Asociace hydroenergetiků ČR

Malých vodních elektráren přibývá, ale pomalu.

Vodní energie
Řeky pro prapředky představovaly jednak dopravní trasy, jednak se jejich energie (potenciální a kinetická) využívala pro pohon vodních kol, která pak šetřila namáhavou lidskou nebo zvířecí práci. Ještě v roce 1930 bylo v tehdejším Československu evidováno téměř 17 tisíc elektráren, mlýnů a dalších zařízení využívajících vodní energii.
V padesátých letech minulého století byla většina z nich cíleně zlikvidována. Počátkem osmdesátých let 20. století bylo v ČR pouze asi 135 malých vodních elektráren (MVE), během deseti let vzrostl tento počet zhruba na 900.

S malými elektrárnami se počítá

V současné době je v ČR evidováno 1572 malých vodních elektráren s výkonem od 1 kW do 10 MW. Celkový instalovaný výkon dosahuje hodnoty 348 MW (zdroj: ERÚ), ročně MVE vyrobí okolo jedné terawatthodiny elektrické energie. Malé vodní elektrárny se na výrobě všech obnovitelných zdrojů, tedy větrných, solárních a vodních elektráren a bioplynových stanic, podílejí zhruba jedním procentem.
V loňském roce vyrobily naše malé vodní elektrárny 1 089 942 MWh (1090 MWh) a na celkové výrobě všech obnovitelných zdrojů (9 645 973 Wh) se podílely asi 11 %, na celkové výrobě elektřiny pak více než jedním procentem. S MVE se v energetickém mixu ČR počítá i nadále.
"V roce 2020 se předpokládá, že malé vodní elektrárny vyrobí celkem 1420 GWh elektřiny, na celkové výrobě elektřiny ze všech zdrojů se tak budou podílet hodnotou 1,72 %," uvedla Helena Petříková z tiskového oddělení MPO ČR.

Voda je považována za obnovitelný zdroj. Jako takový může přispívat k plnění indikativního unijního cíle dosažení dvacetiprocentního podílu OZE na hrubé domácí spotřebě v roce 2020. Zatímco Evropská unie považuje za malé vodní elektrárny zařízení do výkonu 5 MW, v ČR se za malou vodní elektrárnu (MVE) považují zařízení s výkonem do 10 MW včetně. V článku uvedené informace vztahující se jak na ČR, tak na ostatní členské země EU, jsou proto aplikovány na tuzemské měřítko 10 MW.

Podle informací MPO ČR je Česká republika ve využívání malé vody na 11. místě, měřeno velikostí instalovaného výkonu (348 MW). Nejvíce instalovaného výkonu v MVE je v Itálii - 2905 MW, dále ve Francii (2025 MW) a Španělsku (1942 MW), naopak nejméně ho je v Estonsku - pouhých osm megawattů. Například Slovensko má instalováno v MVE 102 MW, Polsko 273 MW, Maďarsko 15 MW.

Celkový instalovaný výkon v EU v roce 2012 dosáhl hodnoty 13 928 MW.

Výhody: Dlouhá životnost a malá údržba.

Malé vodní elektrárny se vyznačují podstatně delší životností, než je doba návratnosti investic na výstavbu. Vodní elektrárnu lze provozovat za předpokladu dobrého servisu a průběžných modernizací po desítky let. Důkazem je MVE Čeňkova Pila, která před dvěma lety oslavila 100 let od chvíle, kdy začala dodávat elektřinu pro město Kašperské Hory.

"Mezi výhody malých vodních elektráren patří určitě jejich plošné rozložení na většině území ČR, což přináší jednoznačná pozitiva i pro elektrizační soustavu. Část vyrobené energie je totiž okamžitě spotřebovávána v místě výroby, a tak dochází k eliminaci ztrát při jejím přenosu na dlouhé vzdálenosti.

Dalšími podstatnými výhodami jsou nulové emise a odpady, nezávislost na zásobování palivy a nepříliš náročná údržba. Ve srovnání s fotovoltaickými nebo větrnými elektrárnami nejsou změny výroby v závislosti na výkyvech klimatu okamžité a energetická soustava má větší prostor na přípravu nezbytných opatření," uvádí Martin Schreier, mluvčí pro obnovitelné zdroje z útvaru mediální komunikace Skupiny ČEZ. Ta vlastní 25 malých vodních elektráren o celkovém instalovaném výkonu 66,3 MW, jež ročně vyrobí více než 200 GWh elektřiny.

Nenáročnost údržby potvrzuje i Eduard Stach z firmy HydroCon, když říká, že elektrárny funguji téměř bezobslužně (Hlubocký zpravodaj č. 4/2014).

Levná elektřina pro každého.

