PROGRAM ENERSOL 2013

PROGRAM ENERSOL 2013 úspory energií - obnovitelné zdroje energií - snižování emisí v dopravě Program podpory odborného vzdělávání a talentovaných žáků středních škol

Tento sborník vznikl zásluhou finanční dotace MINISTERSTVA ŠKOLSTVÍ, MLÁDĚŽE A TĚLOVÝCHOVY.

OBSAH SBORNÍKU: Úvod ………………………………………………………………………………… Projekt Enersol ČR 2013 v číslech ………………………………………………… Adresář žákovských projektů - Jihomoravský kraj ………………………………………………………………… - Karlovarský kraj …………………………………………………………………... - Liberecký kraj ……………………………………………………………………… - Pardubický kraj ……………………………………………………………………. - Plzeňský kraj ……………………………………………………………………….. - hlavní město Praha …………………………………………………………………. - Zlínský kraj …………………………………………………………………………. - Jihočeský kraj ………………………………………………………………………. - Středočeský kraj ……………………………………………………………………. - Kraj Vysočina ………………………………………………………………………. - Královéhradecký kraj …………………………………………………………….. Adresář žáků a škol zapojených do projektu Enersol SK 2013 Reprezentační družstva českých krajů - Jihočeský kraj ………………………………………………………………………. - Jihomoravský kraj …………………………………………………………………. - Karlovarský kraj …………………………………………………………………… - Královéhradecký kraj ……………………………………………………………… - Liberecký kraj ……………………………………………………………………….. - Pardubický kraj …………………………………………………………………….. - Plzeňský kraj ………………………………………………………………………… - hlavní město Praha ………………………………………………………………….. - Středočeský kraj …………………………………………………………………….. - Kraj Vysočina ……………………………………………………………………….. - Zlínský kraj ………………………………………………………………………….. Reprezentační družstvo Slovenska ………………………………………………….. Reprezentační družstvo Slovinska …………………………………………………… Reprezentační družstvo Polska ………………………………………………………. Reprezentační družstvo Rakouska …………………………………………………… Reprezentační družstvo Německa …………………………………………………….. Reprezentační družstvo České republiky ……………………………………………. Výsledková listina celostátní konference Enersol ČR 2013 - Kategorie Enersol a praxe …………………………………………………………… - Kategorie Enersol a inovace …………………………………………………………. - Kategorie Enersol a popularizace ……………………………………………………. - Výsledková listina odborného testu ………………………………………………….. - Výsledková listina družstev …………………………………………………………… Výsledková listina mezinárodní konference Enersol EU 2013 - soutěž jednotlivců ……………………………………………………………………… - soutěž družstev …………………………………………………………………………. Ukázkové příklady žákovských projektů Enersol 2013 1. Zdeněk Svoboda, TČ vzduch-voda s aktivní rekuperací …………………………… 2. René Faktor, Měniče pro solární elektrárny ………………………………………….. 3. Zdeněk Vašák, Solární zdroj pro rodinný dům ………………………………………. 3

4. Rudolf Hanke, Teplovzdušné vytápění ………………………………………………… 5. Vladimír Klimeš, Snížení spotřeby el. energie ve škole mimo vyučování ……………. 6. Jan David, Měření světelného znečištění ………………………………………………. 7. David Bogdány, Obnovitelné zdroje el. energie, historie a vývoj fotovoltaiky ……… 8. Martin Trejbal, Savoniův rotor ………………………………………………………… 9. Vít Nýdrle, Vodní elektrárny …………………………………………………………… 10.Roman Vlasák, Vysokoteplotní a nízkoteplotní tepelné čerpadlo …………………… 11.Barbora Rustlerová, Danise Finkeová, Solární panely ve stáji Waldassen………….. 12.David Šinmandl, Aplikace vodíku ke snížení emisí v dopravě………………………... 13.Petr Řehák, Uspory v energetice nástrojem virtuální instrumentace ………………. 14.Luboš Krása, Elektromobily ……………………………………………………………. 15.Miroslav Odvárka, Slaměnný dům……………………………………………………… 16.Pavel Horáček, Energie našich dětí, tepelné čerpadlo …………………………………. 17.Filip Ryšavý, Bioplynová stanice Miroslav ……………………………………………… 18.Ondřej Lustyk, Zemljanka v Květné ……………………………………………………. 19.Matěj Gryc, Marek Lovecký, Tak trochu jiný pohled na marihuanu…………………. 20.Pavla Hrabánková, Energie z Ďáblické skládky………………………………………… 21.Miroslav Juříček, Likvidace solárních panelů…………………………………………… 22.Dominika Berežná, Venkovní učebna ekologie s využitím solární energie…………….. 23.Martin Dvořák, Tiskový audit na SŠ INFIS …………………………………………….. 24.Zbyněk Kolařík, Malá vodní elektrárna Vydra ………………………………………… 25.Martin Bureš, Toyota Prius ………………………………………………………………. 26.David Uherek, Lukáš Martinák, Energie budoucnosti …………………………………. 27.Martin Turský, Ondřej Hlaváš, Automatizovane riadený solárny tracker ……………. 28.Michal Novotný, Nikolas Petruška, Vodík, akom palivo budúcnosti …………………… 29.Richard Melichar, Adrián Kollár, Porovnávanie svetelných zdrojov…………………… 30.Andrej Molnár, Andrej Barabáš, Multimedálny stĺp veřejného osvetlenia…………….. 31.Martin Výmola, Inteligentní domy ………………………………………………………… 32.Pavel Vida, Ondřej Duchoň, Daniel Hřib, Výroba bioropy z řas ……………………….. 33.Nikola Flasarová, Michal Hudek, Úspora pitné vody zavedením nových typů perlátorů 34.Enstehung/Kurzfassung der Projekts ……………………………………………………… 35.Markus Buchner, Matthias Derntl, Georg Waschlager, Energiemonitoring …………… 36.Kurzfassung …………………………………………………………………………………. FOTODOKUMENTACE Porada manažerů s 1. náměstkem ministra školství …………………………………………. Porada manažerů s ministrem pro životní prostředí …………………………………………. Prázdninová rada partnerů …………………………………………………………………….. Porada s řediteli odborů MŠMT a ředitelem NÚV …………………………………………… Celostátní konference, Cheb ……………………………………………………………………. Mezinárodní konference, Tábor ………………………………………………………………… Krajské konference a přehlídky soutěžních projektů -Liberecký kraj …………………………………………………………………………………... -Karlovarský kraj ………………………………………………………………………………. -Královéhradecký kraj …………………………………………………………………………. -Jihomoravský kraj …………………………………………………………………………….. -Jihočeský kraj ………………………………………………………………………………….. -Kraj Vysočina ………………………………………………………………………………….. -Středočeský kraj ……………………………………………………………………………….. 4

-Pardubický kraj ………………………………………………………………………………… -Zlínský kraj ……………………………………………………………………………………… -Plzeňský kraj ……………………………………………………………………………………. -Valná hromada Asociace Enersol, Cheb 21. 3. 2013 Projekt Enersol 2014 – základní informace 1. Plán práce Rady partnerů ……………………………………………………………………. 2. Plán práce regionálníh center v krajích 2.1. Termíny krajských konferencí ……………………………………………………………… 3. Formální náležitosti projektů …………………………………………………………………. 4. Programy vrcholných konferencí projektu Enersol 2014 4.1. Celostátní konference, Praha, 13. – 14. 3. 2014 ……………………………………………. 4.2. Mezinárodní konference, Otrokovice, 10. – 11. 4. 2014 …………………………………… 5. Stanovy Asociace Enersol ……………………………………………………………………. 6. Seznam členů Asociace Enersol v roce 2013…..…………………………………………….. 7. Usnesení VH AE ……………………………………………………………………………… Poděkování ……………………………………………………………………………………….

5

6

Úvod:

Projekt Enersol 2013 byl devátým pokračováním vzdělávacího národního projektu České republiky. V tomto ročníku se zapojily střední a vyšší odborné školy z 11 krajů naší země, školy v osmi krajích na Slovensku a vybrané střední školy Rakouska, Německa, Polska a Slovinska. V řízení projektu došlo k některým zásadním změnám. Členové Asociace Enersol a Rada partnerů se rozhodli zahájit věcnou diskusi o prosazenízměn ke zlepšení řízení klíčových aktivit, zkvalitnění projektů žáků i vlastní organizaci v dílčích etapách projektu. Nebylo snadné dohodnout všechny zamýšlené změny. Na Radě partnerů v Třebíči a následně na pracovním jednání 29. 8. 2012 v Plzni se však podařilo přijmout většinu doporučení, která v diskusi zazněla. Jde především o změnu systému činnosti odborných porot, podmínek pro účast krajů, až po zkvalitnění mezinárodní spolupráce. Došlo však i k některým personálním změnám vmamažerském týmu. Svou činnost ukončil ředitel RC Enersol a ředitel ISŠ v Chebu PhDr. Miroslav Liška, kterého ve funkci nahradil Mgr. Tomášem Mašek, v Mohelnici ukončili svou účast v projektu Ing. Oldřich Klemš, dlouholetý partner a ředitel RC Olomouckého kraje a Ing. Jiří Černý, ředitel SŠ technické a zemědělské, který byl jediným členem Asociace Enersol v Olomouckém kraji. Ing. Černého nahradil Bc. Jiří Ženožička, který se vyjádřil na jednání Rady partnerů v Domažlicicích, že je spolu s Ing. Miroslavem Pallou, ředitelem SPŠ elektrotechnické v Mohelnici, připraven opětovně zapojit Olomoucký kraj do tohoto projektu. Jak lze stručně hodnotit výsledky devátého ročníku v České republice? Na krajských konferencích a přehlídkách soutěžních projektů v 11 krajích se zapojilo celkem 64 středních a vyšších odborných škol a jejich 323 žáků a studentů zpracovalo a prezentovalo 258 projektů. V mezinárodním měřítku bylo do projektu zapojeno Do života škol, jejich žáků a učitelů přinesl další pozitivní zkušenosti, ale i přátelství a víru, že programy vzdělávání nemusí být vždy nudné a nezajímavé. Enersol byl v tomto roce obohacen o výsledky pilotáže jiného projektu „Zelený most mezi školou a praxí“, který realizuje manažerský tým 14 středních škol s manažerem Ing. Marcelem Gausem a který už řeší i výuku odborných modulů do školních vzdělávacích programů. Alternativní energetika, ale i možnosti energii spořit a podílet se na snižování emisí se tématicky prosazují do našich škol cíleně v souladu s rostoucí nabídkou pracovních míst „green jobs“. Podstatné proto je, že mladí lidé se svými učiteli získávají reálné informace omoderních technologiích, dopravních prostředcích i architektuře nového stylu bydlení. Jsme rádi, že se na našich partnerských školách vytvořil kolektiv nadšených učitelů, kteří společně s odborníky z podnikatelského prostředí podporují tvorbu žákovských projektů. I to můžeme hodnotit za přidanou hodnotou projektu, že dokáže vytvářet partnerské sítě k podpoře výuky. S vděčností proto vyjadřuji za všechny manažery velké poděkování členům krajských rad a odborníkům z MŠMT, MŽP a MPO. Věřím, že aktivní přístup celé veřejné správy bude i v jubilením, desátém ročníku projektu stejné kladný a vstřícný. Na tomto místě rád vyjadřuji poděkování a obdiv manažerskému kolektivu z Kraje Vysočina, jehož reprezentanti záískali již třetí vítězství družstev v řadě, což je v historii projektu zcela ojedinělé.

7

A které kraje podpořily devátý ročník tohoto projektu? Poděkování patří Magistrátu hlavního města Prahy, Plzeňskému, Jihočeskému, Středočeskému, Královéhradeckému, Jihomoravskému, Pardubickému, Libereckému a Zlínskému kraji a Kraji Vysočina. V Karlovarském kraji podpořili tuto aktivitu zaměstnavatelé a místní samospráva. Ve všech našich krajích pracovala regionální vzdělávací centra ENERSOL 2013 s výraznou podporou ředitelů škol. Za jejich podíl na výsledcích si zaslouží samostatné poděkování. Významnou součástí podpory projektu byly osobní záštity hejtmanů, ministrů MPO a MŽP a 1. náměstka ministra školství, mládeže a tělovýchovy.

Projekt Enersol ČR 2013 v číslech: Kraj Jihomoravský Karlovarský Liberecký Pardubický Plzeňský Praha Zlínský Jihočeský Středočeský Vysočina Královéhradecký celkem

Počet škol 7 3 4 2 5 8 9 5 7 10 4 64

Počet projektů 35 11 9 10 12 69 23 14 38 25 12 258

Počet žáků/studentů 41 14 22 11 14 75 40 23 44 26 13 323

ADRESÁŘ ŽÁKOVSKÝCH PROJEKTŮ ENERSOL 2013 ČR S TÉMATIKOU OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ ENERGIÍ, ENERGETICKÝCH ÚSPOR A SNIŽOVÁNÍ EMISÍ poř. č.

JIHOMORAVSKÝ KRAJ

Jméno a příjemní Kategorie

Škola

Koordinátor

Téma

Debef Štěpán

Enersol a inovace

SŠ technická Znojmo

Ing. Jaroslav Paciga

Nová éra magnetismu

2.-3.

Gryc Matěj, Lovecký Marek

Enersol a inovace

SPŠ elektrotechnická a informačních technologií Brno

Ing. Ivo Hamerník

Tak trochu jiný úhel pohledu na marihuanu

4

Michalčík Karel

Enersol a inovace

SŠ technická Znojmo

Ing. Jaroslav Paciga

Fungují zákony fyziky?

5

Koutný Viktor

mimo soutěž

SŠ dopravy, obchodu a služeb Tokamak, mimo Ing. Miloš Halúzka Moravský Krumlov rámec projektu

Enersol a inovace


1

Jarolímová Lucie,

6-7 Bulenová

Karolína

Bioreaktory vícestranné řešení budoucnosti

8

Jiřikovský Erik

Enersol a inovace

SŠ dopravy, obchodu a služeb Surovinové zdroje Ing. Aleš Stýskalík Moravský Krumlov plus ekologie

9

Francová Tereza

Enersol a inovace

Masarykova střední škola Letovice

8

Mgr. Michal Svitavský

Ing. Blanka Nevyhoštěná

Bio domy

10

Kalas Michal

Enersol a inovace



Srovnání obnovitelných a neobnovitelných zdrojů energie

11

Vávra Ivo

Enersol a praxe


Ing. Marek Chládek

Holdingová společnost S&M cz - Výstavba větrných elektráren

12

Ošťádal Tomáš

Enersol a praxe

SŠ strojírenská a elektrotechnická Brno

13

Záhorský Martin

Enersol a praxe


14

Sedláček Adam

Enersol a inovace


15

Suchý Matěj

Enersol a inovace


16

Dočkal Radek

Enersol a praxe

SŠ dopravy, obchodu a služeb Ing. Martin Moravský Krumlov Bochníček

17

Slavík Jan

Enersol a praxe


Mgr. Zdeňka Ottová, Ing. Milan Peslar

18- Čarný Ivan, 19 Šamonil Kamil

Enersol a praxe


Ing. Jan Pořízek

Tepelná čerpadla Větrníky Malé vodní elektrárny Solární elektrárny Emise spalovacích motorů Malé vodní elektrárny Hlubinný vrt pro tepelné čerpadlo na Sklaním mlýně v Moravském krasu

20

Petráš Jakub

Enersol a praxe


Mgr. Zdeňka Ottová, Ing. Milan Peslar

Solární energie

21

Ryšavý Filip

Enersol a praxe

SOŠ a SOU Znojmo

Ing. Radovan Besednjak

Bioplynová stanice Miroslav

22

Čech Martin

Enersol a praxe

SOŠ a SOU Znojmo

Ing. Jaroslav Čech

Tepelná čerpadla

23

Šimík Jiří

Enersol a praxe

SOŠ a SOU Znojmo

Ing. Zdeněk Heger

Solární elektrárny a jejich využití pro výrobu elektrické energie

Enersol a praxe

SOŠ a SOU Znojmo

Ing. Vlastimil Dvořák

Využití větrné energie

Pospíšil Petr,

24- Pospíchal 26 Zbyněk, Polášek

Martin

27

Reh Martin

Enersol a praxe

SOŠ a SOU Znojmo

Mgr. Alois Koudelka

Využití sluneční energie

28

Raabová Miroslava

Enersol a praxe

SOŠ a SOU Znojmo

Ing. Marie Kukačková

Úspora energie v naší škole po výměně oken a zateplení

29

Macoun Michal

Enersol a praxe


Ing. Marek Chládek

TTS Teplárna v Třebíči

30

Horáček Pavel

Enersol a praxe


Alena Doskočilová

Energie našich dětí - tepelné čerpadlo

31

Christ Roman

Enersol a praxe



Fotovoltaická elektrárna

32

Lustyk Ondřej

Enersol a praxe


Alena Doskočilová

Zemljanka v Květné

9

Mgr. Zdeňka Ottová, Ing. Milan Peslar Mgr. Zdeňka Ottová, Ing. Milan Peslar Mgr. Zdeňka Ottová, Ing. Milan Peslar Ing. Milan Peslar, Mgr. Zdeňka Ottová

33

Čejka Ondřej

Enersol a praxe



Rychle rostoucí dřeviny

34

Odvárka Miroslav

Enersol a praxe



Slaměný dům

3536

Cingroš Viktor, Gazárek Jan

Enersol a praxe


Ing. Ivo Hamerník

Teplo dřeva zplynovací kotel

37

Renzová Dana

Enersol a popularizace


Mgr. Marie Tůmová

LOGO ENERSOL

38

Slačálková Barbora



Jiří Brtnický

Putovní pohár ENERSOLU

39

Luňáčková Zuzana


Střední pedagogická škola Boskovice

Mgr. Hana Šperková

Třídím, třídíš, třídíme, ale jak?

40

Doležel Štěpán


Střední pedagogická škola Boskovice

Mgr. Hana Šperková

Třídím, třídíš, třídíme, ale proč?

41

Šikula Filip

Enersol a inovace

SŠ informatiky, poštovictví a finančnictví Brno

PaedDr. Vladimír Šimíček

Obnovitelné zdroje pro naše potřeby

poř. č.

KARLOVARSKÝ KRAJ Jméno a příjemní Kategorie

Škola

Koordinátor

1

Petr Řehák

Enersol a praxe

Střední průmyslová škola Ostrov, Klínovecká 1197, Ostrov, 363 01

2

Petr Řehák

Enersol a praxe


3

Marek Ptáček

Enersol a praxe


4

David Šimandl

Enersol a praxe


5

Lukáš Krása

Enersol a praxe

Petr Suchopárek, Jiří Mareš

Enersol a praxe

Barbora

Enersol a praxe

Integrovaná střední škola Cheb, Obrněné brigády6, 350 11 Cheb Integrovaná střední škola Cheb, Obrněné brigády6, 350 11 Cheb Integrovaná střední škola Cheb, Obrněné brigády6, 350 11 Cheb Integrovaná střední škola Cheb, Obrněné brigády6, 350 11 Cheb Integrovaná střední škola Cheb, Obrněné brigády6, 350 11 Cheb Integrovaná střední škola Cheb, Obrněné brigády6, 350 11 Cheb

6-7

8-9 Rustlerová,

Denisa Finkeová

10

Michaela Fillová

11- Patrik Němec, 12 David Dvorožňak 13

Lucie Karlová

Enersol a praxe Enersol a praxe Enersol a praxe

10

Ing. Martina Cupalová, Ing. Alexander Fales Ing. Martina Cupalová, Ing. Alexander Fales Ing. Martina Cupalová, Ing. Alexander Fales Ing. Martina Cupalová, Ing. Alexander Fales

Téma Úspornost světelných zdrojů Úspory v energetice nástrojem virtuální instrumentace

Žlutická teplárnavyužití bioplynu Aplikace vodíku

Mgr. Václav Polívka

Elektromobily

Ing. Josef Hora

Bioplyn jako alternativní zdroj energie v ČR


Solární panely ve stáji Waldsassen


Zateplení podkroví rodinného domu

Ing. Josef Hora

Větrné elektrárny


Tepelná čerpadla

14- Ondřej Kocum, 15 Jindřich Kastl

poř. č.

5-7 Patrik Zelenka Anna Zákoucká Leon Rybář Petr Bernat Marek Kroutil

10Michal Vrána 12 Denisa Horáková Martin Jireš

13Jiří Tencer 15 Adéla Pleštilová

16 Tomáš Bárta 17 Barbora Šádková 18- Tomáš Bígl 19 Michal Šír Daniel Kamiš

2022 Sebastian

Frankenstein

poř. č.

Tacke 600

Škola

Koordinátor

Téma

Enersol a inovace

SPŠ stavební, Sokolovské náměstí 14, Liberec 1

Ing. Klára Tomášková

Energeticky soběstačné obce

Enersol a inovace

SPŠ stavební, Sokolovské náměstí 14, Liberec 1

Ing. Klára Tomášková

Čistý zdroj energie

SOŠaG, Liberec, Na Bojišti 15

Petr Valenta

Úspora energie ve výtahovém průmyslu

Petr Valenta

Úspora elektrické energie za pomoci inteligence


Petr Štibinger

Porovnání úspory energií mezi elektronickými sušiči rukou a papírovými ručníky


Vladislav Vráblík Peltierův článek

Enersol a praxe Enersol a praxe Enersol a praxe Enersol a praxe Enersol a praxe Enersol a praxe Enersol a praxe Enersol a praxe Enersol a praxe



Hrajeme si s RNDr. Vladimíra fyzikou - energie Erhartová a její zdroje

Enersol a praxe

OA, HŠ a SOŠ Turnov, Zborovská 519

Jan Burda

Úspory ve spotřebě zemního plynu na vytápění budovy školy

Enersol a praxe

SUPŠS Železný brod, Smetanovo Zátiší 470

Martin Smola

EKOBUILD

Téma


Jméno a příjemní Kategorie Milan Brzek, René Faktor

Škola

Koordinátor

Enersol a praxe

SOŠEaS SOU Pardubice,Do Nového 1131

Ing.Vladimír Hlaváček

Enersol a praxe


Ing. Josef Daněk

11

Větrná

Mgr. Petr Randis elektrárna:

PARDUBICKÝ KRAJ

1-2 Lukáš Karásek 3

Svobodná chebská škola s.r.o., základní škola a gymnázium, Jánské náměstí 15, Cheb 350 02

LIBERECKÝ KRAJ Jméno a příjemní Kategorie

David Schindler Dominik Cakl 1-4 Jana Daňková Dominik Čmuchálek Dominik Novotný

8-9

Enersol a praxe

Solární systémy na pardubických školách Měniče pro solární elektrárny

4

Rudolf Hanke

5

Ondřej Horák Jiří Jezdinský

6-7 Václav Palička

Enersol a praxe Enersol a praxe

SOU plynárenské, Poděbradská 93, Pardubice SOU plynárenské, Poděbradská 93, Pardubice

Enersol a praxe


8

Zdeněk Svoboda

Enersol a praxe

SOU plynárenské, Poděbradská 93, Pardubice

9

Zdeněk Vašák

Enersol a praxe


10 Tomáš Zita

Enersol a praxe


11 Tomáš Zita

Enersol a praxe


12 Jakub Vondrák

Enersol a inovace


poř. č.

PLZEŇSKÝ KRAJ Jméno a příjemní Kategorie

1

Kolařík Zbyněk

Enersol a praxe

2

Dvořák Martin

Enersol a praxe

Škola

Koordinátor

Téma

SOUE Plzeň

Ing. Anna Pentková

OZE - malá vodní elektrárna Vydra

Mgr. Pavla Lopatová

Tiskový audit na SŠ INFIS Plzeň

Mgr. Aleš Křivánek

Umělá fotosyntéza - budoucí zdroj energie

Ing. Jana Jindřichová

Vliv dopravy na životní prostředí

Mgr. Aleš Křivánek

Současnost a budoucnost hybridní technologie

Ing. Anna Pentková

MVE - Čeňkova pila

Ing. Dana Hájková

Toyota Prius hybrid

Ing. Anna Pentková

MVE Plzeň Doudlevce

Ing. Dana Hájková

Jaderná energetika, mimo soutěžní přehlídku

Vejprnická 56, 318 00 SŠ INFIS Plzeň Klatovská 200G 301 00 Plzeň

3

Štrunc Michal Homolková

4-5 Tereza, Dortová

Aneta

Enersol a inovace

SOUE Plzeň Vejprnická 56, 318 00 SPŠ dopravní Plzeň

Enersol a inovace

Karlovarská 99 323 00 Plzeň SOUE Plzeň

6

Prachniar Kristián

Enersol a inovace

7

Kocum Kryštof

Enersol a praxe

8

Bureš Martin

Enersol a praxe

Vejprnická 56, 318 00 SOUE Plzeň Vejprnická 56, 318 00 SOU Domažlice Prokopa Velikého 640 344 01

910

11

Fúdorová Kateřina

Enersol a praxc

Brožovská Aneta Petrásek Jaroslav

SOUE Plzeň Vejprnická 56, 318 00 SOU Domažlice

mimo soutěž

Prokopa Velikého 640 344 01

12

Teplovzdušné vytápění Ing. Václav Justa Využívání Ing.Václav Vít technologií Solární ohřev vody Ing. Vladimír pro bazén v Hlaváček Pardubicích, Bartoňova ul. Tepelné čerpadlo Ing.Jitka Duchová vzduch - voda s aktivní rekuperací Solární zdroj pro Ing.Josef Daněk rodinný dům Fotovoltaická Jan Hurda elektrárna Nasavrky Malá vodní Jan Hurda elektrárna Les Království Grafický návrh logotypu a designu Ing. Petr Hrnčíř webových stránek Enersol Ing.Jitka Duchová

12

13

Bőhm Zdeněk

Nachtmanová Karolína

14. Plecitý Michael

poř. č.

SOU Domažlice


Prokopa Velikého 640 344 01 SOU Horní Bříza


U Klubu 302

Ing. Jaroslava Svitáková

330 12 Horní Bříza SOU Domažlice


Prokopa Velikého 640

Ing. Dana Hájková

návrh plakátu Enersol Umělecká keramika - Vodní mlýn návrh loga Enersol

344 01

HLAVNÍ MĚSTO PRAHA Jméno a příjemní Kategorie

1. Franta Tomáš

Enersol a praxe

2. Chmelík Vladimír

Enersol a praxe

3. Polák Rostislav

Enersol a inovace

Škola

Koordinátor

SPŠ na Proseku, Novoborská 2, Praha 9

Ing. Surkov Michal

SPŠ na Proseku, Novoborská 2, Praha 9 VOŠ a SPŠE Fr. Křižíka, Na Příkopě 16, Praha 1

Téma

Nízkoenergetický dům jako cesta energetických úspor Využití malých Ing. Surkov Michal forem OZE Ing. Kohoutek Náhrada fosilních Pavel paliv biopalivy Řízení Ing. Kohoutek obnovitelných Pavel zdrojů malého výkonu

Bartoníček Josef,

Enersol a inovace

6

Zelenka Milan

Enersol a praxe

7

Černý Vojtěch

Enersol a praxe

8-9 Vaníček Jiří

Hruška Patrik,

Enersol a praxe

SŠ-COPTH, Praha 9, Poděbradská 1/179

Prknová Martina

10 Kašparová Eliška

Enersol a praxe


Prknová Martina

11 Techlovský Jiří

Enersol a inovace


Prknová Martina

12 Pacáková Alena

Enersol a praxe


Prknová Martina

Nízkoenergetické domy

13 Monika

Horčičková

Enersol a praxe


Prknová Martina

Využití energie z bioodpadu

14 Pech Petr

Enersol a praxe


Prknová Martina

Využití biopaliv v autodopravě

15 Hanzel Erik

Enersol a praxe


Prknová Martina

Domácí fotovoltaická elektrárna

Prknová Martina

Energie vody

Prknová Martina

Malé větrné elektrárny

4-5 Fidlman David

Kratochvílová

VOŠ a SPŠE Fr. Křižíka, Na Příkopě 16, Praha 1 SŠ-COPTH, Praha 9, Poděbradská 1/179 SŠ-COPTH, Praha 9, Poděbradská 1/179

SŠ-COPTH, Praha 9,

16 Tereza

Energie vody Poděbradská 1/179

17 Daňková Anežka

Enersol a praxe


13

Ing. Dana Hájková

Prknová Martina Prknová Martina

Elektromobily Recyklace elektrodpadu Malá vodní elektrárna Františkov Energie z biomasy v domácnosti Automobily s hybridním pohonem

Bartoušková

Enersol a praxe

VOŠZ a SZŠ, ul. 5. května 51, Praha 4

Ing. Marešová Helena

Automatický kotel na uhlí

Kondratyuk

Enersol a inovace

SZŠ Ruská 91, Praha 10

Mgr. Bryndová Eva

Autobus na vodíkový pohon

Enersol a praxe

SZŠ Ruská 91, Praha 10

Mgr. Bryndová Eva

Úspory energií v domě

12 Veronika

Enersol a praxe

VOŠ a SPŠ stavební, Dušní 17, Praha 1

Mgr. Tillová Libuše

Srovnání MVE Libčice a větrné elektrárny Pchery

23 Hrádek Petr

Enersol a praxe



Srovnání KSE a VTE

24 Šindler Vladimír

Enersol a praxe



Energetické zpracování odpadu

25 Toman Michal

Enersol a praxe



26 Kutnarová Anna

Enersol a praxe



27 Kessl Karel

Enersol a praxe

SPŠ dopravní,a.s. Plzeňská 102, Praha 5

Ing. Stárek Milan

Alternativní paliva

28 Veselovský Petr

Enersol a praxe


Ing. Stárek Milan

Pohony na vodík

29 Žák Michael

Enersol a praxe


Mgr. Hliněnský Jindřich

Nízkoenergetický dům

30 Mouder Vojtěch

Enersol a praxe



Elektromobil

31 Berežná Dominika

Enersol a praxe



Venkovní učebna ekologie

32 Hrabánková Pavla

Enersol a praxe



Energie ze skládky

33 Váňa Roman

Enersol a inovace



TriHybus

34 Cyrani Josef

Enersol a inovace


Ing. Stárek Milan

PLUG-IN motory

35 Syrovátka Michal

Enersol a inovace


Ing. Stárek Miclan Vodíkové pohony

36 Frič Tomáš

Enersol a praxe



Bezdrátový přenos energie

37 Knap Lukáš

Enersol a praxe



Záložní zdroj pro oběhové čerpadlo

38 Barák Robert

Enersol a praxe


Ing. Stárek Milan

Solární ventilace

39 Beswald Jan

Enersol a inovace


Ing. Stárek Milan

Likvidace solárních panelů

18 Lucie

19 Volodymyr

Wagnerová

20- Kateřina, 21 Janoštíková Markéta

Moravová

14

Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé Stráně Spalovna komunálního odpadu Malešice X TE Prunéřov

40 Koblížek Tomáš

Enersol a inovace


Ing. Nosek Karel

Elektromobily budoucnost dopravy

41 Drozen Martin

Enersol a praxe


Mgr. Chejnová Romana

OZE - nové trendy

42 Šilha Josef

Enersol a praxe



Elektromobil

43 Hampapa Felix

Enersol a praxe



Třídění odpadů

44 Schick Adam

Enersol a praxe



Elektromobily a ekologie

45 Kovařík Aleš

Enersol a praxe



OZE a životní prostředí

46 Belizzi David

Enersol a praxe


Ing. Nosek Karel

Alternativní pohony aut

47 Straka Martin

Enersol a praxe



Využití vodní energie

48 Werner Lukáš

Enersol a praxe



Solární automobily

49 Nouzák Petr

Enersol a praxe



Elektromobil pro příští generace

50 Beran Petr

Enersol a praxe



Sluneční elektrárny

51 Vu Hai Anh Lukáš

Enersol a praxe



Elektromobily a ekologie

52 David

Enersol a inovace


Ing. Nosek Karel

Elektromobily zatím jen šance

53 Bahník Matěj

Enersol a praxe



Hybridní automobil

54 Kolář Šimon

Enersol a praxe

EKO Gymnázium Praha,o.p.s., Mgr. Škarda Praha 10 Viktor

Alternativní zdroje energie - větrné elektrárny

55 Marek Zdeněk

Enersol a praxe


Fotovoltaické panely

56 Nováková Hana

Enersol a inovace


Elektromobily

57 Klinkeová Alice

Enersol a inovace


Elektromobilx versus klasika

58 Sázková Martina

Enersol a inovace


Elektromobily

59 Kolář Šimon

Enersol a praxe


OZE a větrníky

60 Semecký Jakub

Enersol a praxe


Bioplynové stanice, skládkové plyny

61- Svárovský Aleš, 62 Petrák Martin

Enersol a inovace

VOŠ a SPŠ dopravní, Masná 18, Praha 1

Využití biopaliv v letecké dopravě

Benešovský

15

Ing. Křížková Miroslava

Chlumecký

63 Jaroslav

Enersol a inovace

VOŠ a SPŠ dopravní, Masná 18, Praha 1

Ing. Křížková Miroslava

Hybridní automobily

64 Smejkal Jaroslav




Plakát pro propagaci ENERSOLU

65 kol.

Krbcová Aneta +




Soubor plakátů ENERSOL

66 Kaletová Dagmar




Maketa rekultivace skládky

67 Bajza Milan + kol.



Ing. Fučikovská Hana

Fišpanský energožrout

68Sigmundová 69 Anna




Nové logo ENERSOLU

70- Cínová Romana, 71 Franková Barbora




Energožroutské pexeso

72- Hadrychová Nikola, Rudolská 73. Aneta




Energožroutské leporelo

74 + kol.




Scénka o žárovkách

75 Kašpar Michal




Scénka - Co na to pan Edison

Fuksa Vojtěch,

Holasová Karolina

poř. č.

1-2 3-4

5-6 7-8 9

ZLÍNSKÝ KRAJ Jméno a příjemní Kategorie

Škola

Koordinátor

Téma

Eva Hrušková

SOŠ Otrokovice tř. T. Bati 1266

Ing. Emil Vašíček

Energetické štítky pneumatik

Ing. Mgr. Jaromír Budín

Efektivita využívání stlačeného vzduchu

Mgr. Markéta Kraváčková

Úspora pitné vody zavedením nových typů perlátorů na vodovodní baterie

Mgr. Marie Šiková

Energie budoucnosti

Mgr. Marie Šiková

Úspory energií v bydlení

Mgr. Martin Doležal

Inteligentní domy

Mgr. Věroslav Vala

Fotovoltaické elektrárny


Větrná elektrárna


Vodní elektrárny

Lucie Petrová Jiří Herník Jiří Chmela

Enersol a praxe

Enersol a praxe

David Uherek Lukáš Martinák Michal Čuda

tř. T. Bati 1266 SOŠ Otrokovice

Nikola Flašarová Michal Hudek

SOŠ Otrokovice

Enersol a praxe

Enersol a inovace

Enersol a praxe

10. Martin Výmola

Enersol a praxe

11 Jakub Jordán

Enersol a praxe

12 David Michálek

Enersol a praxe

13 Jan Sovadina

Enersol a praxe

tř. T. Bati 1266 SŠPHZ Uh. Hradiště Kollárova 617 SŠPHZ Uh. Hradiště Kollárova 617 SŠ – COPT Kroměříž Nábělkova 539 SŠ – COPT Kroměříž Nábělkova 539 SŠ – COPT Kroměříž Nábělkova 539 SŠ – COPT Kroměříž Nábělkova 539

16

SŠ – COPT Kroměříž Nábělkova 539

Ing. Bc. Stanislav Otýpka

Enersol a praxe

15. Jakub Horák

Enersol a praxe

SPŠ stavební Val. Meziříčí, Ing. Petr Pobořil Máchova 628

Porovnání dvou kvalitních ekologických zdrojů tepla

16. Jiří Gregorovič

Enersol a praxe


Návrh tepelného čerpadla v praxi

17. Petr Dostál

Enersol a praxe


18 Matěj Halaš

Enersol a praxe


19 Martin Rýpar

Enersol a praxe


Porovnání kotlů na biomasu pro rodinný dům Porovnání stavebních konstrukcí a návrh tepelného zdroje Úspory při zateplení administrativní budovy

Enersol a praxe

SPŠ Otrokovice, Tř. Tomáše Bati 1266

Mgr. Aleš Reimer

Souhrnné hodnocení alternativních zdrojů energie

24. Daniel Slabík

Enersol a praxe

SPŠ Otrokovice, Tř. Tomáše Bati 1266

Mgr. Aleš Reimer

Technické plodiny a dřeviny

25. Vítězslav Sklář

Enersol a praxe

Ing. Jaroslav Kopecký

Solární ohřev vody

26- Tomáš Oczko 27 Miroslav Šujanský

Enersol a praxe

ISŠ-COP Val. Meziříčí Palackého 49 ISŠ-COP Val. Meziříčí Palackého 49


Solární energie

28- Valentová 29. Hana Zuzaňáková

Enersol a inovace

ISŠ-COP Val. Meziříčí


Geotermální energie

Ing. Jan Weiser, Eva Jurásková

Výroba bioropy z řas

Jan Skoupil

20- Jakub Pátík 23 Tomáš Lhotský Radek Hůlka

Kristýna

Pavel Vida

30Ondřej Duchoň 31

Enersol a inovace

Daniel Hřib

Palackého 49 SOU Uh. Brod Sv. Čecha 1110 Uherský Brod

Lucie Pálková

32Petra Junaštíková 34.

Enersol a inovace

SOŠ a G Staré Město

Mgr. Bedřich Chromek

Rychle, ale neklopýtnout

Enersol a praxe

G J. Pivečky Slavičín, Školní 822

RNDr. Jan Hrdý, Ph.D.

Malé vodní elektrárny v našem regionu

Enersol a praxe

G J. Pivečky Slavičín, Školní 822

RNDr. Jan Hrdý, Ph.D.

Fotovoltaické elektrárny v našem regionu

Markéta Fagošová David Maryáš

35Radim Častulík 37 Michal Holek

Martin Procházka

38- Jan Sucháček 40 Magdaléna Helísková

17

Bioplyn a bioplynové stanice

14. Stanislav Župka

JIHOČESKÝ KRAJ poř. č.

Jméno a příjemní Kategorie

Froněk Daniel, 1-2 Hušek Tomáš

Enersol a inovace

Doubravová 3-4 Dana, Vencl Matúš

Enersol a inovace

Hlaváčková

5-6 Barbora, Šelepa Petr

7-8 9

Řehořík Vojtěch, Vosátka Martin

Klimeš Vladimír

10- Dvořák Martin, 11 Hergesell Jiří

Enersol a inovace

Vyšší odborná škola, Střední průmyslová škola automobilní a technická, Skuherského 3/1274, 370 04 České Budějovice

mimo soutěž

Enersol a praxe

SPŠ a VOŠ, Písek, Karla Čapka 402

Enersol a praxe

JANOŠŤÁKOVÁ 13- Lucie, 14 ČERMÁKOVÁ Monika

Enersol a praxe

Radek Beranovský

Enersol a praxe

16 KABEŠOVÁ Petra Enersol a praxe

Téma

Ing. Jan Fau

Jak škodí letecká doprava?!

Ing. Vítězslav Ilko

Vliv dopravy na životní prostředí a kvalitu života

Ing. Jan Fau

Voda nebo slunce?!

Ing. Miroslav Paul

Měřící systém odběru elektrické energie

Ing. Miroslav Paul

Snížení spotřeby elektrické energie ve škole mimo vyučování

SPŠ strojní a stavební, Tábor, Komenského 1670

SŠ technická a obchodní, Dačice, Strojírenská 304

VOŠ a Střední zemědělská škola, Tábor, Nám, T.G.Masaryka 788

Ing. Soňa Stachová

Mgr. Pavel Novák

Ing. Zdena Jankovská

Výroba bioplynu Motorová vozidla šetrná k životnímu prostředí a využívající OZE Koupaliště vytápěné solární energií v Dačicích Bioplynová stanice Chlumec Ekologické a ekonomické vytápění rodinného domu kotlem na dřevo

Ing. Milena Kaňková

Bioplyn z kuřecí podestýlky chovu drůbeže

Kotounová Eliška, 18Enersol a Vobruba Jan, inovace 20 Žůček Petr

Ing. Jana Šašková

Alternativní zdroje energie

21 Jan David

Ing. Jana Šašková

17 Jan Šonka

22- Aron Ondřej, 23 Mrázek Martin

Enersol a praxe

SOŠ ekologická a potravinářská, Veselí nad Lužnicí, Blatské sídliště Enersol a praxe 600/I Enersol a praxe

SPŠ strojní a stavební, Tábor, Komenského 1670

18

Koordinátor

Ing. Václav Koranda

Enersol a praxe

12 Mikl Lukáš

15

Škola

Ing. Pavel Štamberk

Měření světelného znečištění Elektromobil SPS E3-01

STŘEDOČESKÝ KRAJ poř. č.

1

Jméno a příjemní

Kategorie

Škola

Koordinátor

Téma

Tomáš Stýblo

Enersol a praxe

Střední odborná škola a SOU Beroun-Hlinky

Ing. Patrik Vlk

Tepelná čerpadla

Jiří Luňáček,

Enersol a praxe


Ing. Vratislav Kadlec

Pasivní domy

Enersol a praxe


Ing. Marcela Bašková

Močovina AdBlue

2-3 Jakub Drsek

Michal Maršálek,

4-6 Jindřich Říha, Petr Němec

7

Jana Kňavová

Enersol a praxe

Střední zdravotnická škola Benešov

Ing. Magdaléna Bořilová

Pohybová čidla

8

Andrea Korbelová

Enersol a praxe



Ekoprovoz ve škole

9

Šárka Kahounová

Enersol a praxe



Mléčný automat

10 Jakub Krčma

Enersol a praxe



Energie člověka

11- Adam Žižka, 12 Vilém Hodouš

Enersol a praxe

Střední odborné učiliště Hluboš

Matouš Svoboda

13- Jakub Paroubek, 14 Jakub Štegr

Enersol a praxe

Střední odborné učiliště Hluboš

Matouš Svoboda

15- Černý, Zourek, 16 Suk

Enersol a praxe

SPŠ a VOŠ Kladno, Jana Palacha

Mgr. Šárka Čečrdlová

Využití Hub elektromotorů v dopravě

17Koutník, Hubáček 18

Enersol a praxe

SPŠ a VOŠ Kladno, Jana Palacha


Šetřílek

19 Vojtěch Vacek

Enersol a praxe

ISŠ technická Benešov

Ing. Jan Hurtečák

20 Vojtěch Bursa

Enersol a praxe

ISŠ technická Mělník

Ing. Miloslav Čáp

21 Lucie Novotná

Enersol a inovace



Jana

Enersol a inovace



Dominika

Enersol a inovace



24 Zderadičková

Jitka

Enersol a praxe

Obchodní akademie Neveklov

Ing. Václava Netolická

25 Veronika Radová

Enersol a praxe



22 Štrombachová 23 Kadlečková

19

Proč už Hluboš nezapáchá Stavíme norský pasivní dům u nás!

Návrh praktického využití slunečního záření Úspora elektrické energie v prostorách školy Regulace OZE Energie aneb jak vzniká a jak se spotřebovává Geotermální energie Bioplynová stanice Maršovice Vytápění pomocí automatických kotlů

26 Lucie Mašková

Enersol a praxe



Úspora energie v domácnosti

27 Tereza Křížová

mimo soutěž



Problematika třídění odpadu

28 Tomáš Koubek

Enersol a praxe



Japonské topoly jako obnovitelný zdroj energie

29 Tereza Zítová

Enersol a praxe



30 Marcela Šťastná

Enersol a praxe



31 Stanislav Mrázek

Enersol a praxe

Integrovaná střední škola technická Benešov

Ing. Jan Hurtečák

Vytápění v domácnostech Úspory ve vytápění na ZŠ Petrovice Vodní elektrárna Kamýk

32 Martin Navrátil

Enersol a praxe


Ing. Jan Hurtečák

Malá vodní elektrárna Spálov

33 Lukáš Dvořák

Enersol a praxe


Ing. Jan Hurtečák

34 Jan Kliment

Enersol a praxe


Ing. Jan Hurtečák

35 Jan Mařík

Enersol a praxe


Ing. Jan Hurtečák

36 Jan Břicháček

Enersol a praxe


Ing. Jan Hurtečák

Vodní elektrárny Dlouhé Stráně Vodní elektrárna Vrané nad Vltavou Přečerpávací elektrárna Dlouhé stráně MVE Kamenný přívoz

37 Jiří Hromas

Enersol a praxe


Ing. Jan Hurtečák

Vodní elektrárna Dlouhé Stráně

38 Jan Flodr

Enersol a praxe


Ing. Jan Hurtečák

Vodní elektrárna a jez Hučák

39 Ondřej Bukový

Enersol a praxe


Ing. Jan Hurtečák

Vodní elektrárna Lipno

40 Vojtěch Babický

Enersol a praxe


Ing. Jan Hurtečák

Vodní elektrárny Štěchovice

41- Šlachová, Denisa 43 Vávrová, Nikola



Mgr. Eva Jakoubková

Návrh loga Enersol

44 Eva Zázvorková



Mgr. Eva Jakoubková

Návrh loga Enersol

Dominika

Konopásková

KRAJ VYSOČINA poř. č.

Jméno a příjemní

Kategorie

Škola

Koordinátor

Téma

1

Ondřej Vomlel

Enersol a praxe

Střední škola technická Jihlava

Ing. Miloš Procházka

Úspora elektrické energie pro školy, úřady a domácnosti

20

2

Vít Peňáz

Enersol a praxe

SŠ technická Žďár nad Sázavou

Stanislav Mokrý

3

Pavel Hajný

Enersol a praxe


Stanislav Mokrý

4

Pavel Orel

Enersol a praxe


Mgr. Jiří Neuman

5

Tomáš Sobotka

Enersol a praxe


Ing. Jiří Kroupa

6

Michaela Svobodová

Enersol a praxe

SŠ obchodu a služeb Jihlava

Mgr. Eva Lemberková

Michal Bartoš,

Enersol a praxe



Jan Stříteský

Enersol a praxe


Pavel Neuwirth




Tomáš 11 Vondroušek

Enersol a praxe

SŠ řemesel a služeb Velké Meziříčí

Ing. Josef Mejzlík

12 Vojtěch Prokop

Enersol a inovace

SŠ řemesel a služeb Velké Meziříčí

Ing. Miloš Minařík

13 Michal Brückner

Enersol a praxe

VOŠ a SPŠZďár n Sázavou

Ing. Milan Řehoř

14 Miloslav Smutka

Enersol a inovace

VOŠ a SPŠZďár n Sázavou

Ing. Milan Řehoř

15 Vojtěch Vopat

Enersol a praxe

16 Jan Skočdopole

Enersol a inovace

17 Ondřej Chrbolka

Enersol a inovace

Mgr. Petra Kašpárková

18 Roman Zajíc

Enersol a praxe


7-8 Vojtěch Bouchner 9

10 Denisa Řezáčová


SPŠ Jihlava, tř. Legionářů 3

19 Paulusová

Dominika

Enersol a praxe

SŠ stavební Třebíč, manž. Curieových 734

Ing. Božetěch Vostál

20 Martin Frejlich

Enersol a praxe

SŠ stavební Třebíč, manž. Curieových 734

Ing. Božetěch Vostál

21 Jan Šiman

Enersol a praxe

SŠ Kamenice nad Lipou, Masarykova 410

Ing. Josef Tolkner

22 Jakub Smejkal

Enersol a praxe

SPŠ a SOU Pelhřimov, Friedova 1469

Ing. Jaromír Vytiska

23 Rostislav Brňák

Enersol a praxe

24 Petr Kudláček

Enersol a praxe

SŠ řemesel Třebíč, Demlova 890

Mgr. Pavel Kučírek

21


Úspora, která vydělává Pravda o úsporných žárovkách Moje zkušenosti s výstavbou bioplynové stanice Pravda o ekologičnosti solárních panelů Výskyt CO² ve škole Carbon Dioxide Spalovny odpadu Logo Enersol Vytápění RD tepelným čerpadlem Magnetizéry Výkon zdroje pro domácnost Ekologie a volný trh Porovnání nákladů normálního a nízkoenergetického domu Úspora energie virtualizací pracovních počítačů Spotřeba energie v zařízení Androide Předohřev vody pomocí sluneční energie Využití odpadního tepla z pekárny Varianty konstrukce Stirlingova motoru

Bude svět s elektromobilem čistší? Využití pohonu LPG v silniční dopravě Tepelná čerpadla IVT Zdroje umělého osvětlení

25 Ondřej Diviš 26 Petr Kučera

Solární družice

Enersol a inovace

Enersol a praxe

SŠ automobilní Jihlava, Školní 1a

Ing. František Konečný

KRÁLOVÉHRADECKÝ KRAJ SOŠ a SOU Hradební 1029, Hradec Králové SOŠ a SOU Hradební 1029, Hradec Králové

Mgr. Iva Tláskalová Mgr. Iva Tláskalová Ing. Zbyněk ISŠ Kumburská, Nová Paka Hruška

1.

Vít Procházka

Enersol a praxe

2.

Pavlína Antošová

Enersol a praxe

3.

Karel Mrákota

Enersol a praxe

4.

Jakub Kmošek

Enersol a praxe

SOŠ a SOU Hradební 1029, Hradec Králové

Mgr. Iva Tláskalová

5.

Darek Bogdány

Enersol a praxe

ISŠ Kumburská, Nová Paka

6.-8.

Jakoubek, Nepustil, Tobolka

Ing. Zbyněk Hruška

Enersol a praxe

SPŠ stavební Hradec Králové

9.

Martin Trejbal

Enersol a praxe

ISŠ Kumburská, Nová Paka

Ing. Zbyněk Hruška

10. Roman Vlasák

Enersol a praxe

SOŠ a SOU Vocelova Hradec Králové

Ing. Vladislav Košťál

11. Vít Nýdrle

Enersol a praxe

SOŠ a SOU Hradební 1029, Hradec Králové

12. Jakub Mašek

Enersol a praxe

13. David Dostál

Enersol a praxe

Hybridní automobily a elektromobily

Sluneční elektrárna Solární kolektory Úspory energií v RD Úspora energie veřejného osvětlení OZE – historie a vývoj fotovoltaiky Ekologické vytápění RD

Mgr. Iva Tláskalová Ing. Zbyněk ISŠ Kumburská, Nová Paka Hruška SOŠ a SOU Hradební Mgr. Iva 1029, Hradec Králové Tláskalová

Savoniův rotor Nízkoteplotní a vysokoteplotní tepelná čerpadla Vodní elektrárna Perspektiva malých vodních děl – MVE Spálov

Akumulace energie

11 partnerských krajů, 64 středních a vyšších odborných škol, 258 projektů, 323 žáků a studentůprojektu Enersol

ADRESÁŘ ŽÁKŮ STŘEDNÍCH ŠKOL SLOVENSKÉ REPUBLIKY VYHODNOCENÝCH NA CELOSTÁTNÍ KONFERENCI ENERSOL SK 2013 V SENICI 12. 4. 2013

8

Marek Vimpeľ Richard Melichar, Adrián Kolár Lucia Pavlíková Elena Plešová Roman Písečný Juraj Kocka, Martin Hasin Szöllősi Kristian, Maté Mészáros Artem Terentyev

9

Matúš Novotný

10

Mikuláš Rypák

11

Matej Hricko

12

Marek Výboch

1 2 3 4 5 6 7

Stredná priemyselná škola, ul. Fraňa Kráľa 20, 949 01 Nitra Stredná priemyselná škola, Komenského 2, 040 01 Košice Obchodná akadémia, Kukučínova 2,917 29 Trnava Stredná odborná škola, V.P.Tótha 31/5, 905 01 Senica Stredná odborná škola, Športová 675, 916 01 Stará Turá Stredná odborná škola technická, Družstevná 1737, 066 01 Stredná priemyselná škola,Petőfiho 2, Komárno Gymnázium, Hradná 23, 033 01 Liptovský Hrádok Stredná odborná škola pôšt a telekomunikácií, Palackého 14, 040 01 Košice Stredná odborná škola stavebná, Školská 120/8, 031 01 Liptovský Mikuláš Stredná odborná škola, Bzinská 11, 915 01 Nové Mesto nad Váhom Spojená škola - SPŠ stavebná, Kremnička 10, 974 05 Banská Bystrica

22

13

Rastislav Škoda, Mário Reichl

14 15

Mária Anna Horňáčiková Romana Trnková, Marián Betušiak

16

Tomáš Bludovič, Branislav Nemček

17

Matúš Men

18

Jozef Winkelmes

19

Monika Šrámová

20

Patrik Horáček

21

Peter Kiseľ

22

Miriam Petková

23

Andrej Molnár, Adam Barabáš

24

Filip Šima

25

Martin Turský, Ondrej Hlaváč

26

Michal Novotný, Nikolas Petruška

27

Vladimír Hireš

28

Andrea Imrichová, Lukáš Hostačný

29

Marek Mazák

30 31

Szilárd Tóth, Süli Nicolas Slavomír Koukal

32

Marek Morvay, Milan Bertók

33

Veronika Maková

34

Jozef Štekel

35

Milan Lenčo

Súkromná stredná odborná škola technická, Dr. Janského 10, 965 01 Žiar nad Hronom Obchodná akadémia, Nevädzová 3, 820 07 Bratislava Gymnázium, Hradná 23, 033 01Liptovský Hrádok Stredná odborná škola elektrotechnická, Sibírska 1, 917 01 Trnava Stredná odborná škola pôšt a telekomunikácií, Palackého 14, 040 01 Košice Stredná priemyselná škola elektrotechnická, Komenského 44, 040 01 Košice Stredná odborná škola dopravná, Zelená 2, 036 08 Martin Priekopa Stredná odborná škola elektrotechnická, Sibírska 1, 917 01 Trnava Stredná odborná škola technická, Družstevná 1737, 066 01Humenné Stredná odborná škola technická, Družstevná 1737, 066 01Humenné Stredná odborná škola technická, Ul. 1. mája 22, 953 01 Zlaté Moravce Stredná priemyselná škola elektrotechnická, Námestie SNP č. 8, 921 01 Piešťany SOŠ elektrotechnická, Komenského 50, 010 01 Žilina Stredná priemyselná škola elektrotechnická, Komenského 44, 040 01 Košice Stredná priemyselná škola, Komenského 1, 917 31 Trnava Súkromné gymnázium,Bernolákova 1061, 093 01 Vranov nad Topľou a Stredná odborná škola technická, Družstevná 1737, 066 01 Humenné Stredná odborná škola automobilová, Moldavská ceta 2, 041 99 Košice Stredná priemyselná škola, Petőfiho 2, Komárno Stredná odborná škola, Športová 675, 916 01 Stará Turá Spojená škola - SOŠ stavebná, Kremnička 10, 974 05 Banská Bystrica Gymnázium,Hradná 23, 033 01 Liptovský Hrádok Stredná odborná škola,Bzinská 11, 915 01 Nové Mesto nad Váhom Spojená škola - SOŠ stavebná, Kremnička 10, 974 05 Banská Bystrica

REPREZENTAČNÍ DRUŽSTVA ENERSOL 2013 ČESKÝCH KRAJŮ Jihočeský kraj, krajská konference 21. 2. 2013, sál zastupitelstva Jihočeského kraje v Českých Budějovicích kapitán družstva: Ing. Marcel Gause, reprezentanti a témata jejich prací: p.č.

Jméno, příjmení žáka-reprezentanta

Téma soutěžní projektové práce

1.

Andřej Aron

Elektromobil SPS E3-01

2.

Vladimír Klimeš

Snížení spotřeby elektrické energie ve škole

3.

Jan David

Měření světelného znečištění 23

název a adresa školy

Střední průmyslová škola strojní a stavební, Tábor, Komenského 1670 Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola, Písek, Karla Čapka 402/3 Střední odborná škola ekologická a potravinářská, Veselí nad Lužnicí, Blatské sídliště 600

Koordinátor/jméno, příjmení učitele, titul

Ing. Pavel Štamberk Ing. Miroslav Paul Ing. Jana Šašková

4.

Petr Šelepa

Voda nebo slunce?!

5.

Jan Vobruba


6.

Daniel Froněk

Jak škodí letecká doprava

7.

Lukáš Mikl

Motorová vozidla šetrná k prostředí

Vyšší odborná škola, Střední průmyslová škola automobilní a technická, České Budějovice, Skuherského 1274/3 Střední odborná škola ekologická a potravinářská, Veselí nad Lužnicí, Blatské sídliště 600 Vyšší odborná škola, Střední průmyslová škola automobilní a technická, České Budějovice, Skuherského 1274/3 Střední průmyslová škola strojní a stavební, Tábor, Komenského 1670

Ing. Jan Fau Ing. Jana Šašková Ing. Jan Fau Ing. Pavel Štamberk

Jihomoravský kraj, krajská konference 20. 2. 2013, Zámek v Letovicích kapitán družstva: Ing. Jaroslav Doskočil, reprezentanti a témata jejich prací: 1.

Kamil Šamonil

Ing. Jan Hlubinný vrt pro TČ na Skalním Masarykova střední škola Letovice Pořízek, mlýně v Moravském krasu

2.

Filip Ryšavý

Bioplynová stanice Miroslav

3.

Pavel Horáček

Energie našich dětí - tepelné čerpadlo

4.

Miroslav Odvárka

Slaměný dům

5.

Matěj Gryc

Tak trochu jiný pohled na marihuanu

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Ing. Ivo Hamerník

6.

Radek Dočkal

Emise spalovacích motorů

Střední škola dopravy, obchodu a služeb Moravský Krumlov

Ing. Martin Bochniček

7.

Dana Renzová

Putovní pohár Enersolu

Masarykova střední škola Letovice Jiří Brtnický

Ing. Radovan Besednjak Alena Masarykova střední škola Letovice Doskočilová Ing. Blanka Masarykova střední škola Letovice Nevyhoštěná SOŠ a SOU Znojmo

Karlovarský kraj, krajská konference 14. 2. 2013, sál Městského úřadu v Chebu kapitán družstva: Mgr. Tomáš Mašek, reprezentanti a témata jejich prací: 1.

Petr Rehák

Úspory v energetice nástrojem virtuální instrumentace


2.

David Šimandl

Aplikace vodíku


3.

Ondřej Kocum

Větrná elektrárna: Tacke 600


4.

Barbora Rustlerová

Solární panely ve stáji Waldsassen

Integrovaná střední škola Cheb, Obrněné brigády 6, 350 11 Cheb

5.

Jindřich Kastl

Větrná elektrárna: Tacke 600


24

Ing. Martina Cupalová, Ing. Alexander Fales Ing. Martina Cupalová, Ing. Alexander Fales

Mgr. Peter Randis Mgr. Václav Polívka Mgr. Peter Randis

6.

Petr Rehák


Úspornost světelných zdrojů

Ing. Martina Cupalová, Ing. Alexander Fales

Královéhradecký kraj, krajská konference 15. 2. 2013, Konferenční sál SOŠ a SOU Hradební kapitán družstva: Ing. Luboš Malý, reprezentanti a témata jejich prací: Obnovitelné zdroje elektrické

1.

Darek Bogdány energie - historie a vývoj

ISŠ Kumburská Nová Paka

2.

Martin Trejbal


3.

Roman Vlasák

4.

Karel Mrákota

5.

Vít Nýdrle

Vodní elektrárna

SOŠ a SOU, Hradební 1029 500 03 Hradec Králové

Ing. Václav Hájek Ing. Lukáš Nepokoj Ing. Malý Luboš Ing. Evžen Novák

6.

Jakub Mašek

Perspektiva malých vodních děl - vodní elektrárna Spálov


Ing. Malý Luboš

7.

David Dostál

Akumulace energie

SOŠ a SOU, Hradební 1029 500 03 Hradec Králové

Mgr. Ivana Tláskalová

fotovoltaiky

Savoniův motor Nízko a vysokoteplotní tepelná čerpadla Úspory energií v rodinném domě

SOŠ a SOU Vocelova HK ISŠ Kumburská Nová Paka

Ing. Malý Luboš

Liberecký kraj, krajská konference 13. 2. 2013, sál zastupitelstva Libereckého kraje kapitán družstva: Ing. Zdeněk Krabs, reprezentanti a témata jejich prací: 1.

Leon Rybář


2.

Tomáš Bárta

3.

Tomáš Bígl

4.

Petr Bernat

5.

David Schindler

6.

Dominik Novotný

SOŠaG Liberec, Na Bojišti 15, příspěvková organizace SOŠaG Liberec, Na Bojišti 15, Peltierův článek příspěvková organizace Obchodní akademie, Hotelová Úspory ve spotřebě zemního plynu škola a Střední odborná škola, na vytápění budovy školy Turnov, Zborovská 519, příspěvková organizace Porovnání úspory energií mezi SOŠaG Liberec, Na Bojišti 15, elektronickými sušiči rukou a příspěvková organizace papírovými ručníky SPŠ stavební Liberec 1, Sokolovské náměstí 14, Energeticky soběstačné obce příspěvková organizace SPŠ stavební Liberec 1, Sokolovské náměstí 14, Čistý zdroj energie příspěvková organizace

7.

Barbora Šádková

Hrajeme si s fyzikou - energie a SOŠaG Liberec, Na Bojišti 15, příspěvková organizace její zdroje

Petr Valenta Petr Valenta Jan Burda Petr Valenta Klára Tomášková, Ing. Klára Tomášková, Ing.

Vladimíra Erhartová, RNDr.

Pardubický kraj, krajská konference 1. 3. 2013, Sál SOŠE a SOU Do Nového Pardubice kapitán družstva: Ing. Jiří Huráň, reprezentanti a témata jejich prací: 1.

Zdeněk Svoboda

Tepelné čerpadlo vzduch voda s aktivní rekuperací

2.

René Faktor

Měniče pro solární elektrárny

25

SOU plynárenské, Poděbradská 93, Pardubice SOŠEaS a SOU, Do Nového 1131, Pardubice

Jitka Duchová, Ing. Josef Daněk, Ing.

3.

Zdeněk Vašák

Solární zdroj pro rodinný dům

SOŠEaS a SOU, Do Nového 1131, Pardubice

Josef Daněk, Ing.

4.

Rudolf Hanke

Teplovzdušné vytápění


Jitka Duchová, Ing.

5.

Lukáš Karásek

Solární systémy na pardubických školách


Vladimír Hlaváček,Ing

6.

Milan Brzek

Solární systémy na pardubických školách


Vladimír Hlaváček,Ing

7.

Grafický návrh logotypu a Jakub Vondrák designu webových stránek Enersol


Petr Hrnčíř, Ing.

Plzeňský kraj, krajská konference 7. 3. 2013, Konferenční sál SOU elektrotechnické Plzeň kapitán družstva: Karel Weber, reprezentanti a témata jejich prací: 1.

Kolařík Zbyněk OZE - MVE Vydra

SOUE, Vejprnická 56, Plzeň

2.

Fúdorová Kateřina

MVE Plzeň - Doudlevce

SOUE, Vejprnická 56, Plzeň

3.

Dvořák Martin

test

SŠ INFIS, Klatovská 200g, Plzeň

4.

Štrunc Michal

Umělá fotosyntéza - budoucí zdroj energie?

SOUE

test

SPŠD, Karlovarská 99, Plzeň

5. 6.

Homolková Tereza Nachtmanová Karolína

Umělecké zpracování keramiky SOU Horní Bříza, U Klubu 302 - vodní mlýn

ing. Anna Pentková ing. Anna Pentková Mgr. Lopatová Pavla Mgr. Aleš Křivánek ing. Jana Jindřichová ing. Svitáková Jaroslava

Hlavní město Praha, krajská konference 6. 3. 2013, školní jídelna SŠ COPTH Praha kapitán družstva: Mgr. Josef Ležal, reprezentanti a témata jejich prací: 1.

Šindler Vladimír

Energetické zpracování odpadů

2.

Černý Vojtěch

Recyklace elektroodpadů

3.

Hrabánková Pavla

Energie ze skládky

4.

Berežná Dominika

5.

Ing. Libuše Tillová.

