Využívání obnovitelných zdrojů na výrobu elektrické energie v ČR

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Provozně ekonomická fakulta Ústav statistiky a operačního výzkumu

Využívání obnovitelných zdrojů na výrobu elektrické energie v ČR

Bakalářská práce

Vedoucí práce: Mgr. Veronika Blašková, Ph. D.

Lucie Oberreiterová

Brno 2008

Prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracovala samostatně podle metodických pokynů vedoucí bakalářské práce a s použitím literatury, kterou uvádím v seznamu.

V Brně dne 10. května 2008

…………………………….

Poděkování V úvodu bych ráda poděkovala vedoucí bakalářské práce Mgr. Veronice Blaškové, Ph.D. za odborné vedení, poskytnutí cenných rad a připomínek, které mi pomohly při zpracování této práce.

Abstrakt Oberreiterová, L. Využívání obnovitelných zdrojů na výrobu elektrické energie v ČR. Bakalářská práce. Brno, 2008.

Bakalářská práce se zabývá analýzou výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů. V práci jsou identifikovány jednotlivé obnovitelné zdroje energie, které je možno využít v ČR a ve světe. Cílem vlastní práce bude za použití dostupných informací analyzovat vývoj výroby elektrické energie především z vodních a větrných elektráren v letech 2004 až 2006. Při zpracování je využito statistických metod, které jsou používány pro analýzu časových řad.

Abstract Oberreiterová, L. Exploitation of renewable resources for generation of electrical energy in the Czech Republic. Bachelor thesis. Brno, 2008.

The Bachelor thesis represents analysis of generation of electrical energy by means of renewable resources. In this work some particular renewable resources of electrical energy which could be used in the Czech Republic and through the whole world are identified. The goal of the whole work will be to analyse, using some acceptable information, the development of electrical energy generation in the first place by hydro-electric and wind-power plants during years 2004-2006. The work is carried out on the basis of some statistic methods, which were used for analysis of time series.

Obsah 1

2

3

Úvod a cíl práce............................................................................................................7 1.1

Úvod.......................................................................................................................7

1.2

Cíl práce.................................................................................................................9

Přehled literatury.......................................................................................................10 2.1

Názory a postoje v dnešní energetice ..................................................................10

2.2

Obnovitelné energetické zdroje a jednotlivé typy energií ...................................11

2.3

Legislativní rámec................................................................................................15

2.4

Energetické cíle a ochrana životního prostředí....................................................16

2.5

Využití OZE v podmínkách České republiky......................................................17

2.6

Cenová politika a obchod s energií......................................................................20

Metodika .....................................................................................................................22 3.1

Definice, typy a specifika časových řad ..............................................................22

3.2

Elementární charakteristiky vývoje časových řad ...............................................26

3.3

Modelování časových řad ....................................................................................27

3.3.1 3.4

Analytické vyrovnání...........................................................................................29

3.4.1

Lineární trend ..............................................................................................30

3.4.2

Parabolický trend ........................................................................................30

3.4.3

Exponenciální trend .....................................................................................31

3.5

Volba vhodného modelu trendu...........................................................................32

3.6

Měření sezónnosti ................................................................................................33

3.6.1 4

Klasický (formální) model ...........................................................................28

Triviální model sezónnosti ...........................................................................34

Vlastní práce...............................................................................................................35 4.1 4.1.1

Větrná energie......................................................................................................35 Elementární charakteristiky vývoje větrné energie .....................................37 5

4.1.2

Modely časových řad ...................................................................................38

4.1.3

Výpočet sezónnosti .......................................................................................40

4.2

Vodní energie.......................................................................................................42

4.2.1

Elementární charakteristiky vývoje vodní energie.......................................44

4.2.2

Modely časových řad ...................................................................................45

4.2.3

Výpočet sezónnosti .......................................................................................46

4.3

Srovnání větrné a vodní energie ..........................................................................49

5

Závěr ...........................................................................................................................52

6

Seznam tabulek a obrázků ........................................................................................55

7

Použité zdroje informací ...........................................................................................56

8

Přílohy.........................................................................................................................58

6

1 Úvod a cíl práce Protože nic není stálé a napořád, nic není nehybné. Země se pořád posunuje, světlo se mění, moře neustále omílá skalnaté pobřeží. Neustále se rodí další a další generace a my za ně zodpovídáme, protože ti lidé jiné svědky než nás nemají. James Baldwin (Hindls, 2000)

1.1 Úvod Lidská činnost, která je v dnešní moderní době vykonávána, má obvykle nežádoucí vedlejší negativní dopady na stav životního prostředí a na zdravotní stav celé lidské populace. Každý den tak dochází k ohrožení klimatického systému, ozónové vrstvy, vše se také projevuje změnou ekosystémů, úbytkem vody a vysokou hladinou znečištění. Po celém světě tak dochází k neuvěřitelně rychlému rozvoji a zvyšování životních nároků, které jsou podmíněny vysokou energetickou náročností. V současnosti proto znepokojuje celou společnost skutečnost, že dochází k vysoce intenzivnímu čerpání zásob fosilních paliv, které však nejsou nevyčerpatelné a k rychlému a nevratnému narušení přírody a životních podmínek tak, že může být ohrožena sama budoucnost lidstva. Na základě těchto skutečností začíná populace hledat možné alternativy řešení, které by přispěly k uspokojení poptávky po vysokém množství elektrické energie a zárověň snižovaly nároky na životní prostředí. Jednou z možných variant řešení vznikající situace je postupná orientace na využívání obnovitelných zdrojů energie.

Obnovitelné zdroje energie patří mezi moderní technologie budoucnosti, které nezatěžují stav životního prostředí a nepřispívají k vážnému problému globálních změn klimatu. Nevyžadují těžbu nerostných surovin, která za sebou často zanechává významné ekologické škody. Také napomáhají snižovat naši závislost na velkých centralizovaných zdrojích. Obnovitelné zdroje se mohou pochlubit stále větší konkurenceschopností na trhu a podporují vznik nových pracovních míst a ekonomický rozvoj obcí. Představují dobrou 7

podnikatelskou příležitost pro zemědělce i venkovské regiony a výrazně nahrazují dovážené energetické zdroje jako je ropa a zemní plyn a vylepšují obchodní bilanci země. Jejich pozitivní vlastností je i skutečnost, že na rozdíl od fosilních paliv se tyto zdroje neustále obnovují a může se tak konstatovat, že jsou zcela nevyčerpatelné. Zvyšování množství využívaných obnovitelných zdrojů však znesnadňují různá legislativní omezení, která v mnohých případech prodlužují celkovou dobu výstavby a odrazují tak potencionální investory od zamýšlených investic.

8

1.2 Cíl práce Cílem této bakalářské práce je provést statistickou analýzu vyrobeného množství elektrické energie z obnovitelných zdrojů na území České republiky od začátku roku 2004 až do konce roku 2006 a také následně vypracovat prognózu vývoje výroby elektrické energie v následujícím období pro rok 2007. Vyrovnání získaných dat trendovými přímkami a provedení analýzy sezónnosti utváří jednu z hlavních součástí této práce. Podkladové údaje pro vypracování bakalářské práce byly získány na internetových stránkách Energetického regulačního úřadu a zahrnují pouze časové období týkající se let 2004 až 2006, protože v době zpracování práce nebyly k dispozici údaje již uplynulého roku 2007. Získání vhodných údajů pro provedení statistické analýzy v oblasti využití obnovitelných zdrojů energie je však v dnešní době stále velice komplikované. Bakalářská práce je rozdělena do několika významných částí, a to do teoretické a praktické části. Teoretická část za použití odborné literatury slouží k obecnému seznámení s danou problematikou. Jednotlivé typy energií, energetické cíle a využití obnovitelných zdrojů na území ČR tvoří jen některé z hlavních podkapitol této části. Následuje stručné seznámení s pojmy a specifiky časových řad, které budou využity v části praktické. Praktická část je zaměřena za použití dostupných informací na analýzu vývoje výroby především větrné a vodní energie, která byla vytvořena na území České republiky ve sledovaném období. Údaje, které jsou zpracovány, vyjadřují celkové množství vyrobené energie

na

svorkách

generátorů

při

kombinované

v gigawatthodinách [GWh].

9

výrobě

elektřiny

a

tepla

2 Přehled literatury 2.1 Názory a postoje v dnešní energetice Pojem energie se v dnešní době stal termínem, který nás provází na každém kroku, zejména pak v posledních dvou stoletích. Lidstvo totiž během této krátké doby prodělalo velmi rychlý vývoj díky ohromnému množství energie, kterou dokázalo uvolnit a využít v podobě fosilních a jaderných paliv. Energie se však již v současnosti stává termínem budoucnosti, neboť právě budoucnost ukáže, jak si lidstvo dovede poradit se vzrůstající energetickou spotřebou. Využívání fosilních a jaderných paliv je spojeno s ekologickými problémy, které se spolu s vyčerpáním těchto přírodních zdrojů jeví jako globální energetický a ekologický problém lidstva. Spalování uhlí, ropy a zemního plynu způsobuje takové znečištění ovzduší, devastaci krajiny a celkový vliv na změnu globálního klimatu, že vlády mnoha zemí uvažují o zavedení uhlíkové daně, tedy poplatku za CO2, který při spalování fosilních paliv nutně vzniká a zhoršuje skleníkový efekt1. Tato paliva sice dříve či později nevyhnutelně dojdou, zatím však způsobují stále větší potíže, a to i politického charakteru. Prvním významným milníkem, který ovlivnil postoj k obnovitelným a zejména lokálním zdrojům, byla první tzv. ropná krize, která srozumitelně ukázala křehkost stability lidské společnosti založené na intenzivně využívaných, ale nerovnoměrně ve světě rozložených zásobách fosilních paliv. Současně se ukázalo, že světové zásoby fosilních paliv nejsou nevyčerpatelné. Institucionálně, společensky a politicky podporovaný návrat k opětovnému využívání obnovitelných zdrojů energie proto není žádný krátkodobý trend, ale jednoznačně nezbytnost spojená s úsilím o sebezáchovu lidské společnosti v přiměřeně přijatém životním prostředí (Beranovský, 2004).

_________________ 1

Skleníkový efekt nastává po průchodu slunečního záření atmosférou. Prošlé záření ohřívá předměty na povrchu Země a ty pak vysílají dlouhovlnné tepelné záření, které atmosféra propouští jen omezeně. Skleníkový jev je ovlivněn přítomností určitých plynů v atmosféře.

10

Současný trend v energetické politice prosazuje vyrovnaný energetický mix jednotlivých druhů zdrojů. Jejich role je přímo závislá jak na hodnocení z hlediska trvale udržitelného rozvoje, tak z hlediska ekonomických ukazatelů (www.alternativni-zdroje.cz). Obr.1: Energetický mix v ČR podle zdrojů v roce 2006 Přečerpávací vodní elektrárny 0.83%

Jad erné elektrárny 30.87%

Paroplynové a plyn ové elektrárny 2.11%

Vodní el ektrárny 3.02% Ostatn í 4,2%

Osta tní obno vitelné zdroje 1.15% Uheln é ele ktrárny 62.02%

Zdroj: http://download.mpo.cz/get/34085/38234/438586/priloha001.doc

2.2 Obnovitelné energetické zdroje a jednotlivé typy energií Obnovitelnými energetickými zdroji lze rozumět ve smyslu energetického zákona č. 458/2000 Sb. vodní energie do výkonu zdroje 10MW, sluneční energie, větrná energie, geotermální energie, bioplyn. Narozdíl od fosilních a uranových paliv, se obnovitelné zdroje nazývají obnovitelné proto, že se díky slunečnímu záření a dalším procesům neustále obnovují a jsou nevyčerpatelné (Beranovský, 2004).

