Větrná energie v Severním moři
Obrovský potenciál a velké problémy
Po překvapivém rozhodnutí německé vlády o odstavení všech jaderných elektráren do roku 2022 a definitivním odchodu od jaderné energie v Německu a nakonec v celé EU obrovsky vzrostl zájem o obnovitelné zdroje energie. Zejména je zájem o energii větrnou, která má největší předpoklady a možnosti nahradit energii z jádra. Protože vhodné lokality pro umístění větrných turbín na pevnině jsou již v podstatě vyčerpány, soustřeďují odborníci nyní pozornost především na stavbu obřích větrných elektráren na volném moři, které by mohly výrazně přispět ke zvětšení podílu obnovitelných energií v evropském energetickém mixu. Větrná energie patří k nestálým zdrojům energie, a přitom větrné elektrárny na volném moři dokážou poskytnout výkon, který je větší a předvídatelnější než na pevnině.
Stavba větrných elektráren na volném moři rychle pokračuje
Výstavbu větrných elektráren na volném moři podporuje také Evropská asociace pro větrnou energii EWEA (European Wind Energy Association). Podle její zprávy (1) bylo v průběhu prvního pololetí 2011 postaveno na volném moři v Německu, Norsku a ve Velké Británii 101 nových větrných turbín s celkovým instalovaným výkonem 348 MW. K 30. červnu 2011 bylo na hladině evropských moří v provozu 1 247 větrných turbín s celkovou kapacitou 3 284 MW, které jsou soustředěny ve 44 větrných farmách v devíti evropských zemích (obr. 1) a jsou plně připojeny k rozvodné síti. V současné době se v Evropě staví na volném moři dalších jedenáct větrných farem s celkovou kapacitou 2 844 MW a plánovanými náklady přes 8,5 mld. eur. K největším patří větrná farma Gwynt y Môr (velšský výraz pro „vítr na moři“) v Liverpoolském zálivu, asi 18 km od pobřeží severního Wallesu, kde bude na ploše 79 km2 postaveno 160 větrných turbín o výkonu 3,6 MW s celkovým instalovaným výkonem 576 MW. Součástí projektu je kabelové podmořské propojení s pevninou a připojení do rozvodné sítě. Výstavba tohoto energetického gigantu s výkonem srovnatelným s jedním blokem jaderné elektrárny byla zahájena v roce 2011 a dokončena má být v roce 2014 s předpokládanými náklady více než 2 mld. eur. Po dokončení má větrná farma zásobovat elektrickým proudem asi 800 000 domácností na pevnině. Experti EWEA jsou přesvědčeni, že pouhých osm obřích mořských větrných farem o rozloze 100 × 100 km by dokázalo uspokojit celou kontinentální poptávku po elektrické energii.
Evropský projekt Windspeed
Jestliže budou mít investoři a výrobci větrných elektráren vytvořeny příznivé podmínky, mohli by na hladině Severního moře vybudovat do roku 2030 větrné elektrárny o celkovém výkonu až 135 GW. K tomuto závěru alespoň došla studie s názvem Roadmap to the deployment of offshore wind energy (2), která byla vypracována v rámci evropského projektu Windspeed. Na projektu Windspeed, který podporuje Evropská komise jako součást evropského programu International Energy Europe, spolupracují experti výzkumných ústavů ze šesti zemí sousedících se Severním mořem (Belgie, Dánska, Německa, Nizozemí, Norska a Velké Británie) pod vedením nizozemského střediska pro výzkum energie ECN (Energy Research Centre of the Netherlands). Projekt je zaměřen na rozvoj evropské mořské větrné energetiky a studie představuje podrobný plán na rozmístění větrných elektráren ve střední a jižní části Severního moře do roku 2030.
Podrobná analýza ploch pro výstavbu větrných elektráren
Odborníci Německého střediska pro letectví a kosmonautiku (DLR) (3) pomocí nového geografického informačního systému (GIS) identifikovali v Severním moři lokality vhodné k umístění větrných elektráren, které berou v úvahu i jiné uživatele moře. Tento programový nástroj totiž umožňuje účelně propojit údaje o průměrných silách větru a hloubkách moře s údaji o chráněných mořských oblastech, pravidelných lodních cestách nebo o umístění plošin pro těžbu zemního plynu a ropy. Díky tomu mohli vědci vyznačit lokality, které jsou ke stavbě větrných elektráren zvláště vhodné, ale také lokality, které pro takové využití vůbec nepřipadají v úvahu nebo konkurují současnému využití Severního moře. V rámci projektu Windspeed byla poprvé zpracována inventura všech forem využití Severního moře překračující hranice jednotlivých zemí. Takto shromážděné údaje umožňují vypočítat náklady na výstavbu větrných farem v různých lokalitách a zvolit pro každé stanoviště nejlepší a nejvhodnější technické řešení (obr. 2). Studie současně doporučuje politikům, jak mají jednat, aby mohla být větrná energie v Severním moři optimálně využívána v souladu s ostatními formami využití Severního moře.
