Energetické služby a poradenství

Energetické služby a poradenství

Energetické služby a poradenství pro 4. ročník středních odborných škol Učební texty pro studijní obor Technik energetických zařízení budov


O projektu REFUGE Projekt REFUGE – Renewable Energy for Future Generations – Obnovitelná energie pro budoucí generace – byl podpořen v rámci Programu celoživotního vzdělávání, podprogramu Leonardo da Vinci – mnohostranné projekty Přenosu inovací v roce 2011 pod číslem 11310 1618. Projekt realizoval EkoFond, neinvestiční fond zřízený Slovenským plynárenským průmyslem (SPP). Partnery projektu byly školicí a konzultační firma IDEC S.A. z Řecka, Integrovaná střední škola z České republiky, SOŠ elektrotechnická Trnava, Spojená škola Kremnička Banská Bystrica, SOŠ technická Prešov a Státní institut odborného vzdělávání SR. Hlavními cíli projektu bylo identifikovat a analyzovat nová povolání v oblasti obnovitelné energie, připravit školení pro výchovné a kariérní poradce o nových povoláních a připravit učební texty zaměřené na oblast obnovitelných zdrojů pro studijní obor technik energetických zařízení budov vyvíjený EkoFondem spolu se zapojenými středními školami a Státním institutem odborného vzdělávání (ŠIOV). Více informací o projektu na www.refuge.ekofond.sk. Tento projekt je financován Evropskou komisí z Programu celoživotního vzdělávání. Za obsah tohoto učebního textu odpovídají autoři. Učební text nereprezentuje názor Evropské komise a Evropská komise neodpovídá za použití informací, které jsou jeho obsahem.


O projektu Technik energetických zařízení budov EkoFond, neinvestiční fond, zřízený Slovenským plynárenským průmyslem, a. s., od roku 2009 řídí průřezový středoškolský obor s výučním listem a maturitou Technik energetických zařízení budov (TEZB). Podnět k jeho vytvoření přišel přímo z praxe – od odborníků působících v energetickém sektoru, kteří dlouhodobě avizovali nedostatek technických odborníků se zaměřením na energetiku budov. Energetický sektor jako jeden z klíčových pilířů každé ekonomiky nabízí žákům mimořádně perspektivní a vysoce kvalifikované řemeslo. EkoFond v rámci tohoto projektu realizoval vybudování moderních odborných pracovišť, kde se žáci mohou prakticky učit instalovat energeticky efektivní technologie na bázi obnovitelných zdrojů energie (OZE) a plynu. Dále podpořil odborné vzdělávání pedagogických pracovníků a mistrů odborného výcviku, a také přípravu a vydání učebních textů. Projekt byl podpořen částkou vyšší než 800 000 eur. Absolventi studijního odboru TEZB budou mít široké uplatnění nejen v oblasti plynárenství, ale i v oblasti energetického poradenství a služeb při koupi, instalaci, servisu a údržbě energetických zařízení do domácností a malých provozů. Vědomosti a zručnosti získané během studia umožní budoucím zákazníkům těchto absolventů přímo uspořit energii spotřebovávanou v jejich domácnosti nebo při provozu malých budov.


Autoři: Kolektiv autorů Vydal: EkoFond, n.f., Mlynské Nivy 44/a, 825 11 Bratislava Všechna práva vyhrazena Doslovný ani částečný přepis tohoto materiálu není povolen bez předcházejícího písemného souhlasu vydavatele EkoFond, n.f.


Kolektiv autorů

Energetické služby a poradenství pro 4. ročník středních odborných škol

Učební texty pro studijní obor Technik energetických zařízení budov

Bratislava 2013


OBSAH OBSAH .......................................................................................................................... 6 Seznam použitých zkratek .............................................................................................. 9 Předmluva ..................................................................................................................... 10 1

Základní pojmy...................................................................................................... 11

2

Zdroje energie........................................................................................................ 11

3

Neobnovitelné zdroje energie ................................................................................ 13 Primární zdroje energie - přírodní................................................................ 13

3.1

4



Uhlí .......................................................................................................... 13



Ropa ........................................................................................................ 15



Zemní plyn .............................................................................................. 18



Jaderná energie - uran ............................................................................. 26

3.2

Sekundární zdroje energie – umělé .............................................................. 27

3.3

Nekonvenční zdroje energie ........................................................................ 28

Obnovitelné zdroje energie ................................................................................... 28 4.1

Energie vody ................................................................................................ 29

4.2

Energie Slunce ............................................................................................. 30

4.3

Energie větru ................................................................................................ 32

4.4

Geotermální energie ..................................................................................... 32

4.5

Energie z biomasy ........................................................................................ 33

5

Alternativní zdroje energie .................................................................................... 33

6

Spotřeba energie ve světě a na Slovensku ............................................................. 35

7

Energetická legislativa .......................................................................................... 39 7.1

Energetická legislativa EU ........................................................................... 39

7.2

Legislativa Slovenské republiky v oblasti energetiky ................................. 41

7.3

Instituce SR v oblasti energetiky ................................................................. 42

8

Energetická efektivnost ......................................................................................... 45

9

Energetické služby ................................................................................................ 46 9.1

Zpracování energetických analýz a energetických auditů ........................... 47

9.2

Návrhy projektů zaměřených na efektivnost při využívání energie a jejich realizace (EPC projekty) .............................................................................. 50

9.3

Provoz a údržba energetických zařízení, ..................................................... 55

9.4

Monitorování a hodnocení spotřeby energie................................................ 56

9.5

Zabezpečení paliv a energie k účelu poskytování výkonů hlavně v oblasti kvality vnitřního klimatu v budovách, osvětlení i provozu zařízení, která spotřebovávají energii .................................................................................. 57 Dodávka energetických zařízení .................................................................. 58

9.6

10 Energetické poradenství ........................................................................................ 58 11 Racionalizace spotřeby energie ............................................................................. 58 12 Energeticky úsporná zařízení ................................................................................ 63 12.1 Kombinovaná výroba (kogenerace) ............................................................. 63 

Systémy kombinované – paroplynové cykly .......................................... 65



Systémy s parní turbinou ......................................................................... 66



Systémy se spalovací turbinou ................................................................ 68



Systémy se spalovacím motorem ............................................................ 70



Trigenerace .............................................................................................. 71



Mikroturbiny ........................................................................................... 72



Stirlingův motor ...................................................................................... 73



Palivové články ....................................................................................... 75



Parní stroj ................................................................................................ 78



Rankinův organický cyklus ..................................................................... 78

12.2 Tepelná čerpadla .......................................................................................... 80 

Kompresorová tepelná čerpadla .............................................................. 80



Absorpční tepelná čerpadla ..................................................................... 83



Zeolitové tepelné čerpadlo ...................................................................... 85



Využití solární energie se zemním plynem v domácnosti....................... 86

13 Vliv zateplení domu na úspory energie ................................................................. 87 Použitá literatura ........................................................................................................... 92

Seznam použitých zkratek CVS – centrum veřejné správy DS – distribuční soustava EN – evropská norma ESO – efektivní, spolehlivá a otevřená státní správa EU – Evropská unie FV – fotovoltaika FVP – fotovoltaický panel HDP – hrubý domácí produkt HEP – hydroenergetický potenciál IBV – individuální bytová výstavba IEA – Mezinárodní energetická agentura IIASA – Mezinárodní institut pro aplikovanou systémovou analýzu IPCC – Mezivládní panel pro změny klimatu JE – jaderná elektrárna KGJ – kogenerační jednotka MRK – maximální rezervovaná kapacita výkonu OECD – Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj OKV – oborový kalkulační vzorec OP – obstavěný prostor OZE – obnovitelné zdroje energie PSN – přímé zpracovací náklady PSV – přidružená stavební výroba PEZ – primární energetické zdroje RK – rezervovaná kapacita výkonu RU – rozpočtový ukazatel SN – zpracovací náklady SNV – zpracovací náklady výroby SSE–D – Stredoslovenská energetika - distribúcia, a.s. STN – Slovenská technická norma TEU – technicko-ekonomický ukazatel THU – technicko-hospodářský ukazatel TUR – trvale udržitelný rozvoj TV – teplá voda (ohřátá pitná voda) ÚOŠS – ústřední orgán státní správy ÚPVS – Ústřední portál veřejné správy URC – ukazatel průměrné rozpočtové ceny VRN – vedlejší rozpočtové náklady WEC – World Energy Council (Světová energetická rada) ZRN – základní rozpočtové náklady

Předmluva Svět denně potřebuje obrovské množství energie. Lidé musí někde topit, někde chladit, v noci svítit, cestovat, přepravovat zboží, pěstovat a vyrábět potraviny, či obrovské spektrum spotřebního zboží. Energetické zdroje, kterými potřeby dosud pokrývali, se však postupně vyčerpávají, ale nové, které by je nahradily, se získávají či objevují velmi těžce. Slovenská republika je na dovozu primárních energetických zdrojů absolutně závislá. Nakupovat musí (v procentuálním vyjádření) nukleární palivo – 100 %, ropu – 99 %, uhlí – 80 % a zemní plyn – 97 %. To jsou hlavní důvody, proč je nutné s energií nakládat rozumně a využívat ji maximálně efektivně. Profese technik energetických zařízení budov je na Slovensku nová. Žáci přebírají učivo, které jim dává přehled o energetice všeobecně, o jednotlivých formách energie, jejích vlastnostech, způsobu a možnostech jejího racionálního využití, ale i základní přehled evropské a slovenské legislativy. V praktické části přípravy se žáci seznamují se základními energetickými zařízeními v domácnostech, různých institucích či výrobních podnicích. Mají možnost seznámit se teoreticky, ale i prakticky s novými, moderními a úspornými technologickými novinkami, jimiž jsou vybaveny speciální učebny. Absolventi střední odborné školy tohoto zaměření by se v praxi měli zařadit mezi pracovníky v oblasti energetiky, kde budou v roli např. energetika, energetického poradce či energetického auditora aktivně hledat cesty ke snižování energetické náročnosti v široké paletě odběratelů – od průmyslového odběratele po domácnosti.

1 Základní pojmy Energie je fyzikální veličina, která je charakterizovaná jako schopnost hmoty (látky nebo pole) konat práci. Energie je slovo vytvořené fyziky v polovině devatenáctého století, z řeckého energeia (vůle, síla či schopnost k činům). Energie jako vlastnost hmoty a kvantitativní míra pohybu vyjadřuje schopnost hmotných systémů vykonávat práci na základě vnitřních změn. Energie neexistuje odděleně od hmoty a projevuje se jen spolu s jinými vlastnostmi hmotných systémů. Podle hmotného systému, na který se energie váže, rozlišujeme druhy energetických zdrojů. Stejná forma energie se může vázat na více nosičů energie, například chemická forma je obsažena v uhlí, ropě, zemním plynu, ale i v biomase Energie se nedá vyrobit a ani zničit, lze ji jen změnit na jinou formu. Podle teórie relativity jsou hmota a energie ekvivalentní, protože hmotě přisuzujeme energii o hodnotě E= m.c2. Z toho vyplývá, že i v nejmenších částečkách existuje jistý druh pohybu, jehož mírou je m.c2. Tuto okolnost je třeba si uvědomit při používání pojmu energie. Z fyzikálního hlediska je nesprávné používání množného čísla tedy „energií“, i když hovoříme o využití více forem energie v jednom konkrétním případě, například elektřině, teple apod. Dostatečné energetické zdroje však na to nejsou.

2 Zdroje energie Zdroje energie (správněji nosiče energie) lze rozdělit podle různých kritérií. Podle původu je dělíme na: -

primární zdroje, které jsou k dispozici v přírodě (např. mechanická energie vody, chemická energie paliv, jaderná energie prvků – uranu a thoria, které lze štěpit). Z pohledu na chemické složení je můžeme rozdělit na dvě skupiny: • organické – kaustobiolity (uhlí, ropa, plyn, rašelina, bituminozní (asfaltické) písky a břidlice), • anorganické – minerální (uranová ruda).

– sekundární zdroje energie – získávají se postupností přeměn primárních zdrojů energie. Např. spálením uhlí v kotli vzniká teplo, které se jako sekundární zdroj dále využívá pro ohřev. Sekundární, tedy umělé zdroje energie jsou například: • produkty štěpné reakce v reaktorech (235U nebo 239Pu vzniklé z 238U), • plyny z technologických procesů (koksárenský, svítiplyn, generátorový plyn syngas, kychtový plyn) a další.

Podle tradice je časté dělení zdrojů energie na : – konvenční

(tradiční),

využívané

v minulosti

i současnosti.

Konvenční

neobnovitelné zdroje v podstatě představují pilíře světové energetiky z pohledu výroby tepla, výroby elektrické energie a zdroje energie pro dopravu. Přibližně 90 % energie vyprodukované ve světě pochází z uhlí, ropy a plynu. – nekonvenční (alternativní) – všechny energetické zdroje, které v té které oblasti využití nahrazují, resp. snaží se zastoupit energetické zdroje běžně využívané (tradiční zdroje energie), které nejsou zatím velmi rozšířené z různých technických i ekonomických důvodů, ale v budoucnu se předpokládá, že se jejich podíl bude zvyšovat (slunce, vítr, voda, biomasa apod.). Tato i další kritéria lze vzájemně kombinovat. Podle obnovitelnosti dělíme energetické zdroje na: -

neobnovitelné zdroje energie. Jsou za ně považovány také zdroje energie, jejichž vyčerpání může nastat v horizontu stovek let, nebo jejichž případné obnovení by trvale o mnoho déle. Neobnovitelné zdroje energie jsou tedy v čase a prostoru z pohledu délky lidského života a potřeb společnosti vyčerpatelné.

-

obnovitelné zdroje energie, které jsou z pohledu délky lidského života a potřeb společnosti nevyčerpatelné.

Toto dělení vychází z kritéria obnovitelnosti, které zohledňuje míru vyčerpatelnosti zdrojů z pohledu časových dimenzí a potřeb lidské společnosti. Kritérium obnovitelnosti není absolutní a je především funkcí času. Pokud by se uvažovalo s časovým intervalem řádově stovek milionů nebo řádově miliard let, pak by uhlovodíková paliva byla obnovitelným zdrojem energie (za předpokladu cyklického charakteru střídání geologických epoch), přičemž uhlík a vodík jsou ve svém přirozeném cyklu ukládání sluneční energie do vazeb chemických sloučenin (cestou fotosyntézy) a kaustobiolity by byly jistým druhem zušlechtěné – koncentrované a dlouhodoběji konzervované biomasy. Opačným případem je například intenzivní využívání dendromasy (dřevní hmoty), způsobem, který neumožňuje ani přirozenou ani umělou obnovu porostu a v konečném důsledku vede k degradaci ekosystému, jehož obnova si následně vyžádá neporovnatelně delší časové období. V tomto případě má dendromasa charakter neobnovitelného zdroje energie. Při spalování dendromasy, v procese jejího energetického využívání, dochází k uvolnění chemických látek, původně vázaných na jakoby konstantní množství hmoty obnovujícího se porostu, do oběhu obdobným způsobem, jak k tomu dochází například při

spalování uhlí, avšak v úměrně menším měřítku, jehož dopady však mohou mít i globální charakter (dopad závisí jen na množství uvolněných prvků), které je do značné míry dané velikostí uvažovaného exploatovaného území.

3 Neobnovitelné zdroje energie Mezi neobnovitelné zdroje energie patří především primární zdroje energie. Lze konstatovat, že jsou zároveň i konvenčními (tedy tradičními) zdroji energie. Tuto skupinu tvoří hlavně fosílni paliva. Fosilní paliva jsou nerostné suroviny, které vznikly přeměnou odumřelých zbytků rostlin a těl živočichů bez přístupu vzduchu. Tato paliva vytvářela sama příroda během několika milionů let. Fosilní paliva jsou soustředěné zdroje chemické energie. Když hoří, část jejich chemické energie se uvolňuje ve formě tepla. Považují se za vyčerpatelný neobnovitelný zdroj energie, protože podmínky vhodné pro jejich vznik, jaké byly v dávné minulosti, se už zřejmě nebudou opakovat. Mezi nejvýznamnější fosilní paliva patří především uhlí, ropa, zemní plyn a rašelina. Patří sem i jaderná energie, protože přirozené přírodní zásoby štěpných materiálů jsou též vyčerpatelné. 3.1

Primární zdroje energie - přírodní Primární zdroje energie se získávají přímo v přírodě a neprošly žádným procesem

přeměny. Lze je zařadit do skupiny konvenčních, tedy tradičních zdrojů energie. Mezi nejvýznamnější primární (konvenční) neobnovitelné zdroje energie patří fosilní paliva, tedy uhlí, ropa, zemní plyn, uran.

 Uhlí Uhlí je černá nebo hnědočerná hořlavá hornina. Získává se z povrchových nebo hlubinných dolů a používá se především jako palivo. Uhlí je složeno především z uhlíku, obsahuje však rozmanité složky, včetně sirných sloučenin. Vzniklo z rostlinných a živočišných zbytků, které se uložily v anaerobním vodním prostředí, kde nízký obsah kyslíku zabraňoval jejich hnití (úplnému rozkladu a oxidaci). Hnědé a černé uhlí se od sebe liší geologickým věkem a vlastnostmi. Mladší hnědé uhlí obsahuje méně uhlíku a má menší výhřevnost. Častěji též obsahuje nepříjemné příměsi, z nichž nejznámější jsou sloučeniny síry. Starší černé uhlí obsahuje více uhlíku a má vyšší výhřevnost. Nejkvalitnější uhlí se nazývá antracit. Fyzikální a chemické

vlastnosti uhlí závisí na intenzitě a času působení biologických a geologických faktorů. Geologicky nejstarší uhlí s vyšší výhřevností (asi nad 24 MJ kg-1) nazýváme černé, s nižší hnědé. Nejmladší tuhé fosilní palivo je lignit. Druhy uhlí: 

lignit – hnědé uhlí, je nejméně kvalitní druh uhlí,



hnědo-černé – je kombinací vlastností černého a hnědého uhlí,



černé uhlí – je charakteristické vysokou hustotou,



antracit – nejkvalitnější uhlí.

Uhlí se těží podzemním komorováním nebo stěnováním uhelnými kombajny, hnědé uhlí i povrchově velkorypadly. Povrchově se těží hnědé uhlí hlavně na severozápadě Čech a ve východním Německu. Ročně se ho ve světě vytěží asi 3,5 miliardy tun. Zásoby uhlí jsou mnohem vydatnější než zásoby dražších paliv, jako jsou ropa a zemní plyn. Pro porovnání jde téměř o čtyřnásobek spotřeby železné rudy (0,9 miliardy tun). Nové techniky pravděpodobně umožní v budoucnu dobývat uhlí i tam, kde se to dnes z ekonomických důvodů nevyplatí. Odborníci se domnívají, že současné metody dovolují ekonomicky těžit jen přibližně 12 % známých světových zásob. Na Slovensku je jen hnědé uhlí, kterého je relativní dostatek ještě na několik desetiletí. Použití Uhlí je nejčastěji používaným tuhým palivem k výrobě tepla a elektřiny spalováním. V Číně a Indii se ročně spotřebuje 1600 milionů tun uhlí a předpokládá se, že v roce 2025 vzroste jeho spotřeba na 2700 milionů tun ročně. V USA se každoročně spotřebuje miliarda tun uhlí, z toho až 90 % na výrobu elektrické energie.