"Výhodou energie vody proti energii větru je možnost poměrně jednoduché akumulace potenciální energie vody v nádržích vzniklých přehrazením vodních toků. Čím vyšší je hráz, tím větší je spád, a tím i výkon," vysvětluje M. Vítek z FEL ČVUT.

Dá se říci, že výroba MVE patří k nejlevněji získávané elektrické energii, která je nejen ekologicky čistá, ale v mnoha směrech i kladně ovlivňuje režim vodního toku. Většina malých vodních elektráren je provozována v průtočném režimu. Několik jich je provozováno ve špičkovém režimu, kdy po určitou dobu akumulují vodu pro tzv. špičkový provoz s vyšší cenou. MVE vzhledem k možnosti rychlého zprovoznění mohou tedy sloužit jako okamžitý zdroj energie v době energetických špiček.

Provoz všech vodních elektráren se řídí příslušným Manipulačním řádem. Z něho vyplývá, že nadřazeným subjektem je za všech okolností příslušné povodí. Při provozu je také třeba dbát na meteorologické predikce a příslušné legislativy a normy. Provoz musí reagovat na aktuální situaci na vodním toku (např. povodně) a pravidelně se vypořádávat s tzv. plávím, které přiteče po vodním proudu.

Kde lze elektrárnu postavit?

Obecně jsou rozhodujícími ukazateli k ohodnocení vhodnosti dané lokality pro využití vodního potenciálu dva základní parametry - využitelný spád a průtočné množství vody v daném profilu, který chceme využít. Dále je třeba sledovat, zda je v místě možné použít vhodnou technologii, jak daleko od MVE je rozvodná síť a jakou má kapacitu.

Z hlediska stavebního je třeba posoudit, zda má lokalita vhodné geologické podmínky pro výstavbu, jaký zásah do okolní přírody bude stavba vodního díla představovat, zda její provoz nebude obyvatele obtěžovat hlukem a podobně.

Z hlediska právního je třeba řešit majetkoprávní vztahy k pozemku, které mohou představovat velkou překážku, z hlediska technického pak zajištění dodržování odběru sjednaného množství vody a v neposlední řadě i způsob odstraňování naplavenin.

Ne každý vodní tok je vhodný pro výstavbu malé vodní elektrárny. Jeho voda by neměla být nadměrně znečistěná, ani chemicky (neměla by být agresivní vůči materiálům použitým při výstavbě MVE), ani mechanicky (neměla by obsahovat příliš mnoho přírodních nečistot typu listí, větve, stromy, uhynulé ryby, ale ani nečistot typu tuků z restauračních zařízení, komunálního odpadu jako PET láhve, igelitové tašky apod.).

"Z vody jsme již vytahovali i přepravní palety, odpadkové koše, boty, plastový nábytek a mnoho jiných věcí, které do vodního toku nepatří. Takové nečistoty jednak ucpávají česle elektrárny, a tím snižují její výkon, jednak vyžadují po vytažení z vody následnou ekologickou likvidaci, což zvyšuje náklady provozovatele MVE," uvádí Karel Kraus, předseda představenstva společnosti HydroCon. Ta je investorem přestavby MVE v Hluboké nad Vltavou a v budoucnu se chce zaměřovat na provoz vlastních MVE a vývoj jejich řídicích systémů.

Technologie se mění, konstrukce zůstávají.

Podobně jako v jiných oborech, i vodní energetika jde s dobou.

"Za posledních 25 let se změnily především řídicí systémy pro MVE, a to z hlediska jejich plné automatizace. V kombinaci s osazením elektronických čidel pro důležité provozní veličiny, jako jsou teplota, tlak, otevření a další, dokážeme plně ovládat stávající MVE z jednoho místa," upozorňuje mluvčí ČEZ.

"V této oblasti je stále velký potenciál pro aplikaci technologií dnes zcela běžných v průmyslové automatizaci, ale u MVE nepoužívaných, které umožňují nejen dálkový dohled a řízení elektrárny, ale i monitorování stavu MVE v reálném čase, optimalizaci výkonu a diagnostiku závad," říká K. Kraus.

Co se týče používaných turbín, základní konstrukce se podle něj sice příliš nemění, ale rozvoj výpočetní techniky se pozitivně podepsal na optimalizaci tvarů dílů těchto turbín. Změnily se také materiály užívané při výrobě MVE, např. plasty používané u kluzných dílů jak v turbínách, tak u dalšího vybavení elektráren (stavidla apod.).

Využitím nejmodernějších technologií lze zvyšovat efektivitu zpracování hydropotenciálu. Modernizované malé vodní elektrárny dokáží ze stejného množství vody vyrobit o pět až deset procent elektřiny více. Takovou technologií je například vírová turbína vyvinutá ve VUT Brno (za podpory Skupiny ČEZ), která je vhodná pro extrémně nízké spády (kolem dvou metrů).

