Exkurze za obnovitelnými zdroji energie v Rakousku

Jihočeské občanské sdružení pro záchranu prostředí Calla zorganizovalo 30. dubna 2009 exkurzi do Rakouska zaměřenou na obnovitelné zdroje energie a jejich vliv na životní prostředí. Navštívili jsme dvě malé vodní elektrárny, bioplynovou stanici v Gutau, větrnou elektrárnu ve Spörbichlu a česko-německou výstavu ve Windhaagu.

Exkurzi předcházely tři pracovní workshopy pořádané sdružením Calla věnované problematice obnovitelných zdrojů energie. Pro návštěvu byly vybrány realizace, které jsou zvláště ohleduplné k okolní přírodě a krajině. Exkurze se uskutečnila díky finanční podpoře grantu z Islandu, Lichtenštejnska a Norska v rámci Finančního mechanismu EHP, prostřednictvím Nadace rozvoje občanské společnosti a s pomocí Energy Centre České Budějovice.

Malé vodní elektrárny
Energie proudící vody je lidstvem využívána již odpradávna. Před 2. světovou válkou bylo na dnešním území České republiky provozováno více než 11 000 malých vodních elektráren (s instalovaným výkonem do 10 MW). Dnes je jich u nás v provozu přibližně jen 1 300, navíc většina z nich je vybavena zastaralou nevyhovující technologií.

V Rakousku mají vodní elektrárny také bohatou tradici, v posledních letech jsou navíc výrazně podporovány jejich přestavby a rekonstrukce. Výroba elektřiny z vodních zdrojů zde kryje 65 % spotřeby, což odpovídá více než 11 800 MW ročně (ve srovnání s 2 200 MW získaných z vodních elektráren v České repub­lice). V současnosti je zde v provozu přibližně 2 500 malých vodních elektráren, přičemž většina z nich má výkon menší než 1 MW.

Malá vodní elektrárna s výkonem 38 kW leží v obci Schlägl (obr. 1). Elektrárnu provozuje místní klášter, který je z ní také zásobován elektrickou energií a financoval její nedávnou rekonstrukci. Přeměnu energie zajišťuje místo turbíny jednoduchý Archimédův šroub v turbínovém provozu, kde voda přitéká volně k prvním závitům šroubu, do nichž se vlévá (obr. 2).

Rekonstrukce vodní elektrárny byla realizována podle platných evropských a rakouských předpisů, velký důraz byl kladen na minimální narušení místního ekosystému. Instalovaný vodní šroub má průměr 2,4 m a hltnost 2 200 l/s. Při testech byla naměřena účinnost 86 %, po odečtení ztrát 72 %. Toto provedení má ve srovnání s klasickou Kaplanovou turbínou jednodušší konstrukci, a tedy i nižší náklady při zachování vysoké mechanické účinnosti. Pro daný případ bylo zvolené řešení jednoznačně výhodnější. Celá rekonstrukce vodní elektrárny stála 200 000 eur, přičemž náklady na stavbu a technologii byly přibližně ve stejném poměru. Zajímavou částí elektrárny je rybí přechod, který musí zajistit snadnou průchodnost pro ryby (obr. 3).

Na jeho konstrukci jsou v předpisech kladeny přísné požadavky, musí se respektovat historický výskyt rybích druhů a také velikost ryb. Přechod je řešen svislými štěrbinami a umožňuje proplouvání ryb až do délky 90 cm. Náklady čistě na jeho konstrukci byly v porovnání s celkovými náklady relativně vysoké – 28 000 eur. U větších vodních elektráren bývá tento poměr nižší.

Vodní elektrárna v sousední obci Aigen prošla v minulých letech kompletní rekonstrukcí. Původně na jejím místě stál vodní mlýn, který byl posléze vystřídán pilou a v minulém století vodní elektrárnou. Jednalo se o průtočnou elektrárnu s Francisovou turbínou, která však pro daný případ nebyla vhodná a zařízení pracovalo s účinností menší než 50 %. Nebylo možné pouze její rozšíření, bylo proto postaveno zcela nové zařízení s Kaplanovou turbínou, která zajišťuje vysokou účinnost i při kolísající výšce vodního sloupce (obr. 4 a 5).