Venkovní učebna ekologie

VOŠS a SPŠS, Dušní 17, Praha SŠ-COPTH, Poděbradská 1/179, Praha 9 SPŠd,a.s., Plzeňská 298, Praha 5 SPŠd,a.s., Plzeňská 298, Praha 5

Juříček Miroslav

Likvidace solárních panelů

SPŠd,a.s., Plzeňská 298, Praha 5

Mgr. Jindřich Hliněnský

6.

Mikulka Daniel

Alternativní paliva



7.

Zach Vítězslav

SOUBOR plakátů ENERSOL



26

Martina Prknová Mgr. Jindřich Hliněnský Mgr. Jindřich Hliněnský

Středočeský kraj, krajská konference 26. 2. 2013, Městské divadlo „Na poště“ v Benešově kapitánka družstva: Ing. Magda Bořilová, reprezentanti a témata jejich prací: Obchodní akademie Neveklov, Školní 303, Neveklov

Ing. Václava Netolická Ing. Magdaléna Bořilová

1.

Koubek Tomáš Japonské topoly jako OZE

2.

Kňavová Jana

Úspora el.energie v domě pomocí pohybových čidel

Střední zdravotnická škola, Benešov, Máchova 400

3.

Bořilová Simona

Dokonalá recyklace

Vyšší odborná škola a Střední zemědělská škola, Benešov, Mendelova 131

4.

Radová Veronika

Vytápění pomocí automatických kotlů

Obchodní akademie Neveklov, Školní 303, Neveklov


5.

Zderadičková Jitka

Bioplynová stanice Maršovice

Obchodní akademie Neveklov, Školní 303, Neveklov


6.

Bejbl Vlastimil

LPG

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Vlašim, Zámek 1

Jaroslava Kršková

7.

Mašková Jana

Vznik a zánik Země (video)

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola, Kladno, Jana Palacha 1840


Ing. Alena Fraitová

Kraj Vysočina, krajská konference 22. 2. 2013, Velký sál Městského kina v Jihlavě kapitán družstva: Mgr. Josef Váca, reprezentanti a témata jejich prací: 1.

Michaela Svobodová

Výskyt CO2 ve škole

2.

Tomáš Ondroušek

Vytápění RD tepelným čerpadlem

3.

Michal Brückner

Výkon zdroje energie pro domácnost?

4.

Pavel Hajný

Pravda o "úsporných žárovkách"

5.

Jan Stříteský

Spalovny odpadu

6.

Jakub Jindra

Trombeho stěna

Střední škola obchodu a služeb Jihlava, K. Světlé 2, 58601 Střední škola řemesel a služeb Velké Meziříčí, Hornoměstská 35, 59401 Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola Žďár n. S., 59101 Střední škola technická Žďár n. S., Strojírenská 6, 59171 Střední škola obchodu a služeb Jihlava, K. Světlé 2, 58601 Střední průmyslová škola Třebíč, Manž. Curieových 734, 67401

Eva Lemberková, Mgr. Josef Mejzlík, Ing. Milan Řehoř, Ing. Jiří Neuman, Mgr. Eva Lemberková, Mgr. Božetěch Vostál, Ing.

Zlínský kraj, krajská konference 5. 3. 2013, konferenční sál Jizerka SOŠ Otrokovice kapitán družstva: Mgr. Libor Basel, reprezentanti a témata jejich prací: 1.

Petr Dostál

Porovnání kotlů na biomasu

SPŠ stavební Val. Meziříčí, Máchova 628

Petr Pobořil, Ing.

2.

David Uherek

Energie budoucnosti

SŠPHZ Uh. Hradiště, Kollárova 617

Marie Mgr.

3.

Jakub Horák

Porovnání dvou kvalitních ekologických zdrojů tepla

SPŠ stavební Val. Meziříčí, Máchova 628

Petr Pobořil, Ing.

4.

Nikol Flašarová Šetření vody pomocí perlátorů

SOŠ Otrokovice, tř. T. Bati 1266

Markéta Kraváčková, Mgr.

5.

Pavel Vida

Výroba bioropy

SOU Uh. Brod, Sv. Čecha 1110

Jan Weiser, Ing.

6.

Martin Výmola

Inteligentní domy

SŠ-COPT Kroměříž, Nábělkova 539

Martin Mgr.

27

Šiková,

Doležal,

7.

Jakub Jordán

1.

Marek Vimpeľ

Fotovoltaické elektrárny

SŠ-COPT Kroměříž, Nábělkova 539

Věroslav Mgr.

Vala,

Reprezentační družstvo Slovenska, kapitán družstva: Mgr. Pavol Paradeiser Stredná priemyselná škola, ul. Fraňa Kráľa 20, 949 01 Nitra

2. Richard Melichar

Efektívny zosilňovač s plávajúcim napájacím napätím Porovnávanie svetelných zdrojov

3. Lucia Pavlíková

World ecotales cup

Obchodná akadémia, Kukučínova 2, 917 29 Trnava

4. Elena Plešová

Pasívny dom

Stredná odborná škola, V.P. Tótha 31/5, 905 01 Senica

5. Adam Barabáš

Multimediálny osvetlenia

6. Filip Šima

Solárny dom

Stredná priemyselná škola elektrotechnická, Námestie SNP č. 8, 921 01 Piešťany

7. Martin Turský

Automatizovaný solárny tracker

Stredná odborná škola škola elektrotechnická, Komenského 50, 010 01 Žilina

8. Michal Novotný

Vodík ako palivo budúcnosti

Stredná priemyselná škola elktrotechnická, Komenského 44, 040 01 Košice

stĺp

verejného

Stredná priemyselná škola, Komenského 44, 040 01 Košice

Stredná odborná škola technická, zl. 1. mája, 953 01 Zlaté Moravce

Reprezentační družstvo Slovinska, kapitán družstva: Janko Brejc 1.

Blaž Možina Přestavba automobilu SMART Šolski Center – Šola za strojnišstvo, Škofja z bezninového na elektrický Loka pohon

2. Rok Vreček 3. Matic Ostrelič

Reprezentační družstvo Polska, kapitánka družstva: Bartek Naumocicz 1.

2.

Laura Frenczko

Zespól szkól technicznych "Mechanik", 58 500 Jelenia Góra, Obroncow Pokoju 10

Magdalena Konieczek

Reprezentační družstvo Rakouska, kapitáni: DI Wolfgang Schumann, Mag.Dr. Franz Brandl 1. Maximilian Haas 2. Michael Maurer 3. Paul Sonnleitner 4. Horst Paar 5. Dominik Hartl 6

Andreas Buchner

Optimalizace přísunu čističky odpadních vod

HTBL Hollabrunn Manfred A-2020 Hollabrunn, Anton Schüttengruber, koordinátor Ehrenfriedstraße 10

Auswertungsmodul für KlimaLüftungsanlagen Grundlafen zur Errichtung von autarken Energieversorgungen Litec - HTL 2, Paul-Hahn-Str. 4, 4020 Linec Mechanischer Speicher Energiemonitoring

28

energie

Reprezentační družstvo Německa, kapitánka: Kerstin Janke 1.

Matthias Frank Realschule im Stiftland, 95 652 Waldsassen

2.

Luca Mühlmeier

Glasschaum-ein ungGlaschaum - ein ungewöhliches Dämmmaterial. Die Herstellung. Skelná pěna - nezvyklý zateplovací materiál Vor Ort - Einsatz des Glasschaummaterials. Místní využití skelné pěny jako zateplovacího materiálu

Reprezentační družstvo České republiky, kapitán: Mgr. Josef Váca p.č.

Jméno, příjmení žáka

KRAJ

název a adresa školy

NÁZEV PROJEKTU

1.

Petr Rehák

KARLOVARSKÝ



2.

MichaelaSvobodová

VYSOČINA

Střední škola obchodu a služeb Jihlava, K. Světlé 2


3.

Tomáš Koubek

STŘEDOČESKÝ

Obchodní akademie Neveklov, Školní 303

Japonské topoly, jako OZE

4

Ondřej Aron

JIHOČESKÝ

SPŠ strojní a stavební Tábor, Komenského 1670

Elektromobil

5.

Leon Rybář

LIBERECKÝ

SOŠ a Gymnázium Liberec, Na Bojišti 15


6.

Darek Bogdány

KRÁLOVÉHRADECKÝ

ISŠ Nová Paka, Kumburská

Obnovitelné zdroje elektrické energie-historie a vývoj fotovoltaiky

7.

Kamil Šamonil

JIHOMORAVSKÝ

Masarykova střední škola Letovice, Tyršova 500

Hlubiný vrt pro TČ na Skalním mlýně v Moravském krasu

8.

Petr Dostál

ZLÍNSKÝ

SPŠ stavební Valašské Meziříčí, Máchova 628


9.

Miroslav Juříček

PRAHA

SPŠ dopravní, Plzeňská 298, Praha 5

Likvidace fotovoltaických panelů

10.

Kateřina Fúdorová

PLZEŇSKÝ

SOU elektrotechnické Plzeň, Vejprnická 56

Malá vodní elekrárna v Plzni, Doudlevce

11.

Zdeněk Svoboda

PARDUBICKÝ

SOU plynárenské, Pardubice, Poděbradská 93

Tepelné čerpadlo vzduch-voda, s aktivní rekuperací

29

VÝSLEDKOVÁ LISTINA CELOSTÁTNÍ KONFERENCE, ENERSOL ČR 2013, 21. – 22. 3. 2013, Cheb. KATEGORIE ENERSOL A PRAXE 1. místo

Tomáš Koubek

Středočeský

Japonské topoly jako OZE

2. místo

Michaela Svobodová

Vysočina


3. místo

Petr Rehák

Karlovarský


4. místo

Ondřej Aron

Jihočeský

Elektromobil SPS E3-01

5. místo

Michal Brückner

Vysočina

6. místo

Leon Rybář

Liberecký

7. místo

Zdeněk Svoboda

Pardubický

8. místo

Darek Bogdány

Královéhradecký

9. místo

Jana Kňavová

Středočeský

10. místo

Martin Trejbal

Královéhradecký

Savoniův rotor

11. místo

Kamil Šamonil

Jihomoravský

Hubinný vrt pro TČ na Skalním mlýně v Moravském krasu

12. místo

Petr Dostál

Zlínský


13. místo

Vladimír Šindler

Praha

14. místo

Vladimír Klimeš

Jihočeský

15. místo

David Šimandl

Karlovarský

Aplikace vodíku

16. místo

Lukáš Martinák

Zlínský

Energie budoucnosti

17. místo

René Faktor

Pardubický

Měniče pro solární elektrárny

18. místo

Filip Ryšavý

Jihomoravský

Bioplynová stanice a její provoz

19. místo

Zbyněk Kolařík

Plzeňský

OZE - MVE Vydra

20. místo

Tomáš Bárta

Liberecký

Peltierův článek - Výroba elektrické energie

21. místo

Vojtěch Černý

Praha

Recyklace elektroodpadů

22. místo

Kateřina Fúdorová

Plzeňský

MVE Plzeň - Doudlevce

30

Výkon zdroje energie pro domácnost? Úspora energie ve výtahovém průmyslu TČ vzduch - voda s aktivní rekuperací OZ elektrické energie historie a vývoj fotovoltaiky Úspora el. energie v domě za pomocí pohybových čidel

Energetické zpracování odpadů Snížení spotřeby elektrické energie ve škole mimo vyučování

66 b. 64 59 57 54 54 53 53 52 50 50 50 49 47 44 43 41 39 38 33 32 31

KATEGORIE ENERSOL A INOVACE 54 b.

1. místo Miroslav Juříček

Praha

Likvidace fotovoltaických panelů

2. místo Jan Stříteský

Vysočina

Spalovny odpadů

50

3. místo Jitka Zderadičková

Středočeský

Bioplynové stanice

49

4. místo Matěj Gryc

Jihomoravský

49

5. místo Michal Štrunc

Plzeňský

Tak trochu jiný úhel pohledu na konopí Umělá fotosyntéza - budoucí zdroj energie?

6. místo Eliška Kotounová

Jihočeský


46

7. místo Vít Nýdrle

Královéhradecký

Vodní elektrárny

41

8. místo David Schindler

Liberecký

Energeticky soběstačné obce

40

9. místo Pavel Vida

Zlínský

Výroba bioropy z řas

35

KATEGORIE ENERSOL A POPULARIZACE

všichni zúčastnění byli odměněni účastí na mezinárodní přehlídce v Táboře. Porota se rozhodla nebodovat žákovské výrobky zaměřené na propagaci projektu Enersol 2013

Dana Renzová

Jihomoravský

Putovní pohár ENERSOLU

Barbora Šádková

Liberecký

Hrajeme si s fyzikou - energie a její zdroje

Vítězslav Zach

Praha

Soubor plakátů ENERSOL

Jana Mašková

Středočeský

Vznik a zánik Země (video)

Michal Bartoš

Vysočina

Carbon Dioxide

Jakub Vondrák

Pardubický

Grafický návrh logotypu

Karolína Machtmanová

Plzeňský

Keramický mlýn

VÝSLEDKOVÁ LISTINA ODBORNÉHO TESTU pořadí 1. 2. 3. 4. 5.

kraj

body celkem

Vysočina Jihomoravský Zlínský Středočeský Královéhradecký Jihočeský

1020,00 990,00 980,00 975,00 975,00 960,00 31

47

Plzeňský Praha Pardubický Karlovarský Liberecký

6. 7. 8. 9.

960,00 855,00 790,00 765,00 690,00

VÝSLEDKOVÁ LISTINA DRUŽSTEV KRAJ

KRAJ VYSOČINA

STŘEDOČESKÝ KRAJ

BODY CELKE M

POŘADÍ

249

1

245,5

2

SOUTĚŽÍCÍ

BODY PREZENTACE

Michaela Svobodová Michal Brückner Jan Stříteský Michal Bartoš Jakub Jindra Ondřej Jedlička

64 54 50 30

Tomáš Koubek

66

Jana Kňavová

52

Jitka Zeradičková

49

Jana Mašková

30

Simona Bořilová

JIHOMORAVSKÝ KRAJ

PRAHA

JIHOČESKÝ KRAJ

218

207,5

198

3

4

5

NEOBSAZENA KATEGORIE POPULARIZACE

Jan David Daniel Froněk 32

25,5 25,5

25,5

Vlastimil Bejbl Kamil Šamonil Filip Ryšavý Matěj Gryc Dana Renzová Miroslav Odvárka Radek Dočkal Vladimír Šindler Vojtěch Černý Miroslav Juříček Vítězslav Zach Daniel Mikulka Pavla Hrabánková Ondřej Aron Vladimír Klimeš Eliška Kotounová

BODY TEST

23 50 39 49 30

49 32 54 30

57 47 46

25 25

18,5 24

23 25

PLZEŇSKÝ KRAJ

KRÁLOVÉHRADECKÝ KRAJ

LIBERECKÝ KRAJ

ZLÍNSKÝ KRAJ

194

193

191,5

177

6

7

8

9

Kolařík Zbyněk Fúdorová Kateřina Michal Štrunc Karolína Machmanová Martin Dvořák Tereza Homolková Darek Bogdány Martin Trejbal

38 31 47 30

Vít Nýdrle

41

NEOBSAZENA KATEGORIE ULARIZACE

Jakub Mašek Roman Vlasák Leon Rybář Tomáš Bárta David Schindler Barbora Šádková Tomáš Bígl Dominik Čmuchálek Petr Dostál Lukáš Martinák Pavel Vida NEOBSAZENA KATEGORIE POPULARIZACE

Martin Výmola Jakub Horák Zdeněk Svoboda René Faktor PARDUBICKÝ KRAJ

KARLOVARSKÝ KRAJ

163,5

141,5

10

11

54 33 40 30

50 43 35

24 25

11 23,5

24 25 53 41

NEOBSAZENA KATEGORIE INOVACE

Jakub Vondrák Rudolf Hanke Zdeněk Vašák Petr Rehák David Šimandl

30

59 44

16 23,5

NEOBSAZENA KATEGORIE INOVACE NEOBSAZENA KATEGORIE POPULARIZACE

Barbora Rustlerová Ondřej Kocum

33

53 50

25 23

16,5 22

VÝSLEDKOVÁ LISTINA MEZINÁRODNÍ KONFERENCE ENERSOL EU 2013, Tábor, 18. – 19. 4. 2013: A) SOUTĚŽ JEDNOTLIVCŮ: pořadí 1. 2. 3.

Jméno, příjmení Michaela Svobodová Tomáš Koubek Lucia Pavlíková

4.

Darek Bogdány

5.

Ondřej Aron

6.

Petr Rehák

7.

Kamil Šamonil

8. 9. 10.

Richard Melichar Laura Frenczko Miroslav Juříček

11.

Maximilian Haas

12. 13.

Andreas Büchner Elena Plešová

14.

Horst Paar

15.

Adam Barabáš

16.

Blaš Možina

17.

Marek Vimpeľ

18.

Filip Šíma

19.

Petr Bernát

20.

Paul Sonnleitner

21. 22.

Michal Novotný Rudolf Hanke

23.

Dominik Hartl

24.

Martin Turský

25.

Mathias Frank

26.

Luca Mühlmaier

téma Výskyt CO₂ ve škole Japonské topoly, jako OZE World ecotales cup OZ elektrické energie-historie a vývoj fotovoltaiky Elektromobil Úspory v energetice nástrojem virtuální instrumentace Hlubinný vrt pro TČ na Skalním mlýně v Moravském krasu Porovnávanie svetelných zdrojov Likvidace fotovoltaických panelů Alternativní zdroje pro čističku odpadních vod Monitorování energie Pasívny dom Grundlafen zur Errichtung von autarken Energieversorgungen Multimediálny stĺp veřejného osvetlenia Přestavba automobilu SMART z benzinového na elektrický pohon Efektívny zosilňovač s plávajúcim napájacim napätím Solárny dom Úspora energie ve výtahovém průmyslu Auswertungsmodul für KlimaLüftungsanlagen Vodík, jako palivo budúcnosti TČ vzduch-vody s aktivní rekuperací Ukládání energie do setrvačníku automobilu Automatizovaný solárny tracker Skelná pěna – nezvyklý zateplovací materiál Místní využití skelné pěny jako zateplovacího materiálu

34

Počet bodů 69,02 66,97 63,01 61,04 60,10 58,98 57,02 56,95 53,01 52,99 52,93 50,97 50,96 50,03 50,03 50,01 49,01 48,02 48,01 46,92 45,04 45,01 44,06 42,98 42,97 36,00

B) SOUTĚŽ DRUŽSTEV pořadí

1.

2.

3.

Partnerská země projektu

ČESKÁ REPUBLIKA

SLOVENSKO

RAKOUSKO

Počet bodů

197

171

154

4.

NĚMECKO

79

5.

POLSKO

53

6.

SLOVINSKO

50

35

Jména soutěžících

body jednotlivců

Michaela Svobodová

69

Tomáš Koubek

67

Darek Bogdány

61

Lucia Pavlíková

63

Richard Melichar

57

Elena Plešová

51

Maxmilian Haas

53

Andreas Büchner

51

Horst Paar

50

Matthias Frank

43

Luca Mühlmeier

36

Laura Frenczko

53

Blaž Možina

50

UKÁZKOVÉ PŘÍKLADY ŽÁKOVSKÝCH PROJEKTŮ ENERSOL 2013: 1. PROJEKT

Žák: Škola: Téma projektu: Koordinátor:

Zdeněk Svoboda SOU plynárenské Pardubice, Poděbradská 93 Tepelné čerpadlo vzduch-voda s aktivní rekuperací Ing. Jitka Duchková

Tepelné čerpadlo vzduch - voda s aktivní rekuperací 1. Úvod

Toto téma jsem si vybral díky své brigádě ve firmě, která se zabývá ekologickým vytápěním pomocí tepelných čerpadel vzduch - voda. Dle mého názoru je toto téma velice zajímavé vzhledem k ekologii a úsporám energií. Je to nový obor, který se pořád vyvíjí. Tepelná čerpadla mě oslovila, pomáhal jsem při jejich realizaci a myslím si, že mají budoucnost.Ekologické vytápění je v nynější době do značné míry diskutovaný pojem. Z dnešního pohledu vývoje cen energií se hledají levnější a vhodnější způsoby vytápění s možností využití alternativních zdrojů a úsporných opatření. Zájem spotřebitelů o ekologické a levné zdroje vytápění je značný, ale informovanost potenciálních spotřebitelů je v tomto směru zatím malá. Úspory energií lze dosáhnout zvýšením jejího efektivního využívání ve spojení s její sníženou spotřebou. Další aspekt, který ovlivňuje ekologické vytápění a úsporu energií je ekonomická návratnost zvoleného řešení. Tepelná čerpadla vzduch - voda s aktivní rekuperací jsou jak ekologická, tak i úsporná.

2. Charakteristika tepelných čerpadel

Tepelná čerpadla jsou moderními zdroji vytápění s minimálními provozními náklady a s minimálním vlivem na životní prostředí. Princip tepelného čerpadla je znám už přes 60let. Rozsáhlejší využití tepelných čerpadel pro vytápění však nastalo teprve se zvýšením cen energií. Tepelné čerpadlo je zařízení, které dokáže odebírat teplo z okolí a využít jej pro vytápění nebo ohřev vody. V okolním prostředí (vzduch, voda, země) jsou obrovské přírodní zdroje energie o nízké teplotní úrovni. Tyto zdroje energie mohou být využity pro vytápění objektů jen tehdy, je-li jejich tepelná energie přečerpána pomocí zařízení na vyšší teplotní úroveň. Tepelná čerpadla jsou tedy zařízení, která odejmou tepelnou energii z výše uvedených prostředí a využijí její tepelný potenciál. Užitné teplo se skládá z tepla, které bylo zdroji tepla odejmuto jeho ochlazením a z tepla, které odpovídá pohonné energii. Tepelné čerpadlo pracuje, pokud je venkovní teplota vyšší než -15°C. V našich zeměpisných podmínkách nelze tedy spoléhat na vytápění tepelným čerpadlem typu vzduch - voda celoročně, ale pokryje řádově 80-85% všech dní v roce.Aktivní rekuperace probíhá v rekuperační jednotce, která odsávanému znečištěnému vzduchu z objektu průchodem přes výměník vzduch - medium odebírá tepelnou energii a ochlazený odpadní vzduch vyfukuje ven. Energie nashromážděná v mediu jde z výměníku do tepelného čerpadla, kde se ještě znásobí. Odsud putuje do výměníku vzduch - medium, kde je předána tepelná energie procházejícímu čistému vzduchu. Čistý vzduch se při průchodu jednotkou zbaví prachových a jiných částic a je dopraven zpět do objektu.

36

3. Provoz tepelného čerpadla a rekuperace

Princip funkce tepelného čerpadla Základní myšlenkou tepelného čerpadla je přečerpání nízko-potencionální tepelné energiena energii s vyšším tepelným potenciálem. Nositelem energie je v tomto případě tekutina(chladivo), kdy podle platných fyzikálních zákonů dochází při jejím odpařování kodnímání tepla jejímu okolí a naopak k předávání tepla při její kondenzaci. Základnípodmínkou je ovšem existence prostředí, ze kterého je možné trvale odebírat tepelnou energii. Tepelné čerpadlo se skládá ze čtyř základních částí: kompresoru, kondenzátoru,expanzního ventilu a výparníku. Ve výparníku tepelného čerpadla dochází k odpaření chladiva a tudíž přeměně kapaliny na plyn, který je poté kompresorem stlačen. Díkystlačení dochází k zahřátí plynu na teplotu, při které plyn v kondenzátoru zkapalní. Mění tedy své skupenství a předává energii svému okolí, kterou je možno dále využívat.V expanzním ventilu se chladivo vrátí na původní nízký tlak, a oběh se opakuje. Zdrojem nízko-potenciálního tepla mohou být zemní kolektory, zemní vrty, spodní voda, vzduch, případně řeka, jezero, rybník. Nejdostupnějším zdrojem tepla je vzduch. Jeho nevýhodou je, že v době největší potřeby tepla v zimním období má nízkou teplotu a tepelné čerpadlo pracuje s nízkým topným faktorem. Při nízkých venkovních teplotách vzduchu je vhodná kombinace s jiným zdrojem tepla, který doplňuje tepelné čerpadlo. Takovým zdrojem tepla bývá nejčastěji elektrický nebo plynový ohřev – elektrokotel, přímotopy, plynový kotel.

Tepelné čerpadlo ELAIR 10UT-V

Rozsah teplot pro provoz zařízení - 15 °C až + 22 °C Doporučený výkon OS: 8,5 - 12 kW pro nízkoteplotní vytápění, teplota topné vody do 50 °C. Průtok vzduchu: 2400 - 3500 m3/hod Celková povolená tlaková ztráta připojeného vzduchového potrubí: max. 100 Pa / 2500 m3/hod Hluk: 58 dB/1m Napájení: třífázové 3x 400V / 50 Hz Celkový příkon: max. 5600 W Rozměry zařízení: š/h/v: 1490 x 910 x 610 mm Hmotnost: 210 kg Jednotka není určena pro provoz ve venkovním prostředí Oblast použití:  Školy, kanceláře, rodinné domy, komerční prostory, apod.  Do původních OS se zdrojem teplé vody, tento zdroj tepla lze použít pro dotápění objektu.  Do nových OS (nízko-energetické domy apod.). Ideálních úspor energií lze dosáhnout při kombinaci s aktivní rekuperací (např. ELAIR 2,5 A/C); téměř žádné ztráty. Vlastnosti zařízení: 

   

Konstrukce ELAIR 10 UT vychází ze skutečnosti, že nemá smysl topit tepelným čerpadlem za všech podmínek, kdy hlavně při velice nízkých venkovních teplotách je účinnost tepelného čerpadla malá.Naopak po velkou většinu topného období, kdy teploty neklesají dlouhodobě pod 5°C, zajistí úsporné vytápění. Za každých podmínek zajistí max. možnou teplotu topné vody pro zabezpečení maximální účinnosti a výkony radiátorů. Pro nízkoteplotní OS (podlahové vytápění) je možné napojení na akumulační nádrže s odběrem teplé vody přes směšovací ventil, který upraví teplotu pro OS. Kompaktní konstrukce zajišťuje jednoduchou instalaci a snadnou údržbu. Dlouhá životnost zařízení (15 let) díky kvalitním dílům požitých od renomovaných výrobců.

37

Maximální úspory na vytápění je dosaženo inteligentním řízením, které zajistí optimální provoz tepelného čerpadla a dokáže maximálně využít jeho výhody a použitím kompresoru pro médium R407C, které zajistí vysokou účinnost i při nízkých teplotách venkovního vzduchu.  Možnost využít pro nasávání vzduchu z nepoužívaných prostor s odpadním/ztrátovým teplem, což zajistí vyšší účinnost tepelného čerpadla i při velmi nízkých venkovních teplotách  Možnost funkce s nezávislým zdrojem tepla pro dotápění. Umístění zařízení  sklepy, chodby, garáže, technické místnosti, přístřešky apod.  Přístroj se nesmí instalovat ve volném venkovním prostředí a prostředí s teplotou nižší než +5°C  Doporučuje se umístit zařízení na pevné podlaze s minimální nosností 250 kg/m2 Sklon zařízení musí být maximálně do 5° od horizontální polohy. To platí také pro přepravu a instalaci. Je možno naklopit zařízení o max. 40°, potom ovšem po ustavení na místo je nutné ustálenípo dobu minimálně 48 hodin. Tepelné čerpadlo ELAIR 10UT-V využívá jako zdroj tepelné energie pro vytápění a ohřev vody vzduch. Díky odebírání tepelné energie ze vzduchu odpadá nutnost zajišťovat dopravuvzduchu do tepelného čerpadla a odebíráním jeho tepelné energie se neničí životní prostředí ani příroda. Zásoba tepelné energie ve vzduchu je obrovská a energii lze odebírat i při teplotách pod bodem mrazu. Přívod a odvod vzduchu K přívodu vzduchu je použito dvojité potrubí o Ø 200 mm, k odvodu vzduchu potrubí Ø 315 mm. Potrubí by mělo být instalováno tak, aby po celé délce nebyl nikde zmenšen jeho průřez, nesmí být zdeformované a ohyby musí být provedeny s dostatečně velkým poloměrem oblouku. Potrubí by na obou stranách mělo být zakončeno vhodnými kryty. Lze využít přihřátí vstupního vzduchu „odpadním“ teplem z okolí přívodního potrubí (sklepy, chodby, technologické místnosti). Čím delší je přívodní potrubí a čím vyšší je teplota jeho okolí, tím víc se přiváděný vzduch ohřeje. Odvod kondenzátu Uvnitř TČ může za provozu na jednotlivých prvcích kondenzovat vzdušná vlhkost.Vzniklá voda stéká do odkapávacích otvorů uvnitř zařízení. Na spodní straně přístroje je vývod kondenzátu, 3/4“ hadice. Tato hadice se potom zavede do odpadu. Připojení výstupu topné vody k OS Zapojení k soustavě ÚT doporučujeme svěřit odborné firmě. Tlak vody v soustavě může dosáhnout až 2,5 baru a jakékoliv netěsnosti mohou vést ke ztrátě topné vody, snížení výkonu soustavy a v krajním případě i k poruše TČ.Pokud se ELAIR 10UT instaluje do soustavy ke stávajícímu nezávislému zdroji (elektrokotel, plynový kotel apod.), lze využít stávající expanzní nádobu a další již není nutné instalovat. Údržba Součástí přírub obou přívodů čistého venkovního vzduchu je zásobník pro vložení speciálního filtru. Tento filtr čistí venkovní vzduch od větších pevných částic a je nutno jej měnit v intervalech podle stupně znečištění nasávaného vzduchu. Znečištěný filtr podstatně snižuje účinnost tepelného čerpadla a může způsobit i jeho nefunkčnost. Minimálně 1 x za půl roku nebo dle druhu a míry znečištění vzduchu v objektu, kde je zařízení instalováno i častěji, je nutno odstranit prach a ostatní nečistoty z obou tepelných výměníků a minimálně 1 x za rok (nejlépe před zahájením topné sezony), nebo po dlouhodobém vypnutí jednotky, provést celkovou revizi tepelného čerpadla a vyčištění celé jednotky. Výhody energetické Kompresorové tepelné čerpadlo poháněné elektřinou šetří průměrně 65% elektřiny, která by byla ve srovnatelném případě spotřebována v elektricky vytápěném objektu. Výhody ekologické Nízká energetická náročnost a využití přírodní energie snižuje zátěž na životní prostředí. Oproti běžným způsobům vytápění nezatěžuje naše ovzduší množstvím škodlivých látek 

38

Bezpečný provoz Při provozu tepelného čerpadla nehrozí nebezpečí výbuchu či vznícení nebo otrava oxidem uhelnatým.

Rekuperace

Rekuperací rozumíme zpětné získávání tepla při větrání, kdy odváděný vzduch z místnosti předává energii vzduchu, který je do místnosti přiváděn. Konstrukčně se při rekuperaci používají různé druhy výměníků, nejběžnějším je výměník, kde jednou částí systému kanálků proudí vzduch ven a druhou dovnitř. Nepromíchají se, jen si předají energii. Tento systém nazýváme pasivní rekuperace. Existuje však ještě druhá možnost - rekuperační jednotka, která k rekuperaci využívá principu tepelného čerpadla. Vracet do místnosti tak může vzduch o vyšší teplotě, než je teplota vzduchu odsávaného z objektu. Ani tepelné čerpadlo není perpetuum mobile a tak část energie potřebuje. Takovým systémům s maximální účinností říkáme aktivní rekuperace. Jednotky s aktivní rekuperací jsou několikanásobně úspornější a mají širší možnosti využití. Proto se pro ekologické vytápění tepelným čerpadlem hodí kombinace s aktivní rekuperační jednotkou i z hlediska úspor energií. Oblast použití: byty, rodinné domy, kanceláře, atd. Výhody rekuperační jednotky ELAIR 2,5 A/C-VM Jednotka dokonale a bez použití jakýchkoliv filtrů ve vzduchovodech odstraňuje z místností znečištěný vzduch (prachové částice, vlhkost, radon, cigaretový kouř, bakterie) a dodává do místností čistý vzduch z venkovního prostředí zbavený prachu a pylu. Při činnosti tepelného čerpadla odebírá z odpadního vzduchu jeho tepelnou energii a používá ji k ohřátí dodávaného čistého vzduchu (za 1 kWh el. příkonu vyrobí až 4 kWh tepelné energie). V letním období naopak odebírá teplo z přiváděného čerstvého vzduchu (ochlazuje ho) a teplo předává odpadnímu vzduchu. Funkce jednotky:  větrání  rekuperace  chlazení

4. Můj pohled na tepelné čerpadlo vzduch - voda s aktivní rekuperací

Myslím si, že tento způsob úspory energie a ekologického vytápění není špatný. Ano, oproti jiným systémům jsou značné úspory při pořizování, přípravné práce taky nejsou až tak velkého rozsahu, ale tepelné čerpadlo vzduch - voda nedosahuje v určitých obdobích roku takového výkonu jako u tepelných čerpadel voda - voda, země – voda, ale lze využít bivalentního zdroje pro dotápění (př. přímotopný elektrokotel, plynový kotel). Když se k tomuto způsobu vytápění použije i aktivní rekuperace, tak podle mě je toto opravdu dobré řešení. Tato kombinace tepelného čerpadla a aktivní rekuperace dokáže uspořit energii ještě více než samotné tepelné čerpadlo a zajistí čerstvý vzduch takřka bez tepelné ztráty. Třeba se najde ještě nějaký způsob, jak tuto technologii zefektivnit a bude jednoho dne udávat směr ekologického vytápění. Tepelné čerpadlo vzduch - voda naši zimu zvládne Tepelné čerpadlo vzduch - voda zvládne české zimy bez větších problémů a pomoc doplňkového zdroje využije většinou jen několik nejchladnějších dní v roce. Samozřejmě se může stát, že nastane chladná zima a teplo bivalentního zdroje bude využito více. S přihlédnutím k nižším pořizovacím nákladům oproti jiným typům tepelných čerpadel je tepelné čerpadlo vzduch - voda velmi úsporným zdrojem vytápění a zároveň dobrou investicí do budoucna. Tepelné čerpadlo vzduch/voda ušetří tisíce korun Tepelné čerpadlo vzduch/voda podle mého názorudokáže uspořit až dvě třetiny nákladů na vytápění. Konkrétní možnosti úspor záleží na mnoha faktorech. Průběh zimy se může rok od roku znatelně lišit. To může ovlivnit výši úspor. Důležitou roli hraje také lokalita, ve které se objekt nachází. Tepelné čerpadlo vzduch - voda je vhodné prakticky pro jakoukoli oblast na našem území, v teplejších nížinách však bude 39

návratnost pořizovacích nákladů na tepelné čerpadlo rychlejší než v celkově chladnějších horských oblastech.

5. Kalkulace úspory energií

Realizace pro starší rodinný dům: Stávající vytápění: Elektrokotel - přímotop, příkon 18 kW, sazba Přímotop Spotřeba na vytápění: 25MWh/rok (odhad dle typického objektu) Výpočet: (ceny bez DPH) 1. Cena za distribuci měsíční plat za jistič 3x32A 384,- / měs. 4.608,- Kč VT

245,- / MWh

0,- Kč

NT

33,- / MWh

825,- Kč

Ostatní služby

570,- / MWh

14.250,- Kč

50,- / měs.

600,- Kč

VT

1.809,-/MWh

0,- Kč

NT

1.541,-/ MWh

38.525,- Kč

2. Cena za silovou elektřinu: měsíční plat

Původní náklady na vytápění: 58.808,- Kč bez DPH, 70.570,- Kč s DPH Nové vytápění: ELAIR 10 UT-V + stávající přímotop elektrokotel, sazba Tepelné čerpadlo Spotřeba na vytápění: 8 MWh TČ 5 MWh přímotop Celkem 13 MWh / rok Výpočet: (ceny bez DPH) 1. Cena za distribuci měsíční plat za jistič 3x32A 384,- / měs. 4.608,- Kč VT

245,- / MWh

0,- Kč

NT

33,- / MWh

429,- Kč

Ostatní služby

570,- / MWh

7.410,- Kč

2. Cena za silovou elektřinu: měsíční plat 50,- / měs.

600,- Kč

VT

1.613,-/MWh

0,- Kč

NT

1.541,-/ MWh

20.033,- Kč

Celkem: 33.080,- Kč bez DPH, 39.696,- Kč s DPH Roční úspora: 30.874,- Kč VT – cena elektřiny ve vysokém tarifu NT – cena elektřiny v nízkém tarif

6. Závěr

Tepelné čerpadlo bych doporučil jednak do novostaveb, ale i pro náhrady stávajících elektrokotlů, u nichž je drahý provoz, a dalších klasických zdrojů tepla. Desítky montáží po celé ČR letos prověřily kvalitu těchto tepelných čerpadel. V kombinaci s aktivní rekuperací se dá dosáhnout téměř nulových tepelných ztrát při větrání. Pro provoz tepelných čerpadel lze také využívat zvýhodněnou sazbuD56d Tepelné čerpadlo. Nízká sazba platí po dobu 22 hodin denně a vztahuje se na celkový odběr elektrické energie včetně ostatních 40

spotřebičů. I měsíční paušál za elektrickou energii je nižší než paušál u ostatních sazeb. Díky této sazbě je možné uvažovat poměrně značnou roční úsporu za odběr elektrické energie pro celou domácnost. V tomto oboru či oboru blízkém ekologickému vytápění za pomoci tepelných čerpadel bych se rád v budoucnu rozvíjel, dozvídal se nové informace a rozšiřoval si svou praxi. Informace k této prezentaci jsem získal díky své brigádě.Při ní jsem pomáhal teplená čerpadla a rekuperační jednotky montovat, testovat a následně uvádět do provozu. Technická data jsem čerpal z prospektů těchto zařízení.

Příloha:

Tepelné čerpadlo ELAIR 10UT-V

Princip tepelného čerpadla

ELAIR 2,5 A/C-VM

41

2. PROJEKT


René Faktor SOŠ elektrotechnická a SOU, Do Nového 1131 Pardubice Měniče pro solární elektrárny Ing. Josef Daněk

1. Úvod: Téma měniče pro solární elektrárny jsem dostal od mého učitel, který mě do této soutěže také zapojil. Chci v tom, že budu hledat mnoho informací právě o měničích najít něco víc než je jen kupa textu a to, že o tom budu především něco vědět a nebude to jen jako čtený referát.Využití střídačů nalézáme v mnoha odvětvích lidské činnosti, kde je třeba napájet spotřebiče střídavým napětím. Střídavé měniče napětí, DC/AC (DirectCurrent) / (Alternating Current), slouží k přeměně stejnosměrného napětí na napětí střídavé, které odebíráme na výstupu měniče. Při současné závislosti moderní společnosti na výpočetní technice a možným nejenom ekonomickým rizikům, které mohou nastat v důsledku výpadku elektrické energie, jsou jednofázové DC/AC měniče nejčastěji využívány ve struktuře záložních zdrojů napájení. Téměř nezastupitelné je i jejich nasazení v přeměně stejnosměrné elektrické energie, získávané z obnovitelných zdrojů, na elektrickou energii síťového napětí a frekvence. Střídačejsouobvyklenapájenybuďpřímozezdrojestejnosměrnéhonapětí,nebostřídavé sítě,kterájepředvstupemdoměničeusměrněna.Jakozdrojkonstantního napětímůžemevyužít akumulátory,solárníkolektoryaostatnízdrojestejnosměrného napětí.Požadavkemna stejnosměrnýzdrojjemalávnitřní impedance,toznamená,žepožadujemetvrdýzdroj,kterýbude schopendodávatenergiipotřebnoupropulzníměnič. Blokové schéma solární elektrárny

2. Historie využití měničů Před mnoha lety se měnič napětí využíval především na chatách a chalupách, kde nebyla zavedena elektřina a kde bylo nutné použít elektrický spotřebič, který ke svému provozu potřeboval síťové napětí 230V,50Hz. V době před rokem 1989 se měniče vyráběly ze součástek, které byly tehdy dostupné. Protože v této době nebyly dostupné potřebné součástky, měl zpravidla takto vyrobený měnič napětí na výstupu kaskádu klasických výkonových tranzistorů. Tyto výkonové tranzistory pak spíše více vytápěly své okolí, než měnily napětí. Měnič napětí postrádal také řídící elektroniku, která by reagovala na aktuální stavy měniče a optimalizovala jeho spotřebu a výstupní charakteristiky a navíc takový měnič napětí obsahoval velký transformátor, takže výkonnější typ měniče měl velkou hmotnost. Výsledkem byl pak 42

měnič napětí s velmi malou účinností, který i při výkonu třeba pouhých 300W vážil několik kilogramů a postrádal dnes běžné vnitřní ochrany, které mají měniče napětí vestavěny.Po roce 1989, když se otevřel trh a začalo k nám proudit zboží, bylo již možné koupit i tovární měnič napětí, bez nutnosti vyrábět jej podle zastaralého schéma. Další krok vpřed, který měnič napětí absolvoval, byl přechod na technologii spínaného zdroje, který odstranil z měničů těžké transformátory, což jim otevřelo cestu k jejich širšímu využití.Dalším vývojovým skokem, který měnič napětí absolvoval, bylo využití mikrokontrolérů, k jeho řízení. Je to polovodičová programovatelná součástka, která obsahuje na míru danému zařízení šitý počítačový program, který řídí činnost různých přístrojů, strojů a zařízení. Dnes zcela ovládly řízení spotřebičů a najdete je téměř všude, počínaje mobilními telefony až po řídící jednotky v automobilech. Měnič napětí řízený mikrokontrolérem, má výrazně efektivnější provoz. Procesor měniče mnohokrát za sekundu vyhodnocuje údaje, které má měnič na svém výstupu a vstupu a podle vestavěného programu nastaví vždy optimální režim provozu. Současný měnič napětí dnes dosahuje účinnosti až 90%. Pouze 10% ztrát způsobených tepelnými ztrátami na součástkách měniče. 3. Oblasti využití střídavých měničů Vprvní skupině nalézají uplatnění jako napájecí zdroje síťové frekvence 230V, 50Hz, v místech, kde není napájecí síť. Zdroj v těchto případech může být realizován například formou olověného akumulátoru.Téměř nezastupitelné je jejich nasazení v přeměně elektrické energie získávané z obnovitelných zdrojů,na elektrickou energii síťového napětí a frekvence. Důvodem je skutečnost, že systémy využívající jako zdroj energie například solární články, které jsou schopny dodávat pouze stejnosměrnou energii,nezmožné přímo připojit na průmyslovou síť.Podobně některé elektrické stroje ve větrných a přílivových elektrárnách menších výkonů, které nejsou schopny produkovat síťové napětí je nutné připojit přes střídač. Tyto systémy napájecích zdrojů síťové frekvence bývají využíványvhorských chatách, na cestách, vnedostupných oblastech, na lodích apod. Spotřebiče vtéto skupině jsou většinou malých výkonů, jako například zářivky, některé druhy motorů, televize a pod. V další skupině využíváme měniče jako zdroje regulovaného napětí akmitočtu pro napájení a řízení otáček elektrických pohonů v průmyslu. Měniče se vyrábí jednofázové nebo trojfázové. Na rozdíl od první skupiny jsou zde střídače napájeny přímo ze sítě 230V, 50Hz. Tato zařízení se nazývají frekvenční měniče a jejich součástí je usměrňovač ze síťového napětí, které je následně pomocí střídače DC/AC upraveno podle požadavků řídícíh osytému. Poslední skupinou, ve které nalezneme využití DC/AC měničů, jsou systémy UPS (Uninterruptible Power Supply). Neboli záložní zdroje elektrické energie. Můžeme se setkati so značením systému nouzového napájení případně záložní napájecí systémy. Jsounavrženy pro dodávku elektrické energie vmístech, kde dojde k výpadku sítě. V současnosti se s nasazením DC/AC měničů nejčastěji setkáváme právě ve struktuře nepřerušitelných zdrojů energie, UPS. 4. Základní schéma měniče DC/AC

43

CMOS 4047

Popis střídače bude dále uváděn pro zjednodušení výkladu bez matematických formulací. Základem měniče je obvod CMOS 4047 (IO1). Ten má na svých pinech 1 až 3 zapojen RC obvod oscilátoru, složený ze součástek R1 a C1. Pomocí trimru R1 je poté možné nastavit výstupní frekvenci obvodu na síťových 230V, 50Hz. Obvod na svých výstupech (piny č. 10 a 11) poskytuje dva, navzájem o 180° otočené signály. Těmi jsou spínány výkonové tranzistory T1 a T2 typu BD139. Ty následně budí vždy dva koncové výkonové tranzistory T3, T4 a T5, T6 typu například BD911. Tyto koncové tranzistory nejsou umístěny na desce s plošnými spoji, nýbrž jsou přímo na dostatečně velkém chladiči. Propojení je provedeno vodiči s příslušnými průřezy. I když je výstup obvodu IO1 obdélníkový, díky vnitřním odporům tranzistorů a vodičů a také díky síťovému transformátoru má výstupní napětí tvar podobný běžné sinusovce. Přesto by však měnič měl být použit jen v případech, kdy není vyžadována přesná sinusovka a přesná frekvence 50Hz.Také i zde, jako u každého jednoduchého měniče, by nemělo být měřeno výstupní napětí bez připojené zátěže. Přestože se v zásadě jedná o jednoduchou konstrukci měniče 12V / 230V, může spolu s dostatečně dimenzovaným 12V olověným akumulátorem velice dobře posloužit v celé řadě případů. 5. Jednofázový střídavý měnič Na obrázku je zapojení jednofázového měniče. Skládá se z dvojice antiparalelně zapojených tyristorů, které je možné nahradit jedním triakem. Každý z tyristorů vede proud v jedné půlperiodě.

44

Analýzu chování měniče je vhodné nejdříve provést pro jednoduché zátěže. Měnič s odporovou zátěží, tak že proud má stejný tvar jako napětí. Na obrázku jsou znázorněny průběhy napětí a proudu měniče s odporovou zázětí (proud je ve fázi s napětím.)

Výpočet efektivní hodnoty napětí

Průběhy obvodových veličin proměnič s čistě induktivní zátěží jsou na obr. 3. Interval vedení proudu je v tomto případě dvojnásobný oproti odporové zátěži při stejném řídicím úhlu. Při zmenšování řídicího úhlu nastane pro α =90° spojení proudových pulzů na zátěži se objeví celá sinusovka napájecího napětí. Měnič je plně otevřen a dalším zmenšováním α již jej není možné regulovat. Efektivní hodnota napětí na zátěži bude 2 krát větší než při odporové zátěži, protože se zde dvakrát opakuje stejný napěťový pulz (jednou kladný a jednou záporný).

Na obrázku:Průběhynapětíaproudu měničesindukčnízátěží

45

řídicí charakteristiky jednofázového měniče 6. Trojfázový střídavý měnič Schéma zapojení trojfázového měniče napětí je na obr. 5. Je třeba si všimnout, že uzel zátěže není propojen s uzlem zdroje! Pokud by tomu tak bylo, měnič by pracoval jako tři měniče jednofázové. Při analýze činnosti zjistíme, že existuje pět možných taktů: sepnuty všechny tři fáze, tři kombinace sepnutých dvoufází a takt, kdy není sepnuta žádná fáze. Ve kterém taktu bude měnič pracovat záleží jednak na řídicím úhlu a jednak na druhu zátěže.

Trojfázový střídavý měnič napětí

Zde je uvedenprůběhfázovéhonapětína odporovéa naindukčnízátěži.

46

7. Trojfázov vý napěťo ový střídač č Princip a funkce tro ojfázového napěťového střídače e v můstko ovém zapo ojení. Zapojení silového obvodu

Prrincip činno osti Sttřídač se skládá s ze šesti vypíínatelných součástek k V1 až V6. V V tomto případě ě se jedná á o tra anzistory IG GBT. Součástky V1, V3, V5 tvoří t katod dovou skup pinu, V4, V V2, V6 tvo oří anodovvou skkupinu. Ke každému tranzistorru je antiparalelně připojena p z zpětná diod da VR1 až VR6. Ja ako ce elek tvoří zpětné diod dy tzv. zpě ětný usměrrňovač, kte erý umožňu uje usměrň ňovačový chod c a odb běr jallového výkkonu zátěžží.Na střída avé straně měniče je e trojfázová á zátěž, ktterá je v to omto přípa adě za apojena do o hvězdy (Y Y). Sttřídačem se uzavírá proud, pokud je sou učasně sep pnuta alesspoň jedna a součástka a z katodo ové skkupiny a alespoň a jedna součá ástka z an nodové sk kupiny. Je e nepřípusstné sepno out najedn nou so oučástky je edné fáze (V1,V4 ne ebo V3,V6 nebo V5,V V2), protožže by došllo ke zkrattu zdroje. Ke sp pínání zpěttných diod dochází při reálných h typech zá átěží, které é vždy obsa ahují induk kčnost. Ozznačená napětí: Sttejnosměrn ná strana napěťovéh n ho střídače e je připoje ena na zd droj napětí ud. Zdroj napětí ud je uvvažován ja ako ideálníí. V reálné ém zapoje ení je jako zdroj obvvykle kond denzátor, který k udržu uje hla adinu napě ětí stejnossměrného meziobvod du na poža adované úrovni. ú Pro o výukové účely je zde z na aznačen virrtuální stře ed napájeccího zdroje (0). 47

Fá ázová nap pětí střídačče - u10 ,u20 ,u30 jsou napětí střídavýých výstup pních vývo odů střída ače vzzhledem virrtuálnímu střednímu s vývodu 0 stejnosmě ěrného zdroje. Tato n napětí nejs sou shodná ás fázzovými nap pětími zátě ěže. Fá ázová napě ětí zátěže - uZ1 ,uZ2 ,u uZ3 Sd družená na apětí střída ače - uZ12 ,u uZ23 ,uZ31 8. Možnostti řízení Šíířkově pulssně modulo ované řízen ní (PWM)

Já ádrem pulzně šířkové modulace je ko oincidence e pilového o signálu se signá álem řídícíím. Vyysokofrekvvenční nossný signál (pilové na apětí) je srrovnáván s nízkofre ekvenčním modulačn ním sig gnálem (říd dící napětí). V okam mžicích koiincidence (rovnosti nosného n a modulačn ního signá álu) do ochází k přřepínání za apínacích pulsů p mezii součástka ami. Změn nou kmitočttu modulač čního signá álu se e řídí kmito očet výstup pního napě ětí střídače e. Změnou amplitudyy Urm modu ulačního siignálu se řídí ř ve elikost výstupního napětí střídačče. Po oměr M = Urm / Upm se s nazývá hloubka h modulace ne ebo modulační pomě ěr. 9. Závěr To oto téma ve elice upoutalo moji pozornost, p a určitě je e to něco, co c se bude e dále vyvííjet, protože lidé chtějí vžždy více a více. U střídačů se bude tím m více myyslí docílen ní co mož žná největšší úččinnosti, a co možná nejmenším m i ztrátam mi. Ještě zd de z praxe e uvedu ně ěkteré výro obce a ceny mě ěničů: Výýrobci měn ničů např.: Berel, Voltcraft, e-asst, AEG, Carspa C atd.. Ce eny měniččů od zákla adních typ pů cca 700 0Kč se šplhají až mezi m 10 000 0 až 25 00 00Kč (tentto mo odel či typ je samozřřejmě na profesionáln ní úrovni, s velice čisstou výstup pní sinusov vkou). Po oužitá litera atura: Ele ektřina ze slunce – Bernhard B K Krieg Vliv polovodičových mě ěničů na napájecí n so oustavu – Václav V Kůss Zd droje a vyu užití energie e – M. Ond dříček, M. Karták Za ajímavá zapojení 1. – Jan Humlhans

48

3. PROJEKT


Zdeněk Vašák SOŠ elektrotechnická a SOU, Do Nového 1131 Pardubice Solární zdroj pro rodinný dům Ing. Josef Daněk

Úvod: Technologie a rozvoj fotovoltaických článků. Fotovoltaika je metoda přímé přeměny slunečního zářenína elektřinu(stejnosměrný proud) s využitím fotoelektrického jevu na velkoplošných polovodičových fotodiodách. Jednotlivé diody se nazývají fotovoltaické články a jsou obvykle spojovány do větších celků - fotovoltaických panelů. Samotné články jsou dvojího typu - krystalické nebo tenkovrstvé. Krystalické články jsou

49

vytvořeny na tenkých deskách polovodičového materiálu, tenkovrstvé články jsou přímo nanášeny na sklo nebo jinou podložku. V krystalických technologiích převažuje křemík, a to monokrystalický nebo multikrystalický. Jiné materiály jsou používány pouze ve speciálních aplikacích. Tenkovrstvých technologií je celá řada, například amorfní křemíka mikrokrystalický křemík, jejichž kombinace se nazývá tandem, dále telurid kadmiaa CIGEsloučeniny. Díky rostoucímu zájmu o obnovitelné zdroje energie se výroba fotovoltaických panelů a systémů v poslední době značně zdokonalila. Fotony slunečního záření dopadají na přechod P - N vyrážejí elektrony z valenčního pásu do pásu vodivostního (uvolňují je z pevných vazeb na atomy krystalové mřížky). Takto vzniklé volné elektrony se pomocí elektrod odvedou u nejjednodušších systémů přímo ke spotřebiči, případně do akumulátoru. Pro napájení běžných domácích elektrospotřebičů na střídavý proud je nutno doplnit střídač, který energii převede na střídavé napětío velikosti a frekvenci shodné s distribuční soustavou. Moderní technologie V současné době se vyvíjí takzvaná třetí generace fotovoltaiky. Nosnou myšlenkou této generace fotovoltaiky je zvýšení účinnosti za použití tenkovrstvých technologií, pokud možno při použití netoxických, hojně se vyskytujících materiálů. Zvýšení účinnosti lze dosáhnout obejitím Shockley-Queisserova limitu pro fotovoltaický článek s jedním polovodičovým přechodem použitím struktur s větším počtem P-N přechodů. Teoreticky byly navrženy i jiné principy, dosud se však nepodařilo je experimentálně ověřit. Shockleyův-Queisserův limit definuje maximální účinnost fotovoltaického článku s jedním P-N přechodem. Další možností, jak zvýšit účinnost fotovoltaického článku je modifikace spektra záření dopadajícího na P-N přechod konverzí vysokoenergetických fotonů nebo nízko-energetických fotonů na fotony o energii, která nejlépe odpovídá fyzikálním vlastnostem P-N přechodu. 1.Výhody • Množství sluneční energie dopadající na zemský povrch je tak obrovský, že by současnou spotřebu pokrylo 6000 krát - na zemský povrch dopadá 89 p watů přičemž naše spotřeba činí 15 terawatů. Solární energie má také nejvyšší hustotu výkonu (celosvětový průměr je 170 W/m2) ze všech známých zdrojů obnovitelné energie. • Během výroby elektrické energie fotovoltaický systém neznečišťuje životní prostředí. Znečištění během výroby a likvidace zařízení se dá udržet pod kontrolou za použití již známých metod likvidace elektro-odpadu. Také se pracuje na vývoji technologií na recyklaci zařízení po skončení jejich užitečného života. • Fotovoltaické systémy vyžadují minimální údržbu po jejich nainstalování. Provozní náklady jsou tudíž extrémně nízké ve srovnání s existujícími technologiemi. • Díky vysoké, státem garantované, podpoře je návratnost investice velmi rychlá. • Pokud je fotovoltaický systém připojen na síť, energie může být spotřebována místně a tudíž snížit celkové ztráty rozvodné soustavy. • Do výzkumu solárních systémů bylo investováno poměrně málo ve srovnání s prostředky, které byly investovány do výzkumu produkce energie z fosilních a jaderných zdrojů.Tudíž je spousta prostoru, jak solární technologie vylepšit. Nevýhody • Instalace fotovoltaických systémů je velmi drahá. Proto státy, které chtějí fotovoltaiku podpořit, přenášejí zákonnými úpravami tyto náklady na daňové poplatníky nebo spotřebitele elektřiny. Jedná se o různá daňová zvýhodnění, garantovanou výkupní cenu a jiné. • Nainstalovaný systém nelze přemístit, pokud se majitel objektu odstěhuje. To bylo ve spojených státech vyřešeno patřičnou daňovou legislativou. • Elektrická energie generovaná fotovoltaickými systémy je drahá ve srovnání s cenou energie z jiných zdrojů. 50

• Solární energie není k dispozici v noci a je velmi nespolehlivá za špatného počasí (mlha, déšť, sníh). Tudíž je nutná instalace systémů, které chybějící energii nahradí. • Výkon fotovoltaických panelů se výrazně snižuje, pokud jsou pokryty vrstvou sněhu. • Solární panely produkují stejnosměrný proud, který musí být pomocí střídače převeden na proud střídavý, což způsobuje další ztráty ve výši 4-12 %. • Fotovoltaické články postupem času snižují svou účinnost tedy dodávaný výkon. • Ekologická likvidace fotovoltaických panelů je nákladná. 2. Sluneční záření na území ČR. Přírodní podmínky – průměrný počet solárního svitu (bez oblačnosti) se u nás pohybuje kolem 1460 hodin/rok. Nejmenší počet hodin svitu má severozápad území. Směrem na jihovýchod počet hodin narůstá. Lokality se od sebe liší v průměru o ±10%. Technický potenciál výroby elektřiny je omezen na plochy, kde lze fotoelektrické systémy instalovat s ohledem na stav sítě, možnosti připojení atd. Pro odhady se používá roční sumy globálního záření. Průměr pro celou ČR je 1081 kWh/m2. 1m2 fotovoltaického panelu s monokrystalickými články má špičkový výkon 110-120W. Během roku lze z něho získat 80-120kWh elektrické energie. Fotovoltaický systém s výkonem 1kW je schopen v podmínkách ČR dodat ročně 800-1000 kWh elektrické energie. Na tento instalovaný 1kW je potřebná plocha panelů 8 m2. Solární energie v ČR Česká republika zažila v minulém roce 2012 solární boom, který předčil veškerá očekávání. Podle sdělení Energetického regulačního úřadu (ERÚ) bylo loni instalováno přes 107 MW malých střešních solárních elektráren. Dá se předpokládat, že bude solární boom bude pokračovat i v roce 2013 Minulý týden nám ERÚ oficiálně potvrdil, že na základě nově vydaných licencí na provozování fotovoltaických elektráren (FVE) bylo v České republice instalováno přes 107 MW solárních elektráren na střechách budov. Celková instalovaná kapacita nyní činí 2072 MW. Impozantní byl měsíc prosinec, kdy se nově připojilo téměř 40 MW nových FVE.Níže uvedená tabulka ERÚ shrnuje vývoj instalované kapacity v FVE od 30.11.2011 do 31.12.2012. Podle dostupných údaje bylo v kategorii do 5 kW nově postaveno 2561 FVE, což výkonově představuje 11 MW. V kategori 5-30 kW bylo nově instalováno 6418 FVE o výkonu 98,5 MW.

51

4. Konec dotací V důsledku nového zákona o podporovaných zdrojích energie, která parlament schválil minulý rok, bude od 1.1.2014 ukončena podpora novým FVE. Tento zákon umožňujeERÚ uplatnit povinnost nevypsání podpory při překročení hodnot výroby oproti plánu v Národním alokačním plánu (NAP).

Využití solární energie v rodinných domech Jednou z výhod je jistě úspora peněz, ale také šetrnost k životnímu prostředí. Jste také osvobození od placení ekologické daně. Za sluneční energii nemusíte nikomu nic platit. Jediná vaše investice spočívá v pořízení solární techniky nebo speciálně navrženém rodinném domě. Na rodinné domy se doporučuje, pokud to plocha střechy a finanční možnosti dovolí, instalovat 5 kW a elektrárnu připojit do sítě formou tzv. „Zeleného bonusu“. Část vyrobené elektřiny majitel domu sám spotřebuje a ušetří tak za energii, kterou by jinak musel nakoupit. Zbytek díky Zelenému bonusu výhodně odprodá do sítě za dotovanou cenu. U instalací přes 5 kW připojených na zelený bonus však ztrácí investor výhodu tarifu pro domácnosti.Solární moduly o výkonu 5 kW tedy vychází přibližně na 320 000,- Kč. Státem garantovaná výkupní cena elektřiny z fotovoltaické elektrárny činí v současné době 12,85 Kč za kWh. Z kvalitních fotovoltaických modulů získáte ročně více než 1000 kWh na instalovanou kW. Fotovoltaické moduly lze instalovat na všechny nezastíněné plochy. Při orientaci k jihu se sklonem kolem 30° je vhodné použít krystalické moduly. Avšak ani v případě orientace na východ či západ není nic ztraceno. Lze zde použít tenkovrstvé moduly, které nejsou tolik závislé na přímém osvitu. Jejich výhodou jsou lepší vlastnosti při tzv. difuzním osvětlení (nepřímé, odražené světlo apod.) a nižší pořizovací cena. Nevýhodou je nižší účinnost. Pro dosažení stejného výkonu je zapotřebí přibližně dvojnásobek plochy než u krystalických modulů.Optimální sklon modulů v našem prostředí se pohybuje mezi 30° a 35°, což odpovídá sklonu většiny sedlových střech. V případě plochých střech se moduly pro dosažení požadovaného sklonu montují na šikmé podstavce. Stejně tak je tomu i u instalací na volnou plochu. Plocha krystalických fotovoltaických modulů potřebná pro 5 kW je přibližně 36 m2. Solární panely tedy pokryjí plochu střechy o rozměrech například 4 x 9 metrů. 52

Fotovoltaická elektrárna v domě

6. ,,Generátor'' Solární panely značek - LDK, Yingli, Boshc, Hareon Solar, ReneSola Solární panel je tvořen, solárními (fotovoltaickými) články, které mohou být tvořeny polovodičovými nebo organickými prvky, které mění elektromagnetickou energii světla v energii elektrickou. Přímou přeměnou světla na elektrickou energii se dnes zabývá samostatná specializace. Fotoelektrický efekt vysvětluje vznik volných elektrických nosičů dopadem záření . Celkově se daří za pomoci křemíkových solárních panelů přeměnit v elektrickou energii jen asi 17 % energie dopadajícího záření. Při použití organických solárních panelů vyvinutých v Izraeli by měla být účinnost až 25%.Teoretická maximální účinnost pro jeden přechod je 34 % (tzv. Shockley-Queisser limit).

Střídač Fotovoltaické měniče značek - Fronius, KOSTAL,SMA,Power One. Invertor, též měnič nebo střídač je elektrický přístroj, který převádí stejnosměrné napětí, resp. stejnosměrný proud, na střídavé napětí, resp. střídavý proud. Používá se hlavně tam, kde je k dispozici zdroj stejnosměrného napětí, ale pro další účely je výhodnější střídavé napětí. Moderní oblastí použití je připojení fotovoltaických článků, tedy typických stejnosměrných zdrojů, do elektrorozvodné sítě. Klasickým použitím je napájení běžných spotřebičů (230V/50 Hz) z běžných akumulátorů a to jak jako zdroje v podmínkách mimo dosah sítě (např. chata), tak jako nouzového záložního zdroje (např.UPS). 53

Dále to pokračuje do elektroměru typu 4Q, který je mezi distribuční sítí a objektem, který je obousměrný, měří vlastní spotřebu objektu a přebytek ze solárního systému.

8. Závěr V budoucnosti, bych chtěl také instalovat ,,menší fotovoltaickou elektrárnu'' na svůj dům z hlediska ekologického a také finančního.

54

4. PROJEKT


Rudolf Hanke SOU plynárenské Pardubice, Poděbradská 93 Teplovzdušné vytápění Ing. Jitka Duchková

1. Proč jsem si vybral uvedené téma Toto téma jsem si vybral z důvodu toho, že touto metodou vytápí svůj rodinný dům můj děda a chtěl jsem se o této technologii dozvědět více. Zajímá mě využití obnovitelných zdrojů energií a ochrana životního prostředí. Při klasickém teplovzdušném vytápění je vzduch ohříván spalinami ve zdroji tepla na pevná, plynná a kapalná paliva nebo elektrickou energií a rozváděn pomocí vzduchovodů do vytápěného prostoru. Vzduch vystupuje z distribučních prvků v každé místnosti. Schéma rozvodného potrubí pro teplovzdušné vytápění.

