přeměně slunečního záření na elektrickou energii se používá solární článek. Je to polovodičová dioda, která využívá částic světla, které na něj dopadají a vyrážejí z něj elektrony. Polovodičová struktura článku uspořádává pohyb elektronů na využitelný stejnosměrný proud. Tento proud je přímoúměrný ploše solárního článku a intenzitě slunečního záření. Příliš nízké napětí jednoho článku neumožňuje běžné použití. Solární články potom spojujeme, sériově nebo paralelně abychom získali požadované napětí nebo proud. I když v posledních letech ve světě rozvoj fotovaltiky prudce roste, tak celkový podíl na výrobě elektřiny z fotovaltiky zůstává velmi nízký. Příčinou jsou vysoké náklady a tím i vyšší cena solární energie. Efektivita využití solární energie je zatím poměrně nízká. Existují 2 základní typy článků: Křemíkové Účinnost těchto článků dosahuje 14-17%. Téměř 85% všech solárních panelů je vyrobeno z křemíkových článků. Tenkovrstvé 7

Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů za rok 2004

- 12 -

Účinnost tenkovrstvých článků je 7-9%. Tyto články jsou příslibem budoucího snížení ceny fotovaltiky. V současnosti jsou nejrozšířenější solární články vyrobené z krystalického křemíku.

Možnosti použití: Fotovaltaickou energii můžeme využít třemi způsoby: Kapesní použití Asi každý už se setkal se solární technologií např. v kapesní kalkulačce budíku nebo rádiu. Dále existují cestovní nabíječky do mobilů , které jsou vhodné pro místa kde není elektrický proud. Další výhoda těchto zařízení spočívá v tom, že odpadá problém s odstraňováním klasických baterií. Technologie grid-on Tato technologie slouží k dodávkám energie do rozvodné sítě. Uplatňuje se tam, kde je hustá rozvodná síť. Fotovaltaické systémy jsou integrovány do obvodových částí budov. Časté je toto řešení na rodinných domech, kdy jsou napájeny přednostně domácí spotřebiče, a přebytky dodávány do sítě. Výhodou je, že se tato technologie obejde bez akumulátorů, nevýhodou je, že potřebují střídač k přeměně stejnosměrného proudu na proud střídavý, na který jsou konstruovány domácí spotřebiče. Technologie grid-off Takovéto systémy jsou budovány tam, kde není k dispozici elektřina ze sítě. Náklady na vybudování elektrické přípojky jsou srovnatelné s náklady na fotovaltaický systém.Při používání takového systému je třeba dbát na minimální ztráty energie a využívání energeticky šetrných spotřebičů. Problémem je, že výroba křemíkových panelů je zatím extrémně energeticky náročná. Při výrobě křemíkových panelů se spotřebuje spoustu energie a tím může být zatěžováno životní prostředí, Solární architektura V poslední době se ve světě i v ČR rozmohla tzv. solární architektura. Jedná se o integraci solárních kolektorů do fasády nebo do střechy budovy. Fasádní systémy se stávají významným prvkem, který přispívá k atraktivitě budovy(moderní prosklené fasády). Výhodou je, že u nově navrhovaných budov se solární kolektor se stává přímo součástí budovy a tím se snižují náklady na instalaci solárního systému. Další možností je instalace solárních systémů na již existující budovy. Tam už ale existují určitá omezení na umístění solárních systémů. Solární architektura je rozšířena hlavně v USA, v Západní Evropě a v Japonsku. V ČR není solární architektura zatím příliš rozšířena. Solární architektura nemá v České republice významnou tradici. Přesto existují - 13 -

některé zajímavé budovy s integrovanými solárními systémy jako např.Corinthia hotel Panorama v Praze na Pankráci nebo budova matematicko-fyzikální fakulty University Karlovy v Praze v Tróji. Situace v ČR Slunce je hlavním energetickým zdrojem pro naši planetu, jeho přímá energie však paradoxně pro výrobu elektrické energie není zatím příliš využívána. Největší nevýhodou rozvoje sluneční energie jsou vysoké náklady, které ale klesají s tím jak je solární energie ve světě stále více využívána. V současné době je podíl fotovaltaické energie na výrobě elektřiny v ČR zcela zanedbatelný. Vzhledem k vysokým investičním nákladům a technickým možnostem nelze očekávat významný nárůst podílu výroby elektrické energie z fotovaltaických zařízení do roku 2010. Výroba elektřiny ve fotovoltaických systémech má zatím jen demonstrační charakter. „V roce 2004 činila hrubá výroba elektřiny ve vybraných fotovoltaických systémech 77,3 MWh“.8 Skupina ČEZ provozuje v České republice jednu fotovoltaickou (sluneční) elektrárnu, která je umístěná v dukovanském areálu a jejíž výkon dosahuje při plném slunečním svitu 10 kW. To je pro srovnání jen pět miliontin výkonu sousední jaderné elektrárny Dukovany. Výhody a nevýhody sluneční energie Výhody • •

slunce je stejně jako ostatní OZE nevyčerpatelným zdrojem energie. nízké provozní náklady - sluneční energie je zdarma

•

vysoká životnost solárního zařízení 15 - 20 let a jeho nenáročná obsluha.

•

úspora fosilních paliv, jejichž spalováním vznikají emise jako SO2 , CO2 , NOx, prachové částice.

Nevýhody •

Hlavní nevýhodou je, že sluneční energie nemůže být využita jako samostatný zdroj energie. Pokud chceme využívat sluneční energii po celý rok, tak je nutné mít doplňkový zdroj energie – např. zemní plyn nebo elektrickou energii. Tento doplňkový zdroj je zapotřebí v době, kdy je nedostatek slunečního záření.

•

návratnost vložených finančních prostředků se odvíjí od cenové úrovně používaných paliv než je instalována solární soustava, dále od velikosti a způsobu využití solární soustavy

8

Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů za rok 2004

- 14 -

•

Dále je návratnost vložených prostředků závislá na rozsahu úprav, které je při instalaci solárního systému do stávajícího objektu nutné provést před instalací např.zateplení, úprava topné soustavy, změna doplňkového zdroje. 9

7.3.

Větrná energie

Další možností využití alternativních zdrojů energie je výroba elektrické energie z větrných elektráren. Výroba elektrické energie z energie větru působí pouze minimální nepříznivé podmínky na životní prostředí. Větrné elektrárny jsou bezodpadové a při svém provozu nevypouštějí do ovzduší emise ani jiné skleníkové plyny.Využívání větrné energie k výrobě elektřiny je poměrně mladé odvětví a podstatný rozvoj zažívá až od 70. let minulého století v souvislosti s ropnými krizemi. Princip výroby elektřiny spočívá v převedení kinetické energie větru pomocí listů rotoru na energii mechanickou. Rozhodující lokality vhodné pro využití větrného potenciálu se vybírají podle dvou hlavních ukazatelů: průměrná rychlost větru a četnost směru větru - udává, ze které světové strany vítr vane. K přeměně větrné energie na energii elektrickou se používají 2 technologie: Technologie grid off - Malé větrné elektrárny. Systémy nezapojené do elektrické sítě používané jen jako lokální zdroj energie (mikroelektrárny). Tyto systémy napájí malé spotřebiče a slouží k nabíjení akumulátorů. Jejich výstavba je vhodná jen v tom případě, kdy není k dispozici jiný zdroj energie, protože větrný potenciál který je potřeba k jejich rentabilnímu využívání by už stačil na stavbu velké větrné elektrárny. Technologie grid on – Velké větrné elektrárny. Systémy zapojené do rozvodné sítě používané pro komerční výrobu energie. Tyto systémy jsou nejrozšířenější a používají se tam, kde je velký větrný potenciál. Současné větrné elektrárny využívají 2 metody regulace turbín: Regulace stall – rotor má pevně nastavené lopatky. Tyto turbíny jsou mnohem jednodušší než turbíny s regulací pitch. Regulace pitch – nastavení lopatek lze měnit podle převládající rychlosti větru. Nevýhody větrné energie Každá výroba elektrické energie má své dopady na životní prostředí. Větrná energie má sice minimální dopady na životní prostředí, přesto existují odpůrci, kteří poukazují na některé negativní vlivy výroby větrné energie. Jako hlavní argument používají poškozování místního 9

