Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov
estav.tvnový videoportál

TZB-info / Obnovitelná energie a úspory energie / Tvorba územní energetické koncepce (ÚEK) s využitím programu RESTEP

Tvorba územní energetické koncepce (ÚEK) s využitím programu RESTEP

Ing. Leoš Gál
Recenzovaný

Obnovitelná energie má řadu přínosů, a proto je podporována i vyžadována vládami jednotlivých států i Evropskou unií. Naplňování této snahy však již probíhá na regionální úrovni, a když se neudělá správně, může mít nežádoucí a dlouhodobé dopady, které řada místních zastupitelů – ať už na krajské nebo obecní úrovni – dobře zná.

OZE – Modelové situace – konflikty a negativní dopady

  1. KANIBALISMUS – Teplárna na biomasu, která zásobuje celé město, nemá čím topit, protože biomasu v okolí skupují silnější subjekty vzdálené desítky kilometrů.
  2. EROZE – Místní zemědělec kvůli bioplynové stanici seje kukuřici i tam, kde hrozí nebezpečí eroze, a zapomíná na kvalitní osevní postupy (GAEC)
  3. BUSINESS – Investiční skupina skupuje nejbonitnější pozemky v Polabí pro pěstování rychle rostoucích dřevin. BPEJ je nezajímá.
  4. SOLÁRNÍ PLÝTVÁNÍ – Solární elektrárna stojí na zemědělské půdě na severním svahu.
  5. DOTACE – Správce nemovitostí (majitel) buduje jen kvůli dotaci malé výtopny na dřevěné pelety u každého bytového domu nezávisle na CZT a existující síti dálkového tepla.
  6. K dalším konfliktům OZE patří LCA, Biodiverzita, průnik s potravinovým či krmným řetězcem, ohrožení půdního fondu apod.
  7. KONFLIKT KONEČNÉHO UŽITÍ – zásadní konflikt, kde si OZE navzájem konkurují v možném konečném užití na elektrickou energii, teplo, či biopaliva 2. generace.

Konflikt konečného užití by měl indikovat dlouhodobé priority využití OZE a měl by být řízen ze státní úrovně. Jinak hrozí, obdobně jak u české fotovoltaiky, lobbing zájmových skupin.

Celkově je zřejmé, že na rozdíl od PEZ, které jsou zpravidla pod zemským povrchem a jejich likvidaci jaksi „nevidíme“ resp. nemá výrazný průnik s jinými lidskými zájmy, OZE jsou především na povrchu a jejich využívání je často kontroverzní s jinými zájmy a je zde mnoho konfliktních střetů.

Aby se podobným konfliktům předešlo, měly by mít jednotlivé regiony zpracované své energetické koncepce, které by tvořily hlavní podklad pro veřejné, soukromé i korporátní plánování výstavby obnovitelných zdrojů energie. V České republice zatím většina (především menších regionů než je kraj) tyto koncepce buď zpracované nemá, nebo jen velmi formálně a v reálu nepoužitelně. Přitom dnes je již možné její kvalitní vytvoření online pomocí metodologie RESTEP (viz níže). Rozvoj regionální energetiky je základním prvkem patřičné (systémově a systematicky definované) míry energetické soběstačnosti resp. snížení energetické závislosti od vzdálených primárních energetických zdrojů (PEZ), vzdálené výroby energií a nákladné energetické distribuci. Tento regionální rozvoj by měl stát na základech regionálních potenciálů obnovitelných zdrojů energie (OZE) s respektem na lokální specifika dostupného mixu OZE a pozitivních environmentálních a sociálních aspektech. Při dlouhodobé snaze posilování podílů OZE na výrobě a spotřebě, je nutné vnímat OZE jako nový energetický segment v regionu společně s fosilní energetikou. Takto to pojímá i Státní Energetická Koncepce (SEK). SEK se opírá o Územní Energetické Koncepce (ÚEK), které v širších územních souvislostech řešeného území zpřesňují a rozvíjí cíle SEK a určují strategii pro jejich naplňování.

Cílem ÚEK je stanovit zásady nakládání s energií na území kraje a vytvářet podmínky pro hospodárné nakládání s energií v souladu s potřebami hospodářského a společenského rozvoje včetně ochrany životního prostředí a šetrného nakládání s přírodními zdroji energie. ÚEK obsahuje vymezené a předpokládané plochy nebo koridory pro veřejně prospěšné stavby pro rozvoj energetického hospodářství. Přitom zohledňuje potenciál využití systémů účinného vytápění a chlazení, zejména pokud využívají vysokoúčinnou kombinovanou výrobu elektřiny a tepla, a vytápění a chlazení využívající obnovitelné zdroje energie tam, kde je to vhodné. Součástí územní energetické koncepce je vyhodnocení ukazatelů bezpečnosti, konkurenceschopnosti a udržitelnosti nakládání s energií. Takto definuje ÚEK Předpis č. 406/2000 Sb. zákon o hospodaření energií, konkrétně § 4 – Územní energetická koncepce.