Větrná energie na moři má kapacitu 135 jaderných elektráren
Státy sousedící se střední a jižní částí Severního moře (Belgie, Dánsko, Irsko, Německo, Nizozemí, Norsko a Velká Británie) mají velký zájem o to, maximálně využít mořskou větrnou energii pro výrobu elektřiny. Odborníci odhadují, že na hladině Severního moře je možné v uvedené oblasti instalovat větrné elektrárny o celkovém výkonu až 135 GW, což je kapacita zhruba 135 jaderných elektráren velikosti Temelína. Studie projektu Windspeed poprvé popisuje, jaké rámcové podmínky je třeba v celé EU vytvořit, aby bylo možné větrné elektrárny na hladině Severního moře v takovémto rozsahu do roku 2030 optimálně postavit. Současně doporučuje, jakým způsobem minimalizovat negativní důsledky na jiné funkce moře, na životní prostředí, ale i na kontinentální rozvodné sítě a jejich stabilitu, které by s tím mohly být spojeny. Jestliže budou státy sousedící se Severním mořem realizovat své současné národní akční plány na ochranu klimatu a výstavbu zdrojů obnovitelných energií, mohly by být v Severním moři do roku 2020 postaveny větrné elektrárny o celkovém výkonu asi 35 GW, což odpovídá více než desetinásobku současného stavu. Vzhledem k dlouhým projekčním dobám nepovažují odborníci rychlejší výstavbu větrných elektráren do té doby za reálnou.
V následujících letech až do roku 2030 je však časový prostor pro projektování již dostatečně velký, takže v této dekádě by bylo podle studie možné instalovat ve vodách Severního moře další větrné elektrárny s elektrickým výkonem až 100 GW. Tím by celkový instalovaný výkon všech mořských větrných elektráren v roce 2030 vzrostl v porovnání se současným stavem více než čtyřicetkrát. Bude to ovšem technicky i ekonomicky gigantický úkol, neboť to znamená udržovat v té době na moři v provozu pro představu 27 000 větrných turbín s dosud největším jednotkovým výkonem 5 MW. Přitom ale bude třeba obří větrné elektrárny postavené v pobřežních vodách Severního moře navzájem propojit podmořskými vysokonapěťovými kabely, aby si v případě potřeby mohly vypomáhat (když nebude vítr v Belgii, budou elektrickou energii do sítě dodávat třeba větrné turbíny z Irska), a také propojit s pevninou. Důležitým předpokladem je urychlení výstavby evropské inteligentní supersítě (super smart grid), tedy jakési „dálniční“ přenosové soustavy nadřazené současným národním přenosovým sítím, která s využitím techniky přenosu stejnosměrného proudu velmi vysokým napětím (HVDC) umožní bezpečně a spolehlivě přenášet elektrickou energii ze Severního moře napříč kontinentem.
Politici musí pro rozvoj výroby elektřiny z větru vytvořit předpoklady
Potenciál mořské větrné energie, vypočítaný ve studii Windspeed, bude možné podle odborníků využít pouze tehdy, když pro to budou nejenom v zemích ležících na březích Severního moře, ale v celé EU, vytvořeny vhodné rámcové podmínky. Především však politici musí pro větrné elektrárny na moři co nejdříve vyčlenit větší plochy než dosud. Pro bezpečnost projektování na straně investorů jsou také důležité pro všechny země platné podmínky připojování větrných elektráren do rozvodné sítě, státem garantované zvýhodnění (bonifikace) větrné energie a závazná pravidla přenosu proudu. Mořské větrné elektrárny představují významný domácí evropský zdroj elektrické energie s obrovským potenciálem, který podle některých odborníků EWEA dokonce převyšuje energetický potenciál ropy z celého Středního východu, ale jeho plné využití bude ještě vyžadovat mnoho politických jednání, technického úsilí a obrovské finanční prostředky.
Vítejte v programu Windspeed!
Rozmístit větrné elektrárny na volném moři by mohlo výrazně přispět ke zvětšení podílu obnovitelných energií v evropském energetickém mixu. Avšak konkurenční využití moře, náklady, integrace do rozvodných sítí a jiné bariéry jsou důležité problémy, které brání rychlejšímu využití větrné energie.
Projekt Windspeed se snaží přispět k překonání těchto překážek vypracováním cestovní mapy (roadmap), která určuje realistický cíl a způsob, jak do roku 2030 optimálně využít mořskou větrnou energii ve střední a jižní části Severního moře (Belgie, Dánsko, Německo, Nizozemí, Norsko a Velká Británie). Cestovní mapa také identifikuje bariéry a možnosti vzniku přebytků proudu v severoevropské rozvodné síti, přičemž podává doporučení, jak se s nimi vypořádat.
