Zapřažený ale nezkrocený - řítíme se do problémů?

Michal Černý  |  Věda
neochočený vítr

Energie získávaná z větru má zelenou: Evropská unie se dohodla, že do roku 2020 zvýší podíl energie z obnovitelných zdrojů na 20 procent. Odborníci však varují: nekontrolovaný rozvoj větrné energetiky může v budoucnu přinést velké problémy. Pro českou energetiku to byla extrémně krizová situace. Problém nastal v přenosové soustavě, což je systém vedení vysokého napětí a dalších zařízení, díky kterému proudí do distribučních soustav a následně do našich domovů elektrická energie. 10. listopadu loňského roku se přenosová soustava musela potýkat s neplánovaným náporem elektřiny ze zahraničí. Přiteklo k nám celkem 14,4 GWh z Německa a 9,7 GWh z Polska. Hned několikrát došlo k porušení kritéria N-1 na několika linkách. N-1 je přitom pro provozovatele naší přenosové soustavy „svaté“.

Vyjadřuje schopnost přenosové soustavy udržet normální parametry chodu i po výpadku největšího, nebo nejvíc zatěžovaného prvku. Každý další výpadek může znamenat velký problém nebo dokonce rozpad celé elektrizační soustavy. Proč bylo najednou energie příliš mnoho, a nikdo nevěděl, co s ní? Prvotní příčinou byla převýroba ve větrných elektrárnách v severním Německu, která kolísala mezi 7 až 18 tisíci megawatty. Může se to v budoucnu opakovat? Provozovatel české přenosové soustavy, společnost ČEPS, může problém dočasně odvrátit. „Ale do budoucna, bude-li narůstat počet větrných elektráren v severním Německu, budou tyto nástroje jenom chabou zbraní,“ říká Marián Belyuš ze společnosti ČEPS. „Takových situací bude čím dál více a budou stále nebezpečnější.“

Chceš mi dát elektřinu? Tak zaplať!

S větrnými elektrárnami je trochu problém. Původní myšlenka byla určitě úžasná – mít u každého domu, v každé oblasti, malý, decentralizovaný zdroj elektrické energie, který by byl vysloveně přátelský k životnímu prostředí. Elektřinu by bylo možné vyrábět a spotřebovávat lokálně, v dané oblasti. „Trend je ovšem takový, že investice do větrných parků směřují do míst, kde nejvíc fouká vítr, a kde je tudíž největší návratnost vložených investic,“ říká Marián Belyuš. Jedná se například o zmiňované off-shore větrné parky (tedy takové elektrárny, které jsou umístěné na pevnině, ale v moři) v severním Německu.

Decentralizace se tak úplně „obrací naruby“ na centralizaci a větrné parky jsou umísťovány do oblastí, kde není šance energii z nich spotřebovat – a nastává tak problém s převýrobou, kdy je elektřiny najednou nadbytek. Dochází k potížím s přenášením obrovského množství energie napříč Evropou. Stejné potíže mají také v Dánsku, kde je v síti integrovaný velký počet větrných elektráren. Běžně se tak stává, že cena elektrické energie se na trzích dostává na nulu, což znamená, že výrobce je ochoten dát spotřebitelům energii zadarmo – ale nejenom to, dochází dokonce k tak absurdní situaci, že se cena dostává do záporných čísel. Energie z větrných farem je zkrátka takový přebytek, že ji nikdo nechce, a výrobce musí platit spotřebiteli za to, aby ji odebíral. Eurosolar: Hlavní je změna myšlení

Co s tím? Ekologické organizace nebo občanská sdružení prosazují svoje vize energetiky, které se podstatně odlišují od běžně přijatého pohledu – dalo by se tedy říct, že zde dochází k „souboji vizí“. K podobným organizacím patří i česká sekce sdružení Eurosolar, jehož předsedou je Milan Smrž. Problém s větrnými elektrárnami je podle něj reálný, ale rozhodně ne bezvýchodný. „Dá se řešit způsobem, který půjde trochu nad nebo mimo současné zvyklosti, a je k tomu hlavně potřeba změna myšlení,“ zdůrazňuje. Eurosolar zastává myšlenku, že je možná 100% náhrada fosilní nebo jaderné energie obnovitelnými zdroji.

„Tedy rozhodně ne jediným zdrojem, obnovitelná energie nemá oddělené části – je potřeba dívat se na věc v komplexitě, jedná se o solární mix, kde je slunce, vítr, biomasa, voda. Existují zajímavé studie o tom, jakým způsobem mohou tyto zdroje spolu komunikovat a pokrývat tak regionální nebo nadregionální potřeby. Tohle samozřejmě není zájmem velkých monopolů, které chtějí vlastnit velké větrné parky nebo v budoucnu třeba fúzní elektrárny – i když ty mimochodem považuji za science fiction,“ dodává Milan Smrž. Podle Eurosolaru je potřeba nasměrovat vývoj k energetické autonomii a zaměřit se na možnosti akumulace energie, která by pomáhala vyrovnat výpadky ve výrobě.