Při řešení teplovzdušného vytápění naší metodou odpadá rozvod vzduchu, jsou použity konvektory a využívá se tepelné čerpadlo, které odebírá teplo ze vzduchu. 2. Charakteristika projektu Projekt je zaměřen na seznámení se s funkcí tepelného čerpadla vzduch - vzduch a možnostech řešení vytápění obytných objektů netradičním způsobem. 3. Funkce tepelného čerpadla Tepelné čerpadlo pracuje na principu obrácené funkce chladničky. V uzavřeném okruhu tvořeném kompresorem, kondenzátorem, expanzní tryskou a výparníkem proudí chladivo, které má nízkou teplotu varu. Chladivo v plynném stavu je stlačeno kompresorem a poté vpuštěno do kondenzátoru. Zde odevzdá své skupenské teplo vzduchu v místnosti. Zkondenzované chladivo projde expanzní tryskou do výparníku ve venkovní jednotce, kde za nízkého tlaku dojde k jeho varu při velmi nízkých teplotách. Vytváří se plynná fáze, která je nasávána do kompresoru a cyklus se opakuje.Tepelné čerpadlo jehodnoceno pomocí topného faktoru, který udává poměr získané energie k energii vložené. Naše použitá tepelná čerpadla mají vysoké hodnoty topného faktoru až neuvěřitelných 5,1 při požadovaném výkonu 2,5 kW!Co to znamená? Při získaném tepelném výkonu 2,5 kW je zapotřebí elektrický příkon pouhých 500 W, tj. 5 žárovek (100 W).Díky těmto vlastnostem se počet objektů vytápěných pomocí tepelných čerpadel rapidně zvyšuje. 55

Schéma tepelného čerpadla

4. Popis vytápění objektu Vytápěný dům je klasický zděný s přízemní plochou 120 m2 a s podkrovím s plochou 60 m2. Celý objekt je vytápěný pomocí dvou tepelných čerpadel vzduch - vzduch. Venkovní jednotky jsou umístěné volně na zemi před venkovní stěnou objektu. Jedno tepelné čerpadlo je propojeno s klasickým konvektorem položeným na zemi v obývacím pokoji a druhé čerpadlo je propojeno se závěsným konvektorem na zdi v chodbě se schodištěm.Vytápění touto metodou je pro obyvatele domu dostačující až do minimálních teplot venkovního vzduchu - 10° C. Při nižších teplotách se použije k udržení tepelné pohody v přízemí klasický uzavřený krb umístěný v obývacím pokoji společně s vnitřní jednotkou. V podkroví je dotápění pomocí elektrického přímotopu – teplovzdušné kostky. Objekt nemá otopnou soustavu. K vytápění celého objektu dochází přirozeným prouděním vzduchu v budově.K výhodám teplovzdušného vytápění patří pocit tepla hned po spuštění, nízké provozní náklady, možnost využití nízko - potencionálního zdroje tepla, jednoduchá regulace. Použitím konvektorových jednotek odpadá prostorová náročnost a investice do rozvodného potrubí a distribučních prvků. Nevýhodou teplovzdušného vytápění je nerovnoměrné rozložení teplot vzduchu v celém prostoru, zvýšené proudění vzduchu, které může být pro citlivé osoby nepříjemné. Pořizovací náklady na tepelné čerpadlo jsou vysoké, ale jeho instalace nevyžaduje řešení spalinových cest, pojistného zařízení, revizní zprávy, průběžnou kontrolu a údržbu jako zdroje tepla na klasická paliva. Tepelné čerpadlo je ekologickým zdrojem tepla. Celý systém lze v letních horkých dnech použít ke chlazení objektu 5. Technické parametry instalovaných čerpadel Příkon při topení 0,95 kW Výkon topení 4,22 kW Příkon při chlazení 0,84 kW 56

Výkon chlazení 3,52 kW Rozsah provozních teplot - topení -15 až 24 °C Rozsah provozních teplot – chlazení -10 až 46 °C Průtok vzduchu 744 (m3/ hod) Pořizovací cena čerpadla 35 599,- Kč 6. Vlastní hodnocení projektu Využití tepelného čerpadla pro vytápění se zdá být nejlepší, jak z pohledu životního prostředí, tak spotřeby energií, ale z mého pohledu je jednorázově nákladné na pořízení tepelného čerpadla. V našem objektu jsou dvě výkonná čerpadla, která ale mají svá omezení. Nejsou stavěna na nízké teploty, takže bydlíme-li tam, kde venkovní teplota klesá pod -10°C, musíme mít doplňkový zdroj tepla, který nahradí tepelné čerpadlo.Také jsou tepelná čerpadla závislá na spotřebě el energie, při přerušení dodávky je celý systém nefunkční. Je to určitě dobrý způsob vytápění, ovšem máme-li k němu vhodné podmínky. Určitě bych tento způsob vytápění doporučil k realizaci.

5. PROJEKT


Vladimír Klimeš SPŠ a VOŠ Písek, Karla Čapka 402, 397 11 Písek Snížení spotřeby elektrické energie ve škole mimo vyučování Ing. Miroslav Paul

Úvod Důvodem vzniku této práce byl problém, který přímo vybízí k co nejrychlejšímu řešení: pozorováním výsledků měření spotřeby školy se ukázalo, že i když v ní neprobíhá výuka, její minimální odběr činí zhruba 8 kW. A to není málo – už snížení této spotřeby na polovinu by přineslo odhadovanou úsporu v řádu desítek tisíc Kč ročně. Škola má samozřejmě omezený rozpočet, ušetřené peníze by mohly být použity např. pro modernizaci výuky. Přitom dosažení určité úspory spotřebované elektrické energie není v tomto případě až tak složité – už když se člověk nad celým problémem trochu zamyslí a pokusí se odhadnout největší potenciální „žrouty elektřiny“ v budově školy, ukáže se, že nejvíce ztrát zde bude zřejmě způsobovat lidská nedbalost a nedůslednost. Potom již jen záleží na tom, zda se podaří navržené úspory převézt do praxe, nebo se vytvořená strategie stane jen myšlenkovým cvičením. Charakteristika projektu Jak již bylo naznačeno v úvodu, tato práce se snaží navrhnout úsporu spotřeby elektrické energie mimo dobu vyučování v budově SPŠ a VOŠ Písek. Požadavek na ni vychází z provedených měření spotřeby, proto zde budou popsány použité měřící prvky a metodika měření. Práce dále čtenáře seznamuje s naměřenými výsledky. Jejich rozbor umožní určit jednotlivé spotřebitele elektřiny. Závěr tohoto dokumentu pak přináší několik návrhů na úsporu a zamýšlí se nad možnostmi jejich realizace. Pohled do historie

57

Již v roce 2001 získala naše škola díky projektu, vyhlášeným Ministerstvem životního prostředí, dotaci ze Státního fondu životního prostředí na instalaci fotovoltaického systému malého výkonu (cca 1,5 kW). Systém byl umístěn na střechu školy a dodnes, kromě demonstrace možnosti výroby elektrické energie přeměnou slunečního záření, dodává s využitím střídače elektrickou energii do školní sítě.

Na obrázku monitoring elektroměrů ED110 a ED310 v aplikaci Control Web Použitá technologie sice umožňovala snadno sledovat okamžitý výkon solárního systému, avšak tuto a další informace nebylo možno snadno zaznamenávat a nasbíraná data dále zpracovávat. Proto bylo během oprav fotovoltaického systému po zásahu bleskem rozhodnuto o vytvoření potřebného měřícího systému svépomocí. Rozbor, návrh a implementace byly provedeny během let 2011–2013 v rámci maturitní práce „Monitoring výroby a spotřeby energie“ Vojtěcha Řehoříka a navazující práce Martina Vosátky. Stručně řečeno, do školní elektrické sítě byly přidány dva digitální elektroměry od firmy ZPA Smart Energy – jednofázový ED110 pro měření výkonu solární elektrárny a trojfázový ED310 k měření příkonu školy. Pan Řehořík poté vytvořil pomocí software Control Web společnosti Moravské přístroje grafickou aplikaci, která zobrazuje a zaznamenává údaje z obou elektroměrů; dále pak vybral hardware pro běh aplikace a sběr dat. Kvůli potřebě nepřetržitého chodu programu bylo sestaveno PC s nízkou spotřebou, k němu připojená optická sonda S10 IR pro odečet hodnot z elektroměru fotovoltaiky pak byla zvolena kvůli galvanickému oddělení od měřeného obvodu. Právě zde se projevuje snaha zabránit rozsáhlým škodám v případě dalšího zásahu elektrárny bleskem – naproti tomu propojení počítače s měřícím softwarem a třífázového elektroměru v rozvodně školy zajišťuje sériový spoj s rozhraním RS-485. Celý zmiňovaný měřící systém je tedy do tohoto okamžiku používán s malými přestávkami více jak půl roku. Ač to není příliš dlouhé období, podařilo se získat z naměřených dat řadu zajímavých informací. Nejenže se zjistilo, že výkon solárního systému je velmi závislý na ročním období (vlivem úhlu dopadajících paprsků světla), ale též byly stanoveny jisté trendy spotřeby školy během dne. Odběr elektrické energie samozřejmě koreluje s výukou v budově; mimo ni klesá a zůstává na přibližně stejné, již výše zmíněné hladině (8 kW se špičkovým odběrem přes 11 kW). Graf na obrázku dole ilustruje tuto současnou situaci:

58

Odběr školy dne 29. 1. 2013 60,00 55,00 50,00 45,00

odběr (kW)

40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00

00:00:07 01:00:07 02:00:07 03:00:07 04:00:07 05:00:07 06:00:08 07:00:08 08:00:08 09:00:08 10:00:08 11:00:08 12:00:07 13:00:07 14:00:07 15:00:07 16:00:07 17:00:07 18:00:07 19:00:07 20:00:07 21:00:08 22:00:07 23:00:07

0,00

čas (hh:mm:ss)

Měření spotřeby Abychom mohli identifikovat příčiny vysoké spotřeby školy, provedli jsme ve večerních hodinách dnů 11. 1. a 18. 1. 2013 měření odběrů jednotlivých větví elektrické sítě budovy. Měření odběru všech spotřebičů by bohužel kvůli jejich vysokému počtu nebylo možné, navíc musely být zohledněny i ztráty ve vedení.Použité nástroje: K měření jsme použili školní třífázový analyzátor sítě Prova 6830. Ten dokáže nejenom určit napětí a proud v obvodu, připojeném pomocí svorek a kleští ale zobrazuje i aktuální příkon (činný, jalový i zdánlivý), účiník, vyšší harmonické a mnoho dalšího. Automaticky zobrazuje tyto veličiny nejen pro jednotlivé fáze, ale i pro všechny jako celek; navíc lze tento analyzátor připojit k PC pomocí USB rozhraní, což výrazně urychlilo celou práci.

třífázový analyzátor sítě Prova 6830 (čelní pohled)

schéma zapojení analyzátoru pro měření elektrického napětí a proudu v soustavě TN 59

Ke sběru dat z analyzátorů Prova byl použit – software Power & Harmonics Analyzer. Metodika měření a jeho výsledky Primárně jsme měřili přímo v hlavní rozvodně školy, umístěné v jejím suterénu, odběr jednotlivých větví místní elektrické sítě TN. Z této rozvodny jsou přímo napájeny všechny místnosti v suterénu školy; zbylé větve vedou do dalších rozvodných skříní, umístěných v chodbách budovy, kde se dále rozdělují do jednotlivých učeben, kabinetů atd. Budova má mimo suterénu i přízemí, 1. a 2. patro, přičemž ve všech z nich jsou tyto rozvodné skříně dvě: každá pro přibližně jednu polovinu patra. K budově školy náleží též patrová přístavba; v jejím přízemí umístěné dílny sdílejí hned dvě rozvodné skříně, šatny a učebny v patře nad nimi pak mají svou vlastní skříň. V následující tabulce předkládáme námi naměřené příkony. První dva sloupce dokumentují hodnoty z hlavní rozvodny školy. Okruhy vybavené vlastními rozvodnými skříněmi jsou zvýrazněny a u těch s nejvyššími odběry jsou dále uvedeny příkony větví, které z těchto přídavných rozvodných skříní vychází. Názvy okruhů jsou odvozeny od štítků, kterými jsou označeny v rozvodných skříních. Jak se však ukázalo, některé popisky již neodpovídají skutečnosti; významné změny jsou uvedeny pod tabulkou. Původní popisky jsou však zde ponechány, aby bylo možno srovnat naše výsledky s případnými dalšími z budoucích měření. Nutno podotknout, že tabulka samozřejmě obsahuje pouze činné příkony, neboť celková spotřeba školy se určuje právě z něj – škola neplatí za zdánlivý příkon, jak je tomu např. u velkých výrobních závodů. Jelikož jsme měřili od velmi pozdního odpoledne až do večera, museli jsme si též samozřejmě svítit. Naměřené hodnoty to bohužel částečně zkresluje, protože ne vždy lze identifikovat, ke kterému okruhu jsou (ve škole nejrozšířenější) zářivky připojeny; v tabulce jsou nám známé okruhy s rozsvícenými světly v době měření vyznačeny červeným x. Hlavní rozvodná skříň

Spotřeba (kW)

Přídavná rozvodná skříň

fit–centrumx

1,365

přízemí bufet

0,123

výměník

0,000

regulace výměníku

0,207

laboratoř č. 1

0,000

laboratoř Mit

0,127

–0,127

laboratoř č. 3

0,003

–0,003

laboratoř TEZ + optika

0,153

–0,153

učebna automatizace

0,000

laboratoř Agilent

0,056

–0,056

laboratoř č. 2

0,047

–0,047

laboratoř automatizace

0,189

–0,189

laboratoř č. 4

0,014

–0,014

1. patro – zadní část x

2,288

celkem (max.)

60

Možná Spotřeba úspora (kW) (kW)

3,319

přízemí – zadní část dílny – přední část

0,235 1,234 automaty

(–0,350)

počítačová učebna Vyt I+II

0,126

–0,126

neznámé

0,066

–0,235

všechny 3 automaty (běžná spotřeba)

0,275

všechny 3 automaty (1. a 2. chladí)

0,769

všechny 3 automaty (3. při prodeji)

0,455

1. automat běžná spotřeba

0,092

1. automat chladí

0,556

2. automat běžná spotřeba

0,124

3. automat nahřívá

1,552

Spotřeba Přídavná rozvodná (kW) skříň ředitelství

přízemí – přední část

1,594

0,185

1. patro – přední část x

Hlavní rozvodná skříň

serverovna

Možná Spotřeba úspora (kW) (kW)

zásuvky

0,012

světla (1. fáze) x

0,759

světla (2. fáze) x

0,574

zásuvky

0,043

zásuvka

0,089

zásuvky

0,513

místnost S3

0,22

světla x

1,002

telefonní ústředna – zásuvky

0,014

ústředna + PC + wifi

0,092

ústředna – zásuvky

0,027

0,742

–0,250

suterén – zadní část

0,067

–0,235

rozvaděč – rozvodna

0,000

přístavba 1. patro

0,398

61

–0,275

2. patro – zadní část x

0,145

2. patro – přední část x

1,762

Vyt III + světla

suterén – přední část

0,463

dílny – zadní část

0,151

chodba InfoS x

0,463

celkem

10,417

šatna – světla

0,097

šatny + půda – zásuvky

0,092

rack Vyt III + půda

1,792

chodba – světla (1. fáze) x

0,211


0,405


0,342

učebna Vyt III (1. fáze)

0,026

–0,026


0,059

–0,059


0,027

–0,027

–1,587

Rozbor výsledků měření Jak je z tabulky vidět na první pohled, není spotřeba nulová téměř na žádné větvi elektrické sítě v budově. Fit-centrum (v suterénu budovy) je v provozu až hluboko do noci a elektřinu v něm spotřebovává nejen osvětlení, ale i bojlery, tudíž zde žádné úspory asi nedosáhneme. V suterénu je též umístěna i velká kancelářská kopírka, kterou nikdo nevypíná a je tedy neustále „stand-by“. Bufet v přízemí má vlastní ledničku, o níž snad ani netřeba zmiňovat, že je samozřejmě pořád zapnutá. Laboratoře v suterénu vykazují jednotlivě spotřebu max. do 200 W, což značí, že v nich zůstávají zbytečně zapnuté počítače – ani v jedné z těchto učeben není totiž žádný server ani jiné zařízení, které by muselo pracovat nepřetržitě. Naopak k rozvaděči v zadní části (myšleno vzhledem k hlavnímu schodišti budovy) 1. patra je připojena hlavní serverovna školy, jejíž tři počítače (cca devět let starý Dell PowerEdge 2850 a další dvě PC) odebírají neustále více jak 1 kW, špičkově i více než 3 kW. Dále jsou z tohoto rozvaděče napájeny dvě počítačové učebny Vyt I a Vyt II, v nichž sice většinou nezůstávají zapnuté počítače, ale i stand-by režim stojí nějakou energii.K rozvaděči v přední části 1. patra jsou připojeny hned 3 prodejní automaty (jeden na kávu, dva s cukrovinkami a občerstvením). I ty zůstávají neustále zapnuté a rozhodně nemají implementován žádný úsporný režim, neboť po dobu našeho měření chladily či ohřívaly, jak zrovna potřebovaly. Při těchto periodických činnostech může spotřeba všech tří zařízení stoupnout velmi vysoko – i nad 1,5 kW po dobu několika desítek sekund, jak ukazuje tabulka výše. Během „klidové“ fáze svého běhu odebírají relativně nečinné automaty téměř 300 W, většinu času úplně zbytečně. V přední části 1. patra má až povážlivě vysoký odběr ještě osvětlení a některé zásuvky v ředitelně a na sekretariátu školy. Jelikož je bližší zkoumání těchto končin žákům zapovězeno, předpokládáme, že vysokou spotřebu zde způsobuje nevypnutá kopírka a prvky optické, metalické a bezdrátové sítě, které se zde nacházejí.V přední části 2. patra by měly okruhy 62

z místního rozvaděče napájet (dle popisek) pouze učebnu Vyt III, osvětlení a zásuvky v učebnách a šatnách. Avšak šatny tu (již) žádné nejsou a především spotřeba prázdné učebny Vyt III je velmi vysoká. Nachází se zde totiž rack se switchi školní sítě a odtud jsou napájeny i bezdrátové jednotky na střeše školy – škola totiž figuruje v Písku jako vlastník MAN sítě a jako poskytovatel připojení k Internetu lokálním ISP (tj. poskytovatelům připojení pro koncové zákazníky). Závěr Již výše byly zmínění různí žrouti energie, permanentně zatěžující školní síť. Lze však proti nim bojovat? Učitelé tu sice nabádají žáky, aby vypínali počítače v učebnách, a toto kontrolují, z našeho měření přesto vyplývá, že ve většině učeben zůstávají zapnuté počítače. Ani kopírky na chodbách nikdo nevypíná a jak již bylo zmíněno, prodejní automaty tu pracují nepřetržitě. Škola je několik let celá pokryta WiFi sítí, přičemž všechna její AP pracují v noci úplně zbytečně.Proč tedy jednoduše všechno večer po sedmé hodině nevypnout a ráno o šesté nezapnout? Spotřeba by rázem byla téměř nulová (tedy alespoň u některých větví, viz dále), navíc by vše mohlo být zcela automatické: stačilo by do rozvodných skříní přidat spínací hodiny a připojit je do vybraných větví, resp. pokud by to nebylo možné je dát přímo do skříně, potom by stačilo použít spínací hodiny přímo do zásuvky a předřadit je spotřebičům, které by mohly zůstat vypnuté.Takto by šly vypínat všechny prodejní automaty v budově školy, odborné učebny v suterénu školy, dílny v přístavbě, počítačové učebny, kopírky, školní rozhlas či přístupové body bezdrátové sítě. Taktéž by bylo možné vypnout celou část počítačové sítě v budově školy, přesněji tu část, která propojuje koncové počítače či bezdrátové přístupové body s páteří sítě (viz 1. strana dokumentu [5]) – během noci je její činnost bez užitku.Zde narážíme na fakt, že některá zařízení jednoduše musí zůstat zapnutá – jednak školní server, neboť žáci a učitelé se mohou kdykoliv chtít připojit pomocí FTP ke sdíleným síťovým diskům a stáhnout si odtud data. Dále musí stále běžet minimálně ta část školní počítačové sítě, která spojuje hlavní serverovnu školy a bezdrátové spoje na její střeše s Internetem. Avšak to není žádný problém – jak napovídá dokument [5], i po vypnutí všech AP a obou optických kruhů zůstanou obě výše zmíněné funkce sítě zachovány.A na kolik by tato úsporná opatření mohla vyjít? Při použití 20 ks spínacích hodin o ceně do 1000 Kč by se náklady i s montáží mohly vejít do částky (řekněme) 30 000 Kč, přitom snížení spotřeby by bylo jistě vyšší než 1,5 kW (jen počítače a monitory v učebnách, byť povětšinou ve stand-by režimu, mají dohromady tuto spotřebu) a určitě by se blížilo ke 2 kW. Při průměrné ceně 3000 Kč za MWh (škola využívá „nízký“ tarif a k vypínání okruhů školní sítě by docházelo hlavně v noci) by odhadovaná úspora činila minimálně 40 000 Kč ročně, tudíž by se náklady již během prvního roku vrátily.Další úspory spotřebované elektřiny bychom dosáhli ve školní serverovně. Její hardware je již letitý a lze předpokládat, že nový server o stejném či vyšším výkonu by mohl mít spotřebu nižší alespoň o jednu čtvrtinu. Pokud by vedení školy přímo nevyžadovalo použití značkového serveru, stačil by běžný stolní počítač, sestavený z kvalitních komponent za cenu do 20 000 Kč. Investice do nového serveru by se tedy vrátila přibližně za 2–3 roky.A co když nebude chtít vedení školy vůbec investovat do jakýchkoliv úsporných opatření? I potom existuje snadné řešení pro úsporu až několika set Wattů: jelikož jsou všechny školní počítače připojeny pomocí místního intranetu do domény Microsoft Active Directory, stačí např. vytvořit PowerShell skript, který se v určitou večerní hodinu pokusí připojit na všechny počítače v síti. Pokud se mu to u některého z nich podaří (a tudíž je zapnutý), prostě jej vypne.Jednoduše řečeno, možností na úsporu elektřiny ve škole je hned několik a jejich implementace není náročná. Bude již tedy záležet na tom, jak se k celé věci postaví vedení školy. Seznam použité literatury a webových zdrojů: [1] ŘEHOŘÍK, V.: Monitoring výroby a spotřeby energie, maturitní práce, Písek 2012, 23 stran, dostupné online na adrese:HTTP://WIKI.SPS-PI.COM/IMAGES/B/B3/SOC_2012_MONITORING.PDF 63

[2] VOSÁTKA, M.:Měřicí systém odběru el. energie, projekt Enersol 2013, Písek 2013 [3] webová prezentace společnosti ZPA Smart Energy: HTTP://WWW.ZPA.CZ/ [4] webová prezentace společnosti Moravské přístroje a.s.: HTTP://WWW.MII.CZ/ [5] BAKALA, B.: Plán ICT na období 1.9.2011 až 31.12.2012, provozní document, Písek 2012, 11 stran, dostupné online na adrese: http://www.sps-pi.cz/wp-content/uploads/2011/10/PlanICT11_12.pdf

6. PROJEKT Žák: Škola:

Téma projektu: Koordinátor:

Jan David Střední odborná škola ekologická a potravinářská ve Veselí nad Lužnicí, Blatské sídliště 600/I. Měření světelného znečištění Ing. Milan Bumerl, CSc., Ing. Jana Šašková

Projekt je zařazen do Sborníku jako příklad péče výše uvedené školy o životní prostředí. Poděkování Rád bych poděkoval Ing. Bumerlovi za vedení práce a konzultace v průběhu práce. Dále děkuji Ing. Šaškové za poskytnutí některých rad a materiálů k vypracování práce, RNDr. Hejnovi za četné odborné rady a prvotní nasměrování. Dík patří i samotnému RNDr. Janu Hollanovi, který mi trpělivě odpovídal na mé otázky ohledně jeho softwaru. Taktéž děkuji panu Kohoutovi za poskytnutí cenných rad a vyhodnocovacího skriptu a paní Znamenané z technických služeb města Veselí nad Lužnicí, která mi poskytla některé informace ohledně veřejného osvětlení Veselí nad Lužnicí. Opomenuta nesmí samozřejmě zůstat má přítelkyně, rodina, ani přátelé, kteří mě po celou dobu práce podporovali a přehlíželi mé nedostatky v době, kdy jsem byl zapálen pro svůj projekt. Prohlášení. Prohlašuji, že jsem svou práci vypracoval samostatně. Použil jsem pouze podklady (literaturu, SW atd.) uvedené v přiloženém seznamu. Nemám žádné důvody proti zpřístupňování této práce v souladu se zákonem č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a změně některých zákonů (autorský zákon) v platném znění. Ve Veselí nad Lužnicí dne 6. 2. 2013 Abstrakt. Tato práce se zabývá možností měření světelného znečištění pomocí digitální zrcadlovky (DSLR). Součástí teoretické části je uvedení do problematiky, další možnosti měření světelného znečištění a seznámení s Hollanovou metodou hodnocení světelného znečištění. V praktické části je pak metoda dále rozpracována, je zde uveden postup při vyhodnocování snímků pomocí této metody, který můţe být zároveň návodem k hodnocení světelného znečištění. Dále jsou v práci zahrnuty vzorové vyhodnocené snímky i ukázky použití v praxi. Diskuze obsahuje konečné zhodnocení metody a vyhodnocení rozsahu světelného znečištění ve Veselí nad Luţnicí. Klíčová slova. Světelné znečištění, světelný smog, pouliční osvětlení, umělé osvětlení, DSLR fotometrie, raw2lum, oslnění 1. Úvod Mnoho lidí se ke světelnému znečistění staví jako k zanedbatelnému problému, pokud ho vůbec za problém považují. Výhodou a zároveň i nevýhodou takového znečistění je jeho snadná likvidace. Zastupitelé měst si většinou plně neuvědomují závažnost tohoto problému, proto v řešení dávají přednost problémům zdánlivě větším, než je právě světelné znečištění. Cožpak 64

ale právě nižší komfort bydlení a ohrožení stability nočních ekosystémů spolu s potenciální hrozbou pro lidské zdraví není těmi hlavními otázkami, které by měly být v souvislosti s jakýmkoli znečištěním řešeny? Světelné znečistění nejenže přináší snižování pohodlí, nepříznivě působí na noční živočichy a potenciálně ohrožuje lidské zdraví, ale také může být nebezpečné i mnoha jinými způsoby. Toto téma jsem si pro svou práci vybral proto, že ostatní zdroje znečištění již byly všude tisíckrát omílány, zatímco světelné znečištění je minimálně řešeným problémem zůstávajícím v pozadí - proto je třeba upozornit na něj, tento problém popularizovat a navrhnout dostupná řešení pro omezení tohoto nebezpečného, nepřirozeného a nepříjemného jevu. 2. Teoretická část 2.1. Světelné znečištění Pojem světelné znečištění souhrnně označuje nežádoucí jevy provázející umělé venkovní osvětlení. Nevhodně pouţité prostředky osvětlování mohou způsobovat oslnění, nežádoucí pronikání světla do domů a zejména zvýšení jasu noční oblohy. V této době, kdy je šetření zdrojů zcela nezbytné, je velmi zbytečné a nežádoucí plýtvat elektrickou energií v takové míře, jako je tomu právě u veřejného osvětlení. Odbourat světelné znečištění znamená nejen zvýšení pohodlí a omezení negativních vlivů, ale také velmi významnou úsporu energie. Nesporným faktem je, že technologie na omezení nežádoucích jevů umělého nočního osvětlení je dostupná a proto je vhodné jí začít používat. Hlavní problémy provázející používání nevhodných svítidel: � Světelný smog � Oslnění � Nežádoucí pronikání světla do obydlí � Mrhání energií � Bezpečnostní riziko � Negativní vliv na noční tvory � Světelný smog Velký počet nevhodných světelných zdrojů není jediným faktorem, díky kterému vzniká světelný smog. Druhým, neméně důležitým činitelem, je kvalita a složení ovzduší. Světlo vyzářené z povrchu se rozptyluje na molekulách plynů a prachových částicích. Množství a intenzita světelného znečištění tedy kolísá spolu s měnícím se počasím – bezprostředně po dešti je obloha čistší a světelný smog se tedy neprojevuje tak nápadně. Stejně tak jsou projevy světelného znečištění výraznější v průmyslových, prašných městech, kde jsou exhalace znatelně větší. V otázce světelného smogu je jednodušší zefektivnit veřejné osvětlení, snížení exhalací totiž není zdaleka tak snadné, ani účinné. Oslnění Dalším velmi negativním jevem, který je třeba odbourat, je oslnění nevhodně použitým osvětlením. Oční zornice se při menší hladině osvětlení roztáhne tak, aby na sítnici dopadlo větší množství světla. Pokud je však zdroj světla – například výbojka – odhalen, tvoří intenzivní bodový zdroj světla, na nějž se zornice přizpůsobí a stáhne se. Méně osvětlené části zorného pole v kontrastu s extrémně jasným zdrojem osvětlení se tedy jeví jako zcela tmavá místa – takto použité veřejné osvětlení se potom míjí účinkem a mnohdy dokonce přináší efekt opačný zamýšlenému. Dobrým příkladem je osvětlení fotbalového stadionu, které je i při pohledu z velké dálky takřka oslepující zdroj omezující vidění na delší dobu. Nežádoucí pronikání světla do obydlí Jak již bylo řečeno, mnoho lamp pouličního osvětlení postrádá jakékoli zařízení na usměrnění vyzařovaného světla a to proto uniká do všech stran a tedy i do nižších pater domů v okolí. Lidský organismus je přizpůsobený pravidelnému cyklu, ve kterém se střídá den a noc, tedy světlo a tma. Někteří lidé rádi usínají při tlumeném osvětlení, avšak mnohým lidem se přirozeně 65

spí lépe ve tmě. Takovým lidem se kvalita spánku byť i při tlumeném osvětlení snižuje a jeho nedostatek vede ke ztrátě pozornosti, únavě a celkovému snížení kvality života. Dlouhodobý nedostatek spánku může dokonce vést i k závažným duševním chorobám. V posledních letech je předmětem intenzivního výzkumu lékařů „spánkový hormon“ melatonin, pro jehož tvorbu je tma nezbytná. Tento hormon má pravděpodobně preventivní účinek proti vzniku rakoviny, můţe působit proti výskytu některých duševních onemocnění, například Parkinsonovy či Alzheimerovy choroby a zpomaluje proces stárnutí. Mrhání energií Zefektivnění svícení s sebou nese i sníţení příkonu svítidel – jistou úsporu elektrické energie, tedy i peněz. Příliš silné, zastaralé a nevhodné osvětlení často svítí i do míst, která osvětlená být nemusí – kromě silnice svítíme i do okolních domů, kromě kostela i na oblohu, kromě světel u reklamních billboardů svítících přímo do vzduchu ani nemluvě. Bezpečnostní riziko Osvětlení v noci by mělo zajišťovat větší bezpečnost, ale často se stává, že působí přesně naopak. Špatné osvětlení vytváří velmi ostré stíny, které nemusí být nebezpečné jen v dopravě, ale může také vytvářet takové hranice světla a tmy, kdy není ze světlých, nadměrně nasvícených míst do tmy vůbec vidět. Takto extrémní stíny mohou vytvářet prostor jako stvořený pro lupiče, zloděje a násilníky. Osvětlení nemusí být silné, ale takové, aby poskytovalo kvalitní, rozptýlené světlo vhodné intenzity. Negativní vliv na noční tvory Vývoj všech živočichů je již od počátku formován pravidelným střídáním dne a noci. Mnoho ţivočichů se přizpůsobilo pro život v noci, či chcete-li, ve tmě. Životní cyklus mnoha druhů je ovlivněn periodickými změnami délky dne či noci v průběhu roku. Migrující živočichové velmi často využívají k orientaci právě svit měsíce a hvězd. Tak se druhy po miliony let adaptovaly na přirozený průběh jednoho otočení Země kolem své osy - na den a na noc. Živočichové jsou ohroženi masivní změnou nočního prostředí, ke které v posledních desetiletích došlo. Měsíc a hvězdy jsou jen slabé zdroje světla v porovnání se stovkami lamp veřejného osvětlení, nasvícených reklamních poutačů a silných reflektorů prosvěcujících oblohu. Miliony jedinců hmyzu poletujících kolem rozsvícených lamp aţ do úhynu vyčerpáním, stromy v blízkostech silných lamp, které nestihnou včas shodit listí a zmrznou - to jsou jen příklady z mnoha obětí našeho nočního osvětlení. 2.2. Hodnocení síly světelného znečištění Dnes – v době, kdy jiţ nestačí slovo odborníka a jedinou přijatelnou řečí jsou čísla, musíme vyvíjet nové metody, jak dokázat nekvalitu (či naopak kvalitu) použitého nočního osvětlení. Je několik možností, jak měřit velikost světelného znečištění, avšak většina z nich je metoda buď neobjektivní, časově velmi náročná, nebo k ní je zapotřebí pořízení nákladného vybavení. Existuje však ještě jeden způsob, který je sice poměrně složitý, avšak velmi přesný a pomůcky nejsou nikterak nákladné. Je to metoda RAW fotometrie pomocí digitální zrcadlovky. Metody Měření jasoměrem – Je třeba speciálního jasoměru pracujícího při velmi nízké hladině osvětlení – Jediný komerčně vyráběný je zatím tzv. SQM (Sky Quality Meter), který snímá přicházející světlo v úhlu 20 a 42 stupňů a zobrazuje jeho množství v jednotkách magnituda na čtvereční úhlovou vteřinu či kandelu na metr čtvereční. Měření luxmetrem – Luxmetr je běžně dostupný přístroj měřící osvětlení, avšak jeho nevýhodou je opět to, že hodnoty osvětlenosti mohou být tak nízké, že je není možné změřit. Fotovoltaický panel, multimetr a PC – Mezi napětím na fotovoltaickém panelu a osvětleností oblohy existuje přímá úměra, takže pomocí něj lze po kalibraci měřit osvětlenost oblohy. Bohuţel, zde si nemůţeme příliš vybrat, ze které části oblohy bude provedeno měření, proto se tato metoda hodí spíš k orientačnímu zjištění kontinuální osvětlenosti oblohy. Tato metoda je od roku 2006 pouţita v brněnské hvězdárně na měření osvětlenosti oblohy nad Kraví horou. 66

Bortleho stupnice – V roce 2001 astronom John E. Bortle v časopise Sky and telescope popsal devítibodovou stupnici, zaloţenou na viditelnosti/neviditelnosti určitých vesmírných objektů a úkazů na noční obloze. U nás v ČR jsou díky velkému stupni světelného znečištění a hustotě osídlení poslední tři body stupnice charakterizující čistotu oblohy zcela nedostupné. RAW fotometrie pomocí DSLR - Vědecké kamery pro zjišťování jasů scén jsou velmi drahá záležitost, proto Jan Hollan v roce 2003 vyvinul metodu k určení jasů z RAW fotografií (RAW = surový výstup ze snímacího čipu digitálního fotoaparátu, který není postiţen žádnými softwarovými úpravami či ztrátou dat způsobenou komprimováním do zcela běţného obrazového formátu jpg), která počítá s digitálními zrcadlovkami schopnými uložit data v surovém formátu. Tato metoda je velmi efektivní, jednoduchým způsobem může sloužit k porovnání jasů různých fotografií. Bohužel, metodika k analýze fotografií není zcela dokončená a navíc je vyvinuta k trošku jinému účelu neţ k hodnocení zdrojů světelného znečištění. Tuto metodu jsem se rozhodl v mé práci dotvořit a dokázat možnost jejího použití v praxi. Vyhodnocené obrázky jsou pořízeny převážně ve městě Veselí nad Lužnicí. Postup nastíněný v Hollanově metodice Aplikace raw2lum pracuje s programy formátu PPM, konkrétně *.pgm (Portable GrayMap), do kterých je nutné fotografie z formátu RAW (například *.NEF nebo *.TIFF) převést. Formát *.pgm je jakousi 16 bitovou „rozbalenou“ verzí formátu RAW. Exif snímku potřebný pro vyhodnocení lze zadat pomocí separátního textového souboru, příkaz „help“ vyprodukuje popis parametrů aplikace. Výstupem mohou být soubory PPM a EPS, v závislosti na vstupních parametrech. Program vrátí číselnou matici, která reprezentuje jednotlivé fotometrické veličiny. 2.3. Veselí nad Lužnicí Město má 6 455 obyvatel, leží v jihočeském kraji, v okrese Tábor na soutoku řek Lužnice a Nežárka[4]. Ve městě je od povodní v roce 2002 nainstalováno velké množství kulových lamp svítících více do horního poloprostoru, než do spodního. Celkový počet lamp pouličního osvětlení je 800, celková roční spotřeba je 400 MWH. V lampách jsou použity sodíkové výbojky o příkonu 70 W, 100 W a 150 W. Mezi informacemi, které jsem si od městského úřadu vyžádal, byly i specifikace některých druhů lamp. Zajímavým faktem svědčícím o ignoraci problémů se světelným smogem je katalogový název jednoho druhu svítidel – „Koule svítící k obloze“. 2.4. Cíle práce Cílem mé práce je dokončit metodiku k Hollanovu způsobu měření světelného znečištění a dokázat jeho funkčnost v praxi. Zatím je tato metodika popsána nedostatečně, velmi odbornou řečí předpokládající znalost mnoha vědních odvětví. Rád bych, aby má práce v budoucnu sloužila jako návod ke zpracování a vyhodnocování snímků a mohla tak otevřít dveře masovějšímu využívání této metody. Zpřístupnění možnosti měření světelného smogu široké veřejnosti by mohlo vést k proniknutí této problematiky do všeobecného povědomí a tedy přispět k omezení tohoto nepříjemného jevu. 3. Praktická část - RAW fotometrie pomocí DSLR 3.1. Jak metoda funguje? Metoda měření jasů scény pomocí DSLR je původně určena pouze astronomům k určení čistoty nebe pro hvězdná pozorování. Teprve později byl software potřebný k vyhodnocování doplněn měřítkem k určení jasů v celém rozsahu snímání DSLR. Aplikace raw2lum vyvinutá Hollanem dokáţe díky známé cloně, délce expozice a citlivosti ISO určit jasy dobře exponovaného snímku bez závislosti na změnách těchto veličin u snímku pořízeného kalibrovanou kamerou. Jinými slovy, aplikace počítá s různými nastaveními fotoaparátu a dokáţe určit jas scény tak, že pomocí algoritmu vyhodnotí jasy pomocí surových údajů ze snímacího čipu a „exifu“ fotografie (datová hlavička, jež obsahuje informace o nastavení fotoaparátu. Tento postup je možný, protoţe dnešní fotoaparáty jsou vybaveny velmi přesnými elektronickými závěrkami, clonami a standardizovanou citlivostí čipu. I přesto však má každý fotoaparát drobné 67

odchylky. Tyto nepřesnosti pramení z extrémně složitých technologií, které jsou v digitálních fotoaparátech použity. Některé fotoaparáty získaná data ještě upravují nějakými neznámými procesy, které jsou známy jen jejich výrobci. K našemu štěstí jsou tyto úpravy však pro všechny fotografie pořízené se stejným nastavením shodné, tudíž je lze odbourat použitím tzv. „darkframu“ – temného snímku pořízeného se zakrytým objektivem. Teoreticky by měla být taková fotografie bez obrazové informace, protože během expozice na povrch čipu nedopadlo žádné světlo, nicméně opak je pravdou – takto vyfocená fotografie kromě zanedbatelného digitálního šumu ještě obsahuje stopy po úpravách neznámým procesem. Je nasnadě, ţe k dosaţení správného výsledku stačí tento černý snímek se „zdánlivě nulovou“ obrazovou informací od toho vyhodnocovaného odečíst. Pokud tento „darkframe“ vyfotografujeme na stejném místě bezprostředně po pořízení vyhodnocovaného snímku s naprosto stejným nastavením, vyhneme se i dalším nepříznivým jevům, které mohou ovlivnit náš výsledek. Těmito dalšími vlivy jsou například závislost citlivosti čipu na jeho teplotě, zdroje elektromagnetického záření v okolí (a z toho plynoucí zvláštní charakter digitálního šumu) atd.. 3.2. Vybavení DSLR ukládající fotografie v surovém formátu. Existují i kompaktní digitální fotoaparáty, které v tomto formátu ukládají, avšak malá velikost jejich snímacích čipů není pro množství digitálního šumu příliš vhodná. Takové přístroje dále většinou neumožňují přesně řízení expozice, jejich snímací čip se pro své malé rozměry během delší expozice příliš zahřívá a ovlivňuje výsledek měření atd. Fotometrie z formátu JPEG je sice možná, ale přesné výsledky ani zdaleka neposkytuje – je to formát se ztrátovou kompresí a algoritmy ke kompresi nejsou známé – jsou to dobře střežená tajemství výrobců digitálních fotoaparátů. Počítač a odpovídající software. Osobně k počítání používám OS Windows, postup je však na systémech unixového typu (Linux) o něco jednodušší. Dále je třeba odpovídající verze aplikace raw2lum od Jana Hollana, upravená verze aplikace dcraw od Dave Coffina a aplikace jhead od Matthiase Wandela. Aplikace jhead je potřebná pouze tehdy, používáte-li fotoaparát nepodporovaný aplikací dcraw. Jsou potřebné i další programy na konverzi souborů, mohu doporučit například Imagemagick software suite, který je dostupný zdarma Stativ k fotoaparátu. Použití stativu je v nočních podmínkách nutné, fotoaparát občas exponuje například i 30s a pro správně měření je nutné, aby nebyla scéna pohybově rozmazaná. 3.3. Vyhodnocování pořízených fotografií Původní metodika je velmi strohá a neúplná, pokusil jsem se jí proto alespoň částečně zjednodušit. Autor předpokládá znalost fyziky, astronomie, informatiky, matematiky, elektroniky, skriptování a dalších oborů. Popisováním kaţdé slepé uličky, do které jsem v průběhu aplikace metody do praktického využití zavítal, bych strávil mnoho a mnoho času, proto popíšu postup, jakým se mi nakonec povedlo program úspěšně spustit a vyhodnotit první snímky. Mnoho z nás si počítačový program představuje jen jako ikonku, kterou stačí spustit poklepáním myší a zadat příslušné hodnoty k dosažení výsledku. To však zdaleka neplatí ani pro jednu z výše uvedených aplikací, které pracují pouze v příkazovém řádku. Zadávání parametrů k vyhodnocení každého snímku zvlášť by bylo velice zdlouhavé a náročné, proto jsem upravil PHP skript napsaný Vojtěchem Kohoutem. Původně tento skript sloužil k vyhodnocování jasů vesmírných těles pro astronomická pozorování. K vyhodnocování pomocí osobního počítače mohu doporučit PHP server Wamp. Používal jsem verzi 2.2. Celý proces při spuštění skriptu lze popsat takto: 1. Server prohledá složku input a vrátí seznam souborů, ze kterých poté vybere dva poslední soubory (abecedně). Tyto dva soubory označí jako „image“ a „darkframe“ 2. Server spustí program dcraw a uloží informaci exif do souboru exif.txt ve sloţce temp 3. Server spustí program dcraw a uloţí snímek označený jako „image“ ve formátu *.pgm do sloţky temp 68

4. Server spustí program dcraw a uloţí snímek označený jako „darkframe“ ve formátu *.pgm do složky temp 5. Server spustí program raw2lum, zadá parametry potřebné k vyhodnocení snímku a vyhodnotí jej Základní parametry programu raw2lum: -I (cesta k exif souboru ve formátu exif.txt) -D (cesta ke snímku „darkframe“ ve stejném formátu jako vyhodnocovaná fotografie, tedy *.pgm) -N (cesta k souboru, do kterého má být uložen barevně kódovaný výstup ve formátu *.ppm) -E (cesta k souboru, do kterého má být uložen maticový výstup ve formátu EPS) -A (cesta k vyhodnocovanému obrázku převedeného do formátu *.pgm aplikací dcraw) 3.4. Kalibrace fotoaparátu Další moţností k vyhodnocení snímku je jeho pořízení pomocí kalibrované kamery. Kalibrace se provede vyfotografováním zcela bílého předmětu osvětleného známým světelným tokem a zadáním těchto parametrů do programu, takže výstupem může být snímek s přesně určeným jasem. Do této kalibrace jsem se nepouštěl, k orientačnímu srovnání jednotlivých lokalit v rámci této práce není nutná. Součástí programu je základní kalibrace, takţe přibližné číselné jasové hodnoty lze získat i nekalibrovaným fotoaparátem. Několik snímků jsem pro lepší názornost vyhodnotil i takto. 3.5. Světelný smog ve Veselí nad Lužnicí Po úspěšném zpracování několika zkušebních snímků jsem se rozhodl zhodnotit pomocí této metody světelné znečištění města Veselí nad Lužnicí. Postupoval jsem tak, že jsem vyfotografoval město z různých míst, aby byl osvětlený „koláč“ na obloze zřejmější. Místa měření jsem pro minimalizování vlivu větších měst v dálce zvolil tak, aby tato města nebyla v zákrytu s Veselím nad Lužnicí. Dále jsem použil metodu k analýze svitu různých typů lamp nainstalovaných ve Veselí nad Lužnicí. Jako naprosto nevyhovující a výkonem velmi převyšující únosnou hladinu osvětlení se ukázaly lampy nad vlakovým nádražím, které oslňují řidiče i na velkou vzdálenost. 4. Diskuze Během studia problematiky jsem se setkal s mnoha problémy. Jan Hollan má ve svém internetovém archivu mnoho verzí své aplikace. Zatímco Hollan k vyhodnocování používal počítač běžící na operačním systému Linux, já se rozhodl použít operační systém Windows. Vzhledem k tomu, že OS Linux je podstatně méně rozšířený a od OS Windows se liší, méně zasvěcený uživatel, který by chtěl vyhodnotit jasy snímků, by mohl tápat, snažil jsem se nalézt řešení pro Windows. Je třeba nalézt verzi kompatibilní se systémem, na kterém bude program spouštěn. Upozorňuji, že se v dnešní době čím dál více rozmáhají 64bitové operační systémy – v tomto případě je tedy nutné vyhledat verzi programu pro 64bitový systém. Takové verze jsou většinou označovány jako x64, zatímco 32bitové, běžnější, bývají označeny x86. V případě vyhodnocování snímků je třeba mít na paměti, že musíme volit správnou dobu expozice, abychom na snímku vyhodnotili ten prvek, na kterém nám záleží, jinak budeme mít značnou část jasů mimo rozsah snímaní fotoaparátu. Tento jev je vlastně velice praktický – umožňuje zobrazit menší jasové hladiny prodloužením expozice či snížením clony, takže mohou být vyhodnoceny i snímky s velice malými jasy tak, že bude zřejmé, co kde na fotografiích leží. Pokud chceme změřit skutečný jas žárovky, musíme zopakovat měření s kratší a kratší expozicí tolikrát, až onen svítivý prvek nebude „přepálený“. Velkou výhodou je, že pokud je snímek dobře exponovaný, není nutné uvádět parametry fotografie (exif), aby bylo možné srovnání. U kalibrovaných kamer je pro lepší náhled dobré nepoužívat výstup v *.ppm a namísto něj užít výstup v *.eps, který ve skutečnosti tvoří průhlednou tabulku s hodnotami a tu pak umístit na původní, nezpracovaný obrázek.

69

5. Závěr 5.1. Světelný smog ve Veselí nad Lužnicí Po vyhodnocení snímků pořízených v a v okolí Veselí nad Lužnicí lze říci, že se město na fotosmogu podílí podstatnou měrou. Pravděpodobně je to způsobeno velkým množstvím lamp kulového typu bez vrchního stínítka, které skutečně svítí k obloze mnohem výrazněji, než na zem. Řidiči přijíždějící do Veselí nad Lužnicí za tmy mohou být snadno oslněni, protože tato kulová svítidla se nachází i podél silnic. Na fotografiích pořízených na zatopených pískovnách poblíž města během zimy lze vyhodnotit, jak město osvětluje i krajinu. Nejznatelněji je ve Veselí nad Lužnicí osvětleno muzeum na náměstí, vlakové nádraží a samozřejmě kostelní věž. Osvětlení vlakového nádraží je osazeno na vysokých stožárech a oslňuje nejen řidiče přijíždějící ze všech stran. Jeho síla je navíc neadekvátní – výkonem velmi převyšuje běžné lampy. 5.2. Možnosti řešení Řešením problému se svícením rozhodně není zhasnutí všech světel, ale nalezení takových druhů svítidel, kde bude zdroj světla – například výbojka – zcela zakryt stínítkem lampy a světlo unikající do horního poloprostoru tak bude velmi omezeno. Toto řešení nejenže může zlepšit využití světelného zdroje, ale také výrazně omezí oslnění a bude možné použít slabší svítidla s menším výkonem při zachování (či dokonce zvýšení) efektivity. Sviťme si pod nohy, ne do očí a na oblohu. 5.3. Zhodnocení výsledků Závěrem lze říci, že je možné hodnotit světelné znečištění pomocí digitálního fotoaparátu. Bez větších obtíží a bez jakéhokoli laboratorního vybavení lze vyhodnotit snímky pro srovnávání jednotlivých lokalit, pro měření vyžadující vysokou přesnost je třeba provést kalibraci. Postup jsem alespoň doufám - osvětlil natolik, že i méně zasvěcený člověk může provést vyhodnocení a srovnání lokalit. Velikou výhodou použití přiloženého skriptu je to, že i laik po nainstalování příslušného softwaru jedním kliknutím vyhodnotí požadovaný snímek – bez toho, aby přesně věděl, jaké děje při vyhodnocování probíhají. Absence zadávání parametrů při spuštění skriptu redukuje možnost lidské chyby, která by mohla subjektivně ovlivnit výsledek. Nezbývá než doufat, že si tato metoda nalezne cestu a přispěje k omezení fotosmogu.

7. PROJEKT Žák: Darek Bogdány Škola: ISŠ Nová Paka, Kumburská 846, PSČ 509 31, Nová Paka Téma projektu: Obnovitelné zdroje elektrické energie, historie a vývoj fotovoltaiky Koordinátor: Ing. Luboš Malý Konzultant, odborník z praxe: Pavel Janoušek, Dolní Rokytnice 440 Úvod: Nejvíce energie lidé získávají z neobnovitelných zdrojů, jako jsou na příklad ropa, uhlí, zemní plyn, uran a jiné. Již dříve některé studie vědců prokázaly, že tyto zdroje lidstvo vyčerpá v horizontu stovek let. Je proto nutné se tímto problémem zabývat už teď. Zatím jedinou možnou alternativou jsou obnovitelné zdroje. Za obnovitelný zdroj považujeme takovou energii, 70

kterou můžeme teoreticky čerpat další tisíce až miliardy let. Jednou z těchto alternativ je i solární (sluneční) energie. Právě využití solární energie jsem si vybral ke zpracování své práce. Tímto téma jsem se zabýval již dříve, protože v rámci projektu Zelený most mezi školou a praxí jsme v loňském roce dostali za úkol od našeho pana učitele zpracovat malou seminární práci na téma Obnovitelné zdroje energie v našem okolí. Jelikož nedaleko mého bydliště v Rokytnici nad Jizerou stojí rodinný dům s fotovoltaickými panely, měl jsem hned jasno, na jaké téma svou práci zaměřím. Začal jsem se tedy touto problematikou podrobněji zabývat a rozšiřoval jsem si znalosti v tomto oboru. Zašel jsem i za majitelem domu jestli by mi neposkytl konkrétní informace k fotovoltaické elektrárně na své střeše. Dále se vše vyvíjelo už přímou cestou. Pan učitel mě později oslovil, zda bych nechtěl svou práci rozšířit, doplnit o některé informace a zapojit se do soutěže Enersol. Fotovoltaické elektrárny Toto odvětví obnovitelných zdrojů energie patří v dnešní době k jednomu z nejrychleji se rozvíjejících. Existuje hned několik druhů systémů elektráren, které se rozdělují podle instalovaného výkonu, velikosti, místa, kde je fotovoltaická elektrárna instalovaná, nebo také podle připojení k elektrické síti. Malé střešní instalace Tyto systémy mají ze všech elektráren zpravidla nejmenší výkon. Jde většinou o systémy o výkonu do 15kWp. Tento typ instalace se používá nejčastěji na střechách rodinných domů, a proto je také nejrozšířenější. Velké střešní instalace Tento typ se se svým výkonem pohybuje už v oblasti nad 15kWp do několika MWp. Ovšem v případě velikosti výkonu v MWp jde pro představu o takovou velikost elektráren, které se nacházejí na střechách velkých obchodních center, průmyslových objektů nebo na skladních halách. Volně stojící instalace Zde se jedná už o velký výkon. Od těch nejmenších elektráren v řádech stovek kWp dosahujících až několika desítek MWp. Jde o instalace, které jsou spojeny pevně se zemí pomocí speciální konstukce a zabírají často velké plochy půdy. Off grid- ostrovní systém Tento systém nemá žádné připojení do distribuční sítě. Je vhodný převážně pro objekty určené k rekreaci (například o víkendech), a také na místech, kde není možné objekt připojit k distribuční síti kvůli odlehlosti objektu. Tento způsob není podporován státem, takže není téměř vůbec rozšířený, nicméně je možný. Zde se veškerá vyrobená energie ukládá do akumulátoru a objekt poté spotřebovává energii přímo z něho. Pokud objekt žádnou energii nespotřebovává, ukládá se energie v akumulátoru, dokud nebude plně 71

nabitý. Jsme omezeni kapacitou akumulátoru, z čehož plyne, že objekt není vhodné dlouhodobě energeticky zatěžovat. Je zde riziko vypotřebování naakumulované energie, kterou fotovoltaická elektrárna nestihne do akumulátoru doplňovat. Schéma zapojení v rámci výkupní ceny. Rozdělení podle připojení k elektrické síti – systém podpory státem Když shrneme veškeré možnosti připojení fotovoltaické elektrárny k elektrické síti, je možné vybrat si ze tří níže uvedených forem, z nichž jsou v současné době dvě tyto formy podporovány státem. Každá varianta se od jedné liší a je potřeba zvolit typ připojení ještě před začátkem výstavby fotovoltaické elektrárny. V současné době mají nárok na podporu od státu nárok pouze systémy s výkonem do 30kWp. Tato novela je v zákoně od roku 2011. Z toho plyne, že pro fotovoltaické elektrárny spuštěné dříve tato novela neplatí. Výkupní cena je garantována na 20 let od uvedení elektrárny do provozu. Zde jde o přímý prodej provozovateli distribuční sítě, který je výhodnější převážně pro větší fotovoltaické elektrárny, kdy majitel elektrárny veškerou vyrobenou elektrickou energii prodává do sítě distributorovi elektrické energie příslušného regionu a tento distributor je ze zákona povinen veškerou energii od majitele elektrárny odkoupit za tak zvanou garantovanou výkupní cenu. Zelený bonusje forma podpory v rámci odměny za výrobu čisté energie. Majitel zelený bonus získá za veškerou vyrobenou energii. Nejvíce se vyplatí majitelům rodinných domů, kteří svoji vyrobenou energii spotřebovávají. Je to nejlepší a nejjednodušší způsob připojení do distribuční sítě. V současné době je výše zelených bonusů vypisována pokaždé na jeden rok a odvíjí se z cen silové elektrické energie na trhu. Zelený bonus je z finančního hlediska nejvýhodnější. Je zde ale riziko, že majitel neprodá všechny přebytky do sítě, protože distributor zde není povinen energii vykupovat a je jen na něm, zda energii vykoupí či ne. V praxi zelený bonus funguje takto: I. Fotovoltaická elektrárna nevyrábí žádnou elektrickou energii (například v noci) a energie je v tomto případě odebírána z distribuční sítě za normální tržní cenu. II. Fotovoltaická elektrárna vyrábí větší množství elektrické energie, než je potřeba k pokrytí spotřebovávané energie v objektu. To znamená, že není třeba odebírat elektrickou energii z distribuční sítě. Majiteli je za spotřebovanou energii vyplacen zelený bonus. Přebytky, které vznikají, se prodají do sítě distributorovi za tržní cenu. Jak jsem již uvedl, záleží však, zda distributor bude ochoten přebytky energie odkupovat. III. V tomto případě vyrábí fotovoltaická elektrárna menší množství elektrické energie. Toto množství nestačí k pokrytí spotřebovávané energie v objektu (například je zapnuto hodně spotřebičů elektrické energie). Z toho plyne, že objekt spotřebovává veškerou vyrobenou 72

elektrickou energii z fotovoltaické elektrárny a k tomu je potřeba dokupovat zbývající potřebnou energii z distribuční sítě. Tabulka zelených bonusů: Rok: Cena:

(Kč/kWh)

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

12,75

12,65

11,91

11,28

6,50

5,08

2,28

Tabulka průměrných cen silové elektřiny: Rok:

Cena: (Kč/kWh)

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

3,80

4,14

4,65

4,51

4,55

4,63

4,60

V porovnání výkupních cen se zelenými bonusy zjistíme, že výkupní ceny jsou každým rokem po zaokrouhlení cca o 1 korunu vyšší než zelené bonusy. Je také jasně vidět, že rok co rok výše výkupní ceny a zeleného bonusu klesá. Největší pokles výkupní cena a zelený bonus zaznamenaly v roce 2010, kdy byla vydaná novela zákona pro rok 2011. Výše výkupní ceny a zeleného bonusu klesla téměř o polovinu. Další větší změna těchto cen platí od 1. ledna 2013, kdy se obě ceny snížily cca o 3 koruny za kWh. O průměrné ceně elektrické energie můžeme říci, že se během posledních let nijak výrazně nemění. Celkové a konečné roční náklady za elektrickou energii jsou potom ještě ovlivněny paušály a poplatky distributorovi.

Rodinný dům s fotovoltaickou elektrárnou, objekt mého pozorování

Jak jsem se již zmínil v úvodu, objekt se nachází v Rokytnici nad Jizerou, což je menší městečko v Krkonoších. Rodinný dům byl postaven v roce 2009. Majitel mi sdělil, že se stavbou fotovoltaické elektrárny na svém domě počítal již před zahájením celé stavby domu. Proto je jedna strana střechy domu orientovaná přímo na jih a pod úhlem okolo 35 stupňů pro dosažení co možná největší účinnosti. Maximální okamžitý výkon této fotovoltaické elektrárny je 14,4 kWp. Plocha, která je osazená panely, je cca 115 m2. Dům je připojen do sítě v rámci zeleného bonusu a vzhledem k tomu, že byla fotovoltaická elektrárna uvedena do provozu před rokem 2010, je zelený bonus ve výši cca 12 Kč za kWh garantován na dobu 20 let od spuštění.Roční výroba fotovoltaické elektrárny se pohybuje okolo 13,5 MWh ročně. Pořizovací cena celé elektrárny přišla majitele v roce 2009 na přibližně 1,4 milionu korun. Dnes by ta samá elektrárna přišla na 500 000 tisíc korun.  Fotovoltaické panely: Používané panely jsou od výrobce Suntech.Rozměry panelu jsou 160 cm x 80cm.Výkon panelu činí 180W.Cena panelu v roce pořízení byla přibližně 15 000 kč. Dnes, o více než 3 roky později, je ten samý panel již za cenu okolo 4 000 kč. Účinnost nového panelu je 15% z dopadající energie, ale ta v průběhu používání klesá. Vezmeme-li v úvahu, že účinnost poklesne o 1% ročně (tedy 1% z původních 15% je 73

0,15%) je patrné, že každý rok ztratí panel ze své účinnosti 0,15%. Dnes je tedy účinnost těchto panelů instalovaných v roce 2009 cca 14,5 %.  Střídač Součástí instalace je střídač značky Danfoss  Výpočty Vyplatí se mít fotovoltaickou elektrárnu na svém domě? Porovnáme nyní úspory a výnosnost fotovoltaické elektrárny na rodinném domě postavené v roce 2009 s elektrárnou, kterou bychom postavili v roce 2013. Počítat budu se zaokrouhlenými údaji, které mi sdělil majitel objektu. Dále pro zjednodušení zanedbám roční úbytky účinnosti panelů a také meziroční změny zelených bonusů. Cenu za 1 kWh elektřiny stanovím z průměru cen během uplynulých let, která tedy vychází na 4,4 Kč za 1kWh, jelikož nevím přesný tarif. Fotovoltaická elektrárna s výkonem 14, 4 kWp Investiční náklady: 1 390 000 Kč. Roční výroba energie: 13 500 kWh Roční přímá spotřeba vyrobené energie činí cca 50%, což je 6750 kWh Cena za 1 kWh elektřiny: 4,4 Kč. Zelený bonus v roce 2009: 11,91 Kč. V rámci zelených bonusů: Majitel ročně utrží za spotřebovanou energii: 13 500 � 11�91 � �� Dále uspoří za spotřebovanou energii, kterou nemusel kupovat. ��50 � 4�4 � �� Celkem za rok úspora + tržba činí: 190 485 Kč. Návratnost investice: 1 390 000 � �� 190 485

Majiteli se investice z roku 2009 do fotovoltaické elektrárny pravděpodobně vrátí až po roce 2016

 Současnost (2013) Jaká by byla návratnost stejné elektrárny za současných podmínek? Budeme předpokládat, že zelený bonus vypsaný pro rok 2013, bude stejný i v následujících letech. Tedy budeme počítat, jako by byl stále garantován. Taktéž budeme přistupovat i k ceně silové elektrické energie. Investiční náklady dnes: 500 000 Kč. Roční výroba energie: 13 500 kWh Roční přímá spotřeba vyrobené energie činí: cca 6750 kWh Cena za 1 kWh elektřiny: 4,4 Kč. 74

Zelený bonus v roce 2009: 2,28 Kč. Roční tržba za spotřebovanou energii: �� 500 � ��8 � �� Dále úspora, za spotřebovanou energii, kterou není třeba kupovat. 6�50 � 4�4 � �� Celkem za rok úspora + tržba činí: 60 480 Kč. Návratnost investice: 500 000 � �� 60 480

I přes veliký pokles podpory v rámci zelených bonusů je návratnost ještě o cca jeden rok kratší.Hlavní příčinou je snížení nákladů investice. Pokles panelů byl zaviněn masivní výrobou panelů a konkurencí mezi jednotlivými firmami. Také z těchto výpočtů vyplývá, že bylo výhodnější postavit elektrárnu již dříve. Návratnost se liší pouze o rok, ale podíváme-li se na celkové zisky poté, až se vrátí investice, vydělá elektrárna postavena v roce 2009 majiteli o 130 000 Kč/rok více. Majitel nemá smlouvu s distributorem o výkupu přebytků energie, a proto jde nespotřebovaná energie do sítě zdarma.  Emise Fotovoltaická elektrárna na rodinném domě v porovnání s největší uhelnou elektrárnou České republiky v Dětmarovicích (Moravskoslezský kraj) Poměry výkonů obou elektráren se v žádném případě nedají reálně srovnávat. Lze jen teoreticky uvažovat.

Uhelná elektrárna Dětmarovice

Výkon: 800 MW Roční výroba energie: cca 2,5 TWh Emise CO2 : 700-1200 kg / MWh Denní výroba energie: 6840 MWh Spotřebované černé uhlí: 6400 tun / den Z toho vyplývá roční výše vypuštěných emisí CO2 do ovzduší: 1, 7– 3 miliony tun!Malá fotovoltaická elektrárna s výkonem 14,4 kWp a roční vyrobenou energií 13 500 kWh. Ušetřené emise CO2 ovzduší v tom případě jsou: 9,45-16,2 tun. V poměru s celkovým množstvím vypuštěných emisí CO2 uhelnou elektrárnou je toto číslo ušetřených emisí samo o sobě téměř zanedbatelné. Přesto však ušetříme 13,5 tun uhlí, protože 1 kWh je přibližně 1 kg uhlí. Přepočet z tabulky obdržené regionálním centrem Enersol: Typ znečišťující látky

Elektřina systémová 75

Tuhé látky kg/rok kg/rok SO2 NOx kg/rok CO kg/rok CxHy kg/rok CO2 kg/rok rozloha města Hradec než

ଵ ସ

1,24923214 Podle uvedených čísel v tabulce jsou mé přibližné výpočty 23,5949143 emisí CO2 správné.Kdybychom chtěli nahradit tuto 20,0425821 uhelnou elektrárnu malými fotovoltaickými elektrárnami na 1,89482143 rodinných domech o výkonu 14,4 kWp, potřebovali 1,88035714 bychom jich více než 185 000! To je celkem 2,6 GWp 15669,6429 instalovaného výkonu a 23,4 km2 plochy. Pro zajímavost Králové je 105,6 km2 takže plocha fotovoltaických panelů by zabrala více

jeho rozlohy.