Sluneční (solární) energie − energie získávána ze slunce je základní podmínkou života na Zemi. Při získávání elektrické energie přímo ze slunečního záření jde z hlediska životního prostředí o nejčistší a nejšetrnější způsob její výroby. Účinnost přeměny slunečního záření na elektřinu umožňuje získat se současnými solárními systémy z jednoho metru aktivní plochy až 110 kWh elektrické energie za rok. V našich podmínkách je ve srovnání se současnými klasickými zdroji elektrická energie ze solárních systémů však stále ještě podstatně dražší. Ze slunečního záření lze elektrickou energii získat přímo a nepřímo. 11

Přeměna přímá využívá fotovoltaického jevu, při kterém se v určité látce působením světla uvolňují elektrony. Při přeměně nepřímé se získává teplo za pomoci slunečních sběračů. V ohnisku sběračů jsou umístěny termočlánky, které mění teplo v elektřinu. Ve sluneční tepelné elektrárně, která je v podstatě elektrárnou tepelnou, se ze slunečního záření získává teplo, a to v kotli následně ohřívá kapalinu. Vzniklé páry roztáčejí turbínu, která pohání generátor a ten vyrábí elektrický proud.

Větrná energie – na území ČR se větrná energie využívala v minulosti ve větrných mlýnech. V dnešní době se k výrobě větrné energie hojně využívají větrné elektrárny, které se v současné době nacházejí ve více než padesáti lokalitách naší republiky. Princip výroby této energie spočívá v působení energie větru na listy rotoru větrné turbíny umístěné na stožáru. Při tomto procesu vzniká rotační mechanická energie, která je prostřednictvím generátoru zdrojem elektrické energie. Rozvoj větrné energetiky je přínosem především z hlediska ekologie. Větrná energetika neprodukuje tuhé či plynné emise a odpadní teplo, nezatěžuje okolí odpady, ke svému provozu nepotřebuje vodu. Větrná elektrárna nepředstavuje významný zábor zemědělské půdy a minimální jsou i nároky na plochu stanoviště (www.alternativni-zdroje.cz).

Obr.2: Větrná farma v Americe

Zdroj:http:/www.treehugger.com/files/2008/03/wind-power-reaches-100000-megawatts.php

12

Vodní energie – potenciál vodní energie je v podmínkách ČR využíván po staletí. Vodní energie se dá velmi dobře a účinně přeměnit na žádanou elektřinu (www.ekowatt.cz). Využívá se její schopnost rychlého najetí při velkém výkonu a tedy operativního vyrovnání okamžité energetické bilance v elektrizační soustavě ČR. Vodní elektrárny neznečišťují ovzduší, nedevastují krajinu, jsou bezodpadové, nezávislé na dovozu surovin a vysoce bezpečné. Princip vodní elektrárny spočívá ve skutečnosti, že voda roztáčí turbínu, která je na společné hřídeli s elektrickým generátorem. Mechanická energie proudící vody se tak mění na energii elektrickou, která se transformuje a odvádí do míst spotřeby. Výběr turbíny závisí na účelu a podmínkách celého vodního díla. Nejčastěji se osazují turbíny reakčního typu Francisova či Kaplanova a pro vysoké spády akční Peltonova turbína. K využití potenciálu vodních toků v ČR slouží i kategorie tzv. malých vodních elektráren, které většinou slouží jako sezónní zdroje (www.alternativni-zdroje.cz).

Obr.3: Vodní elektrárna Spálov

Zdroj:http://www.cez.cz/cs/energie-a-zivotni-prostredi/energie-z-obnovitelnych-zdroju.html

Energie biomasy – jde o hmotu organického původu. Pro energetické účely se využívá buď cíleně pěstovaných energetických plodin nebo odpadů ze zemědělské, potravinářské nebo lesní produkce (www.ekowatt.cz). Vzhledem k tomu, že CO2 uvolněný při spalování organické hmoty je znovu absorbován při růstu rostlin, nelze v tomto směru hovořit o problému s emisemi. Využití energie biomasy

13

lze rozdělit do několika podskupin.

Základní technologie zpracování se dělí na suché procesy jako je spalování, zplyňování a pyrolýza a procesy mokré, které zahrnují anaerobní vyhnívání, lihové kvašení a výrobu biovodíku. Zvláštní podskupinu potom tvoří lisování olejů a jejich následná úprava, což je v podstatě mechanicko-chemická přeměna. Ze suché biomasy se působením vysokých teplot uvolňují hořlavé plynné látky, tzv. dřevoplyn. Jestliže je přítomen vzduch, dojde k hoření. Pokud jde o zahřívání bez přístupu vzduchu, odvádí se vzniklý dřevoplyn do spalovacího prostoru, kde se spaluje jako jiná plynná paliva. Část vzniklého tepla je použita na další zplyňování biomasy (www.alternativni-zdroje.cz).

Geotermální energie – k výrobě elektřiny využívají geotermální elektrárny tepelnou energii z nitra Země. Geotermální elektrárny se staví zejména ve vulkanicky aktivních oblastech, kde využívají k pohonu turbín horkou páru stoupající pod tlakem z gejzírů a horkých pramenů nebo teplonosné médium, které se vtlačuje do vrtů, v hloubi země se ohřívá a ohřáté vyvádí na povrch. Na rozdíl od většiny jiných typů elektráren, nepotřebují geotermální elektrárny žádné palivo. Jejich nevýhodou je, že jsou dostupné pouze na některých místech zemského povrchu (www.alternativni-zdroje.cz).

Tepelná čerpadla – jedná se o zařízení, která umožňují odnímat teplo okolnímu prostředí, převádět je na vyšší teplotní hladinu a předávat ho cílově pro potřeby vytápění nebo pro ohřev teplé užitkové vody. Tepelná čerpadla neprodukují vyhořelé palivo, proto jde o zcela bezodpadovou technologii. Princip tepelného čerpadla je uzavřený chladící okruh, jímž se teplo na jedné straně odebírá a na druhé straně předává. Tepelné čerpadlo dokáže odebrat teplo z okolního vzduchu, povrchových vod, půdy, vrtů i z podzemní vody. Teplo odebrané těmto zdrojům předává do topných systémů. Činnost tepelného čerpadla využívá fyzikální jevy spojené se změnou skupenství pracovní látky. Ve výparníku tepelného čerpadla chladivo při nízkém tlaku a teplotě odnímá teplo zdroji nízkopotenciálního tepla, dochází k varu. Páry chladiva jsou stlačeny, zahřívají se a v kondenzátoru předávají kondenzační teplo ohřívané látce. Tím se opět ochlazují a zkapalňují. (www.alternativni-zdroje.cz)

14

2.3 Legislativní rámec Jedním z hlavních nástrojů podpory využívání obnovitelných zdrojů je zákon č.180/2005 Sb., o podpoře využívání obnovitelných zdrojů energie a o změně některých předpisů. Tento zákon upravuje v souladu s právem Evropských společenství způsob podpory výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů a výkon státní správy a práva a povinnosti fyzických a právnických osob s tím spojených. Účelem tohoto zákona je v zájmu ochrany klimatu a ochrany životního prostředí podpořit využití obnovitelných zdrojů energie, přispět k šetrnému využívání přírodních zdrojů a k trvale udržitelnému rozvoji společnosti a v neposlední řadě vytvořit podmínky pro naplnění indikativního cíle podílu elektřiny z obnovitelných zdrojů na hrubé spotřebě elektřiny v ČR ve výši 8 % do roku 2010 a vytvořit podmínky pro další zvyšování tohoto podílu po roce 2010 (www.biom.cz/legislativa.stm?x=234651.cz). Zákon č.458/2000 Sb. o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o změně některých energetických zákonů (energetický zákon) ve znění pozdějších předpisů upravuje v souladu s právem Evropských společenství podmínky podnikání, výkon státní správy a nediskriminační regulaci v energetických odvětvích jakož i práva a povinnosti osob s tím spojených. Zmiňované dva zákony je možno řadit k hlavním nástrojům legislativní podpory využívání obnovitelných zdrojů na území České republiky. Otázku využití těchto zdrojů však mimo zmíněných zákonů řeší i mnohé další zákony, vyhlášky a nařízení Evropských společenství. Z vyhlášek lze zmínit například vyhlášku č. 214/2001 Sb. vymezující zdroje energie, které budou hodnoceny jako obnovitelné ve vztahu na poskytování dotací ze státního rozpočtu nebo vyhlášku č. 475/2005 Sb., kterou se provádějí některá ustanovení zákona o podpoře využívání obnovitelných zdrojů. Ze směrnic Evropského parlamentu a Rady jde především o směrnici 2001/77/ES o podpoře elektřiny vyrobené z obnovitelných zdrojů energie na vnitřním trhu s elektřinou. Účelem této směrnice je podporovat zvýšení příspěvku obnovitelných zdrojů energie

15

k výrobě elektřiny na vnitřním trhu s elektřinou a vytvořit základnu pro odpovídající budoucí rámec Společenství (www.eru.cz).

2.4 Energetické cíle a ochrana životního prostředí Požadavek na maximální využívání alternativních zdrojů je jedním z klíčových bodů energetické politiky Evropské unie. Proto v roce 2004 byla schválena vládou Státní energetická koncepce ČR, která patří k základním součástem hospodářské politiky České republiky. Koncepce definuje priority a cíle v energetickém sektoru a popisuje konkrétní realizační nástroje energetické politiky státu. Je výrazem státní odpovědnosti za vytváření podmínek pro spolehlivé a dlouhodobě bezpečné dodávky energie za přijatelné ceny a za vytvoření podmínek pro její efektivní využití, které nebudou ohrožovat životní prostředí a budou v souladu se zásadami udržitelného rozvoje. Státní energetická koncepce ve své vizi konkretizuje státní priority a stanovuje cíle, jichž chce stát dosáhnout, při ovlivňování vývoje energetického hospodářství ve výhledu příštích 30 let, v podmínkách tržně orientované ekonomiky. Při volbě priorit, cílů a souboru nástrojů Státní energetické koncepce byla respektována především

hlediska

energetická, ekologická, ekonomická a sociální. Cíle energetické koncepce jsou definovány celkem čtyři s tím, že každý obsahuje několik dílčích cílů. Zajištění vhodného poměru spotřeby prvotních energetických zdrojů je jedním z těchto cílů, v rámci kterého se nachází dílčí cíl zaměřený na podporu výroby energie z obnovitelných zdrojů. V časovém horizontu do roku 2030 stanovuje, že celkový podíl obnovitelných zdrojů na výrobě elektrické energie by měl být v rozmezí 12 % až 13 %. Energetické hospodářství České republiky se stejně jako energetické hospodářství v ostatních vyspělých státech významně podílí na ovlivňování kvality životního prostředí. Dominantními složkami životního prostředí, které jsou ovlivňovány, jsou ovzduší a odpady. Vliv obnovitelných zdrojů energie na životní prostředí je většinou minimální. Příkladem může být užití větrné energie, která má pouze určitý vliv na vzhled krajiny. 16

Vodní energie může v malé míře ovlivňovat vodní toky a energie solární je prakticky bez vlivu na životní prostředí. Proto z hlediska míry negativních vlivů na životní prostředí lze za nejpříznivější považovat obnovitelné zdroje (http://www.mpo.cz/dokument5903.html).

