16 - Madr_a_kol_A - Vysoká škola logistiky ops

VYUŽITÍ OBJEKTŮ OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ V CESTOVNÍM
RUCHU
Using of Objects of renewable sources in the Tourism
Prof. RNDr. Vilém Mádr CSc.
Katedra přírodních a humanitních disciplin.Vysoká škola logistiky v Přerově,
e-mail: [email protected]
Bc. Jan Dorotík
Vysoká škola logistiky v Přerově, e-mail [email protected]
Bc. Otto Kubek
Vysoká škola logistiky v Přerově, e-mail [email protected]
Abstrakt:
Logistika cestovního ruchu, tak jak ji známe dnes, využívá velké množství energie a
nemálo logistických procesů je založeno na fyzikálních zákonitostech. Vyspělé státy světa
neúprosně tlačí na snižování produkce emisních škodlivin, přičemž jednotlivci i nadnárodní
korporace, požadují snižování nákladů na přepravu a celkově na logistiku. Tyto dva zdánlivě
neslučitelné cíle, by bylo možné skloubit využíváním obnovitelné energie z větru a vody.
V příspěvku je představeno několik zajímavých projektů využívajících energii větru a vody,
přičemž poukazuje na rozvoj využívání těchto energií od počátků až po současnost.
Vysvětluje přínos energie z obnovitelných zdrojů pro logistiku cestovního ruchu v minulosti a
dnes.
Abstract:
Logistics of tourism as we know it today uses large amounts of energy and many
logistics processes is based on physical principles. The developed nations of the world
inexorably pushes to reduce production of emission pollutants, while individuals and
multinational corporations demanding the reduction of transport costs, and overall logistics
costs. These two seemingly incompatible goals could be accomplish by using of renewable
energy sources from the wind and water. The contribution presents several interesting projects
using the energy of wind and water and draws attention to the development of use this energy
sources from the beginning to the present. Explains the benefits of renewable energy sources
for the logistics of tourism in the past and today.
Klíčová slova:
Větrná a vodní energie. Přenos energie. Obnovitelné energetické zdroje.
Key words:
Wind and water energy. Energy transfer. Renewable energy sources.
ÚVOD
Energie z obnovitelných zdrojů představuje pro současnou společnost možnou cestu
za poznáním a cestovním ruchem. Vzhledem k tomu, že turismus tvoří neoddělitelnou součást
lidského rozvoje, nezbytné snížení nákladů s šetrností vůči životnímu prostředí, se neobejde
bez využití obnovitelných zdrojů.
Často vyhledávanými turistickými cíli v České republice jsou moderní větrné
elektrárny, stejně tak jako v minulosti používané větrné mlýny. Také vodní energie nabízí
návštěvníkům exkurze s bohatým a zajímavým výkladem. Odmítavý postoj lidí žijících
v blízkosti těchto zařízení bývá často změněn při jejich bližším poznání. Často uváděnými
- 141 -
nepříznivými jevy větrných elektráren na okolní prostředí bývá: hlučnost, světelné odlesky od
lopatek vrtule či nebezpečí havárie [1]
Jak uvádí Česká společnost pro větrnou energii (ČSVE), vesměs všichni návštěvníci
vítali formu energetického mixu s důležitým podílem obnovitelných zdrojů. Vítr lze
považovat za velmi vhodný zdroj výroby energie. Velké procento návštěvníků tvoří lidé z
přímého okolí větrných elektráren. Sami oznamovali, že je elektrárna nijak neruší ani hlukem
ani svojí vizáží, naopak, že jí berou jako orientační bod při vycházkách a vyjížďkách na kole.
Ti, kteří bydlí nejblíže, dokonce hrdě říkali, že jí mají rádi a že je elektrárna jejich.
Podle ČSVE jsou větrné elektrárny českou společností hodnoceny jako nejbezpečnější
a hlavně nejlevnější zdroj energie. Stejně také návštěvníci souhlasí s tím, že větrné elektrárny
by se měly využívat v daleko větším měřítku.