http://www.energ.cz/index.phtml?polozka=23

- 15 -

krajinného rázu. To je ale velmi subjektivní problém. Hlavní argumenty těchto odpůrců větrné energie jsou následující : Nejistota ohledně dosaženého výkonu Větrná energie je nestálý zdroj energie. Nevýhodou je závislost na počasí, denní době a ročním období. Důsledkem je vyšší cena energie oproti klasickým elektrárnám. Proto se používá se jako doplněk klasických zdrojů energie. Hluk Nevýhodou větrných elektráren je poměrně vysoká hlučnost, i když tento problém bývá ochránci přírody nadhodnocován. Je nutné snížit hlučnost na úroveň požadovanou hygienickými předpisy. Větrné elektrárny by měli být stavěny v určité vzdálenosti od obytných domů. Ochrana ptactva Proti výstavbě větrných elektráren protestují ochránci ptactva. Protože větrná energie je mladé odvětví, neexistuje dlouhodobá studie, která by poukazovala na negativní vlivy na ptactvo v ČR neexistuje a v krátkodobém horizontu nebyly negativní vlivy na ptactvo prokázány. Estetický problém Tento problém má subjektivní charakter. Velké větrné elektrárny sice mohou narušit vzhled krajiny, ale na druhou stranu ji nehyzdí více než např. stožáry vysokého napětí, věže jaderné elektrárny, nebo jiná technická zařízení. Produkce škodlivin Při výrobě energie nejsou produkovány žádné škodlivé emise (SO2, CO2, NOx, popel). U větrných elektráren je důležitý poměr energie vynaložené na stavbu větrné elektrárny a energií, kterou toto zařízení vyrobí za dobu své životnosti.

K využívání větrné energie byly vytvořeny čtyři kategorií krajiny s rozdílným energetickým potenciálem A - Otevřené moře, ploché pobřeží. Rychlost větru je neomezena. Energetický potenciál: 100% B -Plochá krajina bez lesů a jiných překážek. Rychlost větru je mírně snížena.Energetický potenciál: 70% C -Plochá a mírně kopcovitá krajina s vegetací, farmami a osídlením.Energetický potenciál: 50% D -Kopcovitý terén s lesy a jinou vegetací, hustě osídlený. Energetický potenciál: 30%10 Většina území ČR spadá do kategorie D 10

http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=1925-Fakta a mýty o obnovitelných zdrojích

- 16 -

Situace v ČR Využívání větrné energie na území ČR má dlouhou tradici ve využívání větrných mlýnů pro mletí obilí. Později se začala využívat k čerpání vody. V posledních sto let se začala větrná energie využívat k výrobě elektřiny. ČR pro využívání větrné energie nemá tak dobré podmínky jako jiné zejména přímořské státy. ČR má vnitrozemské klima s nepravidelným prouděním vzduchu. Přesto se

využití větrné energie

jeví pro ČR jako zajímavá možnost

využití alternativních zdrojů. ČR má vhodné povětrnostní podmínky pro ekonomicky výhodné využití zejména ve vyšších nadmořských výškách (zejména nad 500 mn.m.). Výhodné podmínky pro výstavbu větrných elektráren jsou zejména na hřebenech Krušných hor, kde by v budoucnosti měli stát největší větrné farmy. Nevýhodou je, že právě ve vyšších nadmořských výškách, kde je největší větrný potenciál, leží chráněné oblasti, kde není možné provádět výstavby větrných elektráren. Další nevýhodou je, že místní ekologická sdružení jsou většinou proti výstavbě nových větrných elektráren. ČR

je zatím pouze na počátku rozvoje větrné

energetiky. Na počátku 90. let se zdálo, že výroba elektrické energie pomocí větru bude velmi rychle narůstat, ale postupně začalo docházet k úpadku. Rozkvět výstavby větrných elektráren proběhl v letech 1990-95. V tomto období bylo postaveno 24 větrných elektráren ale asi 30% z nich mělo vysoce poruchovou technologii. Dále asi 20% z nich bylo postaveno v lokalitách s nedostatečnou zásobou větrné energie. V současnosti existují větrné elektrárny na několika desítkách lokalit. „Ke konci roku 2004 bylo licencováno 30 větrných elektráren se 48 turbínami o celkovém instalovaném výkonu 16 442 kW. 32 strojů o instalovaném výkonu vyšším než 100 kW mělo celkový instalovaný výkon 16 230 kW.“ 11 S výhledem do roku 2010 existují projekty s větším počtem větrných elektráren v lokalitách Krušných hor, Jizerských hor, Vysočiny a v oblasti jižní Moravy. Problémy s umísťováním větrných elektráren ale asi způsobí, že hodně projektů nebude vůbec realizováno. V ČR totiž existuje poměrně silný odpor proti výstavbě větrných elektráren.

7.4.

Biomasa

Pojem biomasa označuje veškerou organickou hmotu vzniklou prostřednictvím fotosyntézy, nebo hmotu živočišného původu.12 Energie ze spalování biomasy patří k nejstarším lidmi využívaným zdrojem energie. Biomasu je možné využívat dvěma způsoby. Je možné ji přímo

11

Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů za rok 2004

12

http://cs.wikipedia.org/wiki/Biomasa

- 17 -

spalovat nebo využít k výrobě ušlechtilých paliv. Tato ušlechtilá paliva zatěžují podstatně méně životní prostředí v porovnání s klasickými palivy jako jsou např. černé, hnědé uhlí, ropa atd. V porovnání s fosilními palivy nemá výroba biomasy negativní vliv na životní prostředí, spíše naopak – likvidují se odpady a zalesňuje se nevyužitá a nevyužitelná půda. Hlavní výhodou spalování biomasy spočívá v tom, že se do ovzduší dostane jen tolik CO2, kolik ho rostliny za svého života odeberou. To znamená, že se nezvyšuje množství CO2 v atmosféře a nedochází ke zvyšování skleníkového efektu. Biomasa je zdrojem, který může být využit, nebo přeměněn na palivo pro dopravu, výrobu elektřiny a pro ohřev. Toto se však netýká jakéhokoliv druhu biomasy. Využívání biomasy záleží na celé řadě vnějších i vnitřních faktorů. K energetickým účelům jsou využívány buď cíleně pěstované rostliny nebo také odpady ze zemědělské, potravinářské nebo lesní produkce. V případě spalování biomasy je zapotřebí dbát na vhodné spalování. Pokud se biomasa nevhodně spaluje může být stejně jako nevhodně spalované uhlí zdrojem škodlivých emisí. Biomasa může být získávána mnoha způsoby. Hlavní 2 způsoby získávání biomasy jsou: Jako odpad – zbytková(odpadní biomasa) – ze zemědělské a průmyslové činnosti, nebo z komunálního odpadu Jako záměrně pěstovaná biomasa - energetické byliny a rychlerostoucí dřeviny. rychle rostoucí dřeviny. Jedná se zpravidla o topoly nebo vrby, Výhody a nevýhody Biomasy Hlavní výhoda spočívá v tom, že nepřispívá ke skleníkovému efektu. Její další výhodou je, že může být použita k výrobě elektřiny ve stejném zařízení nebo elektrárně, která nyní spaluje fosilní paliva. V případě spalování biomasy dochází k úsporám nenahraditelného fosilního paliva a navíc se snižují škodlivé emise oxidů síry. Její Nevýhoda - relativně velká spotřeba energie a lidské práce (tato skutečnost se obvykle propaguje jako podpora zaměstnanosti) na jejich získávání. Další nevýhoda biomasy je technického charakteru. Biomasa má ve srovnání s fosilními palivy nižší energetickou hustotu (tj. obsah energie odvozený na jednotku objemu), což se může nepříznivě projevit v logistice (dopravě a skladování) především v podobě zvyšujících se nákladů. Situace v ČR Biomasa je v podmínkách ČR nejvíce perspektivním obnovitelným zdrojem energie. V souvislosti se závazkem EU na zvýšení podílu výroby elektrické energie s OZE se v podmínkách ČR týká zejména biomasy. Biomasa představuje největší podíl z celkově využitelného potenciálu OZE v rámci České republiky. Technicky nejjednodušším a ekonomicky nejvýhodnějším řešením je její spoluspalování s uhlím ve fluidních kotlích.. Biomasa obsahuje daleko méně - 18 -

