Svitá veterným elektrárňam na Slovensku na lepšie časy?

Klimatické podmienky na Slovensku sú odlišné v porovnaní s krajinami s vysokým potenciálom veternej energie (napríklad Nemecko, Dánsko a Rakúsko). Neznamená to však, že neexistujú lokality na jej vhodné využívanie. Legislatívne a ekonomické podmienky sú oveľa menej priaznivé ako tie prírodné. Zníženie energetickej závislosti a postupná diverzifikácia energetických zdrojov na Slovensku nie je možná bez efektívnej podpory zo strany štátu, a preto sa veterným elektrárňam v podmienkach Slovenskej republiky nedarí nateraz konkurovať ostatným zdrojom elektriny.
Svitá veterným elektrárňam na Slovensku na lepšie časy?

Veterná energia predstavuje jeden z dlhodobo využívaných obnoviteľných zdrojov energie (OZE) plne nezávislý od fosílnych palív a vody, pričom v súčasnosti sa celosvetovo využíva na výrobu elektrickej energie. Hlavné obmedzenia sú v rukách prírody, keďže najpodstatnejším limitom v širšom využívaní veterných turbín sú vhodné poveternostné podmienky. Z tohto dôvodu sa môže veterná energia javiť ako nespoľahlivý energetický zdroj najmä v krajinách s vnútrozemskou geografickou polohou, akú má aj Slovensko.

Poveternostné podmienky nie sú problém

Ministerstvo životného prostredia Slovenskej republiky vydalo smernicu, ktorou sa ustanovujú Štandardy a limity na umiestňovanie veterných elektrární a veterných parkov na území Slovenskej republiky. Súčasťou dokumentu sú mapy vhodnosti na umiestnenie veterných elektrární v SR. Možno tak získať prehľad o tom, koľkými limitmi je predpokladané územie výstavby veternej elektrárne alebo veterného parku zaťažené a aké prekážky z hľadiska ochrany životného prostredia a ďalších chránených záujmov môže investor očakávať, resp. musí relevantným spôsobom prekonať.

Výstavba veterných turbín je vylúčená na území národných parkov a v dosahu hlavných migračných trás a výskytu vzácnych druhov vtáctva. Okrem vhodných veterných podmienok je pre výstavbu veterného parku rozhodujúcim faktorom aj možnosť pripojenia do distribučnej siete, nezasahovanie do chránených krajinných území a členitosť osídlenia jednotlivých území.

Územie vhodné na výstavbu veternej elektrárne a veterného parku

Z hľadiska priemernej rýchlosti vetra sú na Slovensku vhodné najmä horské oblasti, naopak väčšina údolných a kotlinových oblastí je pre veternú energetiku nepriaznivá. V nížinách západného Slovenska sa priemerná ročná rýchlosť vetra vo výške 10 m pohybuje v intervale od 3 do 4 m/s, na východnom Slovensku od 2 do 3 m/s. Priaznivejšie veterné podmienky pre veternú energetiku sú na vrcholoch vyšších pohorí, kde je priemerná ročná rýchlosť vetra 4 až 8 m/s. Za najvhodnejšie lokality sú považované hrebene najvyšších slovenských pohorí – Nízkych Tatier, Slovenského rudohoria, Malých Karpát, Bielych Karpát, Malej Fatry a Veľkej Fatry. Podunajská nížina a Východoslovenská nížina sú lokality tiež vhodné na výstavbu veterných elektrární.

Problémom je pripojenie

Veterná energia patrí medzi zdroje energie s veľkou neplánovanou fluktuáciou vo výrobe elektriny. Preto je dôležitou súčasťou realizácie veternej elektrárne osvedčenie o pripojení elektrárne do siete, ktoré vydáva Slovenská elektrizačná prenosová sústava (SEPS). Toto osvedčenie je podmienkou stavebného povolenia aj schválenia výstavby Ministerstvom hospodárstva SR.