Mnoho podmínek = podnikatelova smrt.

Rozhodnete-li se postavit na toku malou vodní elektrárnu, čeká vás dlouhé martýrium. Kromě stavebních povolení musíte mít u větších elektráren i státní autorizaci, bez jejího udělení není výstavba výrobny elektřiny možná. Podle energetického zákona č. 458/2000 Sb. ji uděluje MPO ČR.

"MVE je stavba jako každá jiná, je třeba projít standardním územním a stavebním řízením, včetně získání všech potřebných vyjádření dotčených stran. Oproti obvyklým stavbám je navíc třeba získat Povolení k nakládání s povrchovými vodami dle vodního zákona, u MVE s instalovaným výkonem nad 100 kW pak Státní autorizaci na výstavbu výrobny elektřiny. Pochopitelně je třeba mít smlouvu o připojení MVE s provozovatelem distribuční soustavy. Ta je spolu s dalšími dokumenty, jako jsou vyjádření OTE, potřebná k podání žádosti o Státní autorizaci, která je zase nutná pro získání územního rozhodnutí," popisuje nelehkou situaci Karel Kraus.

Podle něj je získání některých vyjádření časově i finančně náročné a vzhledem k jejich řetězení a průběžným změnám legislativy může docházet k situacím, v nichž si ani státní orgány nejsou jisté správným postupem.

Pro provoz MVE je dále nutno získat licenci pro podnikání v energetice, ovšem ta je v řetězu dokumentů, které provozovatel musí mít, až tím posledním článkem.

Současný vodní zákon a další předpisy vyžadují, aby provozovatel MVE zachovával tzv. minimální zůstatkový průtok v toku. To znamená, že se nikdy nesmí veškerá voda použít pro turbínu, ale část je nutno nechat protékat původním tokem, např. přes jez. Průtok stanovuje vodoprávní úřad individuálně pro každou MVE zvlášť a jeho nedodržení může být pokutováno nebo dokonce sankcionováno odebráním povolení pro nakládání s vodami.

Legislativa je dobrá, ale...

"Stávající legislativní úpravy zohledňují poměrně dobře přínos a specifika malých vodních elektráren. Na rozdíl od klesající podpory některým jiným druhům obnovitelných zdrojů pokračuje vývoj v oblasti podpory malých vodních elektráren kontinuálně," konstatuje M. Schreier. Provozní podpora elektřiny vyrobené z MVE totiž nebyla schválenou novelou zákona č. 165/2012 Sb. ukončena.

"Garantovaná výkupní cena pro malé vodní elektrárny, letos uvedené do provozu, ve výši 3,23 Kč/kWh je dobrým kompromisem mezi snahou o rozvoj tradiční výroby čisté elektřiny a současně eliminací tlaku větších kapacit obnovitelných zdrojů na růst cen elektřiny pro konečné spotřebitele," dodává mluvčí.

Karel Kraus však upozorňuje na to, že tato výše podpory se vztahuje jen na nové lokality, které jsou podle aktuálně platného cenového rozhodnutí ERÚ klasifikovány jako lokality, v nichž výrobna elektřiny nebyla připojena k distribuční síti po 1. 1. 1995. Provozní podpora jinak činí pouze 2,32 Kč/kWh.

Další výhrady má k legislativě. Ta podle něj obsahuje jednoznačně diskriminační požadavky, například Zákon o podporovaných zdrojích energie a jeho ustanovení, které ukládá výrobcům energie - tuzemským akciovým společnostem, povinnost mít zaknihované akcie, neboť jinak nebudou mít po 1. 7. 2014 nárok na podporu vyráběné energie.

"Jen naši společnost a její dva akcionáře tato větička v zákoně bude stát každý rok několik desítek tisíc korun plus jednorázové náklady za registraci u Centrálního depozitáře cenných papírů a náklady na změnu stanov bez ohledu na to, že naše společnost má již od svého založení akcie na jméno a její vlastnická struktura je tak naprosto transparentní," svěřuje se předseda představenstva společnosti, která už má s provozem MVE, a nyní její rekonstrukcí, nemalé zkušenosti.

Smráká se nad malými vodními díly?

Zatímco výstavba velkých vodních elektráren představuje značný zásah do životního prostředí a potenciál pro jejich stavbu už téměř není, určitý prostor pro budování malých vodních elektráren zde je. Podle M. Schreiera ze společnosti ČEZ existují na větších tocích zajímavé lokality, které stále dávají možnosti rozšiřovat výrobu elektřiny z vody.

Nemalý potenciál skrývají rekonstrukce odstavených starých malých vodních elektráren. Kromě toho je možné zvyšovat účinnost stávajících MVE instalací moderních a účinnějších turbín a soustrojí. V řadě míst stále fungují stroje staré kolem 100 let.