Obr. č. 1 Tepelná elektrárna - výroba elektřiny z uhlí

Environmentální rizika Při spalování uhlí vzniká oxid uhličitý spolu s proměnlivým množstvím oxidu siřičitého v závislosti na kvalitě zpracovávaného uhlí. Oxid siřičitý reaguje s vodou za vzniku kyseliny siřičité. Když se dostane do atmosféry, reaguje s vodní párou a vznikají kyselé deště. Emise z uhelných elektráren představují největší umělý zdroj oxidu uhličitého, čímž výrazně přispívají ke globálnímu oteplování. Uhlí obsahuje mnoho toxických prvků včetně arzenu a rtuti, které jsou velmi nebezpečné, když se dostanou do ovzduší. Závažnými negativními vlivy tepelných elektráren na životní prostředí jsou hlavně tuhé emise (popílek) a plynné emise (oxidy uhlíku, dusíku a síry), které se významně podílejí na tvorbě skleníkových plynů a kyselých dešťů. Odpadní teplo způsobuje změny mikroklimatu (mlhy, mrholení, námrazy, náledí).

 Ropa Když se člověk ohlédne okolo sebe, zjistí, že mnoho věcí souvisí s ropou – od oblečení, přes zařízení pro domácnost, pesticidy, umělá hnojiva, obaly potřebné na jejich celosvětovou distribuci, o těžkém průmyslu a dopravě ani nemluvě. Dokonce i výroba solárních panelů a větrných turbin vyžaduje ropu. Lidstvo je v současnosti jednoduše na ropě závislé. Ropa je největší primární zdroj energie ve světě a představuje asi 35 % celkové primární spotřeby. Problém je, že moderní společnost je na ropě závislá ve všech oblastech života a že zásoby ropy se rychle vyčerpávají. Navíc, téměř dvě třetiny ropy se spotřebovávají jako palivo v dopravě, proto je do budoucna ropu velmi těžké nahradit jinými zdroji energie.

Obr. č. 2 Podíly spotřeby ropy v letech 1973 a 2007

Popis a složení Ropa je hnědá až nazelenalá hořlavá kapalina tvořená směsí organických sloučenin, hlavně uhlovodíků a především alkánů. Vznikla pravděpodobně rozkladem zbytků pravěkých rostlin a živočichů. Nachází se ve vrchních vrstvách zemské kůry – nejčastěji v oblasti kontinentálních šelfů. Je základní surovinou petrochemického průmyslu. Naleziště ropy jsou pod nepropustnými vrstvami, v hloubkách až 8 km pod zemským povrchem. Ropa při těžbě buď vyvěrá pod tlakem, nebo se čerpá. Vyskytuje se společně se zemním plynem.

Mezi základní technologické charakteristicky ropy patří hustota stanovená při teplotě 20 °C a atmosférickém tlaku, s korekcí na teplotu 4 °C (kvůli změnám hustoty vody). V závislosti na obsahu rozpuštěných látek se pohybuje v rozmezí od 0,61 – 0,85 g/cm³ pro lehké ropy, 0,85 – 0,93 g/cm³ pro středně těžké až 0,93 – 1,05 a víc g/cm³ pro velmi těžké ropy. Výhřevnost ropy se pohybuje v rozmezí 43 – 47 MJ/kg Využití ropy Ropa se zpracovává v rafineriích. Základem zpracování ropy je frakční destilace. Různé frakce se uvolňují při různých teplotách, od nejlehčích po nejtěžší. Nejlehčí jsou plynné uhlovodíky (metan, propan, butan), další jsou benzín, petrolej, letecký benzín, motorová nafta, lehký topný olej, mazací oleje a zbytek je mazut. Z ropy se vyrábějí

hlavně paliva, chemikálie používané k výrobě plastů, léků a hnojiv a topné oleje. Ropa a výrobky z ní jsou základním palivem pro dopravu a surovinou pro výrobu plastů. Vyrábějí se z ní i některé léky, hnojiva a pesticidy. Chudší země používají ropné produkty i k výrobě elektřiny. Po zpracování surové ropy vzniká široká paleta produktů, či už primárních nebo sekundárních, jako např.: metan, etan, propan, butan, automobilové palivo LPG, benzín, petrolej, plynový olej, nafta, lehký topný olej i mazací oleje.

Zásoby ropy V případě, že by byl udržen současný roční objem těžby ropy, vystačí oficiálně udávané známé zásoby ropy na dalších 43 let. Hlavními problémy jsou:



předpoklad stálé úrovně těžby



věrohodnost oficiálních údajů o ropných rezervách.

Mezi lety 1980 a 2004 se oficiálně udávané rezervy zvýšily ze 667 na 1 189 giga barelů bez toho, aby to doprovázel odpovídající trend v objevech nových ropných nalezišť. Neexistuje žádná nezávislá kontrola hodnověrnosti čísel, která o svých zásobách uvádějí státy jako Rusko, Saudská Arábie, Emiráty, Kuvajt, Irán, Venezuela, Nigérie a další země. Odhaduje se, že světové zásoby ropy mohou být proto nadhodnoceny až o jednu třetinu.

Hubbertova teorie ropného vrcholu, tzv. peak oil, je kontroverzní teorie zabývající se dlouhodobými předpověďmi spotřeby a vyčerpání ropy.

Obr .č. 3 teorie ropného vrcholu

Tvrdí, že zdroje ropy nejsou obnovitelné, a proto úroveň těžby ropy musí nevyhnutelně dosáhnout svého vrcholu, a potom začne klesat. Těžba ropy podle této teorie sleduje tzv. Hubbertovu křivku. Nejvíc kontroverzní na této teorii je datum, kdy má tento vrchol nastat. Americký geolog M. King Hubbert zpozoroval, že nejvíc amerických nalezišť ropy bolo objeveno začátkem 30. let 20. století a v roce 1956 předpověděl, že těžba ropy v USA dosáhne vrcholu okolo roku 1970. Skutečně, v roce 1971 dosáhla těžba ropy v USA svého vrcholu a od té doby stále klesá. Tato teorie neznamená, že se po ropném vrcholu ropa náhle vyčerpá, ale že se její těžba bude postupně snižovat. Vzhledem ke skutečnosti, že se ropa ve větším měřítku začala těžit asi před 150 lety, se dá očekávat, že zhruba stejný čas by mohla pokračovat i po dosažení vrcholu. Problém je právě v postupně se zmenšujících objemech těžené ropy, které znamenají budoucí razantní vzrůst její ceny. Ropný vrchol se proto též někdy nazývá „konec levné ropy“. Na Slovensku se roponosná souvrství nacházejí v Záhorské nížině. Prvním objeveným ložiskem byly Gbely. Ropa byla nalezena i na více místech ve flyšovém pásmu (potvrzeno vrty) např. Miková na východním Slovensku, známý přirozený výtok v Korni na Kysucích. Známé jsou i výskyty vázané na výtoky jodobromových solanek např. Slaná Voda u Oravské Polhory a jinde[.

 Zemní plyn Zemní plyn paří v současnosti mezi nejvýznamnější fosilní paliva ve skupině neobnovitelných energetických zdrojů, které se vzhledem ke svým vlastnostem využívá velmi širokospektrálně. Složení zemního plynu Zemní plyn naftový se těží z přírodních plynových nebo ropo-plynových ložisek a po úpravě, tj. po zbavení mechanických a kapalných příměsí, se dodává do plynovodní soustavy. Po chemické stránce jde o přírodní směs plynných látek, kterou v podstatné míře tvoří uhlovodíkové plyny s převažujícím obsahem metanu (70 až 98 %). Dalšími složkami jsou vyšší uhlovodíky od propanu až po hexan, resp. vyšší uhlovodíky, a určitým procentem jsou zastoupeny i neuhlovodíkové plyny. Mezi neuhlovodíkové plyny, které se nacházejí v zemním plynu, patří především dusík a oxid uhličitý, ale mohou být přítomny (v minimálním množství) i kyslík, vodík a hélium. Zemní plyn je tedy směs hořlavých (uhlovodíky) a nehořlavých (inerty) složek, které při spalování se vzduchem nebo kyslíkem uvolňují teplo. Proto se používá především k výrobě tepla. Je lehčí než vzduch, bez barvy, bez chuti a bez zápachu, proto se při úpravě přidává odorant – zápachová látka, aby byl v ovzduší identifikovatelný. Chemické složení plynu se pravidelně kontroluje metodou kvantitativní plynové chromatografie na procesních nebo laboratorních plynových chromatogramech. Fyzikálně chemické vlastnosti, tj. hustota, relativní hustota, energetická hodnota a Wobbeho index, se pro účely kontroly jakosti neměří přímo, ale stanovují se výpočtem ze zjištěného chemického složení ve smyslu platné technické normy ISO 6976 Natural gas-Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from composition (Zemní plyn-Výpočet tepelných hodnot, hustoty, relativní hustoty a Wobbeho indexu ze složení). Voda, která je běžnou součástí každého topného plynu, může být v závislosti na fyzikálních podmínkách a svém množství přítomna v plynné, kapalné, ale i tuhé fázi. Tuhá fáze, tj. hydráty mohou vznikat hlavně při vysokých tlacích v dálkových plynovodech, při velké tlakové redukci apod. Jejich přítomnost způsobuje provozní problémy, např. zamrzání redukčních ventilů, vytváření ledových zátek apod.

Kvalita zemního plynu Z pohledu využívání zemního plynu je kvalita zemního plynu jedním ze základních a velmi důležitých kritérií. Mezi hlavní ukazatele kvality zemního plynu se řadí především: 

jeho energetická hodnota – tu reprezentuje spalovací teplo nebo výhřevnost;



Wobbeho index



chemické složení



obsah sirných složek



vlhkost plynu

Kvalita zemního plynu dodávaného do plynárenské rozvodné sítě a též pro dodávky přímým odběratelům ze sítě je přesně specifikovaná v slovenské technické normě STN 38 6110 Zemní plyn. Kvalita zemního plynu musí být pravidelně kontrolována na vstupech do plynárenské soustavy, a to hlavně z hlediska dodržování kontrahovaných jakostních parametrů, bezpečnosti provozu a ochrany konečného spotřebitele před nekvalitní dodávkou. Kontroly se provádějí ve smyslu STN 38 6101 jakost a zkoušení zemního plynu – Základní ustanovení, která stanovuje všeobecné podmínky na vzorkování, zkoušení, kontrolu a hodnocení jakosti plynu. Spalovací vlastnosti zemního plynu Spalovací vlastnosti jsou veličiny, které úzce souvisí se spalovacím procesem a získáváním technicky využitelného tepla. Mezi nejdůležitější spalovací vlastnosti patří např. spalovací teplo, výhřevnost, spotřeba vzduchu na spalování atd. Veličiny jako spalovací teplo Hs ( s –superior = horní) a výhřevnost Hi (i – inferior = dolní) v praxi vyjadřují energetický obsah zemního plynu a jsou definovány následovně: – spalovací teplo zemního plynu Hs je množství tepla, uvolněné úplným spálením 1 m3 zemního plynu při tlaku 101 325 Pa v adiabatických podmínkách za předpokladu, že se spaliny ochladí na teplotu výchozích látek a vodní pára obsažená ve spalinách je v kapalném stavu. V tab. č. 1 jsou uvedeny hodnoty spalovacích tepel Hs zemního plynu z různých ložisek při 0 °C a 15 °C, 101 325 Pa.

Tranzitní Norský Alžírský

Ho s [kJ.m-3] 39 794 43 823 45 169

H15s [kWh.m-3] [kJ.m-3] 11,054 37 724 12,173 41 542 12,547 42 818

[kWh.m-3] 10,478 11,539 11,894

Nizozemský

35 094

9,748

9,241

Zemní plyn

33 267

– výhřevnost zemního plynu Hi je množství tepla, uvolněné úplným spálením 1 m3 zemního plynu při tlaku 101 325 Pa v adiabatických podmínkách za předpokladu, že se spaliny ochladí na teplotu výchozích látek a vodní pára obsažená ve spalinách, zůstane v plynném stavu. V tab. č. 2 jsou uvedeny hodnoty výhřevnosti Hi zemního plynu z různých ložisek při 0 °C a 15 °C, 101 325 Pa. Zemní plyn Tranzitní Norský Alžírský Nizozemský

Ho i [kJ.m-3] 35 870 39 653 40 840 31 669

[kWh.m-3] 9,964 11,015 11,344

H15i [kJ.m-3] 34 003 37 589 38 714

[kWh.m-3] 9,445 10,441 10,754

8,797

30 020

8,339

Rozdíl mezi spalovacím teplem a výhřevností spočívá tedy v kondenzačním teple vodní páry. V literatuře se uvádí pro zemní plyn poměr spalovacího tepla a výhřevnosti, tj. Qs/Qi =1,11. Hodnoty spalovacího tepla a výhřevnosti se vyjadřují obvykle v MJ.m-3, kde objemová jednotka je vyjádřena při normálních stavových podmínkách měření množství, tj. teplota 0 °C; tlak 101,325 kPa a relativní vlhkost φ=0. Kromě toho mohou být vyjádřeny i v kcal.m-3, resp. kWh.m-3, jako i při jiných dohodnutých stavových podmínkách měření množství. Spalovací teplo a výhřevnost ZP lze též přímo změřit v zařízeních tzv. kalorimetrech, které pracují na principu přenosu tepla uvolněného při spalování na teploměrnou látku (vzduch, voda). Spalovací teplo nebo výhřevnost dodávaného ZP se stanovuje výpočtem ze známého složení. V praxi se v SR obvykle uplatňuje u odběratelů výhřevnost zemního plynu, protože v klasických spalovacích zařízeních je snaha zabránit kondenzaci vodní páry (z důvodu vlhnutí komínů, zdiva atd.), tedy využívá se jen množství energie ve formě Qi. Hodnota spalovacího tepla se uplatňuje jen u moderních kondenzačních plynových spotřebičů, kde se tvorba kondenzátu záměrně vyvolává a využívá se i uvolněné kondenzační teplo.

Současným trendem v celé Evropské unii je právě používání kondenzačních spotřebičů a tím i lepší využití energetické hodnoty spalovaného zemního plynu. Spotřeba spalovacího vzduchu a koeficient „n“ Proces spalování zemního plynu můžeme definovat jako souhrn současně probíhajících chemických reakcí jednotlivých hořlavých složek v zemním plynu. Pro spálení 1m3 plynu ve smyslu těchto chemických rovnic je zapotřebí určité teoretické (stechiometrické) množství kyslíku, resp. vzduchu. Toto teoretické spalování představuje vlastně ideální případ dokonalého spalování, při kterém se všechen uhlík v palivu převede na CO2 a vodík (volný i vázaný) se spálí na vodu (H2O), tj. spaliny neobsahují žádné hořlavé složky. V praxi je však pro dokonalé spalování nutný určitý přebytek vzduchu. Při nedostatku spalovacího vzduchu nastane případ nedokonalého spalování, při němž ve spalinách zůstávají zbytky hořlavých složek. Na posouzení míry dokonalosti a nedokonalosti spalování existuje tzv. koeficient spotřeby vzduchu n, který je definován jako poměr objemu vzduchu použitého pro skutečné spálení k teoreticky vypočítanému objemu vzduchu. Potom platí, že je-li: n>1 jde o dokonalé spalování n=1 jde o teoretické spalování n<1 jde o nedokonalé spalování Charakteristická hodnota pro teoretickou spotřebu vzduchu při spalování zemního plynu je v našich podmínkách 9,555 m3/m3 (pro jiné druhy zemního plynu tato hodnota může být v rozpětí 8,43 až 10,85 m3/m3). V praxi je velmi důležité, aby průmyslové plynové spotřebiče pracovaly s optimálním přebytkem vzduchu, který je zapotřebí pro dokonalé spalování, při co nejnižší tzv. komínové ztrátě. Nehořlavé složky plynu se spalovacích reakcí nezúčastňují a procházejí v nezměněném stavu do spalin. Mezi další důležité spalovací vlastnosti charakterizující zemní plyn patří následující veličiny: – Zápalná teplota: je to vlastně minimální teplota, při níž dochází ke vznícení směsi plynu se vzduchem nebo kyslíkem. Za vznícení se označuje začátek spalovacích reakcí doprovázený objevením se plamene. Hodnota zápalné teploty uváděná v literatuře pro zemní plyn je 540 °C. – meze zápalnosti: existuje horní a spodní mez zápalnosti, které vymezují oblast zápalnosti, je to vlastně oblast koncentrace plynu ve směsi se vzduchem, v níž mohou

probíhat spalovací reakce. Spodní mez zápalnosti Ld představuje nejnižší objemovou koncentraci plynu ve směsi se vzduchem nebo kyslíkem, při níž po zahřátí na zápalnou teplotu dojde ke vznícení a následnému spalování. Horní mez zápalnosti Lh vymezuje nejvyšší objemovou koncentraci plynu se vzduchem nebo kyslíkem, při které může nastat vznícení. Pro zemní plyn jsou tyto hodnoty v rozpětí 5,00 až 15,00 obj. %. – Spalovací rychlost: je rychlost šíření plamene, která závisí na složení hořlavé směsi se vzduchem nebo kyslíkem. Z praktického hlediska má význam maximální hodnota spalovací rychlosti, která je pro zemní plyn umax = 43,0 cm.s-1. – Teplota plamene: existuje teoretická a skutečná. Teoretická teplota plamene je maximální hodnota teploty plamene při spalování určitého topného plynu se vzduchem nebo kyslíkem, kterou lze dosáhnout jen za adiabatických podmínek. Tato teplota je pro zemní plyn při spalování se vzduchem 1925 °C a při spalování s kyslíkem 2720 °C. Skutečná teplota plamene je však ovlivněna pracovními podmínkami a zahrnuje ztráty tepla do okolí, s ztráty způsobené přebytkem vzduchu a podobně. V praxi dosahované hodnoty teplot plamene pro spalovaní zemního plynu se vzduchem jsou pro difúzní hořáky 1250 °C a pro injekční hořáky 1700 °C. – Wobbeho index – záměnnost paliv: Wobbeho index je číslo, které je jedním z kritérií záměnnosti jednotlivých druhů plynných paliv. Záměnnost paliv je vlastnost, která umožňuje náhradu jednoho druhu plynného paliva jiným palivem při bezporuchovém provozu spotřebičů. Je tedy zřejmé, že zaměnit mezi sebou můžeme jen taková paliva, která mají stejné nebo velmi blízké spalovací vlastnosti, tj. spalovací teplo, hustotu a spalovací rychlost. Tuto podmínku splňují jen plynná paliva, která patří do stejné skupiny, např. skupina zemní plyn. Wobbeho index je definován jako podíl spalovacího tepla (resp. výhřevnosti) a druhé odmocniny z relativní hustoty, tj. : w

Hs ; kde : d

Hs - spalovací teplo

d - relativní hustota Technická norma STN 06 1401 Lokální spotřebiče na plynná paliva – Základní ustanovení, dělí topné plyny do třech tříd a pro zemní plyn, který zařazuje do druhé třídy, v článku 2.2.2. uvádí rozsah Wobbeho indexu 37,1 až 52,4 MJ.m-3. Uvedené hodnoty jsou vypočítány ze spalovacího tepla za normálních stavových podmínek, tj. m3 měřený při teplotě 0 °C, tlaku 101,325 kPa a relativní vlhkosti ĺ=0. Environmentální rizika

Používání zemního plynu pro vytápění domácností v porovnání s jinými palivy představuje nejmenší ekologickou zátěž. Studie Technické univerzity ve Zvolenu (2006) porovnávala mimo jiné i produkci spalin při využití zemního plynu a dřeva. Konstatuje, že rodinné domy používající jako palivo dřevo vyprodukují během jedné topné sezóny dvakrát víc vlhkých spalin a emisí CO2 než při používání zemního plynu. Vlivem většího množství spalin vyprodukovaných z palivového dřeva při vyšší teplotě se během topení v takto vytápěném domě odvede do atmosféry víc odpadového tepla, což přispívá k přehřívání ovzduší. Emisní zátěž atmosféry teplem spalin z rodinného domu vytápěného dřevem je přibližně pětkrát vyšší než v rodinných domech, které jsou vytápěny zemním plynem. V následující tabulce je uvedeno porovnání produkce suchých spalin a emisí při výrobě 1 GJ tepla spalováním zemního plynu a palivového dřeva.

