náhled|Celosvětový kumulativní instalovaný výkon větrných elektrárenv gigawattech. (Zdroj dat: GWEC, Global Cumulative Installed Capacity). Větrná energetika je obor energetiky, který se zabývá návrhem, výrobou, konstrukcí a provozem větrných turbín. Moderní větrná energetika začala v roce 1979 sériovou výrobou větrných turbín dánskými výrobci. Toto odvětví v současné době prochází obdobím rychlého rozvoje.
Přehled Větrná energetika je odvětví zabývající se projektováním, výrobou, konstrukcí a údržbou větrných turbín a dalších zařízení pro výrobu energie. Ačkoli je odvětví ve srovnání s odvětvím konvenčních technologií výroby energie (vodní, uhelné, plynové a jaderné) malé, roste mnohem rychleji (v letech 2002 až 2007 o 25 % ročně).
Moderní větrná energetika začala v roce 1979 sériovou výrobou větrných turbín dánskými výrobci Kuriant, Vestas, Nordtank a Bonus. Zpočátku byla většina těchto prvních turbín instalována v západním Dánsku. Kalifornie v USA zažila boom větrné energetiky v letech 1982 až 1986, kdy byly instalovány tisíce dánských a amerických větrných turbín v masivních soustavách. V polovině 80. let se do větrné energetiky zapojila také Indie, zatímco Německo a Španělsko od počátku 90. let postupně rozvíjely domácí odvětví větrné energetiky.
V současné době prochází odvětví větrné energetiky obdobím rychlé globalizace a konsolidace, přičemž většina nedávného rozvoje větrných elektráren probíhá mimo starší zavedené trhy. Několik velkých společností s tržní kapitalizací větší než celé odvětví větrné energetiky jako takové (General Electric, Siemens, BP) nyní realizuje rozsáhlé investice do větrné energetiky. Aby bylo možné čelit celosvětovému nedostatku dodávek větrných turbín, objevují se stále noví výrobci větrných turbín a co nejrychleji zvyšují výrobu svých nových modelů větrných turbín.
Větrná energetika v číslech
Instalovaný výkon Údaje o celkovém instalovaném výkonu v jednotlivých státech světa +Instalovaný výkon (MW)Global installed wind power capacity (MW) Global Wind Energy Council 6.2.2008 Stát 2005 2006 2007 2008 2014 2018 2019 2020 Spojené státy americké 9 149 11 603 16 818 25 170 65 87994 417103 571117 744 Německo 18 415 20 622 22 247 23 903 39 16559 31161 35762 184 Španělsko 10 028 11 615 15 145 16 74022 98723 49425 80827 089 Čína 1 260 2 604 6 050 12 210 114 763211 392236 320281 993 Indie 4 430 6 270 8 000 9 58722 46535 12937 50638 559 Itálie 1 718 2 123 2 726 3 7368 6639 95810 51210 839 Francie 757 1 567 2 454 3 40410 35815 30916 64317 382 Spojené království 1 332 1 963 2 389 3 28813 60320 97023 51524 665 Dánsko & Faerské ostrovy 3 136 3 140 3 129 3 1605 0635 7586 1286 235 Portugalsko 1 022 1 716 2 150 2 8625 0795 3805 4375 239 Kanada 683 1 459 1 856 2 36911 20512 81613 413 13 577 Nizozemsko 1 219 1 560 1 747 2 225 3 4314 4714 6006 600 Japonsko 1 061 1 394 1 538 1 8803 0383 6613 9234 206 Austrálie 708 817 824 1 4944 1875 3626 1999 457 Švédsko 510 572 788 1 0675 0887 3008 6819 688 Irsko 496 745 805 1 2452 8773 5894 113 Rakousko 819 965 982 9953 1333 2243 224 Řecko 573 746 871 9902 8773 5894 113 Polsko 83 153 276 4725 7665 8376 267 Turecko 20 51 146 3337 0057 5918 832 Norsko 267 314 333 4281 7102 9143 977 Belgie 167 193 287 3843 2683 8634 692 Egypt 145 230 310 3907501 1251 375 Tchaj-wan 104 188 282 358692713845 Brazílie 29 237 247 33812 30414 84315 438 Nový Zéland 169 171 322 325689689689 Jižní Korea 98 173 191 2781 2151 4201 512 Bulharsko 6 20 35 158698699703 Česko 28 50 116 150308316339 Finsko 82 86 110 1402 0442 0412 284 Maroko 64 124 114 1251 0231 2251 225 Maďarsko 18 61 65 127329329323 Ukrajina 77 86 89 905536211 258 Mexiko 3 88 87 854 1994 8756 591 Írán 23 48 66 82259282302 Kostarika 71 74 74 74378408411 zbytek Evropy 129 163 zbytek Ameriky 109 109 zbytek Asie 38 38 zbytek Afriky + Blízký východ 31 31 zbytek Oceánie 12 12 Svět celkem (MW) 59 091 74 223 93 849 121 188 349 300 563 830 622 249 733 276
Největší větrná elektrárna na světě
Zatím největší větrnou farmu na světě mají v Texasu (USA). Byla spuštěna 1. října 2009. Větrná farma Roscoe má výkon 781,5 MW a je tvořena 627 větrnými turbínami. Z elektrárny Roscoe může čerpat elektřinu až 230 000 domácností
Nejvyšší pokrytí výroby elektřiny pomocí větru
Španělská energetika zaznamenala ráno 30. prosince 2009 rekord, energie z větrných elektráren tam pokryla přes 54 procent celkové poptávky po elektřině. To odpovídalo výkonu přes 10.000 megawattů.
