Zemský ráj to na pohled I  
Hromádka občas trochu nesouvislých postřehů z toho, co se o energetice můžeme dočíst.

Proč vlastně hledáme jiné zdroje energie? Odpověď je zdánlivě jasná. Jednak jsou zásoby některých paliv omezené a jednak dochází ke značnému poškozování přírody jednak na místní úrovni a jednak celosvětově.

V dokumentu Greenpece nazvaném Energetická [r]evoluce pro ČR1), je uvedeno mimo jiné toto: “...klimatická změna je celosvětovým environmentálním problémem číslo jedna… její hlavní příčinou jsou emise skleníkových plynů do ovzduší...v této souvislosti (je) hlavním škůdcem oxid uhličitý.“ ZDE

Nechci zde diskutovat o tom, jak velký vliv skleníkové plyny skutečně mají. Předpokládám, že se však všichni shodneme, že spalování miliónů tun uhlí, ropy a do značné míry i zemního plynu je špatné. Jde teď o to co s tím. Čím uhlí, ropu a pokud možno i zemní plyn nahradíme.


První možností je snížení celkové energetické náročnosti. Tady se obávám, že přes veškeré snahy bude ve vyspělých státech celková spotřeba elektrické energie v nejlepším případě stagnovat, ale nejpravděpodobnější bude další růst. V rozvíjejících se oblastech jako je Čína, Indie, Afrika, Jižní Amerika, spotřeba energie poroste velmi rychle.

Ano, existují programy jako „Zelená úsporám“ nebo „Kotlíkové dotace“, které sníží potřebu energie na vytápění, ale ty vedou ke snížení spotřeby uhlí, plynu a dalších paliv na vytápění. Nikoli ke snížení spotřeby elektřiny. ZDE

Jaké jsou úspory při využívání účinnějších spotřebičů? Přemýšlejme. Vyměníme v domácnosti všechny klasické žárovky (se žhaveným vláknem) za LED zdroje, které mají při stejném světelném toku cca 1/10 spotřeby. Ušetříme tedy na osvětlení 90% energie. Ale jak to je v praxi? Často si lidé nekoupí LED se stejným světelným tokem, ale o něco svítivější, protože i tak ušetří, byť nikoli 90%. A podívejme se na návrhy dnešních moderních bytů. Všude jsou LED zdroje. Všude! Nejen jeden lustr pod stropem a malá lampička na čtení. Osvětlený je každý decimetr pracovní desky v kuchyni. Otevřeme šatní skříň nebo skříňku v kuchyni – rozsvítí se automatické osvětlení. Jsou-li tam LED pásky napájené 12V, je většinou napájecí zdroj trvale připojen na síť. Sáhněme si na něj. Bude teplý, protože spotřebovává energii, i když nic nesvítí. Řada domácností má více než 1 televizor. Přibyly spotřebiče, které v minulosti neexistovaly. Všechny energii spotřebovávají a v horizontu desetiletí se dá očekávat výrazný nárůst spotřeby elektřiny s rozšířením elektromobilů.

Existují dvě základní velmi diskutované cesty, jak ke (skoro) bezemisní energetice dojít. Je to jednak jaderná energie a za druhé obnovitelné zdroje (slunce, vítr, voda, biomasa). Ať bude následující text vyznívat jakkoli, jsem přesvědčen, že bychom měli umět získávat energii z jakéhokoli dostupného zdroje. Jde jen o to správně zdroje namixovat.


Bezpečnost

Zde mám na mysli bezpečnost z hlediska rizika úmrtí lidí při provozu, těžbě surovin i zhoršení zdravotního stavu vlivem znečištění prostředí – ovzduší, vody, apod. a také nehod. Při hledání informací narazíte na řadu studií, které zjišťují, jak to vlastně s bezpečnosti energetiky je. I když se v konkrétních číslech mohou lišit, pořadí je prakticky vždy stejné. Při zahrnutí všech předčasných úmrtí při těžbě paliv, vlastním provozu elektrárny, údržbě, znečištění prostředí, rizik při ukládání odpadů i havárií vychází jako nejhorší elektrárna na uhlí a nejbezpečnější jaderná. Výsledek jedné ze studií ukazuje následující tabulka.

