Súčasný stav zemskej klímy vyvoláva obrovský tlak na náhradu výroby elektrickej energie takou technológiou, ktorú nesprevádzajú emisie skleníkových plynov. Také zdroje sú najmä obnoviteľné zdroje energie (OZE). OZE sú pripojené do tzv. veľkej energetiky, a preto spolupráca súčasných zdrojov je nevyhnutná.
Jednou z hlavných politík EÚ je ochrana životného prostredia. Na túto aktivitu EÚ sa vyčlenili obrovské finančné prostriedky. Investície do budovania OZE sú veľmi perspektívne. Z pohľadu ochrany životného prostredia sa očakáva zníženie emisií CO2. Investície do OZE sa javia aj ako dobrá investícia pre investorov. OZE sú štandardne pripojené do tzv. veľkej energetiky a pre svoju prevádzku využívajú distribučné a prenosové siete, ktoré sa používajú pre zabezpečovanie dodávky elektriny pre priemysel, služby a obyvateľstvo. Investície do OZE sa rozširujú a podiel výroby z OZE sa zvyšuje. Už dnes sa objavujú tzv. pretoky, keď veľkosť výroby na OZE v jednej distribučnej sústave sa cez prenosovú sústavu dostáva do druhej ako dôsledok zle pripravenej privatizácie. OZE sú zdroje zväčša s nepravidelnou výrobou, ktorá závisí najmä od meteorologických podmienok. Tieto nepravidelné zdroje nedokážu regulovať frekvenciu siete. Preto je potrebné analyzovať ich spoluprácu so súčasnými zdrojmi.
Prepojená elektroenergetická sústava v Európe
ENTSO-E, The European Network of Transmission System Operators for Electricity, reprezentuje 43 prevádzkovateľov prenosových systémov (TSOs) z 36 krajín Európy. Každý región má rôzny spôsob riadenia frekvencie. Všetky RG sú navzájom prepojené jednosmernými spojkami (nosné médium je jednosmerný prúd); Estónsko, Litva, Lotyšsko je stále prepojené s ruskou elektroenergetickou sústavou. Sever Afriky – Maroko, Alžírsko, Tunis sú s Európu prepojené cez Gibraltársky prieliv. Slovensko je súčasťou regiónu, ktorý sa nazýva Continental Europe. Frekvencia v tejto oblasti je regulovaná v intervale 50 Hz ± 50 mHz.
Rôzne zdroje v sústave s rôznymi vlastnosťami
Denno denne je potrebné zabezpečiť, aby z týchto troch typov výrobní bol zostavený taký výrobný mix, ktorý musí v každom okamžiku zabezpečiť, aby frekvencia bola udržaná v intervale 50 Hz ± 50 mHz, čo v praxi znamená, že platnosť rovnice: „výroba ± saldo - spotreba = 0“ musí byť zabezpečená. Z hľadiska ochrany životného prostredia by bolo najlepšie, keby vyrábali iba tie elektrárne, ktoré neemitujú CO2 emisie. Tie však okrem jadra a goetermu nie sú z technického pohľadu schopné regulovať frekvenciu. Čo to v praxi znamená v každom okamihu? Systém v synchrónne prepojenom regióne Continental Europe je vybudovaný tak, že sa rovnica kontroluje každých 5 sekúnd.
Obnoviteľné zdroje
Obnoviteľnými zdrojmi sú tie, ktoré čerpajú energiu zo zdroja, ktorého zásoby energie sú nevyčerpateľné. Medzi takéto patria:
Fotovoltika
Fotovoltika je moderné, široko rozšírené výrobné zariadenie, ktoré je zaujímavé rýchlosťou inštalácie a takmer bezúdržbovou prevádzkou. Inštalovaný výkon na Slovensku má hodnotu cca 550 MW. Výroba elektriny na fotovoltických článkov závisí od energie, ktorú emituje slnko na Zem. Veľkosť tejto energie je ovplyvnená stavom atmosféry a zemepisnou šírkou (náklonom zemskej osi), kde je fotovoltický článok umiestnený (vzdialenosť miesta od rovníka). V akvizičných materiáloch sa uvádza, že hustota slnečného žiarenia na Slovensku dosahuje hodnotu 1 040 W/m2. Pre praktické využitie je dôležitejšie poznať, akú reálnu prácu (energiu) v jednotkách (Wh/m2) dokáže tento výkon vykonať. Celková energia v kWh/m2/mesiac zo slnka v rôznych zemepisných šírkach.