Znečišťující látka TZL SO2 CO NOx ∑C

Produkce suchých spalin a emisí při výrobě 1 GJ tepla zemní plyn palivové dřevo -1 Emise [gr.GJ ] Emise [gr.GJ-1] 1 131 10 --22 446 44 170 --52

Poznámka: ∑C je směs nezoxidovaných produktů termického rozkladu dřeva pozůstávající z formaldehydu, fenolu, naftalenu a jiných uhlíkatých organických sloučenin. TZL – tuhé znečišťující látky V porovnání s jinými fosilními palivy má zemní plyn při spalování nejmenší podíl CO2 na jednotku uvolněné energie. Je proto považován za ekologické palivo, i když přispívá ke tvorbě skleníkových plynů. Elektrárny na zemní plyn jsou přitažlivé pro investory pro své ekologické přednosti, nízké investiční náklady a krátkou dobu výstavby.

Využití zemního plynu především je významné jeho využití v průmyslu a to : -

jako surovina na výrobu dusíkatých hnojiv, plastických hmot, lepidel apod.

-

jako zdroj energie k výrobě tepla v technologických procesech

-

jako palivo při výrobě elektrické energie

Další využití nachází zemní plyn v komunální sféře k výrobě tepla a teplé užitkové vody a taktéž v domácnostech. Ve formě stlačeného zemního plynu (CNG) se používá jako pohonná hmota pro motorová vozidla. Jedním ze způsobů využití zemního plynu je i výroba elektrické energie – kombinovaná výroba elektrické energie a tepla (KVET) prostřednictvím spalovacích turbin či spalovacích motorů. Zvláštním případem je paroplynový cyklus.

Obr.č.3 Výroba elektřiny v paroplynovém cyklu

Zemní plyn se ve významné míře využívá i jako zdroj energie k zabezpečení průběhu různých technologických procesů k výrobě různých druhů materiálů a výrobků, nebo se ve specifických případech využívá i jako vstupní surovina k výrobě jiných druhů výrobků. Pro tyto účely se zemní plyn využívá hlavně v následujících průmyslných odvětvích : 

hutnictví železa a neželezných kovů



strojírenství



keramický průmysl a průmysl žáruvzdorných hmot



sklářský průmysl



průmysl stavebních hmot a stavebních materiálů



potravinářský průmysl a zemědělství



chemický a farmaceutický průmysl

Využití zemního plynu v těchto odvětvích umožňují různé druhy účelově vyráběných průmyslových technologických systémů a zařízení.

Mezi nejpoužívanější spotřebiče zemního plynu v průmyslu patří různé druhy průmyslových pecí – např. sušicí, ohřívací, vypalovací a tavicí pece, různé druhy kotlů, reaktorů, hořáků apod., v nichž tyto výrobní technologické procesy probíhají. Tato zařízení jsou konstrukčně řešena tak, aby umožňovala bezpečný a optimální průběh a zohledňovala specifické a rozmanité požadavky a podmínky každého technologického procesu. Mimo samotného vlastního zařízení, v němž technologický proces probíhá, je mimořádně důležitým prvkem řídicí systém pro řízení a kontrolu průběhu technologického procesu – např. se jedná o řízení průběhu výšky a rozložení teploty, řízení délky časového průběhu, v některých případech řízení atmosféry, nebo jiných specifických stavových podmínek. Bez tohoto systému v dnešní době prakticky není možné zabezpečit optimální průběh technologického procesu, a tedy vlastně garantovat produkci kvalitních výrobků, stejně jako optimální spotřebu zemního plynu v technologickém procesu. Výhody a nevýhody zemního plynu    



Výhody  vysoká výhřevnost zemního plynu, rychlý náběh na reálné vytápění prostor, jediné primární palivo, které se dá přivést ke spotřebitelům bez nákladných úprav, při spalování zemního plynu vzniká nejmenší podíl oxidu uhličitého ze všech fosilních paliv,  moderní zařízení na bázi zemního plynu dokážou současně přeměnit zemní plyn na elektřinu i teplo, čímž se výrazně snižuje spotřeba energie a šetří náklady.

Nevýhody Slovensko je závislé na dovozu zemního plynu ze zahraničí, při spalování dochází k produkci emisí CO2, je nutné mít vybudovanou velkou infrastrukturu (plynové potrubí), zemní plyn je hořlavý a výbušný, je to vyčerpatelný zdroj energie, světové zásoby zemního plynu jsou omezeny na cca 130 let.

Přeprava zemního plynu Zemní plyn se přepravuje dvěma základními způsoby – plynovody (především ve vnitrozemí), nebo ve formě zkapalněného plynu v tankerech (přes oceány). Dálkové plynovody se mohou vést nejen po souši, ale i po mořském dně. Tímto způsobem se dodává na evropský kontinent zemní plyn z oblasti Severního moře a z Afriky. Dálková přeprava zemního plynu je pro vzdálenosti mezi místem těžby a místem konečné spotřeby ekonomicky nejnáročnějším článkem dopravy plynu. Zásoby zemního plynu Slovensko nemá vlastní velké zásoby zemního plynu. Domácí těžba zemního plynu představuje jen asi 2 % z celkové spotřeby na Slovensku, a proto většinu dováží z

nalezišť vzdálených víc než 4 000 kilometrů. Ložiska zemného plynu ve světě jsou rozložena nerovnoměrně, mezi jeho největší producenty patří Rusko (odkud pochází většina plynu spotřebovaná na Slovensku), Írán, Irák, Saudská Arábie či USA, Kanada, Norsko a další. Zásoby plynu na rozdíl od ropy neklesají, ale naopak rostou. Jejich životnost na Zemi představuje v současnosti přibližně 200 let. Prověřené zásoby zemního plynu dosahují 164 000 mld. m3. Jde o zásoby, které lze těžit při současné technické úrovni. Pravděpodobné zásoby jsou zásoby objevené v ložiskách, která zatím nejsou technicky vybavená. S velkou pravděpodobností se však předpokládá jejich budoucí využití. Jejich objem je na úrovni 347 000 mld. m3. Potenciální zásoby jsou tzv. nekonvenční zdroje. Jde např. o hydráty metanu, které se nacházejí v zemské kůře pod dnem oceánů. Hlavním problémem jejich využití je těžba, v této oblasti probíhá v současnosti intenzivní výzkum. Zásoby zemního plynu v podobě hydrátů představují přibližně 21 000 000 mld. m3.

 Jaderná energie - uran Uran je kov, radioaktivní chemický prvek, který objevil v roce 1789 Martin Heinrich Klaproth. V čisté formě byl uran izolován v roce 1841 Eugene-Melchior Peligotem. V přírodě se uran vyskytuje ve formě směsi izotopů označovaných jako 238U (99,276 %) a 235U (0,718 %) a jen ve velmi malé míře 234U (0,004 %).

Jaderná energie se uvolňuje při jaderné reakci, při přeměnách atomových jader na systémy s absolutně vyšší vazebnou energií štěpením jader nebo termojadernou reakcí. Kromě jiného se projevuje jako tepelná energie. Nejvýznamnějším využitím jaderné energie je výroba elektrické energie v jaderných elektrárnách. Princip výroby elektřiny v jaderné elektrárně je podobný jako v klasické tepelné elektrárně. Rozdíl je jen ve zdroji tepla.

Obr. č. 4 Výroba elektřiny v jaderné elektrárně

Jaderná elektrárna nebo atomová elektrárna je technologické zařízení, sloužící k přeměně jaderné energie na elektrickou energii. Skládá se obvykle z jaderného reaktoru, parní turbiny s alternátorem a z mnoha dalších pomocných provozů. V principu jde o parní elektrárnu, v níž se energie získaná jaderným reaktorem používá k výrobě páry v parogenerátoru. Tato pára pohání turbiny, které pohánějí alternátory na výrobu elektrické energie. Současné jaderné elektrárny využívají jako palivo převážně obohacený uran, což je přírodní uran, v němž byl zvýšen obsah izotopu

235

U z původních zhruba 0,5 % na 2 – 5 %. Podle odhadů geologů a

OECD vydrží známé a předpokládané zásoby uranu nejméně 270 let. Jako palivo pro jaderné elektrárny se využívá prvek uran. Vyhořené jaderné palivo je zapotřebí bezpečně uskladnit, protože je nebezpečné pro zdraví lidí i pro životní prostředí během následujících několika tisíc let. Žel, tento problém se zatím člověku nepodařilo uspokojivě vyřešit. Jaderné reaktory se kromě výroby elektrické energie též používají k pohonu lodí a ponorek, k výrobě izotopů pro další využití a pro výzkum, zároveň se (většinou jako vedlejší produkt při výrobě elektřiny) využívají k vytápění či ohřevu vody. Jaderné zdroje mají dnes přibližně 17% podíl na světové výrobě elektřiny a přibližně 7% podíl na spotřebě energie celkově. 3.2

Sekundární zdroje energie – umělé Formy energie, které se produkují během přeměny primární energie na jiné formy.

Elektrická energie je jedinou významnou formou sekundární energie pro většinu organizací. Pro malé procento organizací mohou být významné i jiné typy sekundární energie, jako např. pára nebo voda dodaná z tepláren nebo chladicích úpraven vody, nebo rafinované palivo jako např. syntetické palivo, biopalivo, atd. 3.3

Nekonvenční zdroje energie Mezi nekonvenční neobnovitelné zdroje energie patří: 

• bituminózní břidlice (Oil Shales),



• bituminózní písky (Tar Sends),



• rašelina,



• hydráty zemního plynu (Natural gas hydrates).

4 Obnovitelné zdroje energie Obnovitelné zdroje energie jsou z pohledu délky lidského života a potřeb společnosti nevyčerpatelné. Jde o zdroje neustále se doplňující energie, která má různé formy, je přímo nebo nepřímo čerpaná ze Slunce nebo z tepla generovaného hluboko uvnitř Země. Tato definice zahrnuje energii produkovanou ze Slunce, větru, biomasy, geotermálních zdrojů, malých vodních zdrojů a oceánu, biopaliv a vodíku získaných z obnovitelných zdrojů. Změna globálního klimatu, kterou způsobuje neustálé zvyšování koncentrace skleníkových plynů v atmosféře v důsledku lidské činnosti, je jedním z nejvýznamnějších environmentálních problémů v současném světě. Narůstající teplota vede ke změnám v různých ekosystémech, včetně negativních vlivů na život člověka. Členské krajiny EU se zavázaly, že do roku 2020 sníží emise skleníkových plynů o 20 procent, obnovitelné zdroje energie budou představovat 20 procent z konečné spotřeby energií a 10 procent spotřeby v dopravě a energetická spotřeba se také sníží o 20 procent v porovnání s její prognózovanou hodnotou v roce 2007. Pro dosažení uvedených cílů je zapotřebí omezit spalování fosilních paliv, zabránit vzrůstajícímu odlesňování, rozumně obdělávat půdu, hospodařit s odpadem, šetřit energií, souhrnně řečeno – chovat se odpovědně jak na straně výroby, tak i na straně spotřeby. Musíme investovat do nových technologií, využívat obnovitelné zdroje energie, stavět úsporná obydlí, preferovat moderní čistý průmysl, využívat ekologické dopravní prostředky. Přechod k nízkouhlíkové ekonomice je nejen velkou příležitostí, ale i výzvou ke zvyšování energetické nezávislosti, vzniku nových pracovních míst, ale

i rozvoji vědy a výzkumu. Zvyšování podílu obnovitelných zdrojů energie na výrobě elektřiny a tepla s cílem vytvořit přiměřené doplňkové zdroje potřebné ke krytí domácí poptávky je jednou ze základních priorit energetické politiky SR. Obnovitelné zdroje energie přispívají k posilnění a diverzifikaci struktury průmyslu a zemědělství, podporují inovaci a rozvoj informačních technologií, otvírají prostor pro nová směřování a jsou jedním z pilířů budování znalostní ekonomiky. Racionální management domácích obnovitelných zdrojů energie je v souladu s principy trvale udržitelného rozvoje, čímž se stává jedním z pilířů zdravého ekonomického vývoje společnosti (Národní akční plán pro obnovitelné zdroje energie, 2010). Zákon č. 309/2009 o podpoře obnovitelných zdrojů energie a vysoce účinné kombinované výroby definuje obnovitelný zdroj energie jako nefosilní zdroj energie, jehož energetický potenciál se trvale obnovuje přírodními procesy nebo činností lidí, a jde o tyto zdroje:

4.1



vodní energie,



sluneční energie,



větrná energie,



geotermální energie,



biomasa včetně všech produktů jejího zpracování,



bioplyn, skládkový plyn, plyn z čističek odpadních vod,



biometan,



aerotermální energie,



hydrotermální energie,

Energie vody Teplo ze Slunce ohřívá zemský povrch a odpařuje vodu z oceánů, moří, řek, jezer,

z půdy, ze živočichů i z lidí. Odpařená voda se ve formě vodní páry dostává do atmosféry, kde se ve velkých výškách tvoří oblaka. Zkapalněná vodní pára v oblacích potom padá na zemi ve formě srážek. Tím se vytváří uzavřený koloběh vody – vodní cyklus. Voda stékající z hor v potocích a řekách odevzdává pohybovou energii, kterou lze různě využít.

Obr. č. 5 Energie z vody

Využití – Vodní energie se využívá od starověku. Už tehdy se lidé dopravovali na lodích a vorech. Později voda poháněla různé mechanismy jako například mlýny, hamry, čerpadla a pily. V současnosti se využívá vodní energie hlavně k výrobě elektřiny ve vodních elektrárnách, které fungují na principu přeměny pohybové energie vody na elektřinu. Vodní proud roztáčí lopatky vodní turbíny a odevzdává jim svoji energii. Ta se mění na mechanickou energii otáčející se hřídele a následně v elektrickém generátoru na elektřinu.

4.2

Energie Slunce Energie ze Slunce dopadá na Zemi ve formě záření a vnímáme ji jako teplo

a světlo. Množství dopadající sluneční energie na Zemi je přibližně 14 000krát větší než celá energie spotřebovávaná lidstvem v současnosti. Energie neustále dodávaná Sluncem na Zemi představuje 180 000 TW, přičemž celkové energetické potřeby lidstva jsou jen přibližně 13 TW. Sluneční záření se po dopadu na zemský povrch přeměňuje na jiné formy energie: 

tepelnou energii – ohřívání zemského povrchu – půda, voda, vzduch



mechanickou energii – vzdušné proudy



chemickou energii – fotosyntéza – vázání energie prostřednictvím fotosyntézy v rostlinách a jiných organismech

Využití Sluneční záření se využívá k výrobě tepla a elektřiny. K přeměně slunečního záření na teplo slouží solární kolektor, sluneční pec a též sluneční vařič. Pomocí solárního kolektoru připravíme teplou vodu například na sprchování nebo na vytápění domu.

Obr. č. 6 Sluneční energie

Přeměna sluneční energie na elektrickou – Sluneční energii na elektrickou energii přeměňuje fotovoltaický článek. Toto zařízení využívá vnitřní fotoelektrický jev. Po dopadu fotonů ze slunečního záření na povrch polovodičových materiálů se uvolňují elektrony. Usměrněný pohyb elektronů je elektrický proud.

Obr. č. 7 Přeměna sluneční energie na elektrickou

Energie větru

4.3

Energie větru je důsledkem nerovnoměrného ohřívání zemského povrchu Sluncem. Ohříváním vzduchu a jeho následným stoupáním do výšky dochází k proudění vzdušné masy okolo Země. Energie větru patří k nejstarším vědomě využívaným obnovitelným zdrojem energie.

Obr. č. 8 Větrná energie

Využití – Využívání energie větru sahá několik tisíc let do minulosti. S větrem jsou spojeny počátky lidské civilizace, kdy se člověk rozhodl využít ho k pohonu plavidel. Podle historických pramenů se plachetnicemi plavili už před víc než 5000 lety v Egyptě. Vítr se využívá též k pohonu mlýnů, zavlažovacích zařízení a v neposlední řadě k výrobě elektřiny. Větrné elektrárny přeměňují energií proudění vzduchu na elektřinu. Vítr se opře o vhodně nastavené listy rotoru turbiny a roztočí je. Točivá sila rotoru se přenáší přes převodovku nebo přímo na elektrický generátor, který produkuje elektřinu. 4.4

Geotermální energie Geotermální energie má původ ve žhavém jádru Země, z kterého uniká teplo

vulkanickými puklinami v horninách. Jejími povrchovými projevy jsou erupce sopek a gejzírů, horké prameny, či výrony par. Využití Geotermální energie se v převážné míře využívá v lázeňských centrech a k vytápění budov.

Prostřednictvím hlubinných vrtů se geotermální energie dopravuje na povrch a využívá se v systémech centralizovaného zásobování teplem. Geotermální energii zpod povrchu Země lze využít na vytápění tepelnými čerpadly. V některých zemích se geotermální energie využívá i k výrobě elektřiny. Podle vstupní teploty a skupenství geotermální vody se rozlišuje několik druhů geotermálních elektráren. Všechny vyrábějí elektřinu pomocí parní turbiny a elektrického generátoru. Na Slovensku se geotermální energie zatím k výrobě elektřiny nevyužívá. 4.5

Energie z biomasy

Biomasou můžeme označit jakoukoli substanci biologického původu (všechna vodní a suchozemská vegetace), která vznikla prostřednictvím fotosyntézy a jakoukoli živočišnou hmotu na této planetě. Můžeme ji získat buď jako odpad ze zemědělského, lesního, potravinářského průmyslu, nebo se získává jako výsledek výrobní činnosti v podobě dřeva, olejnatých rostlin, rostlin s obsahem cukru nebo škrobu. Zpracováním biomasy můžeme vyrábět teplo, elektřinu, plynná a tekutá paliva pro dopravu. Biomasa je ve světě i na Slovensku považována za významný zdroj obnovitelné energie. Nejrozšířenější je dřevo, využívají se i zbytky rostlin (např. sláma, siláž), kuchyňský či pekárenský odpad ale i zvířecí exkrementy. Využití Už v dávné historii se dřevní biomasou topilo. Mimo klasické výroby tepla přímým spalováním se v současnosti energie z biomasy využívá i k výrobě elektřiny, ale i k pohonu motorových vozidel takzvanými biopalivy.

5 Alternativní zdroje energie Všechny energetické zdroje, které v té které oblasti využití nahrazují, resp. snaží se zastoupit energetický zdroj běžně využívaný a tedy tradiční, lze nazvat alternativními zdroji energie. Alternativní zdroje energie v elektroenergetice jsou: a. obnovitelné: 

větrná energie,






sluneční energie (fotovoltaické systémy a systémy s parními turbínami),



energie biomasy,



vodní energie (malé vodní elektrárny MVE, t.j. do 10 MWe),



energie přílivu a odlivu,



energie vln,



termonukleární energie,

b. neobnovitelné: 

kogenerace (proces),



rekuperace elektrické energie (proces),



kapalná a plynná paliva jako palivo pro elektrocentrálu se spalovacím motorem.

Alternativní zdroje energie v oblasti výroby tepla jsou: a. obnovitelné: 




sluneční energie,



biomasa,



energie prostředí.


rašelina (např. v Irsku by se mohlo jednat o zdroj tradiční),



odpadové teplo z technologických procesů apod.,



kogenerace (proces),



rekuperace tepla (proces),



nukleární energie.