 

Zdroj: ZDE Další zdroje: ZDE a ZDE. Větrná energetika je na tom z hlediska bezpečnosti relativně velmi dobře, ale i zde se najdou nehody ZDE.

Strach z jaderné energetiky lze přirovnat ke strachu mnoha lidí z létání. V roce 2016 zemřelo při civilních leteckých nehodách v celém světě méně lidí, než v České republice na silnicích. Přitom se víc lidí bojí sednout do letadla, než do auta. ZDE a ZDE.

 

Cena

Srovnání několika konkrétních elektráren: (zjednodušeno, bez započtení úroků)

  1. Energetická [r]evoluce pro ČR (ER pro ČR) - ZDE

  2. Větrná elektrárna Pchery - ZDE

  3. Solární elektrárna na klíč - ZDE

  4. Uhelná elektrárna Hamburk - ZDE

  5. Solární elektrárna Vepřek - ZDE

V přepočtu na vyrobenou energii vychází jako nejdražší elektrárny solární a nejlevnější uhelné. Přesně tak jak se to objevuje v mnoha odborných článcích, na toto téma.

Jak je to s tzv. „trvalou udržitelností“ si můžeme ukázat napříkladu větrných elektráren. Většina větrných elektráren je povolována jako dočasné stavby na 20 – 25 let s povinností je poté odstranit a uvést pozemek do původního stavu. Projektovaná životnost technologie je 20 let. I v tom nejpříznivějším případě, to znamená po 20 letech generální rekonstrukci a nové povolovací řízení pro udělení další licence. Může to však dopadnout i tak jako v případě elektrárny na Medvědí hoře v Jeseníkách, kdy starým větrníkům končí stavební povolení a nový větrník neprošel přes ministerstvo životního prostředí. – ZDE

Další srovnání. Odhadovaná cena za dostavbu JE Temelín byla před několika lety 250 – 300 miliard korun. Podle vyjádření tehdejšího ministra životního prostředí Tomáše Chalupy, zaplatíme za fotovoltaiku 1 bilión korun. ZDE Přitom fotovoltaické elektrárny dodávají cca 2% produkce. (Data za rok 2015 ZDE) Dostavěné bloky JETE by pokryly 15-20% (podle toho, jaké konkrétní reaktory by byly vybrány), a jejich projektovaná životnost by byla minimálně 60 let. Z toho vyplývá, že i kdyby stála dostavba JE Temelín 500 miliard, byla by ve srovnání s fotovoltaikou za babku. Jsem si vědom, že zde jde zejména o špatně nastavená pravidla. Nic to však nemění na tom, že výše uvedený bilion zaplatíme. Jakou kdo zde hrál úlohu, už asi nikdo nezjistí. Napadá mě však v této souvislosti jedno heslo z Wikipedie ZDE. A ještě jedno přirovnání ceny. Čínská vodní elektrárna Tři soutěsky stála 40 miliard dolarů neboli 1 bilion korun (tedy tolik, kolik nás bude stát fotovoltaika). Má instalovaný výkon 22,5 GW a produkuje 90 – 100 TWh bezemisní energie ročně. Má tedy větší výkon a produkuje více elektřiny, než všechny české elektrárny dohromady. ZDE


Externality

Externality jsou obecně vedlejší náklady nebo vedlejší dopady na nějakou činnost, které však nejsou započteny do ceny za výrobek (činnost). Jedna z definicí zní takto: „Externalita nastává, když "Jedna osoba (A) při poskytování služeb, za které dostane zaplaceno od druhé osoby (B), současně poskytuje služby nebo působí poškození dalším osobám, které za ni neplatí nebo naopak nejsou schopni od osoby A získat kompenzaci." ZDE

Co vše by se mělo do externalit započítat při získávání energie? Některé položky jsou jasné, byť netvrdím, že snadno ocenitelné.

Jasnou položkou je například poškození krajiny při těžbě paliva pro elektrárnu. Všichni známe „měsíční krajinu“ na místech povrchových hnědouhelných dolů. Dále ukládání odpadů, což může být úložiště popílku nebo vypouštění SO3, NOX a hlavně CO2 do ovzduší a následné dopady na životní prostředí. Neboli vzduch, který dýcháme, je pro uhelnou elektrárnou skládkou odpadů.

