Potenciál větrné energie v ČR

Potenciál větrné energie v ČR

Studie Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR odhaduje, že větrné elektrárny by kolem roku 2040 mohly na území Česka vyrábět až 18,8 TWh elektřiny, což by odpovídalo pokrytí zhruba 28 % spotřeby země v roce 2019.

Jak číst tento graf

V této infografice zobrazujeme potenciál pro výrobu elektřiny z větrné energie na území ČR podle studie provedené Ústavem fyziky atmosféry Akademie věd České republiky (ÚFA AV ČR) v roce 2020.

Potenciálem v této infografice rozumíme maximální množství elektřiny vyrobené na území ČR pomocí větrných elektráren při naplnění určitých technických, zákonných, environmentálních, ekonomických a společenských omezení. Mezi uvažovaná omezení patří mimo jiné klimatické podmínky, technické možnosti zvolených technologií, zákonná omezení výstavby větrných elektráren, veřejný zájem na ochraně přírody a krajiny a postoj obyvatel. Studie pro účely výpočtů předpokládá plnou realizaci potenciálu kolem roku 2040, čemuž odpovídá i úroveň a parametry uvažovaných technologií.

Studie bere v potaz legislativní a technická omezení na umístění větrných elektráren – nesmí se stavět blíže než 500 m od obytných sídel, ve zvláště chráněných územích (národní parky, chráněné krajinné oblasti, přírodní rezervace a přírodní památky), ve vojenských prostorech, v bezprostředním okolí letišť, silnic a železničních tratí.

V levé horní části srovnáváme čistou výrobu elektřiny z větru v roce 2019 a dva scénáře potenciálního rozvoje. Optimistický scénář oproti konzervativnímu počítá zejména s vyšší společenskou přijatelností větrných elektráren a s výkonnějšími typy elektráren. Všechny tři hodnoty porovnáváme se spotřebou elektřiny v roce 2019, kterou počítáme jako rozdíl čisté výroby a čistého exportu.

V levé dolní části zobrazujeme potenciální maximální instalovaný výkon podle scénářů v krajích České republiky. Pro srovnání ukazujeme i celkový instalovaný výkon větrných elektráren v roce 2019.

Největší potenciál pro výstavbu vychází v obou scénářích v Jihomoravském kraji (zhruba 1140 MW instalovaného výkonu v optimistickém scénáři), na Vysočině (1020 MW) a v Moravskoslezském kraji (960 MW).

Pravá horní část infografiky definuje některé použité pojmy a ilustruje průměrné využití větrných elektráren. Tyto pojmy jsou více vysvětleny níže v sekci Vysvětlení pojmů. V pravé spodní části ilustrujeme typickou větrnou elektrárnu, její výšku, průměr rotoru a umístění.

Základní pojmy

Instalovaný výkon označuje maximální elektrický výkon, kterého může elektrárna v daný okamžik technicky dosáhnout. Výkon se udává ve wattech (W) a jejich násobcích (kW, MW atd.). Větrné elektrárny mají typicky instalovaný výkon v řádu jednotek megawatt (MW).

Výroba vyjadřuje množství elekřiny, kterou elektrárna vygeneruje v daném časovém úseku za daných vnějších podmínek. Výroba se typicky udává v násobcích watthodin (Wh). Typická roční výroba VTE v ČR je v řádu jednotek gigawatthodin (GWh). Pro srovnání, město Plzeň má roční spotřebu elektřiny přibližně 900 GWh, celková spotřeba elektřiny ČR v roce 2019 byla 67 terawatthodin (TWh).

Koeficient využití vyjadřuje poměr mezi skutečnou výrobou elektřiny a elektřinou, která by byla hypoteticky vyrobena při nepřetržitém plném využití instalovaného výkonu za dané období. Průměrný koeficient ročního využití VTE v ČR je 23 % (v průměru za roky 2015–2020; pro srovnání, u solárních panelů je to kolem 12 %).