Alternativní zdroje energie v dopravě jsou: a. obnovitelné: 

sluneční energie,



biomasa:  etanol,  metanol (vyrobený z biomasy),  plynná biopaliva,  metylester řepkového oleje (MERO),



vodík (vyrobený např. použitím FV článků apod.).


nukleární energie,



rekuperace (proces),



zemní plyn (CNG, LNG),



propan-butan (LPG), apod.,



vodík (vyrobený pomocí TZE),



metanol (např. z uhlí),

6 Spotřeba energie ve světě a na Slovensku Lidstvo se v posledních 300 letech stalo závislé na různých formách energie, bez kterých si málokdo dokáže představit život. Kromě využívání tepla, vody a elektřiny v domácnostech, potřebují lidé zdroje energie i v dopravě, průmyslu a službách. Na výrobu každého produktu, který kupujeme, bylo nutné spotřebovat nějakou energii, suroviny a vodu. Energetická politika ve 20. století byla založena především na rozvoji spotřeby fosilních paliv. Uhlí a ropa, které stále dominují ve světovém obchodu s energií nebudou dlouhodobým řešením potřeby energie z důvodu jejich ohraničených zdrojů a vysokých nákladů pro společnost a životní prostředí. Dominantní palivo průmyslové revoluce – uhlí, dodnes dodává energii skoro čtvrtině světové populace. V druhé polovině dvacátého století to byla ropa, která zásobovala neudržitelný ekonomický růst a vývojový model. Vytvořila životní styl, společnost a celosvětovou politiku. Nejdůležitějšími negativními projevy spalování fosilních paliv jsou globální klimatické změny, které jsou výsledkem emisí skleníkových plynů neznajících hranice států. Obr. 1. Proměna těchto paliv na energii způsobuje mimo jiné kyselé deště, znečištění ovzduší, půdy, ohrožení zdraví lidí aj.

Obr. č. 9 Vliv výroby energie z fosilních paliv na klimatické změny

Spotřeba neobnovitelných zdrojů energie (uhlí, ropa, zemní plyn, uran) neustále roste, ale jejich zásoby výrazně klesají. Na následujícím grafu můžeme vidět, jak rostla ve světě spotřeba energie mezi lety 1971 – 2007.

toe = tuna ropného ekvivalentu (toe) představuje množství energie, které se uvolní při spálení jedné tuny ropy (přibližně 42 GJ) Rozsah energetického problému, s nímž budou konfrontovány budoucí generace, může být ilustrován na jednoduchém příkladu. Podle předpovědi OSN se počet obyvatel Země zvýší z cca 5 miliard v roce 1990 na cca 8 miliard v roce 2025. Koncem 21. století by se však tento počet měl stabilizovat na úrovni 10 až 12 miliard. Větší část z tohoto přírůstku se očekává v rozvojových zemích. Spotřeba energie bude v budoucnu výrazně vzrůstat, během následujících dvou desetiletí s těžištěm v Asii, světová spotřeba by měla v roce 2015 dosáhnout cca 562 EJ. Dvě třetiny nárůstu spotřeby energie připadnou na rozvojové země a země bývalého východního bloku. Předpokládaný nárůst spotřeby v USA představuje asi 1 % za rok. Nárůst spotřeby energie v Asii bude představovat v průměru až 4,2 % za rok, v porovnání s 1,3 % v průmyslově rozvinutých zemích. V roce 2015 by však spotřeba těchto zemí měla převýšit spotřebu energie v USA o 48 EJ. Problémem je, že roční spotřeba energie na jednoho člověka je celosvětově rozdělena velmi nerovnoměrně. Zatímco v technicky nejvyspělejších oblastech světa (USA) představuje 350 GJ na člověka, v Africe je to jen 20 GJ, tedy na úrovni primitivních

zemědělských civilizací. (Zdroj: Velká kniha o energii, Doc. Ivan Štoll, CSc.) Z důvodu jen omezeného množství přírodních zdrojů, včetně energetických, rostoucí výroby a spotřeby vyvolané zvyšující se světovou populací, ale i konzumním životním stylem náročným na neobnovitelné zdroje energie, je zřejmé, že světová spotřeba energie nemůže růst neomezeně. Je to dáno už tím, že přírodní zdroje, včetně energetických, jsou omezené a pokud bychom například zvýšili spotřebu energie desetkrát, narušili bychom přírodní energetickou bilanci Země. Dalším problémem je, že ropa, „krev“ moderní společnosti, se rychle vyčerpává a politici jsou zatím k otázce blížícího se ropného vrcholu víceméně lhostejní. I rezervy ostatních fosilních paliv a uranu jsou omezené, což způsobuje, že rostoucí poptávkou dochází k vyčerpávání těchto zdrojů a tím automaticky rostou ceny. Navíc spalováním fosilních paliv vzniká oxid uhličitý, tzv. skleníkový plyn, který je velkým zdrojem znečištění a přispívá k tvorbě skleníkového efektu, což se odráží ve změně klimatu. Dnešní způsob využívání energie je neudržitelný a vyžaduje změnu na úrovni jednotlivce i celé globální společnosti.

Zatímco výroba elektřiny z jádra je ve světovém měřítku na ústupu, sektor obnovitelných zdrojů energie roste.

I když v Evropské unii stále dominují fosilní a jaderné zdroje, trend instalování nových kapacit poukazuje na rychlý rozvoj obnovitelných zdrojů energie.

Podíl obnovitelných zdrojů energie (OZE) na primární spotřebě byl v roce 2010 jen okolo 9,5 %. Slovenská republika se však Evropské unii zavázala dosáhnout 14 % spotřeby

z OZE do roku 2020, což je považováno za málo ambiciózní plán. Energetická náročnost Slovenska byla v roce 2010 čtvrtá nejvyšší ze všech členských států EU. I tento fakt poukazuje na vysoký potenciál pro úspory energie. Podíl jaderné energetiky na výrobě elektřiny představuje 55 % a řadí Slovensko na třetí místo na světě (po Francii a Litvě). V současnosti navíc dochází k dostavbě dalších dvou reaktorů v lokalitě Mochovce, a o dalších se uvažuje v Jaslovských Bohunicích. Slovensko však dováží 100 % jaderného paliva z Ruska.

7 Energetická legislativa Slovensko jako právoplatný člen Evropské unie od 1. května 2004 plně podléhá jejímu právnímu řádu. Ten stanovuje povinnosti a poskytuje práva nejen celým členským státům, ale i přímo občanům a podnikům, na což se přímo vztahuje množství pravidel. Je taktéž integrální součástí právního systému členských států, které nesou odpovědnost za zavedení přijatých právních aktů a jejich správné uplatňování. Právní předpisy a judikatura EU jsou: -

Smlouva o založení EU a jejím fungování jako základní dokument,

-

Nařízení a rozhodnutí EU, která se uplatňují přímo v každém členském státě na základě závazného překladu,

-

Směrnice, které se aproximují do právního rámce té které země podle jejích vnitrostátních legislativních pravidel (přebírá se obsah, ne doslovný překlad). Protože se vždy jedná o nějaké povinnosti, v SR se to uskutečňuje prostřednictvím jednoho nebo více zákonů.

-

Všechny legislativní předpisy EU lze najít v aktualizované podobě na webu http://eur-lex.europa.eu/sk/index.htm, buď v originálním znění nebo jako oficiální překlad do slovenského jazyka.

7.1

Energetická legislativa EU

Energetická legislativa zemí EU přecházela v posledních letech zásadními změnami. V posledním období byly přijaty významné legislativní předpisy EU i se zaměřením na efektivní používání energie od získávání primárních energetických zdrojů přes jejich přeměnu, distribuci až po konkrétní spotřebiče. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2009/72/ES o společných pravidlech pro vnitřní trh s elektřinou, kterou se zrušuje směrnice 2003/54/ES ustanovuje

společná pravidla výroby, přenosu, distribuce a dodávky elektřiny spolu s ustanoveními týkajícími se ochrany spotřebitele s cílem zlepšit a integrovat konkurenční trhy s elektřinou ve Společenství.

Ustanovuje

pravidla

týkající

se

organizace

a fungování

elektroenergetického odvětví, otevřeného přístupu na trh, kritérií a postupů vztahujících se k vyhlašování výběrových řízení, udělování povolení a provozu soustav. Stanovuje též povinnosti univerzální služby a práva spotřebitelů elektřiny a objasňuje požadavky týkající se hospodářské soutěže. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2009/73/ES o společných pravidlech pro vnitřní trh se zemním plynem, kterou se zrušuje směrnice 2003/55/ES ustanovuje společná pravidla pro přepravu, distribuci, dodávku a uskladňování zemního plynu. Ustanovuje pravidla týkající se organizace a fungování plynárenství, přístupu na trh, kritérií a postupů vztahujících se na udělování povolení na přepravu, distribuci, dodávku a uskladňování zemního plynu a na provoz sítí. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2012/27/EU o energetické efektivnosti je důležitým širokospektrálním legislativním dokumentem EU o energetice. Byla vydána v říjnu 2012 a kromě nových částí se jí mění a doplňují směrnice 2009/125/ES a 2010/30/EU a ruší se směrnice 2004/8/ES a 2006/32/ES. Byla vytvořena se zřetelem na fakt, že Evropská unie potřebuje řešit zvýšenou závislost na dovozu energetických komodit a omezenost vlastních primárních zdrojů energie, ale i z potřeby zmírnit změnu klimatu a překonat ekonomickou krizi. Dodržování kritérií energetické efektivnosti je nutným prostředkem k optimalizaci využívání energie. Touto směrnicí se ustanovuje společný rámec opatření s cílem zlepšení energetické efektivnosti v Unii. Ustanovují se jí pravidla určená k odstranění překážek na trhu s energií a překonání selhání trhu, které brání efektivním dodávkám a využívání energie, a stanovují se jí indikativně národní cíle úspor energie do roku 2020. Požadavky ustanovené v této směrnici jsou minimálními požadavky a nebrání žádnému členskému státu zachovat nebo zavést přísnější opatření. Taková opatření musí být v souladu s právem EU. V případě, že vnitrostátní právní předpisy ustanovují přísnější opatření, členské státy je oznámí Evropské komisi. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/31/EU je zaměřena na budovy, které patří mezi významné spotřebiče energie. Budovy se podílejí na celkové spotřebě energie v EU přibližně 40 %. Navíc tento sektor fyzicky roste, takže je předpoklad spotřeby většího množství energie. Snížení spotřeby energie a využívání energie z obnovitelných zdrojů v sektoru budov proto představují důležitá opatření potřebná ke snížení energetické závislosti Unie ale i snížení

emisí skleníkových plynů. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/30/EU o udávání spotřeby energie a jiných zdrojů energeticky významnými výrobky na štítcích a standardních informacích o výrobcích ustanovuje rámec sladění vnitrostátních opatření týkajících se informací pro koncového uživatele hlavně pomocí označování a pomocí standardních informací o výrobku, o spotřebě energie a případně i jiných podstatných zdrojů během používání a doplňujících informací týkajících se energeticky významných výrobků, čímž se koncovým uživatelům umožní, aby si vybrali energeticky účinnější výrobky. Tato směrnice se uplatňuje pro energeticky významné výrobky, které mají značný přímý nebo nepřímý vliv na spotřebu energie a podle potřeby i na jiné podstatné zdroje během používání. Řeší problematiku používání informačních štítků na spotřebičích se zařazením do tříd spotřeby. V posledním období se stále více dostává do popředí otázka bezpečnosti dodávek energie, která je určitým způsobem kontraproduktivní vůči liberalizačním tendencím. Proto i na půdě EU začaly přípravy na závazné kvalitativní normy i v této oblasti. 7.2

Legislativa Slovenské republiky v oblasti energetiky Energetika musí reagovat na velkou různorodost problémů (technické, ekonomické,

ekologické, legislativní, sociální i politické). Proto je potřebná i koordinační činnost na přiměřené úrovni. Nutné jsou správné odhady dlouhodobých perspektiv, ale i okamžitá hodnocení vzniklé situace. Energetická legislativa SR je soubor legislativních norem (zákony, vyhlášky, nařízení apod.), jimiž stát upravuje celou oblast energetiky. Mezi základní legislativní předpisy v oblasti energetiky SR můžeme zařadit tyto dokumenty: 

Zákon 251/2012 Sb. o energetice a o změně a doplnění některých zákonů, na němž se usnesla Národní rada Slovenské republiky. Tento zákon upravuje podmínky k podnikání v energetice, přístup na trh, práva a povinnosti účastníků trhu v energetice, opatření zaměřená na zabezpečení bezpečnosti dodávky elektřiny a plynu a fungování vnitřního trhu s elektřinou a vnitřního trhu s plynem, práva a povinnosti osob, jejichž práva a povinnosti mohu být dotčeny účastníky trhu v energetice, výkon státní správy v energetice, výkon státního dozoru a kontroly nad podnikáním v energetice.



Zákon 250/2012 Sb. o regulaci v síťových odvětvích upravuje: a) regulaci v síťových odvětvích, b) postavení a působnost Úřadu pro regulaci síťových odvětví (dále jen "úřad"), c) povinnosti osob, které vykonávají regulovanou činnost na základě povolení, 1) potvrzení o splnění oznamovací povinnosti, nebo 2) potvrzení o registraci (dále jen

"regulovaný subjekt"), d) pravidla pro fungování vnitřního trhu s elektřinou a pravidla pro fungování vnitřního trhu s plynem (dále jen "pravidla trhu"), e) jednání ve věcích podle tohoto zákona. 

Zákon 309/2009 Sb. o podpoře obnovitelných zdrojů energie a vysoce účinné kombinované výroby. Tento zákon upravuje způsob podpory a podmínky podpory výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, elektřiny vysoce účinnou kombinovanou výrobou a z biometanu. Dále práva a povinnosti výrobců elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, elektřiny kombinovanou výrobou, elektřiny vysoce účinnou kombinovanou výrobou, biometanu a dalších účastníků trhu s elektřinou a plynem. Zabývá se i právy a povinnostmi právnické nebo fyzické osoby, která uvádí na trh motorová paliva a jiné energetické produkty použité k dopravním účelům.



Zákon 476/2008 Sb. o efektivnosti při používání energie (zákon o energetické efektivnosti) a o energetické hospodárnosti budov. Je to zákon který aproximuje do právního rámce SR Směrnici Evropského parlamentu a Rady 2006/32/ES o energetické účinnosti konečného využití energie a energetických službách Tento zákon ustanovuje povinnosti a požadavky na efektivnost při používání energie jak pro podnikatelský sektor tak i pro veřejnou sféru a obyvatele. Na konkrétní způsob uplatňování ustanovení uvedených v tom kterém zákoně se používá tzv. sekundární legislativa v podobě vyhlášek. V nich nejsou uvedeny povinnosti jako v zákonech ale výhradně postupy a způsoby, jak tyto povinnosti naplnit. V předcházejícím textu byly uvedeny jen některé důležité legislativní akty EU resp.

SR. Zákony a vyhlášky jsou veřejně dostupné např. webovém sídle jako www.zbierka.sk nebo na www.jaspi.justice.gov.sk, kde jsou uvedeny legislativní předpisy v aktuálně platném znění, v tzv. rekonstruované podobě, tedy se zapracováním všech platných a účinných změn. 7.3

Instituce SR v oblasti energetiky

V této kapitole jsou uvedeny nejdůležitější instituce a stručný popis jejich činnosti. Uvedené instituce jsou potřebné pro fungování a rozvoj energetiky a vykonávají regulační, inovační poradenskou a podpůrnou činnost. Ministerstvo hospodářství Slovenské republiky Je ústředním orgánem státní správy, který má určené kompetence v oblasti energetiky. Zpracovává všechny strategické materiály a předkládá je vládě SR na projednání a odsouhlasení. Základní legislativní úlohu má při přenosu energetické legislativy EU do

legislativního rámce SR, kde předkládá vládě a následně do Národní rady SR zákony, na jejichž základě se implementace bude realizovat. Zpracovává a aktualizuje Energetickou politiku SR jako základní strategický materiál, který určuje rámec, v němž se může pohybovat zabezpečení dostatku energie pro všechny součásti národního hospodářství. Je kompetenčně nejvyšším orgánem státní správy v oblasti koordinace energetické efektivnosti v rámci SR. Úřad pro regulaci síťových odvětví Úřad pro regulaci síťových odvětví je od 1. září 2012 orgánem státní správy pro oblast regulace síťových odvětví s celoslovenskou působností. Úřad pro regulaci síťových odvětví jako orgán státní správy provádí cenovou regulaci v síťových odvětvích a přispívá ke spolehlivému a bezpečnému fungování energetiky a současně zabraňuje zneužití dominantního postavení rozhodujících dodavatelů na úkor odběratelů. Mezi důležité kompetence a pravomoci Úřadu pro regulaci síťových odvětví patří: 

Zpracování a přijetí regulační politiky na určité období s následnou aktualizací.



Zabezpečování strategického řízení a dodržování koncepce regulace v síťových odvětvích na základě přijaté regulační politiky.



Schvalování: o Návrhů dohod o vzájemné spolupráci s regulačními orgány členských států EU, o Jednacích řádů rady, o Zpráv o činnosti Úřadu pro regulaci síťových odvětví, o Zřizování pracovišť Úřadu pro regulaci síťových odvětví mimo jeho sídla. o Roční účetní závěrky Úřadu pro regulaci síťových odvětví.



Rozhodování v odvolacím řízení kromě rozhodnutí o uložení pokuty.



Zabezpečení činnosti v oblasti legislativních předpisů předkládaných Úřadem.



Vyjadřování se k návrhům všeobecně závazných právních předpisů vydávaných jinými ÚOŠS, které se dotýkají oblasti zabezpečované Úřadem pro regulaci síťových odvětví.

Státní energetická inspekce Státní energetická inspekce provádí dozor nad dodržováním povinností fyzických osob a právnických osob ustanovených ve smyslu ustanovení všech zákonů, v nichž je to

uvedeno. Jedná se o zákony: 

Zákon č.250/2102 Sb. o energetice,



Zákon č.476/2008 Sb. o efektivnosti při používání energie (o energetické efektivnosti),



Zákon č. 555/2005 Sb. o energetické hospodárnosti budov,



Zákon

č.

314/2002

Sb.

o pravidelné

kontrole

topných

systémů

a klimatizačních systémů. Slovenská inovační a energetická agentura Agenturu jako státní příspěvkovou organizaci zřídil ministr hospodářství Slovenské republiky svým rozhodnutím č. 63/1999 s účinností od 1. května 1999 ve znění návazných rozhodnutí č. 15/2002 a č. 5/2003, podle zákona č. 303/1995 Sb. o rozpočtových pravidlech Slovenské republiky ve znění pozdějších předpisů a zákona č. 313/2001 o veřejné službě. Úkoly SIEA 

shromažďuje a vyhodnocuje údaje o energetické efektivnosti a využívání obnovitelných zdrojů energie v SR;



připravuje podklady pro novelizaci energetické legislativy;



zastupuje Slovensko v mezinárodních energetických projektech;



poskytuje bezplatné energetické poradenství pro domácnosti, podnikatele a veřejný sektor v konzultačních centrech v Banské Bystrici, Trenčíně a Košicích;



zabezpečuje provoz monitorovacího systému efektivnosti při využívání energie,



zabezpečuje realizaci podpůrných grantových programů zaměřených na energetickou efektivnost a využívání obnovitelných zdrojů energie ve veřejném sektoru a v domácnostech;



jako implementační agentura pro Strukturální fondy EU administruje opatření na podporu inovací, výzkumu, společných služeb pro podnikatele, energetické efektivnosti a využívání obnovitelných zdrojů energie v podnikatelské sféře a ve veřejném sektoru;



provádí zkoušky specialistů v energetice;



od roku 2007 plní státní úkoly v oblasti podpory inovací, sleduje a vyhodnocuje inovační aktivity na Slovensku a navrhuje opatření na jejich podporu.