Je veľký rozdiel v celkovej iradiácií medzi zimnými a letnými mesiacmi. Na iradiácií je priamo úmerne závislá aj výroba elektriny. Naviac výroba elektriny na fotovoltike závisí aj od čistoty ovzdušia, resp. od množstva oblakov, ktoré zatieňujú výrobu. Hoci dnes existujú sofistikované SW na predikciu slnečného žiarenia, predsa prevádzkou FTV vzniká odchýlka, ktorú musí niekto vyrovnávať a niekto aj zaplatiť.
 |
| Veterný park Cerová (FOTO Go Slovakia) |
Vietor
Ďalší veľmi rozšírený obnoviteľný zdroj. Veterné elektrárne typu offshore majú výrazne lepšie prevádzkové ukazovatele (load factor okolo 50 %), ako slnečné, avšak tie, ktoré sa stavajú vo vnútrozemí dosahujú toto číslo výrazne pod 20 %. Pre začlenenie do veľkej energetiky je potrebný SW na predpoveď výroby. Dnešné SW vykazujú pomerne vysokú presnosť, avšak sú obdobia, kedy sa predpoveď vôbec nepodarí. Práve takéto anomálie robia problémy pre riadenie sústavy. Na Slovensku je k dnešnému dňu v prevádzke iba veterná elektráreň Cerová 4x660 kW. Elektráreň dosahuje práve svoju životnosť – jedna turbína je už dlhšie v poruche. Miesto pre umiestnenie vyhľadali SE, a. s. Projekt s celou dokumentáciou bol odovzdaný obci Cerová. V zmysle štandardného správania politikov na všetkých úrovniach bola veterná elektráreň predaná firme Green Energy Slovakia. Na Slovensku sa začína investičný boom, avšak obyvateľstvo nemá veľkú dôveru v tento typ výroby a projekty ťažko prechádzajú cez povoľovacie konania.
Voda
Dosť nezmyselne sa ako obnoviteľný zdroj na Slovensku počíta iba tzv. „malá voda“, ktorá má inštalovaný výkon do 5 MW. Pritom krajiny, ktoré sú pre Slovensko vzorom, ako napríklad Island, Nórsko, Rakúsko, počítajú medzi obnoviteľné zdroje celú výrobu vo všetkých vodných elektrárňach, bez rozdielu výkonu.
Kedysi boli najväčší bojovníci v prospech malej vody tzv. enviro aktivisti. Dnes už aj oni vidia, že „malá voda“ robí z riek stojace vody, ktoré začínajú byť problematické aj z hygienického hľadiska.
Malé vodné elektrárne sú veľmi závislé od vodných podmienok a z tohto hľadiska sú v sústave považované ako vynútená výroba, pretože sa veľmi ťažko predikuje ich výroba.
Bioplynové stanice
Nepochybne prospešná aktivita, ktorá sa vo svete využíva najmä na výrobu tepla na vykurovanie a kde elektrina je tzv. vynútená výroba. Na Slovensku sa však bioplynovým staniciam nedarí. Hlavným dôvodom je vysoký inštalovaný elektrický výkon, ktorý neumožňuje využiť „bioplynku“ na dodávku tepla. Toľko tepla sa nedá miestne reálne využiť, takže na Slovensku sa teplo z bioplyniek vypúšťa do ovzdušia a príjem je iba z výroby elektriny. Takto sa dobrá ekonomickosť bioplynovej stanice nedá dosiahnuť. Na Slovensku je priemerný inštalovaný elektrický výkon v bioplynových staniciach 1,4 MW, kým v Nemecku je priemerný elektrický inštalovaný výkon bioplynových staníc iba 570 kW, teda takmer tretinový. Pre zvyškové teplo sa totiž ľahšie hľadá zákazník, ak je inštalovaný výkon menší, ako pri vyššom výkone 1,4 MW.
Bioplynová stanica môže byť ekonomicky a environmentálne úspešná iba vtedy, ak je dostatočný odber tepla. Návrh stanice musí byť riadený podľa možností odberu tepla a výroba elektriny k tomu, sa musí považovať iba ako vynútená výroba. Cenová finančná regulácia pre „bioplynky“ je veľmi nesprávne nastavená – návratnosť je kalkulovaná iba z výroby elektriny. Dnes doplatok k výrobe elektriny presahuje 100 eur/MWh, čo je dlhodobo neprijateľné a hlavne neudržateľné.
Je na pováženie, že sa využíva iba zlomok z vyrobeného množstva tepla, pretože stanice sú vo viacerých prípadoch postavené na miestach, kde – pre ich veľký výkon – je možné využiť iba zlomok z tepla, ktoré vyrábajú. Ďalším negatívom pre bioplynky sú nedostatočné silážne kapacity pre výrobu bioplynu a tiež aj nestálosť ceny vstupnej suroviny.