Debata o využití větrné energie Vítr je obnovitelný zdroj energie.
Argumenty zastánců větrné energie Při využití energie větru se do atmosféry neuvolňuje oxid uhličitý ani jiné nečistoty.
Větrná elektrárna k výrobě elektřiny nepotřebuje palivo. Vítr je na rozdíl od fosilních paliv zdarma. Jeho přeměna na energii elektrickou je sice momentálně dražší, nicméně to je způsobeno uměle tím, že u energie z fosilních paliv cena nezahrnuje všechny vznikající negativní externality (není zohledněno zejména poškození životního prostředí a vyčerpávání klíčového průmyslového zdroje).
Provoz větrných elektráren je bezpečný v tom smyslu, že nehrozí riziko zamoření jako v případě havárie jaderné elektrárny, nebo znečištění životního prostředí a úniky jedovatých látek jako u tepelných elektráren na fosilní paliva.
Výstavba větrných elektráren představuje dekoncentraci velkých zdrojů elektřiny na více malých.
Dle studie Royal Society for the Protection of Bird dojde ročně k jedné až dvěma kolizím ptáka s větrnou turbínou (přepočteno na jeden stroj).
Moderní větrné elektrárny nové koncepce jsou schopny fungovat bez mechanické převodovky, která byla ve starších strojích zdrojem hluku. Obejdou se také bez dalšího zdroje hluku, kterým bylo nucené chlazení přídavnými ventilátory. Vystačí totiž s pasivním systémem vzduchového chlazení.. Základním zdrojem hluku tak zůstávají neodstranitelné aerodynamické hluky, způsobené obtékáním dříku konstrukce a gondoly v kombinaci se svistem rotorových listů.
Výkon moderních větrných elektráren je regulovatelný na základě vnějšího signálu a umožňuje tak spolupráci i se slabými sítěmi (na úkor toho, že se část disponibilní větrné energie nepřemění na elektrickou).
Větrné elektrárny nahrazují (v poměru svých středních výkonů tedy pouze asi 0,03%) část kapacity tepelných elektráren.
Větrné elektrárny v krajině zviditelňují místa, kde si lidé uvědomují důležitost využívání obnovitelných zdrojů energie. Toto může mít svůj objektivně vyčíslitelný dopad ve formě zvýšení příjmů z turistiky. Jen do Jindřichovic pod Smrkem se na dvě 600 kW větrné elektrárny během prvního roku provozu přijelo podívat přes 12 tisíc lidí.http://www.jesenik.net/index.php?obl=1&kat=11&sluz=81&limit=0
Vyvíjejí se nové technologie umožňující dostatečně efektivní ukládání elektrické energie z větrných elektráren, což by mělo snížit jejich nejzásadnější nevýhodu – nepravidelnost chodu (např. viz pokusná větrná farma na King Islandu).
Účinnost větrných elektráren (40-45%) je podobná jako u moderních parních elektráren, kde není využito odpadní teplo (43%).http://www.vscht.cz/ktt/zdrene/3.0_V%ectrn%e1_energie.pdf strana 19. Výhodnost větrných elektráren roste s klesající cenou technologií obnovitelných zdrojů.
Podle Břetislava Koče se průměrné využití instalované kapacity větrných elektráren v ČR pohybuje kolem 26 %, moderní stroje na výjimečně větrných lokalitách pak vykazují až 36% využití instalované kapacity. http://energie.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=4913&h=2&pl=49
Argumenty odpůrců větrné energie
náhled|Starší větrná farma v Tehachapi (Kalifornie)
Nízký koeficient ročního využití větrných elektráren. V ČR je celkový roční koeficient využití větrných pouze 12,71 % (data za rok 2007 podle ČSÚ).
Větrné elektrárny lze stavět pouze v místech, kde má větrné proudění potřebné parametry. Tato místa se obvykle nacházejí daleko od místa spotřeby a proto je třeba postavit nové vedení k těmto elektrárnám.