síry,sodíku a popelu a při spoluspalování s uhlím dochází ke snížení emisí plynných a pevných škodlivin. Největší podíl výroby elektřiny z biomasy tvořila v roce 2004 právě forma spoluspalování biomasy s uhlím. "Spalování biomasy spolu s uhlím představuje nejefektivnější a z hlediska životního prostředí nejpřijatelnější způsob plnění závazku dosažení podílu obnovitelných zdrojů na výrobě elektřiny 8 % do roku 2010."13 Uvádí se, že v budoucnosti budou hlavním zdrojem biomasy záměrně pěstované energetické rostliny, protože odpadní biomasa nebo biomasa jako vedlejší produkt bude pro požadované množství energie nedostačující. Existuje také otázka vhodnosti a nevhodnosti pěstování některých druhů energetických rostlin v podmínkách ČR. Zda existují vhodné podmínky pro pěstování určitých druhů rostlin. Pěstování biomasy je také uváděno jako zdroj budoucí nové zaměstnanosti (pěstování a zpracování biomasy, dále budování a provoz vlastních agroenergetických a následných technologií). Výhodou pěstování biomasy je, že energetické rostliny pro přípravu fytopaliv je možné pěstovat i na půdě, která je nepotřebná pro výrobu potravin. Je možné využít i půdy nadlimitně kontaminované cizorodými látkami. Takto mohou být ušetřeny značné prostředky, které by jinak bylo nutné vynakládat prostřednictvím dotací na údržbu krajiny. V současné situaci, kdy existují přebytky zemědělských produktů by se mohly pěstitelé zamyslet, jestli by místo pěstování tradičních plodin nebylo vhodnější začít pěstovat rostliny vhodné k výrobě biomasy. V ČR existuje podpora pěstování energetických bylin v zemědělském sektoru. Byl sestaven seznam energetických rostlin, jejichž pěstování je podporováno dotacemi. Z vytrvalých rostlin je nejvýznamnější krmný šťovík Jedná se o velmi odolnou rostlinu, která se zatím jeví jako nejperspektivnější.

8. Malé vodní elektrárny (MVE) V praktické části jsem se pokusil podívat se blíže na problematiku MVE v ČR. MVE jsem si vybral proto, že patří k nejčastějším obnovitelným zdrojům energie a potenciál rozvoje MVE v ČR je stále poměrně velký. Využívání vodní energie má také v ČR dlouhou tradici. Na konkrétním příkladě jedné MVE jsem se snažil ukázat jaké problémy musí řešit ten, kdo se rozhodne postavit novou nebo rekonstruovat starší vodní dílo. Vše už začíná při výběru vhodné lokality, která je nezbytná k efektivnímu provozu, dále se alespoň přibližně musí stanovit výkon MVE. Také je důležité určit počet a typ turbín. Nejdůležitějším kritériem při hodnocení výstavby MVE je doba návratnosti investic. Ideální doba návratnosti je 10 let. Na příkladě MVE Okrouhlice jsem se snažil ukázat, že je v našich podmínkách možné úspěšně vybudovat a 13

Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů za rok 2004

- 19 -

provozovat MVE. Existují ale i neúspěšné projekty. Proto je nutné než se začne s realizací stavby důkladně promyslet všechna možná rizika.

8.1.

MVE

Pojmem malé vodní elektrárny jsou označovány vodní elektrárny s instalovaným výkonem do 10 MW. Tyto elektrárny můžeme potom ještě dále dělit. Rozdělení MVE: •

průmyslové (od 1 do 10 MW);

•

závodní nebo veřejné (od 100 do 1000 kW);

•

drobné nebo minielektrárny (od 35 do 100 kW);

•

mikrozdroje nebo také mobilní zdroje (pod 35 kW).

K dosažení opravdu "čisté" elektrické energie z MVE, musí provozovatel dodržovat některá pravidla. •

Vhodné začlenění do reliéfu lokality

•

Dodržování odběru sjednaného množství vody

•

Odstraňování naplavenin vytažených z vody

•

Akustický projev MVE

Při dodržování všech uvedených aspektů by neměla MVE svým provozem narušovat životní prostředí v dané lokalitě. MVE naopak může mít pozitivní vliv na říční systém - čistí a provzdušňuje tok.

8.2.

Současná situace

Dříve byly překážkou k výstavbě nových MVE nízké výkupní ceny elektrické energie. V souvislosti s přijetím nového zákona o OZE se zvýšila motivace pro výstavbu nových MVE. Došlo ke zvýšení výkupní ceny elektřiny a zákon také garantuje výkupní ceny na 15 let. Na druhou stranu zaznamenaly pořizovací náklady na MVE v posledních letech značný nárůst. Na tomto nárůstu se podílely hlavně náklady na technologickou část. Na MVE lze také získat dotace na postavené dílo u ministerstva životního prostředí. Každým rokem vyhlašuje programy podpor Česká energetická agentura a Státní fond životního prostředí. Současné minimální výkupní ceny: - 20 -

Datum uvedení do provozu

Výkupní ceny elektřiny dodané do sítě v Kč za 1

Zelené bonusy v Kč za 1 MWh

MWh Malá vodní elektrárna

2340

1430

2130

1220

1660

750

uvedená do provozu po 1. lednu 2006 včetně v nových lokalitách Malá vodní elektrárna uvedená do provozu po 1. lednu 2005 včetně a rekonstruovaná malá vodní elektrárna Malá vodní elektrárna uvedená do provozu před 1. lednem 2005 Zdroj: Energetický regulační úřad

V České republice jsou dobré podmínky pro stavbu MVE. Česká republika leží na rozvodí tří moří, řeky zde pramení. Po roce 1990 začal vzestupný trend výstavby MVE, avšak postupně nastal pokles zájmu o MVE, jehož příčinou bylo postupné obsazování výhodnějších lokalit. Velká část ještě nevyužitého hydroenergetického potenciálu totiž leží v oblastech s malými spády (méně než 2 m, případně 2 až 4 m). V souvislosti se zvýšením výkupní ceny elektřiny a státní garance výkupních cen se v současnosti znova zvýšila motivace pro výstavbu MVE. Hlavní předností výroby energie z MVE je její šetrnost k životní prostředí (uvádí se, že každá kilowatthodina vyrobená v této elektrárně ušetří přibližně 1 kg uhlí v tepelné elektrárně). MVE jsou rozptýleny po celém území České republiky. Výroba elektřiny z MVE patří k nejlevněji získávané elektrické energii. Takto vyrobená elektrická energie je nejen ekologicky čistá ale MVE dále může i kladně ovlivňovat režim vodního toku. V současné době existuje v ČR poměrně velký počet MVE. Ne všechny ale splňují moderní požadavky. “Z celkového počtu zhruba 1 300 MVE je více než 60 % ještě stále osazeno původní zastaralou technologii z let 1920 až 1950, která vykazuje účinnosti v průměru o 15 % nižší než dnes moderní technologie.“14 Je důležité si uvědomit, že investice na zlepšení výkonu těchto zastaralých MVE nemusí být tak vysoké. Při provedení ne příliš nákladné základní modernizace