„V súčasnosti SEPS vydáva súhlasné stanovisko k vydaniu osvedčenia MH SR podľa §12 zákona o energetike pre OZE, ak žiadosť (projekt) spĺňa podmienky definované na portáli MH SR,“ vysvetľuje Mgr. Norbert Deák, vedúci odboru komunikácie SEPS. Zákon sa vzťahuje na elektrinu vyrobenú v zariadení využívajúcom vodnú a geotermálnu energiu, bioplyn, skládkový plyn alebo plyn z čističiek odpadových vôd. Veterná elektráreň v súčasnosti v zákone nevystupuje. „Vydávanie súhlasných stanovísk SEPS na ostatné kategórie zariadení na výrobu elektriny (vrátane veterných elektrární) je aj naďalej podmienené uvedením nových 400 kV vedení medzi Slovenskom a Maďarskom do prevádzky, čo sa očakáva do konca tohto roka. Ide o vedenia 2 x 400 kV Gabčíkovo (SK) – Gönyű (HU) – Veľký Ďur (SK) a 2 x 400 kV Rimavská Sobota (SK) – Sajoivánka (HU). Predpokladá sa, že zdrojový mix bude určený spolu s MH SR v priebehu roku 2020, nakoľko to súvisí s plnením energetického a klimatického plánu SR a s bezpečnosťou prevádzky elektrizačnej sústavy SR,“ doplnil N. Deák. „Túto informáciu budeme mať v treťom štvrťroku, rozhodujúce bude aj to, či sa bude žiadateľ o pripojenie uchádzať aj o nejakú formu podpory alebo nie. V tomto smere bude rozhodujúcim orgánom MH SR,“ dodal na záver N. Deák.

Kritériá výstavby veternej elektrárne

Počas vyberania vhodnej polohy sa skúmajú aj vhodné geologické podmienky nutné na pevný základ elektrárne, prístupnosť danej lokality pre stavebné mechanizmy a stroje a nemenej podstatná je aj vzdialenosť elektrického vedenia vysokého a nízkeho napätia od plánovanej veternej elektrárne. Pri plánovaní výstavby veternej elektrárne sa zvažuje aj celková bezpečnosť prevádzky zahŕňajúca dostatočnú vzdialenosť od obývaných oblastí najmä pre neželaný hluk. Okrem spomínaných kritérií sa musí pri plánovaní výstavby veternej elektrárne vypracovať štúdia o dosahoch a vplyvoch na životné prostredie, tzv. EIA (Environmental Impact Assessment), ktorej cena je relatívne vysoká a ovplyvňuje celkovú investičnú náročnosť výstavby veternej elektrárne.

Národný energetický a klimatický plán (NECP) na roky 2021 – 2030

Vláda schválila koncom roka 2019 Národný energetický a klimatický plán (NECP) do roku 2030. Týmto energetickým a klimatickým plánom sa rozširuje energetická politika SR z roku 2014 o rozmer dekarbonizácie. Dekarbonizácia výroby elektriny sa dosahuje prostredníctvom jadrových elektrární a obnoviteľných zdrojov, ktoré postupne nahradia výrobu elektriny z fosílnych palív. Vhodnými technológiami OZE sú solárne fotovoltické elektrárne, veterné turbíny a biomasa. Priority energetickej politiky vo všeobecnosti sú optimálny energetický mix, zvyšovanie bezpečnosti dodávok energie, rozvoj energetickej infraštruktúry, diverzifikácia energetických zdrojov, znižovanie energetickej náročnosti, riešenie energetickej chudoby, podpora vysokoúčinnej kombinovanej výroby elektriny a tepla, podpora využívania obnoviteľných zdrojov energie na výrobu elektriny, vodíka, tepla a chladu a mnoho ďalších. Hlavným cieľom v oblasti energetiky a klímy do roku 2030 je dosiahnuť v rámci Únie zníženie emisií skleníkových plynov a zvýšenie podielu energie z obnoviteľných zdrojov. Vláda schválila rast podielu obnoviteľných zdrojov energie zo súčasných približne 12 % na 19,2 %. Schéma podpory OZE vo výrobe elektriny s predpokladanými technológiami OZE počíta aj s veternými turbínami.

Pohľad audítorov

Európsky dvor audítorov sprístupnil osobitnú správu o využívaní elektriny z veternej a slnečnej energie v Európskej únii a plnení cieľov stanovených v smernici o podpore využívania energie z obnoviteľných zdrojov v členských štátoch EÚ. V rámci auditu poukázal na zložité administratívne pravidlá týkajúce sa veterných zariadení. Obyčajne vyžaduje, aby príslušné orgány vydávali povolenia alebo prijímali rozhodnutia týkajúce sa aspektov životného prostredia, stavebných prác, pripojenia do prenosovej sústavy alebo licencií na výrobu a predaj elektriny. Navrhuje, aby členské štáty zaviedli postupy s čo najmenšími administratívnymi prekážkami, aby pritiahli na trh s energiou z obnoviteľných zdrojov investorov a zároveň zabezpečili aspekty, ako sú zdravie a kvalita životného prostredia vo vidieckych aj mestských oblastiach. Elektrická energia sa k spotrebiteľom dostáva cez prenosovú a distribučnú sústavu. Najväčšími problémami prenosovej sústavy v súvislosti s nasadzovaním veterných zariadení sú jej kapacita z hľadiska príjmu prerušovanej elektriny, odľahlosť oblastí s vysokým veterným potenciálom a veľká vzdialenosť medzi oblasťami s vysokým potenciálom a oblasťami s vysokým dopytom po elektrine.