Závěr Získávání energie z té solární má zatím velmi malé procento zastoupení mezi obnovitelnými zdroji. Nicméně s pohledem do budoucna si myslím, že právě energie získávaná ze slunce pomocí fotovoltaických elektráren má velkou šanci stát se jedním z hlavních prostředků k získávání energie. Žádný jiný prvek z obnovitelných zdrojů energie nemůže pokrýt celou potřebu lidstva. Podíváme-li se na vodní elektrárny, je k jejich postavení důležitá vhodná lokalita. Z toho je zřejmé, že počet vhodných míst pro vodní elektrárny je hodně omezen v porovnání s malými fotovoltaickými elektrárnami, které mohou být prakticky na každé střeše rodinného nebo panelového domu. Bioplynové stanice zase potřebují dovážet biomasu, ale sluneční energie je dostupná všude. Na druhou stranu vodní elektrárny a bioplynové stanice mohou pracovat i v noci. Fotovoltaická elektrárna bohužel ne. Větší problém ohledně elektráren získávajících energii ze slunce je takový, že i přes veškerou snahu vědců se nedaří přijít na správnou technologii a neumí zatím vyrobit takové články, které by dosahovaly vyšších účinností a získávaly by tak ze slunce více energie. Do budoucna by bylo dobré tento problém vyřešit. V nedávné době se objevily zprávy od vědců z USA z Kalifornie, že možná přišli na nový způsob technologie zachytávání světla pomocí jakési nanostruktury nanesené na povrch článků. Zatím je vše jen v počátcích a je otázkou, zda se skutečně vědcům podaří tímto způsobem dosáhnout vyšších účinností fotovoltaických článků.  Po shrnutí informací o fotovoltaické elektrárně na rodinném domě si myslím, že by nebylo špatné nějakým způsobem naložit s energií, která se nespotřebuje a ani neprodá. Například ji akumulovat do akumulátorů a spotřebovat až v době, kdy to bude nutné. Později jsem však dohledal, že již takové systémy existují a nazývají se Hybridní fotovoltaické systémy.  Nakonec bych rád poděkoval mému učiteli a koordinátorovi mé práce panu Ing. Luboši Malému, a majiteli domu panu Pavlu Janouškovi za poskytnutí cenných rad a informací. Použité zdroje: http://www.ceska-solarni.cz/, http://www.solarenvi.cz/, http://oze.tzb-info.cz/, http://solar.mivvy.eu/ http://www.joyce-energie.cz/, http://www.isofenenergy.cz/, http://www.cenyenergie.cz/, http://www.chytryodberatel.cz/, http://www.svp-solar.cz/, http://www.solarity.cz/ http://www.nazeleno.cz/, http://www.nemakej.cz/, http://www.treals.cz/, http://www.silektro.cz/, http://www.cne.cz/, http://www.pwr.cz/, http://www.aulus.cz/, http://vtm.e15.cz/, http://my.okd.cz/, http://www.finance.cz/ a informace od majitele domu. 76

estné proh hlášení Če Tímto prohla ašuji, že jse em celou práci p vypra acoval sám m.

8. PROJEK KT

Žá ák: Šk kola: Té éma projek ktu: Ko oordinátorr:

Ma artin Trejb bal ISŠ Š Nová Pa aka, Kumb burská 846 6, 509 31 Nová N Paka a Sa avoniův ro otor Ing g. Václav Hájek

Úv vod V dnešní energeticky náročné n do obě se hod dně využív vá větrná energie. e Ta ato energie e se nachá ází e ovšem používají p ve eliké, prostorně i cen nově nároččné zccela všude a je zadarrmo. Na jejjí využití se vě ětrné elektrrárny, tudííž to není věc, v kterou byste si s mohli po ostavit dom ma na zahrradě. Ve své s prá áci se zam měřím na menší m a levvnější elekttrárnu, kterrá se nazývvá Savoniů ův rotor. Zá ákladní úd daje Sa avoniův rottor vynalezzl kolem ro oku 1995 finský lodní důstojník Sigurd J. S Savonius. Te ento rotor je složen ze z dvou vodorovných h kruhových h desek, mezi m kterým mi jsou ve svislé polo oze dvvě polokruh hovitě zah hnutá křídla, tedy lop patky. Tyto o lopatky jsou j umístěny excentricky, tud díž pře esahují do o protisměru asi o 20 0 % průmě ěru.V důsledku toho o dochází k vyrovnán ní tlaku. Čá ást vě ětru, který působí p na zadní stranu lopatkyy, je v tu ch hvíli pasivn ní a je smě ěřován na přední p stra anu akktivní lopatkky. Podle uspořádán u ní lopatek lzze postavitt rotor s otá áčením do oleva, nebo o doprava.

Průto ok větru Sa avoniovým rotorem Sa avoniův rottor se pou užíval často o na poho on chladicíc ch boxů u automobilů. Rotor byl b v menšším pro ovedení a při jízdě roztáčel r lo opatky vítr. Ovšem Savoniův S ro otor se ne epoužívá je en na výro obu ele ektrické en nergie, ale ně ěkteří lidé jej j používa ají na jiné účely, například jak ko mechan nický poho on k vodním mu čerpad dlu. V 80. letech se rotor do oplnil o jed dnu lopatku u i pro pod dstatně větší elektrickké zatíženíí o výkonu až 2kkW. .

77

Zhotovený rotor Výhody Savoniových rotorů    





Stavba rotoru není náročná na materiál, postavit se dá ze snadno dostupných materiálů (např. z 200litrového barelu). Na směru větru nezávisí, nemusíme proto přidávat natáčecí křídlo. Jeho otáčivá mechanická energie je přenášena na svislou hřídel spojenou s rotorem a na jejím druhém konci je generátor elektrického proudu, nebo mechanické zařízení. Na jeho provoz stačí buď nízká rychlost větru (2 až 3 m/s), nebo i střední rychlost (4 až 10 m/s) a vysoká (15 až 25 m/s), tím se liší od jiných turbín, které jsou optimalizované na určitou rychlost větru. Lze jej tedy použít pro široké spektrum rychlostí větru. V případě potřeby je možno propojit více Savoniových rotorů k většímu zařízení s relativně většími otáčkami, oproti horizontálním vrtulím či turbínám, kde při zvětšení své plochy se sníží otáčky. Rotory lze propojit jeden vedle druhého, či nad sebou (obr.3). Vysoká odolnost vůči bouřím při správném provedení, mají zvláštně sníženou citlivost vůči vírům a turbulencím.

rotory vedle sebe, propojené klínovým řemenem

78

rotory svisle na sobě. Nevýhody Savoniových rotorů Nezvykle mohutný vzhled, je třeba si na něj přivyknout. Vysoká hmotnost, možno zhotovit z lehčího materiálu, avšak je nutno vyvážit pečlivěji, protože při vysokých otáčkách by vznikalo kritické kmitání a samotný rotor by se mohl poškodit. Při poryvech větru je vyšší hmotnost lepší, neboť stabilizuje otáčky a s pevnou konstrukcí je více odolný proti bouřím.  Nízké otáčky, vysoký točivý moment, u generátoru je nutno zpřevodovat ozubenými koly, řemeny či řetězy.  Poměrně nízká účinnost oproti moderním lopatkovým turbínám je vyvážená širokým pásmem rychlosti větru pro pohon rotoru. Konstrukce  

Savoniův rotor lze zkonstruovat různým způsobem a z různých materiálů, pro talíře a lopatky je možno použít ocelový plech, plech z lehkých kovů, plasty se skleněnými vlákny, případně vodovzdorně kříženou překližku. Pro křídla rotoru o průměru 1 m lze použít i polovinu 200 litrového barelu. Pro stabilnější otáčky je doporučen dvoustupňový rotor, kde stupně rotoru jsou pootočeny o 90°. Když bude jedno křídlo rovnoběžné se směrem větru, druhé bude plně ve větru a i při malé síle větru se rotor snadno roztočí. Lze zhotovit i třístupňové, a to tak, že stupně pootočíme o 60° , ale to už se efektivita příliš nezvýší. Středem rotoru je vedená hřídel, která je k rotoru pevně přivařená. Na jednom konci hřídele je ložisko připevněné k nosné konstrukci. Na druhé straně je také ložisko, ale hřídel jde přes něj do přímo spojeného generátoru, nebo do převodů mechanického zařízení. Nosnou konstrukci je možno zhotovit z jakéhokoli k tomu vhodného pevného materiálu (ocelový plech, dřevěné kůly nebo trubková konstrukce apod.) Důležitý je také brzdicí systém. Když je velice silná bouře, mohla by rotor poškodit. Pokud by byl rotor nevyvážený, vznikaly by kmitání a vibrace, kterými by následně mohly povolit upevňovací šrouby a zapříčinit tak pád rotoru. Proto se na nosnou konstrukci přimontuje brzdicí systém; na obr. 4 je brzda kotoučová s tažným lankem. 79

Můj model rotoru je oproti modelu na obrázku zmenšený o 24%. Jeho základna je z nerezu, 51,5 cm vysoká a 23,5 široká, na ní je v ložisku usazen dvoustupňový rotor o výšce 60cm, tedy jeden stupeň má výšku 30cm a šířku 30cm, celkový výška je 95 cm. Rotor je z pozinkovaného plechu, a to jak talíře, tak i křídla. Shora je upevněn na ložisku. Dole na hřídeli se nachází generátor. Zabezpečení Když už budeme mít Savoniův rotor, musíme počítat s jeho řádným zabezpečením, protože špatně upevněný rotor může při silném větru, či bouři spadnout. Proto se musí všechny šrouby zajistit a znovu po jednom dnu provozu dotáhnout. Zařízení není ovšem bezúdržbové, musí se kontrolovat ukotvení lan, kontrolovat ložiska, dotahovat šrouby, tím předejmeme nežádoucím 80

poruchám.Důležitým zabezpečením je také brzda, musí být schopná rychle zabrzdit a na dobu potřebnou znehybnit. Nedoporučuje se bubnová brzda, při dlouhém nepoužívání může zkorodovat nebo v zimě zamrznout. Nejlepší je otevřená kotoučová brzda.Nezbytné je také opatřit pracovní hřídel a místa, kde by se snadno dalo zranit, ochrannou mříží. Kvůli dětem je třeba ohradit plotem celé zařízení. Výkon U výkonu je důležitý počet otáček, kde jednoznačně platí, že počet otáček rotoru závisí na průměru, rychlosti větru a zatížení. Čím větší je průměr, tím menší je počet otáček, a tím vetší točivý moment. Pokud je rotor nezatížený, jeho obvodová rychlost je 1,8x větší než rychlost větru, můžeme tak vypočítat otáčky naprázdno. Změření otáček za chodu naprázdno je nepřesné, jelikož okamžiky stabilního větru je těžké najít a rotor při změně rychlosti větru reaguje setrvačně. Museli bychom udělat více měření a hodnoty zprůměrovat nebo vyzkoušet ve větrném tunelu. Pod zátěží počet otáček rotoru přirozeně klesá. Nejvyšší výkon (součin točivého momentu a otáček) podává rotor tehdy, je-li jeho odvodová rychlost přibližně rovna rychlosti větru.

Otáčky rotoru a intenzita el. proudu z generátoru v závislosti na rychlosti větru (v použití u větrné elektrárny) Z grafu lze vidět, že proud se vyrábí už při 4 m/s a rotor se točí už při 60ot./min., ovšem záleží na typu generátoru na elektrárně. 81

Místa využití Savoniův rotor je sice vhodný i pro málo větrná území, ovšem je potřeba najít místo s nejpříznivějšími povětrnostními podmínkami pro jeho provoz. Závětří tvořené stromy nebo budovami je místem nevhodným. Nejlepší místa jsou v horských oblastech, běžně platí, že čím výše jste, tím rychlejší vítr fouká, zde může být použit k výrobě proudu. Může ale také být v nížinách, nemusí vyrábět proud, ale může čerpat vodu ze studně, nebo provzdušňovat rybník, ohřívat vodu přes vířivou brzdu, či vyrábět stlačený vzduch.Ve městech není potřeba, ale někde na venkově se dá plně využít ať už k výrobě proudu, tak k zavlažení zahrady, nebo přísunu vody.Za velmi příznivých povětrnostních podmínek a s použitím speciálního generátoru je možno vyrábět proud, například pro nabíjení baterií k napájení malé nízkonapěťové sítě. Tímto způsobem lze nejnutnějším proudem napájet lovecké a horské chaty, salaše, tábořiště, zahradní domky, chaty, nepravidelně obývaná místa, rybářské sádky a podobná zařízení. Pro nabíjení baterie v bezvětrném letním období se dobře osvědčila kombinace větrné turbíny a solárního generátoru. Savoniův rotor nelze použít pro stavbu velkých elektráren. Přestože je méně náročný materiálově, prostorově nebo finančně, velkým vrtulovým elektrárnám se nevyrovná, výkonově 1 kW stačí pro potřebu např. venkovského člověka, který usiluje o nezávislé zásobování energií. Závěr Savoniův rotor nelze použít pro stavbu velkých elektráren. S dostupným materiálem se může postavit menší větrná elektrárna se Savoniovými rotory a tím by mohl výkon být větší. Vítr tu byl, je a stále bude, proč ho tedy nevyužít více. Mně se tento rotor líbí, sám bych si ho chtěl v budoucnu zhotovit a využívat jeho energii, případně i zlepšit. Jeho vzhled je tedy netypický a veliká plocha zabraná těmito rotory může vypadat odpudivě, může vydávat i nepříjemné zvuky, avšak s tím se už musí počítat, když si tento rotor vyrobíme. Dopad rotoru na přírodu je minimální, do ovzduší nevylučuje žádné zplodiny, žádný CO2, tudíž nezapříčiňuje skleníkový efekt. Poděkování Rád bych poděkoval panu Ing. Václavu Hájkovi za podporu v projektu. Čestné prohlášení Tímto prohlašuji, že tuto práci jsem vypracoval samostatně. Zdroj Savoniův rotor - Návod na stavbu – Heinz Schulz Příloha- fotografie mého funkčního modelu

82

9. PROJEKT

Žák: Škola: Téma projektu: Koordinátorka:

Vít Nýdrle SOŠ a SOU Hradební 1029, 500 03 Hradec Králové 3 Vodní elektrárny Mgr. Ivana Tláskalová

Úvod Téma vodních elektráren jsem si vybral, protože je se zájmem pozoruji, sleduji, navštěvuji a také obdivuji. Tyto elektrárny mě zajímají také z hlediska obnovitelných zdrojů a jejich přínosu pro toto odvětví, kde zaujímají svojí roly, jako zdroj čisté energie a možností snadné regulace její výroby, což je u ostatních obnovitelných zdrojů takřka neexistující, kromě spalování biomasy. Již mnoho let se svojí rodinou navštěvuji nejrůznější vodní elektrárny v okolí a v celé České republice, a proto si myslím, že je mám v celku projité a prozkoumané.Mnoho vodních elektráren jsem navštívil: Les Království, Hučák, Pastviny 1, Lipno 1, Labská, Spálov, Dlouhé stráně, Předměřice a Práčov.Smysl vodních elektráren vidím v tom, že mají velice nízký dopad na životní prostředí, ale to tak úplně nemusí platit u velkých vodních elektráren, kde jsou zatápěny rozsáhlé plochy a ekosystémy. Na druhou stranu vytvářejí životní prostředí různým vodním živočichům. Voda teče relativně stejně a hlavně stále, výjimkou jsou však roční období, kdy je vody přebytek, a nebo nedostatek. Ve vodních elektrárnách se používají různá biomazadla a biooleje, které při případném úniku neohrožují přírodu, živočichy, popřípadě i lidské zdraví. Zátěž na prostředí vzniká hlavně při jejich výstavbách, kdy se převážejí stovky tun hlíny, betonu a různého kameniva, které se přemisťují po komunikacích, které na takovou zátěž nemusejí být stavěny, a vzniká nutnost je opravovat, čímž se zvyšují náklady. Vozidla také působí jako rušivý element lidských obydlí a samotných lidí. Tato zátěž je ale podle mého názoru stále menší než při povrchové těžbě uhlí, nebo těžbě ropy a dalších fosilních paliv, kde je prostředí poškozováno stále a jen pomalu se obnovuje a vrací se do něho život. Vodní elektrárny těží z toho, co tu vždy bylo a tím je voda, která se navíc nijak neztrácí a koloběh vody zajišťuje neustálé opakování všech procesů. Dopad na krajinu může mít tedy vodní elektrárna z počátku možná nepříznivý, ale ve výsledku je devastace velice nízká. Moje filozofie je taková, že může být i hezké si ráno otevřít okno a dívat se na vodní hladinu, která působí relaxačně a jistě i příznivě na lidský organismus. Zato při otevření okna a následný pohled na solární pole moc dobře nevypadá a raději si okno opět zavřu. A proto si myslím, že jsou daleko lepší, než jiné obnovitelné zdroje, protože dovedou do krajiny lépe a hlavně přirozeněji zapadnout.Nároky na vodu mohou být ve vodních elektrárnách obrovské, ale také naprosto minimální. Velké vodní elektrárny svojí přehradou zadržují gigantická množství vod, a proto je jejich budování složité a nákladné, zatím co malé vodní elektrárny takové složitosti často nedosahují. Říčka s dostatečným spádem, nebo větší potok, či řeka nemusejí být nikterak významně regulovány a voda může protékat stále a rovnoměrně a navíc taková malá vodní elektrárna ani nemusí být vidět, protože bude v podzemí, takže má obrovské výhody a uplatnění pro dnešní dobu. V dnešní době v České republice bohužel není takový potenciál v budování vodních elektráren, 83

protože je zde málo nevyužitých míst vhodných pro jejich výstavbu. Takže se dá vlastně říct, že tak, jak jsou vodní elektrárny dnes, tak je potenciál krajiny využitý. Ale přesto se najdou ještě místa, kde je možné je vybudovat a stavějí se nové. Nová technologická řešení mohou tento potencionál ještě rozšiřovat. Stručná charakteristika Vodní elektrárna je typ elektrárny využívající přirozeného průtoku vody a její polohové energie. Vodu pak zpět vpouští do toku a to bez znatelného znečištění. Elektrárna je tvořena budovou elektrárny nebo pouze strojovnou, kde je umístěna turbína s generátorem. Samotná turbína je uložena v oblasti zvaná kašna, kde proudí voda a tím turbínu roztáčí. Hřídel spojuje generátor a turbínu přes převody tím, že přenáší kroutící moment z turbíny do převodovky a následně generátoru, ve kterém se následně indukuje elektrický proud.Větší vodní elektrárny mohou být tvořeny také přehradní nádrží. Samotná přehrada je tvořena nejčastěji hrází sypanou, ale klidně mohou být i železobetonové nebo betonové. V takové přehradě může někdy být umístěna i samotná elektrárna, ale častěji je proud vody vyveden do budovy elektrárny postavenou pod samotnou hrází. Přehrada může dosahovat obrovských rozměrů a zadržovat až astronomická množství vody a proto mohou plnit funkci regulace toků při povodních, nebo tání sněhu v jarních obdobích.Každá vodní elektrárny není založena na stejném principu využití vody a výroby elektrické energie. A proto je můžeme dělit podle využití akumulace vodní energie na přehradní, derivační, přečerpávací a bez vzdouvacích staveb. Uvedl bych také rozdělení dle vodního spádu, tedy tlaku vody a to nízkotlaké pro spády do 20 m, středotlaké se spády do 100 m, vysokotlaké určené pro spády nad 100 m a kombinované. Ale nejpodstatnější je rozdělení podle výkonu turbíny na mikroelektrárny nebo také mobilní zdroje, které disponují výkony pod 35 kW, následně drobné nebo minielektrárny nabízející výkony od 35 do 100 kW, elektrárny malé (MVE) nejčastěji do 10MW, následují elektrárny střední s výkony od 10 MW do 200 MW a poslední jsou elektrárny velké, které mají výkony nad 200 MW. Zejména malými vodními elektrárnami se budu v této práci zabývat. Vodní elektrárny jsou také nejčistším zdrojem elektrické energie, kdy nevypouštějí žádné odpady, pouze vodu. K úniku různých maziv nebo olejů dochází v elektrárně jen výjimečně při jistých haváriích, protože vodní elektrárny jsou postavené nebo modernizované tak, aby měli co nejmenší dopad na životní prostředí. Části vodní elektrárny 1. Turbína Voda je k turbíně přiváděna potrubím nebo je přiváděna do kašny, na jejímž dně je umístěna samotná turbína. Pro různé úrovně spádů máme více turbín, ale také aby byla zajištěna větší spolehlivost a efektivita. Máme několik základních typů, které jsou používány nejčastěji, ale zkonstruovaných je jich daleko více. Nejznámějšími a nejpoužívanějšími turbínami jsou Peltonova, Kaplanova a Francisova. Turbína Peltonova - vynalezena r.1880 Lesterem Allenem Peltonem - jedná se o rovnotlakou turbínu pro maximální spád 1770 m - průtok u těchto turbín může být od 1,5 litru až po 34 000 litrů za sekundu, ale i větší - turbína je schopna dosahovat účinnosti až 95 % Turbína Kaplanova 84

- vynalezena Viktorem Kaplanem a první prototyp byl vyroben v roce 1919 - používá se pro malé spády a velké průtoky - průtok u tohoto typu turbíny může být až 6000 litrů vody za sekundu, ale i více - tato turbína disponuje velmi dobrou možností regulace, tedy náklonu lopatek Francisova turbína - vynalezena Jamesem Francisem v roce 1848 - je dělena podle uložení hřídele na vertikální a horizontální - efektivní až na 90 % - používá se pro spády do 5 metrů a velké průtoky - je charakteristická velkým množstvím lopatek

Schéma Francisovi turbíny

Kaplanova turbína

Na obr. Peltonova turbína

V dnešní době turbíny vyrábí: ČKD Blansko Engineering,a.s., MAVEL a.s., ČKD TURBO TECHNICS, spol. s r.o., HYDROHROM, s.r.o., CINK vodní elektrárny, a.s., EXMONT - Energo, a.s. 2. Generátor U vodních elektráren je nejčastěji používání asynchronní generátor. Mezi jeho přednosti patří spolehlivost, jednoduchost a minimální nároky na údržbu. Jako asynchronní generátor lze bez úprav použít téměř každý asynchronní elektromotor. Elektromotor s otáčkami 1430 ot./min. má být použit jako asynchronní generátor. Jeho otáčkám jsou nejbližší synchronní otáčky o hodnotě 1500 ot./min. Rozdíl mezi oběma hodnotami je 70 ot./min. Toto číslo je nutné k synchronním otáčkám přičíst. Získaný výsledek je 1570 ot./min. které musí generátor točit, aby do sítě dodával jmenovitý výkon uvedený na štítku. Na tyto otáčky musí být vypočítán převod mezi vodním motorem a generátorem. A proto je nutné vést kroutící moment hřídelí do převodovky a až pak do samotného generátoru, mohlo by totiž dojít k přetížení a následnému roztržení nebo přehřátí.

vlevo, asynchronní generátor

vpravo, převodovka 85

3. Zadržovací části 3.1. Přehrada Přehrada je sice z větší části spjata s velkými vodními elektrárnami, ale také je jistě nedílnou součástí každé vodní elektrárny malé, kde je známa pod označením jez. Pomáhá zadržovat vodu, nejčastěji v soutěsce, nebo v celém údolí řek, kde zadržují ohromná množství vody pro vodní elektrárny, kterým tak zajišťují dostatečný spád a množství vody nezbytné pro její chod. Přehrady mohou sloužit jako regulátor toku při povodních, kdy se voda vypouští před jarním obdobím, aby byla při tání sněhu připravena rezerva, která se může pomalu snižovat již při samotném tání, kdy samotná elektrárna pracuje normálně a spolu s přehradou propouští pouze standardní množství vody, které dokáže koryto řeky pojmout. Tímto se zmírňují následky povodní. Samozřejmě jako samotné elektrárny mají i samotné přehrady více typů: a) zemní - sypaná b) betonová, železobetonová, zděná - balvanitá -gravitační - naplavovaná -gravitační lehčená -pilířová -členěná -klenbová 3.2. Jez Jez slouží k vzedmutí a stabilizaci vodní hladiny v říčním korytě. Díky tomu je možné určitou část vody odebírat mimo hlavní řečiště, takže třeba pro malou vodní elektrárnu nebo další vodní díla, jako třeba náhon. Jezy mohou být pevné, s neměnnou výškou právě tam, kde nehrozí vylití řeky z břehů za velké vody. V oblastech s tímto rizikem se budují jezy pohyblivé, kterými je možno měnit výšku hladiny v korytě. Samozřejmě, že se jezy dále dělí, ale zmíním pouze jez kolmý betonový, dřevěný, tyrolský a vakový. 4. Česle Česle slouží k zachycení lehčích nečistot plujících po hladině nebo unášené pod hladinou. Jedná se především o spadané listí a úlomky větví. Podle uspořádání, velikosti zachycovaných nečistot a provedení se dělí na hrubé a jemné. Česle hrubé slouží k zachycení velkých nečistot plovoucích ve vodním toku, jako příklad poslouží kmeny stromů, ledové kry a spousta dalších věcí, které mohou být velice různorodé a netradiční, jak jsem se dozvěděl na vodní elektrárně v Předměřicích. A právě tyto předměty se mohou dostat až k samotné turbíně a buť jí poškodit, nebo ucpat její savku. Ale tyto česle ještě nezachytí vše a tak jsou za nimi umístěny také česle jemné, které zachytávají už opravdu drobné nečistoty, jako třeba listí, trávy, klacíky aj. Oba druhy česlí jsou navrženy tak, aby při plném ucpání nánosem nečistot vydrželi tlak vody a neprotrhly se a nepoškodili tak turbínu a ostatní části elektrárny. Nanesený materiál z česel sbírá speciální jeřáb, který tento materiál přesunuje do kontejneru a ten je smluvním partnerem likvidován. Kolik vyrobí elektřiny? Když už o těchto technických skvostech mluvím, tak jistě nemohu opomenout účelnost, která je u tohoto typu elektráren klíčová. U nás se energie vody využívala od nepaměti a vodními elektrárnami již sto let. Vodní elektrárny se na celkové výrobě elektřiny podílejí necelými 3 %, což představuje 2376,3 GWh/rok (technicky využitelný potenciál řek v ČR činí 3 380 GWh/rok). Z tohoto množství je zhruba 40,7 % vyrobeno v elektrárnách o výkonu do 10 MW, 44,5 % v elektrárnách o výkonu 86

nad 10 MW a 14,8 % v přečerpávacích vodních elektrárnách. Tolik tedy vodní elektrárny v době, kdy se u nás dostává do popředí jaderná energie. Vodní energie má největší podíl na výrobě elektřiny ze všech obnovitelných zdrojů energie. V roce 2008 se podle Ministerstva průmyslu a obchodu jednalo zhruba o 54 %. Pro představu, větrné elektrárny se podílely 6,5 % a solární dokonce jen 0,45 % ze všech OZE, což dělá z vodních elektráren hlavní pilíř obnovitelných zdrojů v České republice. Výpočet účinnosti vodních elektráren a možná řešení Lipno spád = 160 metrů, turbína = 2x francisova, každá 60 MW, průtok na turbínu = 46 000 l/s předpokládaná účinnost = 82%, výkon na hřídeli = 59205.312 kW, - použitím vzorce P(výkon)x Q(průtok)x H(spád)x účinnost vypočítáme výkon elektrárny, který činní 118410 kW - podle mého uvážení by turbína peltonova typu při zachování průtoku zvýšila výkon vodní elektrárny a její účinnost až na 122743 kW a 85% Orlík spád = 70,5 metru, turbína = 4x kaplanova, každá 91 MW, průtok turbínou = 150 000 l/s předpokládaná účinnost = 90%, výkon na hřídeli = 92771 kW - na Orlíku je velice dobře zvolena kaplanova turbína, protože při tomto spádu a průtoku dosahuje účinnosti 90%, což žádná jiná nedosahuje (francisova 82%, peltonova 85%) - pro zvýšení účinnosti lze ale použít hladšího přívodního potrubí, aby měla voda menší odpor a tak by se dosáhlo i většího výkonu Moravský jez na Orlici v Hradci Králové spád = 2,6 metru, turbína = 1x francisova, 390 kW, průtok turbínou = 18 800 l/s, předpokládaná účinnost = 82%, výkon na hřídeli = 393,2 kW - rozhodně je na první pohled patrné, že elektrárna plně nevyužívá potenciál toku - pro zvýšení výkonu elektrárny na 431 kW lze použít kaplanovu turbínu, která by využila tok na 90 % - doporučoval bych modernizaci a výměnu turbíny na této elektrárně Hučák spád = 3,5 metru, turbína = 3x francisova, 280 kW, průtok turbínou 10 000 l/s, předpokládaná účinnost = 82%, výkon na hřídeli = 281,547 kW, - tato elektrárna také plně nevyužívá potenciál vodního toku - kaplanovi turbíny osazeny místo turbín francisových by dosahovali 90% účinnosti a výkonu 927,045 kW

Vyjádření zvětšení efektivity výroby elektrické energie po renovaci elektráren

Vodní elektrárna Hučák V roce 1893 koupilo město Hradec Králové pevnostní objekty. Tím získalo i vodní právo na labském jezu u Hučavého mostu a na orlickém jezu staré vojenské plovárny. Obecní správa připravovala projekt na využití vodní energie řeky Labe a Orlice. Správa města rozhodla, že elektrárny nebudou sloužit jen potřebám města, nýbrž i potřebám širokého okolí. V rámci regulačních prací na řekách Labe a Orlice byly změněny pevné jezy na jezy pohyblivé a sklopné. V první fázi výstavby elektrárny byla vybudována parní část, která sestávala ze dvou stojatých parních strojů. Se stavbou bylo započato v červnu 1909 a v březnu 1910 byla 87

elektrická energie dodávána nepřetržitě do sítě. Toto parní zařízení bylo vybudováno jako rezerva pro hlavní pohon vodními turbínami. Vodní elektrárna byla do provozu uvedena v lednu 1912. Elektrárna měla 3 vodní třípatrové turbíny – systém Francis. Každý generátor měl pak výkon 180 kW. Postupem času se ale zjistilo, že více turbín nad sebou nikterak nezvyšuje efektivitu, a proto byly původní turbíny demontovány a nahrazeny efektivnějšími turbínami bez pater. Hučák přišel postupem času i o svoji uhelnou část a 5. ledna 1946 se započalo s její demontací. Jez a jeho zařízení včetně mostu je ve správě Povodí Labe. Obsluha vodní elektrárny Labe zajišťovala do roku 1995 i provoz a manipulace na vodní elektrárně na Orlici, která pracovala bez trvalé obsluhy. Nyní je elektrárna v soukromém vlastnictví ČEZ Obnovitelné zdroje.Jedná se o velice krásnou elektrárnu v centru Hradce Králové, která vyrábí čistou energii pro toto město, ale samotné výkony elektrárny již energetické potřeby města nepokryjí.

Vodní elektrárna Hučák Závěr V tomto projektu jsem se o vodních elektrárnách dozvěděl zase něco víc o jejich fungování, budování, jejích částech a opět něco více z významu, který mají veliký. Přesto věřím, že někdy v budoucnu budou vynalezena účinnější řešení a soustrojí, než která známe dnes. Fosilní paliva a neobnovitelné zdroje pomalu docházejí a vodní elektrárny by mohli po jejich vyčerpání zajišťovat většinu elektrické energie, protože solární elektrárny potřebují velké množství světla a velkou plochu, větrné elektrárny zase potřebují větrná místa, kde by nenarušovala život ptactva a lidí, kterým vadí hluk. Biomasa je sice, podle mého, druhý obnovitelný zdroj s největším výkonem, právě hned po vodních elektrárnách, její problém vidím ve využívání zemědělské půdy, která by pomohla nasytit právě ty lidi, kteří v dnešní době zažívají hladomor a hmotnou nouzi. Jednu z hlavních předností vodních elektráren jsem dosud vynechával. Je to jejich relativně snadná ovladatelnost, kdy se dají odstavit turbíny a celá elektrárna nemusí pracovat při přebytku energie. Přebytek může být způsoben právě nadměrným množstvím energie z Německa, kde zafouká vítr a začne se přetěžovat elektrická síť. Vlastně je to jediný typ elektrárny, který takto může rychle přestat a zase začít výrobu elektrické energie. Považuji to za 88

obrovskou výhodu, kterou mají právě akumulační vodní elektrárny, které mohou tyto výkyvy spotřebovat a uskladnit. Tato energie se dovede znovu využít spuštěním elektrárny. Takových vodních elektráren je v České republice hned několik a jistě pomáhají spotřebovávat přebytečnou energii, která přetěžuje elektrickou síť a tím ji pomáhá odvrátit kolaps. Je to ale problém, který vodní elektrárny moc nevyřeší.Již v úvodu jsem psal, že mne vodní elektrárny fascinují. Je to samozřejmě pravda a velice obdivuji i největší a nejvýkonnější vodní elektrárny světa. Nejvíce člověka ohromí elektrárna Tři soutěsky, která zásobuje desetinu Číny elektrickou energií. Brazilská Itaipu, anebo americká Grand Coulee, tak tou jsou pro mě prostě díla, kde si uvědomím, co všechno člověk dovede dokázat a jak je příroda prospěšná a užitečná, když se ji snažíme využít, ale nikoliv spoutat. To jsou elektrárny, které mají přehradu, a ta zadržuje ta obrovská množství vody a musí být používány ty nejlepší a nejdokonalejší technické a stavební postupy ke stavbě těchto staveb, které mají vydržet obrovské tlaky vody, kterou zadržují.Při svém zjišťování výkonů a jejich porovnáváních jsem zjistil, že některé elektrárny nevyužívají potenciál toku a dnešní technologické možnosti. Je to ohromná škoda, protože by se ušetřilo několik set tun hnědého, nebo černého uhlí ročně a to už je jistě významné. Neznečišťovali bychom si atmosféru jedovatými plyny a navíc by nám zůstala důležitá surovina, která může být v budoucnu použita do nových zařízení, která by jejich energii dokázala využít lépe, nebo by byla používána v nějakých významných lécích, ale to vše ukáže teprve čas. Rozhodně si myslím, že by majitelé těchto elektráren měli investovat do modernizace svých elektráren, protože spotřeba energie roste v domácnostech a v průmyslu. Vodní elektrárny jsou pro mě technologickou krásou a také krásou ekologickou, kterou představují svým čistým provozem, čistou a levnou výrobou elektrické energie. Je ohromná škoda, že se jich v České republice nedá stále stavět víc a víc, například v Norsku je tak rozsáhlá síť vodních elektráren, že dovede pokrýt celou energetickou spotřebu této země a to by se i našemu státu vyplatilo. Cesta vodních elektráren se v České republice bude pravděpodobně směřovat k modernizacím a vylepšení účinnosti elektráren a jejich estetického zakomponování, jak s přírodou, tak i s lidskou zástavbou. Zdroje Stručná charakteristika: http://automatizace.hw.cz/clanek/2006121301 – 2. 12. 2012 (15:30) Vodní elektrárny: http://www.elektrarny.xf.cz/historie.php – 2. 12. 2012 (16:00), http://cokdykam.mraveniste.cz/krizikova-vodni-elektrarna-v-pisku/ - 2.12. 2012 (16:00) http://mve.energetika.cz/primotlaketurbiny/banki.htm – 5. 12. 2012 (20:45) http://mve.energetika.cz/vodnimotory/turbiny-obecne.htm – 9. 12. 2012 (15:40) http://ok1zed.sweb.cz/s/el_vodniel.htm – 9. 12. 2012 (16:10) http://www.enviweb.cz/clanek/voda/47251/nejvetsi-vyrobci-vodnich-turbin-v-cr – 9. 12. 2012 (16:15) http://mve.energetika.cz/sikovneruce/asynchronni-generator.htm – 9. 12. 2012 (16:20) http://www.geocaching.com/seek/cache_details.aspx?guid=0aea999e-d4a1-4dad-be8872d79e728e57 – 9. 12. 2012 (16:30) http://www.opis.cz/siemens/1LA7.html – 9. 12. 2012 (16:40) http://mve.energetika.cz/vodnidilo/jez.htm – 12. 12. 2012 (18:50) http://mve.energetika.cz/vodnidilo/cesle.htm – 16. 12. 2012 (14:45) http://www.nazeleno.cz/energie/vodni-energie/vodni-elektrarny-v-ceske-republice-kolikvyrobielektriny.aspx – 16. 12. 2012 (16:40) http://www.ckrumlov.cz/cz1250/region/soucas/t_eleli.htm - 5. 1. 2013 (13:00) 89

http://mve.energetika.cz/sikovneruce/jaky-je-vykon.htm - 5. 1. 2013 (13:00) http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/obnovitelne-zdroje/voda/orlik.html - 5. 1. 2012 (14:20) http://web3.kr-kralovehradecky.cz/scripts/detail.php?id=15646 – 5. 1. 2013 (14:30) http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/obnovitelne-zdroje/voda/hradec-kralove.html - 5. 1. 2013 (14:45) http://www.rpec.co.uk/news09.html - 13. 1. 2013 (17:15)http://www.gjarpo.sk/heureka/ucastnici/snezienky_z_kosic/vodne_koleso.htm - 13. 1. 2013 (17:15) Hučák: Kolektiv autorů Východočeské energetiky, a.s., Elektroenergetika ve Východních čechách1911 – 1996, r. 1996, 200 s., http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/obnovitelnezdroje/voda/hradec-kralove.html, 5. 1. 2013 (17:00)

10. PROJEKT

Žák: Škola: Téma projektu: Koordinátor: Obchodní název firmy:

Roman Vlasák SOŠ a SOU Hradec Králové, Vocelova 1338 Vysokoteplotní a nízkoteplotní tepelná čerpadla Ing. Lukáš Nepokoj Tepelná čerpadla Vlasák – autorizovaný dealer PANASONIC a GIACOMINI Adresa firmy: Poběžovice 63, 534 01 Holice Odborný konzultant-odborník firmy: Miloš Vlasák

Stručná charakteristika projektu Tepelná čerpadla se stále více využívají jako zdroj tepla v rodinných domech a jsou dnes již téměř běžnou součástí systémů vytápění rodinných domů. Výrazně k tomu přispívá několik faktorů. Například pořizovací cena je čím dál více příznivější pro koncové uživatele a s tím i související návratnost nákladů na pořízení tepelného čerpadla se neustále snižuje. Je to hlavně tím, že se ceny energií stále zvyšují. Pro provoz tepelného čerpadla je oproti jiným zdrojům tepla potřeba podstatně méně elektrické energie, než u jiných zdrojů. Tudíž jsou tepelná čerpadla na dnešním trhu jedním z nejvýhodnějších zdrojů tepla. Kvůli spotřebě energie ve světě, která stále narůstá, pomalu docházejí zásoby paliv, jako je uhlí, ropa a zemní plyn. Proto se vysoce rozšířilo objevování a získávání energie z obnovitelných energetických zdrojů, tzv. alternativních zdrojů.Vytápění tepelným čerpadlem je velice bezpečné a ekologické, protože využívá energii uloženou v přírodě. Tepelná čerpadla jsou zařízení s univerzálním použitím k topení (ale také ke klimatizaci). Využívají tepelnou energii obsaženou v přírodě, která je prakticky neomezená. Tuto energii tepelné čerpadlo z přírody odebere a využije pro topení. Díky tomu mají tepelná čerpadla v porovnání s ostatními zdroji velmi nízkou spotřebu elektrické energie a šetří nám finanční prostředky. V této práci jsem se zaměřil na nízkoteplotní a vysokoteplotní tepelná čerpadla. Tepelná čerpadla Daikin Altherma Každé tepelné čerpadlo se skládá ze dvou okruhů, vnějšího a vnitřního. Úkolem vnějšího okruhu je přivádět teplo z okolního vzduchu. Vnitřní okruh potom teplo rozvádí do otopné soustavy a pro ohřev TUV (teplá užitková voda). Tepelné čerpadlo pracuje na principu "obrácené chladničky", která odebírá teplo potravinám (chladí) a v zadní části chladnička topí. Rozdíl je v tom, že tepelné čerpadlo pracuje na opačném principu s mnohem větším výkonem.Tepelná čerpadla vzduch-voda jsou zařízení odebírající teplo z venkovního vzduchu, která pomocí výměníku ohřívají topnou vodu, popřípadě TUV (Teplá Užitková Voda) v 90

akumulačním zásobníku. Princip této funkce umožňuje z každého kilowattu elektrické energie vyrobit až pěti násobek energie ve formě tepla. Elektřina tedy neslouží k vytápění nemovitosti, ale k pohonu čerpadla.Z firmy Daikin jsou to právě tepelná čerpadla Daikin Altherma. Tato tepelná čerpadla představují ideální a cenově efektivní náhradu elektro kotlů, nebo kotlů na fosilní paliva (na uhlí nebo zemní plyn). Jedná se o systém tepelného čerpadla pro vytápění, ale také pro chlazení. Energetická účinnost dělá z tepelného čerpadla Altherma ideální řešení pro snížení spotřeby elektrické energie a zárověň pro snížení emisí CO2.Tepelná čerpadla Daikin Altherma jsou nabízena ve dvou modelových řadách a to nízkoteplotní a vysokoteplotní tepelná čerpadla. Hlavní rozdíl je v teplotě výstupní vody. U nízkoteplotního čerpadla dosahuje teplota výstupní vody 55°C. U vysokoteplotních čerpadel HT (High Temperature) se dá dosáhnout až 80°C díky dvoustupňové kompresi chladiv v prvním stupni R410a a následně v druhém stupni R134a. Toto vysokoteplotní čerpadlo Daikin Altherma HT je jediné zařízení na světě, u kterého výrobce zaručuje při -25°C venkovní teploty ohřev vody na výstupu až na 80°C a to bez elektrického dotopu. Aby těchto parametrů dosahovalo, musí být vhodně navrženo do otopné sousatvy, aby pokrylo tepelné ztráty objektu. S čerpadlem Altherma využijete nejen všech předností technologie tepelných čerpadel vzduch-voda, ale i inovaci, kterou firma Daikin vyvinula a to tzv. Invertorový kompresor (kompresor s plynulou regulací výkonu). Altherma tak v tepelnou energii přemění jen tolik energie ze vzduchu, kolik je jí k vytápění skutečně potřeba (ani víc, ani méně). Nedochází tak k plýtvání energie. Plynulé regulace výkonu kompresoru se využívá obzvláště tehdy, když tepelné čerpadlo vzduch-voda neběží v režimu plného, nýbrž částečného zatížení. Výsledkem je maximální míra účinnosti ve spojení s výraznými úsporami energie.Dodáte-li 1 kW elektrické energie, získáte další 3 kW tepla vytvořeného tepelným čerpadlem Altherma zcela zdarma. Tato skutečnost je znázorněna na obrázku pod textem. energie pro výrobu tepla

Nízkoteplotní čerpadla Daikin Altherma Nízkoteplotní tepelná čerpadla Daikin Altherma vzduch-voda jsou vhodná zejména pro novostavby a nízkoenergetické domy, avšak není vyloučeno použití pro starší rodinné domy, s vhodnou otopnou soustavou a s vhodným pokrytím tepelných ztrát.Fyzicky se tepelné čerpadlo skládá ze dvou částí, venkovní (primární) a vnitřní (sekundární).Princip nízkoteplotního tepelného čerpadla je nejlépe zřetelný z následujícího schématu:

91

Schéma principu nízkoteplotního TČ První fáze – Vypařování. Vstupní částí každého tepelného čerpadla je výměník tepla, tzv. výparník. Ten slouží jako zásobník chladiva. Toto chladivo odebírá teplo ze vzduchu, čímž změní skupenství z kapalného na plynné a následně se odpařuje. Právě teplo, které chladivo odebírá je přivedené z okolního vzduchu, tudíž je získané zadarmo. Základní podmínkou práce tepelného čerpadla je tedy dostatečný teplotní spád na venkovní straně okruhu. Druhá fáze - Komprese Toto ohřáté, ale pro vytápění stále studené plynné chladivo, je dále přiváděno do kompresoru, umístěného ve venkovní jednotce. Kompresor tepelného čerpadla prudce stlačí plynné chladivo ohřáté o několik stupňů a díky fyzikálnímu principu komprese (při vyšším tlaku stoupá teplota), jako teplotní výtah znásobí malý přírůstek tepla na vyšší teplotní hladinu a to až na 55 °C. Třetí fáze - Kondenzace Takto ohřátý plyn je tlačen do dalšího tepelného výměníku, do tzv. kondenzátoru. Sem je také přiváděna chladnější voda z otopného systému. Voda přijímá teplo přivedené ohřátými parami chladiva, které je využito v otopném systému k vytápění vybraného prostředí. Odevzdáním tepla, zde horké páry, chladiva zkondenzují a v tomto stavu opouští kondenzátor. Čtvrtá fáze - Expanze Poslední částí celého okruhu je expanzní ventil, před nímž se shromažďuje teplé chladivo v kapalném stavu. Pomocí ventilu dojde k ochlazení a ke snížení tlaku chladiva až na jeho původní hodnotu ve výparníku, kam se vrací.Celý tento cyklus se neustále opakuje. Vysokoteplotní čerpadlo Daikin Altherma HT Vysokoteplotní čerpadla Daikin Altherma (vzduch-voda) jsou určena především pro použití v rekonstruovaných objektech. Nejpodstatnější přednosti:  Vytápění bez elektrického dohřevu až do 80 °C.  Jednoduchá výměna existujícího kotle za tepelné čerpadlo, bez nutnosti výměny rozvodů.  Široký provozní rozsah – až do venkovní teploty -25 °C. Princip vysokoteplotního čerpadla Daikin Altherma HT:

92

Schéma principu vysokoteplotního TČ První fáze - Vypařování (první okruh R-410A) Vstupní částí každého tepelného čerpadla je výměník tepla, tzv. výparník. Ten slouží jako zásobník chladiva R-410A. Toto chladivo odebírá teplo ze vzduchu, čímž změní skupenství z kapalného na plynné a následně se odpařuje. Právě teplo, které chladivo odebírá je přivedené z okolního vzduchu, tudíž je získané zadarmo. Základní podmínkou práce tepelného čerpadla je tedy dostatečný teplotní spád na venkovní straně prvního okruhu. Druhá fáze - Komprese (první okruh R-410A) Toto ohřáté, ale pro vytápění stále studené plynné chladivo, je dále přiváděno do kompresoru, umístěném ve venkovní jednotce. Kompresor tepelného čerpadla prudce stlačí plynné chladivo ohřáté o několik stupňů a díky fyzikálnímu principu komprese (při vyšším tlaku stoupá teplota), jako teplotní výtah znásobí malý přírůstek tepla na vyšší teplotní hladinu a to až na 55 °C. Třetí fáze - Kondenzace (výměna tepla mezi prvním a druhým okruhem) Takto ohřáté páry chladiva R-410A v prvním okruhu jsou tlačeny do dalšího tepelného výměníku, do tzv. kondenzátoru. Sem je přiváděn druhý okruh s chladivem R-134a. Právě tento okruh přijímá teplo přivedené ohřátými parami chladiva z prvního okruhu, které je využito v druhém okruhu pro navýšení teploty až na 80 °C. Odevzdáním tepla, zde horké páry chladiva R-410A (první okruh) zkondenzují. Toto stále teplé chladivo v kapalném stavu se shromažďuje před expanzním ventilem, díky kterému dojde k ochlazení a ke snížení tlaku chladiva až na jeho původní hodnotu ve výparníku, kam se vrací. Čtvrtá fáze – Komprese (druhý okruh R134a) Teplo získané z prvního okruhu R-410A míří druhým okruhem R-134a v plynném stavu do druhého kompresoru, umístěném ve vnitřní jednotce. Tam dochází k dalšímu prudkému stlačení plynného chladiva R-134 které je již ohřáto až na 55°C a díky fyzikálnímu principu komprese (při vyšším tlaku stoupá teplota) se jeho teplota zvýší až na 80°C. Pátá fáze – Kondenzace (předání tepla otopné vodě) Takto ohřátý plyn je tlačen do dalšího tepelného výměníku, do tzv. kondenzátoru. Sem je také přiváděna chladnější voda z otopného systému. Voda přijímá teplo přivedené ohřátými parami chladiva R-134a, které je využito v otopném systému k vytápění vybraného prostředí. Odevzdáním tepla, zde horké páry, chladiva zkondenzují a v tomto stavu opouští kondenzátor. Celý tento cyklus se neustále opakuje. Tepelná čerpadla Panasonic Aquarea Tepelná čerpadla Panasonic Aquarea vykazují až 78% úsporu nákladů za vytápění oproti elektrickým topným systémům. Dodáním více než sto milionů kompresorů Panasonic potvrdil svoje špičkové postavení v produkci spolehlivých tepelných čerpadel vynikající kvality. Systém Panasonic s kompresorem inverter+ je zárukou vyšší účinnosti a můžete tak ušetřit až 30% energie v porovnání s tradičními systémy bez inverteru. 93

Čerpadlo Panasonic Aquarea Tepelné čerpadlo Panasonic s kompresorem inverter+ přemění v tepelnou energii jen tolik energie ze vzduchu, kolik je jí k vytápění skutečně potřeba. Nedochází tak k plýtvání energie. Plynulé regulace výkonu kompresoru se využívá obzvláště tehdy, když tepelné čerpadlo vzduch-voda neběží v režimu plného zatížení, nýbrž jen částečného zatížení. Výsledkem je maximální míra účinnosti ve spojení s výraznými úsporami energie. Tepelné čerpadlo Panasonic Aquarea 7 kW v praxi Systém Aquarea s výkonem 7 kW má COP: 4,4. To znamená, že z každého kW spotřebované elektrické energie vrátí 4,4 kW, tzn. o 3,4 kW energie více než konvenční systém elektrického topení, který má maximální COP: 1,0 a tedy 1 kW elektrické energie = 1 kW tepla. To odpovídá 78% úspor. COP určuje účinnost jednotky tepelného čerpadla nebo-li kolik kW tepelné energie je vyrobeno oproti 1 kW dodané (spotřebované) energie. V části projektu zaměřené na praktické využití tepelných čerpadel jsem zpracoval informace spotřeby elektrické energie a provozních nákladů konkrétního tepelného čerpadla Panasonic Aquarea 7 kW. Toto čerpadlo je nainstalováno v rodinném domě ve východní části Prahy. Tepelná ztráta objektu při -12 °C je projektovaná na 4,5 kW prostupem a 2,5 kW větráním. Čerpadlo je zdrojem tepla v celém domě a zároveň zdrojem ohřevu TUV v zásobníku o objemu 300 l. Majitelé této nemovitosti odebírají elektrickou energii od dodavatele ČEZ. V současné době se cena elektrické energie pohybuje okolo 4,60 Kč/kWh. Díky tepelnému čerpadlu zákazník získal sazbu D56d. K této sazbě získá dvojtarifní sazbu pro celý rodinný dům. Cena za elektrickou energii v nízkém tarifu, který trvá 22 hodin denně je 2,60 Kč/kWh a po zbývající dvě hodiny je cena ve vysokém tarifu 3 Kč/kWh a to po celý rok. V následující tabulce jsou uvedeny spotřeby elektrické energie tepelným čerpadlem (v kWh) za rok 2011. Rok měsíc kWh/den kWh/měsíc 2011 leden 30,64 950 2011 únor 32,44 908 2011 březen 18,79 582 2011 duben 4,77 143 2011 květen 4,21 131 2011 červen 3,20 96 červen 2011 ec 3,10 96 2011 srpen 2,00 62 94

2011 2011 2011 2011

září říjen listopad prosine c

2,00 15,17 23,24

60 470 697

20,88

647

Celková spotřeba elektrické energie na pohon čerpadla za rok 2011 činila 4842 kWh. Za tuto spotřebu elektrické energie využitou pro pohon čerpadla, které je zdrojem tepla a ohřevu TUV v domě po celý rok 2011 majitel zaplatil celkem 12 589 Kč. Při použití konvenčních zařízení pro vytápění, jako jsou elektrokotle nebo plynové kotle se roční náklady na vytápění pohybují několikanásobně výše. Vytápění takovéhoto rodinného domu vychází řádově na třicet až čtyřicet tisíc korun v porovnání s levným provozem tepelného čerpadla. Roční úspora je tedy nemalá a návratnost investice relativně rychlá. Závěr V této práci jsem zjistil, že se při výběru topného zařízení vyplatí větší počáteční investice. Statistiky mluví jasně, při koupi tepelného čerpadla vzduch-voda zaplatíme přibližně o sto tisíc více než za plynový kotel, ale tato investice se nám během několika let vrátí. Tepelné čerpadlo se tedy i přes vyšší počáteční investici stává častější volbou zdroje tepla a to kvůli nižším nákladům na vytápění a ohřev TUV. Bydlím na vesnici, tudíž jsem svědkem, čím se někteří lidé odváží topit a bez rozmyslu „hodí“ do kotle vše, co jim přijde pod ruku. Podle zápachu je občas cítit, že pálí gumy, plasty a podobný odpad, který do kotle rozhodně nepatří a tito lidé by se nad sebou měli minimálně zamyslet. Jak jsem již zmiňoval, tepelné čerpadlo je ekologicky šetrné k životnímu prostředí, které se neustále zhoršuje a to zejména kvůli nešetrným lidským zásahům. Proto je na čase, aby i lidé začali být k životnímu prostředí šetrní a začali využívat tzv. alternativní zdroje. Díky tomuto projektu jsem získal jasnější představu o funkci tepelných čerpadel a jejich konkrétním využití v praxi. Nové vědomosti uplatním také ve škole v rámci předmětu Vytápění a vzduchotechnika nebo Rozvod a užití elektrické energie. Až se někdy v budoucnu budu rozhodovat, které topné zařízení si pořídit, bez váhání bych zvolil tepelné čerpadlo.Úplně na závěr bych rád poděkoval firmě Tepelná čerpadla Vlasák za pomoc, cenné rady a poskytnutí materiálů pro zpracování tohoto projektu. ZDROJE KATALOG PANASONIC AQUAREA, KATALOG DAIKIN ALTHERMA, http://www.tepelnacerpadla-vlasak.cz [online], [cit. 1.12.2012], http://www.daikinaltherma.co [online], [cit. 1.12.2012] http://www.free-therm.cz [online], [cit. 1.12.2012], http://tepelna-cerpadla.multiklima.cz [online], [cit. 1.12.2012], www.klimarapid.cz/ [online], [cit. 1.12.2012], Obrázek - http://www.freetherm.cz/grap/altherma, [cit. 1.12.2012],Obrázek - http://www.free-therm.cz/grap/altherma1, [cit. 1.12.2012], Obrázek - http://www.free-therm.cz/grap/altherma7.[cit. 1.12.2012] Obrázek - http://www.klimatizace-obchod.cz/edited/soubory-editoru/File/katalogy-2012/czaquarea-2012-komplet.pdf [online], [cit. 1.12.2012]

11. PROJEKT Žákyně: Škola: Téma projektu: Koordinátor:

Barbora Rustlerová, Denisa Finkeová Integrovaná střední škola Cheb, Obrněné brigády Solární panely ve stáji Waldassen Mgr. Václav Polívka 95

1. Proč jsme si vybraly toto téma? Již od útlého dětství se věnuji jezdeckému sportu a koně jsou mou vášní a stylem života. S tím životem souvisí mnoho dalších věcí. Proto jsme navštívily jezdecký klub, stáj ve Waldsassenu, kde zároveň pracuje i moje maminka. Na stáji mě upoutalo mnoho věcí a mezi ně patří solární panely, proto mi bylo jasné, že se stanou mým tématem pro projekt ENERSOL 2013.

fotografie mé přítelkyně B.Hadašové s povolením k veřejnému využití

Tento projekt pro mě byl velikou výzvou - nejen že jsem se musela dorozumět v jiné řeči, ale je to úžasná šance propojit zároveň užitečné s koníčkem. Jsem ráda že jsem mohla použít právě toto téma.

2.Solární panely - základní informace Solární panel je zabalená a propojená sada solárních článků, též známých jako fotovoltaické články .Solární panel může být použit jako součást většího fotovoltaického systému pro generování a dodávku elektřiny. Fotovoltaický systém obvykle obsahuje pole solárních panelů, střídače, a může obsahovat baterie a propojení vedení. Teorie a konstrukce Solární panely využívají světelnou energii od slunce k výrobě elektrické energie.Strukturální člen modulu může být buď v horní vrstvě nebo v zadní. Používá membránu krystalické křemíkové buňky nebo tenké filmové buňky.Vodivé dráty, které berou proud z panelů mohou obsahovat stříbro, měď nebo jiné vodivé (ale ne magnetické) kovy. ( fotografie je stažena ze stránky www.solarpanel.cz) Buňky musí být elektricky připojeny jedna k druhé. Buňky musí být chráněny před mechanickým poškozením a vlhkostí. Konstruktéři solárních panelů navrhují koncentrátory, ve kterých je světlo zaměřené pomocí čoček nebo zrcadel na menší buňky. V závislosti na konstrukci, mohou fotovoltaické panely vyrábět elektřinu z rozsahu frekvencí světla, ale obvykle nemohou pokrýt celou sluneční řadu, proto solární panely ztrácejí hodně energie dopadajícího slunečního světla. Mohou být mnohem efektivnější, pokud budou osvětlené monochromatickým světlem. použití infračervených fotovoltaických článků bylo zvýšit efektivitu, a samozřejmě produkovat energii i noci.

96

Ve zkratce : Výhody solární energie  Jednoduchá a rychlá montáž,  Výrazná úspora energie.  Ekologický zdroj energie.  Možnost získat státní dotace.  Spokojenost díky perfektnímu zpracování a pěknému vzhledu.  Dlouholetá záruka 3. Jezdecká stáj Wadsassen (fotografie jsou mnou vyfocené) Stáj vznikla v roce 2005 na základě potřeby jezdeckého sportu v kraji.V roce 2006 byla dokončena výstavba solárních panelů, které napájí stáj a ohrady elektrickým proudem. Díky tomu dochází ke snížení nákladů na spotřebu elektrické energie, čímž se ve stáji velmi ušetří finanční náklady. Proto je možné pořádat více akcí pro děti a mládež, dokupovat více krmiv a podestýlky. Zajímavostí je, že stáj se stává i odpočinkovým místem pro pejskaře či pro lidi, kteří se chtějí pokochat krajinou. Stáj se nachází odlehle od Waldsassnu, kousek od malého lesíku. Jak je nám známo, malé městečko Waldsassen se nachází v menším udolíčku, proto, když si stáj rozmýšlela, který z obnovitelných strojů využije, musela se ihned rozloučit s větrnou elektrárnou, jelikož do ďolíčku vítr moc nezavítá. Dále se stáji nabízela vodní elektrárna, ale poblíž stáje není žádná řeka, proto nemohli využít ani tuto přírodní sílu. Poslední se nabízela solární energie a díky mnoho slunečním dnům v této oblasti se zdálo toto řešení jako nejlepší. Stáj si nechala nainstalovat solární CNPV, což je velmi oblíbeným polykrystalickým panelem. Myslím si, že si stáj dnes pochvaluje, jak velmi dobře se rozhodla. Otázky na majitelé stáje, manžele Betty BergaueraTheo Bergaur (Pro otázky jsem se vydala osobně, kontakty jsemnašla na webových stránkách stáje) 1. Proč jste nainstalovali solární panely? Kvůli ekonomickému aspektu, šetření životního prostředí, ale hlavně kvůli ekonomické stránce. 2. Kolik byla pořizovací cena solárních panelů? 226.000,-Euro = 542.000,-Kč (kurz 24,-Kč = 1 Euro) 3. Máte na solární panely záruku? Ano, na 25let 4. Váš osobní názor na obnovitelné zdroje ? Do budoucna bude energie z obnovitelných zdrojů více instalována, jelikož zaujímá důležitou roli v bezpečných dávkách energie. V Německu se stává fotovoltaika samořejmností a snaží se odpoutat od jaderných elektráren. 97

Na otázky mi odpověděl dopisem pan Shmeller, zástupce firmy, který byl velmi ochotný a svěřil se mi, že sám má velmi pozitivní přístup k obnovitelným zdrojům. Byl velmi překvapennaším zájmem o tuto oblast. A velmi rád nám s projektem pomůže i v dalších směrech.

(fotografii mi poskytla k veřejnému použití stáj Waldsassen) A jaké jsou každodenní úspory? Stáj má 4 fotovoltaické panely (jeden článek = 245W) = 980w, = 40,- Kč/ za den Měsíčně stáj ušetří 1200,-Kč Proto může například nakoupit o 3 balíky sena více (1balík= 400,-Kč), nebo o několik pytlů krmiva pro koně (orientační cena pytle 300,-Kč) Dětská akce vyjde zhruba na 2000,- Kč (občerstvení, ceny, kokardy, loty, pohárky, zaplacení jezdeckému svazu), tím pádem může stáj díky ušetření financí pořádat až 2x více dětských akcí do roka. 5. Závěr Díky zapojení se do projektu Enersol, jsme se dozvěděli, že solární energie se nám může vyplatit pouze na území s vysokými počty slunečních dnů. Dále, že i když se nám může zdát pořizovací cena velmi vysoká, můžeme si snadno spočítat, za jak dlouho se nám finance vrátí do naší kasičky zpět (příkladně stáj ušetří ročně 14 400,- Kč za rok, proto při pořizovací ceně 542 000,- Kč se nám finance vrátí za 38let. Ano, to je za dlouhou dobu, ale při dnešním zdražování energie zjistíme, že je to nejen výborná investice, ale i zajištěná budoucnost. Stáj používá solární panely již 7 let, což znamená, že za tu dobu ušetřila 100 800,-Kč. Stáj si tedy může dovolit jak kvalitnější krmivo, tak kvalitnější seno, popřípadě slámu a piliny. Více akcí pro děti s rodiči nebo rozšíření jezdeckého kroužku, do kterého se díky úsporám financí mohli dokoupit i noví poníci, na kterých si děti získávají nové poznatky z jezdeckého sportu. Často se dostávám do zahraničí a prohlížím si stáje i v cizině a byla jsem velmi překvapena právě německými stájemi, kdy každé druhé jezdecké centrum využívá nějakého alternativního zdroje energie. Doufám, že v brzké době se budeme od našich sousedů inspirovat a spatřím i zde u nás, v České republice, takovéto stáje s neomezenými možnostmi. Těžko říci, zda se dopracujeme k této úrovni. 98

Na závěr shrneme, že tento projekt nás nejen bavil, ale nám ukázal, že každý můžeme nějak přispět k ochraně či zlepšení životního prostředí. Proto si vědomosti při zpracování této práce jistě poneseme do našeho dalího života. Získali jsme i spousty užitečných rad a kontaktů. Závěrem vyjadujeme velké poděkování manželům Betty aTheo Bergaurovým, panu Shmelerovi a vedení naší školy, že nám poskytli podporu a užitečné informace.