2.5 Využití OZE v podmínkách České republiky Potenciál obnovitelných zdrojů na území České republiky není příliš závratný. Podíl elektřiny z obnovitelných zdrojů na hrubé spotřebě elektřiny v ČR v roce 2005 činil 4,48 % a oproti roku 2004 se zvýšil pouze o 0,44 %. V roce 2006 opět vzrostl díky vyšší výrobě na velkých vodních elektrárnách na 4,9 %.

Obr.4: Nárůst výroby energie z OZE roku 2006 oproti roku 2005 podle kategorie zdrojů

0%

20%

40%

Fotovoltaické systémy

60%

80%

100%

120%

38,46%

Kategorie zdrojů

Větrné elektrárny Tuhé komunální odpady Bioplyn

130,41% 6,13% 9,31% 30,49%

Biomasa Vodní elektrárny 0,00

140%

7,13% 20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

Nárůst výroby od roku 2005 [GWh]

Zdroj: http://download.mpo.cz/get/34085/38234/438586/priloha001.doc

V případě větrné energetiky jsme na počátku jejího rozvoje. Po relativně neúspěšných pokusech minulých let zaznamenává v současné době větrná energetika obrození. I když jsme v první polovině 90. let měli naději patřit mezi perspektivní výrobce, postupně jsme tuto pozici ztratili. Ve významných lokalitách začínají podnikat firmy, které čekají na jasnější legislativní vývoj, který se vstupem do EU zaručí stabilní podnikatelské 17

prostředí (Beranovský, 2004). Dobrou zprávou je také skutečnost, že energetická Skupina ČEZ, která je zároveň největším domácím výrobcem elektřiny, plánuje investovat v následujících 15 letech do rozvoje obnovitelných zdrojů energie celkem 30 miliard korun. Z toho zhruba 20 miliard korun na výstavbu nových větrných elektráren, které mají v nejbližším období největší potenciál rozvoje (www.cez.cz). Pro výstavbu větrných elektráren se počítá s plochami v nadmořských výškách zpravidla nad 600 m a tato místa, kde jsou příznivé větrné podmínky, leží převážně v oblastech, které patří mezi zákonem chráněné oblasti. Odhaduje se, že z tohoto důvodu odpadá 60 -70 % vhodných ploch pro výstavbu větrných elektráren. V současné době, kdy výška stožárů dosahuje 100 – 150 metrů, se otevírá možnost využít i zalesněných ploch. Podle odborných studií má největší potenciál větrné energie oblast severních Čech a severní Moravy, následuje jižní Morava a západní Čechy (www.zelenaenergie.cz). Obr.5: Povětrnostní mapa ČR

Zdroj: http://www.strojexport-trade.cz/produkty-povetrnostni_mapa_cr.php

Společnost ČEZ Obnovitelné zdroje vyrábí Zelenou energii, která nabízí možnost využívání elektřiny vyrobené s využitím obnovitelných zdrojů přírody. Jedná se o ekologickou energii získanou hlavně z vody, větru, slunce a případně i z biomasy. 18

V rámci Skupiny ČEZ vyrábí společnost ČEZ Obnovitelné zdroje Zelenou energii v současné době ve vodních elektrárnách. Ve svých záměrech počítá se vstupem do dalších odvětví energetiky obnovitelných zdrojů, zejména do odvětví větrné energetiky a využití energie z biomasy a bioplynu (www.cez.cz). Biomasa je totiž v podmínkách České republiky velmi perspektivním obnovitelným zdrojem. Zatímco využitelná kapacita vodních toků pro získávání energie je již téměř vyčerpána a pro využití větru nemáme tak dobré podmínky jako jiné evropské země, biomasu lze využít ve všech moderních tepelných elektrárnách. Výhodou biomasy je skutečnost, že její podíl v palivu může činit až 25 procent (www.zelenaenergie.cz). Podíl výroby elektrické energie ve vodních elektrárnách na celkové výrobě v ČR je poměrně nízký. Naše toky nemají potřebný spád ani dostatečné množství vody. V akumulačních a průtočních vodních elektrárnách Skupiny ČEZ se v roce 2006 vyrobilo celkem 2,25 TWh. V porovnání s výrobou v roce 2005 jde o 50 % nárůst. Z hlediska všech obnovitelných zdrojů Skupiny ČEZ mají vodní elektrárny na výrobě elektrické energie největší podíl, který tak i nadále roste. V roce 2007 vyrobily vodní elektrárny téměř 90 % veškeré ekologické elektřiny ve Skupině ČEZ (www.cez.cz). Ke zvýšení výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie se Česká republika zavázala v Přístupové smlouvě k EU. Cílem je dosažení 8 % podílu elektřiny vyrobené z obnovitelných zdrojů energie na hrubé spotřebě elektřiny v ČR v roce 2010. Uvedená čísla proto vypovídají o skutečnosti, že pokud bude vývoj využití obnovitelných zdrojů růst stále stejným tempem jako prozatím, tak nebude pravděpodobně možné stanoveného cíle do roku 2010 dosáhnout. Základním předpokladem pro další navýšení podílu obnovitelných zdrojů na výrobě elektřiny jsou investice do výstavby nových zařízení, zejména v oblasti využívání biomasy. Mezi ekonomické podmínky, zajišťující atraktivnost investic, patří především zachování současné úrovně výkupních cen, investiční podpora nových projektů v úrovni 20 - 30 % při využití prostředků strukturálních fondů EU a maximalizace využití ekonomicky reálných způsobů výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů (www.mpo.cz).

19

2.6 Cenová politika a obchod s energií Stanovení určité minimální úrovně výkupních cen energie z obnovitelných zdrojů je jedním z možných způsobů, jak vytvořit ekonomické podmínky pro využívání obnovitelných zdrojů energie. Řešení problému výkupních cen energie z obnovitelných zdrojů je možné především jen za účasti státu. Stát může vedle dobrovolných dohod též přímo dotovat výkupní ceny energie z obnovitelných zdrojů ze státních prostředků v rámci státních podpůrných programů (Cenek, 2001). V ČR je v současné době takovým podpůrným programem Program EFEKT – Státní program na podporu úspor energie a využití OZE. Program EFEKT slouží

Ministerstvu průmyslu a obchodu k ovlivnění úspor

energie a využití obnovitelných zdrojů energie v ČR. Je zaměřen na osvětovou činnost, energetické plánování, investiční akce malého rozsahu a pilotní projekty. Je doplňkovým programem k energetickým programům podporovaným ze strukturálních fondů Evropské unie (www.mpo.cz). Zásadní změnu do režimu určování výkupních cen elektřiny přinesl zákon č. 180/2005 Sb., který ukládá provozovatelům regionálních distribučních soustav a provozovateli přenosné soustavy povinnost veškerou elektřinu z obnovitelných zdrojů vykupovat. Výrobce elektřiny z obnovitelných zdrojů má právo si vybrat, zda svoji elektřinu nabídne k výkupu za pevnou cenu nebo zda za ni bude požadovat tzv. zelený bonus2 (www.alternativni-zdroje.cz). Využívání obnovitelných zdrojů energie podporují též environmentální poplatky. Důvodem je to, že tyto poplatky zatěžují klasická paliva a energii z nich získanou a na obnovitelné zdroje energie se nevztahují. Významné jsou v tomto směru poplatky za znečišťování životního prostředí i poplatky za využívání přírodních zdrojů (Cenek, 2001).

__________________ 2

Zeleným bonusem se rozumí finanční částka navyšující tržní cenu elektřiny a je hrazena provozovatelem regionální distribuční soustavy nebo přenosové soustavy. Zohledňuje poškozování životního prostředí využitím obnovitelných zdrojů oproti spalování fosilních paliv.

20

Jeden z hlavních environmentálních problémů ČR v sektoru paliv a energií tvoří dotace. Důvodem je to, že udržují současnou strukturu sektoru energetiky zaměřenou na využívání pevných paliv, nenutí k úsporám energie a nemotivují k využívání obnovitelných zdrojů energie (Cenek, 2001). K odstranění tohoto nedostatku však přispívá například Státní fond životního prostředí, který od roku 2003 poskytuje 30 % dotace na instalaci solárních systémů pro soukromé i právnické osoby a napomáhá tak ke zvyšování množství energie, která je vyráběna z obnovitelných zdrojů (www.alternativni-zdroje.cz).

21

3 Metodika 3.1 Definice, typy a specifika časových řad Časovou (též dynamickou, vývojovou nebo chronologickou) řadou nazýváme řadu pozorovaných hodnot statistického znaku věcně a prostorově srovnatelných dat v celém předmětném časovém úseku, které jsou chronologicky uspořádány z hlediska času od minulosti do přítomnosti. Ze statistického hlediska je časová řada posloupností (y1, y2, …, yt, …, yn) pozorovaných hodnot yt znaku Y, kde index t = 1, 2, …, n je index označující příslušný okamžik nebo interval zjišťování a n je délka časové řady. Rozdíl n - t pro určitou konkrétní hodnotu časové řady se nazývá věk pozorování (Minařík, 2006).

Základním kritériem klasifikace časových řad je rozdělení dle rozhodného časového hlediska na: • Časové řady intervalové (úsekové) - zjištěné hodnoty jsou vztahovány k časovému úseku nenulové délky. Jedná se o ukazatele, jehož velikost závisí na délce intervalu, za který je sledován. Intervalové ukazatele se mají vztahovat ke stejně dlouhým intervalům, protože v opačném případě by šlo o srovnání zkreslené (Hindls, 2000).Pro ukazatele tohoto typu je charakteristická jeho sčitatelnost a z toho plynoucí možnost určit hodnotu znaku za delší časový interval sčítáním jeho hodnot za dílčí části tohoto intervalu (Minařík, 2006). Díky sčitatelnosti můžeme sestrojit kromě řady běžných hodnot také řady odvozené, které jsou klouzavé a kumulativní. -

Kumulativní (součtová) řada. Tato řada vzniká postupným načítáním (kumulací) hodnot časové řady. t

k

yt = ∑ y j

pro t, j = 1, 2, …, n

j =1

22

(3.1)

-

Klouzavá řada. Sestrojuje se sčítáním (vždy k aktuálnímu období) posledních p hodnot časové řady. p yt =

t

∑

j = t − p +1

yt

pro j = 1, 2, …, n

t = p, p+1, …, n

(3.2)

kde p nazýváme délka klouzavé části.

Společné grafické znázornění běžných, kumulovaných a klouzavých hodnot se nazývá Z - diagram (Minařík, 2006). • Časové řady okamžikové - tento typ časových řad je sestavován z ukazatelů, které se vztahují k určitému časovému okamžiku. Řady tohoto typu jsou charakteristické svojí nesčitatelností hodnot, protože součty ukazetelů nemají reálný smysl (Minařík, 2006). Shrnují se proto za pomoci speciálního průměru, který je nazýván průměrem chronologickým (Hindls, 2000).