VE sice neprodukují skleníkové plyny, produkce CO2 za celý životní cyklus VE (počítaje v to jejich výrobu/instalaci/demontáž) je ale v přepočtu na jednotku vyrobené energie téměř stejná, jako např.: u elektráren jaderných. (Dle názoru příznivců VE při zanedbání externalit a produkce skleníkových plynů při dobývání a přepravě paliva a likvidaci produktů tepelných elektráren). Oproti tomu vodní a jaderné elektrárny jsou, co se týče externalit, s větrnými nejméně srovnatelné, čímž se zabývá kupříkladu tato švédská studie:
Větrné elektrárny mají poměrně malý výkon (oproti jaderným, tepelným, či vodním) a proto by jich bylo třeba postavit velký počet, aby dodávaly potřebné množství energie pro pokrytí celé spotřeby ČR, jež činí cca 57,7 TWh/rok.http://209.85.129.104/search?q=cache:Zdh6qdw7bh8J:download.mpo.cz/get/29106/31410/334079/priloha001.doc+57,7+twh+mpo&hl=cs&ct=clnk&cd=3&gl=cz&client=firefox-a Nejen z důvodu nedostatku vhodných lokalit nikdy nemohou být a nebudou jediným, ani hlavním zdrojem elektrické energie pro celou ČR.
Vítr fouká dle Weibullova rozdělení, nominální parametry elektrárny je tedy nutno přizpůsobit průměrné rychlosti větru pro danou instalaci, aby bylo dosaženo maximálního zisku energie. Současné náklady na výrobu 1 kWh klesly z 30 centů na 7-9 centů (23 – 30 %), některé údaje uvádějí cenu 4,7 až 7,2 centu, což je méně než u konvenčních tepelných elektráren.http://www.vscht.cz/ktt/zdrene/3.0_V%ECtrn%E1_energie.pdf strana 18 V této ceně však nejsou zohledněny náklady na zálohy.
Měrné investiční náklady, vztažené na odvedenou práci, jsou pro VE přiměřeně vysoké. Takže cena, za níž dnes vyrábíme elektřinu z větru, už je na úrovni některých uhelných elektráren.http://blog.ihned.cz/c3-26352340-YCEZ00_d-proc-tolik-povyku-kvuli-vetrnym-elektrarnam náhled|vpravo|Odvedená práce pro farmu VE Jindřichovice, data roku 2005. Graf je v měřítku nominální práce, odpovídající instalovanému výkonu
Elektrárna Investiční náklady[Kč/kW] Koeficient ročního využití[%] Měrné investiční náklady, vztažené k plánované životnosti zdroje[Kč/kWh] VE Jindřichovice, Enercon E40 51 000 19 1,50 VE Nová Ves, REpower MD70 33 000 33 0,58 JE Temelín 50 000 69,5 0,29 VE v USA http://www.vscht.cz/ktt/zdrene/3.0_V%ECtrn%E1_energie.pdf strana 18 1 000 USD 33, nové zdroje z roku 2006 v průměru až 36 http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/pdfs/41435.pdf str. 17 (průměr el. v USA, postavených v roce 2006) 4,7-7,2 centu
Výstavba větrných elektráren vede ke zvýšení nákladů na rozvod elektrické energie a zálohování jejích výpadků. Dochází ke zvýšení energetických ztrát. V důsledku většího zatížení sítí a současně nastává nutnost jejich posilování. To vše má za následek dodatečné náklady, které opět zaplatí zákazník. V důsledku stavby VE dochází k decentralizaci zdrojů a vyrobenou energii tak (v době, kdy VE dodává dostatečný výkon) není nutno přepravovat na velké vzdálenosti. V lokalitách, kde byly vybudovány větrné elektrárny odvádějí provozovatelé VE finanční kompenzace místním samosprávám, z čehož opět profitují místní obyvatelé, ovšem jen díky zaručené výkupní ceně na úkor ostatních spotřebitelů nebo daňových poplatníků.
Při masivním rozšíření větrných elektráren vede každá změna rychlosti proudění v místě jedné konkrétní VE k změnám dodávaného výkonu, zhoršujícím stabilitu energosoustavy. Vzhledem k tomu, že změny rychlosti proudění nenastávají u všech VE současně, nejedná se o prudké změny. Jako příklad lze uvést soustavu Německa, která je prostředky německých zdrojů neregulovatelná a na jejíž stabilizaci se významným způsobem podílí také české zdroje. Dochází také ke zvýšení rizika havárií v elektrizační soustavě. (V Česku však není tolik vhodných lokalit, takže nemohou hrát tak významnou roli jako v Německu). Co se JETE či JEDU týká, nevypadávají a nenabíhají několikrát za hodinu z nuly do maxima, výpadek bloku se vykrývá HDO a aktivací náhradního zdroje z horké rezervy.