Investice do decentrálních zdrojů energie – 3. díl: Malá vodní elektrárna

Evropská unie uvádí, že její „noví“ členové, neboli země jež přistoupily po roce 2003, mají stále solidní potenciál rozvoje hydroenergetiky. V ČR však byly vhodné lokality pro rozsáhlé vodní elektrárny již vyčerpány.

Investičně zajímavá může nicméně být výstavba malé vodní elektrárny, tj. do 10 MW instalovaného výkonu. Takováto vodní díla mají obvykle dlouhou životnost s nízkými náklady na údržbu, komplikovaný je ovšem výběr vhodného umístění i byrokracie spojená s jejich výstavbou.

Na druhou stranu, stát zatím garantuje nadstandartní výkupní ceny elektřiny z těchto zdrojů a návratnost investovaného kapitálu se u některých projektů propadala i pod 15 let.

Jak si tedy v současné době stojí tradiční výroba elektřiny pomocí energie vody?

Důležitý je průtok a spád

Vodní elektrárny se řadí mezi obnovitelné zdroje energie (OZE), avšak jejich ekologický dopad (např. na vodní ekosystémy, krajinu či faunu) je značně různý, závisející na jejich typu, lokalitě i velikosti projektu. Jejich výhodou je, že neprodukují žádné emise, nepotřebují ke svému provozu palivo a jsou nízko údržbové.

Dodávky elektrické energie z vodních elektráren lze také lépe plánovat, nedochází tak k nárazovému přetěžování přenosové soustavy jako u jiných druhů OZE. Často jsou navíc provozovány v místě spotřeby (výrobní závody, okolní osídlení), odpadají tak ztráty z přenosu elektřiny na delší vzdálenosti.

O principech a rozdělení vodních elektráren si můžete podrobněji přečíst v našem předchozím článku.

Malá vodní elektrárna (MVE) může mít instalovaný výkon od pár kW, až po 10 MW (v EU max. 5 MW), většinou se však jedná o desítky až stovky kW. Využívá se zde:

1. Potenciální energie – Závisející na spádu, neboli výškovém rozdílu hladin. Spád by měl dosahovat alespoň 1 metru.
2. Kinetické energie – Podle rychlosti proudění toku. Průtok by ideálně neměl příliš kolísat.

Právě ze součinu výšky spádu, rychlosti průtoku vody a účinnosti použité turbíny, lze odvodit předpokládaný výkon dané elektrárny. Produkce pak bude v průběhu roku fluktuovat (podle typu toku málo či více) dle objemu vody v řečišti. Podrobněji tuto problematiku rozebírá server EkoWATT.

Předběžný odhad dosažitelného výkonu je vyjádřen jako:

Výkon [kW] = Spád využitelný turbínou [m] x Průměrný průtok [m3/s] x Konstanta k [5 – 7 pro MVE].

Konstanta „k“ reprezentuje použitou technologii, ztráty systému, apod. Při jmenovité efektivitě nejuniverzálnější Kaplanovy turbíny využívající spád 3 m a průtok 1,2 m/s, bude instalovaný výkon činit přibližně 25,2 kW.

Za rok se potom vyrobí tolik elektřiny, kolik je provozních hodin, tedy času kdy může turbína pracovat se zvoleným regulačním rozsahem (obvykle alespoň 4000 h/rok). Předpokládáme-li, že modelová elektrárna poběží například 5000 hodin za rok (asi 57 % času), vyrobí cca 126 MWh elektřiny.  Mluvíme tedy o velice malé elektrárně, která by byla schopna pokrýt průměrnou spotřebu asi 23 čtyřčlenných českých domácností.

Je lepší vodní elektrárnu koupit, zrekonstruovat či postavit novou?

Vybudování byť i malé vodní elektrárny rozhodně nebude stejně jednoduchá akce jako montáž fotovoltaických panelů na střechu či instalace kotle na biomasu. Pro většinu lidí tak stavba svépomocí nepřipadá v úvahu. Existují naštěstí firmy, které dokáží MVE dodat takzvaně na klíč.

MVE musí získat obvyklé stavební povolení, dále povolení k nakládání s povrchovými vodami dle vodního zákona a u elektráren nad 100 kW výkonu pak Státní autorizaci na výstavbu výrobny elektřiny. Potřebná je také smlouva o připojení MVE s provozovatelem distribuční soustavy.

Povinností provozovatele MVE je, dle vodního zákonu, také zachovávat tzv. minimální zůstatkový průtok ve vodním toku. Tedy ne všechna voda může být použita pro pohon turbíny, ale část je vždy nutno nechat protékat původním tokem.

Do roku 2013 bylo možné získat na výstavbu MVE dotaci z fondů EU v rámci programu Eko-Energie. V současné době tato příležitost ovšem dostupná není.

Takže raději starší?

Jednodušším způsobem jak začít vyrábět elektřinu z vody může být starší MVE koupit, nebo zrekonstruovat. Signálem, že se jedná o dobrý business může být i to, že o MVE jeví zájem energetické společnosti operující v ČR. Skupina ČEZ vlastní 25 malých vodních elektráren o celkovém instalovaném výkonu 66,3 MW, E.ON dokonce nabízí odkup či pronájem MVE.