Je-li délka mezi jednotlivými časovými okamžiky stejná, jde o prostý chronologický průměr ve tvaru y + yk y1 + y 2 y 2 + y 3 1 1 + + .... + k −1 y1 + y 2 + ... + y k −1 + y k 2 2 2 2 , y= = 2 k −1 k −1

(3.3)

kde y1, y2, ..., yk je hodnotou okamžikových ukazatelů hodnoty pro k časových okamžiků označených t1, t2, …, tk. Není-li délka mezi jednotlivými časovými okamžiky konstatní, je nutné jednotlivé dílčí průměry vážit délkami příslušných intervalů. Takto následně získáme vážený chronologický průměr ve tvaru

23

y + y3 y + yk y1 + y 2 d1 + 2 d 2 + ... + k −1 d k −1 2 2 2 y= , d 1 + d 2 + ... + d k −1

(3.4)

kde di jsou jednotlivé délky intervalů. Periodicita je časové rozpětí mezi rozhodnými okamžiky okamžikové časové řady, příp. délka období u intervalové časové řady. Podle délky periodicity existují následující typy časových řad • Krátkodobé - délka periodicity je kratší než jeden rok a údaje jsou zaznamenávány denně, týdně, měsíčně, čtvrtletně atd. • Dlouhodobé (roční) - periodicita je roční nebo delší. Charakter ukazatelů tvořících časovou řadu vede k rozlišení na ukazatele • Primárních (prvotních) ukazatelů - ukazatele, které nejsou odvozovány a jsou zjišťovány přímo. • Sekundárních (odvozených) ukazatelů - jedná se o časové řady poměrných čísel nebo časové řady součtové.

Ukazatele časových řad mohou být rozlišovány i dle způsobu vyjádření • Naturální ukazatele - mén ě č asto používané z d ů vodu menší vypovídací schopnosti. • Peněžní ukazatele - vzhledem ke změnám cenové hladiny, v delší časové řadě

často dostáváme posloupnost údajů, které nejsou vždy souměřitelné, protože odrážejí všeobecnější změny v okolním ekonomickém prostředí. Proto je nutné dodržovat srovnatelnost údajů (Hindls, 2002).

Srovnatelnost údajů • Věcná srovnatelnost - ukazatelé, které jsou často nazývány stejně, nemusí být vždy

24

stejně obsahově vymezeny. Mění-li se v čase obsahové vymezení ukazatele, stávají se údaje časové řady nesrovnatelnými. Při změně způsobu zjišťování vykazujících jednotek či použití jiné cenové hladiny dochází k věcné nesrovnalosti. • Prostorová srovnalost - údaje v časových řadách jsou používány, pokud se vztahují ke stejným geografickým územím. • Časová srovnatelnost - se stává problematickou zejména u intervalových ukazatelů

časových řad. Jedná se o ukazatele, jejichž velikost závisí na délce intervalu (Hindls, 2002).

Specifika časových řad Problematikou časových řad je skutečnost, že údaje v časové řadě zastarávají a vzniká tak nutnost přepočtu úsekových údajů

na určitou standardní délku časového

intervalu. U časových řad mohou nastat i specifické problémy • Zastarávání údajů - k zastarávání údajů dochází především v důsledku vzniku příčin, které vykazují technologicko-ekonomický ráz. Jedná se především o působení technologického pokroku na určitý výrobek v rozmezí několika let i desetiletí. Srovnatelnost velké části ekonomických veličin je rovněž podmíněna cenovými změnami. Tato srovnatelnost je zajištěna za pomoci tzv. stálých nebo srovnatelných cen. • Volba hustoty okamžiků zjišťování - jedná se především o subjektivní záležitost. Pokud je hustota okamžiků srovnatelnosti stanovena příliš vysoce, tak vede ke zbytečně rozsáhlým datům, jejichž hodnota není úměrná vynaloženému úsilí. V opačném případě neúměrně nízká hodnota hustoty okamžiků zjišťování vede ke skutečnosti, že vývoj zkoumané veličiny nebude zcela informativní. • Závislost časově blízkých hodnot (autokorelace, resp. autoregrese) - svědčí o pravidelném periodickém kolísání sledovaného ukazatele. • Problém kalendářních variací

25

3.2 Elementární charakteristiky vývoje časových řad Určování elementárních statistických charakteristik má za úkol při analýze časové

řady získat rychlou a orientační představu o charakteru procesu, který tato řada reprezentuje. K základním metodám také patří vizuální analýza chování ukazatele znázorněna prostřednictvím grafů. Mezi elementární charakteristiky patří především absolutní a průměrné absolutní přírůstky,

koeficient a průměrný koeficient růstu,

koeficient přírůstku, tempo růstu a přírůstku (Hindls, 2002). • Absolutní přírůstek (diference) - lze pro časovou řadu délky n určit n–1 rozměrných diferencí s nulou, kladnou nebo zápornou hodnotou. d t = yt − yt −1 ,

pro t = 2, 3, …, n

(3.5)

• Koeficient růstu (řetězový index) - relativní změna zkoumaného dynamického jevu počítaná jako

kt =

yt , yt −1

pro t = 2, 3, …, n

(3.6)

• Koeficient přírůstku - jedná se o kombinaci obou výše uvedených přístupů

δt =

dt y = t = kt − 1 , yt −1 yt −1

pro t = 2, 3, …, n

(3.7)

Charakteristiky (3.6) a (3.7) bývají uváděny rovněž v procentech. V takovém případě se charakteristiky 100kt a 100 nazývají tempo růstu a tempo přírůstku a existuje mezi nimi analogický vztah 100δ t = 100kt − 100 .

26

(3.8)

• Průměrný absolutní přírůstek - je aritmetickým průměrem jednotlivých absolutních přírůstků, který lze modifikovat do zjednodušené podoby d=

y − y1 1 n , dt = t ∑ n − 1 t =2 n −1

(3.9)

• Průměrný koeficient růstu - tato veličina je geometrickým průměrem jednotlivých koeficientů růstu a lze jej upravit do podoby (Minařík, 2006)

n

k = n −1 ∏ k t = n −1 t =2

yt . y1

(3.10)

3.3 Modelování časových řad Nejužívanější a nejjednodušší koncepcí modelování časové řady reálných hodnot yt je jednorozměrný model ve tvaru některé elementrání funkce času, kdy Yt = f (t ) ,

t = 1, 2, …, n

(3.11)

kde Yt je modelová (teoretická) hodnota ukazatele t, taková aby rozdíly yt - Yt, označované zpravidla a nazývané nepravidelnými (náhodnými) poruchami, byly v úhrnu co nejmenší a zahrnovaly také působení ostatních faktorů (vedle faktoru času) na vývoj sledovaného ukazatele.

K jednorozměrnému modelu se přistupuje trojím způsobem: • klasický (formální) model • Boxovo - Jenkinsova metodologie • spektrální analýza

27

Modely založené na p ř edpokladu, že vývoj analyzovaného ukazatele není ovlivňován pouze časovým faktorem, ale i skupinou jiných souvisejících ukazatelů, nazýváme vícerozměrnými modely. Model vyjadřující tuto skutečnost zapisujeme ve formě Yt = (t ; x1 , x2 ,..., x p ) ,

(3.12)

kde x1,x2, …, xp jsou ukazatele ovlivňující analyzovaný ukazatel yt (Hindls, 2000).

3.3.1

Klasický (formální) model Tento model se zaměřuje především na popis forem pohybu a nezkoumá poznání

věcných příčin dynamiky časové řady. Model vychází z dekompozice řady na čtyři formy

časového pohybu. První tři tvoří systematickou část průběhu časové řady. Časovou řadu lze dekomponovat na • trendovou složku Tt , • sezónní složku St , • cyklickou složku Ct , • náhodnou složku ε t , přičemž vlastní tvar rozkladu může být dvojího typu: • aditivní, v němž yt = Tt + St + Ct + ε t = Yt + ε t ,

(3.13)

kde Yt se označuje souhrnně jako teoretická (modelová, systematická, deterministická) složka ve tvaru, • multiplikativní, v němž yt = Tt St Ct ε t .

(3.14)

Trendem rozumíme dlouhodobou tendenci ve vývoji hodnot analyzovaného ukazatele. Trend může být rostoucí, klesající nebo někdy mohou hodnoty ukazatele dané

28

časové řady v průběhu sledovaného období kolísat kolem určité úrovně - potom se jedná o konstantní časovou řadu.

Sezónní složka je pravidelně se opakující odchylka od trendové složky, přičemž tato odchylka se objevuje s periodicitou kratší než jeden rok nebo rovnou právě jednomu roku.

Cyklickou složkou rozumíme kolísání kolem trendu v důsledku dlouhodobého cyklického vývoje s délkou vlny delší než jeden rok. Někdy nebývá cyklická složka považována za samostatnou složku časové řady, nýbrž je zahrnována pod složku trendovou jako její část (Hindls, 2000).

Náhodná složka je veličina, kterou nelze popsat žádnou časovou funkcí. Je to složka, která zbývá po vyloučení trendu, sezónní a cyklické složky (Hindls, 2002).

3.4 Analytické vyrovnání Analytické vyrovnání časové řady je založeno na proložení pozorovaných hodnot vhodnou spojitou funkcí času - trendovou funkcí. Nejčastěji se používají funkce s grafem přímky (lineární trend), paraboly (parabolický trend) a exponenciály (exponenciální trend). K dalším patří modifikovaný exponenciální trend, logistický trend a Gompertzova křivka.

Základní metodou odhadu parametrů trendových funkcí je metoda nejmenších (minimálních) čtverců. Nezávislou proměnnou je u této metody pravidelně odstupňovaná

časová proměnná, kterou při výpočtu rovnice zavádíme jedním ze dvou možných způsobů (Minařík, 2006): •

hodnota časové proměnné t =1, 2, …, n

• hodnota časové proměnné t =

2i − n − 1 pro i = 1, 2, …, n , přičemž platí 2

29

∑t = 0

3.4.1

Lineární trend Lineární trend je nejpoužívan ější, nebo ť jej lze použít vždy, chceme-li určit

základní směr vývoje analyzované časové řady a v určitém omezeném časovém intervalu může sloužit jako vhodná aproximace jiných trendových funkcí (Hindls, 2002).

Trendová přímka neboli lineární trend má tvar (Minařík, 2006) T = b0 + b1t ,

(3.15)

kde b0 a b1 jsou neznámé parametry a t = 1, 2, …, n je časová proměnná. K odhadu parametrů b0 a b1 se používá metoda nejmenších čtverců, která dává nejlepší nevychýlené odhady (Hindls, 2002). Trendová přímka má soustavu normálních rovnic (Minařík, 2006)

∑ y = nb + b ∑ t , ∑ y t = b ∑t + b ∑t t

0

1

0

t

1

2

.

(3.16)

Je-li časová proměnná zavedena tak, že platí ∑ t = 0 , můžeme parametry psát ve tvaru b0 =

3.4.2

∑y n

t

,

b1 =

∑yt. ∑t t

2

(3.17)

Parabolický trend

Jde o poměrně často užívaný typ trendové funkce, který má podobu T = b0 + b1t + b2t 2 , kde b0, b1 a b2 jsou neznámé parametry a t=1, 2, …, n je časová proměnná. 30

(3.18)

Trendová přímka T má soustavu normálních rovnic (Hindls, 2002)

∑ y = nb + b ∑ t + b ∑ t , ∑ y t = b ∑t + b ∑t + b ∑t , ∑ y t = b ∑t + b ∑t + b ∑t 2

t

0

1

2

2

t

0

2

0

4

.

