Vodná energia

POZADIE

Rozdelenie. Vodné elektrárne sa rozdeľujú na veľké vodné elektrárne, ktoré majú inštalovaný výkon viac ako 10 MW a malé vodné elektrárne (MVE). Horná hranica pre klasifikáciu MVE je v každej krajine odlišná, no inštalovaný výkon do 10 MW sa postupne stáva normou v krajinách EÚ. Túto klasifikáciu akceptuje aj Európska asociácia malých vodných elektrární (ESHA – European Small Hydropower Association).

Princíp. Vodné elektrárne fungujú na princípe premeny mechanickej energie vody na elektrickú energiu. Vodný prúd prechádza kanálmi turbíny a vteká do opačne zakrivených lopatiek obežného kola, čím lopatky roztáča a odovzdáva im svoju mechanickú energiu. Mechanická energia sa pomocou elektrických generátorov mení na elektrickú energiu. Produkovať sa môže nepretržite počas celého dňa a výroba sa dá plánovať. Elektrina sa vyrába v malých vodných elektrárňach (MVE) a využíva sa priamo na mieste vzniku. Vodné elektrárne majú spravidla veľmi dlhú životnosť(60-70 rokov a viac).

Účinnosť vodných elektrární z nich robí vysoko efektívne zariadenia, dosahuje až 96 %. Je spôsobená spoľahlivou premenou pohybovej energie padajúcej vody na mechanickú, ktorá poháňa generátor. Priemerná účinnosť vodných elektrární je v porovnaní s elektrárňami na fosílne palivá dvojnásobne vyššia.  

Pri využití energie vody sú rozhodujúce najmä 2 veličiny: prietokové množstvo vody (m3/s) a výška spádu vody. Výkon vodnej elektrárne je priamo úmerný týmto dvom faktorom. Na ich základe sa navrhne konštrukcia a typ vodnej elektrárne.  Spád vodného toku môže byť prirodzený, najmä pri menších tokoch, alebo umelo vytvorený. Umelý spád sa vytvorí prehradením toku hrádzou alebo priehradou.

VODNÁ ENERGIA NA SLOVENSKU

Spotreba. Vodná energia je na Slovensku najviac využívaný obnoviteľný zdroj energie. Vo veľkých vodných elektrárňach sa v súčasnosti vyrába 4448 GWh elektrickej energie ročne a v malých vodných elektrárňach (MVE) 284 GWh elektrickej energie ročne.

Hydroenergetický potenciál. Výška technického hydroenergetického potenciálu (HEP) vodných tokov na Slovensku dosahuje 6700 gigawatthodín (Gwh)/rok. Využíva sa 70,6 % HEP, čo predstavuje  4732 Gwh/rok. Podľa údajov Ministerstva životného prostredia z roku 2010 je nevyužívaný hydroenergetický potenciál Slovenskej republiky 29,4%, teda 1968 Gwh/rok.

História. Slovensko má dlhú históriu využívania vodnej energie. Existencia prvej banskej vodnej elektrárne v Žakarovciach sa datuje od roku 1892. V období vzniku Československej republiky (1918) bolo u nás celkom 37 vodných elektrární. Krajina tak zaujala čelné miesta v rámci Európy nielen v ich počte, ale i technickom vybavení. Vojnové roky, no najmä obdobie po roku 1948 znamenalo zánik a úpadok väčšiny MVE. Oživenie vodnej energie sa začala až koncom 70. rokov. Symbolizovali ju vodná elektráreň Kráľová a sústava vodných diel Gabčíkovo – Nagymaros, ktorej výstavba sa začala v roku 1978 a spustená do prevádzky bola na jeseň 1992.

Súčasnosť. Slovenská republika má v súčasnosti vybudovaných 25 veľkých vodných elektrární, najväčšou je Vodné dielo Gabčíkovo s výkonom 720 MW. Ďalšími sú napr. Čierny Váh, Liptovská Marq, Ružín a Dobšiná, ktoré plnia tiež funkciu regulačného zdroja.