K nákupu starší elektrárny je určitě třeba si přizvat odborníka. Dobré je také znát důvod prodeje, lze totiž očekávat, že jen málokdo se bude zbavovat dobře vydělávajícího podniku. Zprostředkování prodeje MVE dokonce nabízí i některé realitní kanceláře.

Rekonstrukce staré MVE bývá často méně nákladnější, než postavit elektrárnu novou. Největší potenciál skrývá obnovení provozu starých odstavených MVE. Náklady na výstavbu totiž může významně snížit pouhá přítomnost zbytků původního vodního díla (jez, náhon, odpadní kanál).

Pro ilustraci, ČEZ dokončil takovouto rekonstrukci v Brně-Komíně v roce 2014. Došlo zde k modernizaci a opravě nejdůležitějších technologií i kompletní rekonstrukci kamenné navigace.

Ekonomika malých vodních elektráren

Každý projekt na výstavbu malé vodní elektrárny bude mít řadu značně individuálních parametrů – použitá technologie, velikost, lokalita. Je tedy problematické určit například pravděpodobnou cenu za instalovaný kW kapacity, tak jak je to běžné u ostatních zdrojů energie.

EkoWATT uvádí příklad dvou MVE s podobnou kapacitou – v prvním případě jde instalaci na tok s malým spádem (2 m) a velkým průtokem (10 m3/s) s cenou technologie 7 mil. Kč. Naopak u toku s vysokým spádem (20 m) a nízkým průtokem (1 m3/s) odhaduje náklady na 1 mil. Kč. V podobném poměru se pak mají lišit investice na stavební část. Záležet bude také, zda použijeme zcela novou technologii, nebo repasovanou, apod.

Výkupní ceny elektřiny

• Provozovatelé MVE mohli stále v roce 2015 dodávat energii ve zvýhodněné, garantované sazbě. Její výši každoročně stanovuje Energetický Regulační Úřad.
• Pokud majitel elektřinu sám spotřebuje, případně odprodá spotřebiteli jinému, může využít tzv. Zelených bonusů.

Nejméně atraktivní alternativou je pak prodej vyprodukované elektřiny na velkoobchodním trhu. Ten se vyplatí jen v případě větších elektráren.

Ilustrační případ

Uveďme si tedy alespoň rámcově, jak by takováto investice mohla vypadat. Potřebujete-li si osvěžit základní pojmy ekonomického hodnocení energetických technologií, můžete tak učinit zde.

Názorně si můžeme stanovit modelovou investici takto:

1. Investiční náklady: 12 mil. Kč
2. Provozní náklady: 0,5 % z investičních nákladů, tedy 60 tis. Kč/rok
3. Pozorovaná doba (tedy ne životnost, pouze perioda výpočtu): 30 let (podpora jako taková, ne však její výše, pro MVE v rámci Zelených bonusů je garantována po dobu 30 let).
4. Instalovaný výkon: 74 kW; 5 000 provozních hodin/rok

Počítající se čtyřmi různými způsoby prodeje energie:

1. Státem garantovaná výkupní cena u stavby ve stávající lokalitě: 2,55 Kč/kWh. Růst výkupní ceny 2 %, diskontní sazba 7 %.
2. Státem garantovaná výkupní cena u stavby v nové lokalitě: 3,23 Kč/kWh. Růst výkupní ceny 1,5 %, diskontní sazba 7 %.
3. Výkup prostřednictvím Zelených bonusů: 2,27 Kč/kWh. Růst ceny je 2 %, diskontní sazba 7 %.
4. Prodej na velkoobchodním trhu: 0,8 Kč/kWh. Vysoký růst ceny 5 %, diskontní sazba snížena na 3%.

Čtyři různé scénáře ceny vyprodukované elektřiny slouží k lepšímu nastavení hranic ekonomického výkonu MVE. Nejlepší variantou je v tomto případě stavba MVE v nové lokalitě s výkupem garantovaným státem a nejhorší prodej na velkoobchodním trhu.

Diskontní sazba je u tří možností relativně vysoká, to nicméně reflektuje pravděpodobné náklady spojené s takovouto investicí (např. nutnost půjčky, náklady na obětované příležitosti).

Pro zajímavost, vážené průměrné náklady kapitálu (tedy kombinace úrokové míry ceny vlastního a půjčeného kapitálu) se pro velké evropské energetické společnosti u investic do obnovitelných zdrojů energie pohybují právě mezi 7 – 9 %, .

Diskontovaná doba návratnosti se pohybuje mezi 16 – 34 lety, vnitřní výnosové procento od 3,7 – 10,7 % a elektrárna v nejlepším případě vynesla více než 5,8 mil. Kč za 30 let, a to i s relativně vyšší diskontní sazbou (7 %). Uvedené hodnoty jsou vypočteny před zdaněním.

Takovýto výpočet je ale samozřejmě pouze orientační. Konkrétní řešení MVE bude v každém případě velice individuální.

Takže kde začít? Inspiraci může nabídnout například interaktivní mapa vodních elektráren v ČR, která je neucelenějším takovýmto přehledem u nás. V ČR funguje také cech provozovatelů MVE, kde se můžete zapojit do diskuze.

Zdroj úvodní fotografie: TES Vsetín