VĚTRNÁ ENERGIE
Lidstvo si uvědomilo vítr jako zdroj nevyčerpatelné energie již 4000 let př. n.l. První
využití větru bylo na lodích s plachtami. Pokročilejším využitím větrné energie byly větrné
mlýny, v té době nákladné a složité stroje pro mletí obilí. Ty fungují na základě přeměny
energie větru na mechanickou, kdy se vítr opírá do plachet mlýnu a roztáčí je. Energie
z plachet je přenášena hřídelí na palečné kolo s dřevěnými zuby. Dále pak na převod mezi
palečným kolem a osou mlýnského kamene, která roztáčela vrchní mlýnský kámen.
Na základě stejného principu fungují větrné elektrárny, kdy proudící vzduch předává
lopatkám větrné elektrárny část své kinetické energie. Albert Betz v roce 1919 odvodil
teoreticky maximální dosažitelnou účinnost větrného stroje na 59% (Betzovo pravidlo).
Kinetická energie větru se v turbíně mění na energii otáčivého pohybu a následně v
generátoru na energii elektrickou. Teoreticky dosažitelný výkon činí v případě jednotkové
plochy:
Teoretický výkon větrné elektrárny (dále jen VtE), lze vypočítat ze vztahu 2.
(2)
P
ρ
V
Cp
S
Výkon VtE
Hustota vzduchu
Rychlost proudění vzduchu
Účinnost stroje
Plocha rotoru
[W]
[kg.m-3]
[m·s−1]
[-]
[m2]
VYUŽITÍ VĚTRNÉ ENERGIE OD MINULOSTI PO SOUČASNOST
Větrnou energii začalo lidstvo využívat již několik tisíc let před naším letopočtem.
První využití bylo k pohonu lodí s plachtami. Následovala přeměna větrné energie na
mechanickou pomocí větrných mlýnů v prvním století našeho letopočtu. V 18. Století si
začalo lidstvo uvědomovat obnovitelné zdroje energie ve fyzikálních souvislostech díky sira
Issaca Newtonova. Důležitým milníkem byl popis Magnusova jevu roku 1852, který následně
prakticky využil k pohonu lodi Albert Flettner. V roce 1887–88 Charles Francis Brush,
přeměnil poprvé energii větru na elektrickou energii ve své větrné elektrárně. Teoretický
výkon větrné elektrárny fyzikálně popsal Albert Betz o něco později a to roku 1919.
- 142 -
S moderním využitím plachty pro pohon lodí přišel roku 2001 projekt Skysails, využívající
výškové plachty s několikanásobnou účinností [2]
Obr.1 Využití větrné energie v časové ose
Skysails
Projekt výškové plachty SkySails, vyvíjí plně automatizovaný systém větrného
pohonu pro moderní ekologickou plavbu tažným drakem, který má pomocí větrné energie
vléci jachty, nákladní lodě a tankery.
Společnost SkySails vyvinula a zkonstruovala funkční tažný drak, na jediném
centrálním lanu a odstranila problémy s řízením draku více lany. Při stále se zvyšujících
cenách ropy a zostřujících se emisních předpisech muže být vlečení lodí drakem alternativním
pohonem budoucnosti. Firma uvádí, že s touto novou technologií se sníží roční náklady na
pohonné hmoty o 10-35% a úspora může při optimálních větrných podmínkách dosáhnout až
50%.
Flettnerova pokusná loď
Flettnerův rotor je rotující válec využívající Magnusův jev. Může být použit na lodích
podobně jako plachta. Poprvé jej použil pro pohon lodi ve dvacátých letech 20. století jeho
vynálezce Anton Flettner.
