Komu se zelení: Odkud se bere zelená elektřina?

Udržitelnější a ekologičtější energetické hospodářství je žhavým tématem posledních let a navzdory některým hlasům, volajícím, že kvůli koronavirovému výpadku ekonomiky bude zapotřebí naše zelené snahy na nějaký čas odstavit k ledu, jen tak nezmizí.

Pozvolný přechod na zelenou energii konkretizovala vláda letos v polovině ledna schválením energeticko-klimatického plánu, který počítá s nárůstem podílu obnovitelných zdrojů na celkové spotřebě energie na dvacet dva procent do roku 2030. Uvážíme-li, že už v roce 2018 byl průměr Eurozóny na 32 %, jde o závazek relativně mírný a je možné, že dojde k dalším změnám a rozšířením stanovených kvót.

Česká republika v současnosti využívá zelenou energii z pěti zdrojů – z biomasy, bioplynu, slunce, větru a vody. Na celkově vyrobené elektřině u nás se v roce 2018 podílela energie z obnovitelných zdrojů zhruba 11,7 %.

V širším měřítku můžeme za biomasu označit veškerou organickou hmotu na Zemi, včetně živočichů, rostlin, sinic, hub nebo bakterií. K energetickému využití je pochopitelně vhodná pouze její část. Tu tvoří buďto rostliny pěstované přímo za tímto účelem, mezi které patří například rychle rostoucí dřeviny (topol, olše, vrba, líska), travní porosty a obiloviny, anebo tzv. biomasa odpadní, čili zbytky ze zemědělské a živočišné výroby (sláma, zbytky krmiv, močůvka a další), odpad ze zpracování dřeva (piliny, pařezy, hobliny…), komunální odpad (zbytky potravin) nebo biologicky rozložitelný průmyslový odpad (papír, odpad z jatek…).

Před použitím pro energetické účely je potřeba biomasu zpravidla mechanicky zpracovat do podoby briket či pelet. Energii lze následně získávat především spalováním při vysokých teplotách a za dobrého promísení se vzduchem. Skvělých výsledků (účinnosti paliva až kolem 90 %) dosahuje biomasa například při kogenerační výrobě tepla či při pálení ve speciálních kotlích.

Větrníky, které vidíme v husté výsadbě spíše u našich německých sousedů než v našich luzích a hájích, fungují na principu zachytávání kinetické energie vzdušného proudění a jeho přeměny v energii otáčivého pohybu. K lopatkám rotoru čili vrtuli je připojen generátor a dochází k výrobě elektřiny. Ve své podstatě je energie větru pouze přetransformovanou energií slunečního záření, která zahřívá atmosféru nerovnoměrně, důsledkem čehož dochází k proudění vzdušných mas.

 Větrné elektrárny rozdělujeme především do dvou skupiny, a to podle osy otáčení rotoru – na horizontální (účinnější, ovšem závislé na směru proudění větru) nebo vertikální (méně účinné, ale na směru větru příliš nezáleží). 

Turbíny má pochopitelně smysl instalovat pouze do oblastí s vysokou povětrnostní aktivitou. Ty nejlepší lokality z hlediska větru jsou se u nás bohužel často nacházejí v chráněných územích (oblasti hraničních horských pásem), takže je pro účely výstavby větrných parků využít nelze. I přesto však bylo v Česku do konce roku 2019 instalováno celkem 213 větrných turbín o celkovém výkonu 340 MW.

odní elektrárny fungují díky pozemskému hydrologickému cyklu, neboli neustálému oběhu povrchové a podzemní vody. Ke svému chodu využívají potenciální (závislou na spádu) a kinetickou (závislou na rychlosti proudu) energii vodních toků. Nejjednodušší druh vodní elektrárny pracuje se zadržovací nádrží nebo přehradou, přičemž vypouštěná voda roztáčí turbínu a generuje elektřinu. U menších vodních děl na říčkách a potocích se téhož dosahuje pouhou silou vodního proudu. V přeneseném smyslu využíváme vodu i v elektrárnách tepelných, kde ovšem turbíny roztáčí vodní pára.

Na našem území můžeme vodní elektrárny rozdělit buď podle instalovaného výkonu, velikosti spádu, nebo podle využití vodního toku. Ačkoliv Jára Cimrman daroval Pražanům moře, poslední typ vodní elektrárny, který využívá slapových sil přílivu a odlivu, se u nás nevyskytuje. Zdaleka nejrozšířenější skupinou v Česku jsou na menších vodních tocích malé vodní elektrárny, tedy do 10 MW instalovaného výkonu. Ke konci roku 2019 činil jejich evidovaný počet 1604. Z velkých vodních děl je u nás nejdůležitější především soustava devíti přehrad – Vltavská kaskáda.

Celosvětově je vodní energie jedním z nejvýznamnějších obnovitelných zdrojů, v Evropě stojí téměř za polovinou generované zelené elektřiny. Celkový instalovaný výkon vodních elektráren na našem území ke konci roku 2019 činil celkem 944,52 MW. Kvůli trvajícím suchům se výkon bohužel meziročně snižuje.

Stejně jako biomasa má i bioplyn svůj původ v přírodě a biologických zbytcích. Vzniká například z travní nebo kukuřičné siláže, tekutých a pevných výkalů hospodářských zvířat nebo jiné organické hmoty, vystavené působení bakterií bez přístupu kyslíku – během tzv. anaerobní digestace. Bioplyn samotný se skládá převážně z metanu a oxidu uhličitého a přirozeně vzniká například v mokřadech, trávicích ústrojích savců, na skládkách odpadů, v čističkách odpadních vod nebo řízeně v bioplynových stanicích.

V České republice je tento zelený zdroj využíván především jako palivo v kogeneračních jednotkách (stejně jako příbuzná biomasa), kde dosahuje efektivity využití paliva až 95 %. V současnosti se podle České bioplynové asociace na našem území nachází 574 bioplynových stanic s celkovým instalovaným výkonem 367 MW a na celkové energii vyrobené z obnovitelných zdrojů se podílí zhruba z jedné čtvrtiny.

Ačkoliv stále nedokážeme plně využít ani zlomek energie, kterou k nám naše nejbližší hvězda nepřetržitě vysílá, zůstává Slunce největší perspektivou pro budoucí rozvoj obnovitelných zdrojů. Kromě toho, že jsme schopni energii jeho záření zachytávat přímo, vděčíme Slunci fakticky i za všechny ostatní obnovitelné zdroje, které svým působením na zemský povrch uvádí do chodu. 

Nejčastějším způsobem lapání solární energie jsou fotovoltaické články neboli solární panely, které dosahují účinnosti okolo 14‒20 %. Nejnovější technologie v odvětví, které jsou momentálně testovány v Izraeli, slibují nicméně efektivitu až kolem 25 %. Kromě solárních panelů existují ještě solární elektrárny termální či koncentrační, které pomocí heliostatických zrcadel soustřeďují sluneční záření do jednoho místa, většinou věže, kde dochází k akumulaci tepla, fungují tedy na podobném principu jako elektrárny tepelné. 

Ačkoliv u nás pochopitelně nepanují tak ideální podmínky jako v rovníkových oblastech, vyrábět energii ze slunečního záření se s našimi v průměru 1400‒1700 hodinami slunečního svitu ročně se stále vyplatí. V roce 2019 bylo na našem území evidováno celkem 28 554 slunečních elektráren o výkonu 2127,54 MW.