2

(3.19)

∑ t = 0 , tak parametry rovnice vypočteme ∑ y ∑t − ∑t ∑ y t = n ∑ t − (∑ t ) 2

t

b0

3.4.3

3

1

4

b1 =

2

2

t

Platí - li podmínka

3

1

t

2 2

4

∑yt, ∑t

b2 =

t

2

2

,

n∑ y t t 2 − ∑ yt ∑ t 2 n∑ t 4 −

(∑ t )

2 2

.

(3.20)

Exponenciální trend

Tento typ trendové funkce lze zapsat ve tvaru Tt = b0 b1t ,

kde b1 > 0 .

(3.21)

Tato funkce však není z hlediska parametrů lineární, proto nelze k odhadu parametrů použít přímo metodu nejmenších čtverců. K počátečnímu odhadu parametrů se proto využívá různých metod. Nejčastěji používanou je metoda linearizující transformace, při

které

je

provedena

logaritmická

transformace

a

dostaneme

funkci

log T t = log b0 + t log b1 . Na základě tohoto tvaru můžeme již k odhadu parametrů použít metodu nejmenších čtverců a sestavit dvě normální rovnice (Hindls, 2002)

∑ log y = n log b + log b ∑ t , ∑ t log y = log b ∑ t + log b ∑ t 0

t

0

t

31

1

1

2

.

(3.22)

Platí – li podmínka ∑ t = 0 , tak parametry rovnice vypočteme

log b0 =

∑ log y n

t

log b1 =

,

∑ t log y ∑t 2

t

.

(3.23)

3.5 Volba vhodného modelu trendu Výběr trendové funkce provádíme na základě: -

věcně ekonomické analýzy,

-

analýzy grafu,

-

rozbor empirických údajů (interpolačních a extrapolačních kritérií).

Věcně ekonomická analýza Při věcně ekonomické analýze by trendová funkce měla být volena na základě věcné analýzy zkoumaného ekonomického jevu. V některých případech funkce může posoudit, zda jde o funkci rostoucí nebo klesající, nekonečně rostoucí apod. Tato analýza však umožní většinou pouze v hrubých rysech odhalit základní vývoj sledovaného ukazatele (Seger, 1995). Volbu konkrétního typu trendové funkce tato analýza nedokáže.

Analýza grafu (vizuální analýza) Nebezpečí vizuální analýzy spočívá v její míře možné subjektivity. Hodnotící pracovníci na základě dosažených poznatků u stejné analyzované řady mohou dojít k různým závěrům a k rozdílné volbě typu trendové křivky (Seger, 1995).

Rozbor empirických údajů Minařík (2006) uvádí, že součástí řešené úlohy je i úvaha o kvalitě vyrovnání zvolené trendové funkce. Č asové ř ady pro zjišt ě ní kvality vyrovnání využívají rozm ě rné charakteristiky, které měří velikost reziduální složky časové řady. Reziduální složku

časové řady stanovíme jako rozdíl pozorovaných hodnot a systematické složky, tj. a je odhadem neznámé hodnoty náhodné složky časové řady. 32

•

Průměrné reziduum – je rovno nule pro trendové funkce stanové metodou minimálních čtverců. V ostatních případech je veličina měřítkem velikosti nadhodnocení či podhodnocení skutečných hodnot, kterého se dopustíme při nahrazení hodnot hodnotami vyrovnanými. e=

1 n ∑ et n t =1

(3.24)

Velikost náhodné chyby spojené s vyrovnáním časové řady měří •

Průměrná absolutní reziduální odchylka de =

•

1 n ∑ et n t =1

(3.25)

Reziduální rozptyl – z této veličiny lze odvodit reziduální směrodatnou odchylku se s e2 =

1 n 2 ∑ et n t =1

(3.26)

V počítačových programech se můžeme setkat s těmito mírami úspěšnosti: M.E. (střední chyba odhadu), M.S.E. (střední čtvercová míra odhadu), M.A.E. (střední absolutní míra odhadu), M.A.P.E. (střední absolutní procentní míra odhadu), M.P.E. (střední procentní míra odhadu).

3.6 Měření sezónnosti Mina ř ík (2006) uvádí, že ze statistického hlediska lze sezónnost modelovat jako • Proporcionální sezónnost, velikost jejíhož kolísání souvisí s trendem. Amplituda sezónního výkyvu se systematicky zvyšuje u řad s rostoucím trendem a snižuje u

řad s trendem klesajícím. Pouze u stacionárních časových řad (tj. řad postrádajících trend) je amplituda sezónního výkyvu konstantní. Sezónní výkyv a trendová složka se skládají násobením a charakteristikou sezónnosti je relativní bezrozměrná charakteristika - sezónní index. 33

• Konstantní sezónnost, jejíž amplituda se nemění v závislosti na směru trendové složky a chová se tedy stejně jako proporcionálně chápaná sezónnost ve zvláštním případě stacionární časové řady. V tomto případě je charakteristikou sezónního kolísání rozměrná absolutní charakteristika - sezónní konstanta, která se s trendem skládá sčítáním.

U časových řad se sezónní složkou zavádíme dvakrát indexovanou hodnotu znaku yij, kde index i je index periody (roku) a i = 1, 2, …, k, zatímco index j je index dílčího období (měsíce, čtvrtletí) uvnitř periody, přičemž j = 1, 2, …, m. Zatímco číslo k je vcelku libovolné, číslo m nabývá zpravidla hodnoty m = 12 (pro měsíční údaje), resp. m = 4 (pro

čtvrtletní údaje). Délka časové řady je v tomto případě n = k .m. Stejně jako se označuje hodnota znaku, označíme i hodnoty časové proměnné tij.

3.6.1

Triviální model sezónnosti Triviální model sezónnosti vychází z proporcionálního pojetí sezónní složky a

používá k jejímu měření primitivní charakteristiku - empirický sezónní index. Empirický sezónní index pro j-té dílčí období každé periody je číslo Ij, j = 1, 2, …, m a vyrovnaná hodnota Yij, která obsahuje trend a sezónnost je dána součinem Yij = Tij . Ij , kde Tij je trendová složka stanovená buď pomocí mechanického nebo analytického vyrovnání, případně jiným vhodným způsobem. •

Empirický sezónní index

Ij =

1 k y ij ∑ k i =1 Tij

(3.27)

je definován jako aritmetický průměr podílů pozorovaných a vyrovnaných hodnot příslušného dílčího období za všechny periody řady. Pro empirický sezónní index by měla m

přibližně platit rovnost ∑ I j = m .

(3.28)

j =1

34

4 Vlastní práce Tato část bakalářské práce je věnována statistické analýze výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů na území České republiky. Data, která jsou v této kapitole zpracována, byla získána od Energetického regulačního úřadu a zahrnují období od ledna roku 2004 až do prosince roku 2006. Jedná se o data týkající se celkově vyrobeného množství elektrické energie v gigawatthodinách [GWh], které bylo naměřeno na svorkách generátorů. Vzhledem k tomu, že problematika využití obnovitelných zdrojů je poměrně novou a perspektivní oblastí energetického odvětví, je dle mého názoru v současné době nedostatečně publikována. Z těchto důvodů bylo velice komplikované získat potřebné údaje požadovaného tvaru za dostatečně dlouhé období. Vlastní práce proto při použití získaných dat bude na základě metodiky uvedené v kapitole 3 hodnotit a srovnávat vývoj údajů výroby elektrické energie pro dva nejvíce v našich podmínkách využívané obnovitelné zdroje. Jedná se o energii větru a vody.

4.1 Větrná energie Energie větru je na území České republiky z velké většiny využívána k výrobě elektrické energie, která je určena k dodávkám do rozvodné sítě. Některé elektrárny, které mají poměrně dost malý instalovaný výkon, v mnoha případech spíše slouží pro vlastní potřebu majitele. V roce 2004 bylo uvedeno do provozu 9 nových větrných elektráren a 8 malých větrných elektráren o celkovém instalovaném výkonu 4 506 kW. Instalovaný výkon se v tomto roce zvýšil oproti roku 2003 o 44 %. Nejvyšší nárůst instalovaného výkonu byl zaznamenán v letech 2005 a 2006, kdy se celkový výkon větrných elektráren téměř zdvojnásobil. V roce 2005 bylo uvedeno do provozu několik nových elektráren a hrubá výroba z těchto zdrojů se oproti roku 2004 zvýšila o 11,5 GWh. Do konce roku 2006 bylo do provozu uvedeno 45 nových elektráren a na území České republiky se tak celkový instalovaný výkon pohyboval kolem 43,5 MW. Hrubá výroba z těchto zdrojů činila v roce 35

2006 o 28 GWh více než v roce 2005. Množství vyrobené elektrické energie větrnými elektrárnami v jednotlivých letech je uvedeno v Tab. 1.

Tab. 1: Množství elektřiny vyrobené větrnými elektrárnami [gigawatthodiny] Rok 2004 2005 2006

I. 0,8 2,8 2,5

II. 1,2 1,3 2,3

III. 0,9 1,7 3,2

IV. 0,6 1,1 2,3

V. 0,6 1,3 3,0

VI. 0,5 1,1 1,9

Měsíce VII. 0,5 1,5 1,6

VIII. 0,5 1,2 4,2

IX. 0,6 1,5 6,3

X. 0,9 3,1 6,4

XI. 1,5 2,1 8,6

XII. 1,2 2,6 7,0

Celkem za rok 9,8 21,3 49,3

Grafické znázornění vývoje sledovaného množství vyrobené energie v čase je zobrazeno v Obr. 6.

6 00

6 X. /2

6

00 /2 VI I.

00 IV ./2

06 I./

20

5 00

5 /2

X. /2

00

5

VI I.

05

00 IV ./2

20 I./

00

4

4 X. /2

00

4 00

/2 VI I.

I./

20

04

10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 IV ./2

gigawatthodiny

Obr. 6: Vývoj výroby větrné energie v období 2004-2006

sledované období 2004-2006 větrná energie

Z obrázku je patrné, že produkce větrné energie je ve sledovaném období dosti kolísavá. Tato skutečnost je zapříčiněna vlivem různých faktorů, které v průběhu celého období ovlivňovaly množství výroby. Jedná se především o sílu větru v jednotlivých ročních obdobích, ale například i počet fungujících elektráren. V průběhu celého období je

36

zřejmé, že množství vyrobené energie se neustále zvyšuje a tento trend lze předpokládat i do budoucna.

4.1.1

Elementární charakteristiky vývoje větrné energie K posouzení vlastností časové řady energie větru bude využito elementárních

charakteristik, mezi které patří především absolutní přírůstek, koeficient růstu a přírůstku. Výpočty těchto charakteristik jsou uvedeny v Příloze č. 1.

Obr. 7: Absolutní přírůstek v průběhu sledovaného období 3 2,5 1,5 1 0,5 X./2006

VII./2006

IV./2006

I./2006

X./2005

VII./2005

IV./2005

I./2005

X./2004

VII./2004

-1

IV./2004

0 -0,5

I./2004

gigawatthodiny

2

-1,5 -2 sledované období 2004-2006

absolutní přírůstek

Z Obr. 7 je patrné, že absolutní přírůstek je v průběhu roku 2004 zcela minimální. V lednu a únoru roku 2005 na první pohled došlo ve výrobě větrné energie k dosti velkému měsíčnímu výkyvu, po kterém následuje období výroby charakteristické vysokou kolísavostí a proměnlivostí. V průběhu sledovaného období dochází k největšímu měsíčnímu nárůstu v srpnu roku 2006, který byl patrně zapříčiněn uvedením velkého množství nových větrných elektráren do provozu a následně tak došlo k rapidnímu navýšení vyrobených GWh

37

elektrické energie. Naopak největší pokles je zaznamenán v důsledku špatných povětrnostních podmínek v prosinci roku 2006.