Magnusův jev spočívá v rozdílném tlaku proudícího plynu na protilehlých stranách
rotujícího tělesa, což prakticky známe např. z tenisu, kde míčku udělená horní či dolní rotace
způsobuje zakřivení dráhy letu. Boční vítr obtékající rotující Flettnerovy válce (plachty)
vytváří při vhodném směru otáčení podtlak na přední straně válce a tím dopředný pohyb lodi.
Výhodou tedy má být jednoduchost ovládání proti klasickým plachtám, a zároveň použití
mnohem menších motorů k rotaci válců, než by bylo zapotřebí k samotnému pohonu lodi
lodním šroubem.
Flettnerova pokusná loď byla vybavena dvěma 18 m vysokými rotory a vynálezce s ní
v roce 1926 překonal Atlantik.
Mezi známé větrné mlýny patří: Větrný mlýn Ruprechtův na Drahanské vrchovině nedaleko
propasti Macochy a vodní mlýn Choltice u Opavy, kde je jeho kompletní technické vybavení.
- 143 -
Podle výkonu je možné navštívit větrné elektrárny: Kryštovy Hamry v Ústeckém kraji, Hodní
Loděnice v Olomouckém kraji, Černý kopec v Moravskoslezském kraji, Andělka
v Libereckém kraji a známá větrná elektrárna Dukovany [3,4].
Seřazení větrných elektráren podle výkonu je následující: Přečerpávající elektrárna Dlouhé
Stráně na vodním toku Desná, Dalešice na vodním toku Jihlava, Orlík a Slapy na Vltavě.
VODNÍ ENERGIE
Využití energie vody má na Zemi dlouholetou tradici. Nejprve byla využívána
k dopravě (splavování lodí a vorů po proudu řek), později k pohonu mechanismů (mlýnů,
hamrů, čerpadel či pil). Dnes převažujícím způsobem využití vodní energie je výroba
elektřiny ve vodních elektrárnách.
Vodní elektrárny soustředí energii vodního toku vybudováním jezu nebo přehrady.
Voda roztáčí turbínu, ta je na společné hřídeli s elektrickým generátorem (dohromady tvoří
tzv. turbogenerátor). Kinetická energie proudící vody se tak mění na energii elektrickou, která
se transformuje a odvádí do míst spotřeby [5]. Výkon vodní elektrárny lze spočítat ze vztahu
(3)
P
El. výkon
[W]
η
Účinnost turbíny
[-]
V
Průtok vody
[ m3·s]
h
Spád
[m]
ρ
Hustota vody
[kg.m-3]
g
Gravitační zrychlení
[m·s−2]
Schéma č. 1: Vodní elektrárna
Využití vodní energie od minulosti po současnost
Nejprve byla potencionální energie vody využita k splavování dřeva pomocí vorů a
dále asi 600 let před naším letopočtem, využívali Chladejci vodní kolo k zavlažování, což
byla prvotní přeměna vodní energie na mechanickou. Dalším důležitým milníkem využívání
vodní energie byl první vodní mlýn na území české republiky roku 718. V 18. století si začalo
lidstvo uvědomovat obnovitelné zdroje energie ve fyzikálních souvislostech díky Issacu
Newtonovi. V roce 1753 Jozef Karol Hell vyvinul vodosloupcový stroj, jenž převáděl energii
vody na mechanickou, s větší účinností než klasické vodní kolo. Významný přínos
- 144 -
matematického génia Leonarda Eulera přispěl k rozvoji ve využívání nevyčerpatelné energie
také v 18. Století. Velký zlom ve využívání této energie byl vynález Francisovy turbíny, která
se využívá k výrobě elektřiny dodnes. Velice zajímavým vynálezem pro budoucnost je vlnový
konvertor na výrobu elektrické energie bratří Hansenů nebo futuristický projekt lodi Orcelle
využívající ke svému pohonu sluneční energii a energii vln.
Obr.2 Využití vodní energie v časové ose
Využití vodní energie jako obnovitelného zdroje nebo k pohonu dopravních prostředků?