V rámci projektu Windspeed byl vypracován program pro podporu rozhodování DSS (Decision Support System) s využitím nového geografického informačního systému (GIS). Program usnadní kvantifikaci porovnání (trade-offs) mezi cenou elektřiny vyrobené z větru na volném moři a omezeními nevětrných (non-wind) funkcí moře a náklady na ochranu přírody. Tento program poskytne také lepší základ pro rozhodování politiků při určování priority a při výběru lokalit pro využití větrné energie ve střední a jižní části Severního moře.
Evropský projekt Windspeed je zaměřen na rozvoj mořské větrné energetiky a vyhledání vhodných míst pro stavbu mimopobřežních větrných farem v Severním moři. Program DSS umožňuje zpracovat přehledové mapy ukazující vhodné lokality pro stavbu větrných farem, které berou v úvahu i jiné uživatele moře (dopravní cesty, rybolov, těžbu plynu a ropy) a přírodní chráněné oblasti (Natura 2000). Konsorcium projektu Windspeed shromáždilo důležité soubory dat o současném využívání Severního moře, o přírodních chráněných oblastech i soubory dat potřebné pro výpočet potenciálu a nákladů na využití větrné energie na volném moři. Tyto soubory dat byly modifikovány, harmonizovány a vloženy do programu GIS založeném na systému DSS, který byl vyvinut v rámci projektu. Nástroj DSS bude dokončen během krátké doby.
Devět států EU se nyní rozhodlo, že rozvoj mořské větrné energetiky podpoří a začne pracovat na vzájemném propojení svých větrných farem. Bude to efektivnější a bezpečnější. Projekt by měl zabránit přetěžování přenosové sítě, nebo naopak jejímu nedostatečnému využívání. Akce na výstavbu podmořské vysokonapěťové sítě se zúčastní Belgie, Dánsko, Německo, Francie, Irsko, Lucembursko, Nizozemí, Velká Británie a Švédsko. Obří větrné elektrárny vybudované v pobřežních vodách Severního moře budou navzájem propojeny podmořskými vysokonapěťovými kabely a v případě potřeby si budou moci vypomáhat.
Říká se jim mimopobřežní větrné farmy
Ve vodách Severního moře jich nyní stojí bezmála třicet. V jistém smyslu představují unijní příspěvek k ochraně klimatu. Světový rekord drží belgický projekt C-Power. Leží více než 28 km od přístavního města Blankenberge, vrtule jeho turbín mají v průměru 198 m. A staví se další „větrný rekordman“ – větrná farma Belwind roste 37 km od belgického pobřeží. Podobné větrné farmy mají unii už zanedlouho dodávat desetinu veškeré elektrické energie.
Jak však v souvislosti s Německem upozorňuje společnost ČEPS, může větrná energie při silnějším větru natolik zatížit přenosovou síť v Česku, že ta může i zkolabovat.
„Potenciál větrné energie ze severních moří je enormní, převyšuje dokonce i potenciál ropy z celého Středního východu,“ tvrdí autor větrného projektu, belgický ministr energetiky Paul Magnette.
„Tento unikátní projekt není zajímavý pouze pro severomořské státy, ale pro celou unii. V budoucnosti totiž umožní dosáhnout potřebného energetického mixu,“ dodal Paul Magnette po podpisu dohody. Přímé propojení větrných farem zatím existuje jen mezi Británií, Francií a Belgií a mezi Nizozemím a Norskem (které ovšem není členem EU).
Větrná asociace EWEA má důvody, proč lobbovat, ve hře je hodně peněz, nicméně i experti Evropské komise uznávají, že význam větrných elektráren umístěných ve vodách Severního moře bude v nejbližších letech strmě vzrůstat.
„Mořské větrné farmy představují domácí evropský zdroj elektrické energie s obrovským, a zatím v podstatě nevyužitým potenciálem,“ konstatuje vůbec první evropská zpráva o větrné energii získávané z moře z konce roku 2008. V dokumentu Evropské komise je dále uvedeno, že v roce 2020 se kapacita mořských větrných farem zvýší – v porovnání se současným stavem – až čtyřicetkrát, a v roce 2030 dokonce stokrát.
Zdroj: Elektro, str. 44: Inovace, technologie, projekty - Ing. Karel Kabeš
Literatura: (1) EWEA Press Release: EU offshore wind power shows solid growth in first half of 2011 (27. 07. 2011).
(2) Windspeed: Roadmap to the deployment of offshore wind energy. Dostupné na http://www. windspeed.eu/media/publications/WINDSPEED_Roadmap_110719_final.pdf (3) DLR Presseinformation: Offshore Windkraft in der Nordsee – riesige Potenziale und große Herausforderungen