Úřad jaderného dozoru Úřad jaderného dozoru Slovenské republiky (dále jen „ÚJD SR.“) je ústředním orgánem státní správy Slovenské republiky pro oblast jaderného dozoru. ÚJD SR zabezpečuje výkon státního dozoru nad jadernou bezpečností jaderných zařízení včetně dozoru nad nakládáním s radioaktivními odpady, vyhořelým palivem a dalšími fázemi palivového cyklu, ale i nad jadernými materiály včetně jejich kontroly a evidence. Zabezpečuje posuzování záměrů programu využití jaderné energie a kvality vybraných zařízení a přístrojů jaderné techniky a závazky Slovenské republiky vyplývající z mezinárodních smluv týkajících se jaderné bezpečnosti jaderných zařízení a nakládání s jadernými materiály. Závěrečná část jaderné energetiky se skládá z těchto činností: 

ukončení provozu jaderného zařízení k účelu vyřazování,



vyřazování jaderných zařízení včetně nakládání s radioaktivními odpady z tohoto vyřazování,



ukládání vyhořelého jaderného paliva včetně přepravy k ukládání,



institucionální kontrola úložišť radioaktivních odpadů a vyhořelého jaderného paliva,



skladování vyhořelého jaderného paliva v samostatném jaderném zařízení po odstavení jaderného zařízení k účelům vyřazování jaderného zařízení do ukončení provozu jaderného zařízení, v němž bylo vyhořelé jaderné palivo ozářeno a trvale vybráno, až do jeho umístění do úložiště vyhořelého jaderného paliva.

Národní jaderný fond K zabezpečení dostatku finančních prostředků pro budoucí vyřazování jaderných zařízení a k nakládání s vyhořelým jaderným palivem a radioaktivními odpady byl zřízen státní účelový fond pod názvem Národní jaderný fond. Účelem zřízení a činnosti jaderného fondu je soustřeďovat a spravovat finanční prostředky určené na závěrečnou část jaderné energetiky v dostatečném množství a transparentním a nediskriminačním způsobem poskytovat tyto prostředky osobám na úhradu oprávněných nákladů vynaložených k těmto účelům, za podmínek v souladu se závazky SR vyplývajícími z mezinárodní dohody.

8 Energetická efektivnost Evropská unie stojí před bezprecedentními výzvami vyplývajícími ze zvýšené závislosti na dovozech energie a omezených zdrojích energie, ale i z potřeby zmírnit změnu klimatu a

překonat ekonomickou krizi. Energetická efektivnost je cenným prostředkem k reakci na tyto výzvy. Zlepšuje se jí bezpečnost dodávky Unie snížením primární energetické spotřeby a snížením dovozů energie. Pomáhá snížit emise skleníkových plynů nákladově efektivním způsobem, a tím zmírnit změnu klimatu. Přechodem na energeticky efektivnější hospodářství by se též mělo zrychlit šíření inovačních technologických řešení a zlepšit konkurenceschopnost průmyslu v Unii, podpořit hospodářský růst a vytvářet vysoce kvalitní pracovní místa ve více sektorech souvisejících s energetickou efektivností. Zvyšování energetické efektivnosti a úsporu energie lze dosáhnout různými změnami ve využívání primárních zdrojů energie. Mezi taková racionalizační opatření patří např.: 

Zvyšování účinnosti existujících tepelných zdrojů (kombinovanou výrobou aj.).



Efektivní využití odpadového tepla, které se v současnosti vypouští do atmosféry.

V hospodářském sektoru SR lze získat 2000 MW tepelného výkonu. 

Racionalizace spotřeby energie a snížení energetické náročnosti různými dalšími změnami, jako jsou: podpora výstavby nízkoenergetických domů a budov, zavádění tříděného sběru odpadu a jeho recyklace, získávání energie z odpadu atd.

Všechna řešení, vyplývající ze záměrů zvyšování energetické efektivnosti spolu s realizací programů úspor energie rozvojem obnovitelných zdrojů, vytvářejí dostatečný potenciál ke snížení energetických potřeb Slovenska. Vysoká závislost Slovenska na dovozu primárních energetických zdrojů ze zahraničí si už dávno vyžaduje účinnou podporu využívání domácích obnovitelných zdrojů energie.

9 Energetické služby Směrnice Evropského parlamentu a Rady č. 2012/27/EU z 25. října 2012 o energetické efektivnosti definuje v článku 2 odstavci 7 energetickou službu následovně: „Energetická služba“ je hmotný prospěch, užitek nebo statek získaný kombinací energie s energeticky účinnou technologií nebo s činností, která může zahrnovat provoz, údržbu a kontrolu potřebnou na dodávce služby, která se dodává na základě smlouvy a v důsledku níž za běžných okolností prokazatelně dochází k ověřitelnému a měřitelnému nebo odhadnutelnému zlepšení energetické efektivnosti nebo k úsporám primární energie. Ve slovenské legislativě je Energetická služba definována stejně v §10 zákona č.476/ 2008 o energetické efektivnosti, přičemž specifikuje službu, kterou poskytuje právnická osoba

nebo fyzická osoba – podnikatel na základě smlouvy o: a) zpracování energetických analýz a energetických auditů, b) návrhu projektu zaměřeného na efektivnost při používání energie a jeho realizaci, c) provozu a údržbě energetických zařízení, d) monitorování a hodnocení spotřeby energie, e) zabezpečení paliv a energie k účelu poskytování výkonů hlavně v oblasti kvality vnitřního klimatu v budovách, osvětlení a provozu zařízení, která spotřebovávají energií, f) dodávce energetických zařízení. 9.1

Zpracování energetických analýz a energetických auditů

Potřeba vytvoření podmínek k provádění a využívání energetických auditů ve Slovenské republice vznikla jako logický důsledek probíhajících ekonomických a hospodářských transformačních procesů. Požadavek na snižování energetické spotřeby však není vyvolán jen ekonomickými důvody či postupně rostoucími cenami všech forem energie, ale je motivován i snahami o snížení současné energetické náročnosti slovenské ekonomiky i o omezení postupujícího znečišťování životního prostředí. Energetický audit je proto považován za významný nástroj hledání a nacházení možností pro dosahování energetických úspor a pro optimalizaci financování investičních akcí, zaměřených do energetické oblasti. Energetický audit je specifickou systémovou činností, sloužící k získání uceleného obrazu o způsobech využívání energie v auditované jednotce nebo jejích jednotlivých částí, o účelnosti spotřeby energie a efektivnosti jejího využívání a o lokalizaci a velikosti energetických ztrát. Energetický audit musí formulovat cíle, jichž je zapotřebí dosáhnout při zvyšování efektivnosti využívání energie a při snaze o docílení úspor energie v technologických procesech. Energetický audit má tedy přímou vazbu na snižování doposud neúměrně vysoké energetické náročnosti ekonomiky SR a lze ho tedy považovat za jeden z nástrojů realizace energetické politiky státu. Omezení spotřeby energie a nákladů na její výrobu a distribuci jsou proto úkoly, před jejichž řešením stojí všechny vyspělé státy světa. Vlastním dosahem energetického auditu je kvalifikovaná analýza energetického hospodářství příslušného objektu nebo zařízení, v jasném popisu a vysvětlení zjištěného stavu a v předložení návrhu opatření s oceněním jejich efektu pro zlepšení stavu

nezávislým externím auditorem. Na rozdíl od provedení takové analýzy a sestavení návrhu opatření vlastními odborníky (pokud jsou k dispozici), spočívá význam energetického auditu v nezávislosti auditora na vlastníkovi a managementu zkoumaného objektu (firmy, budovy). Zavedení pojmu audit do oboru analýz energetického hospodářství přináší zvýšení jejich vážnosti a hodnověrnosti díky vyšší autoritě energetického auditora. Energetický audit vyjadřuje určité hodnocení dosavadního stavu a vyjadřuje posudek, či – a do jaké míry – je energetické hospodářství v pořádku, tj. v souladu s kritérii požadovanými v zadání, záměrem a cílem auditu. Obecně lze konstatovat, že význam energetického auditu spočívá v hledání a nacházení možností snížit spotřebu energie a nákladů na její pořízení na optimální a při tom technicky reálnou úroveň. Cílem energetického auditu je zjištění současného stavu v hospodaření s energií a výběr, zhodnocení a ekonomické posouzení konkrétních variant řešení navržených k zabezpečení energie při optimální úrovni její spotřeby. Jde o nalezení technicky a ekonomicky účelných opatření, která přinesou snížení spotřeby energie v zařízení nebo objektu, který je předmětem auditu. Významným znakem činnosti energetického auditora je tedy i specifický prvek aktivního odborného a specializovaného poradenství, který se musí nutně promítnout v práci energetického auditora při vyhledávání potenciálu úspor energie a kdy auditor musí spolupracovat s managementem i personálem provozovatele zkoumaného zařízení nebo objektu. Poradenská složka činnosti energetického auditora se projeví ve výstupu činnosti auditora – ve zprávě o provedeném auditu v části obsahující návrh energeticky úsporných opatření. Dalším cílem je však i poskytnout dostatečně prokazatelné argumenty pro jeho další rozhodovací akty, kdy k prokázání vhodnosti, technické správnosti a potřebnosti navržených opatření je nutné prokázat zvlášť jejich ekonomickou efektivnost. Ekonomická vhodnost navrhovaných opatření musí být prokázána s maximální přesvědčivostí, což vyžaduje kvalifikované ocenění nejen očekávaných úspor v převozu zařízení či objektu, ale též nákladů na jejich realizaci a jejich vzájemné ekonomické vztahy během doby účinnosti navrhovaného opatření. Realizovatelnost auditem navrhovaných opatření však bude vždy ovlivňována i dalšími motivačními stimuly, včetně působení státu zvláště v oblastech legislativních a ekonomických. Ministerstvo hospodářství Slovenské republiky v Zákoně č. 476/2008 Sb. o energetické efektivnosti definuje v §2 odst. h) energetický audit následovně:

Energetickým auditem je systematický postup pro získání dostatečných informací o současném stavu technických zařízení a budov určených k používání energie, pro identifikaci a návrh nákladově efektivních možností úspor energie; výstupem z energetického auditu je písemná zpráva. V § 8 tohoto zákona je stanovena povinnost spotřebitelů energie v průmyslu a v půdním hospodářství vyhodnotit energetickou náročnost výroby energetickým auditem poprvé ve lhůtě podle přílohy č. 1 zákona č. 476/2008 nebo do pěti let od uvedení zařízení do trvalého provozu. V této příloze č. 1 jsou stanoveny i lhůty hodnocení energetické náročnosti v průmyslu a v půdním hospodářství a přepočítávací koeficienty celkové spotřeby energie na stejnou fyzikální jednotku. Spotřebitel energie v průmyslu a v půdním hospodářství je povinný aktualizovat energetickou náročnost energetickým auditem jednou za pět let. Energetický audit na vyhodnocení energetické náročnosti výroby provádí energetický auditor. Energetickým auditorem je fyzická osoba zapsaná v seznamu energetických auditorů. Seznam energetických auditorů vede a na své internetové adrese zveřejňuje ministerstvo hospodářství. Energetický audit může provést i osoba jiného členského státu Evropské unie, je-li držitelem oprávnění k výkonu činnosti energetického auditora podle právních předpisů jiného členského státu Evropské unie. Energetická certifikace budovy podle zvláštního předpisu (Zákon č. 555/2005. o energetické hospodárnosti budov a o změně a doplnění některých zákonů ve znění zákona č. 17/2007 Sb.) se považuje za energetický audit podle zákona č. 476/2008. Přesný postup při provádění energetického auditu ale i obsah písemné zprávy a soubor údajů k monitorování efektivnosti při využívání energie stanovuje Vyhláška Ministerstva hospodářství č. 429/2009 Sb. v čl. I §2. Postup má následující kroky: 

identifikace předmětu energetického auditu,



zjištění současného stavu předmětu energetického auditu,



vyhodnocení současného stavu předmětu energetického auditu,



návrh opatření ke snížení spotřeby energie (dále jen „opatření“),



vypracování ekonomického hodnocení souboru opatření,



vypracování environmentálního hodnocení souboru opatření,



doporučení optimální varianty souboru opatření,



vypracování písemné zprávy,



zpracování souboru údajů k monitorování efektivnosti při využívání

energie. Výsledkem práce energetického auditora je tedy energetický audit v podobě konečné písemné zprávy. V následujícím § 3 je v jednotlivých odstavcích uvedeno, co musí písemná zpráva z energetického auditu obsahovat. Písemná zpráva obsahuje : a) identifikační údaje o objednavateli energetického auditu b) identifikační údaje o provozovateli předmětu energetického auditu v rozsahu podle písm. a), je-li provozovatelem předmětu energetického auditu jiný subjekt než objednavatel energetického auditu, c) identifikační údaje o energetickém auditorovi, hlavně jméno a příjmení, datum narození, trvalý pobyt a adresu zaměstnavatele, je-li energetický auditor zaměstnancem, d) identifikaci předmětu energetického auditu podle § 2 odst. 2, e) popis a vyhodnocení současného stavu předmětu energetického auditu podle § 2 odst. 3, f) návrh opatření podle § 2 odst. 4 a 5, g) ekonomické a environmentální hodnocení souboru opatření podle § 2 odst. 5 písm. f), h) optimální variantu souboru opatření podle § 2 odst. 6 včetně i) záznam o odevzdání a převzetí písemné zprávy, v němž se uvede datum odevzdání a převzetí zprávy, jména, příjmení a podpisy odevzdávajícího a přebírajícího, j) kopii dokladu o zapsání do seznamu energetických auditorů nebo kopii jiného dokladu, který opravňuje osobu k výkonu činnosti energetického auditora podle právních předpisů jiného členského státu Evropské unie.

9.2

Návrhy projektů zaměřených na efektivnost při využívání energie a jejich realizace (EPC projekty) Energetické služby jsou tradičně zaměřeny na snižování konečné spotřeby energie v existujících výrobních provozech či budovách. Nejznámější metodou dosahování úspor je metoda EPC (z angličtiny – Energy Performance Contracting), kdy poskytovatel energetických služeb dodává na klíč komplexní službu, včetně zajištění financování úsporných opatření a garance minimálních úspor ve spotřebě energie (tu zajišťuje poskytovatel na své riziko). Investice jsou spláceny z

dosahovaných úspor ve spotřebě energie. Energy Performance Contracting je smluvní úprava vztahu mezi beneficientem a poskytovatelem o opatřeních energetické efektivnosti, kde investice do opatření je splacená v návaznosti na dosažení smluvně stanovených hodnot energetické efektivnosti. EPC je integrována energetická služba s garantovaným výsledkem. Hlavní předností metody je dosažení úspor bez zatížení veřejných rozpočtů (investice zpravidla zajišťuje na své náklady dodavatel), získání nových moderních technologií a tedy zhodnocení majetku veřejného sektoru, snížení provozních nákladů, zlepšení ekonomiky energetického provozu, snížení nároků na obsluhu, garance minimálních dosažených úspor, zlepšení kvality pracovního prostředí, pracovní příležitosti pro tuzemské dodavatele a zlepšení životního prostředí. Motivací pro rozhodnutí o rekonstrukci energetického hospodářství je zpravidla : 

Potřeba snížit vysoké provozní náklady



Nutnost rekonstrukce zastaralého technologického energetického zařízení



Komplexní renovace celého objektu



Potřeba automatizace řízení spotřeby energie



Snaha snížit negativní vliv na životní prostředí

Vliv na rozhodnutí o způsobu realizace úsporných opatření má obvykle: 

Dostatečnost vlastních investičních prostředků



Odborné a kapacitní zajištění realizace daného projektu



Jistota dosažení očekávaného výsledku

Financování projektu k realizaci úsporných opatření je možné zabezpečit :  Z vlastních prostředků  Pomocí úvěru od banky  Poskytnutím energetických služeb metodou EPC Metoda EPC je vhodná pro výrobní podniky, budovy různých institucí, nemocnice, vysoké školy, státní kulturní zařízení, kancelářské budovy, vzdělávací zařízení (mateřské, základní i střední školy), kulturní zařízení (divadla), sportovní zařízení (plavecké bazény, zimní stadiony), budovy úřadů, veřejné osvětlení a další. V přípravné fázi projektu EPC je velmi důležité vybrat vhodné objekty pro připravovaný projekt. Analýzou projektu v dalším kroku je nutné si objasnit, zda očekávání zadavatele jsou realizací projektu EPC splnitelná, či připravovaný projekt poskytuje dostatečný objem úspor v hodnotách rovnajících se výšce splátek

případného úvěru. Až potom následuje podpis smlouvy a realizace opatření.

Obecně je vhodné připravit zakázku pro projekt EPC, včetně jeho schválení zadavatelem, během letních měsíců tak, aby oznámení o zakázce v Informačním systému o veřejných zakázkách bylo možné uveřejnit od září do listopadu. V takovém případě lze uskutečnit výběrové řízení a podpis smlouvy v dostatečném předstihu před koncem topné sezóny. Pro financování EPC projektů je jedním z klíčových faktorů úspěchu při implementování EPC projektu dostupnost finančních zdrojů. Financování přitom není nezávislé na ostatních okolnostech daného projektu. Financování EPC projektů je zapotřebí vnímat komplexně. Jen pohled na přímé finanční náklady vyjádřené například úrokovou sazbou a poplatky nestačí. Optimální balík financování závisí na ekonomickém a finančním postavení zákazníka, cash flow projektu ale i právních, daňových a účetních aspektů projektu. V podmínkách Slovenska je pro zákazníky (hlavně subjekty veřejné správy) nejzajímavějším způsobem financování úvěr dodavatele (ESCO společnosti z angl. Energy Service Company) s následným převodem finanční pohledávky vybrané bance po realizaci projektu. ESCO společnosti používají při financování projektů více metod minimalizujících negativní dopady na finanční situaci zákazníka. ESCO společnost může projekt financovat z vlastních zdrojů, nebo ze zdrojů

získaných na finančním trhu (bankovním úvěrem, leasingem nebo kapitálovou investicí).

Obr. Úvěrové financování ‐ dodavatelem (ESCO společností)

Při přímém vztahu zákazník prakticky vůbec nevstupuje do vztahu se zdrojem financování. Financování projektu zabezpečuje ESCO společnost svým jménem a nese tak celé riziko neúspěchu projektu i v tom případě, že by bylo způsobeno okolnostmi, které jsou mimo jejího vlivu. ESCO společnost může projekt financovat z vlastních zdrojů, nebo ze zdrojů získaných na finančním trhu (bankovním úvěrem, leasingem nebo kapitálovou investicí). V rámci projektu ve velkém počtu případů dodavatel zajišťuje kromě jiného i profinancování potřebných investičních prostředků, obyčejně za použití komerčního úvěru od některé banky.