14

obnovitelné zdroje energie a možnosti jejich uplatnění v České republice

- 21 -

MVE, nebo při důsledném seřízení pro optimální provoz, dojde k významnému zvýšení výroby a také k ušetření nákladů na provoz MVE. Výstavba úplně nových MVE sebou přináší značné problémy např. problémy s ekologickými iniciativami nebo s místními obyvateli. Investiční náklady na vybudování zcela nové MVE jsou také daleko vyšší. Je nutné vybudovat vzdouvací zařízení. Investice na vybudování vzdouvacího zařízení jsou velmi vysoké a mohou negativně ovlivnit efektivnost celé stavby. Snažší je proto vybudovat MVE na takových místech, kde už v minulosti nějaké vodní dílo stálo např. mlýn, hamr nebo pila. Zbytky takových vodních děl jako je odtokový kanál nebo jez potom mohou podstatně snížit náklady na výstavbu nového vodního díla. V současné době se “Vodní elektrárny se na celkovém instalovaném výkonu v České republice podílejí zhruba 17 % a na výrobě necelými 4 %. Technicky využitelný potenciál řek ČR činí 3380 GWh/rok. Z toho potenciál využitelný v MVE je 1570 GWh/rok. Dnes využitý potenciál v MVE činí zhruba 30 %, tj. cca 500 GWh/rok.”15 Tyto MVE nevyužívají optimálně ve své lokalitě hydropotenciál a staré technologie také v mnoha případech nesplňují ekologickou bezpečnost na říčním toku. Modernizací těchto MVE nebo optimalizací provozu je možné získat další potenciál a nebude zapotřebí tak vysokých investic jako při nové výstavbě MVE. Předpokládá se, že v budoucnosti bude možné využít i lokality s extrémně nízkými spády. Je ale zřejmé že na lokalitách s nízkými spády budou elektrárny vykazovat horší ekonomické výsledky než ty v postavené v ideálních podmínkách.

8.3.

Realizace MVE

Než dojde k realizaci MVE je nutné zvážit všechna možná rizika která by mohla zvýšit plánované investiční výdaje. K navrhování, výstavbu, rekonstrukce a provoz malých vodních elektráren (MVE) existuje norma ČSN 73 68 81 - malé vodní elektrárny. Pro efektivní provoz MVE je nejdůležitější vybrat vhodnou lokalitu (pro využití hydro-energetického potenciálu). Pro hodnocení konkrétní lokality jsou nejdůležitější dva parametry - využitelný spád a průtočné množství Dále je třeba respektovat nařízení Vodohospodářského orgánu orgán , který v průběhu vodoprávního řízení stanovuje k vodnímu dílu závazné podmínky, které je nutné splnit, aby bylo zájemci uděleno povolení k vybudování vodního díla. Je třeba také respektovat právní předpisy, které platí v chráněných krajinných oblastech např. právní předpisy v oblasti ochrany

15

Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů za rok 2004

- 22 -

zemědělského půdního fondu Umístění MVE v chráněné lokalitě jako např. CHKO potom velmi komplikuje povolovací řízení. Dále je nutné posoudit hydrologické údaje o dané lokalitě (např. průměrný roční průtok, několikadenní průtoky nebo několikaroční průtoky).Tyto údaje možné získat za úplatu z Českého hydrometeorologického ústavu. Tyto údaje jsou vykazovány jako průměrné hodnoty za období v délce 30 nebo 50 let. Nedochází zde potom ke zkreslení kvůli tzv. suchým nebo mokrým rokům. Je také důležité dohodnout možnost připojení MVE do sítě a dohodnout podmínky výkupu vyrobené elektřiny. Existuje několik možností zapojení MVE do elektrorozvodné sítě. MVE je možné zapojit buď do veřejných elektrorozvodných sítí vysokého napětí (vn), nízkého napětí (nn), nebo do rozvodných systémů průmyslových závodů. Konkrétní podmínky připojení na elektrorozvodnou síť musí být projednány s příslušnou Rozvodnou energetickou a.s. (REAS). Nejdůležitější částí MVE je potom samozřejmě turbína. Proto je důležité rozhodnout o typu a počtu instalovaných turbín. Existuje několik druhů turbín. V dnešní době jsou nejběžnější turbína Francisova a Kaplanova a dále se používají Bánkiho a Peltonova turbína. Typ instalované turbíny závisí na velkosti spádu a také průtoku.

8.4.

Investiční náklady

Nejvýznamnější překážkou, která ovlivňuje výstavbu MVE je návratnost vložených prostředků. Doba návratností investic do MVE se dnes nejčastější pohybuje kolem 12 až 20 roků. Ideální doba návratnosti by se měla pohybovat kolem 10 let. Nejdůležitější položkou, která ovlivňuje ekonomickou výhodnost realizace MVE je výše investičních nákladů. Výše investičních nákladů závisí na způsobu pořízení MVE. Rekonstrukce nebo obnova starší MVE vychází výrazně výhodněji než výstavba úplně nové MVE. Investiční náklady zahrnují výdaje na přípravu stavby, na projekt, výdaje na dodávky technologického zařízení a montáž technologického zařízení, nutné stavební úpravy, elektrickou přípojku. Pokud není investor majitelem pozemku je nutné zahrnout mezi investiční náklady i náklady na výkup potřebných pozemků. Stanovení investičních nákladů nutných na realizaci výstavby MVE závisí hlavně na místních podmínkách, na druhu instalované vodní turbíny a jejich počtu a také na instalovaném výkonu. Pro přibližný odhad investic je tedy nutné aspoň přibližně stanovit výkon elektrárny. Dále je důležité stanovit rozsah automatizace MVE. Z ekonomických důvodů se uvažuje o - 23 -

bezobslužném provozu. Tento bezobslužný provoz ale závisí na vysokém stupni automatického zařízení. Plně automatický provoz je sice dražší ale je spolehlivější a nedochází tak často k výpadkům výroby elektřiny. Na účinnosti a na spolehlivosti výroby je potom založena ekonomie provozu MVE.

8.5.

Výkon MVE

Odhad dosažitelného výkonu MVE K odhadu dosažitelného výkonu MVE se používá tento zjednodušený vztah: P = k*Q*H kde: P - výkon [kW] Q - průtočné množství vody, průměrný průtok [m3/s] H - spád využitelný turbínou [m] k - bezrozměrná konstanta uváděná v rozsahu 5 - 7 pro malé vodní elektrárny, 8 - 8,5 pro střední a velké; její velikost ovlivňuje účinnost soustrojí a technická úroveň použité technologie

Výroba elektřiny ve vodní elektrárně potom bude: E = P*T kde: E - množství vyrobené energie během roku [kWh] P - výkon [kW] T je počet provozních hodin během roku [h] Počet provozních hodin během roku se stanoví podle počtu dní M, ve kterých může turbína se zvoleným regulačním rozsahem pracovat (alespoň 4000 h).

9. Popis realizace konkrétní MVE 9.1.

MVE Okrouhlice

Tato MVE leží v obci Okrouhlice, okres Havlíčkův Brod. Daná lokalita už byla v minulosti energeticky využívána. Je příkladem rekonstrukce v lokalitě bývalého vodního díla. Jedná se o - 24 -

obnovu staré MVE na novou s vyššími užitnými parametry. Zvýšila se účinnost turbosoustrojí a elektrárna přešla na bezpečný automatický provoz, což znamená značnou úsporu nákladů. Nová technologie byla začleněna do původní stavební části. Dříve zde stál mlýn a elektrárna s výkonem 53 kW. Realizace MVE proběhla v roce 2000. Přímoproudá Kaplanova má výkon 75 kW. Návratnost investice je asi 10 let. MVE je určena k výhradnímu provozu s elektrizační sítí. Základní technické informace: Tok:

Sázava, ř. km 153,45

Průtok turbínou:

6,53 m3/s

Spád:

2,4 m (návrhový)

Instalované zařízení:

přímoproudá Kaplanova turbína MAVEL TKP 1050

Turbíny počet:

1 ks

Elektrický výkon:

75 kW

Roční výroba:

362 MWh

Zdroj: http://www.circ.cz/dokums/TL%20MV%20001_186_1.pdf

Historie elektrárny: Tato MVE stojí na místě bývalého mlýna. Mlýnské kolo bylo ještě před 1. světovou válkou nahrazeno turbínou, která poháněla mlecí zařízení. Později se začala budovat elektrárna. Elektrárna se budovala postupně v souvislosti s elektrizací obce Okrouhlice a okolí. Konečná podoba elektrárny měla 2 Francisovy turbíny – první měla výkon 45 kW a druhá 30 kW. Tato elektrárna fungovala až do roku 1965, kdy se na jedné z turbín stala havárie. Došlo k odstavení elektrárny, odvezení zařízení a zalití strojovny betonem. Od této doby elektrárna chátrala. Odpadní kanál, který přiváděl do řeky turbínami okysličenou vodu, se zanesl a stalo se z něj slepé rameno.