Pak jsou další externality, které nejsou až tak zjevné, nebo jsou ignorovány, resp. se k nim přistupuje podle toho, který zdroj máme v oblibě.

V souvislosti s dostavbou JE Temelín, se objevují protesty mimo jiné i vůči stavbě 120 km dlouhé linky VVN do rozvodny Kočín. ZDE. Námitky vycházejí jednak z estetických dopadů na krajinu, „...dráty hyzdí naše okolí...“ , a jednak z fyzických důsledků. Pro představu: u linky 400 kV je vzdálenost mezi vodiči 12 metrů, (ZDE) ochranné pásmo má hranici 20 metrů od krajního vodiče. (ZDE) Celková šíře ochranného pásma jednoduché linky je tedy 56 – 64 metrů v závislosti na konstrukci stožárů. V ochranném pásmu se nesmí umisťovat stavby a nesmí růst porost vyšší než 3 metry. Vede-li tedy linka lesem, bude pod ní pruh bez vzrostlých stromů, široký kolem 60 metrů. (ZDE) V neposlední řadě to je cena. Předpokládaná částka za celou linku je 12 miliard korun. Tedy 100 miliónů Kč/km. K tomu Edvard Sequens ze sdružení Calla řekl: „Česká republika má i jiné možnosti k řešení svých energetických potřeb, než je stavba nových reaktorů. Cenu 12 miliard korun, případně i více, které budou stožáry a dráty stát, zaplatí všichni spotřebitelé elektřiny, v ceně nových reaktorů se neprojeví“. (ZDE) Podívejme se tedy, jaké jiné možnosti máme k dispozici.

Ucelený dokument představující budoucnost naší energetiky bez jádra a uhlí, postavenou na obnovitelných zdrojích vydala organizace Greenpeace pod názvem: Energetická [r]evoluce pro ČR. (Dále jen ER pro ČR) ZDE

V kapitole 3 je návrh na – cituji: „... posílení přenosové soustavy uvnitř Evropy i propojení se severní Afrikou,... . Jednou z podmínek jejich (tj. obnovitelných zdrojů – pozn. autora článku) efektivního využití je totiž možnost přenosu vyrobené elektřiny do míst s momentálně nepříznivými podmínkami. Zatímco například během podzimních inverzí je česká kotlina řadu dní bez slunce a v bezvětří, v evropském měřítku je pravděpodobnost podobné situace mizivá. Zvýšení kapacity přenosových soustav umožňuje také využití většího množství obnovitelné elektřiny vyrobené za příznivých podmínek.“ – konec citátu.

Je tedy zajímavé, že stavba 120 km linky VVN z jaderné elektrárny do rozvodny, představuje brutální zásah do krajiny a naproti tomu stavba tisíců km velkokapacitních linek křížem krážem Evropou, nikoli jako náhrada, ale jako doplněk stávajících sítí je považována za samozřejmost.

Německo se rozhodlo vybudovat páteřní linku od severních větrných elektráren, k napájení průmyslového Bavorska na jihu. Linka, dlouhá 800 km měla stát 4 miliardy €. S ohledem na odpor veřejnosti bylo rozhodnuto uložit většinu vedení pod zem. Ukončení stavby bylo posunuto z roku 2022 na rok 2025. Předpokládané náklady vzrostly na 12 miliard €, tj. přes 300 miliard Kč, (ZDE) a jak už bylo výše řečeno: „Zaplatí to všichni spotřebitelé elektřiny. V ceně elektráren se neprojeví.“ Jde tedy o naprosto ukázkovou externalitu. Mimochodem – nadzemní linka VVN vypadá hnusně, představuje navíc riziko pro přeletující ptáky. Podzemní varianta je nenápadná, zvířata neohrožuje, ochranné pásmo je úzké (jen 3 m od krajního kabelu u linky nad 110 kV). Ale stavba je několikanásobně dražší a linku nesmí přejíždět mechanismy těžší než 6 tun. (ZDE) Jaké to má dopady na zemědělství a lesnictví, si můžete představit sami. Resumé: stokilometrová linka je vážný zásah do krajiny, linky násobně delší, pro propojení s druhým koncem Evropy je bezproblémová samozřejmost.