IoT poháňa veterné turbíny

Moderné veterné turbíny môžu obsahovať stovky senzorov a akčných členov – od tenzometrov, nástrojov na monitorovanie ložísk až po technológie kondicionovania energie. Ročne tak vykazujú astronomické množstvá informácií s veľkým potenciálom.

Riadenie turbíny je sofistikovanou úlohou, ktorá vyžaduje veľa spolupracujúcich procesorov uzatvárajúcich vysokorýchlostné slučky a implementáciu inteligentných algoritmov na monitorovanie a optimalizáciu. Skutočnou výzvou je však integrácia týchto turbín tak, aby spolupracovali. Kritickým faktorom je aj zaťaženie a potenciálne poškodenie veterných turbín v prípade nepriaznivého počasia, keď treba zosúladiť výrobu energie so zaťažením. V búrke sa musí napr. riadiaci systém rozhodnúť, ako vyťažiť energiu z nárazov vetra, aby sa vytvorila konštantná energia.

Siemens Wind Power je jedným z najväčších výrobcov inteligentných veterných turbín. Spoločnosť sa rozhodla integrovať svoje systémy pomocou priemyselného internetového riešenia založeného na technológii RTI Connext® DDS. Priemyselný internet s technológiou Connext DDS umožňuje rýchlu komunikáciu a kontrolu turbín, distribúciu zmiernenia nárazov vetra na celej veternej farme a integráciu späť do riadiaceho centra s cieľom prediktívnej údržby a diagnostiky.

Dnes spoločnosť Siemens Gamesa uchováva najväčšie množstvo historických údajov v tomto odvetví – databázu, ktorá rastie denne zhromažďovaním údajov z viac ako 10 000 turbín na celom svete. Vnútri každej inteligentnej turbíny je viac ako 300 senzorov nepretržite vysielajúcich viac ako 200 gigabajtov údajov denne do najmodernejšieho vzdialeného diagnostického centra spoločnosti Siemens Gamesa v Brande v Dánsku. Pokročilými analytickými metódami a nepretržitým monitorovaním veterných fariem získavajú údaje, ktoré tu premieňajú na cenné poznatky. To im umožňuje predvídať a predchádzať neplánovaným prestojom a podstatne predĺžiť životný cyklus každej inteligentnej veternej turbíny. Zo servisných správ podobných modelov v globálnej flotile určujú aj to, kedy a ako by sa mala turbína opravovať – dni, týždne, mesiace a dokonca roky vopred. Táto prediktívna schopnosť redukuje neplánovanú údržbu a prestoje.

Využitie technologického pokroku v oblasti analýzy údajov a internetu vecí (IoT) tak umožňuje vývoj inteligentných veterných turbín so zvýšenou konektivitou, optimalizáciou prevádzky a prediktívnou údržbou.

Veterné parky a veterné elektrárne na Slovensku

Green energy slovakia, s. r. o., realizovala viaceré projekty súvisiace s výstavbou veterných parkov. Na Slovensku boli postavené tri veterné parky – Cerová, Ostrý Vrch a Skalité. Prevádzka posledného uvedeného bola v roku 2008 ukončená. „Dôvodom ukončenia prevádzky bola okrem iného poruchovosť použitej technológie,“ hovorí Dipl. Ing. Tomáš Lacko, konateľ spoločnosti green energy slovakia, s. r. o. Prevádzka prvého veterného parku postaveného v obci Cerová sa začala v roku 2003. „Pred samotnou výstavbou bolo potrebné získať pozemky, územné a stavebné povolenie, následne kolaudačné rozhodnutie, absolvovať funkčné skúšky s distribučnou spoločnosťou a technickou inšpekciou, získať povolenie na prevádzku. Boli to štandardné úradné postupy, pre každého účastníka to bola nová, dovtedy nepoznaná problematika,“ vysvetľuje T. Lacko. „Financovanie prebehlo z viacerých zdrojov – z fondu PHARE, zo štátneho rozpočtu a spolufinancovaním zo strany obce.“

