Soláry a trochu fyziky pro sedmou třídu

5. 12. 2010 13:29:21
Instalovaný výkon solárních elektráren v ČR bude koncem roku odpovídat třem blokům jaderné elektrárny v Dukovanech. Znamená to, že vyrobí stejné množství elektřiny?

Rád bych se mýlil, ale poměrně velké procento příznivců obnovitelných zdrojů by zřejmě bez naprostého zaváhání na vznesenou otázku rezolutně odpovědělo: „Ano, protože oba zdroje mají stejný výkon“.

Správnou odpověď lze nalézt v učivu fyziky sedmé třídy základní školy. Práce = výkon x čas. Vyrobená elektrická energie je dána nejenom instalovaným výkonem, nýbrž i dobou provozu elektrárny. Větší teoretický základ skutečně nepotřebujeme.

Člověk nemusí být žádný znalec, aby zjistil, že doba provozu a výkon výše uvedených Dukovan jsou v zásadě omezeny pouze technickými faktory (odstávka na výměnu paliva, poruchy), zatímco u solárních a větrných elektráren tyto parametry určuje matka příroda. Už na základě sumarizace těchto elementárních faktů lze předpokládat, že obnovitelné zdroje nemohou v průběhu roku „odpracovat“ tolik hodin a s takovým využitím, jako zdroje na fosilní paliva nebo jaderné elektrárny. Tudíž při stejném instalovaném výkonu musí vyrobit méně energie. Pro čtenáře puntičkáře - samozřejmě za předpokladu bezproblémových dodávek paliva pro příslušné elektrárny.

Ilustrativní graf srovnávající výrobu elektřiny v německých větrných elektrárnách v průběhu roku 2009 s výrobou vybrané jaderné elektrárny lze nalézt na níže uvedeném obrázku.

JEversusVtE.bmp
Porovnání výroby ve vybrané jaderné elektrárně a větrých elektrárnách.
Vodorovná časová osa: leden – prosinec 2009
Svislá osa:
Šedá – souhrnná výroba německých větrných elektráren [%]
Žlutá – výroba v JE Neckarwestheim II [%]; (bílá v 8/2009 - odstávka pro výměnu paliva)
Zdroj: EnBW


Vidíme, že jaderná elektrárna pracovala po celý rok v základním pásmu denního diagramu zatížení, tzn. na 100% výkonu, samozřejmě s výjimkou srpnové odstávky pro výměnu paliva. Pro doplnění uvádím, že pro většinu (nejenom) německých jaderných elektráren by bylo možné prezentovat velmi podobný graf. Větrné elektrárny sumárně pracovaly dle aktuálních klimatických podmínek v rozmezí cca 3%-70% instalovaného výkonu. Obdobný diagram výroby solárních elektráren by byl ještě „fragmentovanější“, s větším rozptylem mezi minimální a maximální hodnotou, s ještě prudšími změnami v čase a výrazným sezonním vlivem.

Veškeré technické a netechnické faktory, které omezují možnosti energetického zdroje vyrábět elektřinu, jsou vyjádřeny pomocí tzv. koeficientu využití instalovaného výkonu (koeficient způsobilosti, pracovní disponibilita). Tento koeficient vypočteme jako procentní podíl skutečně vyrobeného množství elektřiny za rok k teoreticky možné roční výrobě (tj. instalovaný výkon x 365 dní x 24 hodin). Pokud by nějaký zdroj vyráběl elektřinu po celý rok na plném výkonu a bez jakéhokoliv přerušení dodávky, dosáhl by hodnoty 100%. V českých podmínkách v průměru dosahuje tento koeficient pro solární elektráry cca 12%, větrné cca 15-25% a jaderné cca 85%. Pro příznivce obnovitelných zdrojů mohu zdůraznit, že vysokého koeficientu principielně mohou dosahovat všechny elektrárny, jejichž provoz bezprostředně nezávisí na klimatických vlivech, samozřejmě jaderné, uhelné, plynové, ale např. i elektrárny spalující biomasu a geotermální, avšak nikoliv solární nebo větrné.

Porovnáním koeficientů zjistíme, že v českých poměrech lze z 1 MW instalovaného výkonu jaderné elektrárny vyrobit zhruba 7x více energie než v solární elektrárně a zhruba 3,5x více než ve větrné elektrárně. Za těchto podmínek by bylo (čistě hypoteticky) možné nahradit jeden temelínský blok s instalovaným výkonem 1000 MW např. solárními elektrárnami o výkonu 7000 MW, přičemž docílíme stejné roční výroby elektřiny.

A zde je právě zakopán pes. Uvedených hypotetických solárních 7000 MW by sice za rok vyrobilo tolik, co 1000 MW v Temelíně, ale v některých případech (velmi zřídka a nahodile) by se aktuální dodávaný výkon do elektrizační soustavy mohl skutečně blížit hodnotě 7000 MW a někdy (často a nahodile) by zdroje nevyráběly lautr nic. Obě krajní varianty jsou děsivou noční můrou pro provozovatele přenosových a distribučních sítí.