O spolehlivosti dodávek energie z větru jsme si mohli udělat obrázek v letošním lednu.

Na obrázku si můžete prohlédnout, jak vypadalo počasí na velké části Evropy 24. 1. 2017. Zobrazená rychlost větru (v barvách) je ve výšce 100 m – tedy v hladině, kde pracují velké větrné elektrárny, a zvýrazněná hodnota na severu se týká oblasti Severního moře, kde jsou Německé větrné parky. (Jednotlivé štítky jsou data z meteorologických stanic, z výšky 10 m nad zemí) Připomínám, že startovací rychlost VE je zpravidla při rychlosti větru kolem 4 m/s a nominálního výkonu elektrárny dosáhnou kolem 10 – 12 m/s. Zdroj: https://www.windytv.com/

 

 

ZDE si můžete ověřit, že německé větrné elektrárny dodávaly 24. 1. 2017 méně než 1 GW, a dovézt elektřinu nebylo jaksi odkud. (O 12 dnů dříve to bylo 30 krát více)

 

 

Ještě jinak – zvýší-li Německo instalovaný výkon svých větrných elektráren na dvojnásobek až trojnásobek, může v době, kdy fouká, pokrýt téměř celou svou spotřebu jen z větru. Až se vítr uklidní, nestačil by ani desetinásobný výkon. Rozdíl musí zálohovat uhelné elektrárny, které představují další externalitu. Jde o to, mít nějakou rezervu, pro případ, že elektrárna z jakéhokoli (plánovaného, či neplánovaného) důvodu nevyrábí. U tepelných elektráren (jaderné, uhelné, plynové, na biomasu) se minimální nutná velikost záložního zdroje (záložních zdrojů), rovná kapacitě největšího bloku, protože jednotlivé elektrárny jsou zpravidla na sobě nezávislé. V případě našich jaderných elektráren to je tedy přibližně 1000 MW. Síť postavená na větrných a solárních elektrárnách musí mít záložní zdroje, rovnající se celkovému instalovanému výkonu. ER pro ČR počítá, že bychom do roku 2050 měli ve větrných a solárních elektrárnách instalovaný výkon 14 000 MW. Ovšem solární elektrárny připojené do sítě, fungují v podstatě jako jedna velká elektrárna. Bez ohledu na to, jak jsou decentralizovány. Bude-li tedy zimní inverze nad podstatnou části Evropy (jako v letošním lednu), nezbyde nám, než si vzít svíčky a jít se klouzat – doslova. Alespoň se zahřejeme. Představa, že bychom deficit kryli dovozem, je mírně řečeno scestná. Vždyť ty elektrárny v zahraničí někdo musí postavit, zaplatit a elektřinu k nám dovézt. Tedy vybudovat přenosové vedení. Opravdu by si naši sousedé nechali na svém území postavit elektrárny a linky, které vlastně nebudou potřebovat? Budou členové ekologických organizací demonstrovat a tvořit živé řetězy „Na podporu stavby linek pro čistou energii?“ Proč se demonstruje „proti stavbě čehokoli“, ale nedemonstruje se „za stavbu něčeho“.

Abychom omezili dovoz/vývoz, lze přebytky z doby, kdy svítí Slunce a fouká vítr uložit. Jediným v současné době dostupným způsobem uložení přebytků, je přečerpávací vodní elektrárna. Bohužel jde o velmi omezené řešení. Vhodné na vyrovnávání výkyvů v řádu hodin, ale nereálné pro vyrovnávání sezónních změn. Přečerpávací vodní elektrárna ovšem představuje docela drastický zásah do krajiny, umocněný tím, že je její budování možné pouze v některých lokalitách, zpravidla v cenných horských oblastech. Naše nejvýkonnější PVe – Dlouhé Stráně v Jeseníkách u mnoha lidí vzbuzuje odpor, protože jde o – cituji: „Brutální antropotvar ...a  je pohrobkem bezohledné socialistické megalomanie...“ – konec citátu. ZDE Přitom je z mnoha ohledů vsazena do krajiny velmi citlivě.