Metodologicky si ÚEK vypracovává každý kraj samostatně, ministerstvo pak posuzuje, zda návrh ÚEK splňuje požadavky tohoto zákona. Územní energetická koncepce se zpracovává na období 25 let a vychází ze státní energetické koncepce. Kraje pak každých 5 let zpracují zprávu o uplatňování ÚEK.

Projekt – metodologie RESTEP

Mozaika regionální struktury OZE se skládá zdola, kde obce mají možnost dosáhnout svých energetických cílů míry soběstačnosti dle svých regionálních daností a potenciálů včetně tvorby scénáře mixu OZE tak, aby byl z hlediska občanského konsenzu i realizovatelný. V metodologii je tedy aplikován tzv. přístup zdola (bottom up principle) tedy v řetězci územních celků:

ČR – Kraj – Okres – ORP (Obce s rozšířenou působností) – Správní území – katastrální území, je v RESTEPu základní územní jednotkou katastrální území (k. ú.) a území jakkoli větší.

Z hlediska ÚEK má využití metodologie RESTEP oporu v zákoně o hospodaření energií a to v několika odstavcích:

Dle § 4 a odstavce (5) ÚEK si může vytvořit pro svoje území i menší územní celek – např. obec. V případě, že územní energetickou koncepci přijala obec, zpracuje nejméně jednou za 5 let zprávu o jejím uplatňování v uplynulém období a předloží ji kraji. Zpráva je podkladem pro případnou aktualizaci příslušné územní energetické koncepce.

Dle § 4 a odstavce (8) – podklady pro ÚEK v rozsahu nezbytném pro zpracování koncepce a zpracování zprávy o uplatňování územní energetické koncepce v uplynulém období v řešeném území bezplatně poskytuje ústřední orgán státní správy nebo vlastník energetického zařízení nebo držitel licence na podnikání v energetických odvětvích, pokud je k tomu vyzván.

Dle § 4 a odstavce (9) Obsah a způsob zpracování územní energetické koncepce a obsah a strukturu podkladů pro zpracování územní energetické koncepce a zprávy o uplatňování územní energetické koncepce stanoví vláda nařízením.

ÚEK krajů jsou zpracovány velice odborně a profesionálně, nicméně z pohledu autorů projektu RESTEP nejsou dostatečně komplexní a neumožňují modulární plánování – vytváření jednotlivých scénářů mixu OZE v kraji s návaznosti na energetické a environmentální bilance jednotlivých scénářů a procentuální vyčíslení míry energetické soběstačnosti regionu.

Z tohoto pohledu nabízí RESTEP manažersky vyváženější produkt – metodologii umožňující modelování a hledání lokálního optimálního řešení korespondujícího s přírodním potenciálem ale i lokálními zájmy v rámci územního plánování. Již dnes RESTEP umožní kvalifikované posouzení investičních záměrů z hlediska logiky záměru (jestli jde o efektivní využití lokálního přírodního zdroje), z hlediska možných dopadů na kvalitu půdního fondu, z hlediska možné konkurence, z hlediska dlouhodobého dostatku vstupní suroviny, z hlediska dopadů implementace na cílové parametry 2030 ke kterým se ČR zavázala (podíl OZE a míra úspory CO2) ale především nabízí kvantifikaci současné míry energetické soběstačnosti v daném regionu.

Právě tento poslední parametr je blízký místním občanům a nízká míra energetické soběstačnosti (či jinými slovy vysoká míra energetické závislosti na vzdálených zdrojích a distribuci) by se mohla stát hybnou silou k pozitivnějšímu a konstruktivnímu vnímání potenciálu OZE v jejich regionu resp. o jeho efektivní využití především pro vlastní spotřebu.