12. PROJEKT Žák: Škola: Téma projektu: Koordinátor:

David Šimandl Střední průmyslová škola Ostrov Aplikace vodíku ke snížení emisí v dopravě Ing. Martina Cupalová, Ing. Alexandr Fales

Úvod Toto téma jsem si zvolil na základě konzultace s Ing. Alexandrem Falesem, který mi vnukl myšlenku, jak to bude v budoucnosti z hlediska pohonů dopravních prostředků. Prošel jsem si internetové stránky z hlediska alternativ paliv a možných pohonů. Zaujal mne vodík, neboť se na naší planetě vyskytuje v obrovském množství ve formě vody. Chtěl bych touto prací přiblížit běžnému člověku (laikovi) vhodným způsobem a komplexně problematiku aplikace vodíku v pohonech dopravních prostředků a přiblížit současný trend vodíkových autobusů. 1. Vodík Energetická spotřeba má stále rychleji rostoucí charakter a její nedostatek může vést v budoucnu ke krizi. Rozšiřující se průmysl potřebuje dostatek fosilních paliv, jejichž zásoby jsou v dnešní době dostatečné, ale ne nevyčerpatelné. Proto je třeba najít takový energetický zdroj, jehož zpracování je co nejednoduší, nejekonomičtější, a máme ho v takřka neomezeném množství. Jako nejvýhodnější palivo se v současnosti jeví vodík, nejrozšířenější prvek na naší planetě, s obrovským energetickým potenciálem a velkou výhřevností. 1.1 Výskyt vodíku Vodík patří mezi základní prvky celého vesmíru, vyskytuje se ve všech svítících hvězdách i v mezigalaktickém prostoru. Jako elementární prvek je reaktivní látkou, ale na Zemi je v této formě přítomen velmi vzácně. V plynném skupenství se v našem prostředí nachází ve formě dvouatomových molekul H2 a to ve vyšších vrstvách zemské atmosféry. Běžně se vodík v přírodě vyskytuje sloučen na vodu a jako součást organických látek – uhlovodíků a látek biologického původu. Je vázán také v anorganických kyselinách a hydroxidech. Společně s uhlíkem, kyslíkem a dusíkem ho řadíme mezi biogenní prvky, tzn. že je základním stavebním kamenem všech živých organismů. 1.2 Chemické a fyzikální vlastnosti Za normálních podmínek je to bezbarvý a lehký plyn, bez chuti, bez zápachu. S výjimkou vzácných plynů vytváří sloučeniny se všemi prvky periodické tabulky. Dokáže tvořit zvláštní typ chemické vazby, nazývaný vodíková vazba či můstek. V této chemické vazbě vázaný atom vodíku vykazuje afinitu i k dalším atomům, s nimiž není poután klasickou chemickou vazbou. Mimořádně silná je vodíková vazba s atomy kyslíku, s níž úzce souvisí anomální fyzikální vlastnosti vody, např. vysoký bod varu a tání. Vodík má nejmenší hustotu ze všech plynů, velmi obtížně se zkapalňuje (teplota varu -252°C) a ztužuje (teplota tání – 259°C). 99

1.3 Výroba a skladování vodíku Vodík může být vyráběn mnoha způsoby z širokého spektra vstupních zdrojů. Roční světová produkce vodíku je přibližně 55 milionů tun. V globálním měřítku dominuje v současné době výroba z fosilních paliv.Využívání takto vyrobeného vodíku může pomoci lokálně snížit produkci některých zdravípoškozujících látek, globálně by však vedlo pouze k méně hospodárnému využívaní primární energie a s tím souvisejícímu nárůstu produkce oxidu uhličitého (a dalších škodlivých látek). Další možností je výroba vodíku z obnovitelných zdrojů. S jejich využitím se vodík získává pomocí elektrolýzy vody, vysokoteplotního rozkladu vody, zplyňováním či pyrolýzou biomasy nebo výrobou s využitím speciálních bakterií. Pro výrobu vodíku přímo z vody se jeví vhodné také některé vyvíjené jaderné reaktory čtvrté generace. Vysoká teplota chladiva na výstupu z reaktoru je ideální pro některé perspektivní termochemické cykly i vysokoteplotní elektrolýzu. Hlavním motorem rozvoje vodíkového hospodářství je nalezení alternativy k využívání fosilních paliv, a to především v dopravním sektoru. Případná masivní výroba vodíku pro tyto účely z fosilních paliv by proto byla z výše uvedených důvodů jen těžko obhajitelná, a proto se pozornost v poslední době soustředí na ty způsoby výroby vodíku, které neprodukují emise škodlivých látek a nejsou závislé na dodávkách fosilních paliv. Skladování vodíku Možnost dlouhodobého skladování vodíku představuje základní technologickou výhodu oproti dalšímu nosiči energie – elektřině, u které je nutno neustále regulovat rovnováhu mezi výrobou a spotřebou. "Uskladnění" elektřiny v akumulátorech není využitelné v měřítku velkovýroby, přečerpávací elektrárny jsou sice užitečnou, ale opět poněkud okrajovou možností. Skladování vodíku tedy představuje velmi výhodnou možnost, jak optimalizovat a regulovat výrobu a spotřebu energií obecně. Existují například plány na propojené výroby elektřiny a vodíku přes elektrolýzu, což by umožnilo snazší regulaci jaderných elektráren, které by mohly pracovat při optimálním zatížení po celou dobu a v období sníženého odběru by se vyráběl vodík, využitelný buď pro výrobu elektřiny (v době špičky) nebo pro dopravu. Popsané propojení by bylo užitečné i u jiných typů elektráren, viz problémy s regulací energetické soustavy SRN v loňském roce z důvodu nadvýroby elektřiny z větrných elektráren. Nicméně některé fyzikálně-chemické vlastnosti vodíku nám jeho uskladňování trochu komplikují, jako např. jeho velmi nízká hustota a bod varu. 2. Palivové články Jedná se o elektrochemické zařízení přeměňující chemické energie vodíku a kyslíku přímo na elektrickou energii, vodu a teplo. Tato přeměna je způsobena katalytickými reakcemi na elektrodách a v podstatě se jedná o obrácenou elektrolýzu vody. Elektrody těchto primárních článků se během provozu nemění. V palivovém článku dochází k chemické reakci mezi plyny a elektrolytem. Při spalování vodíku vzniká elektrická a tepelná energie. Tento proces se nazývá pozvolné spalování a je bez plamene za nízké teploty jako v živých organismech. Palivový článek je složen z elektrolytu (electrolyte), elektrod (electrode) anody a katody a elektrického okruhu (e-). Na anodu se přivádí palivo (vodík plynný či kapalný nebo metan, zemní plyn, etanol, které nejprve musí projít reformovacím procesem pro uvolnění vodíku) a na katodu se přivádí okysličovadlo (kyslík). Oba plyny se do elektrolytu přivádí pod tlakem přes porézní elektrody (niklové, platinové). Vodík (H+) předává při průchodu elektrodou volný elektron a vstupuje do elektrolytu jako aniont. Elektrony tečou ve formě elektrického proudu přes spotřebič ke druhé elektrodě, na které se tvoří kationty OH–, které se pohybují elektrolytem a spojují se s anionty vodíku H+ na vodu (H2O). Tato voda musí být průběžně z palivového článku odváděna pryč. Na obou elektrodách vzniká potenciální rozdíl zhruba 1,1 – 1,2 V, který při zatížení mírně klesne na 0,8 V. Pro dosažení vyššího napětí se desítky článků sériově uspořádají jako stavebnice do svazků a ty se pak propojují sériově nebo pararelně dle požadavků na výstupní napětí a proud. Teoretická účinnost je 80 - 90%. V praxi nejsou v 100

syystému ide eální podm mínky a lze e dosáhno out účinnos sti 60% elektrické e energie a 40% tepellné en nergie. I pře esto je účinnost cca 2krát většíí oproti klasickému spalovacímu motoru.

Pa alivový člán nek (princip ip) Drruhy paliv vových člá ánků podle e elektroly ytu: PA ACF Ele ektrolytem m je kyselin na fosforeččná. Článkky mají střřední provo ozní teplottu. Aplikac ce ekologiccké au utomobily. DM MFC Je edná se o přímý mettanolový čllánek. Jakko palivo se s využívá roztok me etanolu a vody. v Člán nky ma ají velmi nízké provo ozní teplotyy. Aplikace v mobilníc ch zařízeních. AF FC Je edná se o alkalický a článek. Palivvem je čisttý vodík. Aplikace A v projektu p Ap pollo, dnes s historie. SO OFC Ja ako okysliččovadlo se používá pevný p solid d oxid. Pro ovozní teploty jsou kolem 1000 0ºC. Aplika ace pro o budoucí elektrárnyy a teplárnyy. PE EMFC blokující e Je edná se o membráno m ový článek.. Elektrolyttem jsou membrány m elektrony vy yráběné z hitecch materiá álů. Drahé. Články ma ají nízké provozní tep ploty. Ob becná aplikace v bu udoucnosti Pa alivové články jsou velmi v šetrn né k životnímu prostřředí, neboťť vyyužívání odpadní o t tepla při výrobě elektrického e o proudu, vyyužitelného o pro ohře ev budov a výrobu horké vod dy. Jedním m z hlavních h trrendů jsou u palivové články pro o přenosná á zařízení, ze ejména mo obilní telefo ony a notebooky. Da alší aplikac cí, která se e v současné do obě jižž testu uje, jso ou palivové é člá ánky pro automobily, zejména pak městskou dopravu u (autobusy, ale a i vlakky). Problé ém je zattím se sk kladováním m odíku a jeh ho čerpáním. Zajíma avou aplikací do bud doucna se e vo jevví město budoucnossti, kde budou b před dstavovat doplňkovýý zd droj energii v kancelá ářských bud dovách. P Palivový čllánek - Sta ahlkocher (NASA) ( 101

3. Vodík jako potenciální palivo Vodík je předmětem současného intenzivního výzkumu jako potenciální palivo pro motorová vozidla. Využití vodíku v dopravě je v podstatě dvojí. Přímé spalování vodíku v klasických motorech Vodík (stlačený nebo zkapalněný) se spaluje obdobně jako běžné pohonné hmoty. Při spalování vodíku vzniká jenom neškodná voda a malé množství kysličníků dusíku. Tento způsob má v současnosti ovšem dvě podstatné nevýhody: - výroba vodíku je v dnešní době drahá - vodík ve směsi se vzduchem je silně výbušný Využití vodíku v palivových článcích Pohonnou jednotkou ve vozidle elektromotor a elektřina pro něj je, na rozdíl od elektromobilů poháněných akumulátory, vyráběna přímo ve vozidle v palivových článcích. Elektřina vzniká exotermní elektrochemickou reakcí samotného vodíku (stlačeného nebo zkapalněného), nebo vodíku chemicky vyvinutého rovněž v automobilu (např. ze zemního plynu, metanolu, benzínu apod.) s kyslíkem (ze vzduchu). Kromě elektřiny vzniká také voda nebo vodní pára. Nejedná se tedy o spalování paliva, nýbrž o chemickou reakci - opak elektrolýzy. Proti klasickým akumulátorům elektromotorů mají palivové články řadu výhod, především:  vyšší jízdní dojezd  ekologickou čistotu  vyřazené palivové články nezatěžují životní prostředí těžkými kovy jako klasické olověné akumulátory. Řada světových automobilek již řadu let palivové články pro automobily vyvíjí, několik desítek automobilů již v praxi jezdí a je jen otázkou času, kdy palivové články nahradí klasické pohonné hmoty.Díky mnohem menším nákladům na spalovací motory v porovnání s palivovými články se zdá, že varianta spalování vodíku bude preferovanějším řešením do doby výrazného snížení nákladů palivových článků nebo do doby zvýšení jejich účinnosti energetické přeměny. Vodík má výhody (obdobně jako elektřina), že může být vyráběn z různých energetických zdrojů a (na rozdíl od elektřiny) může být skladován. Může být vyráběn elektřinou vyráběnou z nízkouhlíkatých paliv (zemní plyn) nebo elektřinou nukleární nebo z obnovitelných zdrojů. Budoucnost ukáže, zda přímé užití zemního plynu jako paliva nebo jeho konverze na vodík a následné užití v palivových článcích přinese větší výhody. Potenciální výhody vodíku jako motorového paliva budou dosaženy po dalším úspěšném technologickém vývoji zásobníků vodíku a technologie palivových článků a po nákladných investicích do výroby vodíku a jeho distribuce. Zatímco ostatní alternativy mohou být využívány v již existujících vozidlech (biopaliva), dosažitelnými palivy (zemní plyn), vybudovanou infrastrukturou (biopaliva, částečně zemní plyn), vodík/palivové články začínají na startovní čáře. Jedná se rozhodně o nejnadějnější alternativu ke klasickým benzínem nebo naftou poháněným vozidlům, ale bude trvat ještě mnoho let, než dojde k plně komerčnímu využití. 4. Vodíkový pohon Tento druh pohonu je znám už několik desítek let a je používán v kosmonautice. Do širšího povědomí se ale dostal až s pokusy aplikovat ho do silničních motorů. Dnes už tuto technologii zkoumají a rozvíjejí všechny velké automobilky a nejstarší pokusy o vytvoření vodíkového pohonu v dopravě sahají až dvacet let zpátky. Vodíkový pohon patří mezi alternativní technologie v automobilové dopravě. Mohl by v budoucnu nahradit hlavní technologii 20. století - spalovací motor na benzínový či naftový pohon. Tradiční fosilní zdroje jsou nahrazovány alternativami ze dvou důvodů. Prvním je vyčerpatelnost fosilních zdrojů a druhým jsou emise.Vodík je prakticky nevyčerpatelný zdroj zastoupený v mnoha podobách (nutnost výroby), navíc se dopravní prostředky s vodíkovým pohonem nepodílejí na zvyšování emisí 102

skleníkových plynů (odchází jen vodní pára). Proto existuje řada projektů, které se snaží o to, aby se stal vodíkový pohon životaschopnou variantou tradičních paliv. Také Česká republika se podílí na výzkumu, který využívá dotace EU a Ministerstva dopravy ČR.Vodíkový pohon bývá řazen k tzv. hybridním pohonům, u kterých jde o kombinaci několika zdrojů energie pro pohon vozidla. Elektromotor ve vodíkových dopravních prostředcích získává energii z palivových článků (reakce vodíku a kyslíku) a akumulátoru. V autobusech je navíc část energie ukládána do tzv. ultrakapacitorů, ze kterých se pokrývají proudové špičky (rozjezdy). Existují i spalovací motory na vodík. 4.1 Auta na vodíkový pohon Dopravní prostředky mohou vodík jako palivo využít, buď v palivových článcích, nebo přímo ve spalovacím motoru. Palivové články nejsou pohonem v pravém slova smyslu. Palivový článek je měnič, v němž se uvolněná chemická energie mění v energii elektrickou. Získaná elektřina se používá k napájení elektromotoru. Vodík se rovněž může stát palivem ve spalovacím motoru, kde nahradí běžná paliva. Pro spalování vodíku musí být motor upraven.Vodíkový pohon se rozšířil téměř do všech druhů dopravních prostředků, ať už ve formě prototypů nebo sériových produktů. Existují vozidla, letadla i plavidla s vodíkovým pohonem. Nejrozšířenější jsou vodíkové automobily a vodíkové autobusy. V Evropě je „vodíkovou velmocí“ Německo. Díky vodíkové čerpací stanici v Neratovicích se i Česká republika může účastnit vodíkových projektů.Výrobci automobilů všech globálně známých značek vytvořily vodíkové prototypy, popř. sériově začaly vyrábět vodíkový vůz. V České republice absolvoval jednu ze zkušebních jízd Opel HydroGen 4, prototyp společnosti General Motors, který využívá palivové články. Spalovací motor na vodík mají např. vodíkové automobily BMW. Nemalé prostředky jsou vynakládány na vývoj a výrobu hromadných dopravních prostředků. Autobusy na vodík se staly součástí provozu v evropských městech (Berlín, Barcelona, Londýn, Oslo a další), mezi ně patří i české Neratovice, kde byly vytvořeny podmínky pro provoz vodíkového autobusu s názvem TriHyBus. 4.2 Projekt TriHyBus TriHyBus je označení pro český hybridníautobusna vodíkový pohon. Elektrobusčerpající energii z palivových článků, který byl vyvíjen od roku 2006Ústavem jaderného výzkumuv Řeži. Prototyp byl dokončen v polovině roku 2009 a do provozu má být nasazen u firmy Nerabus(skupina Veolia Transport Česká republika) na lince městské hromadné dopravy v Neratovicích, případně na dalších linkách. Zkušební provoz v Neratovicích Prototyp má být od poloviny roku 2009 nasazen do zkušebního provozu u firmy Nerabus (skupina Veolia Transport Česká republika) na lince městské hromadné dopravy v Neratovicích. Vodíková čerpací stanice za asi 20 milionů Kč, první na území České republiky byla vybudována v areálu společnosti Nerabus a provozuje ji společnost Linde Gas,která po světě provozuje již několik desítek takových stanic. Vodík je do stanice dovážen z Ostravy, ačkoliv původně byl projekt zacílen na Neratovice kvůli přebytku vodíku produkovaného Spolanou Neratovice při parním reformingu zemního plynu a informace o použití neratovického vodíku se objevují dosud.Stanice, první svého druhu v Česku a střední a východní Evropě, byla slavnostně otevřena 5. listopadu 2009.Společnost Linde Gas a. s. byla vybrána ve výběrovém řízení a smlouvu s ÚJV uzavřela v říjnu 2007. Stanice je na vzdálenost dojezdu od nejbližší další vodíkové čerpací stanice v Drážďanech, což umožní využití i zahraničním vodíkovým automobilům.

103

Hyybridní auttobus - Ing. Lukáš Po olák

Vodíková V če erpací stan nice - Ing. Lukáš Polá ák

5. Praktická á ukázka Hydrocar H Te ento model mi zapůjččil Ing. Fale es Alexand dr. Jedná se s o mode el automob bilu na vodíkový poho on. Ja ak uvádí výrobce, v p představuje e prototyp Hydrocar jednu z nejpokročiilejších tec chnologií 21. 2 sto oletí. Ene ergie pro pohon to ohoto mod delu je zíískávána z inverzního palivov vého člán nku um místěného v zadní části č mode elu. Model se přepne do pasivvního stavvu. V této fázi fungu uje pa alivový člán nek na bá ázi přeměn ny elektrickké energie e na chem mickou, kdyy si z desttilované vo ody uvvnitř svého těla vytvo oří elektrolýýzou vody v nádržích h v poměru u 2:1 vodíkk a kyslík. V této fázi je ne ezbytné připojit k mod delu stejno osměrný zd droj elektrické energie, buď 9 V baterii ne ebo přilože ený m osvětlení (ideálně fottovoltaickýý článek, který k při dostatečné d ě halogenovou lamp pou, výrob bce uvvádí, že sttačí letní sluneční svit) s vyrob bí požadov vanou ene ergii pro p potřeby ele ektrolýzy. Po na aplnění nád drží (pozná á se dle po o posunu zvonů z na požadovano ou úroveň)) se stejnosměrný zd droj od dpojí a k palivovému článku se e připojí po ohon modelu. Zde je e trochu n nevýhodné, že se mu usí pře epojení realizovat ru učně. Násle edně se au utomobil přepne p do aktivního a sstavu a palivový člán nek pře ebírá funkkci zdroje elektrické é energie. Model se s rozjede e, a dokud d nespotřřebuje palivo v nádržích, n t jede. Navíc tak N má v přední čá ásti senzorry pro vyhn nutí se pře ekážkám, resp. r si najjde svvoji cestu sám, s umí se s vyhnou ut překážká ám jízdou vpřed a couváním. c Pokud voz zidlo jede na vo odík, svítí dvě d modré led-diody, umístěné na vrchní části moto oru. Pa alivová člá ánek předsstavuje zdrroj energie e, který je velmi šettrný k životnímu pros středí, neb boť zp působ spalo ování vodííku je stoprrocentně čistý. č  Technolo ogie pomá áhá: a) chrá ánit životníí prostředí b) snižžovat stále e rostoucí ceny c za en nergie c) snižžovat závisslost na do ovážené ropě V tomto mod delu je pou užit palivovvý článek PEM, P dopln nění fotovo oltaickým p panelem a k dispozici je i 9 V baterie e, přestavující alterna ativu v příp padě nevho odných slu unečních p podmínek. Články PE EM se e vyznačujjí náročnýým designe em a palivovým po ohonem. Potřebujem P me pouze destilovan nou vo odu, která se s přeměn ní pomocí elektřiny na n pohonné látky vod dík a kyslík. Pro výro obu potřeb bné ele ektřiny je v dodávce obsaže en solární článek. Tím můžžeme provvozovat vozidlo v zce ela ekkologicky. Alternativn ně, když není n k disspozici žád dná slunečční nebo světelná energie, e je e v ob bjemu dodá ávky také zásobník z b baterií.

104

Model Hydrocar a jeho příslušenství - Ing. Alexandr Fales Hydrocar

Nádrže a palivový Téek modelu - Ing. Alexandr Fales

6. Ekologické aspekty a emise škodlivin do ovzduší Aby mohla být zrealizována ohleduplnost dopravy k životnímu prostředí, je zapotřebí nahradit fosilní uhlovodíková paliva pro motorová vozidla jinými alternativními palivy, která budou představovat pro životní prostředí mnohem menší zátěž a to jak z hlediska jejich získávání, tak z hlediska jejich aplikace. Hlavním problémem je vysoká cena současných technologií a určitá problematičnost s přímou aplikací zjištěných objevů a poznatků v praxi. Přesto se potenciál pro snížení emisí z vozidel a úspory energie jeví jako reálný, ačkoliv je hybnou silou spíše než ekologický dopad hrozba nedostatku nerostných surovin ve smyslu použití jako paliva, jinými slovy tyto zdroje jsou konečné a jednou je skutečně vyčerpáme a pak? Vodíková technologie je nákladná a nejsou zcela dořešeny problémy s jeho skladováním a přepravou, přesto se vodík řadí na poli alternativních paliv mezi hlavní favority. Co se týče emisí, jedná se o naprosto ekologický produkt, neboť bezplameným spalováním vodíku a kyslíku vzniká voda, a to je právě jedinečnost tohoto paliva, oproti např. biopalivům z řepky, apod. 6.1 Zhodnocení vodíku jako paliva budoucnosti Palivový článek pracuje s 50-80% účinností a elektrický proud zde vzniká reakcí vodíku s kyslíkem. "Odpadem" je pouze vodní pára. Hlavním úskalím je stále vysoká cena. Ačkoli je vodík nejhojnější látkou na naší planetě a to ve formě H2O, je pro jeho oddělení nezbytné dodání energie, zde musí dojít k jednoznačnému fakt, kdy získaná energie musí výrazně převyšovat energii dodanou, jinak tento proces nemá budoucnost. Existují různé teorie, že by se např. vodík vyráběl elektrolýzou vody ve fotovoltaických polích v pouštích, kam by se voda přiváděla vodovody a následně se vodík odváděl vodíkovou, apod. Dalším úskalím je skladování vodíku, výhodnější se jeví skladování v kapalném stavu, nebo´t jako plyn dokáže prostupovat různými pevnými materiály. Jak by byly dořešeny nádrže a další související otázky jsou zatím ve fázi testů a bádání. Přesto již existují aplikace jako např. zmiňovaný projekt TriHyBus. Závěr K masovějšímu zavedení vodíkových technologií do automobilového průmyslu v nejbližších letech brání vysoké ceny energií nutných pro výrobu, dále skladování a distribuci vodíku a v poslední řadě pak vhodný palivový článek s nízkou provozní teplotou a vysokou účinností. Dalším důvod představuje nedostatečná infrastruktura. Vodík se může stát konkurencí klasických paliv, pokud nové energetické zdroje a vylepšené postupy umožní jeho výrobu z vody ve velkých množstvích za přijatelnou cenu. Systémy založené na uskladnění vodíku pomocí hydridů nabízejí alternativu k čistému vodíku, neboť nevyžadují tak velké investice do infrastruktury. Tyto systémy však budou konkurenceschopné pouze tehdy, pokud ceny hydridů, např. díky novým postupům jejich výroby, výrazně poklesnou. 105

Velká spotřeba fosilních paliv (zhruba 100 000 krát více, než se znova v přírodě obnoví) a omezená kapacita světových rafinérií je hlavní příčinou stále rostoucí celosvětové poptávky po energii, a i z tohoto důvodu se jeví vodík jako zajímavá alternativa, která je navíc bez negativního působení na životní prostředí.Finance pro realizaci projektu vodíkového autobusu spolu s vodíkovou čerpací lze získat z projektů v rámci Operačního programu Infrastruktura opatření 2.3 - podpora zavádění alternativních paliv.Zajímavou informací na závěr je fakt, že vodíkový autobus je velmi náchylný na provoz při nižších teplotách okolí, zejména pak v zimních měsících. Soupis informačních zdrojů IDNES.cz. JANÍK, Luděk a Petr DLOUHÝ. TECHNET.CZ. Jak se vyrábí palivo budoucnosti. Vodík pro auta i elektroniku [online]. iDNES.cz, 2008, 16. ledna 2013 [cit. 2013-01-16]. Dostupné z: RWE The energy to lead. INTERNET PROJEKT, a.s. (http://www.i-projekt.cz). Vodík / palivové články [online]. RWE, 2009, 16. ledna 2013 [cit. 2013-01-16]. Dostupné z: TriHyBus - Vodíkový autobus s palivovými články. ÚJV ŘEŽ, a.s. První vodíkový autobus v nových zemích EU [online]. TriHyBus.cz, 2008, 16. ledna 2013 [cit. 2013-01-16]. Dostupné z: Podpora vodíkových technologií v ČR. DLOUHÝ, Petr. Honda FCX Clarity na vodíkový pohon: Slavnostní zahájení provozu vodíkové čerpací stanice [online]. Hytep, 2006, 16. ledna 2013 [cit. 2013-01-16]. Dostupné z: Literární publikace BANÝR, J., BENEŠ, P. a kol. Chemie pro střední školy. 2. vyd. Praha: SPN, 2005. ISBN 8085937-46-8. 160 s. KLIKORKA, J., HÁJEK, B., VOTINSKÝ, J.. Obecná a anorganická chemie. 2. nezměn. vyd. Praha: SNTL, 1989. 592 s. KINDRÁT, A. Případová studie pro obor PD. 2008, části věnované problematice vodíku ve smyslu paliva, s. 11–23.

13. PROJEKT Žák: Škola: Téma projektu:

Petr Rehák Střední průmyslová škola Ostrov Úspory v energetice nástrojem virtuální instrumentace, úspory energií v průmyslových firmách, veřejné správě a službách Koordinátoři: Ing. Martina Cupalová, Ing. Alexndr Fales, Odborník, konzultant společnosti Polielektrotechnik: David Poledníček Úvod. Po konzultaci s Ing. Martinou Cupalovou a Ing. Alexandrem Falesem a vzhledem k tomu, že jsem se zabýval problematikou úspornosti světelných zdrojů, mě téma úspory v energetice nástrojem virtuální instrumentace pozitivně oslovilo. Vytvořit si svůj vlastní měřící systém na počítači, připojit ho ke sledovanému zařízení a následně zjišťovat a vyhodnocovat výsledky měření vedoucí k energetické a následně i finanční úspornosti, je pro mě naprosto fascinující.Při seznámení s panem Poledníčkem z firmy Polielektrotechnik jsem zjistil, že lze problematiku neefektivní spotřeby elektrické energie řešit, a to například pomocí nástroje

106

virtuální instrumentace. Nástroj dokáže odhalit špatnou regulaci, nevhodnost umístění jednotlivých zařízení či nesoulad používaných technologií a tím lze získat i návrh možných energetický a finančních úspor. Efektivní využívání elektrické energie má vliv i na životní prostředí, neboť snížení spotřeby elektrické enegie následně snižuje průmyslové emise. 1. Spotřeba elektrické energie. Spotřeba elektrické energie, to je hodně známá věc. Je ovlivněna nároky na krytí a uspokojování potřeb jedinců a celé společnosti. Samozřejmě postupem času a vývojem lidstva je zřejmé, že musí zákonitě vzrůstat. Nepřemýšlí se totiž nad tím, co jedinec nezbytně ke svému životu potřebuje. Hledí se na vytvoření maximálního ekonomického zisku bez ohledu na následky a dopady na životní prostředí.

Spotřeba elektřiny v ČR (1993-2011), zdroj www.cez.cz Tento graf znázorňuje spotřebu elektřiny v letech 1993 až 2011. Jenže abychom se mohli bavit o spotřebě elektrické energie, musíme i zmínit, jakým způsobem se tato energie získává. 1.1 Získávání elektrické energie  Z uhelných elektráren V uhelných elektrárnách se spalováním uhlí získává tepelná energie, která se předává vodě. Vyvíjí se pára a ta roztáčí parní turbinu a ta zase generátor vyrábějící elektřinu. Na konci složitého technologického procesu je ale nejen elektrická energie, ale i produkty vzniklé spalováním uhlí. Uhelné elektrárny tvoří velkou část podílu na výrobě elektrické energie a podle Českého statistického úřadu je podíl získané elektrické energie ze základního paliva okolo 60 %.  Z jaderných elektráren Jaderná elektrárna má podobný princip jako uhelná elektrárna, s tím rozdílem, že místo fosilních paliv se používá jako zdroj pro výrobu elektrické energie jaderné palivo - v našich elektrárnách se používá izotop uranu 235. Při výrobě elektrické energie dochází postupně k snižování obsahu uranu v palivu. Roční výroba elektrické energie v jaderné elektrárně Dukovany se v roce 2011 pohybovala přes 14 TWh, jaderná elektrárna Temelín vyrobila v roce 2011 rekordních 13,9 TWh elektřiny. Jaderné elektrárny se podílejí na výrobě elektřiny v naší republice ze 30%. 

Z obnovitelných zdrojů (fotovoltaické, vodní a větrné elektrárny,energie z biomasy) 107

Elektřina z obnovitelných zdrojů pokrývá asi 10% procent tuzemské spotřeby. Roční výroba v případě slunečních elektráren představuje 0,2 GWh. Malé vodní elektrárnyv ČR vyrobí ročně v průměru 964 GWh elektřiny, velké, včetně přečerpávacích, 2292 GWh. Roční hrubá výroba elektřiny z biomasy je ve výši 1446 GWh, což činí cca 2% z brutto spotřeby elektřiny v ČR. Každý způsob výroby elektřiny s sebou přináší řadu výhod, ale i nevýhod. Výhodou může být například velký výkon elektrárny, nulové emise, žádný odpad, levné náklady na zřízení i provoz. Nevýhodami může být například vytváření emisí škodlivých pro životní prostředí, nízký výkon, vyprodukovaný odpad, drahé náklady na zřízení i na provoz elektrárny. 1.2 Efektivita využívání elektrické energie Růst poptávky a ceny energií podtrhuje důležitost jejího efektivního využívání. Skutečné efektivní využívání: 1. Firmy – snížení energetické náročnosti výroby, úspory přináší: a) aplikace řídicích systémů pro průmyslové provozy - modemizace technologií s důrazem na nízkou energetickou náročnost b) úsporné tepelné systémy, např. kotle s plynulou regulací topného výkonu přizpůsobující se skutečné spotřebě tepla c) efektivita spalování (snížení spotřeby energie v přidružených procesech). Podle Mezinárodní agentury pro energii se v průmyslové výrobě spotřebuje zhruba 42% veškeré vyrobené elektřiny. Mezi energeticky nejnáročnější odvětví patří výroba cementu, železa a oceli a chemický průmysl. 2. Domácnosti - zefektivnění celkového provozu domácnosti především – světlo – úsporné žárovky, - tepelné izolace, - energetická třída A pro všechny spotřebiče, vypínání spotřebičů - implementace inteligentního řízení budov (zavádění technologií) Z uvedeného vyplývá, že hospodárné a efektivní využívání energií v lidské činnosti z hlediska efektivního využívání elektrické energie vede ke snížení energetické náročnosti na životní prostředí a zároveň k menší zátěži pro životní prostředí (těžba, zplodiny, ohřev prostředí elektrárnami, zásahy do ekosystému, skladování výstupních produktů). 1.3 Směrnice a zlepšování energetické náročnosti v ČR Hlavní zdroj informací pro danou problematiku v těchto otázkách představuje směrnice evropského parlamentu a rady 2010/31/EU ze dne 19. května 2010 o energetické náročnosti budov, která se zabývá snížením spotřeby a tím i následně škodlivých emisí. Zde jsem si dovolil odcitovat pár zajímavých částí: 1 „Účinné, uvážlivé, racionální a udržitelné využívání energie se vztahuje mimo jiné na ropné produkty, zemní plyn a pevná paliva, které jsou základními zdroji energie, ale také hlavními zdroji emisí oxidu uhličitého“. Spolu se zvýšeným využíváním energie z obnovitelných zdrojů by opatření přijatá za účelem spotřeby energie v Unii umožnila Unii zachovat nárůst globální teploty pod 2 ºC i snížit do roku 2020 celkové emise skleníkových plynů alespoň o 20% ve srovnání s hodnotami z roku 1990 a v případě mezinárodní dohody o 30%“.Opatření k dalšímu snižování energetické náročnosti budov by měla brát v úvahu klimatické a místní podmínky i mikroklima vnitřního prostředí a efektivnost nákladů.“ Dále zde uvádím částečnou citaci zajímavého článku k problematice cenu provozu 1 m2, což se v dnešní době stává u novostaveb zajímavým argumentem: 1

EU. Směrnice evropského parlamentu a rady 2010/31/EU ze dne 19. května 2010 o energetické náročnosti budov. In: 2002/91/ES. 4.1.2009, 2010/31/EU. Dostupné na WWW:

108

2 „Energetická náročnost budov představuje jeden z hlavních faktorů ovlivňujících celkové energetické potřeby hospodářství. Budovy se významně podílejí na potřebě a ušlechtilých forem energie z nich – elektřiny a tepla. Důvodem je energetická nesoběstačnost staveb, která je způsobena primárně tepelně-technickými vlastnostmi konstrukcí a v druhé řadě instalovanou technologií a zařízeními, které si pro svou činnost vyžadují potřebu energie z nadřazených systémů. Historicky byly v České republice požadavky na stavby z pohledu energetické náročnosti dány stanovením minimálních tepelně-technických vlastností obvodových konstrukcí, které museli stavebníci dodržet u nových staveb či při rekonstrukcích stávajících. Zatímco průměrná energetická náročnost nových bytových staveb se dnes pohybuje na úrovni 80 až 120 kWh spotřeby tepla na vytápění na m2 podlahové plochy (u stávajících je to pak zpravidla nejčastěji mezi 120 až 160 kWh/m2 za rok), po přijetí této směrnice lze očekávat motivaci ze strany majitelů i investorů energetickou náročnost staveb výrazněji snižovat. Prosazování hospodárného užití energie v budovách stojí a padá s promyšleným architektonickým a konstrukčním řešením stavby. U existujících staveb jsou možnosti omezené, nicméně zdaleka ne vyloučené – zateplením a výměnou oken, modernizací zdroje tepla s účinnou regulací dodávky konečným spotřebitelům a použitím úsporných technologií v osvětlení, čerpací technice či přípravě teplé vody je možné snížit energetickou náročnost stavby oproti součastnému standardu.“

2. Nástroj virtuální instrumentace Termín virtuální instrumentace (VI) představuje kombinaci základního hardwaru v podobě snímací karty s A/D převodníkem a softwaru v podobě nástavby s uživatelem definovanými funkcemi aplikace, vše na jednom notebooku. Cílem virtuální instrumentace je aplikace s vlastnostmi přesně definovanými uživatelem. Číslicový měřící systém (dále ČMS) si lze představit jako sestavu elektronických zařízení, metod a programových sekvencí, která realizuje operace nezbytné pro vykonání požadovaného měření. Moderní měřicí a testovací systémy potřebují ke své činnosti počítačovou techniku, z čehož jednoznačně vyplývá, že pojem měřící systém definuje číslicový měřicí systém řízený počítačem. Následující obrázek zobrazuje počítačový ČMS.

Počítačový číslicový měřicí systém (National Instruments) - RNDr. Jiří Pechoušek, Ph.D. Virtuální měřicí systém zpracovává sledovaná a změřená data, resp. reálné hodnoty ve formě časově proměnlivých 2

Zlepšování energetické náročnosti budov v ČR. In: U novostaveb je třeba udat nejen cenu, ale i provozní náklady na m2 [online]. http://www.komora.cz/zpravodajstvi-a-media/aktuality-4/vsechny-aktuality/u-novostaveb-je-treba-udat-nejencenu-ale-i-provozni-naklady-na-m2.aspx, 2008 [cit. 2013-01-15]. Dostupné na WWW:

109

signálů, vytvořených pomocí SW algoritmů a programových sekvencí. Ve virtuálním měřicím přístroji se měření provádí softwarově.

Čelní panel virtuálního měřicího přístroje – osciloskopu - RNDr. Jiří Pechoušek, Ph.D. 3. Aplikace nástroje virtuální instrumentace (NVI) v podmínkách SPŠ Ostrov Měření na naší škole jsem provedl ve spolupráci s panem Davidem Poledníčkem z firmy Polielektrotechnik. 3.1 Příprava. Měření na škole předcházela nejdříve příprava. Dlouhodobě jsme s panem Poledníčkem naplánovali, aby byl k dispozici analyzátor. Ve spolupráci s panem školníkem jsme zajistili přístup k prostorům (k rozvodně), kde jsou umístěny všechny rozvaděče. S firmou jsme prověřili základní požadavky pro realizaci měření: 1. Provedli jsme optickou kontrolu ( zorientování v souboru elektrických zařízení jako celku, provedení selekce – kde bude zařízení instalováno a co bude analyzováno) 2. Prostudovali jsme podklady rozvodu elektrické sítě a schémata rozvodny Zjišťoval jsem důležitá fakta týkající se chodu školy ve stanovené době měření, a to ve sledovaných dnech.Zjišťované informace:  kolik tříd a jak dlouho bylo v daných dnech v provozu,  kolik běželo počítačů v každém patře  typ a počet světel svítících v danou dobu  provoz školní jídelny. 3.2 Použitý přístroj – typ a popis Přístroj využívající nástroj VI (uzavřený ČMS) je třífázový analyzátor kvality sítě - Analyzátor . Nachází se v třídě přesnosti A a měří pomocí 4 proudových převodníků a 3+2 napěťových sond. Přístroj má české menu a paměť na 100 záznamů naměřených hodnot a 100 obrazovek průběhu. Zobrazí 4 průběhy napětí a proudu. Vypočítává flicker (blikavost) a nevyvážení. Katalogový list tohoto analyzátoru sítě je dostupný na WWW:

Přístroj použitý při měření – foto Petr Rehák

110

3.3 Instalace

Rozvaděč RH2 před zapojeníma po zapojení –Petr Rehák 3.4 Spuštění Před samotným spuštěním byl důležitý výběr měřeného obvodu a instalace měřících převodníků na jednotlivé fáze. Následovala kontrola správnosti zapojení a pak už se mohlo přistoupit k samotné konfiguraci a parametrizaci pomocí analyzátoru.Když byla konfigurace a parametrizace nastavena, data se uzamkla a spustila se samotná analýza v reálném čase. Analyzátor se uvedl do provozu 21. 11. 2012 v 14:56 a byl nastaven zároveň přesný konec měření, na 26.11. v 8:00. Získané výsledky a jejich vyhodnocení. S panem Poledníčkem jsem zhruba po týdnu provedl analýzu výsledků měření.

111

4.1 1 Naměře ené veličin ny

Za aznamenan né hodnotyy celkové spotřeby elektrické energie v re eálném časse.

112

Za aznamenan né hodnotyy napětí v reálném ča ase.

113

Za aznamenan né hodnotyy výkonu v reálném čase: č kW – činná složžka, k var – jalová slložka, kVA – zdá ánlivý výko on. 114

Za aznamenan né hodnotyy účiníku v reálném čase. č

115

4.2 Zhodnocení výsledků Analyzátor se uvedl do provozu 21. 11. 2012 v 14:56 a byl vypnut 26. 11. 2012 v 8:00. Jak ukazuje záznam celkové spotřeby elektrické energie, měření trvalo 4 dny, 17 hodin a 4 minuty. Získaly jsme data a grafy ke sledovaným veličinám. Záznam sledované veličiny má vždy tři části: a) v první části se jedná o nakonfigurování dat (lze obecně říci, že v analyzátoru nastavíme, jaké hodnoty chceme v reálném čase vidět):  v prvním sloupci je název sledované veličiny  ve druhém sloupci je první datum aktivace  ve třetím sloupci je aktivační čas prvního vzorku  ve čtvrtém sloupci jsou získané průměrné hodnoty  pátý a šestý sloupec ukazuje naměřené minimální a maximální hodnoty  v sedmém sloupci jsou jednotky dané veličiny  osmý sloupec ukazuje celkovou dobu měření a devátý sloupec jednotky celkové doby měření b) druhou část výsledků tvoří graf, který je rozdělen na jednotlivé úseky a jeden úsek představuje 22 hodin  při vyhodnocení sledujeme, jaké hodnoty se zobrazují v daných úsecích  nakonfigurováno barevné odlišení jednotlivých amplitud, aby výsledky byly čitelné a přehledné c) třetí část výsledků tvoří tabulka, která ukazuje to, co si nadefinujeme v softwaru (jakou složku chceme zobrazit v reálném čase a reálných hodnotách), RMS = střední efektivní hodnota.  Účiník se mění během celého měření průměrně mezi hodnotami 0,98 – 0,95.  Elektroměr v rozvaděči ukazoval spotřebu 764995 kWh, analyzátor ukázal spotřebu 765062 kWh.Rozdíl těchto hodnot je 67 kWh.  Naměřená spotřeba elektrické energie: 2,1797 MWh 4.3 Energetická a finanční úspornost Pro zhodnocení energetické a finanční úspornosti je nezbytné porovnat hodnoty předkládané společností ČEZ z podrobné faktury, zaznamenávat hodnoty ze sledovaného elektroměru, popřípadě obou elektroměrů a to denně. Tyto hodnoty pak porovnat s hodnotami získanými denním záznamem analyzátoru na bázi virtuální instrumentace stejného období. Vzhledem k nedostatku hodnot, způsobených nízkým počtem měření, navíc faktura za sledované období přijde až následující rok, není možné toto porovnání adekvátně provést. Přesto jsem sledoval hodnoty na elektroměru a porovnal je s hodnotami z analyzátoru. Z vyhodnocení výsledků vyplývá, že během čtyř dnů byl rozdíl hodnot 67 kWh, při současné sazbě 4,64 Kč/kWh, jak uvádí internetové zdroje uvedené v soupisu použitých informačních zdrojů, to činí finanční rozdíl přibližně 311,- Kč, což představuje finanční rozdíl zhruba 78,- Kč za den. Tuto hodnotu nelze použít jako denní rozdíl, ale ilustrativně by se mohlo konstatovat, že v celoročním měřítku by finanční rozdíl představoval hodnotu zhruba 28 379,- Kč. Hodnota je pouze ilustrativní, přesnou hodnotu bychom získali denním měřením pomocí analyzátoru na bázi virtuální instrumentace a sledováním hodnot elektroměru.Z hodnocení výsledků by bylo možné při delším sledování elektrické sítě SPŠ Ostrov detekovat problematická zařízení, souběhy nevhodně konfigurovaných klimatizací a vzduchotechniky, nepřesnou regulací, popřípadě úniky nebo bezpředmětně zapnutá zařízení v době nočního a prázdninového režimu školy.Do zjištěného celkového finančního rozdílu je třeba započítat náklady na změření 116

a vyhodnocení hodnot externí firmou, což je zhruba pro potřebnou výpovědischopnost 15 000 Kč až 30 000 Kč dle sledovaných a měřených parametrů v časovém horizontu. Pro naši potřebu postačí základní měření v daném rozsahu za 15 000,- Kč. Finanční úspora představuje v konečné podobě rozdílem obou hodnot 13 379,- Kč na provozních nákladech, konkrétně platbách za elektřinu. Tato cifra je ilustrativní a přesné číslo lze získat již zmiňovaným způsobem, viz výše v této podkapitole.Lepší výchozí možnosti dnes skýtají novostavby. Zde mohou nalézt uplatnění nejlepší dostupné techniky a řešení, které budovu učiní i velmi energeticky úspornou. Bohužel se však dnes častokrát dává více přednost „optimalizaci“ nákladů na výstavbu před náklady na následný provoz a údržbu. Nově přijatá legislativa zavádějící klasifikaci budov z pohledu energetické náročnosti však snad zajistí žádoucí posun i v této oblasti. 5. Závěr Aplikace nástroje virtuální instrumentace je moderní způsob měření, který má obrovský potenciál pro budoucnost. Je tu přínos z hlediska úspory energie i finančních nákladů. Doporučuji přesnější (z časového hlediska - dlouhodobě 14 dní v kuse, popřípadě celý měsíc, ideálně celý rok) a rozsáhlejší měření (měření na všech rozvaděčích a na všech větvích elektrického rozvodu a následně sledovat jednotlivá vytipovaná el. zařízení, popřípadě skupiny zařízení – osvětlení nebo PC). Z hlediska aplikace nástroje virtuální instrumentace v prostředí SPŠ Ostrov lze konstatovat relativně zajímavá energetická a finanční úspora. Jednalo se však pouze o ilustrativní hodnoty vzhledem k náročnosti měření z hlediska času a financí. Z podrobného zkoumání jednotlivých grafických záznamů lze vysledovat, že skutečně dochází k neefektivnímu využívání elektrické energie v prostorách školy, což může být způsobeno neefektivními sítěmi, vzhledem k jejich počtu se jedná o zajímavý faktor, dále v nočních hodinách jsou počítače školy využívány k výpočtům v rámci Gridových sítí. Dvě neidentifikované špičky definující neefektivnost provozu, by bylo vhodné identifikovat z přesné technické dokumentace k elektroinstalaci, odkud by se zjistilo, jaká všechna zařízení jsou připojena v dané větvi rozvaděče. Mohlo by jít o nevhodnou regulaci klimatizační jednotky vůči vzduchotechnice, což je pouze moje domněnka. S úsporou elektrické energie souvisí snížení spotřeby elektrické energie, neboť pokud elektrickou energii šetříme, tak jí potřebujeme méně a tím se může snížit její výroba, což je diskutabilní vzhledem k růstu energetické náročnosti firem a domácností, nebo´t většina domácností sice používá elektrické spotřebiče v energetických třídách A a A+, popř. A++, avšak používá více spotřebičů než dříve, jako např. myčka nádobí, mikrovlnná trouba, kombinovaný elektrický sporák, apod. Tím, že snížíme výrobu elektrické energie, sníží se i spotřeba fosilních paliv v uhelných a jaderných elektrárnách, dále potřeba přehrazování vodních toků a vytváření nových ekosystémů, následně pak potřeba výstavby větrných polí a fotovoltaických elektráren, která nedosahují takové účinnosti, jak bylo předesíláno, a pakliže bychom započítaly do celkové úvahy i fosilní paliva spotřebovaná a škodlivé emise vypuštěné při jejich výrobě, je skutečně otázkou, zde je vhodné mluvit o ekologické zdroji.Celkově dojde k výraznému snížení zplodin v ovzduší způsobených jak samotným provozem uhelných elektráren tak výrobou jednotlivých částí a zařízení ostatních elektráren. Soupis informačních zdrojů Literární publikace: PECHOUŠEK, J. Virtuální instrumentace: moderní způsob měření. 2010, část. 2, s. 1–3., jedná se o volně šířitelný text a byl použit pro tuto práci se souhlasem autora. Dostupné na WWW: EU. Směrnice evropského parlamentu a rady 2010/31/EU ze dne 19. května 2010 o energetické náročnosti budov. In: 2002/91/ES. 4.1.2009, 2010/31/EU. Dostupné na WWW: 117

Zlepšování energetické náročnosti budov v ČR. In: U novostaveb je třeba udat nejen cenu, ale i provozní náklady na m2 [online]. http://www.komora.cz/zpravodajstvi-a-media/aktuality4/vsechny-aktuality/u-novostaveb-je-treba-udat-nejen-cenu-ale-i-provozni-naklady-na-m2.aspx, 2008 [cit. 2013-01-15]. Dostupné na www: Internetové zdroje Aktuální ceny elektrické energie:http://www.energie123.cz/elektrina/ceny-elektrickeenergie/cena-1-kwh/, http://www.chytryodberatel.cz/vypocet/cena-za-kwh-elektriny.aspx

14. PROJEKT


Lukáš Krása Integrovaná střední škola Cheb Elektromobily Mgr. Václav Polívka

1. Úvod Toto téma jsem si vybral, protože je velice zajímavé a v budoucnu dobře využitelné. Elektromobily brzy nahradí automobily se spalovacími motory. Jelikož ropa jednou dojde, je toto jedinou alternativou, jak stále jezdit autem.Další věcí je ekologie. Elektromobil omezí počet emisí oxidu uhličitého v ovzduší. Je šetrný k životnímu prostředí a také mnohem levnější.V této práci se budu zabývat tím, co jsou to elektromobily obecně a jejich historií.Dalším tématem budou výhody a nevýhody elektromobilů. Proč se vyplatí jezdit v těchto vozech, v čem jsou lepší než automobily se spalovacími motory, atd. Samozřejmě i elektromobily mají své nevýhody. Především je to jejich vysoká cena a málo dobíjecích stanic.Také se zmíním, jaké jsou náklady na provoz a na čem člověk ušetří, co se týká servisu. Porovnáme ceny paliv pro elektromobily a automobily. Řekneme si o baterii, která je na elektromobilu nejdůležitější a nejdražší. A také něco o novém standardu pro nabíjení elektromobilů.Závěrem bych rád řekl, jak takový elektromotor vůbec funguje, co je vše zapotřebí, aby fungoval, a předvedeme si to i na obrázku. 2. Elektromobil Elektromobil je vozidlo, které ke svému pohybu používá elektromotor místo klasického motoru na fosilní paliva. Je označováno zkratkou EV, čili elektrické vozidlo, někdy také BEV (bateriové elektrické vozidlo anebo EUTO (Elektrické aUTO).Hlavními výhodami elektromotoru jsou velká účinnost, spolehlivost a životnost. Hlavní nevýhodou těchto automobilů je jeho velká pořizovací cena a omezený dojezd. Omezený dojezd je dán omezenými možnostmi kapacity akumulátorů a hlavně sítí dobíjecích stanic, které v ČR skoro nejsou.V dnešní době už snad není jediná významná automobilka, která by nepředstavila svůj vlastní elektromobil. 3.Historie První malý elektromobil byl navržen v roce 1835 profesorem Sibrandusem Stratinghem a postavený jeho asistentem Christopherem Beckerem.Prvním elektromobilem, který na silnici překonalo rychlost 100 km/h, byl vůz Camilla Jenatzyho v roce 1899. V roce 1902, kdy už jezdila auta se spalovacím motorem, dokázal neuvěřitelně tichý, spolehlivý, bezpečný a rychlý elektromobil zvaný Torpédo KID dosáhnout rychlosti 170 km/h.Co se týče České republiky, první elektromobil vyvinul v roce 1895 Ing. František Křižík. Jednalo se o elektromobil poháněný stejnosměrným elektromotorem o výkonu 3,6 kW. Druhý jeho vůz byl opatřen v každém zadním kole elektromotorem o výkonu 2,2 kW. A třetí jeho vůz měl hybridní pohon pro prodloužení

118

dojezdu.Nejvíce elektromobilů jezdilo v roce 1900 v USA. A to hlavně kvůli tomu, že se nemusela natahovat startovací klikou jako vozy se spalovacím motorem. V roce 1908 však na trh přišel Fordův model T, který způsobil automobilovou revoluci, a to především díky své nízké ceně a spolehlivosti. Tímto byl vývoj a výroba elektromobilu na dlouhou dobu přerušena. 4.Výhody a nevýhody elektromobilu Výhody Účinnost převedení energie na pohyb  Účinnost elektromobilu je 90%  Účinnost běžných spalovacích motorů je 20-30%  U elektromobilu není potřeba převodového mechanismu Emise  Spalovací motory vypouštějí do ovzduší průměrně 161 g/km CO2  Emisní zátěž u elektromobilů rozdělujeme na přímou (místní emise) a nepřímou emisní zátěž  U přímé emisní zátěže dosahují elektromobily nulových výsledků  Nepřímá emisní zátěž záleží na celém cyklu, a je odlišná region od regionu  V ČR jsou emisní hodnoty elektromobilů 50-100 g/km  Nepřímé emise se navíc po dobu životnosti elektromobilu snižují Absence hluku, vibrací a prachu  Elektromobily nejsou hlučné a nezpůsobují vibrace Rekuperace energie  Elektromobil zpětně dobíjí akumulátor  Rekuperace je dosahováno např. jízdou z kopce, při brzděni nebo v městském provozu Zjednodušení vozidla  Mnohem méně součástek oproti spalovacím motorům  Jednodušší pro ovládání Podnikatelé jsou osvobozeni od silniční daně Nevýhody Krátký akční rádius  Neboli dojezdová vzdálenost  Je závislá na typu baterie Vysoká pořizovací cena  Pohybuje se v řádech milionů Kč  Současným trendem je koupě ojetého vozu nebo přestavba automobilu se spalovacím motorem na elektromobil Nedostatek dobíjecích míst a délka nabíjení  V ČR existuje více než 130 dobíjecích stanic  ČEZ se v rámci projektu Futuremotion-energie zítřka chystá podílet na rozvoji elektromobility ve střední a východní Evropě 5.Elektromobily v současné době V současné době se o elektromobilech mluví stále častěji a to především kvůli zásobám ropy, které jsou omezené. Proto se stále více řeší to, že elektromobily nahradí dnešní automobily. Náklady na údržbu a servis Co se týče automobilů s klasickými spalovacími motory, jistě každý ví, jak je jejich údržba nákladná. To máme pravidelnou výměnu oleje, palivového filtru, svíček a spousta dalších věcí. To elektromobil je v tomto jednodušší. Řadu spotřebních komponentů prostě neobsahuje, proto jsou náklady na servis mnohem nižší. Motor elektromobilu je celkově jednodušší, což vede obecně k nižší poruchovosti. Delší životnost má i elektromotor, protože během provozu není vystavován vysokým tlakům a 119

teplotám.Bohužel určitým nákladům se člověk nevyhne ani u elektromobilu, například přezutí pneumatik je nutné tak jako tak a určitě je dobrá i kontrola rozvodů. Brzdy a brzdová kapalina mají u elektromobilů delší životnost, opotřebování však zabránit nejde. I pravidelné dostavení k technické kontrole je povinné pro elektromobily akorát měření emisí se neprovádí. Cena za palivo pro elektromobil Běžný elektromobil spotřebuje na 100 km, 12-16 kW. Pro porovnání cen elektrické energie a benzínu zde mám tabulku.

Jak můžeme vidět, elektromobil je jednoznačně levnější. Dokonce na některých veřejných dobíjecích stanicích je můžete k elektrické energii připojit zcela zdarma. Příkladem takové stanice je v Praze například Mercedes-Benz na Chodově, kterou uvedla do provozu energetická společnost E.ON. Baterie do elektromobilu Baterie je jedinou citlivou součástí elektromobilu. V minulosti se nesměly baterie příliš vybíjet, ale ani nabíjet. V současné době už jsou baterie vybaveny pojistkou, která nabíjení přeruší při dosažení 100% kapacity baterie. Baterie je nejdražší částí elektromobilu, proto se jí musí věnovat náležitá pozornost a dodržovat doporučené postupy při nabíjení do výrobce. Životnost baterie je různá podle typu a je dána počtem nabíjecích cyklů, tedy záleží na tom, jak moc je elektromobil využíván. Obecně se uvádí životnost 10 let.Naštěstí jde vývoj rychle dopředu, takže se cena baterií bude stále snižovat. Někteří prodejci dokonce plánují, že budou automobil prodávat bez baterie a tu budou pouze pronajímat. Nabíjení elektromobilů Evropské automobilky (Audi, BMW, Mercedes-Benz, Ford, Porsche, Volkswagen) a Americké automobilky (General Motors) se na konferenci EVS26 dohodly na jednotném standardu dobíjení pro své elektromobily. Jelikož tyto automobilky patří mezi největší a nejvýznamnější na světě, stane se z tohoto způsobu dobíjení celosvětový standard. Jedinou výjimkou jsou zatím japonské automobilky (Toyota, Nissan, Honda, Mitsubishi), které využívají vlastní standard nazývaný CHAdeMO. Konstrukce elektromotoru Každý elektromotor se skládá ze čtyř základních funkčních celků. Elektrický obvod  Proudový obvod je tvořen vinutím (cívkami s izolací, svorkami nebo přípojnicemi)  Vinutí ve formě cívek jsou uložena v drážkách magnetického obvodu  Je tvořen komutátorem nebo kroužky o Komutátor je prstenec složený z mnoha vzájemně izolovaných lamel. K lamelám jsou připojeny jednotlivé vývody cívek kotvy. Ke komutátoru přiléhá dvojice kartáčů. Komutátor motoru slouží jako střídač, měnící směr proudu ve vodičích kotvy. V moderních strojích je komutátor nahrazován polovodičovým měničem kmitočtu (BLDC stroje) o Kroužek má tvar prstýnku, na který je připojen elektrický vývod. Na kroužek dosedá sběrací kartáč. Kroužek nemění směr proudu. Kroužky slouží k elektrickému připojení pohyblivých částí.

120

Magnetický obvod  Magnetický obvod u střídavých strojů a kotev komutátorových strojů je vždy tvořen vzájemně elektricky izolovanými transformátorovými plechy.  Magnetický obvod vede magnetický tok vytvářený vinutím nebo permanentními magnety. Mechanická konstrukce  je tvořena nosnými částmi, ložiskovými štíty, patkami, přírubami, kryty, svorkovnicemi, chlazením. Přenáší reakční síly od hřídele stroje. Zajišťuje dostatečnou mechanickou tuhost a pevnost stroje. Chrání před vniknutím cizích částí a vody do stroje. Zajišťuje oddělení vnějšího a vnitřního prostředí ve stroji (např. nebezpečí výbuchu). Chrání před nebezpečným dotykem pohybujících se částí a dotykem s elektrickými částmi pod napětím. Zajišťuje odvod tepelné energie vzniklé ve stroji. Mechanická konstrukce stroje má zaručovat, že stroj nebude mechanicky kmitat vlastními kmity. Chlazení  Zajišťuje odvod tepla vznikajícího ohmickými ztrátami ve vinutí, ztrátami v magnetickém obvodu vířivými proudy a mechanickými ztrátami v ložiscích. Chlazení může být provedeno jako přirozené, nucené s vlastním ventilátorem, nucené cizím ventilátorem, kapalinové (vodní), plynem (vodík). Překročením provozní teploty izolace dochází k překotnému stárnutí (degradaci izolací).

121

6. Závěr Co říci závěrem? Asi to, že elektromobil je určitě budoucnost. Bohužel je stále dost drahý a to hlavně kvůli své baterii. I když jak jsem již zmínil, některé automobilky chtějí začít prodávat auta levněji a baterii pouze pronajímat.Lidé toho stále moc o těchto elektromobilech nevědí a asi se o ně moc nezajímají. Hlavní je pro ně totiž pořizovací cena, i když úspora provozních nákladů těchto elektromobilů může být až 10 krát vyšší než u automobilů s benzínovým nebo dieselovým motorem. To samé je s úsporou emisí oxidu uhličitého, která oproti normálním automobilům ušetří kolem 3,5 tun oxidu uhličitého, které se tak nedostanou do ovzduší.Elektromobily mají jistě potenciál, ale až dojde ropa a lidé nebudou mít jinou možnost. Přeci jen spousta lidí jezdí do práce autem a žít bez auta? To raději vyhodí více peněz, aby mohli ve své pohodlnosti pokračovat. Použitá literatura Internetové stránky Co je to elektromobil, Praha 2010 [cit. 2. listopadu 2010]. Dostupný z WWW:. Jaké jsou provozní náklady elektromobilu, Praha 2011 [cit. 11. října 2011]. Dostupný z WWW:. Elektromobily, Praha 2010 [cit. 29. července 2010]. Dostupný z WWW:. Elektromobily-historie a současnost, Praha 2008 [cit. 2. března 2008]. Dostupný z WWW:. Ford model T, Praha 2012 [cit. 7. října 2012]. Dostupný z WWW:. Elektromotor, Praha 2013 [cit. 3. ledna 2013]. Dostupný z WWW:.

15. PROJEKT


Miroslav Odvárka Masarykova střední škola Letovice, Tyršova 500, 679 61 Letovice Slaměnný dům Ing. Blanka Nevyhoštěná

Úvod Slaměný dům jsem si vybral hlavně proto, že studuji pozemní stavitelství a slaměný dům do tohoto oboru patří. Chtěl bych se co nejvíce věcí dozvědět k mému oboru a tak udělat Enerosl na téma slaměný dům je ideální příležitost nabrat nové informace a podělit se s nimi i s ostatními. Slaměný dům, o kterém je tato práce, se vyskytuje nedaleko od mého bydliště. Slaměný dům není běžná stavba, je to velice zajímavá a dá se říct i vzácná stavba. V České Republice je slaměných domů pouze okolo třiceti. Charakteristika projektu První slaměné domy se stavěly v USA na počátku 18. století. Slaměný dům, který jsem si vybral, začal s výstavbou v září 2012.Jde o výstavbu velice rychlou, ekologickou a relativně levnou. Dům je navržen tak, aby vyhovoval požadavkům nízkoenergetického domu. Jeho 122

základním stavebním materiálem je dřevo, sláma a hlína. Základ domu je ze ztraceného bednění. Nosnou konstrukci domu tvoří dřevěné sloupy a krov. Slaměné balíky se vkládají mezi sloupy což tvoří stěnu, která má dobré tepelně izolační vlastnosti. Podlaha je tvořena také z balíků slámy ale i z konopné izolace. Slaměné balíky jsou také v krovu domu, kde plní funkci jak tepelněizolační tak i zvukověizolační. Dům není moc velký, 9x6 metrů. 1 Slaměné domy 1.1 Co je to Slaměný dům?  Je to dům, ve kterém je použita místo zdiva sláma, prakticky se na sebe skládají balíky slisované slámy, které se dále můžou obložit. Na pohled se nemusí nijak lišit od klasického domu. 1.1.1 Výhody  Šetrnost materiálu vůči životnímu prostředí (nejvíce vzhledem k jeho výrobě)  Dobré vnitřní klima  Rychlost provádění  Snadná tvarovatelnost  Nízké pořizovací náklady 1.1.2 Nevýhody  Musí se chránit před vlhkostí  Velká pracnost  Balíky mají růzdné velikosti  Mezi balíky vznikají mezery které se musejí vyplňovat  Není možné stavět v oblastech ohrožených záplavami 2 Historie První domy z balíků slámy byly stavěny v USA na počátku 18. století, když byly vynalezeny balící stroje. Bílí osadníci pěstovali na pláních Nebrasky obiloviny, a protože zde nebyly žádné kameny ani dřevo, ze kterého by se dalo stavět, tak zatím co čekali na vlak, který měl stavební dříví přivézt až příští jaro, stavěli provizorní domy z odpadního materiálu, který měli po ruce balíků ze stébel obilné slámy. Z balíků stavěli přímo tak, jako z obrovských tvárnic, které samy o sobě tvořily nosný systém. Takový způsob je známý jako Nebrasský styl či jako nosná sláma. Osadníci zjistili, že v takovýchto domech je útulné teplo během chladných zim a příjemný chládek během horkých lét. Navíc byli chráněni i před kvílením dujících vichrů. Tato pozitivní zkušenost se stavěním a obýváním provizorních slaměných domů vedla ke stavbě trvalých obydlí, z nichž některá jsou obývána dodnes. Tato ranná metoda stavění vzkvétala zhruba do roku 1940, kdy kombinace války a vzrůst popularity a používání cementu vedly k jejímu faktickému zániku. Až koncem let 70-tých Judy Knox, Matts Myrhan a další pionýři revivalu stavění ze slámy znovuobjevili tyto prvotní slaměné domy, pustili se do zušlechťování této stavební metody a předali ji dychtivému publiku ekologických nadšenců. Skrze různá "zelená" a permakulturní hnutí se její postupy rozšířily velmi rychle. Většinu takovýchto nových slaměných domů si pak lidé postavili sami tímto původním tzv. Nebrasským stylem. Během toho se vyvíjely nové vylepšené metody stavění ze slámy a v Arizoně byl založen časopis " The last Straw " šířící tyto myšlenky a pomáhající stavitelům a stavebníkům navazovat vzájemné kontakty a diskutovat. První slaměná budova ve Spojeném království byla postavena v r. 1994 a v součastnosti jich kolem tisíce ročně přibývá po celém světě.