Z tohoto „fyzikálního podhoubí“ vyrůstá poněkud přezíravý postoj energetiků k solárním elektrárnám, především fotovoltaickým. Nicméně je neoddiskutovatelné, že solární energetika, a obnovitelné zdroje obecně, mají budoucnost před sebou, ovšem pouze ve vhodných klimatických podmínkách a jako jeden z fragmentů budoucího energetického mixu, nikoliv jako univerzální a všespasitelné řešení, jemuž omezení technokrati brání v rozletu.

(Psáno pro blog.iDNES.cz)


Petr Nejedlý

Autor: Petr Nejedlý | neděle 5.12.2010 13:29 | karma článku: 34.19 | přečteno: 3766x

Další články blogera

Petr Nejedlý

Německá energetická transformace – aktualizace 2017 (díl 3)

Závěrečný díl miniseriálu o energetické transformaci z pohledu plnění cílů v oblasti ochrany životního prostředí a klimatu, spolehlivosti dodávek energie a hospodárnosti.

21.5.2017 v 10:45 | Karma článku: 23.15 | Přečteno: 1242 | Diskuse

Petr Nejedlý

Německá energetická transformace – aktualizace 2017 (díl 2)

Pokračování miniseriálu o energetické transformaci z pohledu plnění cílů v oblasti ochrany životního prostředí a klimatu, spolehlivosti dodávek energie a hospodárnosti.

14.5.2017 v 10:59 | Karma článku: 17.46 | Přečteno: 717 | Diskuse

Petr Nejedlý

Německá energetická transformace – aktualizace 2017 (díl 1)

Poradenská společnost McKinsey od září 2012 pravidelně zveřejňuje analýzu, která na základě hodnocení patnácti parametrů názorně dokladuje postup energetické transformace.

9.5.2017 v 14:56 | Karma článku: 22.66 | Přečteno: 1181 | Diskuse

Petr Nejedlý

Jižní Austrálie, kraj bez baseloadu a po sérii blackoutů

Jižní Austrálie měla být globálním příkladem náhrady uhelných elektráren pracujících v základním zatížení obnovitelnými zdroji. K prvnímu blackoutu došlo za necelých pět měsíců.

23.4.2017 v 13:24 | Karma článku: 31.37 | Přečteno: 1391 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

Etika a jaderná energetika

Jak vnímáte etický problém v jaderné energetice? Zvu vás do diskuze pod blogem. Máme právo využívat jadernou technologii nebo máme povinnost planetu “jádra” ušetřit? (délka blogu 5 min.)

27.5.2019 v 8:00 | Karma článku: 9.33 | Přečteno: 97 | Diskuse

Jan Fikáček

Proč Einstein nerozuměl své teorii relativity 3 roky poté, co ji zveřejnil

Většina lidí si myslí, že žádnou z obou teorií relativity nikdy nepochopí, děsí je složitá matematika a revoluční styl Einsteinova myšlení. Někdo tvrdí, že teorie relativity je nesmysl, čímž chce vyřešit svou frustraci z ní.

26.5.2019 v 21:15 | Karma článku: 22.54 | Přečteno: 658 | Diskuse

Libor Čermák

Včera se objevil první anglický obrazec v obilí roku 2019

Ale to neznamená, že se od podzimu do jara na tomto záhadologickém poli nedělo nic. I v této době se nové obrazce objevovaly. Ve sněhu, ledu a trávě. Pojďte se seznámit s mými interpretacemi těchto nejnovějších obrazců.

23.5.2019 v 12:00 | Karma článku: 17.85 | Přečteno: 635 |

Dana Tenzler

Komu vděčíme za objev kofeinu?

Za kofein vděčíme především pilným sběračům na plantážích, kde se pěstují kávovníky. Látku “kofein” pro nás pro změnu objevil před 200 roky vědec, který má na kontě nejeden objev v oblasti chemie. Uhodnete jeho jméno?(délka 5 min)

23.5.2019 v 8:00 | Karma článku: 23.76 | Přečteno: 421 | Diskuse

Karel Tejkal

Uveďme kosmologii na pravou víru

V půlnočním království žije kreacionista Vendelín Dobrotivý. Jeho koníčkem je kosmologie. Poté, co vrchní inkvizitor vyobcoval téměř všechny heretiky, stal se Vendelín Dobrotivý v půlnočním království zásadní vědeckou autoritou.

22.5.2019 v 16:21 | Karma článku: 9.03 | Přečteno: 334 | Diskuse
Počet článků 157 Celková karma 0.00 Průměrná čtenost 2986

Autor je absolvent ČVUT, fakulty elektrotechnické, specializace jaderné elektrárny. Od ukončení studií v r. 1988 pracuje ve společnosti ČEZ a.s., jaderná elektrárna Temelín - v současné době jako manažer útvaru technika, Výstavba jaderných elektráren. Profesně se zabývá elektroenergetikou, zvláště jadernou energetikou. Ačkoliv je technicky vzdělán, zajímá se rovněž o historickou religionistiku (z pohledu ateisty) a cizí jazyky (angličtina, němčina, ruština, francouzština).

Najdete na iDNES.cz