Obr. Úvěrové financování ‐ zákazníkem (klientem EPC)

Nepřímý vztah je pro zákazníka podstatně méně populární, protože předpokládá, že se zdrojem financování (bankou) uzavře přímo smlouvu, zatímco ESCO společnost „jen garantuje“ dosažení technických parametrů projektu. Pokud nejsou předpokládané parametry dosaženy vinou ESCO společnosti a tato okolnost je příčinou, že zákazník nemůže splácet dohodnuté splátky, je ESCO společnost povinna zákazníkovi dorovnat rozdíl mezi skutečnou výší úspor a splátkou. V rámci běžného projektu EPC jsou tokem finančních prostředků úhrady splátek, které vynaložila firma energetických služeb, a jsou v podstatě vypůjčené zadavateli. Tato půjčka je poskytnuta s fixním úrokem, takže splátky jsou v pevné výši beze změn během celé doby trvání smluvního vztahu. Oproti tomu dochází po instalaci úsporných opatření ke snížení provozních nákladů. Objem úspor za rok by neměl být menší, než je objem úhrad splátek. V průběhu realizace EPC projektu je velmi důležité důsledně kontrolovat správnou instalaci jednotlivých částí přesně podle projektu a v souladu s jeho záměrem. Ještě před instalací je potřebné důkladně prověřit možná místa např. nefunkčnosti topné soustavy, která by si vyžádala nápravu. Po ukončení projektu, tedy instalaci všech smluvně dohodnutých opatření, je klíčovou částí celého projektu měření a sledování spotřeby energie. Před odevzdáním opatření zadavateli musí být instalace dostatečně prověřena ve zkušebním provozu. Firma energetických služeb musí se zástupci správce objektu, kteří potom budou mít

na starost správný chod celého systému, úzce spolupracovat. Po uvedení do provozu jsou spotřeby sledovány a vyhodnocovány zástupci dodavatele týdně až denně. Až v řádném provozu přechází dodavatel na měsíční hodnocení naměřených hodnot. Je také důležité, aby obě strany byly při jednáních a při ročním vyúčtování spotřeby maximálně otevřené. Projekt EPC znamená dlouhodobý vztah obou stran, a proto se nevyplatí zatajovat žádné skutečnosti. Vždy to bude jen na úkor celého projektu, a tedy úspor energie. Na závěr – shrnutí důvodů, které hovoří za realizaci rekonstrukce energetických systémů metodou EPC: 

Komplexnost řešení – EPC služba může pokrývat činnosti od zhodnocení stavu (verifikaci dat), realizaci opatření, servis a údržbu instalovaných zařízení, energetický management až po měření a vyhodnocování úspor.



Garance úspor – základní podmínkou EPC smlouvy je záruka dosažených úspor energie resp. souvisejících nákladů a podmínky přerozdělení zisku z extra úspor (resp. vyrovnání v případě nedosažení garantovaných úspor). EPC motivuje dodavatele k maximalizaci úspor.



Převzetí rizik – ESCO společnost přes EPC přebírá technická rizika (projekt, technologie, provoz a údržba, emise, vliv na ŽP, hygienické normy) příp. i komerční rizika (cenové výkyvy, změny odběru energie).



Převzatí financování – jednou z alternativ je možnost částečného nebo úplného převzetí financování ESCO společností.

9.3

Provoz a údržba energetických zařízení, Komplexní správa představuje soubor činností zabezpečujících ekonomický provoz objektů a zařízení v souladu s požadavky na údržbu, spolehlivost, bezpečnost a dodržování legislativních předpisů. Jedná se o poskytování energetické služby převzetím kompletní péče o zařízení energetiky v rámci kompletní technické správy společností energetických služeb na základě smlouvy o energetických službách. Svou činností zabezpečuje hlavně: 

optimalizaci chodu technologických zařízení, zabezpečování servisu



dodržování směrnic pro ochranu životního prostředí



analýzu energetických údajů



optimalizaci spotřeby odebraných forem energie



sjednávání dodávek elektrické energie a SV, diagramů, režimu apod., uskutečňování hlavních a vedlejších odpočtů elektroměrů, vodoměrů a dalších měřičů spotřeby energie



zpracování měsíčních výkazů a diagramů o spotřebě energií včetně odevzdání zpracovaných statistických formulářů



energetické řízení provozu objektu podle vyhlášených energetických stupňů



údržbu technologických zařízení ve všech stupních (preventivní, běžnou i plánovanou)

9.4

Monitorování a hodnocení spotřeby energie Často se stává, hlavně v menších organizacích, že spotřeba jednotlivých forem energie se sleduje jen na základě plateb za fakturu. V těchto organizacích se nezkoumají příčiny růstu spotřeby energie. Spotřeba energie (plyn, topení, voda, elektřina) se měří jen na vstupu do společnosti. Rozpočítat takovouto spotřebu například na jednotlivé provozy je zpravidla velmi problematické a často nelze ani analyzovat příčiny růstu nebo poklesu spotřeby jednotlivých forem energie. Jiná situace je ve větších společnostech, například v těžkém průmyslu. Tady jsou zaměstnáni energetici, kteří spotřebu a cenu každé formy energie sledují velmi podrobně a jejich nákup řídí. Na monitorování energie v těchto společnostech často využívají různé nástroje a různé softwarové nástroje pro analýzu. Při zavádění systému energetického manažerství je velmi důležitým stupněm vstupní audit, a to nejen audit spotřeby energie pro topení a přípravu teplé vody, ale celkový audit všech druhů energie. Z těchto vstupních údajů se potom mohou určit energeticky významné aspekty, pro něž se připraví plány a cíle. Jedním z dalších ukazatelů, v jakém stavu je společnost nebo její část (např. budova), je i energetický certifikát budovy, který exaktně zařadí budovu do energetické třídy. Jedním z cílů společnosti může být i zlepšení energetické třídy budovy nebo snížení emisí CO2. Důležitým bodem je i měření spotřeby po ucelených částech (výrobní provozy, opravárenské dílny, administrativa apod.) a analýza spotřeby energie v závislosti na naplněnosti výroby, náběhu výroby apod. jen na základě těchto podrobných údajů lze přesně zacílit opatření pro úsporu energie. Je chybou, když se řešení zaměřují jen na určité provozy nebo jeden druh energie bez předcházející analýzy. V konečném důsledku může dojít ke zbytečně drahým investicím. Zavedením systému energetického manažerství se kromě toho, že se splní

požadavky zákonů a vyhlášek, sníží i spotřeba energie a tím dojde i ke snížení nákladů společnosti. Management společnosti získá přehled o energetických tocích ve společnosti a jejich řízení. Zavedení energetického managementu dává nástroj, jak efektivně zainteresovat zaměstnance společnosti do snižování celkové spotřeby energie ve společnosti. Jednotlivé společnosti mohou využít zavedení energetického managementu ke své další propagaci (green marketinku) nebo ke zlepšení image podniku. Zavedení systému energetického managementu poskytuje nástroj k předvídání změny spotřeby energie v důsledku plánované změny výroby nebo změny produktu, služby apod. Motivuje společnost při nákupu zařízení a výrobků hledět i na to, jak nakupované výrobky a služby ovlivňují životní prostředí či jak ovlivní energetickou bilanci společnosti. Při zavádění systému probíhá i školení jednotlivých zaměstnanců o alternativních formách energie a to motivuje další lidí k větší ochraně životního prostředí. 9.5

Zabezpečení paliv a energie k účelu poskytování výkonů hlavně v oblasti kvality vnitřního klimatu v budovách, osvětlení i provozu zařízení, která spotřebovávají energii Do kategorie této energetické služby lze zařadit převzetí výkonu technické správy budov. Obsahem smluvně dohodnutých činností je především: 

Bezproblémový chod objektu



Zabezpečení budov teplem, pitnou vodou, ohřátou teplou vodou



Obsluha technologických zařízení odborně vyškoleným personálem. pro technickou správu (kotelna, vzduchotechnika a klimatizace)



Zabezpečení běžné údržby



Měření a regulaci technologických zařízení



Nákup paliv a energie v objemech podle potřeb budov



Zabezpečování pravidelných revizí technických a technologických zařízení ve smyslu platné legislativy. Jedná se o plynová, tlaková a elektrická zařízení, výtahy a eskalátory, požárně technická zařízení ale i záložní zdroje.

Neoddělitelnou součástí péče a obsluhy technologických zařízení by měl být i záruční a pozáruční servis, který je zabezpečován v součinnosti s dodavateli a výrobci těchto zařízení.

9.6

Dodávka energetických zařízení Smluvní dodávka energetických zařízení včetně instalace, komplexních zkoušek a servisních služeb patří též do kategorie energetických služeb.

10 Energetické poradenství Zatímco u velkých spotřebitelů energie je péče o její efektivní využití zpravidla povinností pracovníků útvarů energetiky, u malých spotřebitelů energie, ale především v domácnostech se ne vždy najde někdo, kdo této problematice skutečně rozumí. To má za následek plýtvání s nakupovanou energií a zbytečně vysoké faktury. Energetické poradenství je služba a představuje možnost využívání průběžných konzultací a získání často velmi užitečných usměrnění při řešení problémů či už ve vytápění, spotřebě elektřiny, stavebních úpravách či využití moderních technologií. EK zavazuje členské státy EU poskytovat toto energetické poradenství v oblasti energetické efektivnosti. Ve Směrnici Evropského parlamentu a Rady č. 2012/27/EU o energetické efektivnosti v kapitole IV, článku 17 odstavci 1 se uvádí: Členské státy zabezpečí, aby byly informace o dostupných mechanismech v oblasti energetické efektivnosti a o finančních a právních rámcích transparentní a aby se ve velké míře poskytovaly všem účastníkům trhu včetně spotřebitelů, stavbařů, architektů, inženýrů, environmentálních a energetických auditorů a instalatérů stavebních prvků vymezených ve směrnici 2010/31/EU A v odstavci 2 : Členské státy vytvoří vhodné podmínky pro subjekty na trhu, aby mohli spotřebitelům energie poskytovat přiměřené a cílené informace a poradenství o energetické efektivnosti.

11 Racionalizace spotřeby energie Nejčistější energie je uspořená energie. Využíváním efektivních technologií a zodpovědným využíváním energie lze značně snížit její spotřebu. Ve světě se začaly zdokonalovat technologie výroby energie z obnovitelných zdrojů a rozšiřuje se sériová výroba potřebných zařízení. Tyto

změny spolu se zohledněním

environmentálního přínosu obnovitelných zdrojů (zavedení ekologické daně z

výroby energie ve zdrojích poškozujících životní prostředí) v krátké době zvýší jejich konkurenceschopnost. Známá je nízká efektivnost vytápěcích systémů v bytových domech a i v některých administrativních budovách kvůli ztrátám stěnami, netěsnostmi a okny. Velké ztráty jsou i u zastaralých strojů a osvětlovacích zařízení. V průmyslu ale i v domácnostech se používají zařízení a technologie se zastaralými technickými parametry s malou efektivností využití elektrické energie a energie všeobecně. Nové technologie a promyšlenější organizační opatření mohou tedy přinést velké úspory (často víc než 20 %) i bez větších investic. Zkušenosti dokazují, že základ úspor lze hledat ve změně vytápění, osvětlení a zateplení. Přibližně 30% úspory lze dosáhnout cílenými stavebními úpravami zaměřenými na zlepšení tepelně izolačních vlastností budov, využíváním zdrojů tepla s lepší účinností a změnami v provozu a údržbě budovy. Snížením teploty o 1 °C snížíme spotřebu energie na vytápění o 6 %. Snížením teploty v třídě z hodnoty např. z 23 °C na 20 °C, klesne spotřeba energie v třídě o 18 %. Úspory energie se dají dosáhnout i bez ztráty komfortu. Beznákladové úspory lze docílit většinou zlepšenou organizací spotřeby – spočívají ve sledování způsobu provozu energetických spotřebičů, jejich důsledném využívání a eliminaci zbytečných provozů. Změnou myšlení a návyků lze snížit náklady na energii až o 10 %! Tepelná izolace a její výhody Při kombinaci zateplení obvodových stěn s výměnou oken nebo jejich úpravou lze dosáhnout snížení spotřeby energie k vytápění o víc než 30 % (v budovách postavených do roku 1983 je to dokonce až 50 %). Hlavní výhody komplexního zateplení: 

snížení spotřeby energie k vytápění (a v letním období ke chlazení)



odstranění hygienických nedostatků (plísně)



zvýšení tepelné setrvačnosti stavebních konstrukcí a zpomalení chladnutí



eliminování zatékání – zamezení koroze výztuže ve spojích a panelech

Větrání Ohřátí vzduchu, který se dostává do místnosti větráním okny, je zohledněno ve vytápění. Teplo nejčastěji uniká netěsnými okny (ve víceposchoďových budovách uniká okny až 32 % tepla, v jednoposchoďových 12 – 13 %). Vhodná okna omezují ztráty spojené s výměnou vzduchu. Přísun čerstvého vzduchu je v

moderních

budovách zabezpečován přes takzvané rekuperátory. Jedná se o vysoce účinné výměníky tepla.

Tepelné zdroje Na efektivní způsob vytápění má velký vliv vhodně zvolený tepelný zdroj. Teplo se vyrábí zpravidla ve vlastních kotelnách, v městských částech jsou budovy obvykle napojeny na centralizovaný zdroj zásobování teplem (CZT). Zdroje tepla dělíme podle: 

Druhů paliva (tuhá, kapalná, plynná) a materiálu (litinové článkové, ocelové skříňové)



Teploty teplonosného média (parní, horkovodní, teplovodní, nízkoteplotní...)



Způsobu odvodu spalin z kotle (s otevřenou nebo uzavřenou spalovací komorou)



Způsobu zabezpečení spalovacího vzduchu v kotli (otevřené, uzavřené)



Stupně a způsobu regulace (ruční, poloautomatické, automatické)

Plynové kotle 

Plynové kotle se od sebe odlišují konstrukčními detaily a provozními specifiky, na jejichž základě je dělíme na klasické, nízkoteplotní a kondenzační.

Kondenzační kotel 

Pokroková technologie umožňující kondenzaci vodních par obsažených ve spalinách.



Uvolněné kondenzační teplo zlepšuje účinnost kotle.



Ztráty jsou minimalizované, reálná účinnost po odečtu ztrát je až 97 %.



Nabízí možnost plynulé regulace výkonu až v 80 % rozsahu.



Napomáhá snižování spotřeby plynu a tvorby emisí.

Plynové infrazářiče 

Jsou ideální pro velkoobjemové prostory s velkou konstrukční výškou.



U tmavých infrazářičů probíhá spalování uvnitř spalovacích komor.



Jsou též známy jako sálavé plynové teplomety.



U světlých plynových infrazářičů bývá zdrojem sálání většinou keramická deska, která se ohřívá bezplamenným povrchovým spalováním plynu.

12 Energeticky úsporná zařízení 12.1 Kombinovaná výroba (kogenerace) Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2012/27/EU z 25. října 2012 o energetické efektivnosti definuje v §2 čl. 30 kombinovanou výrobu následovně: Kombinovaná výroba je výroba tepla a elektřiny nebo mechanické energie, která probíhá ve stejném čase a v jednom procesu. Zákon NR SR č. 309/ 2009 Sb. o podpoře obnovitelných zdrojů energie a vysoce účinné kombinované výroby v § 2 odstavci 2b) doplňuje definici následovně: Kombinovaná výroba je technologický proces, při němž současně probíhá výroba: 

elektřiny a tepla,



mechanické energie a tepla,



mechanické energie tepla a elektřiny

Proces kombinované výroby se často nahrazuje kratším názvem – kogenerace. Jako palivo se prioritně používá zemní plyn. Alternativou může být též bioplyn, dřevní plyn, koksárenský plyn, propan-butan apod. Použití plynu pro kogeneraci má velký význam z ekologického hlediska. Nízké znečišťování životního prostředí emisemi je jedním ze znaků kogenerace. V souvislosti se zařízením na kombinovanou výrobu se často objevuje termín „kogenerační jednotka“. Tímto názvem obvykle označujeme zařízení na kombinovanou výrobu tepla a elektrické energie, poháněné většinou: •

pístovými spalovacími motory od výkonu 10 kW do 5 MW,

•

spalovacími turbinami pro výkony nad 500 kW a teplo nad 500 °C

Ve slovenské legislativě, ale i v odborných kruzích se v souvislosti s kogenerací často používá zkratka KVET, která vznikla ze začátečních písmen termínu „Kombinovaná Výroba Elektřiny a Tepla“. Energie paliva uvolněná spalováním směsi paliva se vzduchem je v technologickém zařízení transformována na elektrickou energii a teplo (které je zpravidla

dále

efektivně

využito)

a odpadovým

produktem

jsou

spaliny.

Nejpodstatnější důvod, proč uplatňovat kogeneraci, je výrazná úspora primárního paliva v porovnání se způsobem oddělené výroby elektřiny a tepla (až do 40 %). Mezi další důvody patří úspora nákladů pro nákup elektřiny v porovnání s oddělenou výrobou tepla ale i vysoká účinnost využití energie v palivu, velmi rychlý náběh do provozu (v případě technologických systémů se spalovacími motory resp. spalovacími turbinami), možnost nezávislého provozu i v případě výpadku veřejné elektrické sítě (jen s technologií se synchronním elektrickým generátorem). Pro proces kombinované výroby lze využít více druhů technologických systémů. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2012/27/EU z 25. října 2012 o energetické efektivnosti v příloze I, části II definuje technologie kombinované výroby, na něž se vztahuje tato směrnice: a) Plynová turbina s kombinovaným cyklem a s regenerací tepla. b) Protitlaková parní turbina. c) Kondenzační parní turbina s odběrem páry. d) Spalovací turbina s regenerací tepla. e) Spalovací motor. f) Mikroturbina.

g) Stirlingův motor. h) Palivový článek. i) Parní stroj. j) Rankinův organický cyklus. k) Jakýkoli jiný typ technologie nebo jejich kombinace, Zákon č. 309/2009 Sb. o podpoře obnovitelných zdrojů energie v § 2, odst. g) rozděluje kombinovanou výrobu podle výkonu následovně: 

kombinovaná výroba velmi malých výkonů je kombinovaná výroba v zařízení na kombinovanou výrobu s instalovaným elektrickým výkonem zařízení menším než 50 kW,



kombinovaná výroba malých výkonů je kombinovaná výroba v zařízení na kombinovanou výrobu s instalovaným elektrickým výkonem zařízení od 50 kW včetně do 1 MW,



kombinovaná výroba velkých výkonů je kombinovaná výroba v zařízení na kombinovanou výrobu s instalovaným elektrickým výkonem zařízení od 1 MW včetně.

Kriterium pro vysoce účinnou kombinovanou výrobu je stanoveno v Zákoně č. 309/2009 Sb. § 2 odst. j), kde se uvádí, že vysoce účinná kombinovaná výroba je kombinovaná výroba 1. velmi malých výkonů, 2. malých výkonů, při níž v porovnání se samostatnou výrobou tepla a samostatnou výrobou elektřiny vzniká úspora primární energie, 3. velkých výkonů, při níž v porovnání se samostatnou výrobou tepla a samostatnou výrobou elektřiny vzniká úspora primární energie ve výšce neméně 10 %.



Systémy kombinované – paroplynové cykly Sestavu zařízení tvoří systém se spalovací turbinou, doplněný za spalinovým kotlem o systém s parní turbinou. V tomto případě je tedy pára ze spalinového kotle vedena potrubním systémem nejdřív do parní turbiny (v elektrickém generátoru parní turbiny je vyrobena elektrická energie), a až potom pro další technologickou spotřebu. To umožňuje dosažení vyššího celkového elektrického výkonu a hlavně vyšší elektrické účinnosti energetického bloku.

Obr. č Popisovaný systém je konstruován pro zařízení vyšších výkonů, čímž je předurčen k využití v elektrárenských systémech, především z důvodu rychlého náběhu do výkonu na výrobu elektřiny v energetických špičkách. Na Slovensku je tento systém využíván v PPC Bratislava a v elektrárně Malženice.



Systémy s parní turbinou Energie paliva uvolněná ve spalovacím procesu probíhajícím v zařízení kotle je odevzdána převedené napájecí vodě, z níž v zařízení kotle vznikne pára o středním nebo vysokém tlaku a ta se potrubním systémem přivádí do parní (protitlakové nebo kondenzační odběrové) turbiny, kde expanduje – odevzdá svou energii a roztočí turbinu spojenou s elektrickým generátorem. Parní turbíny jsou lopatkové rotační stroje, v nichž se tepelná energie páry mění na mechanickou energii. Pára protéká kanály mezi lopatkami, expanduje a její tepelná energie se mění na kinetickou, jež se odvádí jako mechanická energie.