Využiteľnosť hydroenergie závisí na geografii krajiny. Vzhľadom na členitý reliéf Slovenska je podstatná časť vodnej energie rozptýlená v malých vodných tokoch. Ich energia sa využíva len v malých vodných elektrárňach (MVE). V Slovenskej republike sa nachádza a prevádzkuje 186 MVE (údaj k 31.12.2001) s inštalovaným výkonom presahujúcim 60 MW. Najväčším hydroenergetickým potenciálom u nás disponuje povodie rieky Váh. Naopak najnižšie predpoklady využitia vodnej energie má Dunaj.

Najväčším prevádzkovateľom vodných elektrární na Slovensku sú Slovenské elektrárne – Enel, a.s., ktoré momentálne prevádzkujú 34 elektrární. Z nich 24 spadá do kategórie veľkých vodných elektrární s výkonom nad 10 MW.

Ministerstvo hospodárstva SR zaraďuje do kategórie OZE aj elektrinu vyprodukovanú veľkými vodnými elektrárňami, ktorých výkon prevyšuje 10 MW.

VODNÁ ENERGIA V EURÓPE

Produkcia. V Európe tvorí vodná energia 17 % celkovej produkcie elektrickej energie. Malé vodné elektrárne (MVE) sa na tomto množstve podieľajú 7 %. Ich inštalovaný výkon je 12,600 MW s produkciou okolo 50.000 GWh.

V EÚ sa vyše 90 % inštalovanej kapacity MVE koncentruje iba do 6 členských štátov európskej 27 (v poradí Taliansko, Francúzsko, Španielsko, Nemecko, Rakúsko a Švédsko). V Európe sa nachádza viac než 17.400 MVE s priemernou kapacitou 0,7 MW a ročnou produkciou 2,9 Gwh. V Švédskom kráľovstve je výstavba veľkých vodných elektrární legislatívne zakázaná z dôvodov ochrany životného prostredia. Vodná energia zaznamenala v posledných rokoch veľký rozvoj v Českej republike, Poľsku a Slovinsku. Nórsko, nečlenská krajina EÚ, pokrýva z vodných zdrojov celú spotrebu elektrickej energie.

Ceny. Ceny za elektrickú energiu vyrobenú v MVE sa v krajinách Európy značne líšia. Dôvodom sú rozdielne tarifné štruktúry. Dôležitými prvkami v nich sú trhová cena, cena za množstvo CO2 uchráneného pred únikom do atmosféry, či cena zelených certifikátov. Najnižšie tarify pre výrobcov sú vo Fínsku, Nórsku a Švédsku (1,2 až 3 eur centov/kWh). Priemerné výkupné ceny elektriny z MVE sú vo Veľkej Británii, Španielsku a Portugalsku (v rozmedzí 4-6 eur centov/kWh). Naopak najvyššie ceny sú v Belgicku, či Švajčiarsku (cca. 9 eur centov/kWh).

OTÁZKY

Vodná energia sa vo všeobecnosti považuje za ekologicky čistý zdroj energie. Pri činnosti vodných elektrární nedochádza k znečisťovaniu ovzdušia ani ku vzniku škodlivých splodín, ktoré unikajú do atmosféry. Nezanedbateľným dôsledkom činnosti vodných elektrární je prekysličovanie vodných tokov.

Vplyv na životné prostredie. Vodnej energii sa vytýka jej sekundárny negatívny vplyv na životné prostredie. Existuje veľa možných negatívnych dôsledkov, na ktoré upozorňujú ekológovia. Týka sa to najmä veľkých vodných elektrární s produkciou nad 10 MW. Výstavba veľkých priehrad a nádrží môže byť závažným zásahom do celého ekologického systému, kde jedna zmena vyvolá zmeny ďalšie aj v ostatných častiach. Priehrady, ktoré sú súčasťou veľkých vodných elektrární, môžu zmeniť životné podmienky rýb, či iných vodných organizmov. Zmení sa prietok vody v rieke, môže sa zmeniť dokonca miestna klíma, či hladinu spodných vôd.

Hladina spodných vôd je dôležitá z hľadiska zabezpečenia dostatku pitnej vody. Jej kvalitu môže zhoršiť výstavba priehradového jazera v súčinnosti so zmeneným prietokom vody.