Pre ekonomicky efektívne fungovanie veterných parkov sú dôležité hlavne poveternostné podmienky. „Pred samotnou výstavbou prebiehalo meranie rýchlosti a smeru vetra v Cerovej v lokalite Rozbehy. Po vyhodnotení výsledkov bol v spolupráci s obcou v rokoch 1999 – 2003 pripravený a zrealizovaný samotný projekt výstavby veterného parku,“ vysvetľuje T. Lacko. Okrem skúmania vplyvov na životné prostredie treba zhodnotiť aj prístupnosť danej lokality pre stavebné mechanizmy a stroje. „Problémy sa vyskytli počas prípravy či realizácie, ale úspešne sme ich zvládli a dňa 10. 10. o 10:10 hod. sme uviedli 1. veterný park na Slovensku do prevádzky. Vo veternom parku Cerová sa nachádzajú štyri veterné elektrárne Vestas V47/660 kW s výškou osi náboja 78 m, celkový inštalovaný výkon je 2,64 MW. Minimálna rýchlosť vetra, pri ktorej sa vyrába elektrina, je 4,0 m/s, maximálna rýchlosť vetra je 25,0 m/s,“ dopĺňa T. Lacko.

Ani prevádzka existujúcich veterných parkov sa nezaobíde bez komplikácií. „Veterné elektrárne sa vypínajú v prípade technickej poruchy, problému v distribučnej sústave, pri silnom vetre nad 25,0 m/s alebo pri námraze. Koneční odberatelia takéto výpadky nepociťujú,“ vysvetľuje T. Lacko.

Vo veternom parku v Cerovej sa ročne vyrobí okolo 5 GWh elektriny, ktorá sa dodáva do distribučnej sústavy a odtiaľ ju odoberajú pripojení odberatelia. V porovnaní s rovnakou výrobnou kapacitou elektrickej energie založenej na využívaní fosílnych palív dochádza vďaka prevádzke veternej farmy Cerová k znižovaniu produkcie CO2 v rozsahu 3 000 t ročne.

Cerová bola vybudovaná v období, keď nebola taká prísna legislatíva, najmä čo sa týka posudzovania vplyvov na životné prostredie. Preto počet zrealizovaných projektov nie je priamo úmerný prírodným podmienkam, ktoré naša krajina má, ale je odrazom množstva prekážok pri príprave a realizácii, ktoré sú s výrobou elektriny z vetra spojené. „Hlavnou príčinou nevyužívania veterno-energetického potenciálu Slovenska je komplikovaný schvaľovací proces počas prípravy projektov a neochota pripájať takéto ‚nestabilné‘ zdroje do distribučnej sústavy z dôvodu voľnej kapacity,“ uviedol na záver T. Lacko.

Ďalším projektom využívajúcim veternú energiu na Slovensku je veterná elektráreň Ostrý Vrch nachádzajúca sa v okrese Myjava. Projekt Ostrý Vrch bol do prevádzky uvedený v roku 2004. Inštalovaný výkon tejto veternej elektrárne je však relatívne nízky, keďže projekt Ostrý Vrch pozostáva iba z jednej veternej turbíny, a teda iba jedného veterného generátora. Celkový inštalovaný výkon veternej elektrárne Ostrý Vrch je preto iba 0,50 MW. Predpokladaný objem vyrobenej elektrickej energie v tomto projekte je 1 000 MWh/rok.

Ďakujeme Dipl. Ing. Tomášovi Lackovi z green energy slovakia, s. r. o., za poskytnuté informácie súvisiace s výstavbou veterného parku Cerová.

Zdroje:

[1] Veterné elektrárne. Greenenergy. [online]. Citované 3. 6. 2020. Dostupné na: http://greenenergy.sk/sk/veterna-energia/.

[2] Výroba elektriny z veternej a slnečnej energie: na naplnenie cieľov EÚ sú potrebné zásadné opatrenia. Európsky dvor audítorov. [online]. Citované 3.6.2020. Dostupné na: https://op.europa.eu/webpub/eca/special-reports/wind-solar-power-generation-8-2019/sk/.

[3] Veterná energetika na Slovensku je stále v plienkach. Energie pre Vás. [online]. Citované 3.6.2020. Dostupné na: https://energieprevas.sk/eko/21.

[4] Klimatické pomery Slovenskej republiky. SHMÚ. [online]. Citované 3.6.2020. Dostupné na: http://www.shmu.sk/sk/?page=1064.

[5] The power of big data: Digital expertise that keeps your wind turbines turning. Siemens Gamesa Renewable Energy. [online]. Citované 3.6.2020. Dostupné na: https://www.siemensgamesa.com/en-int/explore/innovations/digitalization.