Primární zdroje energie

Pojem primární zdroje energie byl vytvořen pro posouzení efektivnosti využití paliv. U těch je situace poměrně jednoduchá. Diskuse se vedou pouze o otázce, zda uvažovat výhřevnost (lower caloric value) nebo spalné teplo (higher caloric value), které je například v případě zemního plynu asi o 15 % vyšší. To je taky důvod, proč moderní kondenzační kotle mohou inzerovat účinnost přesahující 100 %. Přitom měření výhřevnosti i spalného tepla je zvládnuto s vysokou přesností. Podobně je snadné měřit vyrobené teplo nebo elektřinu.

Rovněž v případě vodních elektráren je situace poměrně přehledná. Účinnost moderních vodních motorů (turbín) u velkých zdrojů obvykle přesahuje 90 % a účinnost velkých generátorů se blíží 100 %. Rozdíl mezi energetickým potenciálem vodní masy a vyrobeným množstvím elektřiny je tedy poměrně malý. Zřejmě proto bylo rozhodnuto jej zanedbat a do bilance primárních zdrojů se počítá až vyrobená elektřina. Zjednodušuje to situaci v případě vodních elektráren, kde část vody protéká bez využití, nebo v případě plovoucích vodních elektráren, které využívají zanedbatelnou část energie vodního toku. Další důvod, proč není v bilanci primárních zdrojů uvažována energie vody je, že je zdarma, není třeba ji těžit nebo kupovat, jednoduše tady je, stačí ji využít.

Složitější je situace v případě jaderných elektráren. Uran je v obchodních bilancích veden jako kov, nikoli palivo. V jaderném reaktoru se využije méně než 1 % energie, kterou by bylo možno získat, pokud by byly rozštěpeny všechny atomy uranu. Dokonce i využití uranu štěpitelného pomalými neutrony je velmi nízké. V energetické bilanci národního hospodářství by to vypadalo hrozivě. Proto bylo zvoleno alternativní řešení. Primárním zdrojem není jaderné palivo, ale až teplo vyrobené v jaderném reaktoru. Účinnost využití tohoto primárního zdroje je podobná jako účinnost využití fosilních paliv.

Na scénu však nově vstoupily větrné elektrárny. U nich je zdrojem energie pohybující se vzdušná masa. Zatímco však množství vody v korytech řek je celkem dobře měřitelné, a v případě velkých elektráren v podstatě všechna voda prochází turbínou, změřit množství energie v pohybujícím se vzduchu opravdu nelze. Stejně tak chybí jakékoli ohraničení proudu vzduchu, který roztáčí větrnou turbínu. Vyhodnocení větrného potenciálu naráží na otázku, jakou výšku vzduchové vrstvy uvažovat. Výška rotoru současných větrných elektráren se pohybuje kolem 100 m, listy rotoru dosahují až do 150 m (polovina výšky komína Elektrárny Prunéřov). Ve vyšších hladinách však fouká vítr rychleji a pravidelněji, je proto možné, že bude nalezeno technické řešení, jak využívat větrný potenciál lépe. Možná toto jsou některé z důvodů, proč se v případě větrných elektráren postupuje stejně jako v případě elektráren vodních – primárním zdrojem kalkulovaným v energetické bilanci národního hospodářství je až vyrobená elektřina. Další důvody jsou podobné jako u vody, účinnost přeměny mechanické energie na elektrickou se blíží 100 %.

Jako poslední se začaly objevovat fotovoltaické elektrárny. Stejně jako v případě vodních a větrných elektráren je za primární zdroj považována vyrobená elektřina. Určit v případě fotovoltaické elektrárny množství dostupného slunečního záření je ještě větší problém, než u větrných elektráren určení množství větrné energie. Jakou část slunečního záření uvažovat? Vše, co dopadne na plochu elektrárny? V létě dopadá přímé sluneční záření i na pás pozemku mezi řadami panelů. Nebo jen záření dopadající na panely? V zimě se často panely stíní, zejména ráno a večer. Co s odraženým zářením? Zejména při nízkém úhlu dopadu se většina záření odrazí. Nebo uvažovat jen záření dopadající na povrch článků?

Co by se stalo, kdybychom za primární zdroj energie prohlásili sluneční záření? Mohli bychom dospět k závěru, že veškerá energie na Zemi má původ ve fůzi lehkých jader v nitru hvězd. Protože i uran a ostatní radioaktivní prvky jsou zde pouze díky jaderné fůzi, která je zdrojem energie i pro exploze supernov, při nichž radioaktivní prvky vznikají. Z energie, která se uvolní ve Slunci, na povrch Země dopadne jen nepatrný zlomek. Z tohoto nepatrného zlomku rostliny využijí asi 1 %, v uhlí z toho zbude opět jen malá část. Obrovské množství sluneční energie se spotřebuje na výpar vody v oceánech, nepoměrně menší množství energie pohybuje vzdušnými masami, které přenesou vypařenou vodu nad pevninu, kde se v podobě srážek vrátí na zemský povrch.

jaderná fůze Jediná technologie využívá sluneční záření dopadající na zemský povrch s větší účinností než 1 % - fotovoltaika. Abychom se při vyhodnocování využití primárních zdrojů energie nedostali do hodnocení čísel menších než 1 %, bude možná lepší zůstat u zavedené praxe a v případě fotovoltaiky považovat za primární zdroj vyrobenou elektřinu. Účinnost využití primárního zdroje je však v takovém případě 100 %, stejně tak u vody a větru. Otázka využití primárního zdroje potom ztrácí smysl.

Definice primárních zdrojů energie

Vydáno: 27. 3. 2010

Ing. Bronislav Bechník, Ph.D.
Czech RE Agency, o. p. s. propaguje úspory, obnovitelné zdroje energie a trvalou udržitelnost

vytisknout nahoru

České fotovoltaické průmyslové asociace

EUROPEAN PHOTOVOLTAIC INDUSTRY ASSOCIATION