V generátoru se vyrábí elektrická energie, která je vyvedena do elektrické rozvodné soustavy. Pára po expanzi (už s nižším tlakovým potenciálem) se z odběru nebo protitlaku turbiny potrubním systémem odvádí pro další technologické účely.



Systémy se spalovací turbinou Tyto systémy se uplatňují v soustavách CZT ve velkých městech, ale i ve velkých průmyslových podnicích, které současně využívají elektrickou i tepelnou energii s vyšším potenciálem (zpravidla ve formě páry); vývoj ve světě (hlavně v souvislosti s výrobou výkonově menších tzv. mikroturbin) však ukazuje možnosti uplatnění těchto systémů i v menších soustavách. Výkonové rozmezí vyráběných spalovacích turbin se v současnosti pohybuje od cca 30 kWe do cca 280 MWe. Základem sestavy je spalovací turbina, v níž (ve spalovací komoře) probíhá spalování paliva, energií uvolněnou ve spalovacím procesu se turbina roztáčí a s ní i spojkou spojený elektrický generátor.

V generátoru se vyrábí elektrická energie, která je vyvedena do rozvodné soustavy. Spaliny odcházející z turbíny s teplotou cca 500 °C vstupují do spalinového kotle, kde odevzdávají teplo napájecí vodě, z níž vznikne pára. Ta se z kotle odvádí potrubním systémem pro další využití v technologických spotřebičích.



Systémy se spalovacím motorem Tyto systémy (nazývané i jako kogenerační jednotky) se v SR začaly uplatňovat v první polovině 90. let. Nasazují se v menších soustavách CZT, ale i v průmyslových podnicích, rekreačních a sportovních zařízeních, nemocnicích, větších komplexech budov, kde je současná potřeba elektrické energie a nízko potenciálního tepla (ve formě teplé vody – teplotní spád je 90/70 °C). Ve specifických případech (u zvlášť upravených jednotek větších výkonů) lze část tepla získat i ve formě páry, popřípadě horké vody. Systémy jsou v porovnání se systémy s parní resp. spalovací turbinou jednodušší. Výkonové rozmezí vyráběných spalovacích motorů se pohybuje od cca 10 kWe do cca 17 MWe. Základem je pístový spalovací motor, v němž probíhá spalování paliva, energie uvolněná procesu spalování roztáčí motor a zároveň i elektrický generátor, který je se spalovacím motorem spojen spojkou. V generátoru se vyrábí elektřina, která se vyvádí do elektrické rozvodné soustavy. Teplo vznikající v motoru při spalovacím procesu je soustavou výměníků odváděno pro další využití.



Trigenerace Pojmem „trigenerace“ je nazván technologický proces, který rozšiřuje možnosti procesu kogenerační výroby elektrické energie a tepla o proces chlazení.

Část tepla vyrobeného v kogenerační jednotce je využita pro technologický proces probíhající v přídavném chladicím zařízení, které produkuje chladicí výkon využívaný k účelu klimatizace objektů.

Nejčastějším

přídavným

chladicím

zařízením

dodávaným

k sestavě

kogenerační jednotky je absorbční chladicí zařízení - tzv. absorbér. Toto přídavné zařízení vytváří (hlavně v letním období) příznivé podmínky pro provoz KGJ tam, kde je po ukončení topného období potřeba výkonu v teple nižšího (např. jen k přípravě TUV), než je výstupní tepelný výkon KGJ (což může být limitující pro další provoz KGJ). Je-li však je zapotřebí chladicího výkonu pro účely klimatizace, umožňuje se tím nadále optimální provozování KGJ a tím prodloužení počtu provozních hodin.



Mikroturbiny Mikroturbiny představují celkem novou generaci spalovacích turbin. Používají vysokorychlostní generátory, které vydrží vysoké otáčky, které jsou pro turbinu typické. Tím není zapotřebí používat převodovku, což znamená, že odpadá průběžná kontrola stavu oleje, jeho doplňování a výměna. Je to řešení vysoce ekologické, provozně jednoduché, bezproblémové, ekonomicky výhodnější. Bez převodovky a s malým generátorem je celé soustrojí podstatně menší a lehčí. Proto je takové uspořádání vhodné např. i do vyšších podlaží budov a pro mobilní použití. Další novinkou mikroturbin je použití vzduchových ložisek, které vydrží vysoké otáčky (až 120 000/min), nevyžadují mazání olejem nebo tukem. Tím se zvyšuje spolehlivost zařízení, ekologické hledisko, zjednodušuje se obsluha soustrojí. Soustrojí mikroturbiny mívá jediný pohyblivý díl na rozdíl od plynového nebo dieselového motoru, které obsahují víc než 100 pohyblivých dílů. Účinnost soustrojí mikroturbiny se zvyšuje zavedením rekuperace tepla. Teplo ze vzniklých spalin je využito pro předehřev spalovacího vzduchu ve výměníku tepla. Toto teplo spalin může být použito ve výměníku pro ohřev vytápěcí vody pro vytápění objektů, vytápění skleníků, realizaci sušicích pochodů, pro ohřev pitné vody, pro transformaci na jiný druh energie, např. chladu nebo elektřiny. Na obrázku je uveden princip spalovací turbiny. Soustrojí je nejdříve roztočeno startérem. Vzduchový kompresor po roztočení stlačuje vzduch do spalovací komory, kam se pod tlakem přivádí i palivo. Výbušná směs paliva a vzduchu je jednorázově elektricky zapálena. Hořením se zvyšuje objem a dochází k expanzi přes oběžné kolo turbiny. Po velmi krátké době se hoření stabilizuje. Expandující spaliny roztáčejí oběžné kolo turbiny. Přidáváním paliva (plynu) se zvyšují otáčky a generátor vyrábí elektřinu. Elektronický řídící systém přifázuje

generátor k rozvodné síti. Celý proces probíhá úplně automaticky.

Obr.

Princip radiální turbiny (Zdroj Asociace mikroturbin, Praha)

Současné kogenerační jednotky pracují s klasickými pohony – spalovacími pístovými motory, plynovými turbinami, Stirlingovým motorem, přičemž dominantní je často výroba elektřiny a až potom výroba tepla. Se vzrůstající energetickou náročností lidské společnosti a s tím spojenými negativními dopady na životní prostředí, v souladu s hledáním nových energetických zdrojů a nízko emisních technologií se hledá i ekologické uplatnění „alternativních“ paliv. Alternativním přístupem pro lepší využití OZE je použití mikroturbiny, která pracuje jak s klasickými palivy (např. zemní plyn), tak může využívat a s úspěchem využívá i paliva alternativní, např. bioplyn, skládkový plyn, degazační plyn apod.



Stirlingův motor Stirlingův motor mění tepelnou energii na mechanickou. Sestrojili ho bratři Stirlingové na začátku 19. století. Zpočátku se používal hlavně na odčerpávání vody z dolů. Na přelomu 19. a 20. století byl zatlačen do pozadí spalovacími motory. Avšak díky jeho velké účinnosti, malé produkci škodlivin a dalším výhodám se dnes opět začíná ukazovat možnost jeho širšího využívání, například jako součást mikrokogeneračních zařízení. Tato zařízení jsou vhodná pro rodinné domy na vytápění, ohřev teplé vody a na výrobu elektrické energie.

Stirlingův motor je uzavřený termodynamický systém, což znamená, že žádná látka do motoru nevstupuje, ani z něho nevystupuje, tedy je možné použít nejvhodnější pracovní látku jako náplň do válce. Nepotřebuje olej, který se přimíchává do oleje u dvoutaktních spalovacích motorů, díky čemuž se do ovzduší uvolňuje méně škodlivin. Energie, kterou motor mění na mechanickou energii, se přivádí zvenčí – je to motor s venkovním spalováním, tedy s venkovním přívodem tepla. Velmi výhodným palivem pro Stirlingův motor je zemní plyn. Kromě něho se však jako palivo používají i jiné látky jako například bioplyn, biomasa, sluneční energie nebo odpadové teplo. Žádný z jiných dosud zkonstruovaných motorů není schopen využít tak širokou skupinu různých forem energie jako Stirlingův motor. Zvláštností Stirlingova motoru je jednak to, že v jediném válci má dva písty a jednak skutečnost, že do válce nevede žádné nasávací ani výfukové potrubí. Pracovní látkou ve válci je přitom trvale ten samý plyn. Princip práce Stirlingova motoru spočívá v pohybu plynu mezi dvěma prostředími s různými teplotami. Cyklus prochází čtyřmi fázemi, které jsou nazvány: ochlazení, komprese, zahřívání, expanze. Přímočarý pohyb válců otáčí přes převod generátor a vyrábí elektrický proud. Stirlingův motor má velmi široké použití, využívá se hlavně k výrobě elektrické a tepelné energie. Můžeme ho nazvat i ekologickým motorem 21. století. V současnosti je na slovenském trhu zatím jeden druh takovéhoto zařízení.

Mikrokogenerační jednotka je skutečnou alternativou ke klasickým vytápěcím systémům v případě modernizace vytápěcího zařízení. Na rozdíl od běžných plynových kotlů se spotřebuje nejen méně energie ale navíc se vyrobí elektrická energie pro vlastní potřebu. Nevyužitá elektrická energie se dodává do veřejné rozvodné sítě. Díky integrovanému plynovému kondenzačnímu kotli je mikrokogenerační jednotka soběstačným zdrojem tepla. V případě vyšší potřeby tepla pokrývá chybějící výkon plynový kondenzační modul. Stirlingův motor mikrokogenerační jednotky je hermeticky uzavřen, má tichý provoz a je téměř bezúdržbový. Vzhledem k těmto vlastnostem se dá instalovat poblíž obytných prostor. Provoz tohoto zařízení je velmi hospodárný, jeho roční spotřeba plynu

je

minimálně 20 000 kWh a výroba elektrické energie je vyšší než 3 000 kWh za rok. To odpovídá spotřebě průměrného rodinného nebo více generačního domu. Pokud takto vyrobená elektrická energie nestačí, pokryjí potřebné špičkové zatížení dodávky energie z rozvodných

závodů.

Jinak

nevyužitá

elektrická energie napájí veřejnou rozvodnou síť. Protože se vždy při provozu vyrábí teplo, je nutná kombinace s akumulačním zásobníkem vytápěcí vody. Výhody       



všestranné použití a univerzálnost, vypouští mnohem méně škodlivých emisí než ostatní motory, pro běh motoru není potřeba do něho přidávat olej, lehká obsluha motoru, má jednoduchou konstrukci, má vysokou účinnost, která je minimálně taková jako u nejlepších dieselových motorů, k jeho běhu lze použít téměř jakékoli palivo,

Nevýhody

  

je dražší, protože je méně rozšířený než klasické motory, trvá delší dobu než motor začne pracovat na plný výkon, má pomalejší regulaci výkonu.

zařízení má tichý chod, je bezpečné, lze ho využívat například i ve výbušném prostředí, ve vakuu či pod vodou.

Palivové články Palivové články představují čistou technologii výroby elektrické energie s vysokou

účinností. Ačkoli je tento princip znám od poloviny 19. století, jejich komerční nasazení v SR je ještě stále ve fázi příprav. Palivové články jsou alternativou k současným malým a středním zdrojům fosilních paliv; plynovým motorům, dieselagregátům, plynovým mikroturbinám, malým kogeneračním jednotkám, počítá se s jejich nasazením v automobilovém průmyslu. V budoucnu by měly nahradit i větší elektrárenské zdroje. Uplatnění najdou též jako náhrada za baterie a akumulátory. V některých speciálních aplikacích (vesmírné projekty, podmořský výzkum) jsou už dnes běžně využívány. Na rozdíl od dalších alternativních zdrojů elektrické energie, jako jsou fotovoltaika, větrné nebo geotermální elektrárny, vykazují palivové články podstatně větší připravenost pro širší komerční uplatnění, s nímž lze pravděpodobně počítat už v horizontu několika let. Palivový článek je elektrochemické zařízení, které mění chemickou energii v palivu během oxidačně redukční reakce přímo na elektrickou energii, přičemž tento proces doprovází vznik tepla. Palivový článek se skládá z porézních elektrod oddělených elektrolytem. V oblasti pórů elektrod vzniká třífázové rozhraní– elektroda, elektrolyt a reagenty, které vznikají oxidací paliva a redukcí okysličovadla.

Základní princip transformace energie je pro všechny palivové články stejný. Jednotlivé typy se však liší materiálem elektrod, použitým elektrolytem a pracovní teplotou či konkrétními chemickými reakcemi na anodě a katodě. Princip funkce palivového článku je děj v principu opačný k elektrolýze. Existuje několik typů palivových článků, které se i přes stejný funkční princip vzájemně podstatně liší, každý z nich je vhodný pro jiné použití. Zatím nejčastěji používaným palivem pro palivové články je čistý vodík, který

může v palivovém článku přímo reagovat za vývoje elektrického proudu. Protože vodík není vhodným palivem pro všechny aplikace palivových článků, je velká pozornost věnována i tzv. nepřímým palivům, z nichž se vodík uvolňuje reformovacím procesem. Mezi nejvýznamnější nepřímé zdroje vodíku patří zemní plyn, metan, metanol, etanol, případně čpavek. Reformováním těchto zdrojů vodní párou nebo tzv. parciální oxidací při vysokých teplotách vzniká vodík s oxidy uhlíku. Protože se ve většině palivových článků používají katalyzátory na bázi platiny, je potřeba po uskutečněném reformování odstranit CO, který způsobuje otravu těchto katalyzátorů. Za potenciálně nepřímá paliva do palivových článků se považují i současné kapalné pohonné hmoty do spalovacích motorů automobilů. V poslední době se pro řadu aplikací s využitím palivových článků jako velmi perspektivní ukazuje kapalné přímé palivo metanol. Už v současné době byla vyrobena řada prototypů palivových článků, v nichž se používá jako přímé palivo bez potřeby reformování. Samotná konstrukce palivového článku není složitá. Ten se skládá v podstatě jen ze tří principiálních částí: anody, katody a pevného elektrolytu, zpravidla pokrytého vrstvami katalyzátoru. Z atomového obalu atomu vodíku přiváděného na anodu se odebírá elektron. Velmi jednoduše si lze celý proces představit tak, že když proton z vodíkového jádra putuje ke katodě přes elektrolyt, oddělený elektron se na to samé místo dostává přes elektrický obvod se zapojeným spotřebičem. Vznikající elektrické napětí v obvodu slouží jako zdroj energie. Protony vodíku s kladným nábojem reagují na katodě se zápornými anionty kyslíku z přiváděného vzduchu a tvoří vodu, která je kvůli vysoké teplotě v plynném skupenství. Jako palivo lze použít čistý vodík nebo zemní plyn, jehož úpravou se získá vodík. Výhody 

Nevýhody

neprodukují žádné látky, zatěžující životní prostředí,



vysoké investiční náklady



obnovitelný zdroj,



vysoká cena vstupního paliva



vysoká účinnost,



nízké jednosměrné napětí cca



lze je přetížit bez nebezpečí havárie,



rychlý náběh na plný výkon,



výhodné je využití článků od výkonu 50

0,7 V na článek

kW až několik MW, 



nevyžadují složitou údržbu a obsluhu

Parní stroj Přeměna tepelné energie na elektrickou může probíhat za pomoci lineárního

parního pístu. Obr. 2 ukazuje pohled na zařízení z Německa a principiální schéma fungování tohoto zařízení. V uzavřeném parním cyklu se vytváří pára o teplotě 300 ˚C přiváděná přímo do pístu, který přeměňuje mechanickou energii na elektrickou pevným připojením na cívku v magnetickém poli statoru. Nedochází k mechanickému opotřebení součástek a není potřeba mazání točících a pohyblivých částí zařízení. Obr. 2 znázorňuje princip práce zařízení spolu s fotografií celého zařízení na dřevěné pelety s max. výkonem 16 kW tepelné energie a 2 kW elektřiny.

Obr. Malé zařízení na KVET s použitím lineárního parního pístu



Rankinův organický cyklus Organický Rankinův cyklus je proces, který na výrobu elektrické energie a tepla

využívá médium s nízkou teplotou a nízkým tlakem. Od obvyklého procesu s parní turbinou se liší tím, že k pohonu turbiny se nevyužívá pára, ale organické uhlovodíky (silikonový olej s větším podílem organických sloučenin), které vykazují mnohem lepší

vlastnosti. Jako zdroj tepla pro odpaření těchto organických uhlovodíků se používá termoolej (silikonový olej s větším podílem anorganických látek) ohřívaný například geotermální vodou ve výměníku nebo v kotli na zemní plyn nebo biomasu.

Obr. č. .. Termoolej s teplotou T1

Princip činnosti je znázorněn na obr. č. .. Termoolej s teplotou T1 se přivádí do dvoustupňového výparníku, kde odevzdá teplo sekundárnímu obvodu se silikonovým olejem. Vznikají silikonové páry pracovního média, které se potom rozpínají až do vakua v pomaluběžné, dvoustupňové axiální turbíně, která je přímo spojena s generátorem. Páry po ochlazení v předehřívači nebo regenerátoru se dostanou do kondenzátoru, kde se kondenzační teplo odevzdá do vody například dálkového vytápění. Cirkulace ORC se uzavře po zvýšení tlaku čerpadlem, po předehřátí a po opětovném přivedení pracovního média do výparníku. 

Výhody nízké provozní uzavřený

a

Nevýhody tlaky, plně

proces

je

automatický,

bezhlučný provoz, 

vysoká účinnost, na rozdíl od páry má termoolej schopnost přenést teplotu 300°C bez nutnosti zvýšení tlaku,



minimální údržba



použití pomaluběžné turbiny z důvodu média, které se odpařuje při nízké teplotě,



plnoautomatický systém bez nutnosti regulačních zásahů.



mineralizace, tedy zanášení výměníků tepla

12.2 Tepelná čerpadla Tepelná čerpadla jsou všeobecně alternativní zařízení pro výrobu tepelné energie v porovnání s její klasickou výrobou pomocí spalování fosilních paliv. Existují různé systémy tepelných čerpadel. Podle způsobu práce rozeznáváme : 

Kompresorová tepelná čerpadla s elektrickým pohonem kompresoru



Kompresorová tepelná čerpadla s plynovým pohonem kompresoru



Absorpční tepelná čerpadla



Adsorpční (zeolitová tepelná čerpadla – novinka, která na trhu v SR ještě není.

Největší podíl v současnosti realizovaných tepelných čerpadel pracuje na principu parního kompresorového chladicího oběhu. Hlavní komponenty tohoto systému s jejich vzájemným energetickým propojením jsou: 

kompresor



kondenzátor



expanzní ventil



výparník

Zdroje tepla pro plynová tepelná čerpadla 

okolní prostředí



vzduch z okolí



půda blízko zemského povrchu,



spodní voda a průsaková voda



geotermické zdroje tepla



zdroje odpadového tepla

Venkovní vzduch je považován za ideální zdroj tepla, protože je vždy a všude a v téměř neomezeném množství k dispozici. Avšak sezonní výkyvy teploty vzduchu působí negativně na roční výkonové číslo.



Kompresorová tepelná čerpadla Kompresorová tepelná čerpadla se ve svém vyhotovení mohou lišit způsobem

pohonu kompresoru. V případě, že je kompresor poháněn elektromotorem, hovoříme o elektrickém tepelném čerpadle. V případě, že je tepelné čerpadlo vybaveno malým spalovacím motorem na zemní plyn, jímž je kompresor poháněn, hovoříme o plynovém tepelném čerpadle.