Umelé priehrady môžu vyvolať nadmerné obohatenie vôd o živiny (tzv. eutrofikáciu). Vodné rastliny a iné organizmy tak rastú rýchlejšie, v dôsledku čoho je vo väčších hĺbkach nedostatok kyslíka. Meniaca sa úroveň vodnej hladiny má za následok modifikáciu zloženia rybných druhov. Umelé nádrže majú obvykle menšie množstvo organizmov ako prírodné jazerá. Výstavbu vodnej nádrže sprevádza zatopenie veľkej časti územia. Je však málo predvídateľné a vyvoláva migráciu zvierat, prípadne vyhynutie miestnych organizmov.

Sociálne dôsledky. Využívanie vodnej energie môže znamenať aj sociálne dôsledky. Obyvatelia sú nútení vysťahovať sa, migráciou sa menia ich životné a pracovné podmienky.  Dochádza tým k strate kultúrnej identity.

Zdravotné dôsledky. Nedá sa vylúčiť zvýšenie chorobnosti a riziko nákazy vodou prenášaných chorôb. Patogénne organizmy majú v umelo vytvorených jazerách s ustálenou vodnou hladinou ideálne podmienky pre rozvoj.

Náklady a ekonomickosť hydroenergie. Výstavba MVE si vyžaduje vysoké investičné náklady na začiatku, no prevádzkové náklady sú relatívne nízke a elektrárne sú schopné dlhoročnej prevádzky. Elektrárne majú návratnosť 10 až 15 rokov. Podľa koncepcie Využívania obnoviteľných zdrojov schválenej vládou SR predstavuje trhový potenciál vodných elektrární na Slovensku 83 GWh ročne.  Výška počiatočných investícií je podmienená mnohými faktormi, akými sú výber lokality, či hydrologické podmienky. Vo všeobecnosti platí, že investičné náklady klesajú so zväčšujúcim sa inštalovaným výkonom.

LEGISLATÍVA V EÚ

Európska komisia (EK) v roku 1997 vydala Bielu knihu o obnoviteľných zdrojoch energie (26/22/97). Dokument popisuje konkurencieschopnosť, ochranu životného prostredia, bezpečnosť dodávok a podporu energetickej efektívnosti. Určuje stratégiu a akčný plán presadzovania obnoviteľných zdrojov energie (OZE). Bol stanovený cieľ dosiahnuť 12 % podiel OZE na celkových primárnych zdrojov energie do roku 2010, oproti 6 % v roku 1997.

V kontexte vodnej energie Biela kniha obsahuje „Strategickú štúdiu pre rozvoj malých vodných elektrární v EÚ“. Vznikla v rámci komunitárneho programu ALTENER II a vypracovala ho Európska asociácia pre malé vodné elektrárne (ESHA). Je analýzou aktuálnej produkcie malých vodných elektrární, načrtáva prekážky ďalšieho rozvoja a odporúča legislatívne kroky pre budúci rozvoj.

Európsky parlament a Rada prijali Rámcovú smernicu o vode v EÚ (2000/60/EC), ktorá vstúpila do platnosti v decembri 2000. Jej zámerom je tvorba podmienok pre trvalo udržateľné využívanie zdrojov vody, nástrojom je integrovaný manažment v povodiach. Negatívne dôsledky smernice na rozvoji vodnej energie sa prejavujú až v súčasnosti. Najmä v súvislosti so schvaľovaním projektov na národnej úrovni, či udeľovaní koncesií a povolení. Komisia zriadila v roku 2006 pracovnú skupinu, ktorá patrí pod Strategickú koordinačnú skupinu pre implementáciu smernice. Cieľom je výmena skúseností v prístupoch zvládania nepriaznivých vplyvov využitia vody na hydromorfologickú charakteristiku povrchových vôd. Jej členmi sú zástupcovia členských štátov.  