Kam s ní? Třeba do aut

Jaké jsou tedy možnosti uskladňování energie? „Jednou z precizních myšlenek je možnost komunikace elektromobilů nebo hybridních vozů se sítí,“ jmenuje Milan Smrž. Jedná se o princip, který má být zaváděn také v už zmiňovaném Dánsku, kde jsou problémy s přebytky větrné energie – ta by se mohla „zálohovat“ právě do automobilů. Patent pro komunikaci elektromobilů se sítí byl přihlášen firmou Audi AG už v roce 1982. Princip V2G (Vehicle to Grid) v současnosti pokračuje studiemi na univerzitě v Delaware a kalifornská firma AC Propulsion připravuje výrobu prvních 1000 aut, která budou „komunikovat“ se sítí.

Řidič by se tak mohl rozhodnout, jestli pojede, nebo jestli svůj přebytečný proud prodá distributorovi. Nevýhodou pak může být chybějící infrastruktura a neexistující elektrická síť o dostatečném výkonu u parkovacích míst. Možností uskladnění energie je samozřejmě více: jedná se například o pneumatické zásobníky nebo o přečerpávací elektrárny – u těch je ovšem otázka, jestli jejich další budování u nás není už uzavřenou záležitostí. Výstavba dalších přečerpávacích elektráren (v ČR jsou v současnosti tři) by zřejmě neprošla, protože znamená velký zásah do krajiny.

Experiment „Pereme se Sluncem“

Kromě možností uskladňování energie je podle Eurosolaru třeba zaměřit se na inteligentní řízení rozvodných sítí. Ty mohou být inteligentní nejenom po technologické stránce, ale také díky organizačním opatřením. Fraunhoferův institut pro sluneční systémy zorganizoval v malé síti v okolí Mannheimu experiment, který se jmenoval „Pereme se Sluncem“. V rámci experimentu dostávaly jednotlivé domácnosti SMS výzvu, aby při zvýšené produkci slunečního proudu začaly prát. Kdo se podílel na snížení spotřební špičky, dostal malý finanční bonus. Inteligentně řízená síť tak umožnila snížit spotřebitelské náklady a omezit výkyvy v síti tím, že na zvýšenou výrobu bezprostředně reagovala zvýšená spotřeba.

Experiment prokázal, že pomocí tohoto organizačního uspořádání lze snížit odběrové špičky v lokální síti až o 35 %. Podle profesora Georga Erdmanna z Institutu pro energetické systémy v Berlíně by bylo možné uskladňovat přebytečnou energii u zákazníků. To ale není nový princip. Již v minulosti se v noci, kdy byl malý odběr proudu, elektricky ohřívala voda a přes den se používala pro vytápění bytu. Řízení bylo tehdy těžkopádné, dnes by se celý proces dal realizovat pružněji. Tak by bylo možné například reagovat na dostupnou větrnou energii. Poklesne-li poptávka v období slabého větru, zamezí se krátkodobému nárůstu ceny proudu. Cílem by se měla stát „plovoucí“, v čase proměnná cena elektrické energie. Systém by pomocí komunikační techniky stanovoval okamžitou cenu podle aktuální nabídky a spotřeby, a tak by ovlivňoval okamžité spotřebitelské chování. Snižoval by odběr elektřiny v obdobích velké spotřeby a naopak.

neochočený vítr

Sny a vize versus realita

Hlavním kamenem úrazu se stává to, že vedle sebe existují dvě nezávislé vize – Eurosolar počítá především s decentralizovanou výrobou energie, tedy s velkým počtem větrníků, fotovoltaických panelů nebo elektráren na biomasu, které se mají při výpadcích navzájem zastupovat. Jako řešení nabízí také inteligentní sítě, takzvané smartgrids, o nichž jsme ve VTM Science psali nedávno (VTM Science 1/2009). „Právě smartgrids ale je možné použít jenom pro decentralizovanou energetiku. Řeší sice bilanční regulaci soustavy, ale už ne problémy s velkými přetoky energie přes naše území,“ vysvětluje Marián Belyuš. Nabízí se otázka, do jaké míry jsou vize ekologických organizací reálné a za jakou dobu jsou uskutečnitelné. Technická řešení, jako jsou například smartgrids, jsou teprve ve fázi výzkumu – stejně jako se teprve ve vzdálenější budoucnosti rýsuje možnost masového nasazení akumulace energie do automobilů či jiné možnosti uskladňování elektřiny.