123

3 Výběr slaměných balíků Obvykle používáme balíky tvaru kvádru o nejdelší hraně do cca 1 m, stažené dvěma provazy. Balíky mají být suché, dobře slisované, pevně stažené, jednotné velikosti a nemají obsahovat klasy se zrnem. Musí být během celého stavebního procesu chráněny proti vlhku. Pro prevenci růstu plísní nesmí hmotnostní vlhkost balíků překročit 15 % a relativní vlhkost vzduchu 70 %. Balíky mají být co možná nejvíce stlačené. Komprese balícího stroje má být nastavena na maximum. Takto obsahují balíky až o třetinu více slámy než normálně. Hmotnost se má pohybovat mezi 16 – 30 kg. Je vhodné, aby délka balíků byla asi dvojnásobkem jejich šířky. Větší jsou lepší. Většina lisů na slámu balí balíky o rozměrech 450 x 350 x 900 až 1125 mm. Pro stavbu hodně velkých objektů, jako např. skladů se používají balíky dlouhé i přes dva metry. Provazy musí být dotaženy tak, aby bylo velmi obtížné pod ně dostat prsty. Měly by být vzdáleny asi 100 mm od okrajů balíku a neměly by sklouzávat přes rohy. Měl by se použít polypropylenový, sisalový nebo konopný provázek, ne drát. Při dodržení těchto pokynů není důležité, jaký typ slámy bude použit. Lze použít pšenici, ječmen, rýži, oves atd. Má být pokud možno 300 – 450 mm dlouhá, 150 mm je minimum. Avšak nespleťte si slámu se senem nebo trávou. Sláma je balena ze suchých stvolů sklizeného obilí. Odstraněny jsou prakticky všechny klasy se zrny a neobsahuje ani žádné listy nebo květy. Je to zcela inertní materiál, chemickým složením podobný dřevu. Je docela obtížné jej rozložit a obvykle to vyžaduje přidání nitrátů. Seno se naopak rozkládá rychle, jakmile začnou hnít v něm obsažené organické láky. Na stáří slámy při dodržení výše uvedených podmínek a správném způsobu skladování nezáleží. To platí stejně pro balíky nosné i výplňové. Velikost balíků je v každém případě nutné znát již před dimenzováním základů, pozednic a dalších prvků. Délka balíků od různých dodavatelů se může lišit. Může se lišit i náklad od nákladu v závislosti na dovednosti obsluhy stroje a rovnoměrnosti růstu obilí na poli. V praxi se příliš neosvědčilo spoléhat se v otázce délky balíků na farmáře. Kromě toho je vždy lepší přesvědčit se osobně, zda je sláma balena i uchována suchá během přepravy i skladování. Je dobré se na balíky podívat, jakmile jsou sklizeny a hned si také určit jejich průměrnou délku. Nejlepší způsob jak to udělat je položit si 10 balíků těsně za sebe, změřit délku všech 10-ti a tu si pak podělit. (Změřit přesně délku jednoho je téměř nemožné). Ani když zjistíte, že dodané balíky nemají jednotnou délku nejedná se o nepřekonatelný problém. Může to představovat pouze trochu práce navíc s tvarováním balíků. Ve Spojeném království je už i nyní řada velkoobchodníků nabízejících dobré stavební balíky. Lze je nalézt na žlutých stránkách pod obchodníky se zemědělskými produkty. 3.1 Cena slaměných balíků Nejlevněji lze balíky pořídit přímo z pole, hned poté, co byly vyrobeny a co nejblíže místu stavby pro úsporu nákladů za dopravu. To je výhodné i z hlediska ekologického. 4. Vlastnosti slaměných balíků 4.1 Tepelně-izolační Všechny dnešní budovy musí být energeticky efektivní. To je zajištěno mnoha různými opatřeními již v návrhu budov. Jedním z nejpodstatnějších je omezení tepelných ztrát budovy a tím snížení tepla potřebného pro vytápění. Tepelné ztráty prostupem omezujeme tepelnou izolací obvodových stěn. Na zdi z cihel, či tvárnic se tepelná izolace přidává jako zvláštní vrstva, obvykle polystyrenu či minerální vlny. Balíky slámy však tepelně izolační vlastnosti stěny zajišťují samy o sobě. Tepelně-izolační vlastnosti materiálu jsou vyjádřeny součinitelem prostupu tepla U. Jeho hodnota udává tepelnou ztrátu jednotkovou plochou materiálu při 124

jednotkovém rozdílu teplot na jeho vnitřní a vnější straně. Určuje se ve watech na metr čtvereční na stupeň Kelvina W/mK .Vyjadřuje kolik tepla materiál propustí. Stavební předpisy požadují hodnotu součinitele prostupu tepla maximálně U = 0,35 W/mK. Stěna z balíků o šířce 450 mm má U = 0,13 W/mK . Čím bude stěna širší, tím bude hodnota U nižší. 4.1.1 Porovnání izolačních materiálů dle teplotního součinitele Tepelná izolace

λ [W/mK]

Expandovaný polystyren

0,036

Minerální vlna

0,036

Skelná vlna

0,04

Pěnové sklo

0,045

Dřevěná vlna

0,043

Celulóza

0,04

Ovčí vlna

0,04

Slaměný balík

0,064

4.2 Akustické Slaměné balíky mají výborné zvukově-izolační vlastnosti. Obyvatelé i návštěvníci slaměných domů akustickou kvalitu jejich vnitřního prostředí okamžitě zaznamenají. Jsou tiché a útulné, vládne v nich mír. V USA jsou ze slámy postavena nejméně dvě nahrávací studia a řada meditačních center. Společnost Amazon Nails se podílí na stavbě jednoho slaměného meditačního centra v Irsku. V čím dál větší míře jsou slaměné balíky využívány také pro stavby akustických clon silnic pro motorová vozidla a letišť. 4.3 Požární odolnost O tom, že stavby ze slaměných balíků jsou beze zbytku schopny splnit všechny požadavky požárních předpisů, není již dnes žádných pochyb. Stěny ze slámy jsou na tom z hlediska požární bezpečnosti dokonce lépe než stěny dřevěné. To potvrzuje i výzkum provedený v USA a Kanadě. Balíky slámy obsahují dostatek vzduchu pro zajištění dobrých izolačních vlastností. Jsou-li však správně slisovány, není v nich vzduchu dostatek k zajištění procesu hoření. To, že stavby ze slaměných balíků představují zvýšené požární riziko je všeobecně rozšířenou mylnou představou. Tento omyl může být částečně způsoben zaměňováním slámy za seno. Několikrát došlo totiž dokonce i k samovznícení sena, které bylo ve stodole špatně uskladněno (příliš zelené a vlhké). Avšak dokonce ani špatně uskladněná sláma, se na rozdíl od sena, ještě nikdy sama nevznítila. Přesto je zde zvýšené požární riziko při manipulaci zeslámou na stavbě. Sláma uvolněná z balíků totiž vzplane velice snadno a hoří velmi rychle. Proto je nezbytné staveniště denně uklízet, zajistit jej proti vandalům, slámu bezpečně skladovat a není možné na stavbě kouřit. Jakmile je však sláma v balících jednou osazena ve stěně, chová se pak velmi podobně jako dřevo. V plameni na povrchu zuhelnatí a tím chrání vnitřek balíku proti dalšímu hoření. Je to jako s telefonním seznamem, vytrháte-li z něj stránky, budou hořet velmi dobře, necháte-li jej však v celku, téměř hořet nebude. Je-li sláma použita jako nosná, tento efekt je ještě výraznější. Po omítnutí se požární odolnost stěny ze slaměných balíků ještě zvýší. 125

Stavební předpisy požadují v obytných budovách minimálně 30-ti minutovou požární odolnostpro všechny stěny z jakéhokoli materiálu s minimálně půlpalcovými omítkami. Všechny testy slaměných stěn se shodují na tom, že tyto v žádném případě zvýšené požární riziko nepředstavují. 5 Výstavba slaměného domu Slaměný dům je prováděn tzv. skeletovým systémem. To znamamená že nosnou konstrukci tvoří skelet (trámy, průvlaky a krov). Výhodou tohoto systému je, že střecha může být provedena dříve než se začnnou vkládat do konstrukce slaměné balíky, protože balíky jsou schované pod střechou a tak jsou chráněny před deštěm a klimatickými vlivy. 5.1 Postup provádění stavby Shrábnula se ornice a tak se připravila tzv. pracovní plocha. Poté se vykopal sklep a základy které se následně zabetonovali do skrytého bednění. Do betonu se přidávali kameny. Tak se ušetřilo na nákladech betonu. Na základové desce se začala stavět dřevěná konstrukce tvořena ze sloupů, průvlaků, krovu a střechy. Dřevěná konstrukce a hlavně střecha následně chrání sláměné balíky před deštěm během výstavby. Voda by mohla způsobit vznik plísní nebo nastartovat proces rozkladu. Suché balíky degradují stejně pomalu jako dřevo. Často se používají tzv. Zelené střechy jsou to střehy částečně nebo zcela pokryté vegetací a půdou.. Po dokončení nosné konstrukce se začali dělat podlahy a to tím způsobem, že se začali na základovou desku pokládat slaměné balíky, které slouží jako tepelná izolace a nad prostorami sklepu se vložila konopná izolace. V podkroví na stropu se položí jenom dřevěná podlaha a v prvním patře se na konopnou izolaci a na slaměné balíky položí buďto dlažba nebo dřevo záleží na místnostech. Dále se začali pokládat slaměné balíky mezi sloupy a slouží jako zeď a zároveň izolují. Mezi balíky vznikají mezery a ty se musejí ucpat stébly slámy. Tento proces je náročný na provedení. Po dokončení stěn z balíků slámy se zateplovala střecha taky balíky ze slámy. Po vložení balíků slámy se na ně dala ještě konopná izolace a to z toho důvodu aby se izolace utěsnila a případně zakryli mezery meti jednotlivímy balíky. Dále se v podkroví domu na konopnou izolaci vloží OSB deska na ní se udělá rošt, aby vznikla vzduchová mezera a na rošt se přibijí palubky. V prvním patře se na konopnou izolaci rovnou vyzdí omítka. Dále strop podkroví je dřevěný trámový strop. Tento strop je estetický a jednoduchý na provedení. Dům se musel jako každý jiný pořádně odvodnit, aby nevznikli v následujících letech nějaké problémy. Pod domem je drenážní systém ve štěrkovém násypu frakce 16-32/8-16mm. V domě by měli být dřevěné schody a u domu skleník. 6. Časté dotazy a doměnky 6.1 Co myši a potkani?Oproti klasickému domu zde není nic, co by lákalo hlodavce dovnitř více. Neobsahuje-li sláma v balících žádné zrno, nic je neláká. Jakákoli potrava ponechaná v domě volně přístupná je vždy lákadlem pro různou havěť. Jakmile slaměné zdi omítnete, není mezi nimi a zdmi z cihel či tvárnic pro myši žádný rozdíl. Myši a potkani jsou společenští tvorové a rádi se zabydlují v různých dutinách. Třeba v domě pod podlahou, či ve stodole mezi balíky. Zakryjete-li např. slaměnou stěnu dřevem tak, že mezi nimi necháte větranou mezeru, může to být pro myši atraktivní. Myši mají také tendenci si dělat cestičky např. v izolaci ale u slaměných balíků nikolov protože slaměný balík nedrží úplně pevně v sobě a tak cestičku co si havěť udělá, zakryje a už tam nebude, takže havěť se ani nesnaží cestičky dělat. 6.2 Jak dlouho asi vydrží slaměný dům?Na tuto otázku zatím nelze s určitostí odpovědět, protože první slaměné domy byly postaveny teprve před 130-ti lety. V USA je dodnes obydleno 126

asi tucet stoletých slaměných domů, které nenesou známky žádných poruch. Domů z 80tých let tam bez známek poruch stojí celá řada. Ve Spojeném království však ze slámy začali stavět teprve před sedmi lety. Není zde však žádný důvod k tomu, aby dobře navržený a postavený slaměný dům nevydržel nejméně 100 let. 6.3 Je možné slaměné stěny opravovat například po povodních?Ano je to velmi snadné. Nejtěžší je udělat skrz balíky první díru. Tu lze udělat tesařským kladivem nebo sochorem. Slámu lze taky ručně vytrhat. Pak už lze kusy balíků vytahovat poměrně lehce. Dřevěné kolíky je možné i přeříznout. Mezery se pak vycpou novou slámou. 7. Závěr Vypracovávat tuto práci bylo velmi zajímavé i poučné. Dozvěděl jsem se mnoho zajímavích informací a sblížil jsem se tím s oborem, který studuji a za to jsem rád. Slaměný dům je rozhodně zajímavá stavba jak už jsem se zmínil. Je to možná i stavba budoucnosti, kdyby se vymyslely propracovanější technologie, tak kdo ví? Investor, který staví slaměný dům, říká, že si stavění tohoto domu představoval jinak a i konečná částka domu ho překvapila. Dům je cenově velmi srovnatelný s normálními domy, ale to je možná proto, že investor použil ne zrovna levnou technologii provádění. Také mě upozornil, že je stavění tohoto domu celkem náročné a s balíky se musí zacházet opatrně. Slaměný dům je ekologický, ale na výstavbu pracný a zatím nemá u lidí takové zastání, takže se zatím moc nestaví. Obsah mé práce je tedy i osvětou.

127


Pavel Horáček Masarykova střední škola Letovice, Tyršova 500, 679 61 Letovice Téma projektu: Energie našich dětí, tepelné čerpadlo Koordinátorka: Alena Doskočilová Adresa partnerské firmy: U Mostu 590, 672 01 Moravský Krumlov Obchodní název firmy: TC MACH, s. r. o. Konzultant-odborník firmy: Ing. Stanislav Mach Úvod Jako téma mé letošní práce do Enersolu jsem si vybral tepelné čerpadlo, a to z toho důvodu, že jej před nedávnem spustili i u nás ve škole. Problematika tohoto druhu ekologicky získávaného tepla mě zaujala, a proto jsem tuto práci vypracoval – abych s tímto tématem seznámil ostatní, především pak všechny u nás ve škole, aby věděli, jaké moderní a zároveň ekologické vytápění je u nás. Myslím, že mnoho studentů a dokonce i někteří učitelé o tomto tepelném čerpadlu zatím neví a já bych je rád touto prací s tématem seznámil a přiblížil jim problematiku celého tohoto zařízení, které si myslím, že je pro naši školu důležité, už jenom proto, že nám šetří obrovské finanční náklady na vytápění a k tomu ještě nepoškozuje životní prostředí. Vždyť jak by to jinak mělo vypadat na škole, která získala prestižní mezinárodní ocenění „Ekoškola“. Krátce o naší škole … Naše, Masarykova střední škola, je školou s více než osmdesátiletou tradicí. Význam a důležitost naší školy před mnoha lety potvrdil pan prezident Tomáš G. Masaryk, když s osobním svolením povolil, aby naše škola užívala jeho jméno. Odkaz TGM je pro nás všechny něčím jako mravním zákonem, zákonem, který si již nikdy nesmíme dovolit ztratit nebo na něj zapomenout a naší povinností je ho uchovat pro další generace. Z historie naší školy můžeme vzpomenout na to, že již v 90. letech se přešlo z parního topení na spalování pilin z dílen truhlářů, došlo k umístění kogeneračních jednotek, následně na instalaci fotovoltaiky i fototermiky.Místo jednoduchých a stále profukujících oken byla škola vybavena novými, které nepouští teplo do okolí, ale šetří energii. Ale máme další energetická opatření, která by každá sama o sobě vydaly na samostatnou práci do Enersolu. Tepelné čerpadlo Proč právě tepelné čerpadlo Když se v minulém roce přemýšlelo, jak využít nepoužívaný přístavek u školy, nikdo přesně nevěděl, jak tento problém dobře vyřešit. V této přízemní budově byly totiž jako zdroj tepla elektrická akumulační kamna, což je v dnešní době vzhledem k cenám elektřiny, ale i k životnímu prostředí, pro nás rozhodně nepřijatelné. Po zralých úvahách zvítězila varianta tepelného čerpadla, které splňuje obě tyto podmínky, jak tedy významnou úsporu energie, tak i šetrnost k životnímu prostředí, které je u nás v Letovicích opravdu krásné a naší povinností je tuto posvátnou paměť přírody uchovat generaci našich dětí. Tepelné čerpadlo Tepelné čerpadlo pro naši školu vyrobila firma Mach z Moravského Krumlova, která tepelná čerpadla vyrábí již řadu let a tepelná čerpadla od ní odebírá stále více spokojených zákazníků. U nás bylo tepelné čerpadlo instalováno v listopadu 2012. 128

Jedná se tepelné čerpadlo, vzduch - voda, typu Chameleon 34 o příkonu 10 kW, tepelném výkonu max. 34 kW a topném faktoru 2,5 až 4 v závislosti na venkovní teplotě, což je téměř 12x nižší výkon než bylo u původních akumulačních kamen (118 kW).Za tuto krátkou dobu se při zimních mrazech prokázalo, že je čerpadlo v pořádku a funguje výborně. Tepelné čerpadlo je připraveno k doplnění o sluneční teplovodní solární panely, které dále sníží spotřebu elektrické energie pro jeho provoz. Jak systén vytápění funguje Princip tepelného čerpadla je nejlépe zřetelný z následujícího schématu:

Tepelné čerpadlo je napojeno na topný systém v budově a je připojeno k elektrické síti. Venku, na stěně budovy jsou instalovány větráky, které získávají teplo z okolního vzduchu. Poté je převádí dovnitř, do mechanismu tepelného čerpadla a následně do trubek, které ohřívají radiátory v budově. Tepelné čerpadlo se skládá ze dvou částí – venkovní a vnitřní. Vnitřní jednotku na první pohled nepoznáte od běžného plynového kotle. Tato jednotka zajišťuje předávání tepla do topného systému. Zjednodušeně řečeno, tepelné čerpadlo lze přirovnat k principu chladničky. Ta odebírá teplo potravinám v ní uložených a teplo vrací do místnosti. Teplo z venkovního vzduchu prochází výparníkem (připomíná to chladič v automobilu) odnímat přenosem do chladiva, a to i při velmi nízkých teplotách vzduchu. Chladivo se tím ve výparníku vypaří a vzniklý plyn je nasán kompresorem. Kompresor tepelného čerpadla prudce stlačí o několik stupňů ohřáté plynné chladivo, a díky fyzikálnímu principu komprese, kdy při vyšším tlaku stoupá teplota, jako teplotní výtah „vynese“ odebrané teplo na vyšší teplotní hladinu cca 80 °C. Kompresorem zahřáté chladivo putuje do kondenzátoru, kde předá teplo do topné vody k vytápění celého domu, ohřevu vody v bojleru nebo bazénu a plynné chladivo změní svoje skupenství na kapalné. Z kondenzátoru putuje kapalné chladivo přes expanzní ventil, kde se prudce ochladí, zpět do výparníku, kde se opět ohřeje. Tento cyklus se stále a rychle opakuje, což způsobuje, že teplené čerpadlo skutečně přečerpává teplo z vnějšího prostředí do vytápěného domu.Tepelné čerpadlo lze přes počítačovou síť školy dálkově spravovat, včetně odstraňování poruch a zadání požadovaných natápěcích teplot. 129

Výhody tepelného čerpadla vzduch – voda  snadná montáž tepelného čerpadla vzduch – voda 

rychlá návratnost tepelného čerpadla

možný celoroční provoz tepelného čerpadla vzduch voda s efektivním využitím pro ohřev teplé užitkové vody  schopnost tepelného čerpadla pracovat až do venkovní teploty -15 °C  jsou bezobslužným zdrojem tepla (nemusí se do něj přikládat palivo)  jsou bezpečná  neprodukují žádné emise. Nevýhody tepelného čerpadla vzduch – voda  topný výkon tepleného čerpadla vzduch – voda závisí na venkovní teplotě. 

Nic není zadarmo … Při pořízení tepelného čerpadla byla zvažována finanční hlediska celé operace. Při nich jsme vycházeli jednak z toho, že předchozí provoz budovy byl velmi nákladný a nehospodárný, ale i z toho, jak ušetřit a jak zajistit provoz co nejlevněji. Prvním z bodů opravy budovy byla výměna oken ze starých, která profukovala na plastová a potom také zateplení fasády, přes kterou v minulosti unikala spousta tepla. Následným krokem minimalizace úniků tepla bylo zateplení stropu, kdy zaměstnanci specializované firmy mezi strop a střechu budovy nafoukali speciální zateplovací materiál, která sníží unikání tepla stropy. A konečně tepelné čerpadlo. Cena za celkovou rekonstrukci v součtu činila 2,6 mil. Kč, ale výsledkem toho jsou dílny pro keramiky, nové učební prostory pro zedníky a elektrikáře a dokonce místnost, kde jsou umístěny pece, aby zde bylo možné přímo vypalovat výrobky keramiků. Myslím, že i přes finanční náklady, které rozhodně nejsou zanedbatelné, se podařilo docílit toho, že když se něco dělá, má se to dělat pořádně. Vždyť se stačí podívat na některé novostavby, které po prvním půlroku užívání jsou již samá závada a problém a skutečně dnes cokoli kvalitního se hledá jen velice obtížně. Ale když to najít chcete, přijďte se podívat do Letovic, zde je velký kus dobře odvedené české práce. Můj názor Každý z nás si může z praxei udělat názor, že se dnes a denně setkáváme s předpotopními názory, typu, že ekologické technologie nejsou účinné, že ekologické formy vytápění nám budovu nevytopí a podobné, mezi lidmi tradované nepravdy. U nás ve škole se podařilo jasně ukázat, že tento způsob vytápění je velmi účinný a nad míru splňuje požadavky na teplotu v místnostech. Ukázalo se, že tento projekt, i když měl jako každá dobrá věc i svoje odpůrce nás přesvědčil o tom, že byl správnou volbou a dnes jsem rádi, že jej ve škole máme. Když člověk poslouchá ostatní spoluobčany, jaké mají názory na ekologické formy vytápění, tak ve většině případů jsou jejich ohlasy negativní a s touto formou vytápění nesouhlasí. Člověk ale má pátrat, proč tomu tak je. Lidé, všech možných profesí a zájmů sledují vždy jen okrajově a zprostředkovaně dění v jiné oblasti, než se právě pohybují. To znamená, že když uvidí v Televizních novinách jednu nefunkční solární elektrárnu, která patří firmě, kterou její majitel zadlužil a vytuneloval, pak se nelze divit, jaké názory lidé mají. Myslím, že hlavním problémem je to, že lidé nejsou o těchto věcech informováni a pak se v nich objevují tyto předsudky, což nás rozhodně dál ve světě nedostane. Podle mě se jedná o 130

problém v komunikaci. Myslím, že lidé, kteří rozhodují o našich daních, by se měli řídit úslovím: „dvakrát měř, jednou řež“ a v jejich případě je třeba vše ještě řádně komentovat, protože nejhorší je to, když se vymyslí dobrá věc a lidé ji nechtějí, protože o ní prostě nic neví, ale to už patří jinam. Fotodokumentace Fotografie byly pořízeny osobně.

Tepelné čerpadlo - kompresor

Tepelné čerpadlo MACH CHAMELEON

Čelní pohled na tepelné čerpadlo Seznam zdrojů Materiály a rozhovor s Ing. Stanislavem Machem Manuál k tepelnému čerpadlu MACH TC 34 Osobní návštěva www.tepelna-cerpadla-mach.cz/

131


Filip Ryšavý Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Znojmo, Dvořákova 19 Bioplynová stanice Miroslav Ing. Radovan Besednjak

1.Úvod Zásobování elektrickou energií je problém který ovlivňuje celou populaci tento problém je umocněn rychlým růstem světové populace tím narůstají požadavky na dodávky elektrické energie ovšem ubývají zásoby fosilních paliv jako je uhlí a ropa . U jaderné energie je zase jiný problém a to problém s uskladněním a zneškodněním použitých palivových tyčí . Budoucnost vidím v alternativních zdrojích energie , proto jsem si vybral jako projekt popis a zdůraznění výhod výroby elektrické energie v bioplynových stanicích. Charakteristika projektu Pozorovací část a část sběru dat jsem prováděl v bioplynové stanici v Suchohrdlech u Miroslavi.Celý projekt se skládá z části popisující princip funkce bioplynové stanice, a části sběru informací přímo z bioplynové stanice v Suchohrdlech poté shrnutí výhod a nevýhod získávání energie touto cestou a nakonec celkové shrnutí projektu. Základní pojmy Bioplynová stanice bude základní energetickou jednotkou malé obce v příhodné lokalitě, v níž bude primárně likvidovat veškerý komunální odpad a materiál ze zemědělské produkce. Hlavně však bude vyrábět teplo a elektrickou energii, oboje šetrné k životnímu prostředí a efektivní pro ekonomiku obce. V tomto úvodním článku bychom čtenáře chtěli seznámit se základními pojmy nimiž se při přípravě projektu BPS mohou setkávat. Základní technologie BPS je založena na procesech anaerobní fermentace (anaerobní digesce) a biodegradability. Anaerobní fermentací rozumíme rozklad organické hmoty za současného vývoje bioplynu za nepřístupu vzduchu pomocí specifických bakterií. Mikroorganizmy využívají pro zisk energie změnu energetické úrovně dostupných elektronů substrátu při přenosu na některý z meziproduktů buněčného metabolismu nebo na ionty H+. Biodegradabilita je specifická vlastnost materiálu, definována jako komplexní biologická rozložitelnost. Biodegradabilní výrobky, jsou převážně z přírodních materiálů (kukuřičný či bramborový škrob), které se v kontaktu s mikroorganismy (kompost) rozloží. Biologicky rozložitelný odpad – odpad se schopností anaerobního nebo aerobního rozkladu (potraviny, odpad ze zeleně, papír) Bioplyn – plynný produkt anaerobní metanové fermentace organických látek. Je to směs metanu a oxidu uhličitého s nepatrným množstvím dalších příměsí. Mohou to být zbytky vzdušných plynů (N2, O2, Ar), neúplně spotřebované produkty acidogenese (H2, přebytek CO2) nebo příměsí z předcházejících reakcí organické hmoty (H2S, N2O, HCN, uhlovodíky i jejich deriváty, většinou kyslíkaté i sirné). Hydrolytické a fermentační bakterie - nejrychleji rostoucí a nejodolnější vůči změnám podmínek. Zodpovídají za první dva kroky anaerobního rozkladu, hydrolýzu a acidogenezi. Produkují enzymy, které jsou uvolňovány do médií a hydrolyzují komplexní organické látky jako celulózu, hemicelulózu, pektin nebo polysacharidy na menší molekuly, schopné transportu 132

dovnitř buňky. Fermentaci těchto látek tvoří řadu redukovaných konečných produktů jako jsou nižší mastné kyseliny (máselná, propionová a octová kyselina), etanol, mléčná kyselina apod. Kofermentace – fermentace kejdy nebo tuhého hnoje spolu s organickými látkami, které nevznikají v organické výrobě 3. Co je a jak vzniká bioplyn Vznik bioplynu: Bioplyn je produktem metanové fermentace organických materiálů bez přístupu vzduchu (tzn. produkt anaerobního procesu). Kultura mikroorganismů postupně rozkládá organickou hmotu na chemicky jednodušší látky až na konečný produkt - bioplyn a nerozložitelný zbytek. Bioplyn je využíván energeticky, nerozložený zbytek jako hnojivo. Co je možné využít k fermentaci v BPS? Kejda a hnůj z volného ustájení, stájový hnůj, organické látky bohaté na živiny – výpalky, tuky, jateční odpad, kuchyňské odpady a zbytky jídel, odpady z ovocných tržnic, bramboráren, škrobáren, celulózek, mlékáren, trávy, listí, nevyužitelné části užitkových plodin a další suroviny organického původu. Složení bioplynu: Bioplyn je směsí především metanu (CH4), oxidu uhličitého (CO2), vodíku (H2), dusíku (N2) a sirovodíku (H2S). Cílem výroby bioplynu je dosáhnout co nejvyššího podílu metanu a co nejnižšího podílu sirovodíku, který musí být před vstupem do kogenerační jednotky, využívající bioplyn jako palivo, z bioplynu odstraněn. Na obsahu metanu (50 - 85% běžný podíl 55 - 60%) závisí výhřevnost bioplynu (17 - 25 MJ/m3). Princip a struktura bioplynové stanice Skladba bioplynové stanice (dále jen BPS): Bioplynová stanice se sestává z jednoho nebo více reaktorů, jímače bioplynu a spalovacího systému bioplynu. Velkost BPS závisí na množství zpracovávaného organického materiálu. U reaktorů menších rozměrů je vhodné vsadit je pod zem, kde jsou lépe chráněny proti tepelným ztrátám a ušetří také prostor. Mnohdy lze částečně pro výstavbu bioplynové stanice využít stávajících zařízení (jímky, nádrže, čerpadla apod.). V reaktorech (tzv. fermentorech) probíhá proces metanové fermentace. Tyto technologické systémy se od sebe částečně liší podle zpracovávaného materiálu. Reaktory se konstruují podle různých principů, vždy je nutné fermentovaný substrát promíchávat (to vyžaduje určitou energii) a částečně i ohřívat (proto je žádoucí reaktor chránit proti tepelným ztrátám). Tyto požadavky na energii jsou podstatně menší než získaná energie z bioplynu, celý proces má tedy pozitivní energetickou bilanci. Reaktorové procesy : 1. jednostupňové: starší technologie, běžná (1 reaktor s mícháním, ohřívané, s dobou zdržení substrátu 20 -30 dní) 2. dvoustupňové: nový postup, není zcela běžná ani v EU (1. hydrolýzní stupeň - substrát se mění na kapalné produkty hydrolýzy, které přecházejí do 2. metanogenního stupně, a vyhnilý substrát používaný jako hnojivo; tímto systémem je dosahováno vyšší energetické účinnosti) Pro anaerobní fermentaci (protože je výsledkem činnosti speciálních mikroorganismů) jsou důležité tyto faktory: 3. anaerobní prostředí 4. složení substrátu (zajištěno skladbou přidávaného substrátu, kterou řídí provozovatel) 5. teplota 35-42°C, někdy 55°C (zajištěna tepelnou izolací a ohřevem) 6. míchání (použití automatických míchadel nebo nucenou cirkulací substrátu pomocí čerpadel) 7. pH 6,5-7,5 (samoregulace pufrovací schopností substrátu - tj. schopnost stabilizovat pH prostředí) Pro ekonomiku provozu bioplynové stanice je velice podstatná koncentrace sušiny v substrátu. Vyšší podíl vody má za následek vyšší energetickou náročnost na ohřev fermentovaného substrátu, vyšší náklady na dovoz substrátu a vyšší požadavky na objem fermentoru. Pokud je podíl sušiny pouze 2%, většina získaného bioplynu je použita na ohřívání substrátu (75%), 133

zatímco již při podílu sušiny 8% je využíváno k ohřevu pouze cca 23% bioplynu (záleží to samozřejmě na energetických ztrátách reaktoru). Kofermentace znamená společné zpracovávání fytomasy a zvířecích fekálií. Rostlinná biomasa i zvířecí exkrementy plní během procesu důležité funkce: kofermentacé je stabilizován proces v reaktoru vyšší pufrovací schopností kejdy oproti fytomase a omezeno negativní působení na celkový proces pramenící z vyšších koncentrací čpavku (NH3). Fytomasa optimalizuje poměr uhlíku a dusíku v substrátu, kejda je zdrojem živin a mikroelementů v substrátu, nezbytných pro rozvoj mikroorganismů zajišťujících proces fermentace. Vznik BPS v Suchohrdlech Historie Ing. Karel Kuthan začal hospodařit v roce 1992 na restituovaném statku o 120 ha orné půdy s výkrmem 300 ks prasat. V současnosti obhospodařuje 420 ha orné půdy, převážně pěstuje pšenici, ječmen, mák, tykev olejnou a kukuřici pro energetické účely. Vše se vyvíjelo v průběhu let. „Co mě přimělo pro postavení bioplynové stanice? Úvaha získat synergické výhody plynoucí z kombinace živočišné a rostlinné výroby spolu s výrobou energie v bioplynové stanici. Výroba elektrické energie za garantovanou cenu znamená jistotu pravidelných příjmů, zpracování kejdy v bioplynové stanici znamená její energetické využití a přeměnu na kvalitního hnojivo v podobě digestátu , teplo z bioplynové stanice zajistí pohodu zvířat ve stájích. Modernizace stájového chovu prasat Celková výše investice do novostavby a rekonstrukce stájí, včetně technologického vybavení a zásobní jímky na kejdu, byla 50 milionů, dotace z operačního programu Rozvoj venkova a multifunkční zemědělství činila přibližně 23 procent. Zhruba dalších 40 milionů korun stálo vybudování bioplynové stanice (BPS), kde dotace v rámci operačního programu Průmysl a podnikání činila 38 procent z celkové investice. Vše vybavené nejmodernější technologií, která je v současnosti na trhu, vše připravené produkovat při minimálních nákladech kvalitní české vepřové maso. Stavba BPS Soukromý zemědělec začal se stavbou BPS v roce 2008 v provozu je od roku 2009. BPS je v blízkosti soukromníkovi vlastní živočišné výroby. Soukromník si byl vědom v prospěšností a výhod , které by vyplynuli ze vzájemného provozu BPS a vlastní živočišné výroby. Proto po dokončení stavby BPS provedl i rekonstrukci stájí které modernizoval aby rozšířil vlastní živočišnou výrobu tato výroba má uzavřený obrat stáda. Chov prasat produkuje jednu ze základních surovin pro BPS, a to vepřovou kejdu. Za den je výroba schopna vyprodukovat až 29 m3. Další vstupní surovinou je kukuřičná siláž, opět z vlastní soukromé produkce. BPS se skládá ze dvou reaktorů každý o objemu 1500 m3 každý reaktor má vlastní dávkovač substrátu o objemu 16 m3 a společnou jímkou na tekutý substrát o objemu 40 m3 součástí je i čerpací technika. Dodavatelem technologie byla firma Weltec BioPower . Energetické centrum tvoří 3 kogenerační jednotky dvě z nich mají výkon 175 kW a jedna 180kW kogenerátory dodávala firma TEDOM. Instalované jednotky Typ jednotek

Cento T170

Počet jednotek

3

Palivo

bioplyn

Elektrický výkon

495 kW

Tepelný výkon

600 kW

Roční produkce elektřiny

4 250 MWh

Roční produkce tepla

5 150 MWh 134

Průměrný výkon za rok Kogenerace. Tím, že BPS je osazena netradičně třemi motorgenerátory, je vyhodnocení provozu trochu komplikovanější než u instalací jenom s jednou kogenerací. Na druhou stranu není špatné při analýze dat věnovat i pozornost výhodám a nevýhodám zvoleného řešení.

kogenerační jednotka

h/rok

1

8630

průměrný výkon kW/h 168

2 3

5571 7578

170 177

Celkem

24779

172

Výhodou více motorů je bezesporu možnost regulace výkonu BPS od cca 90 kW až po plný výkon 530 kW. Tento regulační rozsah není možné z technických důvodů u jednostrojové varianty dosáhnout. Tato výhoda nabývá na ještě větším významu, když je požadavek na špičkování anebo na ostrovní provoz kogenerace a přilehlých provozů. Ostrov zajišťuje napájení i v době výpadku sítě. To se děje i zde, kdy jedna kogenerace je vybavena pro provoz v ostrovním režimu a slouží jako záložní zdroj. Ekonomika BPS Bioplynové stanice, jak je podle tohoto hodnocení zřejmé, jsou stabilní výrobní zdroje s možností regulace nebo špičkování. Všeobecně je známo, že jsou to zdroje, které mají silný sociálně ekonomický efekt. Jejich provoz vyžaduje zvýšení pracovních příležitostí a to většinou na venkově, kde je to nejvíce potřeba. Bioplynová stanice prostřednictvím platby za provoz, převážně za vstupní suroviny, ponechává část provozních tržeb přímo v místě instalace. Tyto faktory významně odlišují bioplynky od fotovoltaických elektráren.Skvělým výsledkem je dosažení průměrného výkonu 177 kW u kogenerace KJ3 s instalovaným výkonem 180 kW. vlast ní čistá vše uvedeno v hrubá spotř výroba výroba kW/h eba z KJ z KJ KJ KJ1

1 449 86 662 822

1 362 840 135

KJ2

1 458 85 958 738

1 373 220

KJ3

1 341 57 271 511

1 283 760

celkem

4 249 230 891 071

4 019 820

Koloběh minerálů a energi Spojení chovu prasat s výrobou elektrické energie z obnovitelných zdrojů nabízí nové možnosti. V chovu prasat se ušetří výrazné částky využitím „odpadního“ tepla vznikajícího při výrobě elektrické energie z bioplynu v kogeneračních jednotkách. Naopak kejda prasat při zpracování v bioplynové stanici jednak jako surovina částečně přispívá k výrobě bioplynu a dále pomáhá udržet v bioplynové stanici určitou rovnováhu celého fermentačního procesu. Stabilní produkce tepla (400 až 600 kW za hodinu) je v porovnání s kalkulovanou spotřebou v jednotlivých objektech chovu výrazně vyšší. To umožní zajistit nadstandardní tepelnou pohodu zvířat a zejména v zimním období umožní dostatečné větrání. Tím se vytvoří optimální podmínky všem kategoriím prasat, což si jen stěží může dovolit chov, který musí za teplo přímo platit. „Pokud kejdu prasat pouze vyvážím na pole, ztrácím energii v ní obsaženou – z jedné tuny kejdy je asi 30 m3 bioplynu, z toho se vyrobí asi 60 kW energie. 4. Anketa 1.) Jste pro využívání energie z obnovitelných zdrojů ? Z 30 respondentů odpovědělo 22 ano a 8 respondentů ne. 2.) Jaký typ obnovitelných zdrojů je z těchto uvedených podle vás nejlepší ? Pro větrnou elektrárnu 14 respondentů, pro fotovoltaické panely 7 respondentů a pro BPS 9 respondentů. 3.) Podpořili byste výstavbu dalších BPS ? Z 30 respondentů je 18 pro další výstavbu BPS a 12 respondentů je proti výstavbě BPS. 5. Závěr Zde bych shrnul výhody BPS. Obecně: hlavním efektem je výroba hodnotné energie (elektřina, teplo), sníží se zatížení ovzduší čpavkem a metanem. Dobře připravený projekt zajistí provozovateli zisk na základě dlouhodobých, státem garantovaných výkupních cen elektrické energie vyrobené z bioplynu. Širokému okolí BPS poskytuje možnost ekologické likvidace a zpracování jinak těžko odbouratelných organických zbytků a na konci výrobního procesu získává a zemědělským firmám poskytuje vysoce hodnotné organické hnojivo s podstatně sníženým žíravým účinkem. Využitím veškeré zelené hmoty se omezuje klíčivost semen plevele, dochází ke zlepšení odolnosti rostlin, při užití hnojiv z BPS se sníží spotřeba pesticidů. Obrovská rentabilita zajistí rychlou návratnost investic vložených do výstavby.

136

6. Obrazová příloha

Bioplynová Miroslav

18. PROJEKT Žák: Škola: Téma projektu: Koordinátorka:

stanice

Ondřej Lustyk Masarykova střední škola Letovice, Tyršova 500, Letovice, 679 61 Zemljanka v Květné Alena Doskočilová

Úvod Jako téma jsem si vybral problematiku výstavby rodinných domů. A to přesně dům, který je vystavěn jako zemljanka. První důvod byl to, že jsem hledal téma pro svůj projekt ENERSOL. Dalším a hlavním důvodem bylo to, že mě tato budova zajímala, už když jsem byl malý, protože vypadala tak, jako kdyby udělal krtek krtinec a také protože jsem nikdy neviděl budovu, která by byla zasypaná hlínou. Dále mě zaujalo to, že k domu nevedly žádné elektrické dráty a nevěděl jsem, kde tedy berou obyvatelé domů elektřinu. Dalším důvodem, proč jsem si toto téma vybral, byla rada mého táty, kterému to také připadalo zajímavé. Velmi důležité při výběru pro mě bylo také to, abych budovu měl blízko. Tento dům je postaven skoro za naším domem a tak tam můžu kdykoliv jít, kdybych něco potřeboval zjistit. Charakteristika Zemnice je příbytek či zastřešený objekt sloužící k jakékoliv skladovací nebo kulturní činnosti člověka. Je nazýván zemnicí z toho důvodu, že je zahlouben do země a jediná část, která se nachází nad povrchem terénu, je střecha. Tyto stavby stavěli už naši předkové především z důvodu tepelné úspory, jelikož se pod zemí může akumulovat teplo a v českých klimatických podmínkách země nezamrzá. Tento druh stavby můžeme též znát pod hovorovým názvem zemljanka. Dalším příbuzným stavebním typem je tzv. polozemnice.

137

Zemljanka v Květné Vliv stavby na životní prostředí Novostavba rodinného domu nemá negativní vliv na životní prostředí. Dům je navržen jako nízkoenergetický objekt, budou minimalizovány tepelné ztráty, které jsou 7 kW (z toho ztráta větrání je 2 kW). Umístění stavby Stavba je situována tak, že její prosluněná strana je odkloněna od jihu k západu. Novostavba má obdélníkový půdorys, při pohledu z jižní a severní strany je tvar zastřešení obloukový. Příjezd k domu i vstup do domu je situován po nově vybudované zpevněné příjezdové komunikaci ze severo-východní strany pozemku. Architektura objektu Architektonické řešení stavby rodinného domu vychází ze záměru investora vybudovat moderní bytovou jednotku odpovídající nárokům na moderní bydlení s důrazem na minimální nároky na spotřebovanou energii při provozu domu. Charakteristickým rysem tohoto objektu jsou části svislých konstrukcí a celá stropní konstrukce, které jsou chráněné zemí. Úprava střechy je navržená jako extenzivní „zelená¨ střecha. Objekt je nepodsklepený, jednopodlažní s klenutou stropní a střešní konstrukcí. Otevřená jižní fasáda je částečně prosklená, jsou do ní osazena nedělená francouzská okna, kterými je možné ze všech obytných místností vyjít do zahrady a okna klasická s vyzděnými parapety. Plocha jižní fasády spolu se střešním světlíkem umístěným nad atriem je energeticky ziskovou plochou rodinného domu. Jižní fasáda je využívána zejména v zimním období a v létě ji naopak musíme krýt slunolamem vytvořeným dřevěnou pergolou s rákosem. Ostatní plochy jsou optimalizovány pro nejmenší možnou tepelnou ztrátu, čemuž přispívá i zemní přikrývka a zásyp bočních stěn. Dispoziční řešení Hlavní vstup objektu je situován na severo-východní straně pozemku z přístupové komunikace, která navazuje na silnici. Ze zádveří je přístupné atrium s integrovanou zimní zahradou prosvětlenou střešním světlíkem, šatna, koupelna a pracovna. Šatnou můžeme projít do garáže, ze které je vstup dveřmi do technické místnosti. Ta je také přístupná z obývacího pokoje. Součástí obývacího pokoje je také kuchyně, celý prostor je navržen jako otevřená dispozice. Do obývacího pokoje a kuchyně můžeme vejít také do atria. Z atria jsou přístupny pokoje dětí, ložnice, WC a koupelna. Ložnice je dveřmi propojena s pracovnou. Z pokojů dětí, z obývacího pokoje a z technické místnosti můžeme vyjít na venkovní terasu, z části kryté konstrukcí slunolamu Exteriér Jednoduchému řešení dispozice interiéru odpovídá i velmi jednoduchý a prostý výraz domu. Zajímavým prvkem je klenutá část stropní konstrukce v podélném nosném směru. Novostavba má obdélníkový půdorys, při pohledu z jižní a severní strany je tvar zastřešení obloukový. Povrchová úprava jižní fasády je upravena obkladem z cihelných keramických pásků. Tímto materiálem je řešen povrch jižní i severní stěny. Stavebně technické řešení Výkopy, základy Základové konstrukce jsou navrženy jako základové pasy z betonu prostého, prokládaného lomovým kamenem. Obvodové pasy musí být založeny do nezámrzné hloubky. Pro kotvení dřevěných sloupků slunolamu jsou do základových pasů vloženy I profily. 138

Svislé konstrukce Svislé nosné obvodové a vnitřní konstrukce jsou vyzděny z cihelných bloků POROTHERM 30 P+D. V místech většího zatížení od stropů do překladů jsou ostění otvorů provedeny z cihelných bloků POROTHERM 30 P+D. Mezi garáží a obytnou místností je zdivo z keramických bloků POROTHERM 17,5 P+D. Zdivo opěrných stěn je navrženo z betonových bloků na cementovou maltu z tvarovek štípaných bez další povrchové úpravy nebo z tvarovek hladkých s povrchovou úpravou venkovní omítkou. Vnitřní zdivo příček je provedeno z plných cihel. Část vnitřní příček je provedena z příčkovek POROTHERM 11,5. Dvouprůchodové těleso je z cihel plných klasického formátu. Jeden průduch slouží pro odtah spalin od krbového tělesa a v druhém průduchu je vedeno odvětrání vzduchotechniky a kanalizace. Vodorovné konstrukce Stropní konstrukce je provedena ze stropních panelů SPIROLL kladených kolmo na nosné podélné zdivo, které je v obvodovém tvaru ukončeno železobetonovým věncem. Na západní straně je stropní panel opřen o příčný ŽB věnec propojený se základovým pasem pomocí ocelových trnů. V místě osazení světlíku nad atriem jsou provedeny ocelové výměny z I nosníků. Komín Komínové těleso je z cihel pálených klasického formátu. Průduch pro krb je vyvložkován šamotovou vložkou. Přívod čerstvého vzduchu je zajištěn z exteriéru podél příčky pod podlahou. Druhý průduch slouží pro osazení odvětrávání vzduchotechniky a kanalizace.Povrchová úprava komínového tělesa nad střešní rovinou je z pálených cihel v barvě shodné s obkladovými pásky. Střešní konstrukce Objekt rodinného domu je zastřešen extenzivní zelenou střechou. Nosná střešní konstrukce rodinného domu je tvořena stropní konstrukcí ze železobetonových panelů SPIROLL. Zateplení je navrženo kombinací z extrudovaného polystyrenu. Hydroizolace je navržena z asfaltových pásů. Zastření vstupu do domu ze severní strany a vjezdu do garáže je řešeno pomocí dřevěné konstrukce sloupků a vaznic. Slunolam na jižní straně je navržen jako dřevěná konstrukce ze sloupků a vaznic, přes které jsou osazeny krokve pro uložení rákosových rohoží. Izolace  Tepelná izolace o Střešní konstrukce nad obytnou částí RD  3 x 50 mm extrudovaný polystyren  50 mm pěnový polystyren. o Střešní konstrukce nad sklepem  50 mm pěnový polystyren. o Obvodová stěna krytá zeminou  2 x 60 mm extrudovaný polystyren. o Obvodová stěna sklepu krytá zeminou  60 mm extrudovaný polystyren. o Kontaktní zateplovací systém  Extrudovaný polystyren 2 x 60 mm. o Kontaktní zateplovací systém fasády  Pěnový polystyren 2 x 60 mm. o Stěna mezi garáží a obytným prostorem  Pěnový stabilizovaný polystyren 1 x 60 mm. 139

o Tepelná izolace podlah  Pěnový polystyren.  Hydroizolace o Izolace proti radonu a zemní vlhkosti  BITIBITAGIT V60S35 plnoplošné nastavený  BITALBIT S plnoplošně nastavený na penetrovaný podklad  Asfaltový lak ALP. o Izolace proti vlhkosti na svislých stěnách  BITIBITAGIT V60S35 plnoplošné nastavený  BITALBIT S plnoplošně nastavený na penetrovaný podklad  Asfaltový lak ALP. o Izolace střechy  SIPLAST – GRAVIFLEX 2000 plnoplošně nastaven  SIPLAST – PREFLEX 2000 plnoplošně nastaven  Pás V13 nakašírovaný na extrudovaném polystyrenu. o Separační textilie ve střešní konstrukci  SIPLAST GRAVIFILTRE – volně položena. o Ochranná textilie na svislých stěnách  IZOCHRAN SI 40/35. Výplně otvorů Výplně vnějších okenních a dveřních otvorů jsou plastové s izolačním dvojsklem.Výplně vnitřních dveřních otvorů jsou navrženy dřevěné do obložkové zárubně, mezi technickou místností a garáží jsou navrženy dřevěné dveře do ocelové zárubně s požární odolností.Prosvětlení ložnice je zajištěno pomocí bodového světlíku. Prosvětlení atria pomocí pásového obloukového světlíku.Garážová vrata jsou provedena jako výsuvná sekční se zateplením. Klempířské konstrukce Klempířské konstrukce jsou provedeny z titanzinkového plechu. Zahrnují oplechování parapetů okenních otvorů a střešní atiky. Zámečnické konstrukce V podlahách jsou vedeny rozvody vzduchotechnického potrubí. Úpravy povrchů Vnitřní omítky stěn jsou provedeny jako vápenocementové hladké štukové. Příčky mezi pokoji jsou provedeny z lícových cihel jako spárové zdivo. Omítka tropu z panelů je provedena jako stěrková po vytmelení spár panelů. V koupelně, technické místnosti a na WC jsou provedeny snížené sádrokartonové podhledy. Podlahové krytiny jsou zastoupeny keramickými dlažbami do lepidla a v místě garáže a sklepů je navržena teracová dlažba do betonové mazaniny. V místě skladů zahradního nářadí a nábytku je navržena teracová dlažba do betonové mazaniny. TZB Vodoinstalace Vodovodní přípojka je napojena na veřejný řád vedený podél hlavní komunikace. Přípojka vede podél příjezdové komunikace k domu. Kanalizace Splašková kanalizace je zaústěná do plastové bezodtokové jímky. Dešťová kanalizace je spolu s drenážním potrubím zaústěna do nádrže, která slouží jako zásobárna užitkové vody. Větrání Větrání RD je zajištěno pomocí vzduchotechniky. 140

Vy ytápění Hlavním zdro ojem vytáp pění domu je tepelné é čerpadlo. Bivalentním zdrojem m pak je krb. Elektroinsta alace Na apojení vrcchní sítě je e provedeno novým vývodem v z trafostanicce. Fo otodokumentace Fo otografie byyly pořízen ny na návšštěvě domu u.

Hrrubá stavba domu

Rozkv vetlé atrium m uprostřed domu

Svvětlík nad atriem Dům a já a Zá ávěr Jssem rád, že e jsem pro ojekt zpracovával. Zísskané informace pro o mě jsou vvelmi užite ečné a hod dně jse em se toho o naučil, prrotože sám m studuji ob bor staveb bnictví. Mysslím si, že ten rodinn ný dům byl ve svvé době, což c bylo v roce 200 03, velkým m pokrokem m a i teď je to jede en z mála domů takto vyystavěných h v ČR. Bo ohužel jsem také zjiistil, že dů ům na dne ešní dobu už není na n tak dob bré tecchnické úrovni, prottože podle e provozo ovatelů má á asi stejn né úsporyy jako klas sická dneššní no ovostavba. I přesto je e to ale pořřád velmi zajímavá z stavba, kterrou stojí za a to vidět a prohlédno out si z blízka.M Měl jsem takké velké šttěstí, proto ože paní a její j syn, ktteří vlastní tento rodin nný dům, byli b ve elmi vstřícn ní a odpovvěděli na cokoliv c jse em se zepttal, a tím mi moc po omohli při vypracová ání pro ojektu.A na závěr byych chtěl poděkovat p mámě a tá átovi, že mi m pomohli především m s dopravvou a s fotografo ováním. Se eznam zdrrojů Po odklady od d projektanta, Rozhovvor s majite elkou objektu, Osobn ní návštěva a a prohlíd dka 141


Matěj Gryc, Marek Lovecký SŠPEIT Purkyňova 97, 602 00 BRNO Tak trochu jiný pohled na marihuanu Ing. Ivo Hamerník

I. Úvod – důvod výběru tématu Lidstvo se v poslední době stále rychleji dostává do slepé uličky. Pomalu si začínáme uvědomovat kolik nás tu vlastně na světě je. Jen obtížně se v této době dají hledat nové zdroje, které by pokryly zvyšující se materiální a energetickou poptávku. Ještě těžší je najít takové zdroje, které by byly univerzální a zároveň pomalu nevykreslovaly globální katastrofu tak, jako tomu bylo doposud. Je třeba ohlédnout se za „zapomenutými“ znalostmi předešlých generací. Nesnažit se za každou cenu něco vymyslet, když bohatě stačí si rozpomenout a inovovat. Nadchli jsme se pro studium tohoto problému a hledali „nové“ zdroje, které by z velké části stačily k vyřešení naší závislosti na ropě. Zdroje, jejichž produkty jsou podobné těm ropným a tím pádem využitelné v zařízeních využívajících energie ropy. O jednom takovém zapomenutém, nebo spíš zakázaném zdroji Vám tu dnes budu vykládat. Říká se mu marihuana, ale jeho pravé jméno je konopí neboli Cannabis. 1. Stručný popis Konopí je dvoudomá krytosemenná rostlina se silným dřevitě-vláknitým stonkem. Patří podobně jako len nebo kopřiva mezi lýkové rostliny a jeho botanicky nejbližším příbuzným je chmel. V základním dělení rozpoznáváme 3 druhy – Konopí seté (Cannabis sativa), konopí indické (Cannabis indica) a konopí rumištní (Cannabis ruderalis). K hospodářským účelům slouží téměř výhradně konopí seté.To dorůstá až do výšky 6ti metrů. Je to štíhlá, málo větvená rostlina s řidším listovím a s nižším obsahem psychoaktivní látky THC (do 5%).Dělíme jej ještě dále na samčí a samičí rostliny. Z hospodářského hlediska je výhodnější pěstovat samice, kvůli jejich pevnějšímu vláknu a obsahu semen. Sklizeň probíhá za 100 dní s výnosností až 12 tun sušiny na hektar. Další odrůdou, vzniklou šlechtěním je technické konopí, speciálně šlechtěné pro snížení hodnoty THC pod 0,3%. Od roku 1996 platí zákony zakazující pěstování rostlin s hodnotou vyšší na území ČR. Je nutné ale brát v potaz, že původní konopí seté, i přes vyšší obsah THC, nevyvolávalo psychedelické účinky. Snížením hodnoty THC znemožňujeme nejen 142

užití jako medika, ale značně ovlivňujeme původní genetiku rostliny a to takřka zbytečně. 2. Stavba rostliny Kořenový systém rostliny se větví na velkém kulovitém kořenu do kořínků a vlásečnic.Stonek je tvořen dutinou, dřevnatým jádrem, svazky vláken a ochmýřenou kůrou. Konopné vlákno je tvořeno celulózou z více než 70% a je považováno za jedno z nejpevnějších vláken z rostlinné říše. Dřevnaté jádro, tvořící až 75% stonku, lze zpracovat na jemnou štěpku, tzv. pazdeří.Listy rostou na větvích větvených od stonku, po dosáhnutí květu se u samic tvoří svazky stopkatých květů. Po opylení se v těchto květech tvoří semena. Rostlina je velmi ekologicky šetrná pro pěstování a má různé výhody, především možnou absenci umělých hnojiv, pesticidů a herbicidů, vzhledem k odolnosti rostliny a faktu, že roste rychleji než plevel.Její kořenový systém sahá do hloubky až jednoho metru, takže kvalitně provzdušňuje půdu, zabraňuje erozi a celkově regeneruje půdu (možné řešení problému s řepkou olejnou, která masově devastuje ornou půdu v celé republice). 3. Sklizeň – rozdíly v rozdělení U zpracování můžeme rozlišit zpracování květů a semen a zpracování stonků a vlákenných surovin. Při zpracování květů se z květů při sklizni vymlátí semena, dále lisovaná na oleje. Květy bez semen jsou využitelné ve zdravotnictví, na výrobu léčivých mastí, kosmetiky aj., vhodnějšími odrůdami pro toto odvětví jsou ale spíše odrůdy konopí indického (Indica), zejména z důvodu obsahu většího procenta THC, CBD a jiných důležitých cannabinoidů.Stonky se nechávají máčet ve vodě, kde se za působení bakterií od sebe odděluje vlákno a dřevité části.Hlavními vlastnostmi konopného vlákna jsou pevnost, trvanlivost a odolnost v souladu s biologickou rozložitelností. Stonek obsahuje tři druhy vláken:  dlouhé lýkové vlákno (pravé)  druhotné krátké vlákno (koudel)  dřevnaté pazdeří Nejkvalitnější je vlákno dlouhé obsahující až ze 77% celulózu. Z něj se vyrábí vysoce kvalitní textilie. II. Využití v textilní výrobě Právě v textilním využití má konopí značné výhody.Zkusili jej srovnat s nejvíce používanými textilními plodinami (bavlnou a lnem). Bavlna je jednou z nejvíce náročných plodin na pěstování vůbec a má až 3násobné nároky na energii oproti konopí. Potřebuje intenzivní zavlažování, hnojení a chemickou ochranu porostů. Je zajímavé, že se na bavlnu, ačkoli tvoří jen 3% z využívané zemědělské půdy, využívá 8% umělých hnojiv a 14% pesticidů použitých v zemědělství.Len je na tom s energetickými požadavky ještě o něco lépe než konopí, je ale mnohem náchylnější k zaplevelení, škůdcům a nemocem. Proto je třeba používat herbicidy a pesticidy. Konopí má obrovskou výhodu ve velkých vrcholových listech, které při hustém sázení tvoří tzv. závoj, jehož stín zabraňuje růstu plevelů pod ním. Závoj roste rychleji než sám plevel, tudíž není potřeba používat herbicidů. Konopí také dobře odolává škůdcům a nemocem.Textil vyrobený z konopí má také značné výhody. V létě chladí, v zimě nevymrzá. Zachycuje až 99% nebezpečného UV 143

záření a poskytuje ochranu před plísněmi a alergiemi. Je velmi pevný a mimo jiné působí antistaticky. Po staletí jsou konopná vlákna využívána na pletení provazů a námořních lan. Využití konopného vlákna na výrobu papíru. Další možností využití konopného vlákna je výroba papíru. Tento papír má značné výhody oproti dřevěnému papíru. Odolává rozkladu, je výjimečně trvanlivý a časem nežloutne.Lze také vícekrát recyklovat.Díky moderním způsobům mechanické sklizně je výnosnost na hektar 4x vyšší než u dřeva.Má menší obsah ligninu (konopí 10-12% > dřevo 30%), což umožňuje šetrnější bělení bez nutnosti použití silných sloučenin chloru.Z dlouhých vláken lze vyrábět vysoce kvalitní papír pro knihy, bankovky nebo umělecké papíry. Kratší vlákna slouží k výrobě spotřebních výrobků (cigaretový papír, toaletní papír). Pro zajímavost, na konopný papír byla tištěna i první (Gutenbergova) Bible a americká Deklarace nezávislosti. Výroba plastů z konopí Z konopí lze také vyrábět i plasty. Ty obsahují najemno nasekané vlákno či pazdeří vyplněné přírodní pryskyřicí. Pro vyplnění lze použít i škrob či umělá plnidla.Velkou výhodou těchto plastů je až sedminásobná recyklovatelnost (7x), menší hmotnost a úplná biologická rozložitost u 100% přírodních plastů. Příkladem kvalitního konopného plastu je 100% přírodní plast s názvem Hempstone, disponující neobyčejnou tvrdostí a odolností, zároveň i vynikajícími izolačními a akustickými vlastnostmi. Hempstone disponuje natolik dobrými statickými vlastnostmi, vzhledem k pevnosti a pružnosti dlouhého vlákna, že se při nárazu chová až 10x pevněji než ocel – v roce 1941 byl představen Henrym Fordem automobil, jehož karoserie byly vyrobeny z konopného plastu a jezdilo na konopný olej. V současnosti jsou z Hempstonu vyráběny především akustické nástroje (bonga, kytary, trubky apod.) pod názvem materiálu Zelfo, nábytek, drobné plastové předměty nebo třeba snowboardy, potenciál materiálu je však daleko větší.Největší využití mají ale konopné plasty spolu s jinými přírodními kompozity v automobilovém průmyslu na tvorbu interiéru. Využití semen Semena obsahují 25-34% oleje, 22-25% bílkovin a jsou bohatá na vlákninu. Jsou vhodná k příravě mnoha jídel. Obsahují nenasycené mastné kyseliny v dobrém poměru a jsou lépe stravitelnou náhražkou sojových výrobků.Mají pozitivní vliv na lidský organismus a účinně pomáhají na řadu obtíží (např. pomáhají tvorbě buněk, snižují hladinu cholesterolu, zmírňují PMS, pomáhají léčbě akné).Dále se ze semen dají lisovat oleje, technický nebo panenský – v závislosti na teplotě při lisování. 144

Využití konopného oleje Panenský má široké uplatnění coby kvalitní konzumní olej a z technického lze vyrábět barvy, laky, prací prášky a čisticí prostředky nebo třeba přírodní linoleum. Pod pojmem linoleum si nejčastěji představíme PVC, které za sebou nese těžkou ekologickou stopu, jenže původně se jednalo o podlahovou krytinu vyrobenou z lněného oleje smíchaného s kousky stonků a plev (line = len, oleum = olej). To samé lze vytvořit s konopným olejem. Podobným materiálem je i německo/rakouský materiál Zelfo. Zelfo je vyrobeno ze 100% přírodních kompozitů, konkrétně z vláken a částí konopného stonku, spojené pryskyřicí. Je jakousi obdobou Hempstone za použití modernějších technologií. Ohlédnutí Konopí bylo kdysi hojně využívané pro izolační vlastnosti ve stavebnictví, do roku 1883 byla z konopí vyráběna převážná část světového papíru, bylo užívané jako palivo, materiál na oblečení nebo k pletení provazů a lan. Ze semen byly lisovány oleje, které sloužily k výrobě kvalitních laků a barev na přírodní bázi. Převážná většina populace znala konopí a užívala jej pro jeho medický význam a mimo jiné i jako zdroj potravy. I u nás (na území ČR) bylo kdysi hojně využívané konopí. Pěstovalo se běžně společně s jinými plodinami na zahrádkách kolem domů. Naši předci si dobře uvědomovali pevnost vlákna a jiné výhody této rostliny, běžně z ní proto vyráběly oděvy a živili se výživnými semeny.S rozvojem kolonialismu a strojního zpracování začala stále více nahrazovat konopí bavlna. Na konci 19.století se prosazoval dřevěný papír a konopí začalo být vytlačováno i prvními ropnými produkty.Počátkem 30.let začalo být konopí už opravdovým trnem v patě společnostem orientujícím se na výrobu ze surovin konkurenčních, především pak z ropy a dřeva. Na tomto faktu se podepsal i vynález moderní tírenské linky (tzv. dekortikátoru). Ten umožnil kvalitnější rozdělení stonku do vláken a tak zvýšil výnosnost konopí až na 4násobek oproti dřevu.Na základě nátlaku dřevařských a jiných lobbistů začal americký Úřad pro narkotika kampaň proti konopí.Po tisících letech dostaly zelené části konopí nový název – marihuana, který byl společnosti prezentován tak, aby u budoucích generací maximálně poškodil všeobecně kladné povědomí o významu rostliny. Lidé přestali konopí s rozvojem velkých měst a petrochemickým pokrokem vnímat a svým způsobem i potřebovat. Tradiční využití ztratilo své místo v civilizovaném světě a v širokém povědomí zaujalo konopí roli údajně nebezpečného narkotika. Od využití v lékařství se začalo ustupovat především z důvodu, že konopí nelze podávat injekčně a mnohem větší využití tak jako tlumící prostředek našel morfin (především za 2.světové války). Průzkum veřejného mínění Provedli jsme průzkum veřejného mínění, abychom zjistili jak je na tom konopí v povědomí občanů. Dotazovali jsme 160 lidí, různého věku. Při nevědomosti u dané otázky jsme se snažili vysvětlit co se dalo a ptali jsme se na názor. Výsledek byl pro nás nad očekávání. 1. Slyšel/la jste někdy o bližších vlastnostech konopí a o možnostech jeho průmyslovém využití? 2. Líbilo by se Vám, kdyby se v co největší míře nahradila výroba ropných plastů přírodními plasty, které jsou snadněji rozložitelné a 100% přírodní? Např. právě konopí? 3. Slyšel/la jste o využití konopí v textilní výrobě? 145

4. 5. 6. 7.