Realizace stavby elektrárny: Vlastní realizace stavby elektrárny začala v roce 1999. Výstavby elektrárny byla podpořena dotacemi od České energetické agentury a půjčkou ze Státního fondu životního prostředí. Je sice umístěná na místě bývalého vodního díla, ale byla postavena prakticky od začátku. Musela být provedena rekonstrukce vtokového objektu a rekonstruována strojovna. Protože se nezachovala elektrická část původní MVE, musela být celá nově nainstalována. Nově instalovat bylo také nutné jemné a hrubé česle s obslužnou lávkou pro pojezd čistícího stroje První problémem, který bylo nutné vyřešit, byl zanedbaný odpadní kanál, který byl nezbytný pro - 25 -

provoz elektrárny. Náklady na vyčištění tohoto kanálu dosáhly 240 000 Kč. Dále se muselo najít nové technické řešení, aby provoz elektrárny byl ekonomicky rentabilní. Výkon původních dvou turbín byl příliš nízký, aby byl za dnešních podmínek ekonomicky rentabilní. Muselo se najít takové technické řešení, aby za stejných přírodních podmínek byl výkon elektrárny ekonomicky rentabilní. Proběhla výměna turbín. Původní 2 Francisovy turbíny byly demontovány. Na místo 2 Francisových turbín byla použita 1 Kaplanova turbína vyrobená firmou MAVEL, a.s. Turbína byla vyrobena na zakázku přesně pro tuto elektrárnu. Tato turbína byla umístěna šikmo, i když je většinou umísťována vertikálně. Turbína má hřídel skloněnou pod úhlem 10o a průměr oběžného kola je 1 050 mm. Kaplanova turbína byla navržena také z důvodu možnosti nastavení lopatek oběžného kola. Tím se optimalizuje výkon za různého průtoku vody. Při stavbě elektrárny bylo nutné pracovat velmi opatrně, aby nedošlo ke snížení spádu. Spád musel být zachován z důvodu maximalizace využití energie proudící vody. Elektrárna dodává proud do rozvodné sítě již 6 let. Pokud jsou příznivé podmínky tzn. že je dostatek vody dosahuje turbína výkonu až 90 kW. Náklady na provoz nejsou vysoké. Provoz je v podstatě bezporuchový a také celé zařízení je velmi jednoduché. Jedinou výjimkou je počítač, který kontroluje celý chod elektrárny. Hlavní součástí MVE Okrouhlice je hlavní rozvaděč. Jeho funkcí je zajišťovat řízení a hlídat veškerý chod elektrárny. Hlavní rozvaděč se skládá z ovládacích panelů a obsahuje řídící počítač. Tento počítač řídí celý chod elektrárny a pokud nastane nějaká porucha tak dojde k vypnutí elektrárny a počítač poté podá informaci přes telefonní hlásič na pevnou nebo mobilní linku. Tento počítač hlídá celou řadu údajů např. nastavení lopatek oběžného kola turbíny z důvodu maximalizace výkonu elektrárny vzhledem k průtoku. Provozovatel musí respektovat požadovanou výšku hladiny nad jezem. Počítač proto sleduje i hladinu řeky. Pomocí snímačů hlídá hladinu a kdyby klesla o tolik, že by nedosáhla hladiny jezu a hrozilo by vyschnutí koryta, elektrárna se sama odstaví. Někdy je potřeba odstavit elektrárnu, aby bylo možné provést základní údržbu. Pomocí počítače se uzavřou lopatky rozvodného kola, přeruší se proud vody a celé soustrojí se zastaví. Základní údržba zahrnuje například kontrolu řemene či odvzdušnění savky. Pomocí počítače se elektrárna po údržbě znovu spustí. Dalším důležitým zařízením elektrárny je čistící stroj. Po řece připlouvá řada různých nečistot jako jsou spadané větve nebo listí. Tyto nečistoty musejí být u vtoku zachycovány česlicemi. Problémem je, že se česlice poměrně rychle zanášejí a tím přímo ovlivňují průtok vody a v důsledku nízkého průtoku vody i výkon celé elektrárny. Podle vyjádření majitele elektrárny patří tato MVE svým vybavením jak elektrickým, tak počítačovým zabezpečením k jedné z nejmodernějších MVE v Čechách. Rekonstrukce MVE byla dokončena v březnu 2000 a MVE byla uvedena do zkušebního provozu. Zkušební provoz trval do března 2001. - 26 -

Technické a ekonomické ukazatele Tyto údaje byly dosaženy během zkušebního provozu po dokončení elektrárny. Vyrobená elektrické energie byla výhradně dodávána sítě SČE a.s. (Severočeská energetika as.) za výkupní cenu v té době za 1,20 Kč/kWh. Provozní náklady MVE byly vypočteny na částku cca 90 Kč/MWh vyrobené energie. V této částce jsou zahrnuty pouze náklady na provozní hmoty, běžnou údržbu tzn. čistění vtoku do turbíny a také drobné opravy. Výhodou automatického provozu zařízení je, že mzdové náklady jsou velmi nízké. Mzdové náklady zahrnují pouze občasný dohled. Následující údaje o výrobě elektrické energie jsou za 12 měsíců - od 1.10.2000 do 30.9.2001. Celkem bylo vyrobeno 408 783 kWh. Dosažená výroba elektrické energie byla negativně ovlivněna kvůli odstávkám turbíny ve zkušebním provozu z důvodu zanášení rozvodného lopatkového ústrojí soustrojí.

prodej el. energie

408 783 kWh/r

tržby z prodeje el. energie

490 106 Kč/r

provozní náklady (bez odpisů)

40 000 Kč/r

roční výnosy

450 106 Kč/r

Zdroj: www.ceacr.cz/?download=2001/1171.pdf

Investiční náklady: Náklady na instalaci v Kč Projekt

80 000,-

Stavební část

1 500 000,-

Technologie

3 500 000,-

Zdroj: http://www.circ.cz/dokums/TL%20MV%20001_186_1.pdf

Struktura financování celkové investiční náklady

5 080 000,Kč

půjčka SFŽP

40%

dotace SFŽP

10%

vlastní

50 %

Zdroj: http://www.circ.cz/dokums/TL%20MV%20001_186_1.pdf

- 27 -

Zhodnocení projektu Hlavním cílem rekonstrukce bývalé MVE bylo znovu využívat hydroenergetický potenciál řeky Sázavy v lokalitě Okrouhlice. Kromě drobných závad na čistícím stroji česlí proběhl zkušební provoz bez problémů. Problémy mohou také nastat pokud přijdou nějaká extrémní sucha. V roce 20.. elektrárna přestala kvůli suchu vyrábět a přestože náklady na provoz nejsou vysoké, tak se elektrárna dostala do takové situace, kdy neměla na úhradu provozních nákladů. Naopak, pokud by přišli povodně je také ohrožen provoz elektrárny. Výhodou MVE je její vysoká životnost. Sice se časem musí měnit určité komponenty elektrárny ale velkou investici jako na začátku už asi vyžadovat nebude. Tato rekonstrukce malé vodní elektrárny vykazuje celkem dobré parametry. Nejdůležitější je, že MVE se nedostává do ztráty. Návratnost vložených prostředků byla vypočtena na 10 let. Vzhledem k tomu, že původní výkupní cena elektrické energie v době realizace projektu - 1,10 Kč/kWh se díky cenovému výměru ERÚ od 1.1.2006 zvýšila na 1,66 Kč/kWh, lze předpokládat další snížení doby návratnosti. Tato investice vykazuje poměrně příznivé ekonomické parametry, což je dáno zvýšením a vysokým využitím instalovaného výkonu a také tím, že investiční náklady byly relativně příznivé. Hydrologické poměry v lokalitě jsou také poměrně příznivé. Celý projekt splňuje nejvyšší kvalitativní parametry a splňuje i přísné nároky na ochranu životního prostředí a svým vybavením patří k nejmodernějším MVE v ČR. Výhodou je že tato elektrárna stojí v lokalitě, která už dříve byla využívána. Na druhou stranu se muselo vyměnit celé zařízení MVE a rekonstruovat zanedbaný odpadní kanál.