Základní postupy RESTEPu a přínosy pro uživatele

RESTEP lze ovládat a využívat v čtyřech základních krocích:

  1. Výběr území GIS – Grafický informační systém (podrobné analýzy v mapovém podkladě)
  2. Data, tabulky, grafy k vybranému územnímu celku
  3. Parametrizace (vytváření OZE scénářů)
  4. Report

I. Výběr území v mapovém podkladu

Uživatelsky příjemné prostředí výběru lokality je základním krokem, od kterého se odvíjí vše ostatní. K výběru lokality se vážou všechny údaje, tudíž tento krok podmiňuje správnost výstupů. Mapové podklady lze jednoduše ovládat (přibližovat, měnit) jak je uživatel zvyklý z běžných internetových map. Výběr lze dělat komfortně buď polygonem (kružnice, obdélník, liniová křivka…), nebo dle názvu územně správního celku. Celkově RESTEP analyzuje více než 13 000 k.ú. české republiky. Ve zvoleném případě vidíme jak malou jednotkou je obec Strašov. Celkově má ČR rozlohu 78 866 km2. Průměrná plocha jednoho k.ú. je cca 6 km2. Obvyklé a smysluplnější v praxi je analýza většího území např. plocha ORP (Obce s rozšířenou působností).

K lepšímu přiblížení možností RESTEP pro lepší ilustraci a názornost zvolme příklad pouze jednoho katastrálního území Strašov v Pardubickém kraji.








Základní analýzu území nabízí menu z lišty. Lze to vykonat velmi komfortně a prozatím RESTEP neklade na uživatele žádné odborné znalosti.

Analýza vybraného územního celku v mapě

Metodologie nabízí po výběru územního celku jeho komfortní analýzu v mapovém prostředí všech oblastí, které můžou mít relevanci na OZE.


A. Ochrany území – je zaměřena na konkrétní fakta v daném územním celku z hlediska ochrany přírody (národní parky, chráněná území, maloplošná chráněná území, ptačí oblasti). Tento pohled umožní již v prvopočátku eliminovat úvahy investičního záměru toho druhu OZE, které má konflikt s ochranou území.

 

B. Ochrana půdního fondu – Uživatel má možnost vizualizovat míru erozního ohrožení, ohrožení acidifikací, či utužení.

Ochrana půdního fondu je vysoce aktuální, jelikož všeobecně v podmínkách ČR se z mixu OZE nejvíce energie očekává právě z půdního fondu. Neblahé zkušenosti s kukuřicí a následné degradaci půdy již bohužel nejsou jenom ojedinělé případy. RESTEP je ale stavěn progresivně. V dalších krocích nabízí vzhledem na stav degradací půdy alternativní plodiny tak, aby byl na jednu stranu půdní fond chráněn před degradací, na druhou stranu vychází vstříc požadavkům na kvantitu požadované energetické biomasy.

 

Z hlediska půdního fondu RESTEP nabízí identifikaci třídy ochrany. To právě může předejít neefektivnímu energetickému využití bonitně nejcennějších půd. Navíc je zde implementována nitrátová směrnice, Standarty dodržování dobrého zemědělského a environmentálního stavu pro širokořádkové plodiny, méně příznivé produkční oblasti tzv. LFA (Less Favoured Areas).

 

RESTEP se také opírá o cenové vyčíslení půdy dle metodologie VUMOPu. Identifikuje zamokřené půdy (obvykle vhodné pro rychle rostoucí dřeviny – vrby), podklady pro zalesnění a podklady pro zatravnění.

 

C. Ochrana ovzduší – Dalším významným modulem v RESTEPu je ochrana ovzduší. RESTEP nabízí analýzu základních znečišťujících látek a skleníkových plynů: SO2, PM, CO2, NOx, CO, CH4, N2O, VOC. Vizualizace zdrojů je velmi komfortně znázorněna velikostí kružnice, přičemž velikost kružnice je determinována velikosti emisního zdroje. Tento modul pomůže uživateli identifikovat zdroj (např. starou hnědouhelnou teplárnu) a návazně navrhnout efektivnější a ekologičtější variantu OZE. Aplikace jednotlivých OZE nemá nulové emisní dopady. Modul umožní volit plánování takového druhu OZE, která stávající emisní stav nezhorší.

 

D. Analýza stávajících zdrojů OZE je výstup, který můžou využívat jak obce či občané na vizualizaci, jak jsou na tom s aplikací OZE na svém území. Tak i investoři, kterým pomůže identifikovat konkurenci vzdálenosti či celkovou vhodnost a logiku uvažované investice v lokalitě. Je možné zobrazit aplikace OZE: Bioplynové stanice, fotovoltaické elektrárny, MVE, VTE, teplárny na biomasu, výtopny na biomasu.

 

Uživatel má ale i další možnosti podpůrné analýzy daného území přímo v tomto prvním kroku (po výběru území) k správnému následnému rozhodování:

Využití území – Lesní pozemky, Lesní vegetační stupně, Struktura pěstovaných plodin, Zemědělské výrobní oblasti, Krmné oblasti, Průměrné počty zvířat v okrese apod.