Po dosazení do vzorce (3.9) získáme hodnotu průměrného absolutního přírůstku. d=

1 n 1 ( yt − y1 ) = 1 * (7,0 − 0,8) = 0,1771 dt = ∑ n − 1 t =2 n −1 35

(4.1)

Vypočtená hodnota vyjadřuje, že v průběhu sledovaného období vzrostla v průměru výroba elektrické energie z větru pouze o 0,1771 GWh měsíčně.

Hodnotu průměrného koeficientu růstu získáme následně dosazením do vzorce (3.10). n

k = n −1 ∏ k t = n −1 t =2

4.1.2

yt 7,0 = 36−1 = 1,0639 y1 0,8

(4.2)

Modely časových řad Na základě zjištěných informací v předcházejících kapitolách se za nejvhodnější

způsob popisu sledované řady jeví proložit časovou řadu lineárním trendem. Tento trend je nejvíce používán a s jeho pomocí zjistíme základní směr vývoje analyzované řady. K odhadu potřebných parametrů je využita metoda nejmenších (minimálních) čtverců. V Příloze č. 2 jsou uvedeny výsledky výpočtů, podle kterých byly následně získány hodnoty trendu a stanovena předpověď vývoje trendové přímky pro rok 2007. V měsících leden až březen roku 2004 byla na základě vypočtených hodnot trendu zjištěna skutečnost, že trend pro tyto měsíce je tvořen dosti malými hodnotami, které by při následujících výpočtech nemusely mít v dostatečné míře požadovanou vypovídací schopnost. Na základě tohoto zjištění byla předmětným měsícům přiřazena nejbližší celočíselná kladná hodnota, proto ve všech případech je trend roven hodnotě nula.

38

Výpočet parametrů trendové přímky se provede dosazením do rovnic (3.16) 80,4 − 36 * b0 − b1 * 0 = 0 561,8 − b0 * 0 − b1 * 3885 = 0

(4.3)

Po úpravě soustavy dvou rovnic se dospěje ke vzorcům (3.17) pro výpočet parametrů b0 a b1. b0 =

b1 =

∑y

t

n

=

80,4 = 2,2333 36

∑ y t = 561,8 = 0,1446 ∑ t 3885 t 2

(4.4)

Vzhledem k hodnotám vypočtených parametrů je rovnice trendové přímky po dosazení do vzorce (3.15) následující Tt = 2,2333 + 0,1446t

(4.5)

10.0000 9.0000 8.0000 7.0000 6.0000 5.0000 4.0000 3.0000 2.0000 1.0000 0.0000 I./ 20 04 IV ./ 2 00 4 VI I. / 20 04 X. /2 00 4 I./ 20 05 IV ./ 2 00 5 VI I. / 20 05 X. /2 00 5 I./ 20 06 IV ./ 2 00 6 VI I. / 20 06 X. /2 00 6 I./ 20 07 IV ./ 2 00 7 VI I. / 20 07 X. /2 00 7

gigawatthodiny

Obr. 8: Trendová přímka výroby elektrické energie z větru

období 2004-2007 trend

39

větrná energie

Z grafického znázornění (Obr. 8), které představuje vyrovnání časové řady množstvím vyrobených gigawatthodin větrné energie je zřejmé, že přímka lineárního trendu má vysoce rostoucí charakter.

4.1.3

Výpočet sezónnosti Na základě skutečnosti, že nyní známe rovnici trendu pro vývoj větrné energie, je

třeba dále stanovit za pomoci výpočtů sezónní složku. K provedení dalších výpočtů je nutné dospět k rozhodnutí, zda se jedná o sezónnost konstantní či proporcionální. Konstantní sezónnost je charakteristická sezónními výkyvy, které se pravidelně opakují ve stejné výši a v průběhu let se tak neliší. Zatímco model proporcionální sezónnosti vychází z představy, že se sezónní výkyvy mění přímo úměrně dosažené úrovni trendové složky. V našem případě za použití údajů, které jsou uvedeny v Příloze č. 2 a znázorněny na Obr. 8 je zcela zřejmé, že se jedná o sezónnost proporcionální. Z proporcionálního pojetí sezónní složky vychází tzv. triviální model sezónnosti, který užívá k jejímu měření empirických sezónních indexů a právě tyto indexy budou sloužit k popisu sezónních výkyvů. Pro jejich výpočet jsou použity hodnoty lineárního trendu, které byly zjištěny v minulé kapitole. V rámci celé práce je uvažována měsíční periodicita a pro souhrnný empirický sezónní index by mělo přibližně platit, že bude roven hodnotě dvanáct. K dosažení této hodnoty je nejprve nutné vypočítat podíly skutečných hodnot yij a hodnot trendové složky Tij a následně empirické sezónní indexy Ij pro jednotlivé měsíce. Vypočtené hodnoty jsou uvedeny v Příloze č. 3. Z následující tabulky (Tab. 2) je zřejmé, že v průběhu měsíců dubna a května a zárověň v měsících říjen až prosinec se výroba elektrické energie větrnými elektrárnami pohybuje nad dlouhodobým normálem. K největšímu sezónnímu vzestupu však dochází v průběhu měsíce dubna, a to v průměru o 87,34 %. To může být především způsobováno dobrými povětrnostními podmínkami, které panují v tomto období na území České republiky. Naopak v letních měsících červen až srpen dochází k vysokým sezónním

40

poklesům, a sice v měsících červen a srpen v průměru o 27 – 28 % a v měsíci červenec dokonce o téměř 36 %. Kontrolou součtu empirických sezónních indexů je zřejmé, že podmínka podle vzorce (3.28) nebyla zcela splněna. Tato skutečnost nastala na základě dosazení nulových hodnot do trendu v měsíci leden až březen roku 2004, kdy trend tvořily příliš malá čísla přibližující se nule. Tato skutečnost vedla k tomu, že hodnoty empirických sezónních indexů se u zmíněných měsíců pozměnily a následně došlo k mírnému porušení dané podmínky. Proto na hodnoty těchto měsíců je pohlíženo pouze jako na hodnoty informativní, které se ve skutečnosti mohou mírně odlišovat od hodnot vypočtených.

Tab. 2: Empirické sezónní indexy větrné energie leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec Suma

1,3675 0,7573 0,9542 1,8734 1,1929 0,7237 0,6411 0,7308 0,9103 1,1527 1,2985 1,0852 12,6876

Na Obr. 9 je graficky znázorněn vývoj trendu, skutečných hodnot a hodnot sezónně očištěných v průběhu sledovaného období 2004 - 2006. Na základě rovnice lineárního trendu a vypočtených sezónních indexů byla provedena i předpověď vyrovnaných hodnot vývoje množství vyrobených gigawatthodin elektrické energie produkované větrnými elektrárnami pro rok 2007. Vypočtené hodnoty pro předpověď na rok 2007 jsou uvedeny v Příloze č. 3.

41

V době zpracování nebyla zvěřejněna Energetickým regulačním úřadem roční zpráva o provozu za rok 2007, a proto nebylo možné posoudit, v jaké míře se předpovězené hodnoty pro rok 2007 odchylují od hodnot skutečných.

12,0000 10,0000 8,0000 6,0000 4,0000 2,0000 0,0000 I./ 20 04 IV ./2 0 VI 04 I./ 20 0 X. 4 /2 00 4 I./ 20 05 IV ./2 0 VI 05 I./ 20 0 X. 5 /2 00 5 I./ 20 06 IV ./2 0 VI 06 I./ 20 0 X. 6 /2 00 6 I./ 20 07 IV ./2 0 VI 07 I./ 20 0 X. 7 /2 00 7

gigawatthodiny

Obr. 9: Vývoj trendu, skutečných a vyrovnaných hodnot a předpověď pro rok 2007

sledované období

trend

vyrovnané hodnoty

skutečné hodnoty

4.2 Vodní energie Na výrobě elektřiny z vodních toků se podílí především velké vodní elektrárny, ale nelze opomenout i mnoho malých vodních elektráren, které se budují na nevyužitých menších tocích. V roce 2004 bylo na území České republiky v provozu celkem 1 330 vodních elektráren a 3 vodní elektrárny přečerpávací. O rok později hrubá výroba elektřiny ve vodních elektrárnách stoupla v meziročním srovnání o 18 %. Temto nárůst výroby byl zapříčiněn především dobrými hydrologickými podmínkami v roce 2005. K růstu hrubé výroby elektřiny ve vodních elektrárnách došlo i v roce 2006 oproti roku minulému o 7,16 %. Množství elektřiny vyrobené vodními elektrárnami v průběhu sledovaného období je uvedeno v Tab. 3.

42

Tab. 3: Množství elektřiny vyrobené vodními elektrárnami [gigawatthodiny] Rok 2004 2005 2006

Měsíce I. II. III. IV. V. VI. VII. 161,1 255,9 284,3 312,8 255,6 270,2 159,4 250,7 281,8 340,8 328,2 271,6 167,9 255,7 242,9 185,4 271,0 496,7 342,3 265,0 298,1

VIII. 156,5 295,2 300,8

IX. X. XI. 150,6 155,5 189,4 239,8 219,8 184,5 196,1 205,2 231,0

Celkem XII. za rok 211,5 2562,8 191,0 3027,0 222,9 3257,4

Grafické znázornění výroby vodní energie v čase je zobrazeno v Obr. 10.

6 00

6 X. /2

00

6 00

/2 VI I.

06 20 I./

IV ./2

5 00

5 X. /2

00

5 00

/2 VI I.

05

IV ./2

20 I./

00

4

4 X. /2

00

00

/2 VI I.

IV ./2

20 I./

4

600,00 450,00 300,00 150,00 0,00 04

gigawatthodiny

Obr. 10: Vývoj výroby vodní energie v letech 2004-2006

sledované období 2004-2006 vodní energie

Z grafického znázornění v Obr. 10 je zřejmé, že množství energie vyrobené ve vodních elektrárnách je závislé na ročním období. Největší množství vyrobených gigawatthodin elektrické energie je získáváno v průběhu konce zimy a v jarních měsících, kdy tají sněhy a zvyšují tak výkon vodních elektráren. Naopak v letních měsících množství vyrobené elektrické energie klesá v důsledku vysokých teplot a následného poklesu hladiny vodních toků. Neobvykle vysoké výkyvy

v roce 2006 oproti předcházejícím

rokům jsou patrně zapříčiněny náhlými povodněmi, které naší republiku zasáhly na jaře roku 2006.