9.2.

MVE Podhradí nad Dyjí

Existují ale i jiné příklady MVE, které nebyly tak úspěšné. Jako příklad může sloužit MVE v Podhradí nad Dyjí. Investor získal v roce 1996 povolení ke stavbě MVE na řece Dyji. Do celého projektu investoval značné prostředky. MVE ale ani dnes po téměř deseti letech není v provozu. Tento případ je příkladem toho, jaké problémy mohou nastat s administrativou. I když zpočátku bylo uděleno stavební povolení později se celá věc zkomplikovala. Proti projektu se postavila Česká inspekce životního prostředí a také místní rybáři. Česká inspekce životního prostředí se odvolala proto, že se podle ní nepřihlédlo k ochraně vzácných živočichů. Rybáři zase argumentovali tím. že Výstavba a provoz elektrárny by vedly k likvidaci říčního charakteru toku Dyje Tím by došlo k vyhynutí vzácných druhů ryb. Ministerstvo životního prostředí návrh odpůrců stavby MVE nejprve zamítlo. Pak došlo k dalšímu odvolání a celá záležitost se dále - 28 -

protahovala. Během tohoto obdržel investor 37 různých rozhodnutí státních orgánů. Nakonec v roce 2000 mu bylo ministerstvem životního prostředí definitivně zakázáno pokračovat ve výstavbě. Investor se ještě pokusil o udělení výjimky z podmínek ochrany zvláště chráněných živočichů. Ministerstvo životního prostředí mu nejprve výjimku udělilo, ale na odvolání rybářského svazu ministr životního prostředí tuto výjimku zrušil. Investor tedy zažaloval stát o náhradu zmařené investice a ušlých zisků (podle investora by elektrárna vydělala 46 milionů korun do r.2021, do kdy jsme měl povolení k provozu). Soudní řízení se ale stále protahuje a je pravděpodobné, že spor nakonec skončí u Evropského soudu ve Strassbourgu.

9.3.

Výhody a nevýhody provozování MVE:

Výhody: •

Nízká výrobní cena elektřiny

•

Zvyšující se výkupní ceny elektřiny a státní garance minimálních výkupních cen

•

Nízké provozní náklady

•

Dlouhá životnost – při dobré údržbě a příznivých přírodních podmínkách tzn. dostatku vody mohou vyrábět elektřinu i desítky let. Životnost MVE může být mnohem větší než je doba návratnosti investic na zřízení

•

Bezobsluhovost u moderních MVE – vyžadují pouze občasný dohled.

Nevýhody: •

Hlavní nevýhodou je, že návratnost vložených prostředků je ovlivněna stavem vodní hladiny.

•

Sucho nebo povodně – v případě sucha může elektrárna přestat kvůli nedostatku vody vyrábět elektřinu a v případě povodní může dojít k velkému rozsahu škod na MVE a pro provozovatele může být problém uvést elektrárnu znovu do provozu.

•

Poměrně velké investiční náklady

10. Ekonomické hodnocení konkrétního projektu MVE Uvedená data jsem získal ve společnosti Ekowatt , kde my byly sděleny pouze tyto číselné údaje ale nemohla mi být z důvodu utajení sdělena identifikace lokality, majitele apod. Všechny data jsou z roku 2005. - 29 -

Základní technické údaje: Jedná se o nízkospádovou, jezovou MVE s Kaplanovou turbínou. Nejdůležitější částí je strojovna. V tomto případě je ve strojovně jedno soustrojí s turbínou Hydrohrom. Průměr oběžného kola je 1200mm. Maximální výkon je 380kW. Turbína je spojená přímo s generátorem. Spád

Hm = 6,9 m

Průtok MVE max.

Q = 7,15 m3/s

Dosažitelný výkon

Pt = 406kW , Pq = 378 kW

Instalovaný výkon

426kW

Předpokládaná doba provozu

350 dní

Zdroj: Ekowatt

Roční výroba elektřiny

1 431 669 kWh/rok

Investiční výdaje

16670tis Kč

Náklady na energii

0 Kč

Provozní náklady

210tis Kč

Tržby za prodej elektřiny

3011Kč

Doba hodnocení projektu

15 let

Diskont

5%

Zdroj: Ekowatt

MVE je osvobozena od daně z příjmu a výpočty jsou počítány při stálých cenách roku 2005. Výkupní cenu elektrické energie uvažujeme 2,10 Kč za 1 kWh.

10.1.

Měrné investiční náklady

Základní informací o projektu MVE jsou měrné investiční náklady (MIN). Měrné investiční náklady umožňují porovnávat určitý typ zařízení od různých výrobců za předpokladu, že ostatní parametry (výkon, účinnost, doba životnosti atd.) jsou shodné. Měrné investiční náklady rostou, pokud se zvyšuje podíl nutných stavebních prací(např. oprava a nebo výstavba jezu, výstavba nového objektu MVE atd.)

MIN = Investiční náklady/ Instalovaný výkon ( Kč/ kWinst. ) V našem případě: MIN = 16670/426 = 39,13(tis. Kč/kWinst.)

- 30 -

10.2.

Prostá doba návratnosti Tn, doba splacení investice

Tato metoda je oblíbená hlavně pro svoji jednoduchost. Umožňuje rychle a přehledně odhadnout návratnost vložených investic.Toto kritérium ale například vyžaduje ve svém způsobu ekonomického hodnocení vyhláška 213/2001 Sb., kterou se vydávají podrobnosti náležitostí energetického auditu. Při této metodě neuvažujeme diskontování investice. Výsledná doba návratnosti je tedy nižší, než v případě použití diskontní míry. Způsob výpočtu: Prostou návratnost T v letech vypočítáme tak, že celkové investiční náklady (IN) vydělíme ročním cash – flow (CFt) projektu. Tn = IN/ CFt V našem případě vychází:

Tn = 16670/ 2801 = 6 let Tento údaj nám říká, že za normálních okolností (bez uvažování nákladů na opravy, údržbu atd.) dojde ke splacení počáteční investice v 6. roce. V tomto případě můžeme použít i grafickou metodu:

Kč (v tis.)

Návratnost investice 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0

Náklady Tržby

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15

Roky provozu

- 31 -

10.3.

Reálná doba návratnosti

Jedná se o podobnou metodu jako prostá doba návratnosti s tím rozdílem, že uvažujeme diskontovaný peněžní tok.. Diskontovaný peněžní tok (DCFt) v roce t můžeme spočítat následovně: DCFt = CF/(1+r)t (1+r)-t- odúročitel CF – tok hotovosti t je doba životnosti (hodnocení) projektu

Reálnou dobu návratnosti potom spočítáme:

Tn = IN/ DCFt V našem případě vychází: 7,8 let. V případě použití grafické metody:

Reálná doba návratnosti 15000

Kč (v tis.)

10000 5000 0 -5000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

-10000 -15000 -20000 Roky provozu Kumulovaný diskontovaný Cash - flow

- 32 -

13

14

15

10.4.

Vnitřní výnosové procento projektu (IRR)

Vnitřní výnosové procento (IRR) projektu se rovná takové diskontní míře, při které je čistá současná hodnota projektu rovna nule. Mohou se vyskytnout případy, kdy je IRR záporné nebo kdy IRR neexistuje. Způsob výpočtu IRR: Hodnota IRR se vypočítá s podmínky NPVt = DCFt = ∑CFt/(1+IRR)t = 0 NPVt –čistá současná hodnota DCFt - diskontovaný peněžní tok CFt - tok hotovosti r - diskontní sazba (1 + IRR)-t odúročitel t je doba životnosti (hodnocení) projektu

Diskontní míra je požadovaná míra výnosnosti investice. Diskontní míra je ovlivněna třemi hlavními faktory: výnosem, rizikem a likviditou. Diskontní míra je tedy v podstatě cena ušlé příležitosti, což je cena kapitálu.