Kontroverzné rozhodnutia štátov EÚ. Poľsko uvalilo moratórium pre výstavbu MVE, uvažuje dokonca o odvolaní už schválených povolení. Opatrenia vychádzajú zo strany Ministerstva životného prostredia. Podľa neho, výstavba MVE spôsobuje vážne škody vodným tokom, pričom množstvo získanej elektrickej energie je neprimerane malé v porovnaní s ekologickými dôsledkami. Slovinsko vydalo v roku 2009 dekrét o zvyškovom toku. Francúzsko od roku 2009 uplatňuje novú klasifikáciu riek, ktorej výsledkom je zníženie plánovanej produkcie vodnej energie z plánovaných 7 TWh v na 2-3 TWh do roku 2020.

EÚ prijala 23. apríla 2009 Smernicu (2009/28/ES) o podpore využívania energie z obnoviteľných zdrojov energie (zároveň sa ňou ruší  Smernica 2001/77/ES a 3003/30/ES). Smernica predstavuje právny rámec pre zníženie miery emisií CO2  o 20 % v porovnaní so stavom v roku 1990. Druhým záväzkom je zvýšiť podiel OZE na tvorbe elektrickej energie na úroveň 20 % a tiež znížiť celkovú spotrebu energií o 20 %. Povinnosťou členských štátov EÚ je previesť Smernicu do svojich právnych poriadkov najneskôr do 5.decembra 2010.

Cieľ dosiahnuť 20 % elektrickej energie z OZE je rozdelený medzi všetkých 27 členských štátov EÚ tak, aby v súčte vytváral požadovanú hodnotu. Všetky členské štáty EÚ sú povinné zaručiť sa za dosiahnutie svojho cieľa.  Každý člen EÚ musel najneskôr do 30.júna 2010 predložiť Európskej komisii Národný akčný plán pre energiu z obnoviteľných zdrojov. Národný akčný plán popisuje opatrenia, ktorými sa má docieliť stanovený národný cieľ. Musí obsahovať návrh kooperácie medzi lokálnymi, regionálnymi a národnými autoritami. Akčný plán musí spĺňať záväznú šablónu vydanú Európskou komisiou v júni 2009. Pre členov EÚ vyplýva povinnosť každé 2 roky poskytnúť Komisii správu o pokroku, ktorý obsahuje informácie o podiele OZE, podporných schémach, či odstraňovaní administratívnych bariér.

Pre Slovensko vyplýva povinnosť dosiahnuť svoj národný cieľ, ktorým je 14 % podiel OZE na celkovej výrobe energií do roku 2020.

Podporné mechanizmy EÚ. V EÚ sa využíva niekoľko systémov podpory obnoviteľných zdrojov energie.  Pri systéme stanovenia výkupných taríf (feed-in-tariff system) stanoví štátny regulačný úrad minimálne výkupné ceny elektrickej energie na garantované časové obdobie. Schéma výkupných taríf je administratívne menej nákladná a ľahko aplikovateľná. Nevýhodou je, že mierne deformuje konkurenčné prostredie elektroenergetického trhu. Výkupnú cenu elektriny hradí elektroenergetická spoločnosť, teda v konečnom dôsledku sám zákazník – občan. Na strane druhej, feed-in-tariff systém zmenšuje neistotu a garantuje stabilný tok peňazí na fixné časové obdobie. Trhovo orientované podporné schémy sú preto všeobecne menej atraktívne pre developerov. Podpora OZE môže zahŕňať tiež daňové úľavy, priame pokrytie časti investičných nákladov, či systém zelených certifikátov.

LEGISLATÍVA V SLOVENSKEJ REPUBLIKE

V roku 2003 vláda SR prijala vládnu Koncepciu využívania obnoviteľných zdrojov energie. Kladie dôraz na čerpanie prostriedkov zo štrukturálnych fondov EÚ a prijatie legislatívnych noriem vyplývajúcich z európskych smerníc.

V roku 2007 prijatá Energetická politika SR, ktorá má za cieľ zvýšiť podiel OZE na výrobe elektriny a tepla.

Stratégia vyššieho využitia obnoviteľných zdrojov energie v SR sa prijala v roku 2007. Dokument sumarizuje potenciál jednotlivých obnoviteľných zdrojov a prekážky rozvoja komerčne prevádzkovaných technológií.

V roku 2008 prijatá Stratégia energetickej bezpečnosti SR.