V ER pro ČR jsou sice negativní dopady PVe zmiňovány, ale jako samozřejmost se bere plán s propojením větrných farem v Severním moři s přečerpávacími elektrárnami v Norsku. Rád bych viděl, jak budou reagovat Norové, když se jim řekne, že v zájmu ochrany přírody musí strpět stavbu „brutálních antropotvarů“ na svém území.

Stavba jakékoli elektrárny není jen zásah do krajiny v místě, kde stojí a případně další zásah spojený s těžbou a ukládáním odpadů. Jde i o těžbu a zpracování stavebních (konstrukčních) materiálů, hlavně betonu a oceli. Musíme někde vytěžit vápenec, v cementárnách vypálit (s využitím fosilních paliv) a semlít. Jinde vytěžit železnou rudu, ve vysoké peci vyrobit železo a následně zpracovat na ocel. Vše za vysokých teplot s využitím fosilních paliv. Srovnejme si tedy dvě elektrárny, které za provozu nevypouštějí CO2. Ohromnou stavbu jaderné elektrárny a elegantní štíhlou elektrárnu větrnou.

Jeden výrobní blok JE Temelín obsahuje přes 100 000 m3 betonu (tedy cca 250 000 tun) a 30 000 tun oceli. ZDE Chladící věž má hmotnost 27 000 tun. ZDE Vynásobme si to dvěma a přidejme další pomocné stavby – sklady, obslužné budovy. Dostáváme se k číslům - kolem 1 miliónů tun betonu a 100 - 150 tisíc tun oceli a dalších kovů.

Větrná elektrárna o výkonu 2 MW stojí na základové železobetonové desce o objemu cca 500 m3, tj. cca 1200 tun betonu. Základní ocelový kruh 28 tun a armování 40 tun, představuje celkem 68 tun oceli. Stožár vysoký 90 metrů - cca 200 tun oceli, strojovna - cca 70 tun, rotor - 40 tun. Celkem tedy asi 380 tun. Pro stavbu větrných elektráren se stejným instalovaným výkonem jako JE Temelín (tedy 1000 x 2MW), je tedy potřeba 1 200 000 tun betonu a 380 tis. tun oceli. ZDE Protože konkrétních příkladů není nikdy dost, ještě jeden. Německý větrný park BARD Offshore 1 o celkovém instalovaném výkonu 400 MW (80 x 5 MW) spotřeboval 120 000 tun oceli. ZDE Tedy zhruba tolik, kolik se spotřebovalo na stavbu JE Temelín. Při produkci 10 x menší.

Projektovaná životnost větrných elektráren je 20 – 25 let, projektovaná životnost jaderných elektráren minimálně 60 let. Množství vyrobené elektřiny je však u stejně výkonných větrných elektráren přibližně 4 krát menší, proto je nutno celý výkon zálohovat jinými elektrárnami, pokud možno nezávislými na počasí s použitím odpovídajícího množství betonu a kovů. Nebo postavit 4 krát více větrných elektráren a jejich výkon někde uložit. Kde? Nebo energii převést do míst kde nefouká, někde na do jiné části Evropy s nutností stavby velkokapacitních přenosových linek.

Uvedu jeden konkrétní příklad linky vybudované mimo jiné pro zvládání neplánovaných přetoků energie ze severního Německa, postavené ze severozápadních do středních Čech. Linka má délku necelých 100 km a jde o zdvojení stávající linky. Investor – státní firma ČEPS si pochvaloval, že stavba trvala od začátku projektu „pouhých“ 9 let. Na stavbu bylo použito 270 stožárů o celkové hmotnosti 8276 tun a 1764 km fázového vodiče. Cena byla 2,75 miliardy korun. ZDE

 

Článek bude mít pokračování pokračování.

Autor: Jan Kašinský
Datum: 03.03.2017
Tisk článku

Energetika - návody k výpočtům - Macák Jan
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 315 Kč
cena: 315 Kč
Energetika - návody k výpočtům
Macák Jan
Související články:

Pár úvah o elektroenergetice po pařížské klimatické konferenci     Autor: Vladimír Wagner (24.02.2016)
Co nám současný podzim říká o možnostech německé Energiewende     Autor: Vladimír Wagner (11.11.2016)
Jaderná energetika na prahu roku 2017     Autor: Vladimír Wagner (04.01.2017)



Diskuze:




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni