ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov
Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie 1.hodina
doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. Pracovní materiály pro výuku předmětu.
© M.Kabrhel
1
Obsah
vPředstavení vČasový plán semestru vObsah předmětu vPřehled literatury vZakončení předmětu vEnergetická náročnost budov
© M.Kabrhel
2
1
Obnovitelné zdroje energie
© M.Kabrhel
3
Scénář využití zdrojů energie ve světě
1600
1200
EJ
1000
800
geotermál mořská energie solár nová biomasa vítr voda dřevo jádro plyn nafta uhlí
obnovitelné
1400
600
400
200
0
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 © M.Kabrhel
4
2
Počet obyvatel dle zemí
Počet obyvatel v mil. (3/2009) V roce 0 žilo na světě 160 mil. obyvatel, v roce 2012 (říjen) přesáhl 7000 mil. obyvatel
http://en.wikipedia.org/wiki/File:World_population.svg
© M.Kabrhel
5
Vývoj počtu obyvatel • Vývoj počtu obyvatel ve světě a v regionech
http://en.wikipedia.org/wiki/World_population
© M.Kabrhel
6
3
Zemská atmosféra Složení atmosféry
Dusík 78% Kyslík 21% Argon 0,93% Skleníkové plyny
CO2 CH4
Další látky:
0,03% 0,0002%
vodní kapičky, ledové krystalky a různé znečišťující příměsi původu přírodního (prachové částečky, pylová zrna) i antropogenního (produkty člověka)
© M.Kabrhel
7
Producenti CO2 2008
Emise odvozené ze spalování fosilních paliv (není započtena zemědělská výroba)
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Countries_by_carbon_dioxide_emissions_world_map_deobfuscated.png
© M.Kabrhel
8
4
• Global Carbon Cycle (Billion Metric Tons Carbon)
http://www.eia.doe.gov/bookshelf/brochures/greenhouse/Chapter1.htm
© M.Kabrhel
9
Situace v Evropě • 40% veškeré energie v Evropě spotřebovávají budovy – 65% spotřeby budov tvoří domácnosti
teplo
teplá voda
chladnička
sporák
pračka
osvětlení
pv.trouba
vysavač
TV a video
rv.konvice
žehlení
rádio
60% budov na Evropském trhu je starší než 25 let © M.Kabrhel
10
5
© M.Kabrhel
11
© M.Kabrhel
12
6
Pojmy souvisící s obnovitelnými zdroji Obnovitelné zdroje energie - obnovitelné nefosilní zdroje energie (vítr, sluneční energie, geotermální energie, energie vody, biomasa, plyn ze skládek, z čistíren odpadních vod a bioplyny). Alternativní zdroje energie – zdroje energie poskytující alternativu ke zdrojům tradičním, využívajícím fosilní paliva (netradiční zdroje energie) Trvale udržitelný rozvoj – hospodářský a společenský pokrok s plnohodnotným zachováním životního prostředí Kyótský protokol – závazek snižování emisí skleníkových plynů do 2010. Prodlouženo do 2020 (EU+Austrálie). Neratifikováno, nesouhlas USA, Čína. Jednotka AAU (jednotka přiděleného množství, Assigned Amount Unit) je jednotka definovaná v rámci Kjótského protokolu, která představuje obchodovatelné právo státu vypustit do ovzduší jednu tunu emisí skleníkových plynů v období 2008 – 2012. Přebytek svých jednotek mohla země, která snížila emise víc, než se v Kjótském protokolu zavázala, prodat ostatním zemím. European Union Emission Trading Scheme (EU ETS), kterého se jako členský stát EU účastní i Česká republika, je systém povolenek mezi jednotlivými znečišťovately ovzduší v rámci Evroského společenství - v ČR cca 330 firem (zákon č. 383/2012
Sb.)
© M.Kabrhel
13
Obnovitelné zdroje
• • • • •
Obnovitelným zdrojem pro výrobu tepelné energie: a) sluneční energie, b) geotermální energie, c) biomasa v zařízeních do 20 MWt, d) bioplyn, e) palivové články.
© M.Kabrhel
14
7
Obnovitelné zdroje energie
• • • • • • •
Obnovitelné zdroje energie pro výrobu elektřiny: a) vodní energie v zařízeních do 10 MWe, b) sluneční energie, c) větrná energie, d) biomasa v zařízeních do 5 MWe, e) bioplyn, f) palivové články, g) geotermální energie.
© M.Kabrhel
15
Úsporné domy Nízkoenergetické domy - domy se spotřebou energie na vytápění ≤ 50 kWh/(m2.rok) Pasivní domy – domy se spotřebou energie na vytápění ≤ 15 kWh/(m2.rok) Nulové domy – domy jejichž celoroční spotřeba energie na vytápění je ≤ 5 kWh/(m2.rok) Domy s téměř nulovou spotřebou energie Aktivní domy – domy s přebytkem výroby energie
Earch.cz
© M.Kabrhel
16
8
Příklad budovy • Cascadia Center for Sustainable Design and Construction (3623 m2) •
Snaha vytvořit nejšetrnější současnou komerční budovu
http://bullittcenter.org/
17
Legislativní proces • Směrnice o energetické náročnosti budov (EPBDI) 2002/91/EC – Tvorba norem a předpisů podporujících snižování energetické náročnosti budov – ČR zákon 406/2006 Sb. o hospodaření energií – Požadavky na energetickou náročnost budov – Systém certifikace budov – Kontrola kotlů a klimatizačních zařízení
• Aktualizace v 8.6.2010 (EPDBII) 20-20-20 – Snížení emisí C02 o 20% do roku 2020 – Snížení energetické náročnosti budov o 20% – Pokrytí 20% spotřeby energie z obnovitelných zdrojů © M.Kabrhel
18
9
Legislativa a energie Energetická politika EU – začleněno do dalších odvětví (obchod, průmysl EU), regulace vlivem politiky životního prostředí, vnitřního trhu a obchodní politiky. Zvlášť řešena energie jaderná. Cíle: Snižování závislosti na dovozu energie, efektivní využívání vlastních zdrojů, bezpečnost, konkurenceschopnost, udržitelnost Snížení závislosti na dovozu energieàpodpora obnovitelných zdrojů energie Snížení produkce skleníkových plynů oproti 90. létůmàEmisní povolenky (Cena povolenky (EUR) v 2012 – 186, 2013 – 113, 2014 – 5) – zvýhodněny jsou tak nyní fosilní zdroje © M.Kabrhel
19
• Činnosti souvisící s využíváním energie v budovách – Závazné - dány legislativními požadavky – Nezávazné - vyplývají z doporučení specialistů, z hlediska investora vázány na ekonomickou výhodnost řešení
© M.Kabrhel
20
10
Nástroje pro snižování energetické náročnosti • Energetický audit- soubor činností, jejichž výsledkem jsou informace o způsobech a úrovni využívání energie v budovách a v energetickém hospodářství • Legislativa: Zákon 406/2000Sb. (znění 318/2012Sb.), Vyhláška 480/2012Sb. Zákonem byla určena povinnost prokázat vypracování energetického auditu budovy. • Energetický auditor – osoba zapsaná v seznamu auditorů – přezkoušená osoba splňující požadavky zákona
Energy audit
© M.Kabrhel
21
© M.Kabrhel
22
Energetický audit • Výstup: Soubor opatření snižující energetickou náročnost budov Vypracované varianty ekonomicky a ekologicky posouzeny nebo Soubor textových materiálů pečlivě uložený pro případ kontroly Svět vs. ČR
11
Zákon 318/2012 Sb. – §7 snižování ENB • Pro nové stavby bude nutné doložit: – Splnění požadavků na energetickou náročnost budovy podle prováděcího předpisu (vyhláška 78/2013 Sb.) – Splnění požadavku budovy s téměř nulovou spotřebou energie • Doba účinnosti požadavku podle funkce budovy a energeticky vztažné ploše, pro neveřejné budovy (budovy veřejné moci) – větší než 1 500 m2 od 1. ledna 2018 (1. ledna 2016), – větší než 350 m2 od 1. ledna 2019 (1. ledna 2017) a – menší než 350 m2 od 1. ledna 2020 (1. ledna 2018).
– Posouzení technické, ekonomické a ekologické proveditelnosti alternativních systémů dodávek energie • podle prováděcího předpisu
23
© M.Kabrhel
Zákon 318/2012 Sb. – §7 snižování ENB • Pro větší změnu dokončené stavby bude nutné doložit: – Splnění požadavků na energetickou náročnost budovy podle prováděcího předpisu (vyhláška 78/2013 Sb.) – Posouzení technické, ekonomické a ekologické proveditelnosti alternativních systémů dodávek energie • podle prováděcího předpisu (vyhláška 78/2013 Sb.)
24
© M.Kabrhel
12
Zákon 318/2012 Sb. – §7a průkaz ENB
• Povinnost zajistit zpracování průkazu a) nová a větší změna dokončené budovy § za podmínek, které upravuje novela zákona b) budovy užívané orgánem veřejné moci nad 500 m2 do 1.7. 2013 (později 250 m2 do 1.7. 2015) Co je to budova orgánu veřejné moci ? – Orgán veřejné moci (OVM) je souhrnný pojem pro úřady podle zákona 300/2008 Sb. v §1), v podstatě tedy úřady zajišťující funkce veřejné správy, a to včetně přidružených organizací (zdravotní pojišťovny a komory), je jich cca 10-20 000.
c) užívané bytové a administrativní budovy (termín splnění je odstupňovaný podle velikosti podlahové plochy) – větší než 1500 m2 do 1. ledna 2015, – větší než 1000 m2 do 1. ledna 2017, – menší než 1000 m2 do 1. ledna 2019, 25
© M.Kabrhel
Zákon 318/2012 Sb. – §7a průkaz ENB • Povinnost zajistit zpracování průkazu – vlastník prodej nebo pronájem budovy nebo její části – Při prodeji budovy nebo ucelené části budovy – Při pronájmu budovy – Od 1.1. 2016 při pronájmu ucelené části budovy • Pokud vlastníkovi jednotky není předložen PENB, může jej nahradit vyúčtování dodávek elektřiny, plynu, tepla pro příslušnou jednotku za uplynulé 3 roky – nemusí být PENB zpracováván (do 1.1. 2016) • Průkaz zpracovaný pro budovu je také průkazem pro její ucelenou část – PENB pro BD je také průkazem na byt 26
© M.Kabrhel
13
Legislativa v souvislosti s certifikací budov od 1.4.2013
Směrnice 2010/31/ES o energetické náročnosti budov (EPBDII) Základní požadavky směrnice vedou k novelizaci zákonů a vyhlášek
Novela zákona 406/2000 Sb., nutné k 1. lednu 2013 zavést požadavky směrnice
Novela zákona 406/2000 Sb., - změnové znění: zákon č. 318/2012 Sb.,
Vyhláška č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budov
© M.Kabrhel
27
Vyhláška 78/2013 Sb.
• Prováděcí právní předpis stanoví : – nákladově optimální úroveň požadavků na energetickou náročnost budovy pro nové budovy, větší změny dokončených budov, pro jiné než větší změny dokončených budov, pro budovy s téměř nulovou spotřebou energie, – metodu výpočtu energetické náročnosti budovy, – vzor proveditelnosti vysoce účinných alternativních systémů dodávek energie, – vzor stanovení doporučených opatření pro snížení energetické náročnosti budovy, – vzor a obsah průkazu a způsob jeho zpracování 28
© M.Kabrhel
14
Vyhláška 78/2013 Sb. - hodnocení
• Hodnocení ENB bude probíhat na základě referenční budovy Referenční budova je:
Výpočet ENB
Výpočet ENB
výpočtově definovaná budova téhož druhu, stejného geometrického tvaru a velikosti včetně prosklených ploch a částí, stejné orientace ke světovým stranám, stínění okolní zástavbou a přírodními překážkami, stejného vnitřního uspořádání a se stejným typem typického užívání jako hodnocená budova, avšak s hodnotami referenčních vlastností budovy, jejich konstrukcí a technických systémů budovy uvedených v příloze vyhlášky a referenčních klimatických údajů © M.Kabrhel
29
vyhláška 78/2013 Sb. – klasifikace • Na základě splnění ukazatelů energetické náročnosti budovy • Třída energetické náročnosti budovy (hlavní ukazatel) – Hlavní ukazatel třídy EN – celková dodaná energie – ER – požadovaná hodnota EN referenční budovy (celková dodaná energie) Klasifikační třída A B C D E F G
Hodnota pro horní hranici 0, 5 x ER 0, 75 x ER ER 1,5 x ER 2 x ER 2,5 x ER
Slovní Velmi úsporná Úsporná Vyhovující Nevyhovující Nehospodárná Velmi nehospodárná Mimořádně nehospodárná
© M.Kabrhel
30
15
© M.Kabrhel
31
Primární energie „..energie, která neprošla žádným procesem přeměny, celková primární energie je součtem obnovitelné a neobnovitelné primární energie..“ Energonositel Zemní plyn Černé uhlí Hnědé uhlí Propan-butan/LPG Lehký topný olej Elektřina Dřevěné peletky Kusové dřevo, dřevní štěpka Energie okolního prostředí (elektřina a teplo) Elektřina - dodávka mimo budovu Teplo - dodávka mimo budovu Soustava zásobování tepelnou energií s vyšším než 80% podílem OZE Soustava zásobování tepelnou energií s vyšším než 50% a nejvýše 80 % podílem OZE Soustava zásobování tepelnou energií s 50% a nižším podílem OZE Ostatní neuvedené energonositele
Faktor primární energie (-) 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 3,2 1,2 1,1 1,0 -3,2 -1,1 1,1
Faktor neobnovitelné primární energie(-) 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 3,0 0,2 0,1 0,0 -3,0 -1,0 0,1
1,1
0,3
1,1 1,2
1,0 1,2
© M.Kabrhel
32
16
Energetický štítek obálky budovy • Vyjádřením stavebněenergetických vlastností konstrukcí domu • Klasifikační ukazatel Cl • Porovnání průměrného součinitele prostupu tepla s normovým součinitelem
© M.Kabrhel
33
Financování energeticky úsporných opatření • Vlastní prostředky investora • Programy MŽP nebo MPO – Státní fond životního prostředí – přerozdělování poplatků ze znečišťování žp, zlepšování žp – podpora instalace OZE, národní programy – podpora informačních systémů (Ekolist,…) • Evropské fondy a projekty (Intelligent Energy Europe ) • Energy Performance Contracting (EPC)-Investor splácí investici z dosažených úspor nákladů na energii.
© M.Kabrhel
34
17
Cena energie • Dům ztráta 7 kW, TV 4 osoby 1 kWh=3,6 MJ
© M.Kabrhel
35
Druhy energií ž Sluneční energie -aktivní, pasivní solární systémy ž Větrná energie -větrné pohony, elektrárny ž Biomasa -lesní, odpad z dřevozpracujícího průmyslu, zemědělství, komunální odpad, kapalná paliva ž Geotermální energie -geotermální elektrárny, využití tepla suchých hornin, teplo prostředí (TČ) ž Vodní energie -elektrárny průtokové, akumulační, přílivové
vtm.e15.cz,astro.cz,astronomie.cz
© M.Kabrhel
36
18
KONEC
© M.Kabrhel
37
19