Slyšel/la jste někdy o potravinářském využití konopného semínka? Uznáváte sám/sama za sebe medický význam marihuany jakožto léčivé rostliny? Jste spokojeni se stávajícími zákony ohledně pěstování a držení této rostliny? Názor na legalizaci – pro/proti/je mi to jedno

Návrat rostliny – osobní názor Z průzkumu veřejného mínění jsme zjistili, že se konopí, i přes snahu vlád a různých úřadů o jeho tabuizování a desinformování, dostává stále více do širokého povědomí.Měli bychom se, jako lidé, zamyslet nad tím jaká je doba, zvážit pro i proti a proč bylo konopí kriminalizováno a uvědomit si, že v době zákazu nemuselo lidstvo zdaleka čelit takovým problémům, jakým je vystaveno dnes. Docházející fosilní paliva a látky, progrese skleníkového efektu a zrychlené globální oteplování, neuvěřitelný nárůst a ne-odbouratelnost odpadů, míra znečištění…to je jen výčet z problémů, které v době odchodu od konopí nemusel nikdo řešit. Je třeba hledat pomoc v přírodě a v jejích zdrojích, snažit se najít takové rostliny a organismy, které usnadní nebo umožní výrobu čisté energie, čistých výrobků a aby jich byl dostatek. Takové přírodní zdroje, do kterých nemusíme hlava-nehlava cpát chemii a v poslední době i tolik vzácnou vodu.Nic není zadarmo a planetu máme jen jednu. Závěr – aplikace v regionu Myšlenka využití konopí je použitelná a aplikovatelná i v našem regionu, v Jihomoravském kraji.Jihomoravský kraj se pyšní nejúrodnější půdou a podnebím na našem území. Kvalitní černozemě jsou i u nás v kraji v posledních letech využívány často jen jako podstavec pro fotovoltaické elektrárny, obrovská pole ekonomicky výhodné řepky nebo se nechávají prostě jen ladem, protože zemědělství už nepatří mezi oblíbené obory podnikání. Konopí je jedno z možných řešení / zlepšení problému. Znamenalo by rozvoj zcela nového druhu podnikání a strojního zpracování, tisíce pracovních míst ve fabrikách, práci zemědělcům a bohatý export vzhledem k prozatímní ilegalitě pěstování v okolních zemích. Při aplikování této ekologické myšlenky by se podle našeho názoru zlepšovaly i vztahy s blízkým Rakouskem, jedním ze světových ekologických předáků. Legalizace by znamenala přísun peněz z daní do státní kasy, tím pádem i přísun peněz do regionu a podporu zemědělců (vzhledem k tomu, že máme nejideálnější pěstební podmínky z celé ČR).

20. PROJEKT

Žákyně: Pavla Hrabánková Škola: SPŠ dopravní, a.s., Plzeňská 298/217a, Praha 5 Téma projektu: Energie z Ďáblické skládky Koordinátorka: Mgr. Jindřich Hliněnský Partnerská firma: A.S.A. spol.s.r.o., Ďáblická 791/89, Praha Ďáblice Odborný název popisované technologie: Kogenerační jednotka s využitím bioplynu Odborník,konzultant: Hynek Horák Úvod. Jsem žákyně Střední průmyslové školy dopravní a studuji druhým rokem obor aranžér. Baví mě kreativní práce a zajímám se o školní projekty a nové informace. Od své učitelky jsem dostala nabídku zúčastnit se vzdělávacího projektu Enersol 2013, zajímám se i o ekologii a ochranu přírody vůbec.Z našeho pracoviště, kde probíhá odborná praxe je dobře vidět na Ďáblickou skládku, proto mě hned napadlo zaměřit projekt na zpracování odpadů a využití 146

bioplynu k výrobě energie. Při konzultaci se svou učitelkou a koordinátorem projektu Enersol v naší škole, jsme se domluvili na návštěvě přímo u vedoucího skládky Ďáblice, kde je provozovatel firma ASA.Při osobní návštěvě jsem se dozvěděla mnoho zajímavých informací o provozu skládky, o ekologickém vlivu na okolní prostředí i o možných rizicích, kterých se obávají lidé z okolí. Myslím, že tyto obavy jsou neopodstatněné, protože nám byly vysvětleny bezpečnostní podmínky provozu skládky a velmi kvalitní přístup k ochraně přírody, s čímž jsem byla velmi spokojená.Při rozhovoru s p. Horákem jsem se dozvěděla, jakým způsobem již několik let využívají plyn vznikající ve skládce, kde jeho odčerpáváním do kogenerační jednotky získávají energii.Napadlo mně využít prostoru na území firmy ASA, která spravuje skládku, a navrhnout projekt vybudování rehabilitačního wellness centra pro zaměstnance, které by využívalo energii ze skládky.Projekt obsahuje maketu wellness a okolí, část skládky, kde je znázorněn systém čerpání plynu, jeho rozvedení do kogenerační jednotky, aby si i laická veřejnost a žáci základních škol a studenti uvědomili souvislosti v dané problematice využití obnovitelných zdrojů.Maketa je obrazem skutečnosti tak, jak jsem prostředí kolem skládky viděla. Umístění wellness centra je na místě, kam se skutečně hodí a kde je pro něj prostor.Tento projekt je doplněn technickými informacemi o skutečných hodnotách energie získané ze skládky a využité v kogenerační jednotce. V závěru se věnuji rekultivaci skládky po naplnění její kapacity. A s jejím využitím do budoucna. Osobně jsem se dozvěděla, že projekt skládky a její vlastní technické provedení začalo v devadesátých letech, kdy se na území Ďáblic se začalo budovat těleso skládky. Nejprve na dno skládky bylo vytvořeno těsnění ze dvou minerálních vrstev, ke kterému bylo použito spraše z výkopu. Tato vrstva je silná 25 cm. Další vrstvu tvoří folie PE- HD o tloušťce 2,5 mm. Tato folie zabrání prosakování nebezpečných kalů do půdy a následně do spodních vod. Jak jsem se dozvěděla, firma ASA provádí kontrolní měření spodních vod každého čtvrt roku. Tím je zaručena ekologická bezpečnost skládky. Což si vůbec neuvědomují ti, co zakládají divoké a nepovolené skládky, aby ušetřili nemalé peníze, případně měli velké zisky. Způsobují tím velké ekologické škody, které se velmi draze odstraňují, a v některých případech to ani nejde.Na folii je položena geotextilie a dále plochý štěrkový drén tloušťky 30 cm. Rozměry skládky, která má obdélníkový půdorys, jsou v první etapě 618x350m, a v druhé etapě 273x321m. Celá skládka je rozdělena do 26 sektorů, kam se ukládá odpad, zhutňuje se kompaktorem, přímo do výsledné figury odpovídající projektu skládky. Sektory se postupně naplňují a posléze rekultivují. Rekultivace je návrat využitého prostoru zpět do krajiny bez viditelných a rušivých změn. Dozvěděla jsem se, že rekultivace se skládá ze dvou fází, v první fázi je to technická rekultivace, kdy se povrch upraví zeminou a dalšími komponenty, které jsou vhodné k následné bio rekultivaci. Při bio rekultivaci se vysazují stromy a keře a celá plocha se zatravní.Z mého laického pohledu je skládka vlastně velký zatravněný kopec, na kterém rostou krásné stromy a keře, hnízdí tu ptáci a je z něho nádherný výhled do kraje. Je škoda, že tam zatím veřejnost nemá povolen vstup.Na skládce ASA je v součastné době provedena rekultivace z větší části, zbývá přibližně5 hektarů z celkové rozlohy skládky 25 hektarů. I toto je důkaz, že firma ASA si počíná velmi profesionálně a ekologicky.Můj nápad na projekt vznikl v momentě, kdy jsem se dozvěděla, jakým způsobem firma ASA využívá již několik let skládkový plyn. Ten vzniká samovolně v tělese skládky, je odčerpáván a veden potrubím do kogenerační jednotky. Tam je následně spalován a přetvořen v energii. Energii využívá firma ASA k energetickému provozu administrativní a provozní budovy. Část vyrobené energie je odváděna k dalšímu využití mimo prostory skládky.Plynové hospodářství na skládce je tvořeno technologií sběrného a čerpacího zařízení, které se skládá z 5 dmychadel a spalovací jednotky. Nevěřila bych, že průměrný průtok plynu je 1300 m3. Od počátku čerpání v roce 1994 až do roku 2011 bylo získáno 136 371 764 m3.Veškerá tato energie byla stoprocentně využita v kogenerační jednotce. Po měření a počátečních zkouškách, byla uvedena do provozu v roce 1998 firmou Tedom. Energie se získává spalováním a produkce je přibližně 250KW.Zjišťovala jsem, co vlastně bioplyn je a ve wikipedii jsem se dozvěděla následující definici: 147

„Bioplyn je plyn produkovaný během anaerobní digesce organických materiálů a skládající se zejména z metanu (CH4) a oxidu uhličitého (CO2).Bioplyn je produkovaný zejména v:  přirozených prostředích, jako jsou mokřady, sedimenty, trávicí ústrojí (zejména u přežvýkavců),  zemědělských prostředích, jako jsou rýžová pole, uskladnění hnojů a kejd  odpadovém hospodářství na skládkách odpadů (zde je označovaný jako skládkový plyn), naanaerobních čistírnách odpadních vod (ČOV), v bioplynových stanicích. Bioplyn z bioplynových stanic, ČOV a některých skládek je používán:  k výrobě tepla,  k výrobě tepla a elektřiny (kogenerace) - toto je nejčastější případ,  k výrobě tepla, elektřiny a chladu (trigenerace) - trigenerace je využívána jen výjimečně.  k pohonu dopravních prostředků (automobily, autobusy, zemědělská technika, vlaky) Složení bioplynu: methan 40-75, oxid uhličitý 25-55%, kyslík 0-2%, vodík 0-1%, čpavek 0-1%, sulfan 0-1% Bioplynové stanice zpracovávají mimo vedlejších zemědělských produktů i průmyslové a komunální bio odpady. Bioplynové stanice mohou být zemědělské, kde bývá nejčastěji provozovatelem větší zemědělský podnik, nebo stanice komunální a průmyslové související s čistírnami odpadních vod, kde bývá provozovatelem např. město či průmyslový podnik. Do kategorie bioplynových stanic se ještě řadí skládkový plyn, který je řízeně produkován a jímán ze skládek odpadů.Důležitým zařízením na zpracování bioplynu je kogenerační jednotka, při návštěvě firmy ASA jsem pochopila, na jakém principu pracuje. Kogenerace je vlastně společná výroba elektřiny a tepla. Při běžné výrobě elektřiny se využije asi 35 % energie obsažené v palivu, ostatní energie se ale ztrácí v chladicím systému. Při kogeneraci využíváme toto odpadní teplo k ohřevu vody, vytápění a jiným účelům. Z toho důvodu mě napadlo, proč nevyužít co nejblíže teplo i elektřinu k zlepšení pracovního prostředí a k odpočinku zaměstnanců firmy.Při kogeneračním procesu se šetří energie, kterou bychom museli použít při klasickém ohřevu vody, a tím pádem se nevypouští do ovzduší emisní látky. Myslím, že je to důležitá cesta pro budoucí nejefektivnější využití energie. Je důležité myslet i do budoucna na kvalitu života na planetě Zemi. Maketa, kterou jsem vyrobila spolu s textovou částí projektu, může sloužit při výuce a propagaci environmentálních témat na středních a základních školách. Důležitá je myšlenka, že i skládky, bez kterých se zatím lidstvo neobejde, se dají využít pro získávání energie, což je jedna z možností využití odpadu. Při tvorbě makety jsem dbala na realistické pojetí díla, snažila jsem se zakomponovat všechny důležité aspekty pro celkovou názornost. Vycházela jsem z podkladů, které mi poskytla firma ASA, a informací z internetu. Maketa je vyrobena pouze z recyklovatelných materiálů, papíru a plastu. Základna o rozměrech 70x70 cm je vyrobena z forexu, což je recyklovatelný plast. Další komponenty pro ztvárnění reliéfu jsou z polystyrenu a samolepicí folie. Z plastu je také vyrobeno potrubí znázorňující odvod plynu ze skládky. Ostatní komponenty jsou ze dřeva a papíru. Při skutečné orientaci, která je upřesněna růžicí umístěné na maketě, vidíme na severovýchodě administrativní budovu, kde sídlí firma ASA, s přilehlým parkovištěm a provozní budovou. Ta byla postavena současně s vybudováním prvních sektorů skládky. Příjezdová komunikace, vede přes vrátnici a váhu a ústí na veřejnou komunikaci. Celý areál jsem z důvodu omezeného místa na maketě neznázornila.Naproti administrativní budově, směrem na západ je znázorněn zanedbatelný řez skládkou, oproti jejímu skutečnému rozměru. Zde je vidět znázornění jímacích studen, které sbírají vznikající bioplyn v tělese skládky. Ten je pak na povrchu odváděn systémem sběrného potrubí do kogenerační jednotky. Průtok plynu musí být řízen s ohledem na optimální chod kogenerační jednotky. Systém potrubí je i ve skutečnosti umístěn nad povrchem pláště skládky, z toho důvodu, že je možnost sesedání vrstev skládky a následné poškození systému odvodu plynu. Část skládky je znázorněna už po rekultivaci, je zatravněna a 148

osazena stromy.Od skládky směrem na jih vede potrubí odvádějící plyn do kogenerační jednotky. Pro názornost je vedeno nad povrchem, ve skutečnosti je ale pod zemí. V kogenerační jednotce se vyrábí elektřina a teplo, na maketě je znázorněna jednoduchým způsobem, pouze s odvodem tepla potrubím. Nejsou zde znázorněna připojení do sítě rozvodu elektrické energie. I tento přívod k našemu plánovanému wellness centru je pro názornost veden nad povrchem komunikace.Wellness centrum pro relaxaci a odpočinek zaměstnanců je umístěno v nezastavěné části pozemku náležícím k prostoru skládky. Prostor se nabízí k výstavbě tohoto centra pro svou příjemnou atmosféru, jsou zde zasazeny již vzrostlé stromy a vybudován rybníček, který dotváří relaxační ráz zákoutí.Navrhla jsem pro wellness centrum jednopatrovou budovu, kde počítám v přízemí s malým relaxačním bazénem a terapeutickým centrem. V prvním patře navrhuji saunový svět s vířivkou a odpočívárnou. Celé centrum využívá jak elektrickou, tak tepelnou energii vyrobenou kogenerační jednotkou. Díky blízkosti zdroje energie i výroby jsou náklady na přenos energie značně snížené a zároveň je zabráněno ztrátám energie. Díky umístění v blízkosti pracoviště bude centrum efektivně využíváno zaměstnanci, a to bez časových ztrát.Tato péče o zdraví zaměstnanců se jistě pozitivně odrazí na jejich pracovním výkonu. Na závěr tohoto projektu musím poděkovat za velmi vstřícný přístup firmy ASA a zvláště za podrobné a zajímavé poskytnutí informací, které jsem získala při osobní návštěvě na skládce u vedoucího pana Horáka. Objevila jsem nové poznatky o celkovém chodu skládky, jejím využití, a důležitosti pro občany. Dozvěděla jsem se podrobné informace o využití bioplynu a jeho následném zpracování. Myslím si, že při názorném vysvětlení i díky maketě bude tato problematika objasněna i širší veřejnosti. Ta může změnit svůj úsudek o skladování odpadu. Využití skládek pro ekologické získávání energie, nebo třídění odpadu a jeho následnou recyklaci. Každá skládka, stejně jako Ďáblická, by mohla mít třídící linku na odpad, a tím minimalizovat ztráty ještě využitelného odpadu. Stejně tak je důležité počítat s budoucím využitím skládky, kdy je nutné provést rekultivaci a začlenění zpátky do krajiny.I s tímto je počítáno při provozu projektovaného wellness centra, neboť zaměstnanci později mohou využít i prostory rekultivované skládky. Jak jsem se dozvěděla, z technických důvodů je prostor skládky vyhrazen pouze pro zaměstnance ještě po dobu několika desetiletí po uzavření tělesa skládky. Práce na projektu mě bavila, využila jsem zde své výtvarné schopnosti a získala spoustu nových poznatků, které tímto předávám dál. Použité zdroje: (1) http://cs.wikipedia.org/wiki/Bioplyn#cite_note-2#cite_note-2 Přílohy: Obrázky skládky,zdroj: firma ASA Obrázek makety skládky, zdroj: P. Hrabánková

149

Skládka z ptačí perrspektivy a maketa skládky

P. Hrabánková, J. Brodská, B H Horák, administrat H. a tivní budovva firmy AS SA

150


Miroslav Juříček Střední průmyslová škola dopravní, a.s., Plzeňská 298/217a, Praha 5 Likvidace solárních panelů Ing. Milan Stárek

V textujsou uvedeny pouze části vztahující se k zadání projektu…… Úvod. O fotovoltaických panelech se mluví již delší dobu, ale já jsem se o ně začal zajímat nedávno. Zajímalo mě, jestli se jedná opravdu o natolik čistou a ekologickou energii, jak se tvrdí.Obával jsem se, že přijdu na spoustu nedostatků, jako například u automobilů na elektrický pohon. Provozu fotovoltaických panelů nemůžeme nic vytknout, jak jsem zjistil, proto jsem se tedy začal zajímat o problematiku jejich likvidace.Důsledky rozruchu fotovoltaiky: Získáme málo elektrické energie, která je ale neuvěřitelně drahá a nekvalitní. Díky boomu fotovoltaiky u nás dochází: 1. K přímému zdražování elektrické energie pro veškeré spotřebitele. Zatímco cena silové elektřiny je stanovena trhem dle nabídky a poptávky, za fotovoltaiku zaplatíme vždy danou částku, a to minimálně příštích 20 let. 2. Zhoršení stability sítě …se projeví nepřímým růstem ceny energie - růstem ceny tzv. systémových služeb, které kompenzují nestabilitu dodávek energie. 3. Zamezení většího rozvoje obnovitelných zdrojů. Finance, které jsou investovány do podpory fotovoltaiky, by bylo možné investovat do jiných, levnějších zdrojů (což jsou všechny ostatní obnovitelné i neobnovitelné zdroje). Bonusy pro provozovatele malých vodních elektráren nebo biomasy jsou cca 10x nižší než za fotovoltaiku, taktéž větrné elektrárny dostávají cca 7,5x menší příspěvek! Je lepší vyrábět 1 % energie ze solárních elektráren, nebo místo toho 8 % ve vodních, větrných nebo v elektrárnách spalující biomasu? 4. Omezení ekonomického rozvoje Není lepší postavit raději jadernou elektrárnu, která se v podstatě zaplatí sama prostřednictvím prodeje elektřiny za tržní ceny? Pokud je cílem zdražit elektrickou energii (aby došlo ke snížení její poptávky), není nic jednoduššího, než zavést spotřební daň na elektřinu. Peníze, které by šly do neefektivní výroby pomocí fotovoltaiky, potom můžeme použít na různé projekty na likvidaci skládek odpadu (obecně odstranění ekologické zátěže), výstavbu čističek, zateplení budov, výstavbu cyklostezek, modernizaci železnice. Neuděláme tím pro ekologii více? Najde se určitě i více užitečnějších řešení, kde jsou peníze potřebnější než je podpora fotovoltaiky – ve vědě a výzkumu i u nových zdrojů energie, zdravotnictví, školství. 5. Zhoršení ekonomické situace. Zvýšené ceny energie zhorší konkurenceschopnost podniků v České republice. Ještě víc zboží vyráběného ne zrovna šetrně k životnímu prostředí budeme dovážet z Číny a z jiných asijských zemí, čímž se zhorší naše platební bilance, zvýší dluh. Jistě se také zvýší nezaměstnanost Řešení Řešení není jednoduché. Zrušit nebo značně snížit výši podpory pro nové sluneční elektrárny u stávajících elektráren, to již pravděpodobně není legislativně možné. Likvidace fotovoltaických panelů Likvidace fotovoltaických panelů nebude podle tvrzení odborníků nebezpečná. Vláda hodlá v budoucnu omezit budování solárních elektráren, a protože navíc chce jejich provoz i zdanit, 151

musí se počítat s tím, že některé zaniknou. Jenže v tom případě bude zapotřebí solární panely zlikvidovat. To ale podle odborníků nijak životní prostředí nepoškodí. Životnost solárních panelů je zhruba 25 let. Protože však vláda hodlá zkrotit boom fotovoltaiky zhruba do pěti let, vyvstane pak otázka, co s panely. Jenže podle Františka Šmolky, z České fotovoltaické průmyslové asociace, solární panely neobsahují žádné životu či prostředí nebezpečné součástky. „Panel má hliníkový rám a ze zevní strany je PET fólie, jinak je to sklo a křemíkové destičky," vysvětlil Šmolka pro Rádio Česko. Firma, která by solární panely později likvidovala, u nás zatím neexistuje. Podle Šmolky ale bude taková potřeba zhruba za dvacet let. „Bude to v budoucnu zajímavý byznys!“ „Stejně jako dnes likvidujeme auta, kterých je gigantické množství, tak i likvidace velkého množství panelů bude velmi zajímavý byznys. Alespoň pro majitele fotovoltaických elektráren.Nevěřím, že zůstanou nějaké pozůstatky těchto elektráren," řekl Šmolka dále pro rozhlas.Bronislav Bechník z neziskové České agentury pro obnovitelné zdroje k tomu dodal, že existuje ještě jeden druh panelů, které obsahují kadmium, ale výrobce má povinnost tyto panely recyklovat.Desky se vloží na paletě do pece, zahřejí se na teplotu 500 stupňů, plastové materiály vyhoří a zbytek se rozpadne na jednotlivé komponenty," dodal k problému Bechník. Největší sluneční park je v Nelahozevsi Celkem v Česku na začátku srpna 2012 stálo 9600 solárních elektráren. Většinu z nich tvoří malé zdroje na střechách budov. Velkých solárních parků umístěných na zemi je několik set, ale výraznou měrou se podílejí na celkovém instalovaném výkonu. Jeden z největších slunečních parků v Česku nedávno vyrostl u Nelahozevsi na Mělnicku, a tento týden začal dodávat proud do sítě.Instalovaný výkon solárních elektráren v ČR od začátku roku vzrostl o 34 procent na 622 MW. Na začátku loňského roku činil instalovaný výkon fotovoltaických zdrojů jen 65,74 MW. Kam se starými panely Ani zelené podnikání – jakkoli je do značné míry zaměřeno právě na redukci množství odpadů, které moderní společnost a její technologie generují – není prosto problémů souvisejících právě s odpadem. Ten problém řeší i fotovoltaika: kam s dosloužilými panely? V roce 2008 se v Evropě zlikvidovalo už 3800 tun solárního odpadu, a dříve nebo později, přijde tato otázka na pořad dne i u nás.Předpoklady pro Evropu přitom počítají s dvojnásobným až čtyřnásobným nárůstem fotovoltaického odpadu každý dvanáct měsíců, a to až do hmotnosti 40 000 tun za rok.U nás lze zatím číselně dokumentovat jen přibývání panelů.Vzhledem k tomu, že solární boom u nás začal zhruba před pěti lety a fotovoltaické panely mají životnost kolem 25 let, problém jejich likvidace zatím příliš nikoho nezajímá. Technicky či technologicky je přitom víceméně vyřešen. Staré fotovoltaické panely dnes „mizí“ dvěma způsoby: ekologickou likvidací, nebo recyklací. První způsob ovšem za sebou zanechává zase odpad, vhodnější se proto zdá být recyklace. Tady je objem odpadu snížen na minimum, navíc díky opětovnému využití některých prvků panelů při další výrobě klesá cena nových produktů. „Podstatnou součástí při výrobě modulů je křemík, jehož pořizovací cena výrazně ovlivňuje prodejní cenu nových panelů. Při recyklaci se podstatná část křemíku získává zpět,“ vysvětluje Aleš Spáčil z české filiálky německé společnosti Conergy, která se zabývá i touto problematikou.Systém recyklace byl nejprve vyvinut pro krystalické moduly, které jsou na tento postup méně náročné. Dříve bylo snahou recyklovat celé články, a to tak, že moduly byly rozebrány, jednotlivé části důkladně chemicky očištěny a následně použity pro výrobu nových modulů. Takto vzniklé články mají fyzikální vlastnosti shodné s produkty, u nichž byla využita přírodní surovina.Navíc se energetická návratnost modulů z recyklovaných materiálů, tedy doba, za kterou vyrobí modul tolik energie, kolik jí bylo spotřebováno při jeho výrobě sníží z 6,5 roku na dva roky. Tento proces dnes ale naráží na hranici danou tloušťkou článků. Novější články jsou totiž čím dál tenčí a při procesu čištění je 152

    

riziko jejich zničení poměrně vysoké. Přednost před recyklací článků proto dostává využití recyklovaných surovin.„Křemík či různé kovy včetně stříbra je při rozumných finančních nákladech možné získávat v maximálně čisté formě,“ říká A. Spáčil. Recyklace surovin z poničených i kompletních modulů probíhá v několika fázích. Nejprve se moduly zahřejí, čímž se uvolní pojidla. Následně se materiály oddělují chemickými nebo fyzikálními procesy. Křemík je v poslední fázi důkladně vyčištěn a právě přitom se separuje stříbro a další kovy. Suroviny jsou tak připraveny pro další výrobu. „Díky těmto postupům obecně platí, že hliníkový rám lze recyklovat zcela a sklo s křemíkem vykazuje pouze 10 % odpadu,“ přibližuje Spáčil.Recyklací již mohou procházet také tenkovrstvé moduly. Základní odlišnost od recyklace krystalických článků je ve vyšší náročnosti procesu, který se musí vypořádat s přítomností takových prvků jako je indium, telurium či kadmium. Zpracování těchto prvků však recyklační proces podstatně zhodnotí.Zatím se starají jen výrobci.Tzv. „e-waste“ je v odpadovém hospodářství pojem důvěrně známý. Zatímco procesy likvidace domácích elektrospotřebičů, televizorů a počítačů jsou víceméně vyřešeny nejen technicky, ale i ekonomicky, fotovoltaice takový systém schází – a totéž platí i pro Unii. Žádný zákon na ekologickou likvidaci panelů nepamatuje, neexistuje ani její koncept. V Česku výrobci, respektive dovozci, respektive uživatelé nemají v tomto ohledu žádné povinnosti (pomineme-li některá ustanovení stavebního zákona). Obavy, že za pár let bude česká krajina poseta hektary nefunkčních panelů, o něž nikdo nebude mít zájem, proto nejsou tak liché. „Hrozí nebezpečí, že investor může poslat sám sebe do konkurzu, a vyhnout se tak odstraňování stavby,“ řekla nedávno pro server Aktuálně.cz mluvčí Ministerstva životního prostředí Petra Roubíčková. V takovém případě by se musel o „sluneční šrot“ postarat stát, respektive obec, na jejímž katastru zařízení stojí.Zatím se starají hlavně producenti. „Někteří výrobci tenkovrstvých modulů vycházejí svým zákazníkům vstříc a nabízejí zpětný odběr modulů, které pak recyklují. Vzhledem k tomu, že jsou recyklační linky součástí jejich výrobních linek, nevyžaduje recyklace žádné náklady,“ uvádí například Spáčil. Přitom solární průmysl podniká i kroky systémové. V Evropě už vzniklo sdružení výrobců fotovoltaických článků, kteří nečekají na zákonodárce a likvidaci svých vysloužilých produktů se snaží zajistit vlastními silami. Nepochybně je k tomu vede i ekonomická úvaha: likvidace fotovoltaických panelů se může během pár let stát výnosným podnikáním. První ročník stavebního fóra společnosti Envi A. o.p.s. pořádané dne 25. 3. 2010 pod názvem „Zelený byznys: vize a realita“ se zaměřilo na zelené podnikání a legislativu, srozumitelný překlad globálních ekologických problémů a udržitelné stavebnictví. Konference byla určena investorům, kteří hledají nové neotřelé možnosti investování, zástupcům významných developerských a stavebně-investičních společností, zástupcům finančních, právních a poradenských společností, představitelům krajů, měst a obcí a veřejné správy, a dalším odborníkům, kteří se zajímají o životní prostředí. Výnosnost a návratnost investice do solárních panelů Výnosnost a návratnost investice do fotovoltaických elektráren ovlivňuje řada parametrů, především: náklady na pořízení, provoz, údržbu a pojištění technického zařízení výkonnost a životnost instalovaných solárních panelů stav na trhu s elektrickou energií podíl vlastní spotřeby vyrobené energie státní podpora - zejména výše výkupních cen a jejich časová garance V případě režimu dodávky do sítě je veškerá energie vyprodukovaná fotovoltaickou elektrárnou posílána do elektrické sítě (tzn. vlastní spotřeba vyrobené energie je nulová). Klíčové ekonomické parametry investice uvádím v následující tabulce (částky v Kč jsou bez DPH). Výpočet uvažuje intenzitu slunečního záření odpovídající 1000 kWh ročně na 1kWp - jedná se pouze o průměrnou hodnotu, na vhodné lokalitě může být výnosnost investice ještě vyšší a její návratnost rychlejší. Zdůrazňuji, že jde pouze o modelové příklady. 153

Investiční náklady (Kč) 225 000 645 000 1 200 000 Instalovaný výkon elektrárny (kWp) 5 15 30 Roční produkce energie (kWh) 5 000 15 000 30 000 Výkupní cena energie (ročně navyšuje o 5 %) (Kč/kWh) 3,41 2,83 2,83 Roční výnos za vykoupenou v 1. roce (Kč) 17 050 42 450 84 900 Návratnost investice (roky) 8,2 9,1 8,4 Celkový výnos investice za 20 let (Kč) 563 744 1 403 649 2 807 299 Celkový zisk investice za 20 let (Kč) 338 774 758 649 1 607 299 Přímá dodávka do sítě Režim zelený bonus můžete zvolit v případě, kdy část energie vyprodukované energie použijete pro vlastní spotřebu. Za každou vyrobenou kilowatthodinu obdržíte platbu dle aktuální sazby pro zelený bonus. Nespotřebovanou elektřinu lze navíc prodat za tržní cenu místnímu distributorovi. Uvažované předpoklady jsou stejné jako v případě režimu dodávka do sítě. Pro posouzení výhodnosti obou režimů je kromě státní podpory rozhodující objem vlastní spotřeby a tržní cena energie, za kterou bude prodávána nespotřebovaná produkce. Investiční náklady (Kč) 225 000 440 000 645 000 Instalovaný výkon elektrárny (kWp) 5 10 15 Roční produkce energie (kWh) 5 000 10 000 15 000 Sazba pro zelený bonus (roční nárůst 5 %) (Kč/kWh) 2,86 2,44 2,44 Roční výnos za zelený bonus v 1. roce (Kč) 14 300 24 400 36 600 Vlastní roční spotřeba energie (kWh) 3000 5000 8000 Uvažovaná tržní cena energie 4,8 Kč/kWh (E.ON 2013) Roční úspora z nespotřebované energie (Kč) 14 400 24 000 38 400 Roční dodávka nespotřebované energie do sítě (kWh) 2 000 5 000 7 000 Výkupní cena nespotřebované energie 0,40 Kč/kWh Roční výnos z prodeje nespotřebované energie (Kč) 800 2000 2 800 Roční výnos za zelený bonus v 1. roce (Kč) 29 500 50 400 77 800 Návratnost investice (roky) 6,2 7,2 7,1 Celkový výnos investice za 25 let (Kč) 861 476 1 505 003 2 265 124 Čistý výnos investice za 25 let (Kč) 636 476 1 065 003 1 620 124 Zelený bonus Můj názor na fotovoltaické panely Princip je jednoduchýa po zlepšení výkonových parametrů, budou důležitým článkem při výrobě elektrické energie. Hlavně v místech, kde jsou jiné zdroje výroby špatně dostupné, nebo neefektivní. Likvidace starých panelů není technologický problém, důležité je nastavit pravidla a vytvořit funkční celostátní systém. Funkční systém zajistí zpětné využití použitých surovin, úsporu energie na výrobu a ochranu přírody. Odkazy na použité materiály www.solarenvi.cz, www.proatom.luksoft.cz, www.parlamentnilisty.cz, www.stavebni-forum.cz www.solary.cz, www.mega-sunshine.cz, www.google.cz, www.solarninovinky.cz

154

22. PROJEKT

Žákyně: Dominika Berežná Škola: Střední průmyslová škola dopravní, a.s , Plzeňská 298/217a,Praha 5 Téma projektu:Venkovní učebna ekologies využitím solární energioe Koordinátor: Mgr. Jindřich Hliněnský Obchodní název firmy: Český hydrometeorologický ústav ČHMÚ Adresa firmy: Na Šabatce 2050/17, 143 06 Praha 412 - Komořany Odborný název popisované technologie, Informační servis ČHMÚ: Údaje o mrazových dnech v Praze od 1. 1. 2012 do 31. 1. 2012 Konzultant, odborník firmy: Radek Nezbeda Úvod Jsem studentkou SPŠD a o školním projektu venkovní učebny ekologie jsem se dozvěděla v rámci studia. V naší škole vznikla myšlenka vytvořit pro ekologickou praxi a pracovní návyky žáků v nevyužívaném a neudržovaném prostoru v areálu vozovny Motol, jejíž součástí jsou i školní budovy, venkovní učebnu ekologie s pergolou a jezírkem, kde bude realizován v jistém rozsahu i „vodní svět“, tj. vodní rostliny, rybičky a další vhodní živočichové.Už jen první zmínka o projektu, jež se ke mně dostala při výuce ekologie, mě velice zaujala. Překvapilo mě, že je v naší škole možné něco podobného realizovat a začala jsem si o projektu zjišťovat víc informací. Jak jsem získávala další a další podrobnosti, začala jsem uvažovat o tom, proč i další školy nedělají podobné projekty, a rozhodla jsem se nejen do něj vstoupit, ale i o něm podat zprávu. Do projektu se zapojila většina žáků. Pracovali jsme na projektu nejen v hodinách ekologie, ale hlavně ve svém volném čase. Výsledkem je nejen, ale i to, že v průběhu jeho realizace jsme se spolu více poznali, užili si spoustu zábavy a odnesli si i mnoho zážitků a poznatků. Pokud smím, doporučila bych ostatním vedením škol, aby napodobili naši školu a realizovali podobné projekty. A do čeho se naši studenti zapojili a co uskutečnili? Vytvořili v areálu naší školy u budovy B krásné venkovní místo pro učení s posezením, pergolou a jezírkem, kde se dá nejen příjemně učit, ale ve volných chvílích i relaxovat.Cílem bylo také motivovat studenty školy ke spolupráci, týmové práci a k dlouhodobé údržbě rekultivovaného místa. Pro mnohé studenty byl projekt i dobrou zkušeností do budoucna, neboť prováděli činnosti dělením práce ve skupině, museli se respektovat navzájem, mohli si vyzkoušet jaké to je, pořádně manuálně pracovat. Naučili jsme se naplánovat si činnosti, rozvrhnout správně čas a dělat kompromisy, protože nápadů na úpravu bylo hodně, ale hlavní myšlenka se musela sjednotit. Když byly hlavní práce hotové a projekt začal žít svým životem, přišly nápady, jak provoz celého projektu učinit do budoucna co nejlevnějším, a to využitím sluneční energie pro pohon zařízení, která jsou pro chod jezírka nezbytná. Technologie, která byla navržena a následně realizována k provádění úspor a jíž je věnována další kapitola, spočívá ve využití solárního panelu, akumulátoru a měniče napětí z 12 V na 230 V.

1) využití sluneční energie Přednosti sluneční energie: Využití energie slunečního záření pro krytí energetických potřeb společnosti má pro lidstvo oproti jiným zdrojům energie řadu výhod, např. je sluneční energie velice kvalitní a čistá, nezpůsobuje žádné toxické odpady, není třeba za ni nikomu nic platit, není ji třeba odnikud dovážet atd. Při pokusu o využití sluneční energie jsme se setkali s problémy, které zde následně proberu: 155

 Výběr solárního panelu  Instalace solárního panelu  Výběr vhodného akumulátoru  Výběr měniče napětí z 12 V na střídavých 230 V. Solární panely Fotovoltaické panely slouží k přeměně světla na elektrickou energii. Světlo, resp. fotony narážejí do povrchu polovodiče (solární článek) a svojí energií "vyrážejí" elektrony z krystalické mřížky polovodiče. Díky využití polovodičového PN přechodu dochází k akumulaci elektronů v polovodiči s vodivostí typu N, a tím ke vzniku napětí mezi vrstvami P a N. Jedná se o stejnosměrné napětí.Jednotlivé články jsou sériově zapojeny v solárním panelu tak, že výsledné napětí jednoho panelu dosahuje přibližně 20-35 V. Celkové napětí tedy závisí na počtu článků, které panel obsahuje. Čím více článků zapojíme do série, tím vyššího napětí panel dosahuje. Fotovoltaické (solární) panely běžně využívané pro fotovoltaické elektrárny mají nominální napětí 12 V nebo 24 V. Na trhu jsou ale i panely s výstupním napětím 48 V. Při instalaci celého fotovoltaického systému se pak zapojují jednotlivé panely mezi sebou tak, aby výsledné napětí dosáhlo hodnoty potřebné pro správnou funkci měniče.Výkon panelů se udává v jednotkách Watt peak (Wp). Wp je jednotkou maximálního výkonu fotovoltaického panelu (nebo systému fotovoltaických panelů) za ideálních podmínek. V podstatě se jedná o nejvyšší výkon dodávaný solárním panelem nebo systémem solárních panelů za běžného bezoblačného letního dne.Pro výrobu fotovoltaických panelů se dnes používají dvě základní technologie - tzv. krystalická a tenkovrstvá. S tradiční, velmi dobře technicky zvládnutou krystalickou technologií, se vyrábí naprostá většina panelů, a to více než 90%. Panely se vyrábějí buď jako monokrystalické (všechny krystaly křemíku mají stejnou orientaci - podobně jako v diamantu), nebo polykrystalické (v článku jsou viditelné různě orientované krystaly křemíku).Energetická návratnost fotovoltaického panelu, tj. doba, za kterou fotovoltaický panel vyrobí množství energie použité při jeho výrobě, se v současnosti pohybuje mezi 2 a 3 roky. Panel tak při předpokládané životnosti 30 – 35 let vyrobí desetinásobek energie použité při jeho výrobě. Pro náš projekt jsme použili monokrystalický solární panel Solartec STR 36-50, neboť již byl ve škole k dispozici. Akumulátor pro fotovoltaiku Akumulátor slouží jako "úschovna" elektrické energie pro případ nepříznivých světelných podmínek a nízkou dodávku energie z fotovoltaických panelů ve dne, ale samozřejmě také pro možnost provozu spotřebičů v noci.Další funkcí, kterou akumulátor plní, je napájení spotřebičů s velkou aktuální spotřebou proudu. Některé spotřebiče mají větší proudové nároky pro svůj provoz, nebo mají velké startovací proudy, které fotovoltaické panely nejsou schopné poskytnout. V tomto případě je nutné připojit takový spotřebič přímo k akumulátoru, nebo pokud je spotřebič napájený z měniče napětí, tak je nutné připojit přímo k akumulátoru měnič napětí (střídač).Vzhledem k nákladům jsme použili autobaterii 12V/55 Ah, kterou jsme opět získali ze školních zásob. Měniče napětí (střídače) Měnič napětí (neplést si prosím měnič napětí neboli střídač s MPPT měničem) pro napájení z fotovoltaického zdroje bere energii z akumulátoru, který může být použit s hodnotou 12 V, 24 V, 48 V, případně i vyšší. Pokud je třeba mít k dispozici „síťové napětí“ 230 Vst./50 Hz, je nutné použít měnič napětí (střídač), který slouží k přeměně nízkého a stejnosměrného napětí na jeho vstupu na střídavé napětí o velikosti 230 V, jako jev běžné rozvodné zásuvce.Pokud se používá měnič napětí (střídač), pak je lépe použít raději měnič, který má na výstupu "čistě sinusový průběh". Tyto měniče jsou

156

však mnohem dražší, než měniče s modifikovanou sinusovkou na výstupu (trapézový průběh napětí na výstupu). To proto, že s čistou sinusovkou na výstupu z měniče nebude problém s napájením některých elektronických zařízení.Pokud je potřeba jako v našem případě k němu připojit topení nebo motor sacího zařízení, pak není důvod poohlížet se po měniči s čistou sinusovkou na výstupu. Pokud se použijí levnější měniče s modifikovanou sinusovkou, může se Vám u některých přístrojů stát, že nebudou správně pracovat, nebo nebudou pracovat vůbec. Bohužel se nedá říci obecně, které elektronické spotřebiče budou a které nebudou ochotné akceptovat trapézový průběh napětí z výstupu měniče s modifikovanou sinusovkou. Záleží to na konstrukci napájecího zdroje daného zařízení a jeho schopnosti (nebo neschopnosti) zpracovat napětí z výstupu tohoto typu měniče.Pokud je třeba z měniče napájet citlivá elektronická zařízení, HIFI techniku, nebo zařízení s vestavěnou elektronickou regulací, jako je například satelit, pračka nebo myčka s řídicí elektronikou, plynový kotel s řídicí elektronikou apod., pak se doporučuje buď tato zařízení nejprve vyzkoušet, zda budou pracovat s levnějším typem měniče, a to tak že si od někoho tento typ měniče napětí vypůjčíme, nebo lze rovnou použít dražší měnič s čistě sinusovým výstupem.Pro výpočet výdrže akumulátoru ve spojení s měničem jsme použili kalkulačku z následující webové stránky http://www.menice-napeti.cz/jak-vybratmenic-napeti.html Pro náš projekt jsme použili měnič EMOS 12 V/230 V, 600 W. 2. Projekt venkovní učebny ekologie Nejdříve bylo nutné seznámit s myšlenkou projektu vedení školy a vozovny DP Motol. Vedením školy byl návrh a způsob realizace odsouhlasen, podařilo se získat souhlas správkyně nemovitostí vozovny Motol paní Soukupové a navíc byly přislíbeny finanční prostředky od Rady rodičů. První, co bylo třeba vytvořit, byl plánek a 3D obraz toho, jak bude ve finále upravený prostor vypadat a zažádat Dopravní podnik o povolení, abychom mohli pozemek, který je jeho vlastnictvím, začít upravovat. Tento krok dopadl dobře a tak se mohlo začít s přípravami na realizaci. Jedním z prvních úkolů byla potřeba spočítat, kolik bude stát materiál, a rozhodnout, jaký materiál bude použit. Nutné bylo také zajistit finanční prostředky, o ty jsme požádali Radu rodičů školy a bylo nám vyhověno. Co tedy bylo použito a kolik to stálo? Materiál

Jednotk a m3 ks ks m2 m2 firmy ks

Písek Lopata Rýč Fólie Geotextilie Pergola Zoch Penetrace pergoly Kotvy Živý plot + ptačí zob Substrát Leknín Vodní rostliny

Cena za jednotku v Počet jednotek Kč

590,130,960,98,49,22.000,-

1 2 1 48 24 1

Cena celkem v Kč 590,260,960,4.704,1.176,22.000,-

ks ks ks

43,250,39,-

1 8 54

43,20.000,2.116,-

ks ks ks

116,349,89,-

20 1 4

2.320,349,356,-

157

Vistárie Zimolez Celkem

ks ks

288,167,-

2 1

573,334,37.781,-

Na projektu se z počátku podílela jen jedna třída 2. A. Studenti se rozdělili do pěti skupinek, každá si zvolila svého zastupujícího a vzniklý tým navrhl jezírko, živý plot, pergolu, připojení k internetu, stoly a lavice. Postupem času se přidávali studenti i z ostatních tříd. Na projektu nakonec pracovali studenti 1. A, 1. EN, 1. B, 2. A, 2. OP a za jednorázovou pomoc můžeme poděkovat i třídě 3. EN, která měla na starost pokládání fólie do jezírka a také třídě 4. B, která se vyznamenala vykopáním ohromných pařezů. V etapách podle vytvořeného časového harmonogramu se musela v určeném termínu stihnout spousta úkolů, z mnoha potřebných činností jsem pro ilustraci vybrala jen několik, jako seznámit s realizací jezírka všechny zúčastněné, vykopat pařezy, vyrovnat dlaždice, vykopat dostatečně hlubokou jámu pro jezírko, upravit okolní zeminu, provést výběr rostlin, objednat stoly a lavice a zajistit připojení k internetu. Všichni zapojení studenti se s ochotou ujali nejen manuální práce, ale i vytvoření plánků na potřebné druhy úprav. Pro realizaci stavby pergoly a jezírka se studenti osvědčili i v hledání potřebných informací na internetu. Já sama oceňuji vzájemnou komunikaci a spolupráci, které bylo zapotřebí při řešení jednotlivých kroků. Až nakažlivý aktivní přístup třídy 2. A přitáhl do projektu další studenty i některé pedagogy, kteří se pak na projektu ať už dobrovolně ve volném čase, nebo v rámci výuky podíleli. Považuji za velice důležité, že vedení školy dalo studentům velkou volnost, ale zároveň i obrovskou zodpovědnost nejen při výběru materiálů potřebných k realizaci projektu, ale i při činění potřebných kroků včetně cenové kalkulace.Za přítomnosti vedení školy byl projekt prezentován, slavnostně v prostoru u budovy B otevřen a pozitivně ohodnocen v časopise DP Kontakt i na stránkách naší školy. Dnes je projekt dokončen, ale stále je co zlepšovat, a tak se začaly plánovat další navazující akce. Protože rybky v zimě potřebují mít i v mrazech alespoň část hladiny bez ledu a v létě je zase potřeba v pravidelných intervalech jezírko vzhledem k jeho velikosti a umístění pod velikým košatým stromem pravidelně čistit (neboť listí postupně jezírko znečišťuje a zanáší), byl v rámci úspor do navazujících plánů prosazen i pohon čerpadla a topného tělíska v jezírku pomocí solární energie. Návrh byl schválen a na jeho realizaci pracují opět žáci naší školy, především z oboru Informační technologie. Ideové řešení tohoto problému bylo navrženo tak, aby i tato činnost byla v maximální míře jak ekologická, tak i ekonomická, a to využitím sluneční energie. V létě se bude ze solárních panelů přes den nabíjet akumulátor 12 V/55 Ah a pomocí měniče se v nočních hodinách na cca 1 hodinu spustí čištění pomocí výkonného kalového čerpadla (100 W). Tento čas bude odvozen od signálů GSM, které budou snímány mikroprocesorovým systémem, takže je zde zajištěno opakovatelné čištění bez nezbytného dozoru. Před příchodem mrazů bude čerpadlo uklizeno a znovu bude instalováno až po odeznění mrazů (březen - duben). V zimním provozu bude nasazeno bodové ohřívání malé části jezírka tak, aby vodní hladina zcela nezamrzla a rybky kvůli nedostatku kyslíku nezahynuly. Snímání teploty vody těsně nad povrchem a teploty vody těsně pod jejím povrchem bude provedeno integrovanými polovodičovými senzory a následně zpracováváno. V případě poklesu teploty na 0° C bude zapnuto bodové ohřívání vody plovoucím topným tělískem, přičemž bodové ohřívání bude opět řízeno mikroprocesorovým systémem podle programu. 158

Blokové schéma zařízení Popis činnosti Přepínačem P1 se volí jeden z režimů:  léto, kdy je třeba zajistit běh kalového čerpadla, tj. od jara do podzimu. Koncem podzimu se kalové čerpadlo odpojí a uklidí a na jeho místo se připojí topítko pro lokální ohřev. Zde je vždy navíc potřeba nastavit přepínačem nový režim, aby systém věděl, jak má pracovat.  zima, kdy je třeba zajistit lokální ohřev hladiny jezírka topítkem jako ochranu proti celkovému zamrznutí jezírka. Provoz „léto“ Při provozu léto je na akumulátor nabíjený ze solárního panelu připojeno kalové čerpadlo s příkonem 100W, které bude v činnosti v noci asi 60 minut denně. Použit je akumulátor 55Ah, takže sluneční energie na tuto činnost bohatě stačí. Jen v extrémním případě dlouhodobého slabého slunečního svitu je zde záloha pro případné napájení z rozvodné sítě. Z akumulátoru jde energie na měnič 12 V/230 Vst. Okamžik zapnutí čerpadla a délka jeho chodu je řízeno mikroprocesorovým systémem. Vlastní sepnutí je realizováno pomocí relé RP3. V případě poklesu napětí na svorkách akumulátoru pod 11 V se pomocí jednotky komparátorů spíná relé RP2. To pak připíná do obvodu nabíječku akumulátoru. Při dosažení potřebného napětí na svorkách akumulátoru 14,1 V se nabíječka odpojí. Provoz „zima“ V zimě je pro případ větších mrazů nasazeno topítko 300 W, takže je zde situace obrácená. Akumulátor zde slouží jen jako doplněk, takže napájí topítko maximálně 2 hodiny denně a poté dojde k přepnutí na napájení z rozvodné sítě. Topení se zapíná při poklesu teploty těsně nad povrchem vody při + 0,5°C. Snímač teploty je umístěn na plováku vedle topítka. Jím naměřené digitální hodnoty zpracuje mikroprocesorový systém a podle potřeby vypíná a zapíná topení pomocí relé RP3.Celý systém je připojen na externí napájení z rozvodné sítě přes síťový adaptér 230 V/600 mA. Pokud dojde k výpadku síťového napájení, pak se celý systém automaticky díky relé RP1 vypne a ochrání se tak například akumulátor proti totálnímu vybití a případnému zničení systému. Po náběhu napájení je pak zase systém automaticky uvede 159

v činnost.Pro maximální ochranu obsluhy bylo provedeno řízení systému pomocí relé. To znamená, že dojde-li k vypnutí nebo výpadku síťového napětí, je celý systém bezpečně odpojen. Jako nabíjecí stanice slouží typ Einhell BT-BC8Blue. Vyhodnocení úspory Vzhledem k velikosti fotovoltaického panelu a jeho výkonu lze předpokládat následující úspory: Kalové čerpadlo příkon 100 W/230 Vst Topítko příkon 300 W/230 Vst

t

Kalové čerpadlo Výkon fotovoltaického panelu za ideálních podmínek je 50 Wp, takže reálně můžeme

v průměru asi 25 Wh. Bude-li tedy čerpadlo v předpokládaném termínu nasazeno na chod a akumulátor se nabije každodenně na plnou kapacitu, bude jeho výkon naší potřebě ě postačovat. Počítáme-li nasazení 275 dní x 1 hodina = 275 hodin. Pro příkon 100W je lková úspora 275 hodin x 0,1 kW = 27,5 kWh/ rok Topítko Při použití akumulátoru je jeho využití asi 80% (nelze vybít absolutně – hrozí zničení), což odpovídá úspoře při napájení 12 V za ideálních podmínek 440 Wh = 0,44 kWh/den v zimním období lze reálně počítat asi tak s průměrným výkonem fotovoltaického článku 40%, což je50 Wp x 0,4 = 20 W Tento odhad hodnot byl potvrzen několika našimi měřeními v průběhu dne a za různých povětrnostních podmínek – měření byla realizována v následujících hodinách: 8:00 - 10:00 - 12:00 14:00 - 15:00 hodin za jasného dne – polojasno - zatažená obloha – zatažená obloha a sněžení. Tyto hodnoty zde neuvádíme pro jejich rozsah, sloužily ale k odhadu pro potřeby výpočtu. Při 7 hodinách osvitu pak20W x 7 hodin = 140 Wh => 11,6 Ah z toho pak vyplývá, že se akumulátor nabije pro další 2 hodiny činnosti topítka asi 1x za 3 dny K tomuto výpočtu byly využity údaje o mrazových dnech v Praze od 1. 1. 2012 do 31. 1. 2012 z ČHMÚ ve stupních Celsia. Závěrem lze shrnout, že jsme použili starší model fotovoltaického panelu, který nebyl dostatečně velký, z čehož pak vyplývají i relativně malé úspory: Celková úspora za letní období je cca 27,5 kWh za zimní období je cca 2,3 kWh Celkem roční úspora cca 29,8 kWh 2. Závěr Z našeho školního projektu venkovní učebny ekologie máme všichni velkou radost, při pěkném počasí se pod pergolou vyučuje, v rybníčku plavou rybky, jsou vysázeny a ujaly se různé vodní rostliny, rozrůstá se živý plot a rostliny v přilehlé skalce. Prostory jsou využívány nejen k výuce, ale žáci i učitelé zde mohou ve volných chvílích při pěkném počasí relaxovat, volné hodiny mohou žáci využít k přípravě na další výuku, mohou pozorovat dění v rybníčku a sledovat rozrůstání vysázených rostlin. Projekt je pro žáky ekologickou praxí nejen v již realizované úpravě celého prostoru a v průběžném udržování terénu, rostlin a života v rybníčku, ale také ve snaze zajistit co 160

nejlevnější provoz veškerého souvisejícího zařízení využitím sluneční energie. V letošním školním roce celý systém testujeme a před koncem školního roku budeme akci vyhodnocovat, včetně řešení nejlepšího umístění jak kalového čerpadla, tak umístění lokálního topítka, abychom optimalizovali náklady na jejich provoz. Věříme, že budou naše předpoklady překonány a úspory budou ještě výraznější, než jak vycházejí v našich předběžných výpočtech. Od počátku veškeré práce a související činnosti na projektu fotograficky dokumentujeme a z některé z fotodokumentů jsou umístěny v příloze. A co jsme se v průběhu projektu naučili?  Nebát se přijít s nápadem a jít za jeho prosazením,  získat pro svou ideu spolužáky i vedení školy,  dohodnout se na společném pohledu na věc a na postupu realizace,  respektovat názor druhých,  dohodnout se na kompromisním řešení,  připravit plán a zpracovat harmonogram prací,  vyčíslit náklady a nakoupit potřebný materiál,  zorganizovat spolužáky a rozdělit práci,  vážit si práce své i druhých lidí,  motivovat méně nadšené spolužáky ke spolupráci,  pracovat v týmu,  navrhnout a zpracovat program úspor,  vyrobit příslušná zařízení k využití solární energie,  spočítat předpokládané úspory. Je jisté, že úspora energií, které dosáhneme teď i během dalších let, nebude nijak závratná a svět nezachrání, přesto jsme přesvědčeni, že i malými úsporami, když se do nich pustíme všichni, můžeme přispět k omezení spotřeby neobnovitelných zdrojů. Navíc se prostřednictvím našeho projektu naučí i naši spolužáci o této problematice přemýšlet a věříme, že budou pokračovat v šetření energiemi i ve svých domovech a někteří z nich i ve svých budoucích profesích. Všichni, kdo jsme se na projektu podíleli, věříme, že projekt přinese radost, poučení a zábavu i žákům dalších ročníků a doufáme, že budou v našem projektu úspěšně pokračovat a přicházet s dalšími nápady, jak projekt dále rozvíjet a provozovat co nejúsporněji a s co největšími ohledy k životnímu prostředí.

161

Přílohy:

Vyměření a vyhloubení jezírka

Vyložení fólií, provedení úprav a napuštění vodou

Venkovní učebna ekologie – zcela vpravo je umístěno jezírko

162

23. PROJEKT

Žák: Martin Dvořák Škola: SŠ informatiky a finančních služeb, Plzeň, Klatovská 200 G, Plzeň Téma projektu: Tiskový audit na SŠ INFIS Koordinátor: Mgr. Pavla Lopatová Úvod Náš projekt nese název Tiskový audit a návrh možných úspor na SŠ INFIS. Téma projektu jsme si vybrali proto, že na naší škole studujeme obor Informační technologie, která úzce souvisí s tématem tiskáren a energií. Toto téma je také velice zajímavé samo o sobě a nebylo by špatné zjistit, jaké se ve škole využívají tiskárny, jak často se tiskne a hlavně kolik se v naší škole vynaloží financí na tisk a na vše co se tisku týká. Zároveň doufáme, že tento projekt může pomoci škole, a samozřejmě nejen škole, ale každému například i v nějaké menší firmě, ušetřit alespoň trochu peněz, protože pro každého je určitě každá ušetřená koruna dobrá. V době, kdy připravujeme náš závěrečný projekt, jsme se dozvěděli o soutěži ENERSOL, kde je shodou okolností téma, které je velmi podobné našemu tématu na závěrečný projekt. Rozhodli jsme se tedy, že bychom mohli prezentovat náš závěrečný projekt na této soutěži a vyzkoušet si tak, jaké to je, obhajovat vlastní práci před více lidmi. Stručná charakteristika projektu V našem projektu jde o jednoduchou myšlenku, a to kde by se dalo v oblasti tisku ušetřit a pomoci škole nalézt možná řešení.Jde o to nastínit problematiku tisku na SŠ INFIS a navrhnout možné úspory, které zkusíme navrhnout na základě našeho výzkumu a zjištěných dat. Zjistíme, kde se nacházejí tiskárny na škole, jak často, v jakém množství se na nich tiskne, a zjistíme, kolik škola na tisk vynaloží z finančního hlediska. Například vyhotovením statistického zkoumání tisku ve dvou různých týdnech, ze kterého bychom měli být schopni určit kde, na jaké tiskárně se tiskne více kde méně, jestli je tiskárna dostatečně využívána jestli naopak není některá zbytečně moc přetěžována a zda by šlo tisk přesunout na méně využívanou tiskárnu. Dále zjistíme typy využívaných papírů a jejich ceny.Pro výzkum jsme se rozhodli použít evidenční listy a i když je s tím docela dost práce věříme, že jsme se rozhodli pro správné řešení a pomůže nám to objektivně zhodnotit problematiku, kterou se zabýváme. Porovnáváme dva po sobě následující týdny od pondělí do pátku a to tak že ke každé tiskárně přidělíme příslušný evidenční list, do kterého budou uživatelé tiskáren zanášet potřebná data. Požádali jsme uživatele tiskáren, zda by mohli do evidenčních listů zaznamenávat své výtisky za každý den v týdnu. Z tohoto budou vyvozené možné úspory na SŠ INFIS. Nakonec bude stanoven odpovídající závěr, kde shrneme zjištěné informace a naše nové poznatky. Také zde vyslovíme náš názor na tuto problematiku a případná doporučení, týkající se úspory na SŠ INFIS. Tiskárny Tiskárny patří do kategorie výstupních zařízení. Umožňují nám, jako uživateli, přenést naše data (text a fotografie) na papír. Tiskárna může být připojena k počítači, ale může také fungovat samostatně, tzn. tisk Inkoustová tiskárna HPpřes USB nebo Bluetooth, jako síťová tiskárna atd., nebo může být součástí multifunkčních zařízení jako je pokladna v obchodě, lékařské přístroje atd. Typy tiskáren: Jehličkové (bodové), Inkoustové, Termické, Tiskárna Bizhup Piezoelektrické, Voskové, Laserové 163

Papír Kvalita papíru Podle zjednodušeného dělení známe tři druhy papíru. V pořadí od nejméně kvalitních po nejkvalitnější a to jsou: Kvalita „C“, Kvalita „B“, Kvalita „A“ Druhy papírů Barevné papíry, používají se hlavně pro tisk obchodních nabídek, letáků. Kvalita se uvádí „B“.. Foto papíry, tyto papíry se hodí speciálně do inkoustových tiskáren na tisk fotografií. Fotografický papír může mít matný nebo lesklý povrch a vyrábí se v různých tloušťkách. Papíry pro barevný laserový tisk, jedná se o speciální papíry pro barevné kopírování a barevný laserový tisk. Vizitkové papíry, toto je zvláštní typ papírů, které jsou určeny pro malé firmy, které potřebují vytvořit rychlou vizitku v malém nákladu. Papíry na SŠ INFIS Naše škola využívá Xerografický papír značky Office Depot. Tyto papíry jsou vhodné většinou pro laserové a inkoustové tiskárny, kopírovací stroje a faxy. V jednom balení je 500 listů a cena se pohybuje kolem 60 Kč za balení. Jsou to bíle papíry s bělostí CIE 153. Tiskárny na SŠ INFIS Na naší škole se využívají zejména tiskárny laserové a jedna inkoustové. Mezi nejnovější patří multifunkční tiskárny Bizhub C224, které jsou umístěny právě v jídelně, fiktivní firmě a na studijním oddělení a to proto, že zde je tisk nejobjemnější. Na těchto místech má možnost tisknout nejvíce lidí a také je to vidět na vytíženosti tiskáren. Podle našeho průzkumu, který jsme provedli, jsou tiskárny na těchto místech nejvytíženější. V jídelně je to z důvodu, že ji využívá 450 lidí a takové množství je přece jen hodně na jednu tiskárnu. I když na studijním oddělení má možnost používat tiskárnu jen cca 40 lidí, přes to je vytíženost této tiskárny o něco větší než v jídelně a to proto, že se zde tiskne veškerá administrativa SŠ INFIS. O tiskárny ve škole se stará správce zařízení Jaroslav Hamršmíd, který je má u sebe v počítači všechny zaevidované. Náplně objednává také správce. Vyhodnocení našeho výzkumu Pro náš výzkum jsme se rozhodli použít evidenční, které přiřadíme ke každé využívané tiskárně na SŠ INFS. Požádali jsme uživatele tiskáren, zda by mohli do evidenčních listů zaznamenávat své výtisky za každý den v týdnu. První týden začal 28. 1. a pokračoval až do 1. 2. 2013, na konci tohoto týdne jsme si rozdané evidenční listy vybrali zpět a začali jsme je vyhodnocovat. Na začátku druhého týdne 4. 2. jsme rozdali další evidenční listy, které jsme si zpět vzali 8. 2. 2013. Evidenční lisy jsme vytiskli na červený papír, kde jsme stručně popsali naši problematiku a požádali tak uživatele, aby nám pomohli, tím, že zaznamenají své výtisky. Dále jsme zde vytvořili dvě tabulky, kdy jedna sloužila pro černobílý tisk a druhá pro tisk barevný. V tabulkách byli vypsané dny v týdnu, ke kterým se čárkovali výtisky. První týden se celkově vytisklo o 635 papíru méně než v týdnu druhém. Ovlivněno to bylo prázdninami, které byly v prvním týdnu v pátek. Náš výzkum potvrdil, že nejvíce v týdnu se tiskne v úterý a ve středu. V úterý se vytiskne průměrně (670) papíru a ve středu je průměr o něco vyšší (696) papíru. A naopak nejméně se v týdnu tiskne začátkem a koncem týdne, tedy pondělí (314) a pátek (221). A to proto, že úkoly, které my jako žáci dostaneme a musíme je tisknout na pondělí, si tiskneme raději doma přes víkend, zatímco úkoly, které dostaneme začátkem týdne, tak ty vždy tiskneme na poslední chvíli ve škole. Začátkem týdne se tiskne většinou jen suplování na tiskárně, která je umístěna u zástupce ředitele školy (Xerox Phaser 3117). Nejvíce jsou zatěžovány tiskárny Bizhub C224 (tedy jídelna, studijní oddělení a fiktivní firma), a to proto, že tyto multifunkční tiskárny jsou připojeny k síti, to znamená, že na tyto tiskárny se 164

posílá nejvíce dokumentu, hlavně tedy na tiskárnu v jídelně, protože k té mají přístup všichni žáci a veškerý personál školy to je cca 450 lidí. I přes to, že na tiskárnu na studijním oddělení má přístup jen cca 40 lidí, je více využívána a to z důvodu, že se na ní tiskne veškerá administrativa školy. Průměrný tisk na této tiskárně je 1746 papírů týdně. Ovšem tiskárna Bizhub C224 v jídelně je placená a tisk černobílé kopie. Tato tiskárna dokáže pokrýt téměř všechny ostatní tiskárny svým výdělkem. Ten činí cca 23 000 ročně. Naše škola zaplatí za všechny náklady na tisk cca 26 500 Kč ročně. Tabulka: Informace o tiskárnách a počet portenciálních uživatelů

Tiskárny na SŠ INFIS název tiskárny

umístění tiskárny

počet osob

Bizhub C224

jídelna

cca 450

Bizhub C224

FF

cca 35

Bizhub C224

Studijní odd.

cca 45

HP Business Injet 1000

Studijní odd.