V našem případě vychází IRR 14,6%. Tato hodnota je větší než diskontní míra 5% a projekt tedy lze doporučit k realizaci.

10.5.

Čistá současná hodnota (NPV)

Čistá současná hodnota patří k nejvhodnějším kritériím hodnocení efektivity investic. Zahrnuje v sobě dobu životnosti a bere v úvahu i možnost investování do jiného projektu. Čistou současnou hodnotu (NPV) lze spočítat vždy a nabývá pouze jedné hodnoty. NPVt = DCFt = ∑CFt/(1+r)t DCFt - diskontovaný peněžní tok CFt - tok hotovosti r - diskontní sazba (1 + r)-t odúročitel - 33 -

t je doba životnosti (hodnocení) projektu

V našem případě vychází NPV = 12403tis Kč. Protože NPV nabývá kladné hodnoty je možné doporučit projekt k realizaci.

10.6.

Cash-flow

Cash – flow je pravidelný roční tok hotovosti který se vypočítá jako rozdíl výnosů a nákladů, (resp. zisku po zdanění), připočítají se odpisy a odečítají se položky jako jsou vlastní investice, splátky úvěrů a dále se koriguje podle změn stavu pohledávek a závazků, zásob apod. Tento ukazatel je důležitý zejména pro včasnou úhradu pohledávek. V našem zjednodušeném případě neuvažujeme odpisy proto se Cash – flow vypočítá následovně: Přínos projektu Cash – flow = 3011- 210 = 2801tis Kč

10.7.

Celkové hodnocení projektu

Shrnutí výpočtů: Prostá doba návratnosti

6 let

Reálná doba návratnosti

7,8 let

NPV

12403tis Kč

IRR

14,6%

Jedná se o projekt ekonomicky velmi efektivní, který může být doporučen k realizaci. Jedná se ale pouze o jednu konkrétní MVE a nedá se však říci zda se vyplatí realizovat jiný konkrétní projekt MVE. Každý projekt závisí na celé řadě faktorů. Nejdůležitější jsou vhodné přírodní podmínky a také velmi záleží na velikosti pořizovacích výdajů – zda se jedná pouze o rekonstrukci staršího díla nebo o úplně novou stavbu. Důležité je také stanovit typ vodní elektrárny např. jezová, derivační atd. Ekonomická efektivnost projektu může být také významně ovlivněna poskytnutými dotacemi. Poskytnuté dotace snižují pořizovací (investiční) náklady projektu a tím dochází ke zlepšení parametrů ekonomické efektivnosti.

- 34 -

Závěr Česká republika je státem, který nemá příliš vhodné podmínky na využívání obnovitelných zdrojů energie. Od obnovitelných zdrojů je hodně očekáváno. Je ale zřejmé, že nějaké zásadní změny naší energetiky směrem k ekologicky šetrnějším zdrojům energie nelze v dohledné době očekávat a že takové změny budou trvat až desítky let. V podmínkách ČR se totiž jedná o zcela novou problematiku. Zatím co vyspělé státy si uvědomili omezenost současných zdrojů energie už v 70.letech 20. stol. v ČR jako důsledek politického vývoje tato diskuze začala až po roce 1990. V současné etapě udržitelného rozvoje je hlavním cílem zajistit dostatek ekologicky šetrné energie. Další výhodou zvýšení podílu obnovitelných zdrojů energie by mělo být snížení negativních dopadů na životní prostředí. V současnosti je jenom malý podíl OZE na výrobě energie Vstupem do EU se ČR zavázala ke splnění požadavků na zvýšení výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů energie. Jedním z nejvýznamnějších aspektů energetické politiky EU je v současné době environmentální problematika. Dalším významným problémem energetické politiky Evropské unie je posilování energetické soběstačnosti tzn. snížení závislosti na dovozu energií. Tento cíl je stanoven i ve státní energetické koncepci České republiky kde se vychází z předpokladu, že aby nebyla ohrožena energetická soběstačnost tak energetika v ČR musí být postavena na vyváženém mixu zdrojů. Řešením jak energetické soběstačnosti tak environmentálních problémů je využívání OZE. Využívání OZE by ale mělo být efektivní a založené na racionálních úvahách. V ČR je zatím stále preferována energie pocházející z hnědouhelných a jaderných zdrojů. Nabízí se otázka proč nejsou obnovitelné zdroje používány ve větším měřítku? Jedním z problémů při výrobě energie z obnovitelných zdrojů je, že v tržních podmínkách nemusí být konkurenceschopná v porovnání s obnovitelnými zdroji. Současné nízké ceny energie získávané z tradičních zdrojů omezují konkurenceschopnost OZE. Je tedy třeba určité formy podpory, aby byli investoři motivováni k využívání obnovitelných zdrojů. 1. krok k podpoře OZE byl učiněn přijetím zákona o OZE, který by měl vytvořit stabilní podnikatelské prostředí. Dále se v ČR připravuje ekologická daňová reforma. Když se nezapočítávají externality – je z ekonomického hlediska v České republice stále ještě výhodnější fosilních zdrojů energie. OZE by mohly začít konkurovat fosilním zdrojům energie kdyby došlo k internalizaci všech nákladů na výrobu energie, tak aby cena energie odrážela například náklady na odstraňování negativních důsledků výroby energie pro životní prostředí. Mělo by se tedy brát v úvahu i znečištění životního prostředí a environmentální náhrady. - 35 -

Co se týká jednotlivých obnovitelných zdrojů energie, tak největší potenciál rozvoje má biomasa. Právě biomasa má napomoci ke splnění indikativního cíle hrubé spotřeby elektřiny. Z ostatních obnovitelných zdrojů energie se k výrobě energie využívají zejména malé vodní elektrárny. Fotovoltaické systémy mají v současné době z hlediska výroby elektřiny zanedbatelný přínos. Solární energetika nemá při současné technologii v podmínkách ČR významný přínos. Také výroba energie z větrných elektráren není v současné době nijak zvlášť významná. V ČR ale v současné doby existuje řada projektů výstavbu větrných elektráren. Díky technologickému rozvoji se očekává, že bude možné efektivně využít větrnou energii i v mimohorských oblastech. Současné podíly energie z obnovitelných zdrojů však u nás jsou stále relativně nízké. Současný malý podíl OZE na výrobě elektrické energie souvisí tedy nejen s výchozí nepříznivé situací po roce 1990, ale příčiny je nutné hledat i v dosavadním selhávání politiky v oblasti podpory obnovitelných zdrojů energie. Ke zvýšení podílu OZE je zapotřebí nejen maximalizovat využití stávajících dostupných zdrojů OZE, ale bude nutná i výstavba úplně nových zdrojů OZE Obnovitelné zdroje budou hrát v budoucnosti významnou úlohu, ale v dohledné budoucnosti asi nemohou zcela nahradit tzv. “energetiku velkého výkonu” . V současné době a v geografických a klimatických podmínkách České republiky nelze význam obnovitelných zdrojů energie přeceňovat. Základním předpokladem by mělo být racionální a efektivní využívání všech dostupných zdrojů energie. Je také nutné rozlišovat tzv. malou a velkou energetiku. V ČR existují zdroje velké energetiky jako jsou jádro nebo uhlí a menší energetické zdroje – to jsou obnovitelné zdroje jako vodní, sluneční, větrná energie nebo energie biomasy. Velké energetické zdroje plní hlavní funkci – uspokojovat základní poptávku po energii a zdroje malé energetiky jsou pouze zdroje doplňkové. Takováto situace bude asi i v budoucnu, i když se dá předpokládat, že podíl obnovitelných zdrojů poroste. Dalším problémem je zvyšující se spotřeba elektřiny v ČR. V souvislosti s rostoucí spotřebou se uvažuje, že bude potřeba postavit nové energetické zdroje. V současnosti se jedná o 2 možnosti. Buď prolomit územní ekologické limity těžby uhlí a modernizovat stávající uhelné elektrárny, nebo vystavět novou jadernou elektrárnu. Je důležité, aby v této situaci hráli svou roli i obnovitelné zdroje. Cílem by mělo být vytvořit vyvážený energetický mix s co největším zastoupením obnovitelných zdrojů. Praktická část je zaměřena na problematiku MVE v ČR. I když už je nejlepší hydropotenciál vyčerpán, stále je ještě poměrně mnoho lokalit, kde je možné vystavět MVE. Navíc s vyvíjející se technologií je možné využít i lokality s nižšími spády. Další možností je rekonstrukce starších - 36 -