Nová elektrárna má instalovaný výkon 120 kW, spád 2,3 m a hltnost 6 500 l/s. Oběžné kolo se čtyřmi lopatkami má průměr 1,4 m. Celá rekonstrukce stála 440 000 eur, samotná turbína pak 120 000 eur. Také u této elektrárny byl pečlivě řešen rybí přechod – zde bylo kvůli většímu prostoru možné využít obtok kaskádou s balvanitým skluzem (obr. 3). Tato konstrukce je jedna z nejpřirozenějších a nejúčin­nějších forem rybího přechodu.

Obr. 2: Archimédův šroub využitý pro přeměnu energie	Obr. 3: Rybí přechod u vodní elektrárny ve Schläglu (vlevo) a v Aigenu (vpravo)

Bioplynová stanice v Gutau
Výroba bioplynu je vedle solární energie nejprogresivněji se rozvíjející oblast obnovitelných zdrojů energie. První bioplynové stanice (BPS) se začaly uvádět do provozu v 70. letech minulého století zejména u čistíren odpadních vod. Až do roku 2004 však tento obor v Česku stagnoval, teprve díky dotacím a garancím výkupní ceny elektřiny začal počet BPS v ČR narůstat. V současnosti je u nás v provozu více než 50 těchto zařízení a odhaduje se, že do roku 2015 bude postaveno až 400 dalších BPS.

V Rakousku jsou v současnosti v provozu stov­ky těchto stanic, BPS v Gutau je jedna z nejnovějších (obr. 6). S výstavbou se započalo v červenci 2007, v únoru 2008 již byla stanice v provozu. Na jejím zřízení se domluvilo pět místních zemědělců, kteří její vznik spojili se založením firmy zajišťující centrální zásobování teplem blízké vesnice. Náklady na vybudování BPS bylo 350 000 eur, dalších 120 000 eur stála síť pro rozvod tepla. Zařízení je dimenzováno na 250 až 500 kW, výkon je regulován podle okamžité potřeby. Výhodou spojení BPS s rozvodem tepla je 100% odvod odpadního tepla do sítě CZT. To je také jedna z hlavních podmínek posuzovaných v Rakousku při schvalování žádosti o zřízení nové BPS.

Bioplynová stanice využívá pro fermentační proces fytomasu získanou siláží rostlinných zbytků místní zemědělské výroby a energetických plodin (zejména kukuřice a prosa). Siláž probíhá ve dvou etapách – po žních se zaváží obilí, pozdě na podzim pak kukuřice. Pro zvýšení efektivnosti se do fermentoru přidává také hovězí kejda získaná od cca 100 ks dobytka. Cena hovězí kejdy však během posledních let několikanásobně vzrostla, proto se již používá jen doplňkově a hlavní materiál pro výrobu bioplynu tvoří rostlinná fytomasa.

Siláž je ze skladovacího prostoru dávkována do fermentační nádrže automaticky šnekovým podavačem dle aktuální potřeby v rozmezí od 450 do 500 kg/h. Fermentor tvoří dva prstence – vnější a vnitřní. V každém z nich materiál setrvává 35 dnů, teplota je přísně kontrolována a udržována na 40 °C. Bioplyn se odebírá potrubím pod střechou vnitřního prstence, denně se odebere přibližně 4 200 m³ bioplynu s obsahem methanu 54 %. Digestát je používán v místním zemědělství jako kvalitní hnojivo. Ve srovnání s fosilními palivy dochází díky této BPS k úspoře cca 1 600 tun CO₂ ročně.

