Srovnávací studie aplikovatelnosti obnovitelných zdrojů energie v České republice: Biomasa, solární energie a větrná energie
Aplikace obnovitelných zdrojů energie (OZE) v České republice představuje klíčový prvek v přechodu k udržitelnému energetickému systému, ovlivněném geografickými, klimatickými, ekonomickými a regulačními faktory. Podle aktualizovaného Národního energetického a klimatického plánu (NECP) má podíl OZE na konečné spotřebě energie dosáhnout 30 % do roku 2030, přičemž v roce 2023 činil přibližně 18,6 % [1]. Tato studie se zaměřuje na srovnání biomasy (nasazené prostřednictvím kogenerace pro kombinovanou výrobu tepla a elektřiny), solární fotovoltaické (PV) energie a větrné energie. Za základní výkon je zvolena jednotka Fröling 50 kWe pro biomasu, s výstupem přibližně 350 MWh elektřiny a 735 MWh tepla ročně při 7 000 hodinách plného zatížení. Analýza zahrnuje potenciál, výhody, omezení a plochové požadavky, včetně přepočtu na jednu průměrnou domácnost s roční spotřebou přibližně 3,75 MWh elektřiny a 15 MWh tepla [2].
Přehled OZE v České republice
Energetický mix v České republice je stále dominován fosilními palivy a jadernou energií, přičemž OZE přispívají přibližně 14–16 % k výrobě elektřiny [3]. NECP cílí na 22 % podíl OZE na konečné spotřebě elektrické energie do roku 2030, s odhadem investic 12,6 miliard EUR na expanzi [1]. Hlavní výzvy zahrnují integraci do sítě, veřejnou akceptaci a potřebu investic. Biomasa a solární energie vykazují vyšší aplikovatelnost díky dostupnosti zdrojů, zatímco větrná energie čelí geografickým omezením.
Biomasa prostřednictvím kogenerace
Biomasa je jedním z nejstabilnějších OZE v České republice, využívajícím lesní zbytky, zemědělský odpad a energetické plodiny. V roce 2023 přispívala přibližně 7 % k výrobě elektřiny, s instalovaným výkonem kolem 414 MW v roce 2020, který má narůst na 454 MW do roku 2030 [4]. Kogenerace (CHP) zvyšuje účinnost na 80–90 %, což je ideální pro venkovské a průmyslové oblasti s přístupem k dodavatelským řetězcům a teplárenským sítím. Udržitelnost zahrnuje zdroje biomasy bez odlesňování a emise, které moderní systémy minimalizují filtrací.
Základní jednotka: Fröling 50 kWe CHP
Tato jednotka s fixním ložem využívá dřevní štěpku, s elektrickým výkonem 50 kW a tepelným 105 kW, dosahující celkové účinnosti 85 % [5]. Při 7 000 hodinách provozu produkuje 350 MWh elektřiny a 735 MWh tepla ročně. Spotřeba biomasy činí přibližně 37 kg/h, tedy 259 tun ročně (při vlhkosti 25 %). Tato jednotka může pokrýt elektřinu pro 93 domácností nebo teplo pro 49 domácností, přičemž plně podporuje 49 domácností s oběma formami energie. Pro udržitelnou produkci štěpky je zapotřebí přibližně 64,75 ha lesa ročně, na základě průměrného výnosu 3 tun suché hmoty na hektar[6].
Výhody: Stabilní základní výkon, využití lokálních zdrojů (2,7 milionu hektarů lesů) a synergie s odpadovým hospodářstvím. Omezení: Vysoké počáteční náklady (200 000–400 000 EUR) a logistika dodávek.
Solární fotovoltaická energie
Solární PV energie v České republice rychle roste, s instalovaným výkonem přibližně 2,25 GW v roce 2020, který má narůst na 3,8–7 GW do roku 2030 [7]. Aplikovatelnost je silná díky průměrné sluneční ozářenosti 1 000–1 200 kWh/m²/rok, vhodné pro střešní a pozemní systémy v jižních a středních regionech [8]. V roce 2023 přispívala 4 % k elektřině, podporována klesajícími náklady a dotacemi z Modernizačního fondu.
Pro ekvivalentní výstup (350 MWh elektřiny a 735 MWh tepla) je zapotřebí PV systém s plochou 1 446 m² (účinnost 22 % [9] ) pro elektřinu a solární tepelné kolektory s plochou 1 114 m² (účinnost 60 % [10] ) pro teplo, celkem 2 560 m².
Výhody: Škálovatelnost, nízké provozní náklady a minimální environmentální dopad. Omezení: Intermitence vyžadující úložiště; konflikt s využitím půdy. Ve srovnání s biomasou chybí tepelný výstup, ale vyniká v decentralizovaných aplikacích.
Větrná energie
Kapacita větrné energie v České republice je omezená na 0,3 GW v roce 2023, s potenciálem 1,6–3,5 GW do roku 2030 [1]. Aplikovatelnost je střední, soustředěná v horských oblastech jako Krušné hory, s průměrnou rychlostí větru 6–7 m/s. V roce 2023 přispívala 1 % k elektřině, s kapacitním faktorem přibližně 24 % [3].
Pro ekvivalentní výstup je zapotřebí instalovaný výkon 0,27 MW, s plochou 53 272 m² (hustota 5 MW/km² [12] ). Teplo se generuje přes tepelná čerpadla s COP 3,5 [3].
Výhody: Vysoký kapacitní faktor (25–35 %) v vhodných lokalitách. Omezení: Topografická omezení, vizuální a hlukové obavy, dopady na ptactvo. Na rozdíl od biomasy a soláru čelí přísnějším povolovacím procesům.