MVE. Na konkrétním příkladě jedné MVE jsem se snažil ukázat, že je v našich podmínkách možné postavit a úspěšně provozovat MVE. Tato MVE právě stojí na místě bývalého vodního díla. Tím byly ušetřeny značné náklady. Došlo k rekonstrukcí bývalého vodního díla, instalaci nové turbíny a zvýšení výkonu MVE. Záměrem bylo znovu využívat hydroenergetický potenciál řeky Sázavy v této lokalitě a tento záměr se podařilo úspěšně splnit. Je ale nutné zdůraznit, že ne všechny projekty bývají takto úspěšné. Proto jsem do své práce zařadil i MVE v Podhradí nad Dyjí, kdy stálými průtahy došlo k zastavení výstavby MVE a investor se nyní soudí o zmařenou investici a ušlý zisk. V následující části jsem spočítal efektivitu konkrétního projektu MVE. Pomocí základních ukazatelů ekonomické efektivnosti jsem vyhodnotil jeden velmi ekonomicky výhodný projekt , který může být doporučen k realizaci. Prostá doba návratnosti je 6 let a i další ukazatele se jeví jako poměrně příznivé. Uvedené ukazatele jsou ekonomicky příznivější pokud se jedná jen o rekonstrukci než o výstavbu nové MVE. Ekonomická efektivnost dále závisí na velikosti poskytnutých dotací. Poskytnuté dotace snižují investiční náklady projektu a tím se projekt stává ekonomicky efektivnější. To bude důležité zejména v budoucnu v souvislosti s tím, že lepší lokality pro výstavbu MVE jsou už obsazeny a zbývající lokality budou mít horší podmínky. V těchto oblastech, aby se dosáhlo alespoň minimálně přijatelných hodnot ekonomické efektivnosti, budou hrát státní dotace významnou úlohu.

- 37 -

Shrnutí: Z důvodu vyčerpávání zásob fosilních zdrojů lidstvo musí hledat alternativní zdroje energie. Období hledání alternativních zdrojů a nové chápání světové energetické politiky spadá do období po první ropné krizi v 70. letech minulého století. OZE představují alternativu k fosilním zdrojům, protože jsou to zdroje nevyčerpatelné a nemají negativní vliv na životní prostředí. V současné době je hospodářství v ČR založeno na využívání fosilních paliv. Nezanedbatelná je i vysoká energetická náročnost našeho hospodářství. Fosilní zdroje jsou zdroje vyčerpatelné a využívání fosilních paliv je také spojeno s ekologickými problémy jako např. skleníkový je efekt. Dá se tedy předpokládat, že v budoucnosti význam OZE ještě poroste. V rámci závazku EU byl stanoven cíl, aby se OZE významnější měrou podíleli na výrobě elektřiny. Je tedy třeba se zamyslet nad tím, v jaké míře mohou obnovitelné zdroje efektivně přispět k výrobě elektřiny v zeměpisných a klimatických podmínkách ČR a jaký význam mohou OZE mít pro hospodářství České republiky. Praktická část je se zaměřená na problematiku MVE, které jsou asi nejběžnější obnovitelný zdroj v ČR. Výroba elektřiny z MVE má v ČR dlouhou tradici. Výstavba nové MVE znamená sice vysoké investiční náklady, ale vysoká životnost zařízení a nenáročná obsluha činí z těchto zařízení v podmínkách ČR vhodný ekologicky příznivý zdroj výroby energie. Před vlastním rozhodnutím o realizaci MVE je ale nutné zvážit veškerá možná rizika, aby nedošlo ke znehodnocení vložených prostředků.

Klíčová slova: energie - fosilní paliva - obnovitelné zdroje energie – vodní energie –větrná energie – sluneční energie – malé vodní elektrárny - biomasa

Kódy JEL Classification: Q200, Q250

- 38 -

Summarry By reason of depletion of the fossil resources mankind must seek the alternative resources of energy. The period of searching of the alternative resources and new conception of the world energy policy coincides with the period after the first oil crisis in the seventies of the last century. RER represent alternative to the fossil resources because they are inexhaustible resources and do not have negative influence on the environment. At present the economy in the Czech Republic is based on the utilization of the fossil fuels. High energy intensity of our economy is also indispensable. The fossil fuels resources are exhaustible resources and the utilization of the fossil resources is also connected with ecological problems as eg. greenhause iffect. It can be expected that the significance of RER will still increase in the future. Within the commitment towards the European Community there were set targets that RER increasingly participate in the power production. Accordingly it is neccessary to contemplate in what degree RER can effectively contribute to the power production in the geographical and climatic conditions of the Czech Republic and what weight RER can carry for the economy of the Czech Republic. In the practical part I have concentrated on the problem of small water power stations (SWPPs) which are probably the most conventional renewable resource in the Czech Republic. The power production from SWPP has long-lasting tradition in the Czech Republic. The construction of the new SWPP means high production cost though, but the high service life of the instalation and undemanding servicing create suitable ecologically favourable ressource of energy production of these installations in the conditions in the Czech Republic. Before the respective decision on the realization of SWPP it is necessary to consider all possible risks in order not to cause devalutaion of the invested funds.

Klíčová slova: energy - fossil fuels - renewable energy resources – water energy – wind energy – solar energy – small water power stations – biomass

JEL Classification: Q200, Q250

- 39 -

Seznam literatury: Jiří BERANOVSKÝ, Jan TRUXA: Plánování OZE v ČR v kontextu státní energetické koncepce a EU - http://www.energetika.cz/index.php?id=71&cl=12 (25.11.2005) Jiří BERANOVSKÝ a kol.– Metody hodnocení vhodnosti a výtěžnosti OZE pro účely energetických bilancí a energetické statistiky a pro účely regionálního územního plánování a energetických generelů. EkoWATT, 2000. Jan BOUŠKA, Petr KNÍŽEK, Josef KAŠPAR: Sborník technických řešení malých vodních elektráren. Česká energetická agentura 2000 http://www.ceacr.cz/?page=publikace (3.2.2006) Tomáš HODÁK / Pavel GABRIEL / Peter DUŠIČKA / František ČIHÁK: MALÉ VODNÍ ELEKTRÁRNY. Nakladatelství Jaga 2003 KOLEKTIV AUTORŮ: Obnovitelné zdroje energie a možnosti jejich uplatnění v ČR. ČEZ 2003 - www.cez.cz/presentation/cze/GetFile?type=FilFile&version=2&id=33187&download=true – (20.10.2005) KOLEKTIV AUTORŮ: Informační listy. ČEA 2000. -http://www.ceacr.cz/?page=publikace Státní energetická koncepce Zákon na podporu výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů (OZE) (č.180/2005 Sb) Zákon o hospodaření energií (č. 406/2000 Sb) Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů za rok 2004 Časopis Alternativní energie http://poradenstvi.pre.cz/docs/PREforum_Special_8_AZE_pro_internet.pdf. (10.4.2006)

www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=2353&h=30 (18.12.2005) http://www.alternativni-zdroje.cz/ (11.11.2005) http://www.fontes-rerum.cz/index.php?id=6&pg=seminar04112003 (3.2.2006) http://egj.lib.uidaho.edu/egj13/wulfinghoff1.html - The Modern History Of Energy Conservation (5.12.2005) http://www.energ.cz (12.11.2005) http://www.vodni-tepelne-elektrarny.cz (9.10.2005) http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=1925 - Fakta a mýty o obnovitelných zdrojích (2.1.2006) www.ceskatelevize.cz/specialy/popularis/prilohy/171.doc - MVE Okrouhlice (3.2.2006) http://www.ceskaenergetika.cz/ce/view.php?cisloclanku=2005112910 – Malá a velká energetika (5.4.2006) - 40 -