Dvě třetiny povrchu naší planety pokrývají oceány, které mohou poskytovat obrovské
množství energie. V současné době jsou dva základní způsoby jak energii moře přeměnit na
elektřinu. Jedním jsou vlnové konvertory a druhým přílivové elektrárny.
Přílivová elektrárna je vodní elektrárna, která pro roztočení turbín využívá
periodického opakování přílivu a odlivu moře. Přílivové elektrárny zároveň mohou fungovat i
jako přečerpávací elektrárny [6].
V současné době nejsou přílivové elektrárny masově využívány. Přesto díky
současnému rozmachu obnovitelných zdrojů energie, se dá očekávat jejich rozvoj, jejich
celkový přínos však zůstane velmi malý, protože existuje jen omezený počet míst, kde je lze
stavět. Jejich výhodou je, že příliv a odliv jsou lépe předpověditelné než například chování
větru nebo svit slunce, na druhou stranu se produkce jejich energie nedá regulovat.
Energii mořských vln lze na elektřinu převést různými způsoby. Vertikálně
orientované bójky nebo ležící tubusy buď přímo pohybují magnety proti cívkám, čímž se
indukuje elektrický proud, nebo (častěji) se jejich pohyb hydraulicky přenáší na turbínu
rotačního elektrického generátoru. Ideální je instalace v místech, kde moře dosahuje hloubky
40 až 100 metrů - tam je energie vln největší.
Energii mořských vln k pohonu by chtěl využít ambiciózní projekt hybridní lodě
Orcelle. Skandinávská firma Wallenius Wilhelmsen přichází s návrhem revoluční zaoceánské
lodě. Tato loď pojmenovaná po ohroženém sladkovodním delfínovi Orcelle, by mohla uvézt
náklad až deseti tisíc automobilů a přitom nebude produkovat takřka žádné škodlivé zplodiny.
Plavidlo je poháněno větrem za pomoci supermoderního systému plachet a energií vyráběnou
z vln. Jako doplňkový zdroj mohou sloužit solární panely zavěšené na plachtách [7].
Kulturní památkou je vodní elektrárna v Třeštíně – Háji a městská elektrárna v Písku.
Velice krásná je Přehrada Les Království na Labi u Dvora Králové, která považována za
nejkrásnější v ČR, viz obr. 3
- 145 -
Obr. 3 Přehrada Les Království na Labi u Dvora Králové,
Je postavena s obrovským citem v pseudogotickém duchu. Kromě pohádkové hráze s
romantickými branami s ozdobnými věžičkami, ze kterých na nás shlížejí reliéfy hlav
vodníků, patří ke kamennému dílu - obtokové tunely, přelivy, výpusti a domek hrázného. Ten
připomíná malý hrad s dominantní věží s cimbuřím.
Pod hrází je pak elektrárna, do které vede část přívodu vody do kopce. Původně totiž
měla přehrada stát o 200 metrů níž po proudu, ale před dokončením stavby se rozhodlo, že
elektrárna bude hned pod hrází. Aby tak voda překonala stoupání a dostala se do budovy,
přistoupilo se k nezvyklému řešení a potrubí se vedlo směrem nahoru, což nepatrně snižuje
výkon elektrárny.
PŘÍNOS OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ PRO CESTOVNÍ RUCH
Větrná energie přinášela a dodnes přináší pro Logistiku cestovního ruchu především
pohon lodí. V budoucnu díky elektrické energii snad i pohon silničních vozidel. Jako pasivní
využití přináší zajímavé historické památky v podobě větrných mlýnů. O tyto památky je
rostoucí zájem, o čemž svědčí vzrůstající návštěvnost jak starých větrných mlýnů, tak
moderních větrných elektráren.