Metodika

Studie ÚFA uvažuje pro plnou realizaci potenciálu rok 2040. Počítá se stožáry o výšce zhruba 90–140 m s rotory o průměru 110–160 m. U instalací se počítá s výkonem 3–5 MW a roční výrobou 7,8–13,5 GWh. Pro srovnání, většina z 210 větrných elektráren instalovaných v Česku do roku 2020 dosahuje výšky 60–110 m (průměr rotoru 50–100 m) a instalovaného výkonu 0,6–2 MW (průměr zhruba 1600 GW). Za rok každá vyrobí v průměru 3,3 GWh.

Studie vypočítává potenciál větrné energie pro jednotlivé kraje ve dvou fázích. Nejprve se pro celou ČR spočítá tzv. technický potenciál, který je určen tím, zda je v daném místě možné a ekonomicky výhodné postavit větrnou elektrárnu s předpokládanými parametry.

Následně se na základě faktorů, které ovlivňují realizovatelnost projektů, redukuje počet lokalit vhodných pro výstavbu. Tím vzniká odhad tzv. realizovatelných scénářů, konzervativního a optimistického. Scénáře se liší právě v předpokládané míře redukcí.

Výpočet celkového potenciálu tedy probíhá postupně v následujících krocích:

  1. Nejprve je vytvořena tzv. větrná mapa České republiky, která ukazuje průměrnou rychlost větru ve výšce 100 m nad povrchem Země, což odpovídá typické výšce stožáru uvažovaných větrných elektráren.
  2. Na základě větrné mapy se vyberou místa, kde je teoreticky rentabilní elektrárnu postavit. Jako určující faktor se bere právě průměrná rychlost větru ve výšce 100 m nad povrchem, přičemž typicky musí dosahovat alespoň 6 m/s. V závislosti na nadmořské výšce a členitosti terénu se tento limit lehce přizpůsobuje.
  3. Dále se vyřadí lokality podle zákonných omezení pro stavbu větrných elektráren. Nesmí se stavět mj. ve vzdálenosti do 500 m od obytné zástavby, ve zvláště chráněných územích (národní parky, chráněné krajinné oblasti, přírodní rezervace, přírodní parky), v okolí letišť a v blízkosti vedení velmi vysokého napětí, silnic a železničních tratí.
  4. V dalším kroku se na dosud vymezeném území rozmístí hypotetické větrné elektrárny tak, aby se maximalizovalo množství vyrobené elektřiny a zároveň byl dodržen nutný rozestup mezi stožáry (obvykle délka pěti průměrů rotoru mezi sousedními elektrárnami).
  5. Výpočet technického potenciálu je završen vyřazením elektráren, jež by se staly nerentabilními v důsledku stínění jinými elektrárnami a následného poklesu průměrné rychlosti větru.
  6. Pro výpočet realizovatelných scénářů se počet míst, kde lze elektrárny postavit, dále redukuje dle faktorů ovlivňujících jejich praktickou realizovatelnost. Prvním uvažovaným faktorem jsou technická omezení na místní úrovni, např. střet s radary nebo nedostatečná infrastruktura. (U konzervativního scénáře se redukuje pravděpodobnost umístění elektrárny o 55 %, u optimistického o 45 %.)
  7. Dále se bere v potaz možný (ne)souhlas s výstavbou a postoje místních obyvatel a samospráv (redukce 45 % v konzervativním, resp. 5 % v optimistickém scénáři).
  8. K redukci dochází i u míst se zvýšeným přírodním, kulturním či estetickým významem, jež leží mimo zvláště chráněná území (redukce 30 %, resp. 25 %). K další redukci dochází u lesů a přírodních ploch (redukce 50 %, resp. 0 %), přírodních parků a oblastí systému Natura 2000 (ptačí oblasti a evropsky významné lokality; redukce 75 %, resp. 50 %).
  9. Poslední faktor omezuje počet větrných elektráren v okruhu 15 km (asi 700 km2) na zhruba 30, a to kvůli společenské přijatelnosti, ochraně krajinného rázu a zčásti kvůli kapacitě přenosové soustavy (redukce zhruba 70 % v obou scénářích).