Potenciální výnosnost půdy pro:

  • zrniny (ječmen, kukuřice, pšenice, triticale, žito, oves, hrách)
  • pícniny (jetel, vojtěška, trávy)
  • energetické plodiny (čirok, kukuřice, konopí, topinambur)
  • TTP, RRD a biomasy ostatní (lesní těžební zbytky a nehroubí)

Odpadové hospodářství – jako segment ekonomicky dostupné odpadní suroviny pro energetiku

  • produkce BRKO
  • produkce spalitelných odpadů
  • ČOV s kogenerací
  • skládky
  • kompostárny
  • kafilerie
  • jatka

Analýzu potenciálu OZE v regionu

  • sluneční energie – počty střech a sluneční radiace
  • větrná energie – daná rychlostí větru ve výšce 100 metrů pro aplikace HAWT a 10 metrů pro aplikaci malých HAWT či VAWT, území vhodná pro stavbu VTE a potenciál větrné energie dle ÚFA – Ústav fyziky atmosféry
  • vodní potenciál vodních toků a vodní plochy
  • geotermální potenciál

Spotřeba a daňové zatížení – analýza regionální spotřeby elektrické energie, tepelné energie a pohonných hmot

Vybavenost obcí – lokální plynofikace, obce s vodovodem, obce s kanalizací, CZT – centrální zásobování teplem

Statistiky přepravních tras – hustota komunikací pro potřeby logistiky.

První krok RESTEPu (I. Výběr území v mapovém podkladu) nabízí komfortní možnost zorientovat se na zvoleném území a to z hlediska různých a na první pohled nesouvisejících oblastí. Velkou výhodou mapového prostředí GIS je, že uživatel obvykle území velmi dobře zná. Již tato prvotní analýza má potenciál identifikovat neefektivní či až nesmyslné aplikace OZE resp. pozitivně identifikovat, který z mixu OZE má na daném území nejefektivnější potenciál.

První krok má charakter prohlížení a náhledů v mapovém prostředí. Na něj pak navazuje druhý krok.

II. Data, tabulky, grafy k vybranému územnímu celku

Tento krok exaktně definuje, co uživatel vidí v prvním kroku. Výstupy se promítají do čísel a grafů včetně možnosti porovnání s vyšším územním celkem či jinou lokalitou.

V mnoha případech přesná kvantifikace je velmi obtížná. Proto je implementovaná možnost srovnávání, která uživateli nabízí indikativní orientaci, která již v procentuálním vyjádření má smysluplnou vypovídající schopnost.





III. Parametrizace (vytváření OZE scénářů)

Zde již nastává tvorba možných scénářů konfigurace mixu OZE a je nutná intenzivní komunikace s místními autoritami, které mají představu o svém regionu z hlediska územního plánování, plánování zemědělské a živočišné produkce apod. V tomto kroku je možné vytvořit několik logických scénářů mixu OZE včetně jejich energetických přínosů v GJ a environmentálních přínosů z hlediska úspory CO2. Tyto scénáře je možné veřejně připomínkovat, diskutovat, modifikovat až do finální podoby, kdy volený mix OZE dosáhne kýžených energetických cílů (míry energetické soběstačnosti regionu) a zároveň bude veřejně akceptován. Takto identifikovaná a veřejně otevřená tvorba koncepce (na expertních a vědeckých základech) má pak předpoklady k úspěšné realizaci a zajišťuje minimalizaci negativních dopadů na půdu či životní prostředí. Uživatel prochází menu OZE a za pomoci nápověd tzv. parametrizuje – tedy vytváří nový scénář možné struktury mixu OZE na daném území.

Metodologie nechává uživateli relativně volnou ruku ve volbě scénáře dle nabízených možností. Omezení jsou jenom v případě nelogických či nežádoucích kroků (potenciál v lokalitě není, koliduje s potravinovou či krmnou soběstačností apod.)




Uživatel má možnost zvolit několik logických scénářů mixu OZE tak, aby všechny obsahovaly výsledný kýžený efekt – plánované procento energetické soběstačnosti, zároveň ale nabídly veřejnosti možnost veřejného schvalovacímu procesu a výběru scénáře. Tedy té varianty scénáře, který bude většinou občanů akceptován. Např. v případě, že nejideálnější scénář obsahuje větrnou elektrárnu, ale tato varianta není akceptována, může druhý scénář nahradit energetický přínos větrné energie např. scénářem, který počítá s vyšším podílem využití střech pro fotovoltaiku.