Cena vstupnej silážnej suroviny v porovnaní s predpokladmi pri schvaľovaní pred výstavbou sa zvýšila o 20-30 %. Veľká nehomogenita vstupnej silážnej suroviny a mnohokrát neznámy obsah spôsobuje, že plyn obsahuje rôzne neznáme prímesi. V bioplyne sa objavuje napríklad veľké množstvo síry, ktorá spôsobuje vysokú poruchovosť spaľovacieho zariadenia a spaliny po horení nie sú „environmentaly friendly“.
Tieto problémy nedávajú predpoklad na úspešnú prevádzku. Na webe je možné nájsť – hlavne z vyššie uvedených dôvodov – desiatky bioplynových staníc, ktoré sú na predaj.
Na záver je možné konštatovať, že bioplynové stanice na Slovensku, nie sú spoľahlivý obnoviteľný zdroj výroby elektriny.
Štiepka
Spaľovanie štiepky na výrobu elektriny, rovnako ako aj spoluspaľovanie štiepky s uhlím, je veľký environmentálny omyl. Štiepka – ak vôbec – by sa mala využívať iba na výrobu tepla pre maloodberateľov, aj to iba v prípadoch, kde nie sú možnosti dodávky CZT z kombinovanej výroby elektriny a tepla. Štiepka na výrobu elektriny je hriechom proti prírode. Tvrdenie, že štiepka vytvorí iba toľko CO2, koľko počas svojho rastu stiahne z ovzdušia, je určite správne. Lenže v skutočnosti strom rastie v hore 40-50 rokov a vo veľkom kúrenisku zhorí za pár minút.
Štiepka je vhodné palivo do podhorských obcí na vykurovanie.
 |
| Malé vodné elektrárne sú veľmi závislé od vodných podmienok. (FOTO Ait Themes) |
Geotermálna energia
Geotermálna energia je získavanie tepelnej energie zo zemského telesa, ktorá vzniká rozpadom rádioaktívnych látok a pôsobením slapových síl. Jej povrchovými prejavmi sú erupcie sopiek a gejzírov, horúcich prameňov či parných výronov, súhrnne často označované ako geotermálne procesy.
Na Slovensku sa využíva geotermálna energia vo viacerých lokalitách, najmä geotermálne vykurovaných kúpalísk, na vykurovanie sídliska a menších výrobných prevádzok. Podľa údajov z SAV potenciál geotermu na Slovensku je 5 800 MW. Problémom je však vysoká finančná náročnosť. Vrty musia mať hĺbku 1 500 – 3 000 metrov a pre každú lokalitu je potrebné vybudovať dva vrty (na ťažbu teplej vody a pre vratnú ochladenú vodu). Na Slovensku sú lokality, kde majú podzemné vody teplotu 120 – 160ºC. V súčasnosti sa bude budovať geotermálna elektráreň pri Žiari nad Hronom s elektrickým výkonom 13 MW, ktorá sa bude využívať aj pre výrobu dodávkového tepla pre vykurovanie domácností. Lokalita má veľmi priaznivé geologické podmienky, horúca voda je v hĺbke menšej ako 3 000 metrov. Známy je geologický vrt v Ďurkove pri Košiciach. Už dlhšie sa neúspešne uvažuje o jeho pripojení do teplárenskej sústavy v Košiciach. Parametre vrtu sú vhodné aj na výrobu elektriny, avšak ani garantovaná výkupná cena 155 eur/MWh nie je postačujúca pre zdravý ekonomický život firmy, ktorá používa ako zdroj energie geotermálny vrt.
Geotermálna energia z technického pohľadu by bola pre tzv. veľkú energetiku dobrým zdrojom, lebo dokáže ponúkať aj regulačný výkon, a to počas viac ako 6 500 hodín v roku. Problémom je najmä vysoká cena geologických prác, a preto by bolo lepšie, aby sa geotermálna energia využívala iba na vykurovanie a dodávku teplej úžitkovej vody. Na výrobu elektriny iba v tých lokalitách, kde by taká výroba napomohla dodávke elektriny.
Záver
Každý výrobca, distribútor, odberateľ, ktorý je pripojený k tzv. veľkej energetike, je jej súčasťou a musí byť bilancovaný spoločne. Obnoviteľné zdroje energie majú veľkú budúcnosť a ich rozšírená inštalácia bude vyžadovať iné prístupy. Obnoviteľné zdroje musia prinášať úžitok. Úžitok z inštalácie OZE bude musieť byť bilancovaný tak, aby bol prospešný aj bez dotácií investičných, či prevádzkových.
TEXT/FOTO Andrej Hanzel
Autor je nezávislý konzultant v odbore energetika. Jeho príspevok odznel na konferencii Energetický manažment 2023.
Literatúra
[1] Reporty, ktoré vydáva IPCC (The Intergovernmental Panel on Climate Change)
[2] Technické pravidlá ENTSO-E
[3] Ročenky štatistického úradu SR