43

4.2.1

Elementární charakteristiky vývoje vodní energie K získání představy o charakteru časové řady vyrobeného množství elektrické

energie vodními elektrárnami využijeme znalost elementárních charakteristik vývoje

časové řady. Hodnoty těchto charakteristik, které byly vypočteny za použití vzorců uvedených v kapitole 3, jsou uvedeny v Příloze č. 4. Absolutní přírůstek je jednou ze základních charakteristik časové řady. Je specifický tím, že umožňuje porovnat vývoj vyrobených GWh vodní energie s hodnotou v předchozím měsíci. Hodnoty absolutních přírůstků v průběhu sledovaného období jsou znázorněny v Obr. 11. Jak je zřejmé, tak k největšímu nárůstu došlo v důsledku povodní v dubnu roku 2006. K nejnižšímu absolutnímu přírůstku, respektive k největšímu poklesu došlo v měsíci následujícím, kdy se množství vody vrátilo do normálních hodnot, které jsou pro dané roční období typické.

Obr. 11: Absolutní přírůstky v průběhu sledovaného období 250 150 100 50

-200

sledované období 2004-2006

absolutní přírůstek

44

X./2006

VII./2006

IV./2006

I./2006

X./2005

VII./2005

I./2005

X./2004

IV./2005

-150

VII./2004

-50 -100

IV./2004

0 I./2004

gigawatthodiny

200

Hodnotu průměrného absolutního přírůstku získáme po dosazení do vzorce (3.19). 1 n 1 ( yt − y1 ) = 1 * (222,9 − 161,1) = 1,7657 dt = ∑ n − 1 t =2 n −1 35

d=

(4.6)

Získaný výsledek vyjadřuje, že v průběhu sledovaného období vzrostla v průměru výroba elektrické energie z vody o 1,1757 GWh měsíčně.

Po dosazení do vzorce (3.10) získáme hodnotu průměrného koeficientu růstu.

k=

n

n −1

∏k t =2

4.2.2

t

= n −1

yt 222,9 = 36−1 = 1,0093 y1 161,1

(4.7)

Modely časových řad V d ů sledku toho, že práce se zabývá porovnáváním vývoje č asových ř ad

vyrobeného množství větrné a vodní energie, bude stejně jako v předchozí kapitole proložena časová řada opět lineárním trendem. Hodnoty použité pro výpočet parametrů trendové přímky a předpověď vývoje trendu v roce 2007 jsou uvedeny v Příloze č. 5. Parametry trendové přímky získáme dosazením do rovnic (3.16). 8847,2 − 36 * b0 − b1 * 0 = 0 4989,1 − b0 * 0 − b1 * 3885 = 0

(4.8)

Při platnosti podmínky Σ t = 0 dostaneme parametry rovnice b0 =

b1 =

∑y

t

n

=

8847,2 = 245,7556 36

∑ y t = 4989,1 = 1,2842 3885 ∑t y 2

(4.9)

45

Po dosazení do vzorce (3.15) získáme rovnici lineárního trendu, která má následující tvar Tt = 245,7556 + 1,2842t

(4.10)

V případě trendové přímky, která je graficky znázorněna v Obr. 12, je patrné, že přímka je mírně rostoucího lineárního charakteru. V průběhu sledovaného období se vypočtený trend pohybuje v intervalu 200 až 300 gigawatthodin za měsíc. V roce 2007, pro který byla vypočtena předpověď vývoje trendové přímky, se hodnoty trendu pohybují stále v tomto intervalu a horní hranice intervalu 300 gigawatthodin za měsíc bude s velkou pravděpodobností překročena až v roce následujícím, tj. v roce 2008.

Obr. 12: Trendová přímka výroby elektrické energie z vody 600,00 gigawatthodiny

500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 XI./2007

IX./2007

VII./2007

V./2007

III./2007

I./2007

XI./2006

IX./2006

VII./2006

V./2006

I./2006

III./2006

XI./2005

IX./2005

VII./2005

V./2005

I./2005

III./2005

XI./2004

IX./2004

VII./2004

V./2004

I./2004

III./2004

0,00

období 2004-2007 trend

4.2.3

vodní energie

Výpočet sezónnosti Pro výrobu elektrické energie prostřednictvím vodních elektráren je příznačná

sezónnost, která se projevuje v závisloti na střídání jednotlivých ročních období. Tato skutečnost je již zřejmá z grafického znázornění (Obr. 10). Nejvíce gigawatthodin energie je prostřednictvím vodních elektráren vyráběno v jarních měsících, kdy dochází k tání 46

sněhu a zvyšují se tak průtoky vodních toků. Naopak nejméně energie se vyrábí v průběhu léta a zimy. Letní měsíce jsou především příznačné vysokými teplotami a průměrným počtem dešťových srážek. V zimních měsících navíc dochází k přeměně vody na sníh a led a k následnému snížení průtoku vody na jednotlivých tocích. Tato skutečnost vede i k tomu, že k nejnižší výrobě energie na vodních tocích dochází právě v zimním období. Mohou však nastat i určité neočekávané výkyvy v množství vyrobené energie, které jsou především způsobeny vznikem živelných katastrof a povodní, které čas od času mohou nastat. Nezávisle na větrné energii bylo rozhodnuto, že v případě vodní energie se jedná o sezónnost proporcionální, která má měsíční periodu. K vhodnému popisu sezónních výkyvů výroby vodní energie je proto nutné vypočítat empirické sezónní indexy. Jednotlivé hodnoty, které byly vypočteny za použití vzorců z kapitoly 3, jsou uvedeny v Příloze č. 6.

Tab. 4: Empirické sezónní indexy vodní energie leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec Suma

0,909242 1,013256 1,242400 1,551944 1,184430 0,959490 0,955485 1,002986 0,783248 0,770963 0,800322 0,825786 11,999553

Z Tab. 4 je patrné, že v měsích únor až květen se počet vyrobených gigawatthodin vyrobené energie pohybuje nad dlouhodobým průměrem, tzn. že hodnota sezónního indexu je v těchto měsících větší než 1 a je způsobena zvýšeným množstvím vody, které vzniká v důsledku tání sněhu v jarním období. Nejvyšší vyrobené množství energie nad normální 47

stav nastává v průběhu měsíce dubna o téměř 55,2 %. Letní měsíc srpen je měsícem, kdy je průměrně vyrobeno dlouhodobě průměrné množství elektrické energie. Ve zbývajících měsících se množství vyrobené elektrické energie pohybuje pod dlouhodobým normálním stavem. K největším sezónním poklesům dochází v průběhu zimních měsíců. Nejméně elektrické energie v průběhu sledovaného období 2004 až 2006 je vyrobeno v měsíci říjen a pohybuje se 23 % pod dlouhodobým průměrem. Na základě zjištěných informací je tedy možné konstatovat, že časová řada množství vyrobených gigawatthodin elektrické energie vodními elektrárnami má sezónní složku s maximem v měsíci duben a s minimem v měsíci říjen. Pro součet empirických sezónních indexů je patrné, že je zcela splněna podmínka (3.28), která je uvedena v kapitole 3.

Obr. 13: Vývoj trendu, skutečných a vyrovnaných hodnot a předpověďpro rok 2007

gigawatthodiny

600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00

I./

20 04 IV ./2 00 4 VI I./ 20 04 X. /2 00 4 I./ 20 05 IV ./2 00 5 VI I./ 20 05 X. /2 00 5 I./ 20 06 IV ./2 00 6 VI I./ 20 06 X. /2 00 6 I./ 20 07 IV ./2 00 7 VI I./ 20 07 X. /2 00 7

0,00

sledované období

trend

vyrovnané hodnoty

skutečné hodnoty

Za použití empirických sezónních indexů, které jsou uvedeny v Tab. 4, byla provedena předpověď vyrovnaných hodnot Yij pro rok 2007 a získané hodnoty jsou uvedeny v Příloze č. 6. 48

4.3 Srovnání větrné a vodní energie Na závěr celé práce, která se zabývá využitím obnovitelných zdrojů energie při výrobě elektrické energie v podmínkách České republiky, provedeme srovnání množství vyrobených gigawatthodin energie v jednotlivých měsících sledovaného období u větrné a vodní energie. Měsíční hodnoty vyrobeného množství energie, které byly získány od Energetického regulačního úřadu za období 2004 až 2006 pro větrnou a vodní energii, jsou v rámci daného měsíce sečteny a znázorněny prostřednictvím sloupcového grafu. Na základě vyhodnocení těchto grafů je možno stanovit, ve kterém měsíci v průběhu tří sledovaných let se vyrobilo největší množství energie a odhadnout, které okolnosti tuto skutečnost mohly nejvíce ovlivnit. Takto provedené srovnání nemusí být vždy zcela žádoucí. Může totiž nastat skutečnost, že v průběhu sledovaného období se hodnoty určitého měsíce mohou výrazně odlišovat. Z grafu potom není zcela zřejmé, jakých hodnot bylo dosahováno v jednotlivých letech. Větší vypovídací schopnost proto má provést srovnání pro každý sledovaný rok odděleně. V tomto případě bude provedeno pouze dostačující srovnání sledovaného období zahrnutím hodnot do jednoho grafu. Grafické znázornění (Obr. 14) vyrobeného množství energie větrnými elektrárnami vypovídá o tom, že nejvíce gigawatthodin elektrické energie bývá vyrobeno v průběhu II. pololetí. První pololetí je charakteristické vysokou kolísavostí, která v měsíci červen a

červenec dosahuje minimálních hodnot. Za dané tři roky bylo v těchto měsících vyrobeno celkem pouhých 3,5 a 3,6 GWh elektrické energie. Od srpna množství produkce pozvolna nabývá rostoucího charakteru a dosahuje svého maxima v měsíci listopad, kdy za celé období je dohromady vyrobeno 12,2 GWh elektrické energie. Tuto skutečnost dosti ovlivňují příhodné povětrností podmínky v průběhu podzimu a zimních měsíců. V posledním sledovaném roce navíc došlo v měsících listopad a prosinec k navýšení celkového počtu funkčních větrných elektráren, které výrazně zapůsobilo na vývoj celkově vyrobených GWh elektrické energie. Kumulované hodnoty využité pro grafické znázornění jsou uvedeny v Příloze č. 7. 49

Obr. 14: Celkové množství vyrobené větrné energie v jednotlivých měsících

množství energie v GWh

14,0 12,0 10,0 8,0 větrná energie

6,0 4,0 2,0 0,0 I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

VII.

VIII.

IX.

X.

XI.

XII.

sledované období

Obr. 15: Celkové množství vyrobené vodní energie v jednotlivých měsících

množství energie v GWh

1200,0 1000,0 800,0 vodní energie

600,0 400,0 200,0 0,0 I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

VII.

VIII.

IX.

X.

XI.

XII.

sledované období

Naopak v případě vyrobeného množství elektrické energie vodními elektrárnami je maxima dosaženo v průběhu měsíce dubna. Kumulovaná hodnota tohoto měsíce byla výrazně ovlivněna povodněmi v dubnu roku 2006, které zasáhly část území České republiky. V tento měsíc bylo za celé sledované období vyrobeno celkem 1137,7 GWh elektrické energie. Při pohledu na grafické znázornění (Obr. 15) se dá konstatovat, že v jednotlivých ročních obdobích bývá množství vyrobené elektřiny v jednotlivých 50

měsících poměrně vyrovnané. Hodnoty, které byly využity k vyhotovení sloupcového grafu, jsou uvedeny v Příloze č. 8.