Od 1.septembra 2009 platí v Slovenskej republike Zákon o podpore obnoviteľných zdrojov energie a vysoko účinnej kombinovanej výroby, Priamo sa dotýka aj vodnej energie. Zákon je zavŕšením niekoľkoročného legislatívneho úsilia, ktoré má pomôcť Slovenskej republike s naplnením 14 % záväzku výroby elektriny z obnoviteľných zdrojov. Výrobcovia OZE ním získali dlhodobú  garanciu cien v lehote 15 rokov. Vzťahuje sa nielen na výkupnú cenu, ale aj povinný odber vyrobenej elektriny distribučnou sústavou. Výkupnú cenu určí Úrad pre reguláciu sieťových odvetví (ÚRSO) podľa všeobecne záväzného právneho predpisu. Pri stanovovaní ceny sa zohľadňuje druh obnoviteľného zdroja, technológia a veľkosť inštalovaného výkonu zariadenia. Ak výrobca spĺňa technické podmienky má zo zákona nárok na prednostné pripojenie, prístup, prenos, distribúciu a dodávku v rámci regionálnej distribučnej sústavy.

POZÍCIE

Gema San Bruno, generálna tajomníčka Európskej asociácie malých vodných elektrární (ESHA). Podľa nej sa interpretácia Rámcovej smernice o vode v EÚ  nesprávne vykladá. Na národnej úrovni je nedostatok vedomostí o tom akým vývojovým pokrokom prešla vodná energia, vplyv na životné prostredie nevynímajúc. Podľa ESHA by sa momentálny stav rozvoja malých vodných elektrární dal nazvať skôr „prežitím” než rozvojom. „Stáva sa to už bežným prístupom k smernici. Vidíme nebezpečenstvo v tom, že rozhodnutia sa prijímajú ministerstvami životného prostredia, či hospodárstva a nie energetickými inštitúciami,“ dodala San Bruno. Šéfka asociácie sa obáva, že v dôsledku smernice (2000/60/EC) prispejú MVE k naplneniu cieľa pre OZE (20 %) iba zanedbateľne.

Stagnácia rozvoja malých vodných elektrární sa podľa Európskej asociácie malých vodných elektrární (ESHA) premietla aj do miery investovania do nových technológií. Negatívne sa to odrazilo na modernizácii starých a opustených elektrární. Podľa štatistík asociácie dnes vyše 55 % malých vodných elektrární v EÚ má viac ako 60 rokov. Ich renováciou by sa podľa analýz ESHA dala zvýšiť produkcia elektrickej energie až o 30 TWh.

Podľa hovorkyne organizácie Greenpeace Lucie Szabovej je Slovensko vzdialené udržateľnému modelu. „Podiel obnoviteľných zdrojov na primárnej spotrebe je iba 3,4 %. V prípade výroby elektriny obnoviteľné zdroje pokrývajú 16 % produkcie. Ak ale vylúčime veľké vodné elektrárne, potom je ich podiel iba asi 1%,” skonštatovala Szabová.

Energetické centrum Bratislava (ECB) považuje za nesprávne, že zákon účelovo obmedzuje využívanie OZE na výrobu elektriny len do približne 8 % všetkých zdrojov. Zákon totiž ukladá povinnosť distribučným spoločnostiam vykupovať elektrinu z OZE len do výšky strát vo vedení, čo tvorí približne 8 %. ECB tiež kritizuje krátke časové obdobie garancie odberu elektriny. Po uplynutí 15 rokov môže byť výrobca odpojený zo siete aj napriek tomu, že životnosť zariadení dosahuje často aj 30 rokov. Pre porovnanie, v Nemecku, Španielsku, Rakúsku a v Dánsku je zákonom garantovaná lehota 20 rokov.

„V zákone sú ustanovenia, ktoré sú neštandardné v iných krajinách EÚ, kde sú podobné zákony v platnosti už roky. Za neštandardný považujeme aj návrh zodpovednosti za odchýlku vo výrobe elektriny prenesenú na plecia distribučných spoločností iba pri inštaláciách menších ako 4 MW. Podobné ustanovenie nenájdeme v žiadnej inej krajine EÚ,“ vyhlásil Pavol Široký, koordinátor programu Energia OZ Za matku Zem.

K téme