Větrníky bez možnosti regulace? Nemožné

A na druhou stranu jsou zde silně centralizované zdroje, velké větrné parky, jejichž zapojení do existující přenosové soustavy způsobuje problémy. „Není možné, abychom měli v soustavě ohromné porce větrné elektřiny bez možnosti regulace nebo odstavování těchto zdrojů,“ tvrdí Marián Belyuš. „Navíc je nevyhnutelné zachovat energetický mix elektrárenských bloků, který bude zahrnovat konvenční zdroje – uhlí, plyn, jádro – pro schopnost regulovat variabilní výrobu ze zdrojů větrné energetiky. Současná legislativa to ale říká jasně: máte-li v síti obnovitelný zdroj, musíte mu umožnit výrobu.

Budou- li se však větrníky chovat naprosto neregulovaně, není možné zajistit, aby soustava byla bezpečná. Naopak, bude méně bezpečná. Každá přenosová soustava v daném státě má schopnost absorbovat určitý objem obnovitelných zdrojů bez větších provozních rizik a bez většího navyšování nákladů pro konečného zákazníka. Další narůstající objem v obnovitelných zdrojích pak má zásadní vliv na bezpečnost a spolehlivost provozu soustavy. Žijeme ve společnosti, která má vžitou kvalitu spolehlivých dodávek elektrické energie. Neumím si představit, že by náš zákazník akceptoval zhoršení kvality dodávek elektřiny z jakéhokoli důvodu,“ dodává Marián Belyuš.

Meteorologické předpovědi: Jak jsou spolehlivé?
Jaká je vůbec možnost dopředu předpovídat povětrnostní podmínky a podle toho se přizpůsobovat (například připravovat záložní zdroje, když je energie z větru nedostatek)? Jedná se opět o jednu ze sporných otázek. „Výroba z větru se dá odhadnout na 12 hodin dopředu, přesnější předpověď pak je možné poskytnout 2–4 hodiny dopředu,” tvrdí Martin Mikeska, vedoucí programu energie z Hnutí Duha. „Během této doby je možné připravit záložní zdroje.“ Marián Belyuš ze společnosti ČEPS oponuje: „Dnes jsou modely čím dál tím lepší a přesnější. Chyba predikce může být třeba pět šest procent. Nejde ale o to jenom předpovídat přesné hodnoty fronty, ale jde i o posun meteorologických front. Můžete tak zjistit, že jste sice předpovídali správně, ale netrefíte se přesně v tom posunu – a třeba dvě hodiny vám pak výkon z větru zkrátka chybí. Jako operátor, který má zodpovědnost za výkonovou regulaci výroby a spotřeby soustavy, to pak musíte řešit.“

Střety kolem větrníků

Jaké nejčastější námitky proti větrným elektrárnám zaznívají z tábora jejich odpůrců? Kromě zmiňované nespolehlivosti větrných zdrojů to je především estetické poškození krajiny, hluk otáčejících se rotorů nebo skutečnost, že mohou zabíjet ptáky. Jejich argumenty se snaží vyvracet ekologické organizace, jako je například Hnutí Duha.

Větrné elektrárny znamenají estetické narušení krajiny
Zda jsou větrníky hezké nebo ošklivé, je subjektivní záležitost. Někomu se větrné elektrárny v krajině líbí, někomu ne.

Větrné elektrárny jsou hlučné
V minulosti byly větrné elektrárny hlučné, například nepovedené české prototypy z 90. let. Moderní typy turbín ale už mechanické zvuky minimalizovaly.

Větrné elektrárny zabíjejí ptáky
Britská Královská společnost pro ochranu ptáků provedla měření na větrných farmách ve Walesu. Dospěla k závěru, že na každých deset tisíc ptáků, kteří proletí přes větrnou farmu, dojde pouze k jedné smrtelné kolizi. Je ovšem známo několik případů, kdy došlo k zabití většího počtu ptáků: například kalifornský Altamont Pass. Příčinou bylo špatné umístění větrníků.

Větrné elektrárny mohou ohrožovat odlétávajícími kusy ledu
Z otáčejících se listů větrných elektráren by mohly odlétávat kusy ledu. Listy vrtulí se však dají vyhřívat. Na vrtuli se také může umístit senzor, který v případě námrazy rotaci zastaví. Zdroj: Hnutí Duha, Eurosolar

Podaří se nahradit fosilní paliva alespoň z 20%? Hlasovat v anketě můžete zde.

Nejčtenější