51

5 Závěr Snižování emisí znečišťujících látek se stalo v posledním desetiletí jednou z priorit největších producentů elektrické energie v České republice. Investicemi do odsiřovacích a odprašovacích zařízení dosáhla Česká republika snížení emisí oxidu siřičitého na minimum a tato skutečnost vede vysokou měrou ke zlepšování celkového stavu životního prostředí. Ke snižování emisí také přispívá návrat k opětovnému využívání obnovitelných zdrojů energie, který se zcela jistě stává dlouhodobým trendem. K obnovitelným zdrojům energie v podmínkách České republiky řadíme využití energie vody, větru, slunečního záření, biomasy a bioplynu, energie prostředí využívaná tepelnými čerpadly, geoternální energie a energie kapalných biopaliv. Největší energetický potenciál na našem území má především využívání energie vody. Dnes se k obnovitelným zdrojům vracíme z mnoha důvodů. Čistá energie, kterou tyto zdroje produkují, zárověň pomáhá ke snížení závislosti ekonomiky na uhlí, uranu a dovozu ropy. Na rozdíl od fosilních a ostatnách paliv mají obnovitelné zdroje schopnost se při postupném spotřebování díky slunečnímu záření a dalším procesům částečně nebo úplně obnovovat, a to samy nebo za přispění člověka. Je také možné říci, že jsou z hlediska lidské existence nevyčerpatelné. Tyto zdroje mají zanedbatelný vliv na stav životního prostředí a zařízení pro využití obnovitelných zdrojů jsou svojí povahou poměrně malá a lokální. Obnovitelné zdroje přitom nejsou nadmíru drahé. Náklady na výrobu

jedné

kilowatthodiny z větru se například za posledních dvacet let snížily na méně než pětinu původní ceny. Na základě těchto skutečností je proto možné konstatovat, že produkce čisté energie se stává perspektivním odvětvím budoucnosti. Cílem této bakalářské práce bylo provedení statistické analýzy využívání obnovitelných zdrojů na výrobu elektrické energie v České republice, zejména se zaměřením na energii získávanou z vodních a větrných elektráren a jejich vzájemného porovnání. Vývoj vyrobeného množství gigawatthodin elektrické energie na svorkách generátorů byl sledován od roku 2004 až do konce roku 2006 a následně byla provedena i prognóza vývoje pro rok následující. 52

V úvodu byly pro oba typy obnovitelných zdrojů vypočteny jednoduché charakteristiky vývoje. Z výsledků průměrných absolutních přírůstků časové řady výroby elektrické energie větrnými a vodními elektrárnami od počátku roku 2004 až do konce roku 2006 vyplývá, že ve sledovaném období vzrostla v průměru výroba větrné energie o pouhých 0,1771 GWh a u energie vody o 1,1757 GWh měsíčně. Hodnota průměrného tempa růstu se u větrné energie ve sledovaném období pohybovala na 106,39 % a u energie vodní kolem 100,93 %. Lze tedy konstatovat, že průměrné tempo přírůstku je vyšší u časové řady větrné energie a pohybuje se na úrovni 6,39 %, což je o necelých 5 % více, než u energie vodní. Dalším krokem bylo nalezení vhodného modelu trendu. Pro vyrovnání sledované

časové řady byl použit pouze lineární trend, který nám pomohl určit základní směr vývoje sledovaných hodnot. Lineární trendová přímka vyrovnávající časovou řadu větrné energie má tvar Tt = 2,2333 + 0,1446t. Naproti tomu trendová přímka vodní energie má tvar Tt = 245,7556 + 1,2842t. Při posouzení grafického znázornění obou trendových přímek je patrné, že obě přímky trendu jsou rostoucího charakteru. Trendová přímka větrné energie však vykazuje vyšší dlouhodobý nárůst vyrobených gigawatthodin elektrické energie, než je tomu u vodní energie. Empirické sezónní indexy při měření sezónnosti u větrné energie ukázaly, že v měsíci dubnu se množství vyrobené energie nacházelo o 87,34 % nad dlouhodobým průměrem trendu. V letních měsících naopak dochází k vysokým sezónním poklesům, které jsou největší v červenci, a to o 36 %. V případě vodní energie dochází shodně k sezónnímu vzestupu nad dlouhodobý průměr v dubnu o 55,2 %. Na podzim a v zimních měsících se naopak množství vyrobené elektrické energie pohybuje pod dlouhodobým průměrem, a sice nejvíce v měsíci říjen, kdy je o 23 % pod průměrem. V měsíci dubnu byl sezónní vzestup zapříčiněn převším povodněmi, které nastaly v dubnu roku 2006. Na závěr bylo provedeno srovnání vyrobeného množství gigawatthodin elektrické energie v jednotlivých měsících v průběhu sledovaného období. Grafické znázornění vyjadřující toto srovnání pomohlo přispět k objasnění, že nejvíce elektrické energie pocházející z větru bývá vyrobeno v průběhu měsíce listopad a k nejvyšší produkci vodní

53

energie dochází v dubnu. Můžeme proto předpokládat, že množství vyrobené energie je velkou měrou ovlivňováno ročním obdobím a nárůstem nově zprovozněných elektráren. Maximální využití obnovitelných zdrojů se stalo i jedním z klíčových bodů energetické politiky Evropské unie. Na základě této skutečnosti si Česká republika jako indikativní cíl vůči Evropské unii stanovila dosažení 8 % hrubé spotřeby energie z obnovitelných zdrojů v roce 2010. Jak uvádí Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelelných zdrojů za rok 2006, tak na konci roku 2006 podíl elektřiny na hrubé spotřebě činil 4,91 %. Oproti roku 2005 se tento podíl zvýšil o pouhých 0,43 %. Při vyhodnocení zjištěných výsledků a za pomoci provedených předpovědí můžeme konstatovat, že stanovený indikativní cíl pro rok 2010 nebude s velkou pravděpodobností splněn. Nasvědčuje tomu i skutečnost, že i když za poslední období výroba elektrické energie z obnovitelných zdrojů pomale stoupá, tak na našem území dochází k nepravidelným hydrologickým podmínkám, které výrazně ovlivňují množství vyrobené elektrické energie.

54

6 Seznam tabulek a obrázků Seznam obrázků Obr. 1: Energetický mix v ČR podle zdrojů v roce 2006 Obr. 2: Větrná farma v Americe Obr. 3: Vodní elektrárna Spálov Obr. 4: Nárůst výroby energie z OZE roku 2006 oproti roku 2005 podle kategorie zdrojů Obr. 5: Povětrnostní mapa ČR Obr. 6: Vývoj výroby větrné energie v období 2004-2006 Obr. 7: Absolutní přírůstek v průběhu sledovaného období Obr. 8: Trendová přímka výroby elektrické energie z větru Obr. 9: Vývoj trendu, skutečných a vyrovnaných hodnot a předpověď pro rok 2007 Obr. 10: Vývoj výroby vodní energie v letech 2004-2006 Obr. 11: Absolutní přírůstky v průběhu sledovaného období Obr. 12: Trendová přímka výroby elektrické energie z vody Obr. 13: Vývoj trendu, skutečných a vyrovnaných hodnot a předpověď pro rok 2007 Obr. 14: Celkové množství vyrobené větrné energie v jednotlivých měsících Obr. 15: Celkové množství vyrobené vodní energie v jednotlivých měsících

Seznam tabulek Tab. 1: Množství elektřiny vyrobené větrnými elektrárnami [gigawatthodiny] Tab. 2: Empirické sezónní indexy větrné energie Tab. 3: Množství elektřiny vyrobené vodními elektrárnami [gigawatthodiny] Tab. 4: Empirické sezónní indexy vodní energie

55

7 Použité zdroje informací Literatura [1]

ARLT, J., ARLTOVÁ, M. Ekonomické časové řady. 1.vydání. Praha: Grada Publishing, 2007. 288 s. ISBN 978-80-247-1319-9.

[2]

BERANOVSKÝ, J., TRUXA, J. Alternativní energie pro váš dům. 2.vydání. Praha: EkoWATT, 2004. 125 s. ISBN 80-86517-89-6.

[3]

CENEK, M.Obnovitelné zdroje energie. 2. Vydání. Praha: FCC PUBLIC, 2001. 208 s. ISBN 80-901985-8-9.

[4]

HINDLS,R., HRONOVÁ, S., NOVÁK, I. Metody statistické analýzy pro ekonomy. Praha: Management Press, 2000. 2.vydání. 259 s. ISBN 80-7261-013-9.

[5]

HINDLS,R., HRONOVÁ, S., SEGER, J. Statistika pro ekonomy. 1.vydání. Praha: Professional Publishing, 2002. 415 s. ISBN 80-86419-26-6.

[6]

MINAŘÍK, B. Statistika I. (II.část). 2.vydání. Brno: MZLU, 2006, 107 stran, ISBN 80-7157-929-7.

[7]

SEGER, J., HINDLS, R. Statistické metody v tržním hospodářství. 1.vydání. Praha: Victoria Publishing, 1995. 435 s. ISBN 80-7187-058-7.

Elektronické zdroje [8]

Alternativní zdroje energie. URL: <www.alternativni-zdroje.cz> [citace 2008-04-06].

[9]

Biom.cz URL: <www. biom.cz/legislativa.stm?x=234651> [citace 2008-04-12].

[10]

ČEZ, a.s. URL: <www.cez.cz> [citace 2008-04-11].

[11]

Ekowatt. URL: [citace 2008-04-11].

[12]

Energetický regulační úřad. URL: <www.eru.cz> [citace 2008-04-12].

[13]

Hnutí Duha. URL:<www.hnutiduha.cz> [citace 2008-05-05].

[14]

Jaderná energetika a ekologie. URL:< http://www.ekologie-energie.cz/> [citace 2008-05-10].

[15]

Ministerstvo průmyslu a obchodu. URL: <www.mpo.cz> [citace 2008-04-12]. 56

[16]

Státní energetická koncepce. URL:<www.mpo.cz/dokument5903.html> [citace 2008-04-11].

[17]

Strojexport Trade Praha a.s. URL:< http://www.strojexport-trade.cz/produkty-povetrnostni_mapa_cr.php > [citace 2008-04-20].

[18]

Treehugger. URL:< http://www.treehugger.com > [citace 2008-04-20].

[19]

Otevřená encyklopedie WIKIPEDIE. URL:< http://cs.wikipedia.org/wiki/Obnoviteln%C3%BD_zdroj_energie> [citace 2008-05-10].

[20]

Zelená energie. URL:< http://www.zelenaenergie.cz/> [citace 2008-04-17].

[21]

Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů za rok 2004. URL:< http://www.mpo.cz/dokument25358.html> [citace 2008-04-27].

[22]

Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů za rok 2005. URL:< http://www.mpo.cz/dokument25358.html> [citace 2008-04-26].

[23]

Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů za rok 2006.

URL:

[citace 2008-04-20].

57

8 Přílohy Seznam příloh Příloha č. 1: Elementární charakteristiky vývoje energie větru [gigawatthodiny] Příloha č. 2: Výpočet trendové přímky a předpověď trendu pro energii větru [gigawatthodiny] Příloha č. 3: Sezónní indexy větrné energie Příloha č. 4: Elementární charakteristiky vývoje energie vody [gigawatthodiny] Příloha č. 5: Výpočet trendové přímky a předpověď trendu pro vodní energii [gigawatthodiny] Příloha č. 6: Sezónní indexy vodní energie Příloha č. 7: Souhrné množství energie vyrobené větrnými elektrárnami [gigawatthodiny] Příloha č. 8: Souhrné množství energie vyrobené vodními elektrárnami [gigawatthodiny]

58

*** přílohy ***