V porovnání s klasickou výrobou tepelné energie pomocí spalování fosilních paliv jsou tepelná čerpadla alternativně zařízena pro její výrobu. Tepelná čerpadla pracují na principu termodynamického chladicího oběhu, který je v současnosti používán hlavně v realizaci parního kompresorového a absorpčního chladicího oběhu. V obou aplikacích je tepelná energie transformována do nízkotlaké části oběhu (výparníku zařízení) z okolního prostředí (vzduch, voda, půda ale i odpadní tepelné toky z průmyslových technologických a jiných tepelných procesů) a získávaná z vysokotlaké části (kondenzátoru zařízení) jako užitkový tepelný tok pro vytápěcí a další ohřívací tepelné procesy. Tepelné čerpadlo jako jeden ze systémů pracujících na bázi obnovitelných zdrojů energie, je systém schopný transformovat zdánlivě nevyužitelné teplo okolního prostředí na využitelnou teplotní úroveň, dostatečnou k pokrytí energetické potřeby pro vytápění (v zimních měsících), popř. chlazení (v letních měsících). Aby takový proces mohl probíhat, je zapotřebí tepelnému čerpadlu dodat relativně malé množství tzv. „vysoce kvalitní energie“, kterou může být elektrická nebo tepelná energie. V současnosti se v největší míře pro potřeby obytných domů využívají hlavně elektrická kompresorová tepelná čerpadla. Tepelné čerpadlo podle obr. ... se skládá ze čtyř hlavních komponentů: kompresor,

kondenzátor, škrticí element a výparník a transformuje teplo z venkovního prostředí na teplo využitelné např. pro potřeby vytápění. Pro uskutečnění transformace tepelné energie z nižší na vyšší teplotu je zapotřebí dodat do systému pohonnou energii ve formě mechanické energie nebo vysokoteplotní tepelné energie. Celkový užitkový tepelný tok z kondenzátoru zařízení je potom součtem nízkoteplotní energie dodané do výparníku a pohonné energie zařízení. Jestliže nízkoteplotní energie získávaná z okolního prostředí je sekundárním odpadním zdrojem energie, efektivnost takové transformace energie závisí na poměru množství „zdarma“ získané nízkoteplotní energie k množství pohonné energie zařízení. Tento poměr závisí hlavně na teplotních parametrech jednotlivých energetických toků. Energetickou efektivnost výroby tepelné energie tepelným čerpadlem vyjadřuje poměr vyrobené tepelné energie k jednotce dodávané pohonné energie do systému. Tento poměr nazýváme výkonové číslo, označujeme ho COP (z anglického „coefficient of performance“). Čím větší hodnotu COP systém dosahuje, tím více vyrobí užitečné tepelné energie na jednotku dodávané pohonné energie a je tedy energeticky efektivnější. To ale platí jen při porovnání systémů tepelných čerpadel se stejným druhem pohonné energie. Hodnota

COP

není

dokonalým

vyjádřením

energetické

efektivnosti

termodynamických oběhů tepelných čerpadel, protože není možné ji využít všeobecně pro porovnávání energetických systémů výroby tepla s různými druhy pohonné energie. Nedostatek COP lze odstranit definováním energetické efektivnosti systému jako poměru spotřebované pohonné primární energie na jednotku vyrobené užitečné tepelné energie. Takto vyjádřenou energetickou efektivnost nazýváme stupeň využití primární energie a označujeme PER (z anglického „primary energy rate). Typ tepelného čerpadla Kompresorový oběh, elektrická energie Kompresorový oběh, spalovací motor Absorpční oběh

COP 3,5 – 5.0 1,1 – 2,3 0,9 – 1,8

PER 0,9 – 0,6 0,9 – 0,4 1,2 – 0,6

Čím nižší hodnotu PER systém dosahuje, tím spotřebuje méně primární energie na jednotku vyrobené užitečné energie, a tím je energeticky efektivnější. (Pomocí hodnot PER lze na rozdíl od hodnot výkonového čísla COP porovnávat libovolné energetické systémy na výrobu tepla, s různými druhy pohonné i produkované energie.)

Tepelná čerpadla mohou být optimálním řešením pro: 

vytápění budov



ohřev teplé vody



klimatizaci budov



chlazení (chladírny, sklady apod.)



odvlhčování

Každé tepelné čerpadlo je schopné současně vytápět i chladit. Tato vlastnost tepelných čerpadel otevírá zajímavé oblasti jejich použití všude tam, kde se spotřebovává současně jak teplo tak i chlad, například při zpracování potravin, v hotelech, restauracích, nemocnicích apod. Porovnání tepelného výkonu plynového vůči elektrickému tepelnému čerpadlu vzduch–voda v závislosti na teplotě venkovního vzduchu a porovnání náběhových časových křivek elektrického a plynového tepelného čerpadla.

Obr. ... Porovnání tepelného výkonu plynového a elektrického tepelného čerpadla



Absorpční tepelná čerpadla Hlavní komponenty a jejich energetické propojení tepelného čerpadla pracujícího

na principu absorpčního chladicího oběhu jsou znázorněny na obrázku .... Pracovní látkou oběhu je dvojice látek – absorbent a chladivo (v současnosti se pro tepelná čerpadla používá většinou voda jako chladivo a lithium bromid jako absorbent). Pohonnou energií tohoto systému je vysokoteplotní tepelná energie dodávaná většinou pomocí vodní páry, horké tlakové vody nebo spalováním plynného paliva do generátoru (vypuzovače) systému. V generátoru systému absorpčního tepelného čerpadla se uvedená dvojice pracovních látek s výrazně rozdílným bodem varu v závislosti na tlaku tepelnou cestou

rozděluje, chladivo se vypuzuje a proudí do kondenzátoru a výparníku, kde plní stejnou funkci jako v kompresorovém chladicím oběhu a absorbent proudí expanzním ventilem do absorbéru, kde se slučuje s parami chladiva z výparníku (je to chemická reakce, při níž vzniká teplo, a proto je třeba absorbér chladit – získáváme tedy navíc kromě tepelného toku z kondenzátoru i tepelný tok z absorbéru). Roztok chladiva a absorbentu se v kapalném stavu čerpá z absorbéru do generátoru a tak dochází k uzavření celého kontinuálního absorpčního cyklu.

Na rozdíl od kompresorového oběhu je tedy v absorpčním oběhu proces komprese pracovní látky nahrazen procesem absorpce a vypuzování tepelnou cestou, čímž odpadá nutnost použití mechanické pohonné energie, když neuvažujeme potřebu mechanické pohonné energie k čerpání roztoku chladiva a absorbentu do generátoru, na což je potřebná hlavně u velkých zařízení jen zanedbatelná část pohonné energie zařízení. V porovnání s kompresorovými tepelnými čerpadly dosahují absorpční zařízení vyšší energetickou efektivnost hlavně při velkých tepelných výkonech a při možnosti využití generovaného tepelného toku nejen z kondenzátoru ale i z absorbéru. Výzkum a

vývoj absorpčních tepelných čerpadel z hlediska zvyšování jejich energetické i ekonomické efektivnosti je v posledním období tak výrazný, že je možné v nejbližší budoucnosti očekávat až kvantitativní dvojnásobné zvýšení parametrů jejich efektivnosti hlavně pro průmyslové aplikace.



Zeolitové tepelné čerpadlo Adsorpce je vázání plynné nebo kapalné látky povrchovou vrstvou jiné, pevné

látky. Používá se např. při zpracování ropy (sušení, rafinace), rafinaci cukru nebo úpravě vody. Tepelné čerpadlo funguje na principu sorpce, za pomoci zemního plynu, přičemž na vytápění a ohřev teplé vody spotřebuje téměř o 20 % energie méně než kondenzační kotel. Zeolitové tepelné čerpadlo je určeno pro moderní nízkoenergetické domy, protože jeho maximální výkon je jen 10 kW. (Zeolit je nerostná surovina vulkanického původu.)



Využití solární energie se zemním plynem v domácnosti

Zemní plyn je spolehlivým médiem pro přípravu tepla na vytápění a teplé vody v rodinném domě. Využití moderních, efektivních kondenzačních technologií k výrobě tepla na bázi zemního plynu už dnes snižuje spotřebu energie v rodinných domech. Sluneční energie však může být pro takovou domácnost vhodným energetickým doplňkem, schopným významným podílem přispět ke krytí jejích energetických potřeb. Zemní plyn a solární energie jsou schopny vytvořit dobře fungující soustavu, která pracuje úsporně a efektivně. Kombinace spalovacího zařízení na plyn se zařízením na výrobu tepelné, případně i elektrické energie ze slunce, umožní využít mnohé technické výhody, jež vedou k dalším úsporám. Sluneční kolektory, zařízení na výrobu tepelné či elektrické energie, se zpravidla montují na střechu domu. Další součásti jako výměník tepla, zásobník teplé vody, cirkulační čerpadlo a regulace se nainstalují buď v podkroví nebo ve sklepě. U novostaveb je vhodné řešit umístění solárního i plynového zařízení v podkroví. Tak je totiž možné udržet krátké vedení do zásobníku teplé vody a zabránit ztrátě tepla. Kromě toho při tomto řešení lze ušetřit na nákladech spojených s vybudováním komína. V případě modernizace vytápěcího zařízení s využitím systému na zemní plyn a solární energii je rozumnější umístění ve sklepě, protože existující vedení se mohou používat nadále a komín už je k dispozici. Vytápění solární energií je finančně dost náročné a s ohledem na počasí často nespolehlivé. Avšak v případě ohřevu teplé vody dokáže zařízení s plochou kolektorů 6 až 8 metrů čtverečních pokrýt až 60 % spotřeby teplé vody v čtyřčlenné domácnosti během celého roku. Sluneční energie dokáže v současnosti pomoci nejen zařízením k výrobě tepla, ale využitím vhodných fotovoltaických panelů může pomoci snížit v domácnosti i spotřebu elektrické energie. Komplexní způsob využití zemního plynu a solární energie pro výrobu tepla a elektřiny ukazuje následující obrázek:

Obrázek: Zdroj: www. viessmann.sk

1. Fotovoltaické moduly 2. Sluneční kolektor 3. DC odpojovač 4. Měnič 5. Elektroměry 6. Hlavní pojistka 7. Veřejná elektrická síť 8. Kondenzační kotel s kombinovaným zásobníkem 9. Čerpací stanice

13 Vliv zateplení domu na úspory energie V dnešní době při neustálém zvyšování cen energie je zateplování budov velmi aktuální, protože je zdrojem výrazných finančních úspor při užívání budov. Aby finanční prostředky investované do zateplování přinesly očekávaný efekt, musí zateplování splňovat určité zásady. Ty jsou následující: -

celé zateplení musí tvořit souvislý a izolačně vyvážený obal budovy;

-

výsledný účinek zateplení je velmi závislý na kvalitě detailů;

-

účinek tepelné izolace se snižuje její vlhkostí;

-

vyhýbáme se pokud možno vnitřnímu zateplení (zateplení konstrukce z teplé strany).

Zateplením domů lze kromě snížení nadměrné spotřeby energie pro vytápění odstranit další vady, které jsou způsobeny nižšími tepelně izolačními vlastnostmi konstrukcí a nadměrnou vlhkostí, jako jsou: -

kondenzace vody na stěnách;

-

následkem toho výskyt plísně na stěnách, stropech, v rozích a tomu odpovídající zápach v místnosti;

-

tepelná nepohoda (velký rozdíl mezi teplotou vzduchu a teplotami okolních ploch);

-

statické poruchy v důsledku tepelných dilatací;

-

poruchy v důsledku působení agresivního ovzduší na nechráněný venkovní povrch.

Ekonomické důvody zateplování 

Nižší finanční nároky na vytápění Při komplexním zateplení lze ušetřit 40 – 50 % celkového množství energie na vytápění bytu. Každoročně můžeme tedy ušetřit polovinu finanční částky, kterou zaplatí uživatel za vytápění. Při cíleném výběru nejúčinnějších dílčích úprav (kontaktní zateplovací systém) se úspora může pohybovat mezi 30 až 40 % celkového množství energie na vytápění bytu.



Menší investice do zdroje tepla, rozvodů a topných těles Snížená spotřeba energie na vytápění umožňuje instalovat menší a obvykle lacinější zdroj tepla (kotel, zásobník, výměník). To následně umožní zmenšit dimenze rozvodů a radiátorů, případně hospodárnější vyregulování s menším teplotním spádem. Zateplování budov by se mělo provádět úpravou topného systému a před jeho regulací. Topné systémy, které se provozují s nižším teplotním spádem, je dobré instalovat v dobře zateplených domech.

Finanční úspora při kratší topné sezóně U zateplených domů s běžnou tepelnou akumulací lze zahájit topnou sezonu později a dříve ji ukončit. V našich klimatických podmínkách se tímto způsobem dá

ušetřit 10 až 15 % energie na vytápění.  Lepší využití prostoru domu Vyšší povrchová teplota zateplených obvodových konstrukcí umožňuje lepší využití obytných místností bytů, protože se snižuje studené sálání stěn.  Výhodnost investice Peníze uložené do zateplení jsou investicí, která je návratná a má vysokou míru jistoty. Dotované ceny energií v SR jsou zhruba o 30 až 50 % nižší než v Evropě. V poměrně krátké budoucnosti lze očekávat jejich zvýšení na evropskou úroveň. Tím se zkrátí doba návratnosti investic do úspor energií a tedy i zateplení. Technické důvody pro zateplování 

Odstraňování poruch a prevence závad



Venkovním zateplením se odstraní kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu obvodových konstrukcí, která má za následek vznik plísní. Sníží se i množství zkondenzované vlhkosti uvnitř konstrukce. Sníží se teplotní namáhání konstrukce, potlačí se tedy i její namáhání a poruchy, které v důsledku toho vznikají.



Kontaktním zateplením se zajistí ochrana původního venkovního povrchu před agresivitou ovzduší.



Zlepšení tepelné pohody



V zimním období se zateplením zlepší tepelná pohoda v místnosti snížením rozdílu mezi povrchovou teplotou stěn a teplotou vzduchu. V letním období zateplení přispívá ke snížení přehřívání domu.



Využití tepelně akumulačních vlastností



Při venkovním zateplení je možné využít tepelně akumulační vlastnosti domu. To má za následek energeticky výhodnější průběh cyklu: chlazení – ohřev místnosti při tlumeném nebo přerušovaném vytápění.



Příznivý dopad na životní prostředí



Snížení emisí při spalování má příznivý vliv na zpomalení oteplení Země.



Vzhled domu



Zateplením získá budova nový architektonický výraz. Lze zvolit širokou škálu barev, různé struktury povrchových úprav, kombinace různých materiálů.



Kapitola 4 zpracovaná z podkladů společnosti Baumit

Způsoby zateplení obvodových stěn

Dodatečné zateplení obvodových stěn lze zhotovit buď z venkovní, nebo vnitřní strany konstrukce. 

Zateplení obvodových stěn z venkovní strany

Tento způsob je výhodný z fyzikálního hlediska, protože se zvýší tepelný odpor stěn a stavebních konstrukcí (budou odolnější vůči úniku tepla), omezí se kondenzace vodní páry a podstatně se zlepší akumulační vlastnosti zdiva. Zateplení obvodových stěn z venkovní strany zvyšuje odolnost objektu proti povětrnostním vlivům (např. déšť, vlhkost, sníh, mráz, sluneční záření). Vhodně navržený zateplovací systém zároveň vylepšuje estetický vzhled objektu. Při realizaci nedochází k narušení vnitřního chodu objektu. Určitou nevýhodou zateplování z venkovní strany je větší obtížnost při realizaci (např. stavba lešení, připevňování, venkovní ochrana proti povětrnostním vlivům) a s tím související vyšší finanční náklady. Problematické je takto zateplovat starší objekty a historické památky, které mají bohatě členěné fasády, dekorace a jiné ozdoby. 

Zateplení obvodových stěn z vnitřní strany

Tento způsob je finančně výhodnější. Konstrukce není vystavena povětrnostním vlivům a je k ní lepší přístup. Je to někdy jediný způsob, jak zateplit starší objekty a historické památky. Avšak takové řešení má nevýhodu ve formě zmenšení prostoru místností a často si vynucuje přeložení elektrické instalace a dalších rozvodů. A nese velké riziko vzniku plísní na konstrukci (stěnách) v důsledku možné kondenzace vodní páry. Proto by se rozhodnutí zateplit dům zevnitř mělo vždy prokonzultovat s odborníkem v oblasti stavební fyziky a používat jen v nejnutnějším případě.

Hlavní zásady dodatečného zateplování 

Návrh dodatečného zateplení je žádoucí si nechat vypracovat nebo posoudit odborníkem v oboru stavebně tepelné techniky.



Pokud je to možné, je vhodnější izolovat obvodové stěny z venkovní strany, jen výjimečně z vnitřní.



Je nutné izolovat všechny konstrukce, kterými dochází k tepelným ztrátám (stěny, stropy, podlahy), nesmí se zanedbat detaily styku okenního rámu a balkonových dveří.



Současně je vhodné zlepšit tepelně izolační vlastnosti oken a dveří (těsnění, izolační žaluzie, případně okna s lepšími tepelně technickými vlastnostmi).



Doporučuje se zajistit optimální topný režim (regulace, vhodný zdroj tepla z hlediska výkonu a účinnosti).

Pokud se uživatel rozhodne realizovat zateplení domu vlastními silami, měl by dbát na tato doporučení: 

Používat systémová řešení zateplovacích systémů od jednoho výrobce,



Je zapotřebí upravit oplechování (např. parapety oken, atika, římsy, atd.) podle předpokládané tloušťky tepelné izolace,



Práci je vhodné vykonávat z lešení, případně ze závěsné lávky, nejlépe ve spolupráci s odborníkem,



Zateplované plochy omýt vodou, odstranit volně oddělitelné části staré omítky a plochu ošetřit vápenocementovou maltou,



Je nutné, aby byl podklad suchý, zbavený nečistot, dostatečně pevný a rovný,



Zateplování se nemá realizovat při venkovních teplotách nižších než +5 °C,



Je zapotřebí zamezit přímému působení deště a silnému slunečnímu záření, aby nedošlo k nerovnoměrnému vysychání materiálu.

Odvětraná fasáda Vnitřní vrstva přebírá statickou funkci, venkovní vrstva dlouhodobou ochranu před povětrnostními vlivy. Mezi nimi postačí 12 až 20 cm tepelná izolace, která zabezpečí tepelnou ochranu. Odvětrání vnitřní vrstvy není při použití běžných cihel potřebné. Dřevěné sendvičové konstrukce Tento

způsob

výstavby

se

používá

hlavně

pro

montované

domy.

Dvaceticentimetrová vnitřní izolace mezi dvěma dřevěnými konstrukcemi i samotný vnitřní a venkovní obal mají dobré tepelně izolační hodnoty. Dávejte přitom pozor na prodyšnost, difuzi vodní páry a správné umístění parozábran. Sníženou akumulační schopnost energie lze do značné míry vyrovnat masivními vnitřními stavebními částmi.

Použitá literatura 

www.platforma.ekofond.sk/moderne-vyucovanie



Radim Rybár a Dušam Kudelas Energetické zdroje – klasifikácia a výklad pojmov v súvislostiach Milan Lapin, Fakulta matematiky, fyziky a informatiky UK, Bratislava :





Klimatická zmena, obnovitelné zdroje energie, biomasa, znečistenie atmosféry a skleníkové plyny.

doc.Ing. Ružena Králiková, PhD., Katedra environmentalistiky a riadenia procesov, SjF TU v Košiciach: Bezpečnosť, udržatelnosť a obnovitelnosť alternatívnych zdrojov energie  Ing. Zdeněk Porš Ústav Jaderného Výzkumu Řež, a.s. Divize jaderné bezpečnosti a energetiky: Palivové články  Prof. Ing. Václav Havelský, CSc., STU KTT Bratislava: Čo treba vedieť o tepelných čerpadlách

Energetické služby a poradenství

Recommend Documents