Podobně vodní energie měla a má své nezpochybnitelné zastoupení v Logistice
cestovního ruchu. Již dávno před naším letopočtem byla polohová energie vody využívána
k splavování řek. Neméně lákavými turistickými cíli bývají hydroelektrárny s exkurzemi pro
širokou veřejnost nebo odborné prohlídky pro profesionály v oboru. Návštěva například
přečerpávacích nádrží bývá často spojena s pěší či cykloturistikou. Vyhledávanými cíli turistů
jsou starobylé plachetnice, zdymadla nebo futuristické vlnové a přílivové elektrárny.
- 146 -
Kombinacemi dopravy, ubytováním, pro možnost rekreačního využití se zabývá článek
„Clusters in tourism“[8]
Možnostmi využití opuštěných těžebních lokalit v turismu se zabývá článek “Possibilities of
using of abandoned mining sites in tourism”. [9]
ZÁVĚR
S velkou pravděpodobností budou obnovitelné zdroje zaujímat čím dál tím větší podíl
na celkové produkci energie. Vyspělé státy světa tlačí na snižování produkce emisních
škodlivin, a zároveň jednotlivci i nadnárodní korporace, požadují snížení nákladů na energie a
dopravu. Využitím obnovitelných zdrojů by bylo teoreticky možné, dosáhnout těchto zdánlivě
neslučitelných cílů. Cestovní ruch, tak jak ho známe dnes, se bez dostatku energie neobejde.
Jedením z nejlevnějších způsobů, jak dosáhnout snížení nákladů na provoz dopravních
prostředků je využití přírodních sil. Ambiciózní dopravní projekty pro budoucnost počítají
dokonce s prostředky, které budou energeticky takřka nezávislé. Takové projekty neumožňují
pouze přepravu, ale i samotné poznání působení sil, které tento pohyb umožňují. Pro mnohé
tak může být samotná přeprava cílem, kde prakticky poznají fungování Newtonových zákonů,
které jsou základem pro pohyb všech dopravních prostředků.
Literatura
1. Šiman, L. Vodní energie [online]. ©2009 [cit. 2013-01-14]. Dostupné z:
http://svetfyziky.souepl.cz/index.php?option=com_content&view=article&id=99:vodnienergie&catid=48:obnovitelne-zdroje&Itemid=76
2. Sailingnet. SkySails vyvinula a zkonstruovala funkční tažný drak [online]. ©2009 [cit.
2013-01-14]. Dostupné z: http://www.sailingnet.cz/?content=article&art=7
3. ČSVE. Rekordní návštěvy u větrných elektráren [online]. ©2011 [cit. 2013-01-14].
Dostupné z: http://www.csve.cz/cz/clanky/rekordni-navstevy-u-vetrnych-elektraren/397
4. Železný, V. Větrné elektrárny - mnoho otazníků [online]. ©2008 [cit. 2013-01-14].
Dostupné z: http://www.csvts.cz/cns/news/031210v.pdf
5. Brus, A; Donovalová, M; Novotný, Š. Bernulliho rovnice a její aplikace [online]. ©2006
[cit. 2013-01-14]. Dostupné z: http://fyzsem.fjfi.cvut.cz/20082009/Zima08/proc/bernuli.pdf
6. Richterová, E. Přílivová elektrárna Rance [online]. ©2010 [cit. 2013-01-14]. Dostupné z:
ekoskola.mssch.cz/eliska%20richterova.doc
7. Schlindenbuch, J. Nákladní loď budoucnosti [online]. ©2005 [cit. 2013-01-14]. Dostupné
z: http://www.rozhlas.cz/vedaarchiv/portal/_zprava/172680
8. Schejbal, C.: Possibilities of using of abandonded mining sites in tourism. – Acta
geoturistica, BERG TU Košice, 2011, No.2
9. Schejbal, C.: Clusters in tourism. – Acta geoturistica, BERG TU Košice, vol.3, 2012,
No. 1
Recenzoval: Prof.Ing.Vladimír Strakoš, DrSc.,
Katedra logistiky a technických disciplín, VŠLG Přerov
- 147 -