"V ČR je potenciál pro výstavbu MVE v nových lokalitách již takřka vyčerpán. Další zvyšování výkonu v MVE bude proto realizováno především v rámci rekonstrukcí již provozovaných MVE," uvedla pro tento list H. Petříková z MPO ČR.

Zásadním problémem je však ekonomika, a v praxi často i byrokracie. Vodní díla jsou dnes často zcela zničená a jejich vybudování je velmi nákladné a často administrativně složité. Pro úspěšné získání všech povolení je třeba dodat celou řadu vyjádření, jejichž obstarání stojí čas a peníze, a to i v situaci, kdy dotčení úředníci s investorem dobře spolupracují.

Potvrzují to i zkušenosti majitelů společnosti HydroCon, kteří "vědí své".

Dočkáme se dalších krásných děl?

Ve prospěch většího využívání vodních toků, ať už výstavbou nových, či spíše rekonstrukcí stávajících a nevyužívaných MVE, mluví i to, že na výstavbu lze získat investiční dotaci. Až do roku 2013 byly podnikatelům k dispozici peníze z fondů EU v rámci program EKO-ENERGIE, spravovaného agenturou Czechinvest.

Obce a neziskové subjekty mohly využít Operační program Životní prostředí. Letos však ve výzvě Státního programu na úsporu energie a využití obnovitelných zdrojů energie (program EFEKT) malé vodní elektrárny nejsou.

"Rozhodnutí upustit od podpory této aktivity bylo výsledkem dvou faktorů. Jednak došlo ke snížení rozpočtu programu EFEKT a následné orientaci podpory spíše do neinvestičních projektů, jednak nastal překryv výzvy z tohoto programu a výzvy z programu EKO-ENERGIE v Operačním programu podnikání a inovace (OPPI), který má větší finanční možnosti. Programovací období OPPI bylo ukončeno v roce 2013.

V podkladech na další programovací období tohoto operačního programu už malé vodní elektrárny opět figurují. Pokud předložené dokumenty budou Evropskou komisí schváleny, dá se na začátku roku 2015 očekávat nová výzva," uvedla Helena Petříková. Proti tomuto poměrně optimistickému sdělení však jdou reálné zkušenosti provozovatelů.

"Vezmeme-li v úvahu náklady spojené se získáním dotace, které mohou jít do stovek tisíc, je otázkou, jestli se provozovateli MVE dlouhodobě vůbec vyplatí o dotaci na výstavbu elektrárny usilovat - stát mu totiž dotační peníze sebere jinde, a to jednou pro vždy, zatímco dotace na výstavbu je jednorázová," myslí si K. Kraus s odkazem na změnu, která byla poprvé zapracována do Cenového rozhodnutí ERÚ č. 4/2012 ze dne 26. 11. 2012 a která vymezuje procentuální krácení podpory vyrobené elektřiny v případě, že investor přijal na výstavbu výrobny dotaci.

"Paradoxní je, že podpora ekologicky čistých udržitelných zdrojů typu MVE je krácena podstatně více než např. podpora výroby elektřiny v kogeneračních jednotkách spalujících zemní plyn, tedy fosilní palivo," dodává K. Kraus.

Pravdou však je, že tato krásná vodní díla a výrobny elektřiny šanci zatím stále mají.

Princip MVE

Elektřina z malé vodní elektrárny je vyráběna přeměnou vodní energie na elektrickou. Voda svým proudem roztáčí vodní turbínu pohánějící elektrický generátor, a tím vyrábí elektrickou energii.

Množství vyrobené energie závisí na dvou faktorech: spádu, tedy rozdílu horní a dolní hladiny, a průtoku, čili množství vody, které v daném profilu může protéct. Zjednodušeně se dá říci, že pro menší spády (do 20 metrů) se hodí turbína Kaplanova, pro střední (20 až 100 metrů) Francisova a pro největší spády (od 100 metrů) pak Peltonova.

Malé vodní elektrárny mohou být:

-- průmyslové (od 1 MW)
-- minielektrárny (do 1 MW)
-- mikrozdroje (do 0,1 MW)
-- domácí (do 35 kW)

Podle spádu

-- nízkotlaké (do 20 m)
-- středotlaké (20-100 m)
-- vysokotlaké (od 100 m)

Podle nakládání s vodou

-- průtokové
-- akumulační
-- přečerpávací

AUTOR: Eva Vítková
ZDROJ: Energetika

Energie vody, resp. vodních toků, byla středem zájmu lidí odnepaměti. Využití vodní energie má u nás dlouhou tradici. Jak na tom jsou malá vodní díla dnes? Vyplatí se je obnovovat, či stavět, a jaká bude jejich budoucnost?