Srovnávací hodnocení
- Potenciál a škálovatelnost: Biomasa nabízí stabilní základní energii s potenciálem 10–15 % budoucího mixu, ale je náročná na zdroje. Solární energie má největší nevyužitý potenciál (až 15 % výroby do 2030), ideální pro rychlou expanzi. Větrná energie zaostává kvůli omezeným lokalitám, ale doplňuje solár pro vyvážení intermitence.
- Ekonomická uskupitelnost: Všechny zdroje profitují z EU fondů a národních incentiv (např. tarifů pro malé OZE). Biomasa CHP má vyšší počáteční náklady, ale lepší návratnost díky prodeji tepla; solární LCOE je nejnižší (40–60 EUR/MWh). Větrná energie vyžaduje 1 500–2 000 EUR/kW.
- Environmentální a sociální dopady: Biomasa snižuje odpad, ale emituje částice; solární a větrná energie jsou čistší, ale čelí sporům o využití půdy. Veřejná akceptace je vyšší pro solár (decentralizovaný) než pro vítr (změna krajiny).
- Integrace do sítě: Biomasa poskytuje základní výkon; solární a větrná energie potřebují flexibilní opatření jako baterie, které Česká republika rozvíjí prostřednictvím chytrých sítí.
- Soulad s politikou: NECP upřednostňuje všechny tři, ale biomasa a solár se lépe hodí k venkovské ekonomice a potřebám topení, zatímco vítr vyžaduje zjednodušení regulací.
Tabulka s klíčovými údaji
| Parametr | Biomasa (CHP) | Solární (PV + tepelné kolektory) | Větrná (turbíny + tepelná čerpadla) |
|---|---|---|---|
| Roční výstup (elektřina / teplo) | 350 MWh / 735 MWh | 350 MWh / 735 MWh | 350 MWh / 735 MWh |
| Spotřeba zdroje | 259 tun biomasy (dřevní štěpka, vlhkost ~25 %) | – | – |
| Plocha pro systém (m²) | – (les: 647 500 m²) | 2 560 m² | 53 272 m² |
| Počet domácností (plné pokrytí elektřina + teplo) | 49 | 49 | 49 |
| Na jednu domácnost: Spotřeba biomasy (tuny/rok) | 5,29 tun | – | – |
| Na jednu domácnost: Plocha (m²) | 13 200 m² (les) | 52,2 m² | 1 087 m² |
Poznámka: Hodnoty jsou zaokrouhleny na dvě desetinná místa tam, kde to má význam. Plocha lesa pro biomasu vychází z udržitelného výnosu ~3 t sušiny/ha/rok.
Závěr
Biomasa CHP, jako Fröling 50 kWe, je vysoce aplikovatelná pro lokalizované potřeby s duálním výstupem, podporující 49 domácností s 259 tunami biomasy ročně. Solární energie nabízí největší růstový potenciál s nejnižšími plochovými požadavky, následovaná biomasou, zatímco větrná energie vyžaduje cílený vývoj. Dosáhnutí cílů do roku 2030 vyžaduje urychlení povolování, modernizaci sítí a incentivy pro maximalizaci těchto OZE.
Reference
1. European Commission. Czechia – Final updated NECP 2021–2030 (submitted 2024). Brussels: European Commission, 2024. Dostupné z: https://commission.europa.eu/publications/czechia-final-updated-necp-2021-2030-submitted-2024_en.
2. Enerdata. Czechia Energy Information (household consumption data). Lyon: Enerdata, 2025 (aktualizováno). Dostupné z: https://www.enerdata.net/estore/energy-market/czechia.
3. International Energy Agency (IEA). Czechia – Efficiency and Demand. Paris: IEA, 2025 (aktualizováno). Dostupné z: https://www.iea.org/countries/czechia/efficiency-demand.
4. Banaś, J. et al. Using Timber as a Renewable Resource for Energy Production in Sustainable Forest Management. In: Energies. 2022, vol. 15, no. 6, s. 2264. ISSN 1996-1073. Dostupné z: https://www.mdpi.com/1996-1073/15/6/2264.
5. Fröling Heizkessel- und Behälterbau GmbH. CHP – Wood combined heat and power. Vöcklamarkt: Fröling, 2025 (aktualizováno). Dostupné z: https://www.froeling.com/en-us/products/heat-and-electricity/chp.
6. Czech Biomass Association. Risk assessment of unsustainable production forest biomass for the Czech Republic. Brno: CZ BIOM, 2023. Dostupné z: https://www.czbiom.cz/wp-content/uploads/Czech-Republic_SURE-Risk-Assessment_Final_Oct-2023.pdf.
7. International Renewable Energy Agency (IRENA). Czechia – Renewable Energy Statistical Profile. Abu Dhabi: IRENA, 2025. Dostupné z: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Statistics/Statistical_Profiles/Europe/Czechia_Europe_RE_SP.pdf.
8. PV Knowhow. Czech Republic Solar Report (solar irradiation data). 2025 (aktualizováno). Dostupné z: https://www.pvknowhow.com/solar-report/czech-republic.
9. International Energy Agency (IEA). Czechia – Countries & Regions (PV efficiency). Paris: IEA, 2025 (aktualizováno). Dostupné z: https://www.iea.org/countries/czechia.
10. International Renewable Energy Agency (IRENA). Czechia – Renewable Energy Statistical Profile (thermal collectors efficiency). Abu Dhabi: IRENA, 2025. Dostupné z: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Statistics/Statistical_Profiles/Europe/Czechia_Europe_RE_SP.pdf.
11. International Renewable Energy Agency (IRENA). Czechia – Renewable Energy Statistical Profile (wind density). Abu Dhabi: IRENA, 2025. Dostupné z: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Statistics/Statistical_Profiles/Europe/Czechia_Europe_RE_SP.pdf.