Výroba bioplynu Technologie výroby bioplynu je známá již celá desetiletí a spočívá v procesu anaerobní fermentace, kdy dochází, bez přístupu vzduchu a za přítomnosti mikroorganismů, k rozkladu organické hmoty a k uvolnění bioplynu, který je možno dále využívat ke spalování v kogeneračních jednotkách za současné produkce elektrické energie a tepla. Bioplyn je bezbarvý plyn tvořený převážně methanem (CH4) a oxidem uhličitým (CO2). Vedlejším produktem anaerobní fermentace je fermentační zbytek (digestát), který lze využít jako kvalitní hnojivo na zemědělské pozemky nebo jako surovinu pro výrobu kompostu.

Obr. 6: Bioplynová stanice v Gutau

Větrná elektrárna Spörbichl
Další zastávka exkurze byla u dvojice větrných elektráren Spörbichl postavených v roce 1999 v nadmořské výšce 921 m. Počáteční investice byla 1,3 mil. eur, přičemž 0,5 mil. eur poskytli občané blízké obce Windhaag, kteří se tak zároveň stali podílovými vlastníky elektrárny, a podílejí se i na zisku z prodeje elektřiny.
Obě turbíny jsou identické – typ Vestas V 47 o průměru rotoru 47 m a výšce osy rotoru 65 m. Instalovaný výkon každé z turbín je 660 kW, průměrný roční výkon za uplynulých 10 let provozu byl 1,5 GWh, což představuje elektřinu pro přibližně 430 domácností. V gondole turbíny se strojovnou jsou umístěny dva generátory s rozdílným výkonem, které se přepínají podle rychlosti větru, aby byl provoz efektivní.

Místostarosta obce Windhaag, který nám větrnou elektrárnu představil, zmínil typická úskalí provázející větrné elektrárny: hlučnost provozu, ohrožení ptactva a vrhající stín, který může obtěžovat obyvatele bydlící v okolí. Podle jeho slov se však s těmito problémy nepotýkají a žádné stížnosti nebyly. Obyvatelé vesnice byli přizváni již k plánování stavby a zastupitelé jim dali prostor k vyjádření jejich postoje. Již během přípravné fáze však žádné negativní názory nezaznamenali, o pozitivním přístupu a důvěře obyvatel svědčí také jejich nákup investičních podílů. Střety s ptactvem nebyly zaznamenány a nebyl pozorován ani úbytek či přesun ptáků vyskytujících se v této lokalitě. Jedi­ný problém, který v souvislosti s elektrárnou provozovatelé doposud řešili, bylo zasažení bles­kem, které si vyžádalo menší opravu lopatek.

Výstava ve Windhaagu
Obec Windhaag u Freistadtu v Horním Rakousku by mohla být dobrým příkladem při řešení energetických koncepcí a využívání obnovitelných zdrojů energie. O prosazování využívání obnovitelných zdrojů energie se zde snaží již od roku 1991, o realizaci mnoha projektů se zasadil místní starosta A. Klepatsch, který je v obci starostou již 14 let. Obec již získala několik evropských ocenění za ukázkové využívání trvale udržitelných forem energie. Mezi nejdůležitější zrealizované projekty patří již zmíněná větrná elektrárna Spörbichl, dále rekonstrukce výtopny na dřevní štěpku a instalace velkého množství solárních kolektorů a fotovoltaických zařízení.

Obec nabízí pro návštěvníka kromě zhlédnutí těchto realizací také zajímavou výstavu „Naše cesta k energetické nezávislosti“, na jejíž přípravě se ve velké míře podíleli obyvatelé obce a která mapuje energetickou situaci v obci a potenciál využití obnovitelných zdrojů energie (obr. 7). Informaci k zamyšlení nám poskytl místostarosta obce, podle kterého energetické aktivity v obci započaly v souvislosti s protesty Rakouska při spuštění elektrárny Temelín. Zastupitelé obce si tehdy položili otázku – jak jsme na tom s energií my a co můžeme pro životní prostředí udělat? Výstava je velmi působivá a zaujme jak odborníky, tak širší veřejnost. K lepšímu porozumění českého návštěvníka přispívají i dvojjazyčné německo-české popisky u exponátů.

Zdroj: http://calla.cz, htt://mve.energetika.cz, http://ec.europa.eu, http://biom.cz, http://www.eccb.cz
Foto: Petra Šťávová

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.