Vodítkem pro všechny scénáře je dosažení požadované výslední energetické soběstačnosti.

IV. Report

Výstupní report nabízí uživateli zvolený mix OZE pro možnosti tištěné a strukturované formy sumarizace všech výstupů. Tak aby bylo možné na vyšších úrovních je porovnávat, energeticky sčítat, potažmo navrhovat úpravy na hranicích regionů. Principem je kumulace všech faktů, které mají přímý či nepřímý vliv na plánování OZE v regionu. Uživatel má možnost volby, co ho z dané problematiky zajímá a generovat jenom výstup zadaných témat.





 

Je zřejmé, že energie je hybnou silou pokroku již od počátků vědeckotechnické revoluce především v oblasti elektřiny a spalovacích motorů – tedy koncem 19. století. Za posledních 100 let došlo k výraznému a významnému pokroku v oblasti transferu PEZ ve všech oblastech dnešního života. Relevantní otázkou je, jestli ÚEK na 25 let není příliš dlouhý interval. V dimenzích jaderných elektráren či velkokapacitních nových zdrojů je to jistě přiměřené. Oblast moderního světa energií – samotná výroba, akumulace, elektromobilita či chytré sítě jsou oblasti velmi dynamického vývoje, a interval plánování v horizontu 25 let je příliš dlouhý. Hrozí, že technologický vývoj nebude „čekat“ na koncepce a bude docházet k nekoncepčnímu zavádění, ne na systémovém základě. Ještě horší může být nenadálá krize v oblasti fosilní energetiky (ropná krize, dlouhodobý blackout, dlouhodobé přerušení dodávek plynu apod.) v tom případě právě hrozí nekontrolovatelné využívání OZE s nízkou efektivitou a vysokou mírou dlouhodobých negativních dopadů.

V. Potenciální rozvoj RESTEPu.

Je zřejmé, že fosilní zdroje jednou dojdou. Dnes je čas se na toto období připravovat. RESTEP by měl být konfrontován a systémově včleňován do územního plánování. Je zároveň žádoucí jeho neustálý upgrade v rámci technologického pokroku, pokroku poznání v oblasti vědy, pokroku v oblasti zvyšování účinnosti OZE, akumulace energií či rozvoje chytrých sítí. To vše ale na regionálních základech, což vyžaduje aktivní zapojení regionu do procesů na cestě ke své vlastní energetické soběstačnosti. V tomto směru by se RESTEP a ÚEK (územně energetické koncepce) mohly stát krokem k Akčnímu plánu rozvoje OZE v ČR. Jako expertní nástroj pro nejadernou a nefosilní alternativu k tzv. staré energetice.

Transfer a použitelnost RESTEPu do oblasti tvorby Akčního plánu rozvoje OZE v ČR bude vyžadovat širokou podporu státních i veřejných orgánů a aktivní občanský přístup. Hlavní přínosy tohoto přístupu jsou:

  1. Tvorba realistických (realizovatelných) scénářů regionálního mixu OZE
    Demokraticky a veřejně tvořená mozaika struktury OZE cestou zdola obce-ORP-kraj-ČR podpořena vědeckou základnou, umožní stavět energetickou nadstavbu (rozhodování, schvalování, investice,…) na pevném základě.
    1. Eliminuje dnešní resistenci regionu (petice, organizované protesty…)
    2. Vytváří alespoň relativně stabilní rámec pro investory (identifikuje jaké OZE , kde a kolik)
  2. Informační báze pro kvalifikované strategické rozhodování a tvorbu ASEK (Aktualizace Státní Energetické koncepce)
    Mozaika struktury OZE doplněná o dynamický modul nákladovosti (upgrade) instalovaného výkonu 1 kW u jednotlivých technologií OZE umožní:
    1. RACIONÁLNÍ – neemotivní, nepolitickou konfrontaci nákladovosti nové a klasické energetiky
    2. Rozvážně investovat v době kdy break-even indikuje rozumnou ekonomickou návratnost investice
    3. Aktivizuje občany pro budoucí participaci na SMART GRIDS, SMART METERING a další.
  3. Důkaz, že ČR bere OZE opravdu jako nezpochybnitelnou součást mixu ČR.
English Synopsis
Making local energy roadmap using the RESTEP software

Renewable energy has many pros and therefore it is desirable by state goverments and th e EU as well. However achiewing of renewable energy aims proceeds at local level. Wrong application can have unwelcome and long-term impacts which many local representatives know very vell.

 
 
Reklama