2

inkoustová

typ tiskárny laserovámultifunkční laserovámultifunkční laserovámultifunkční

typ tisku barevný barevný barevný barevný

2

laserová

černobílý

HP Color LaserJet 2605 OKI C310 DN Samsung ML-1910 Samsung ML-2010 PR

Ekonomické odd. Kabinet 314 ředitelna sborovna Kabinet 313

2 1 35 2

barevný barevný černobílý černobílý

Samsung SCX-4600

ředitelna

1

Samsung SCX-4600

kabinet 217

4

laserová laserová laserová laserová laserovámultifunkční laserovámultifunkční laserová laserová

HP LaserJet P1102

barevný barevný

zástupce ŘŠ 1 černobílý Xerox Phaser 3117 Kabinet BI K3 4 černobílý Xerox Phaser 3250 Xerox Phaser 3117 Tiskárna se nachází v kabinetě zástupce ředitele školy. Na této tiskárně se vytiskne průměrně 35 výtisků. Tiskárna patří určitě do těch využívaných. Náplň do této tiskárny stojí 858 Kč. S ohledem na to, že se na této tiskárně vytiskne pravděpodobně 35 výtisku za týden, vydrží toner až 87 týdnu, což jsou necelé 2 roky. Za jeden týden se zaplatí 9,86 Kč za náplň. Jedno balení papíru, které naše škola využívá(500 papíru v balení), vydrží v tiskárně až 14 týdnu. Což znamená, že týdně se za papíry v kabinetě vynaloží 4,28,- Kč.Za týden se tedy zaplatí 14,14 Kč, což za rok dělá 735,28 Kč. Samsung ML-2010 PR Tiskárna značky samsung sídlí v naší škole v kabinetě 313, kde je používaná 2 osobami. Průměrný tisk za týden je 25 výtisku. Toner do tiskárny se pohybuje okolo ceny 700 Kč. Náplň může v tiskárně vydržet až 30 měsíců. Náplň vyjde týdně na 5,83 Kč. Papíry, které zde vydrží, až 20 týdnu vyjdou na 3 Kč týdně. Za týden je cena 8,83 Kč. Za rok je to 459 Kč.

165

Xerox Phaser 3250 Následující tiskárna je umístěna vKabinetě BI K3, kde jí mohou používat 4 osoby. Průměrný tisk je 39 výtisku týdně. Toner, který tato tiskárna využívá, stojí 930 Kč a může zde vydržet až 32 měsíců. Týdně se za náplň zaplatí 7,32 Kč. Papír vyjde týdně na 4,61 Kč, za týden 11,93 Kč, za rok 620 Kč. HP LaserJet P1102 Značky HP je další tiskárna, která je na Ekonomickém oddělní školy. Tuto tiskárnu využívají 2 osoby a průměrný tisk je zde 46 výtisku týdně, což je druhý nejvyšší průměr. Z toho vyplívá, že tato tiskárna je na ekonomickém oddělní velmi prospěšná. Toner, který je pořizován za 998 Kč vydrží 9 měsíců. Týdenní částka ekonomického oddělní je 34,8 Kč. Za rok je to 1809 Kč. HP Color LaserJet 2605DN Tiskárna je umístěna v kabinetě 314, kde k ní mají přístup dva učitelé. V tomto kabinetě se toho příliš nevytiskne a tomu naskytuje průměrný tisk, který je 8 výtisku týdně. Toner stojí 1 070 Kč a a teoreticky by měl vydržet 78 měsíců., to je 6 a půl let. V kabinetě se tiskne nejmíň ze všech, kromě tedy tiskárny OKI v ředitelně, ve které se netiskne vůbec. Jedno balení papíru s obsahem 500 papíru zde dokáže vydržet až 62 týdnu. Samsung ML-1910 Tato tiskárna značky Samsung je umístěna ve sborovně, kde můžou tisknout učitele. Počet osob, který tuhle tiskárnu využívají, může být kolem 35. Týdně se tu vytiskne téměř 11 listu. Toner stojí 1 700 Kč a je schopen vytisknout 2 500 stránek při pokrytí 5%. Teoreticky by tu toner mohl být až 57 měsíců. Balení papírů zde může vydržet skoro 45 týdnu a jeho cena týdně je 1,33 Kč. Náklady na tento kabinet týdně jsou dohromady 8,81 Kč. Bizhub C224 Tato multifunkční tiskárna je umístěna v jídelně, ke které mají téměř všichni, jak studenti školy, tak personál. Toner vydrží v jídelně až 27 měsíců. Toner má kapacitu 27 000 výtisků. Průměrný počet výtisku za týden je 247. Tisku využívají téměř všichni a patří k top využívaným tiskárnám. Náplň vyjde týdně na 12 Kč. Dohromady i s papírem za tuhle tiskárnu dá 41,64 Kč. Za rok to dělá 2 165,28 Kč. Ovšem tato tiskárna je pro všechny placená. Výtisk zde stojí 2 Kč a tak na této tiskárně vydělává škola cca 450 Kč za týden. To znamená, že když odečteme náklady na tiskárnu, škola za rok vydělá přibližně 23 000 Kč a touto částkou může pokrýt velké množství tiskáren. Bizhub C224 Další multifunkční tiskárna je umístěna ve fiktivní firmě školy. Tiskárna je využívaná zejména žáky, kteří chodí na fiktivní firmu ale také některými učiteli. Průměrný tisk je zde druhý nejvyšší, tedy 467 výtisku za týden. Náplň do tiskárny stojí okolo 1 200 Kč a vydrží zde až 14 měsíců. Týdně se zde spotřebuje až jedno balení papírů. Za týden se za papír platí 56 Kč a za náplň 21 Kč. Dohromady za týden to je 77 Kč a za rok to dělá 4 004 Kč. Bizhub C224 Třetí a poslední multifunkční zařízení je umístěno na studijním oddělení školy. Tiskárna je ze všech nejvíce využívaná. Využívá jí přibližně 40 lidí. Tiskne se zde veškerá administrativa školy. Průměrně za týden se zde vytiskne 1745 výtisků. Náplň do tiskárny Bizhub C224 stojí 1 200 Kč. Barva u této tiskárny vydrží 4 měsíce a za týden se za ní zaplatí tedy 80 Kč. Spotřebuje se zde až 4 balení papírů. Celkově za týden se za papíry do tiskárny zaplatí 210 Kč. Za rok se zde zaplatí 15 080 Kč. OKI C310 DN Tato tiskárna je umístěna v ředitelně, ale využívá se jen v období maturit, kdy se na ní tiskne. A to patří mezi nejvyužívanější, ale přes rok zůstává zcela nevyužita. Samsung SCX-4600 Tiskárna je umístěna společně s tiskárnou značky OKI v ředitelně. Na rozdíl od tiskárny OKI je tato velmi využívaná a průměr výtisku je 25 týdně. Tiskárna se řadí, co se týče využití do středu. Netiskne se tu zde ani hodně ale ani málo. Toner do tiskárny stojí 990 Kč. Náplň při 166

podobném tisku může vydržet až 20 měsíců. Týdenní náklady na tiskárnu jsou 15,37 Kč. Za rok to je 780 Kč. Samsung SCX-4600 Další tiskárna značky Samsung je umístěna v kabinetě 217, kde jí využívají 4 osoby. Průměrný tisk za týden je 9 výtisku. Tato tiskárna patří k těm méně využívaným a myslíme si, že je zde zbytečná. Za týden se za náplň zaplatí 4 Kč a za papír je to 1 Kč. Týdně se tedy zaplatí za tisk 5 Kč, což za rok dělá 260 Kč. HP Business Injet 1000 Tato tiskárna je jediná využívaná inkoustová tiskárna na škole. Nachází se na studijním oddělení. Průměrný počet výtisků je 12 za týden, takže tiskárna patří mezi méně využívané. Tiskárna Kapacita toneru 3000 Xerox Phaser 3117 3000 Samsung ML-2010 PR 5000 Xerox Phaser 3250 1600 HP LaserJet P1102 2500 HP Color LaserJet 2605DN 2500 Samsung ML-1910 27000 Bizhub C224 27000 Bizhub C224 27000 Bizhub C224 2000 OKI C310 DN 2000 Samsung SCX-4600 2000 Samsung SCX-4600 v horní tabulce je uveden přehled cen tonerů a jejich kapacita ve spodní tabulce uvádím přesné počty výtisků

Cena toneru 858,00 Kč 700,00 Kč 930,00 Kč 998,00 Kč 1 070,00 Kč 1 700,00 Kč 1 200,00 Kč 1 200,00 Kč 1 200,00 Kč 1 650,00 Kč 990,00 Kč 990,00 Kč

Tiskárna

Výtisky za 1. týden

Bizhub C224 (jídelna) Bizhub C224 (FF) Bizhub C224 (Studijní odd.) HP Business Injet 1000 HP LaserJet P1102 HP Color Laser Jet 2605DN OKI C310 DN Samsung ML-1910 Samsung ML-2010 PR Samsung SCX-4600 (ředitelná) Samsung SCX-4600 (Kabinet 217) Xerox Phaser 3117 Xerox Phaser 3250 Celkem

93 221 1816 12 55 0 0 18 33

Výtisky za 2. týden 401 712 1675 12 38 16 0 4 17

0

50

0

17

31 30 2309

38 49 3029

V této tabulce se můžeme podívat, jak to konkrétně vypadalo s tiskem v každém týdnu. Do prvního týdne jsou zahrnuty páteční prázdniny. Již na první pohled je vidět, že tiskárny HP 167

Color Lase C er Jet 260 05DN a Samsung S SCX-4600 0, která le eží v kabinetě 217, jsou tém měř n nevyužity, a proto byychom navrhovali je odstranit o a tak by škkola ušetřila a něco má álo na tisku ua n něco více také t za ton nery, které é do tiskárny HP stojjí 1070 Kčč a do tiská árny Sams sung 990 Kč. K T Tiskárna O OKI C310 DN, se používá na n tisk vys svědčení a jelikož jsme výzk kum nedělali v období, kdy k se vysvvědčení tissknou, je tissk nulový.

Srovn nání výd dajů na tisk

26 468,00 Kč/rok

Před úsp porami

23 958,00 Kč/rok

Po ú úsporách

Závěr Z Z našich poznatků vyplývá, že e se u náss na škole e netiskne e zrovna m málo a pro o školu byy n nebylo na škodu š uše etřit na tiskku nějaké peníze. p Na a začátku si s musíme e říct, že ne e všechno o s musí tissknout. Takkové suplo se ování a rozzvrhy na další dny, které k se tissknou každ dý den, byy m mohly být pouze um misťovány na intern netové strá ánky školyy, protože e v dnešníí době užž p používá intternet každ dý. Dále by b se různá upozorn nění na dopisování te estů, na rů ůzné akce e ta aké nemusely tiskno out. Existu ují emaily, kterými by se tohle e všechno mohlo po osílat nebo o ta aké takové éhle inform mace umisťťovat na škkolní webov vé stránkyy nebo na šškolní intra anet. To byy b byla jedna z možností jak ušetřit v oblastti tisku a znamenalo z o by to úsp pory hlavně ě papírů a b barev do tiiskáren. Další D z možností je, že by se klidně k dalyy vyřadit 2 tiskárny, které jsou u p podle nás zbytečné nebo je vyměnit v m místo nějak kých starších. Jde o tiskárny HP Colorr L LaserJet 2605DN a Samsung SCX-4600 0 (kabinett 217), na kterých sse vytiskne e naprosté é m minimum p papíru. Kd dyž se tiskkne takhle e málo, ne emusel byy být prob blém použít pro tiskk n například t tiskárnu v jídelně, která k je přřístupná vš šem. Vyřa azením těcchto tiskárren by se e d dosáhlo ma alé úsporyy, co se týčče papíru, barvy a ta aké energie. Naopakk některé tiskárny byy s nemuse se eli využíva at až v takkové míře e jako teď. Znamenalo by to o prodlouž žení jejich h ž životnosti. Jde o novvé tiskárny Bizhub c2 224 a to především p na studijním oddělení, kde se e v vytiskne přes tisíc papírů za týd den. Zmenšit vytíženost tiskárny a tím pro odloužit její životnostt b se dala tak, že se by e část tisku u přesune například na tiskárnu u do jídeln ny, kde by mohla býtt v vytíženost klidně o něco n větší.. To samé é platí o sb borovně, kde k by se také mohllo tisknoutt v více. Když se všechny tyhle možné m úspory dají do ohromady,, tak jsme přesvědče eni, že na a to om naše škola š alesspoň malou část pen něz ušetříí. Ze všech zjištěnýcch skutečn ností jsme e 168

vypočítali, že týdenní tisk vyjde školu na 509 Kč, což za rok dělá 26 468 Kč. Do výpočtu jsme zahrnuli i prázdniny, kde ovšem může být tisk o něco menší, než v průběhu školního roku.


Zbyněk Kolařík Střední odborné učiliště elektrotechnické, Vejprnická 56, Plzeň Malá vodní elektrárna VYDRA Ing. Anna Pentková

Úvod Většina energie, kterou spotřebováváme, pochází z uhlí, ropy, zemního plynu a uranu. To má ale vážné dopady na životní prostředí: odpad z jaderných elektráren zůstává radioaktivní ještě mnoho let a spalování fosilních paliv znečišťuje ovzduší a podílí se na skleníkovém efektu, jenž je považován za hlavní příčinu globálního oteplování. Pozornost se proto stále více obrací ke zdrojům obnovitelným. Požadavek na jejich vyšší využívání je i jedním z klíčových bodů energetické politiky Evropské unie, podíl energie obnovitelných zdrojů na spotřebě má v rámci EU má do roku 2020 dosahovat jedné pětiny (pro ČR bylo stanoveno 13 %).Pro postupné nahrazování klasických paliv tzv. čistými hovoří nejen ekologické důvody, významné je i omezení závislosti na dodavatelích ropy a zemního plynu, posílí se energetická soběstačnosti na regionální (event. osobní) úrovni. Taková soběstačnost snižuje obavy z tzv. blackoutu, tj. nebezpečí výpadku zásobování energie na určitém území. Tato práce představuje druhy obnovitelných zdrojů, v druhé polovině se podrobněji věnuje malým vodním elektrárnám. Přírodní zdroje energie Surová energie:je označení pro energii, která se vyskytuje v přírodě bez ohledu na to, zda je možné ji přímo a zcela zužitkovat. Využitelná energie, vzniklá přeměnou surové energie, se označuje jako užitková nebo též zušlechtěná. Všechny primární zdroje, z nichž získáváme energii v libovolné formě, nazýváme přírodními zdroji energie. Přírodní zdroje energie dělíme na: Vyčerpatelné zdroje, jejichž zásoby jsou na zemi omezené. Sem patří především fosilní pevná paliva (uhlí, rašelina), tekutá (ropa) a plynná (zemní plyn, vodík) Stále se obnovující zdroje, jejichž zásoby jsou omezené přírodními podmínkami. Patří sem zejména rostlinná paliva (dřevo, biomasa), nevyčerpatelné zdroje, jakými jsou sluneční záření, tepelná energie Země, vodní energie toků, energie mořského přílivu a odlivu, větrná energie apod. Z přírodních zdrojů energie je dnes uspokojivě technicky zvládnuto průmyslové využívání energie tuhých, tekutých a plynných, rostlinných paliv, vodní energie toků a jaderné energie. Tato energie se používá ve formě energie mechanické, tepelné, chemické a zejména elektrické. Využívání zdrojů energie je v současné společnosti natolik významné, že se spotřebou energie na jednoho občana často vyjadřuje životní úroveň státu. Početné přírodní zdroje energie pocházejí ve skutečnosti pouze z energie sluneční a jaderné, přičemž vlastní sluneční energie pochází rovněž z jaderných reakcí. Z energie sluneční soustavy se přímo odvozují především tyto zdroje: Přímá sluneční energie, tj. energie světelného záření Slunce Energie fosilních paliv vytvořená fotosyntézou a představující veskutečnosti sluneční energii nahromaděnou za miliony let (ropa, zem. plyn, uhlí) 169

Vodní energie toků a moří, odpovídající sluneční energii nahromaděné v nedávné době (potoky, řeky, vodopády, přílivy a odlivy) Geotermální energie (přírodní zdroje termálních vod, par a plynů) Větrná energie MVE Vydra jako příklad využití hydroenergetického potenciálu řek v ČR Vydra je šumavská řeka, jejímž soutokem s křemelnou vzniká řeka Otava. Celková délka Vydry po soutok s Křemelnou je 23,1 km. Plocha povodí je 146,2 km² a průměrný roční průtok nad soutokem činí 4,13 mᶟ/s.Výstavba Vchynicko-Tetovskeho kanálu započala už r.1799 proto, aby bylo možné po jeho toku plavit kmeny pokácených stromů. Pro nepříznivé počasí bylo nutné ji pozastavit. Na dokončení kanálu pracovalo témař 1500 lidí. Na jaře r.1800 byl kanál plně k dispozici. Cena všech nákladů na výstavbu vystoupala na 1 200 000 zlatých (v přepočtu na dnešní měnu několik set milionů Kč). Vchynicko-Tetonický kanál je téměř bez spádu o délce 16 km, se třemi skluzy o celkové délce 2km. Od počátku 40let je voda z Vchynicko-Tetovského plavebního kanálu využívána pro výrobu elektrické energie v MVE (malá vodní elektrárna) Vydra. Výstavba elektrárny byla započata 29.4.1937. Projekt byl vypracován zemským úřadem v Praze, podle studie Ing. Karla Koseka (1882-1960). Do provozu byla uvedena roku 1939. Elektrárna se nachází mezi Modravou a Čenkovou pilou na levém břehu řeky Vydry. Voda proudící Vchynicko-Tetovským plavebním kanálem ústí přibližně na 9. km, v místě zvaném Mosau.Mosau je objekt sloužící k přechoduotevřeného přivaděče v zakrytý (podzemní) přivaděč k akumulační nádrži. Objekt je zděná stavba s dřevěnou střešní konstrukcí. Uvnitř voda prochází přes jemné česle, odkalovací a usazovací nádrže. Pročištěná voda je jímána do tří podzemních přivaděčů. Každý vtok je hrazen stavidlovou tabulí s elektrickým pohonem. Je zde umístěn také odtok, který slouží pro odvod jalové vody zpět do plavebního kanálu. Část podzemního přivaděče je betonové potrubí, část je ze zděného kanálu. Původní část potrubí, provedena z modřínového dřeva, klesá ve druhé shybce téměř o 30m a následně protéká zděným kanálem nad obcí Srní a vytéká do akumulační nádrže pod Sedelským vrchem. Mezi nádrží a Mosau je 3,3km dlouhé potrubí a hladina vodu za tuto vzdálenost klesne o 15,74m . Akumulační nádrž má obdélníkový půdorys. Při maximální hladině činí zatopená plocha 16 946 m2. Využitelný objem nádrže je 63 760 m3 vody. Nádrž stavělo 150 francouzských válečných zajatců a 70 dělníků z Protektorátu Čechy a Morava. Byla nejobtížnější částí z celého systému elektrárny.Bezpečnostní objekt je řešen jako šachtový. Tvoří jej zděná kruhová věž s vnějším průměrem 5,5m a min. vnitřní průměr3,5m. Přelivová hrana je délky 13,2m a vtok do šachty je chráněncca 1m vysokými česlemi. Odtok ze šachty tvoří betonové potrubí, ústící do řeky Křemelná. Odběrný objekt je ve východním rohu nádrže, úhlopříčně od bezpečnostního objektu. Odtud je vedeno betonové potrubí k šoupátkovému domku. V úseku šoupátkového domku je ocelové potrubí, vybaveno klapkou na elektrický pohon. Odtud dále pokračuje betonové potrubí k vyrovnávací komoře – Vodní zámek. Délka položeného porubí od nádrže po Vodní zámek je 546m.Vodní zámekje železobetonová stavba. Je vybaven tabulovým rychlouzávěrem se signalizací a dálkovým ovládáním. Při poruše v elektrárně dojde k jeho uzavření a tím vyrovnání hladiny vody v zámku, s hladinou vody v akumulační nádrži. Vzdálenost mezi vyrovnávací komorou a elektrárnou je 904m , výškový rozdíl je 240m. Z vodního zámku je vedeno ocelové potrubí, které se před elektrárnou větví do dvou potrubí, z nichž každé je vedeno na svoji Francisovu turbínu.Francisova turbína, vyvinutá Jamesem B. Francisem, patří mezi přetlakové turbíny a jsou jedny z nejpoužívanějších turbín. J.B.Francis v r. 1848 vylepšil předchozí turbíny a podařilo se mu dosáhnout celkové 90% efektivity (účinnosti). Přetlaková znamená, že pracovní kapalina (voda) mění tlak během své cesty strojem. Přitom odevzdává svou energii. Pro udržení toku vody jsou nutné rozváděcí lopatky. Vsupní potrubí se postupně zužuje. Pomocí rozváděcích lopatek (automaticky regulovaných) je voda směřována na rotor. Jak voda prochází rotorem, její 170

rotační rychlost se zmenšuje a zároveň odevzdává energii rotoru. Tento efekt (spolu s působením samotného vysokého tlaku vody) přispívá k efektivitě turbíny. Strojovna je tvořena dvěma shodnými soustrojími s horizontální osou, skládají se z generátoru, setrvačníku a turbíny. Obě tyto horizontální Francisovy turbíny byly vyrobeny v ČKD Blansko. Každá o hltnosti necelých 2m3/s . Při 1000 ot/min dodávají celkový výkon 6,4 MW. Synchronní generátory, jeden dodaný z ČKD Praha a druhý ze Škodových závodů v Plznivyrábějí každý energii o výkonu 3,2 MW. Jejich společný využitelný výkon je 5,4 MW. Provoz elektrárny je řízen z velína přímo v objektu elektrárny a dálkový přenos dat se provádí do centrálního dispečinku v Hradci Králové. Z počátku, kdy nebyla vystavěna akumulační nádrž, byla elektrárna provozována jako průtočná. Od vystavění nádrže je vedena jako akumulační elektrárna, kdy dodává elektrickou energii během denních energetických špiček (jako valná většina MVE), Průměrný počet hodin provozu je 7980 hodin. Podle informací Skupiny ČEZ, a. s. představuje MVE Vydra třetí nejvyšší instalovaný výkon, z jimi provozovaných malých vodních elektráren. V loňském roce 2012 tato elektrárna vyrobila 33 071 980 kWh. V plném provozu je MVE Vydra od 4.1.1942 . V letech 1989 až 1994 proběhla celková rekonstrukce elektrárny, včetně řídicího systému elektrárny. Porovnání některých OZE charakteristikou výkonu a výroby z let 2011 a 2012 Vodní Vydra 6,4 33

Elektrárna Instalovaný výkon (MW) Roční výroba (GWh)

Větrná Pchery 6,4 6,6

Fotovoltaická Stříbro 12,8 8

Srovnání MVE Vydra a MVE Meziboří u Litvínova (lze ji charakterizovat jako kopii MVE Vydra): výkon (MW) 6,4 7,2

elektrárna Vydra Meziboří u Litvínova

výroba (GWh) 33,1 23

Závěr .Pro zajímavost bych uvedl na závěr, že při rozhovoru s vedoucím skupiny vodní elektrárny Vydra jsem se dozvěděl o výstavbě nové elektrárny Vydra II. Tato elektrárna bude mít instalovaný výkon 55kW. Eelektrárna bude z 1/3 zasahovat do pozemků Povodí Vltavy, což má za následek složitá jednání ohledně výstavby. Zajímavostí je, že elektrárna bude osazena vířivou turbínou, která je ještě ve vývoji s ČVUT Brno.Z této informace jsem usoudil, že je stále zájem o výstavbu malých, ale efektivních vodních děl. I když využitelnost vodní energie není v současnosti u nás tak velká, jak by mohla být (plánuje se až 20% celkové produkce). Využívání obnovitelných zdrojů má své klady i zápory. V případě malých vodních elektráren, které byly v této práci popsány, patří mezi výhody to, že neznečišťují ovzduší a nedevastují přírodu a jsou bezpečné. Nevýhodou je závislost na průtoku vody.Pro energetickou potřebu nelze ovšem spoléhat jen na ně a je třeba hledat další zdroje obnovitelných zdrojů energie.

171

Na a obrázcích h Vchynickko-Tetovskký plavební kanál

M Mosau, začčátek přiva aděče MVE E Vydra

Akumulační nádržž

Šoupá átkový dům m

Vodní zá ámek

MVE Vydra 172

Zdroje: KOLEKTIV AUTORŮ. Obnovitelné zdroje energie a možnosti jejich uplatnění v ČR. Praha: ČEZ, 2007. ISBN 978-80-239-8823-9 BĚL JIŘÍ. Dvě vodní díla Karla Koseka: vodní elektrárny Černé jezero a Vydra na Šumavě Plzeň: Západočeská energetika, 1998. ISBN ŠKORPIL JAN, Obnovitelné zdroje energie I, Vodní elektrárny Plzeň: Západočeská univerzita, 2000. ISBN ĎURIČA DUŠAN, Energetické zdroje včera, dnes a zítra Brno: Moravské zemské muzeum. ISBN BARTÁK JIŘÍ. Malé vodní elektrárny v západních Čechách Plzeň: Západočeská energetika, 2003. ISBN Internet http://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=53821


Martin Bureš SOU Domažlice, Prokopa Velikého 640, Domažlice Toyota Prius hybrid Ing. Dana Hájková

1. Úvod Do projektu Enersol jsem si Toyotu Prius hybrid vybral z důvodu, že je to auto, které má výrazně omezené emise, což je pro naši planetu dobrá věc. K práci na projektu mě inspiroval můj děda, který auto vlastní už déle než 3 roky. Při zpracování všech informací jsem také pochopil, že Japonci jsou velmi vynalézaví, což se u tohoto vozu projevilo i na jeho konstrukci. Tento typ je na našich silnicích stále málo zastoupen, i proto se se ho pokusím popsat a vysvětlit, v čem jsou jeho přednosti pro životní prostředí. 2. Obsah projektu Toyota Prius hybrid má mnoho chytrých řešení: Například solární panel na střeše, digitální obrazovku v předním skle, GPS ovládané hlasem, zajímavé je i startování bez klíčů. Přijdete k autu, otevřete, stisknete tlačítko. A klíček, pokud se to tak dá nazvat, sedí bezpečně v kapse. Použít ho ale musíte, když od auta odcházíte, samo se nezamkne.Při startu je nutné mít nohu na brzdě, jinak se pouze spustí palubní elektronika – rádio, navigace, displej. Po startu se sama zapne klimatizace, ta totiž není poháněna kompresorem od spalovacího motoru, ale elektromotorem, teprve po chvíli se zapojí do systému spalovací motor. Je-li auto zahřáté, benzínový motor se někdy nastartuje až po rozjetí. Byl jsem překvapen i při prvním použití brzd. Je to něco zcela jiného, než co jsem zatím „zažil“ v běžných automobilech. Při malém sešlápnutí pedálu reaguje Prius docela vláčně a jeho brzdný účinek postačí třeba na plynulé zpomalení před křižovatkou, nebo přibrzdění za pomaleji jedoucím vozidlem. Jakmile ale na pedál šlápnete více, aktivuje se generátor, který využívá kinetické energie k dobití baterie. Vůz totiž nemá klasickou mechanickou vazbu mezi brzdovým pedálem a koly, pedál jen elektronickou cestou řídí rozdělování brzdné síly mezi hydrauliku a rekuperační obvod. Velkou výhodou pro životní prostředí je nízká emise. Při zapnutém elektromotoru nemá vůz emise žádné. Stojíte na křižovatce a u výfuku by mohlo dýchat dítě. S autem se samozřejmě dá jezdit velmi úsporně. Lze efektivněji vyžívat elektromotor, např. pozvolnou akcelerací, kdy se spalovací motor zapíná později, postačí mít lehčí nohu na plynu. 173

Motor Typ motoru Rozvodový mechanismus Zdvihový objem (cm3) Maximální výkon (kW/ot.min-1) Maximální výkon (k) Maximální točivý moment (Nm/ot.min-1) Typ elektromotoru

řadový zážehový čtyřválec 16 ventilů DOHC, VVT-i 1798 73/5200 99 142/4000 synchronní motor permanentním magnetem 60 207 650 Nickel-Metal hybride 201.6 28 6.5 136

Maximální výkon eletromotoru (kW) Maximální točivý moment eletromotoru (Nm) Maximální napětí eletromotoru (v) Typ akumulátoru Napětí akumulátoru (v) Počet článků akumulátoru Kapacita akumulátoru (Ah) Celkový výkon hybridního motoru (k)

Porovnání technických údajů týkající s vlivem provozu automobilu na životní postředí, a to Škody Octavia 2.0 TDI RS a Toyoty Prius hybrid. Zaměřil jsem se na spotřebu pohonných hmot a emise CO2. Škoda Octavia 2.0 TDI RS Spotřeba – městský cyklus (l/100km) 7,0 Spotřeba - mimo město (l/100km) 4,7 Spotřeba - kombinovaná (l/100km) 5,5 Emise CO2 (g/km) 150 Plněný emisní předpis EU5 Toyota Prius hybrid Spotřeba – městský cyklus (l/100km) Spotřeba - mimo město (l/100km)

3,7

3,9 174

s

Spotřeba - kombinovaná (l/100km) Emise CO2 (g/km) město Emise CO2 (g/km) mimo město Emise CO2 (g/km) kombinovaná Plněný emisní předpis

3,9 90 86 91 EU5

Z uvedených hodnot je patrné, že Toyota Primus hybrid má nižší spotřebu pohonných hmot a nižší hodnotu emisí, a to hlavně při jízdě v městském provozu. Její provoz neznečisťuje ve velkém rozsahu městský vzduch, nezpůsobuje tolik smogu a přízemního ozonu.

Na závěr mé práce jsem položil dědovi několik otázek: 1. Z jakého důvodu si´s vybral toto auto? Odpověď: Protože je to hybrid. 2. Jaká je jeho spolehlivost? Odpověď: Spolehlivost je stoprocentní, 3,5 roku bez poruchy. 3. Kde je nejbližší opravna? Odpověď: Je v Plzni a v Chamu. A můj názor? Jsem přesvědčený, že hybridní auta jsou auty budoucnosti, a to pro svůj ekonomický provoz, spolehlivost, nízkou spotřebu pohonných hmot, využívání obnovitelných zdrojů energie a neznečišťování životního prostředí.

Pro svoji práci jsem použil údaje z technické dokumentace a zkušenosti mého dědy z provozu auta.

175


Téma projektu: Koordinátor: Partner projektu: Konzultanti projektu:

David Uherek, Lukáš Martinák SŠ průmyslová, hotelová a zdravotnická, Kolárova 617, Uherské Hradiště Energie budoucnosti Mgr. Marie Šiková Uherskohradišťská nemocnice a.s., J. E. Purkyně 365 Ing. Pavel Lečbych, náměstek HTS, Karel Viceník, vedoucí odboru dopravy

1. Úvod Pro naši práci jsme si vybrali téma obnovitelné zdroje energie jednoduše proto, že si uvědomujeme obrovský význam energie, která je zásadní a klíčová v každé oblasti lidské činnosti a kterou budeme jako lidstvo ve stále větší míře potřebovat.A také nás zajímá v jaké budoucnosti budeme jednou žít. Proto jsme se nechali unést a nejprve hledali zajímavé a fantastické projekty a nápady na OZE všude po světě. Pak jsme si uvědomili, že žijeme zde, v České republice a ve Zlínském kraji a začali se také zajímat, co v této oblasti u nás již funguje a co za investice se realizují kolem nás a jak souvisejí s naší problematikou. Do naší práce jsme pak některé projekty vybrali. Chceme také poukázat na skutečnost, že budoucnost vidíme nejenom v OZE, ale také v tom, jak energii hospodárně využívat a šetřit. Tak postupně vznikla naše práce, ve které se zabýváme projekty, které již fungují, projekty, které budou v našem nejbližším okolí brzy dokončeny a vizí budoucnosti. 2. Charakteristikaprojektu Obnovitelné zdroje energie jsou takové zdroje energie, které mají schopnost se při postupném spotřebovávání částečně nebo úplně obnovovat (samy nebo za přispění člověka), v čerpání těchto zdrojů lze teoreticky pokračovat v další tisících až miliardách let. Hustota energie je u těchto zdrojů sice nižší než u zdrojů fosilních, ale na druhou stranu jsou neustále zadarmo doplňovány pomocí přírodních procesů a odpadají problémy s těžbou a dodávkou paliva. Obnovitelné zdroje jsou závislé na povětrnostních vlivech, na množství energie ukryté ve slunečním záření, větru i vodě, vše kolísá v průběhu roku i jednoho dne. Slunce dává Zemi o 15 tisíc energie více než je lidstvo schopno spotřebovat. Z toho je viditelné, že by se obnovitelné zdroje měly začít více využívat.Podporou obnovitelných zdrojů energie má dojít v blízké budoucnosti ke snížení emisí skleníkových plynů, a tím ke zmírnění globálního oteplování. Požadavek na maximální využívání obnovitelných zdrojů je i jedním z klíčových bodů energetické politiky Evropské unie.V roce 2006 pocházelo asi 18 % celosvětově vyprodukované energie z obnovitelných zdrojů energie. Z toho 13 % celkové spotřeby pochází z tradiční biomasy (především pálení dřeva). Vodní energie, poskytuje 3 % celkové spotřeby energie. Moderní technologie, využívající geotermální energie, větrná energie, sluneční energie a oceánská energie dohromady poskytovaly jen asi 0,8 % z celkové výroby. Proces přijímání nových technologií je velmi pomalý. Hlavní problém v instalacích nových továrních zařízení je počáteční cena, ta zvyšuje cenu energie v prvních několika letech na úroveň nesplatnosti s ohledem na komerční dostupné zdroje energie.Obnovitelné zdroje energie jsou ve světě v současnosti zvýhodňovány vůči převládajícím tradičním fosilním zdrojům energie. V březnu roku 2007 se představitelé Evropské unie dohodli, že v roce 2020 má být 20 % energie členských států vyráběno z obnovitelných zdrojů, aby se omezily emise oxidu uhličitého (CO2), který je považován za původce globálního oteplování. 3. Sluneční energie Slunce předává Zemi svou energii ve formě záření. Sluneční záření je základním obnovitelným zdrojem energie a většina energie ostatních obnovitelných zdrojů má svůj původ právě v energii 176

Slunce. Vzniká jadernými přeměnami v nitru Slunce. Vzhledem k tomu, že vyčerpání zásob vodíku na Slunci je očekáváno v řádu miliard let, je tento zdroj energie označován jako obnovitelný. Solární energii lze přeměňovat na teplo nebo na elektřinu. Elektrickou energii lze získat ze sluneční energie různými způsoby, přímo i nepřímo. Přímá přeměna využívá fotovoltaického jevu, při kterém se v určité látce působením světla (fotonů) uvolňují elektrony. Nepřímá přeměna je založena na získání tepla pomocí slunečních sběračů. Celkový instalovaný výkon slunečních elektráren na světě byl v roce 2010 přes 30 000 MW (téměř 90% podíl měly Německo, Japonsko a Spojené státy). V našich podmínkách je rozdíl mezi množstvím slunečního záření v jednotlivých ročních obdobích podstatný, a proto zasahuje výrazně do hodnocení ekonomické efektivity solárního systému, i přesto se Česká republika stala koncem roku 2010 třetím největším provozovatelem fotovoltaických elektráren na světě. Skupina ČEZ provozuje v České republice celkem 13 fotovoltaických elektráren, celkový instalovaný výkon těchto zdrojů činí více než 125 MW. 4. Větrná energie Větrná energie je označení pro oblast technologie zabývající se využitím větru jako obnovitelného zdroje energie. Je formou sluneční energie, vzniká při nerovnoměrném ohřívání Země, což způsobuje tlakové rozdíly v atmosféře, které se vyrovnávají prouděním vzduchu. Lokalita vhodná pro výstavbu větrné elektrárny by měla mít průměrnou rychlost větru minimálně cca 5 m/s. Větrná energetika je vůči životnímu prostředí maximálně šetrná. Jednotlivá větrná elektrárna nepředstavuje významný zábor zemědělské půdy a nároky na plochu staveniště jsou minimální, pro získání většího výkonu je však třeba stavět větrné farmy o obrovských rozlohách. Větrné elektrárny, využívají síly větru k roztočení vrtule (větrná turbína), ke které je pak připojen elektrický generátor. Celosvětově bylo ke konci roku 2010 ve větrných elektrárnách instalováno více než 194 000 MW. Zatím největší větrnou farmou je Roscoe v Texasu (USA), spuštěna byla 1. října 2009, má výkon 781,5 MW a je tvořena 627 větrnými turbínami, je schopna pokrýt spotřebu 230 000 domácností. Česká republika nemá pro využití energie větru tak dobré podmínky jako jiné evropské přímořské státy. Z toho důvodu se i na výrobě ekologické elektřiny podílejí větrné elektrárny jen malou částí. Výstava větných elektráren je vhodná v oblastech s nadmořskými výškami alespoň nad 600 m. Až na výjimky leží vhodné lokality v horských pohraničních pásmech Krušných hor a Jeseníků a v oblasti Českomoravské vrchoviny. 5. Projekty současnosti 5.1. Energeticky úsporný dům Dalším projektem v rámci blízké budoucnosti je česká stavba domu, který se otáčí za Sluncem. Pan Bohumil Lhota z Velkých Hamrů na Jablonecku svůj projekt vypracoval již před více než 30lety. Od úřadů ale nedostal potřebné stavební povolení. Musel oznámit, že místo obytného domu postaví na místě skleník na zeleninu. Další roky pak ale trvalo, než stavebník přesvědčil úřady, že v takovém "skleníku" je možné i bydlet. Dnes unikátní otáčivý dům sklízí obdiv doma i ve světě a získal i takzvaného ekologického Energeticky úsporný dům Oskara za rok 2012, a to absolutní vítězství v soutěži E. ON Energy Globe Award ČR. Původním povoláním projektant začal v roce 1981 stavět dům, dokončil ho ale až na přelomu tisíciletí. Tak, jak přicházejí na trh nové materiály a technologie, doplňuje dům dalšími prvky, stavba se neustále vyvíjí. Projekt tohoto 177 Vítěz v soutěži E. ON Energy Globe Award ČR

ekologického domu s minimální spotřebou energie představuje celosvětový unikát. Uprostřed velkého kruhového bazénu ve spodní části stojí válec, který celým domem hýbe. Místnosti se tak mohou libovolně otáčet do všech světových stran, třeba podle toho, odkud právě svítí sluníčko. Zároveň je ale možné dům ponořit až dva metry pod úroveň okolního terénu a použít tedy půdu jako vynikající tepelnou izolaci proti mrazům. I v nejsilnějších mrazech pak teplota v domě neklesá pod pět stupňů Celsia, k vytopení místností stačí malé množství dřeva. Voda ve spodním bazénu je ohřívána solárními panely na teplotu ideální ke koupání. Dům se obsluhuje velmi jednoduše a otáčení pomocí tlačítek. Pohodlně se do něj vejde nejméně šestičlenná rodina. Jedním z hlavních důvodů byla snaha ušetřit místo, bylo zastavěno pouze 65 m2 a samozřejmě snaha o co nejnižší energetickou náročnost domu. 5.2. Solární věž Je jedním z nejnovějších vynálezů, směřujících ke zlepšení využití solární energie. V současnosti se tento komplex nachází v jižní Izraeli. Jde o inovaci, která maximalizuje využití solární energie zachycené na solární stanici. V současnosti 30 solárních panelů shromažďuje energii ze Slunce a odráží tuto energii na vrchol vysoké věže tyčící se uprostřed. Jakmile je solární energie zachycena ve věži, zvyšuje se teplota vnitřního vzduchu na více než 1000 stupňů Celsia a dodává energii plynové turbíně. Turbína pak generuje elektřinu, která je okamžitě transportována do místní rozvodné sítě pro použití. Solární věž ‐ Izrael

5.3. Úspora energií pomocí centrálního objektu v nemocnici v Uherském Hradišti

V Uherskohradišťské nemocnici nás zaujala stavba Centrálního objektu. Jedná se o jednu z nejvýznamnějších a největších současných investic ve Zlínském kraji s předpokládaným uvedením do provozu již v roce 2014.Současný areál je redukován a většina provozů (oddělení chirurgie a urologie, ortopedie, centrálního RTG a sonografie, ARO, interny, LSPP a nemocniční lékárna) je centralizována do nového objektu. Nové řešení přináší zásadní energetické a provozní úspory, optimalizaci času na diagnostiku a vyšetření a zjednodušení přesunu pacientů a lékařů. Dojde také k redukci vysokých investičních nákladů, které by bylo nutné vynaložit na rozsáhlé rekonstrukce stávajících objektů, které by se musely nutně přizpůsobit novým energetickým a hygienickým požadavkům.Projekt nabízí pětipodlažní budovu se zvýšeným vstupním podlažím nad úroveň okolního terénu, které bude ochranou proti případným záplavám (pětisetletá voda). Centrální objekt bude propojen nadzemním koridorem se stávajícím objektem č. 14. Budova bude rozdělena na 2 části: část A – operační křídlo a část B – lůžkové křídlo. Celková podlahová plocha části A činí 9718 m2 a části B 5531 m2.O promyšlenosti projektu z hlediska úspor svědčí i skutečnost, že v souladu s požadavky §6a zákona č.406/2000 Sb., ve znění pozdějších předpisů a vyhlášky č. 148/2007 Sb., získaly obě části komplexu letos v lednu 2013 Osvědčení o energetické náročnosti budovy (Průkaz ENB) hodnoty A – velmi úsporná, s platností do dubna 2020.Konkrétně operační křídlo má hodnotu měrné dodané energie 87,5 kWh/m2 a lůžkové křídlo má hodnotu měrné dodané energie 105,5 kWh/m2.Zásobování jednotlivých provozů v centrálním objektu je zajištěno z obou opačných konců objektu. Zastavěná plocha tímto objektem bude 3288 m2 a úspory by měli podle dostupných informací činit 33,8 mil. Kč za rok.

178

Pro ilustraci uvádíme informace, které jsme dostali od nemocnice. Jedná se o úspory v rámci vnitřního transportu pacientů. Tabulka uvbádí přehled o počtu odježděných km uvnitř

Leden Únor Březen Duben Květen Červen Červenec Srpen Září Říjen Listopad Prosinec celkem

vnitřní provoz r. 2012 [km]

předpokládaný vnitřní provoz v r. 2015 [km]

úspora

5016

4264

752

5426

4612

814

4865

4135

730

4520

3842

678

4621

3928

693

4594

3905

689

4945

4203

742

4602

3911

691

4501

3826

675

5020

4267

753

6059

5150

909

5442

4626

816

59611

50669

8942

nemocnice.

V tabulce je uvedený počet ujetých kilometrů sanitek ve vnitřním areálu nemocnice za rok 2012 a ponížené hodnoty pro rok 2015, při dokončení centrálního objektu. Přesunutím 6 oddělení do jedné centrální budovy nemocnice ušetří nejméně 15% nákladů na transportu pacientů po areálu nemocnice. Úspora je vypočtena z minimálních hodnot kvalifikovaného předpokladu a je pravděpodobné, že bude ještě mnohem vyšší.Kromě zmíněné úspory odjezděných kilometrů má nemalý význam i skutečnost, že se omezením provozu zmírní například i opotřebování sanitních vozů a komunikací ve vnitřním areálu nemocnice. 6. Závěr Díky projektu ENERSOL jsme se obohatili o spoustu nových a zajímavých informací. Zaujaly nás i další nápady, například umístit sluneční elektrárnu na nevyužitelné pouště, a tak získávat nové množství energie. Energie z vesmíru jsou taky velmi zajímavé, ale jejich zkonstruování zabere nejméně několik desítek až stovky let.Nám místem nejbližší je centrální projekt nemocnice v Uherském Hradišti. Zde probíhá úspora energie hned v několika směrech. Celkové úspory, které činí 33,8 mil. Kč/ rok, jsou celkovým součtem úspor za mzdy, materiál, energii a další. Projekt dosáhl nejvyššího možného označení, a to písmene A, mezi které se řadí nejvíce úsporné budovy. Tohoto označení je velice těžké dosáhnout, proto jsme rádi, že právě naše město se bude moci pyšnit takovou budovou. V závěru si dovolujeme poděkovat panu Ing. Pavlu Lečbychovi, náměstkovi ředitele HTS z Uherskohradišťské nemocnice, za poskytnuté informace o jejich projektu centrálního objektu. Poděkování patří i vedení naší školy, které nás při vytváření projektu plně podporovalo. 7. Zdroje [1] Obnovitelný zdroje energie – Wikipedie [online] [cit. 24. 3. 2012] dostupné na internetu: [2] Obnovitelné zdroje energie – Zdroje energie [online] [cit. 27. 3. 2012] dostupné na internetu: 179

[3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]

Obnovitelné zdroje energie [online] [cit. 26. 3. 2012] dostupné na internetu: Obnovitelné zdroje energie [online] [cit. 18. 3. 2012] dostupné na internetu: Alternativní zdroje energie [online] [cit. 24. 3. 2012] dostupné na internetu: Sluneční energie – Wikipedie [online] [cit. 29. 3. 2012] dostupné na internetu: Alternativní zdroje energie – Sluneční elektrárny (solární energie) [online] [cit. 29. 3. 2012] dostupné na internetu: Future energy [online] [cit. 6. 12. 2012] dostupné na internetu: Ekologického Oskara získal dům, otáčející se za sluncem [online] [cit. 15. 1. 2013] dostupné na internetu:http://eon.energieplus.cz/eon-energy-globe-award-cr/4rocnik/ekologickeho-oskara-ziskal-dum-otacejici-se-za-sluncem

27. PROJEKT Žiaci: Škola: Téma projektu: Koordinátor:

Martin Turský, Ondrej Hlaváš Stredná odborná škola elektrotechnická Žilina, Komenského 5 Automatizovane riedený solárny tracker Mgr. Milan Macháček

Úvod: V súčasnosti sa ľudia čím ďalej, tým viac zaoberajú nachádzaním nových zdroj energie. V dnešnej dobe sa najviac využívajú fosílne paliva ako je ropa, uhlie a zemný plyn. No tieto zdroje sú vyčerpateľné a ich množstvo neustále klesá a tým sa zvyšuje aj ich spotrebná cena. Malý dôraz sa kladie na využívanie energie z obnoviteľných zdrojov, ktoré majú budúcnosť.Táto práca obsahuje naše riešenie ako využiť čo najefektívnejšie jeden z obnoviteľných zdrojov energie, ktorú sme schopní zachytiť pomocou fotovoltaických článkov a premeniť na elektrinu. No problém je v tom, že slnko neustále mení svoju polohu a tým sa mení aj jeho uhol žiarenia na staticky umiestnený fotovoltaický systém. Tým, že slnko nesvieti vždy priamo na tento solárny systém sa so zvyšujúcim uhlom znižuje efektivita takýchto fotovoltaických článkov. Toto je dôvod prečo bysme sa mali snažiť udržať fotovoltaický článok v priebehu dňa neustále natočený kolmo za slnkom. My sme vytvorili 2-osový automatizovaný fotovoltaický systém, kde tento panel udržujeme pomocou PLC systému neustále natočený kolmo za slnkom a tým zvyšujeme efektivitu výroby elektrickej energie zo slnečnej energie. 1 Princíp zariadenia My sme sa rozhodli vytvoriť niečo, čo by pomohlo k tomu, aby sa viac a efektívnejšie využívala energia zo slnka. Slnko je relatívne stály a prakticky nevyčerpateľný zdroj energie, preto sme sa rozhodli zamerať na jeho energiu, čiže solárnu energiu. Slnečnáenergia alebo solárna energia je energia získaná zo Slnka. Na Zem dopadá vo forme žiarenia. My vieme toto žiarenie pomocou fotovoltaických článkov premeniť na elektrickú energiu. Fotovoltaický článok funguje ako veľkoplošná polovodičová dióda, kde sa premieňa dopadajúce žiarenie na elektrické napätie. 1.1 Solárne systémy Je viacero druhov solárnych systémov. Jedným z nich je pevne ukotvený panel, ktorý nesleduje polohu slnka. Tieto systémy sa vyznačujú tým, že fotovoltaický panel je ukotvený na pevnom stojane, čiže nesleduje pohyb slnka. Systém musí byť nastavený tak, aby fotovoltaický 180

panel mieril prednou stranou k juhu (azimutová orientácia) a jeho sklon bol taký, aby na pravé poludnie dopadalo slnečné žiarenie kolmo na plochu PV panela. Pre každú zemepisnú šírku je tento sklon iným, napríklad pre Slovenskú republiku je tento sklon približne 35-36°, pre Českú republiku cca 34°. No existujú aj solárne systémy, ktoré dokážu sledovať polohu slnka a tým nastavovať uhol natočenia fotovoltaického článku tak, aby bol neustále natočený kolmo za slnkom. Tieto zariadenia sa taktiež nazývajú aj ako „Solárny tracker“. Sú dva druhy takýchto zariadení. Jeden spôsob je naklápať panel len v jednej osi, čiže v horizontálnej. Tieto trackery sú dosť nepresné a treba ich niekoľko krát ročne ručne pre nastaviť. Ďalším a lepším druhom trackerov sú tie, ktoré sú riadené v dvoch osiach čiže aj v horizontálnej a aj vertikálnej osi. Dvoj-osové trackery sú spoľahlivejšie a dokážu presnejšie udržiavať kolmé natočenie za slnkom. Spôsob riadenia/ovládania je z väčšej časti riešený pomocou snímačov intenzity svetla umiestnených v rôznych uhloch po okrajoch fotovoltaického článku. Pomocou rozdielov napätí sa spúšťajú pohony, ktoré prispôsobia natočenie panela polohe slnka. Ale trackery, ktoré sú riadene len na základe snímačov intenzity svetla nie sú spoľahlivé. Problémom je, že keby sme mali zostavenú elektráreň z množstva solárnych trackerov a každý z nich by bol riadený len na základe optických snímačov nedokázali by sme ovládať ako a kedy sa pre nastavuje poloha každého z nich. Keby sa neriadene spustili pohony na viacerých solárnych trackerov naraz, prúdový náraz ktorý by bol spôsobený spustením viacerých motorov by bol obrovský a naša elektrická sieť, ističe a všetky ochranné zariadenia by nemuseli vydržať takýto prúdový náraz. Ďalší problém je pri poruche. Keďže u trackerov riadených pomocou optických snímačov nie je možnosť vzájomnej komunikácie, prípadnú poruchu by sme zistili len pomocou neustáleho kontrolovania stavu každého trackera vizuálne človekom. Naše rešenie Naše riešenie je v tom, že sme inovovali spôsob riadenia a zmenili sme zdroj informácie o polohe slnka. My nemeriame intenzitu svetla ale na základe presného výpočtu vieme určiť presnú polohu slnka, a to bez ohľadu na počasie. Všetky na to potrebné výpočty za nás vykoná PLC systém. Pomocou 181

PLC systému dokážeme riadiť kedy a na ako dlho sa spustí či už horizontálny alebo vertikálny pohon. My dokážeme komunikovať s našim solárnym trackerom pomocou PLC a prípadne poruchy zobrazovať na panely TD kde môže obsluha vidieť v akom stave sa samotný tracker práve nachádza. 2.1 Zisťovanie polohy slnka. Samotné slnko a jeho pohyb na oblohe ľudí zaujíma už milióny rokov. V minulosti si ľudia mysleli, že slnko obieha okolo zeme, no dnes už vieme, že naopak zem obieha okolo slnka. Pohyb slnka po oblohe je teda len zdanlivý. Tento pohyb slnka však nie je chaotický ale má presné zákonitosti.Poloha slnka sa dá presne zistiť pre dané miesto, hodinu a ročné obdobie. Toto je omnoho presnejšie a spoľahlivejšie, ako klasické zisťovanie polohy slnka na základe optických snímačov. My sme tieto výpočty využili pri realizácií nášho projektu. Na rôznych internetových stránkach sú voľne k dispozícii rôzne druhy programov, ktoré dokážu na základe daného miesta, hodiny a ročného obdobia, presne určiť kde sa bude slnko nachádzať. 2.2 Konštrukčné riešenie Vytvorili sme nosnú konštrukciu, ktorá udrží celý solárny panel a dokáže ho nastavovať do žiadanej polohy. Držiak v tvare písmena „U“ je prispôsobený pre solárny článok a pre jeho veľkosť. Tento držiak je umiestnený na oceľovej konštrukcií. Zariadenie je stabilné. Na tejto konštrukcií sú upevnené všetky motory a snímače. Celá konštrukcia je zobrazená na obr.3. 2.2.1 Elektronika Dôležitou časťou nášho projektu je taktiež elektronická inštalácia. Pre správnu funkciu celého zariadenie bolo potrebné zostaviť elektrický obvod s množstvom elektronických prvkov. Schéma zapojenia je zobrazená na obr.4 a obr.5. 2.2.2 Pohony Pohony máme riešené dvoma 24V/DC motormi s prevodovkou. Jeden motor riadi horizontálny uhol natočenia solárneho trackera. Tento motor je umiestnený v strednej časti zariadenia tak aby pohyboval vrchnou časťou na ktorej je umiestnený fotovoltaický panel. Druhý motor riadi vertikálny náklon panela a ten je umiestnený v hornej časti zariadenia. Riadenie smeru otáčania je riešené pomocou relátok, ktoré podľa signálov z PLC motor prepoľujú a tým nastavia smer, do ktorého sa motor bude točiť. Každý motor je riadený nezávisle na druhom motore. 182

2.2.3 Snímanie polohy Na našom zariadení máme umiestnené dva druhy snímačov a to koncové snímače a snímače uhla natočenia. Oba snímače fungujú na princípe vysielania a zachytávania infra svetla. Na každom je infra dióda, ktorá vysiela infrasvetlo a prijímač, ktorý ho príma. My striedavým prepúšťaním svetla do prijímača dostávame impulzy, ktoré využívame na zisťovanie uhla natočenia alebo na zistenie koncovej polohy. Impulzy dostávame vďaka tomu, že sme si vyrobili optické pravítko striedavo nepriehľadné, ktoré sleduje optický snímač. Snímače uhla natočenia dávajú signál PLC systému o uhle v akom sa práve náš panel nachádza a do akého uhla je potrebné ho dostať. Taktiež slúžia ako bezpečnostný prvok.Snímače koncovej/začiatočnej polohy slúžia na to, aby dali PLC systému signál že panel sa dostal do koncovej alebo začiatočnej polohy a program má prestať rátať hodnoty. Taktiež slúžia na to aby pohony vedeli nastaviť panel na začiatočnú polohu. Spolu máme použité štyri snímače, pretože či už vertikálna alebo horizontálna poloha ma svoj koncový snímač ale aj snímač uhla natočenia. 3 Programové vybavenie Program je vytvorený v programátorskom prostredí STEP-7 taktiež od firmy Siemens. Základom je hlavný program v ktorom sa pri štarte nastavia počiatočné údaje a zariadenie sa postupne uvedie do pohybu. Máme vytvorené aj podprogramy. V jednom je nastavené čo sa stane ak sa spustí režim KALIBRACIA. V ďalších podprogramoch sú výpočty pre výpočet polohy slnka pre

deň a rok. Pri tvorbe programu boli využité rôzne funkcie. Samotný výpočet polohy slnka a následné využitie týchto hodnôt si vyžiadal množstvo funkcií. Program je zostavený tak, aby sa prípadná chyba ľahko diagnostikovala a následne podľa možností jednoducho odstránila. V tomto programátorskom prostredí sme taktiež museli vytvoriť obrazovku ovládacieho panelu pre obsluhu. 3.1 Ovládací panel TD Pre jednoduché ovládania celého procesu naklápania sme použili ovládací panel na ktorom môže obsluha či už nastavovať základné údaje alebo sledovať aktuálny stav solárneho trackera. Ovládací panel je jednoduchá možnosť ako zjednodušiť sledovanie, riadenie a údržbu celého nášho zariadenia. 4 Popis denného cyklu Po spustení programu pomocou tlačidla ŠTART sa spustí celý cyklus počítania. Hneď po spustení sa na základe umiestnenia trackera, dátumu a času, spusti rátanie polohy slnka. Po dokončení výpočtu program vydá signál pohonom na vykonanie pohybu do určenej strany. Pohony kontrolovane snímačmi začnú nakláňať panel tak aby bol nastavený kolmo na slnko. Po presune o daný uhol sa motory vypnú a panel ostane nastavený.

183

Výpočet sa opakuje každú pol hodinu a taktiež sa každú pol hodinu vykonáva pohyb na lepšiu pozíciu. Takto to pokračuje po dobu, pokiaľ je v danom ročnom období slnko na oblohe. Ak na program povie, že slnko už zapadlo, tak sa zopnú pohony, ktoré nastavia panel do polohy tak, aby ráno pri východe slnka už bol panel nasmerovaný správne. Tento cyklus sa opakuje každý deň. 5 Bezpečnosť Náš solárny tracker má bezpečnostné opatrenia, aby bola zaručená jeho bezchybná činnosť. Jedným zo zabezpečovacích prvkov je, že ak vydá PLC systém signál pohonom k pohybu, ale aj napriek tomu snímače uhlu natočenia neprijímajú žiadny signál, vyskočí na ovládacom panely chyba.Táto chyba značí, že je poškodený buď motor, alebo snímač uhla natočenia. Po zistení chyby sa zariadenie chyby vypne a čaká na ďalšie pokyny od obsluhy. Druhým spôsobom ochrany je, že ak zadáme pohonom, aby prišli na začiatočnú/koncovú polohu, ale napriek tomu po dobu 1 minúty nedostane PLC signál od koncového snímača, tak na ovládacom paneli vyskočí chyba a celé zariadenie sa okamžite vypne. Táto chyba značí, buď poruchu koncových snímačov, alebo poruchu motorov. 6 Záver, dosiahnuté výsledky Po navrhnutí tohto solárneho systému sa nám ho aj podarilo úspešne realizovať. Zhotovili sme nosnú konštrukciu, ktorá drží náš solárny panel. Na tejto konštrukcií sú umiestnené dva motory, ktoré pomocou PLC systému menia uhol natočenia solárneho panelu voči slnku. Tento pohyb je možný v rozsahu 90° vo vertikálnej osi a 200° v horizontálnej osi.Takýmto nastavovaním solárneho článku sa zvýši produkcia elektrickej energie v lete až o 50% a v zimných mesiacoch o 20%( Obr. 11-12). Podľa nášho názoru, keď už postavíme niekde solárne systémy, mali bysme sa snažiť ich plochu využiť čo najviac je len možné. Tým, že náš systém riadime pomocou PLC, sme uľahčili obsluhu, údržbu a riadenie celého zariadenia. Obsluha môže riadiť náš solárny tracker z jedného miesta a to za pomoci ovládacieho panela. Vďaka tomu, že spúšťanie pohonov máme presne riadené, vieme povedať, kedy sa ktorý spustí. Týmto sme eliminovali jednu z nevýhod neriadených solárnych trackerov, a to neriadené spúšťanie motorov. Pri našom zariadení sa nemôže spustiť viacero motorov naraz a tým nám prúdový náraz pri zapnutí motora nemôže preťažiť energetickú sieť. Obsluha nemusí pravidelne vizuálne kontrolovať zariadenie. Pri prípadných poruchách ju o tom PLC systém oboznámi prostredníctvom výstražného hlásania na ovládacom paneli. Náš riadiaci systém v tomto prípade aj bezpečne pozastaví prevádzku solárneho trackera do doby, kým obsluha neodstráni chybu a nedá pokyn k uvedeniu zariadenia do opätovnej prevádzky.


Michal Novotný, Nikolas Petruška Stredná odborná škola elektrotechnická Žilina, Komenského 5 Vodík, ako palivo budúcnosti Ing. Ingrid Kolembusová, Ing. Eva Zeleňáková

ÚVOD Na úvod bysme Vás chceli oboznámiť s našou prácou, ktorá sa zaoberá výrobou a využitím vodíka v priemysle, ale aj v bežnom živote. Keďže náš študijný odbor je Elektroenergetika, navrhujeme v našej práci aj využitie vodíka v energetike. Takýto druh paliva by bol ekologicky úplne nezávadný. Vodík sa dá jednoducho získavať, a to bez nutnosti investícii omnoho väčších, než by boli potrebné pre realizáciu iných projektov, ktoré sa zaoberajú alternatívnymi zdrojmi pohonných hmôt a elektrickej energie. Princíp technológie využitia vodíkového paliva na získavanie elektrickej energie palivovým článkom je známy od roku 1838, ale táto technológia 184

nie je v súčasnej dobe dostatočne využívaná. Okrem použitia vodíka v palivovom článku vám predstavíme aj iné alternatívne možnosti využitia vodíkového paliva.Túto prácu sme sa rozhodli vytvoriť na základe nášho záujmu o ekologické a futuristické technológie, ktoré by mohli pomôcť vyriešiť niektoré energetické problémy. Problematika a prehľad literatúry Praktickou častou problematiky našej práce je zostrojenie zariadenia na získavanie plynného vodíkaa kyslíka pomocou elektrolýzy. V tejto oblasti čerpáme poznatky prevažne z práce a patentov Stanleyho Meyera. US4798661-Gas_Generator_Voltage_Control_Circuit 17. Január 1989 US4613304-Gas_Electrical_Hydrogen_Generator 23. September 1986 EP0106917A1-Gas_Electrical_Hydrogen_Generator 14. December 1982 EP0111573A1-Hydrogen_Generator_System 14. December 1982 Technická dokumentácia týchto patentov je voľne prístupná od roku 2007, kedy boli zrušené patentové práva na túto technológiu. Hlavnou teoretickou častou je návrh spôsobov získavania vodíka okrem použitia klasickej elektrolýzy. V tejto oblasti sme čerpali poznatky z prácJohna Kanzaniusa a publikácií viacerých univerzít ohľadom prebiehajúceho výskumu. John Kanzius vo svojich patentoch, ktoré sme uviedli nižšie, publikoval poznatky ohľadom princípu rozkladu vody pomocou vysokofrekvenčného elektromagnetického vlnenia. Princíp tejto technológie nevyužíva elektródy ponorené do roztoku, ktoré by mohli podliehať korózii, ale iba nano častice zlata v slanej vode. Voda použitá v tomto prístroji nemusí byť vôbec chemicky upravovaná. WO2005110544 24. November 2005 WO2005120639 16. September 2007 V súčasnej dobe sa pracuje na výskume zariadení, ktoré by využívali elektrické impulzy a pulzujúce magnetické pole na dosiahnutie molekulárnej rezonancie v elektrolyte. Pri dosiahnutí molekulárnej rezonancie nastáva stav, kedy je potrebné vynaložiť menšiu energiu na porušenie väzby medzi vodíkom a kyslíkom. Takýto prístroj by sa svojou účinnosťou mohol pohybovať medzi 95 až 98%. Účinnosť elektrochemických prístrojov na získavanie vodíkovo kyslíkového paliva sa počíta ako pomer medzi vstupujúcou elektrickou energiou do prístroja a energiou, ktorá sa získa využitím vyprodukovanej zmesi plynov. O princípe takzvaného biovodíkového reaktora sme sa dočítali v prácach Dr. Hansa Gaffrona. Vo svojich vedeckých publikáciách sa zaoberá pozmenenou fotosyntézou, pri ktorej nie je produkovaný kyslík, ale čistý plynný vodík. Takáto zmena fotosyntézy je možná u viacerých druhov baktérií a rias. OCLC 252395040 rok vydania práce 1957 OCLC 3038933 rok vydania práce 1965 Pri takejto výrobe biovodíka sú jedinou odpadnou látkou telesné schránky odumretých baktérii a rias, ktoré produkujú vodík. Takýto odpad sa dá zúžitkovať vo forme biomasy. Touto technológiou by bolo životné prostredie ovplyvnené minimálne. Jediný vplyv by malo zastavané územie, na ktorom by boli bioreaktory umiestnené. V roku 2011 sa podarilo pridaním niekoľkých druhov enzýmov štvornásobne zvýšiť produktivitu biovodíkových reaktorov. Spotreba vodíkového paliva Problematikou spotreby vodíkového paliva sa musíme zaoberať osobitne, pretože vývoj tejto technológie neprebieha súčasne s vývojom technológie použitej na tvorbu tohto paliva. Najjednoduchším spôsobom využitia vodíka je spaľovanie v spaľovacích motoroch alebo plynových kotloch uspôsobených na toto palivo. Použitie v spaľovacích motoroch sa dá rozdeliť do dvoch kategórií, a to na použitie ako doplnkové palivo a použitie ako hlavná pohonná hmota. Použitie vodíka v spaľovacích motoroch 185

Pri použití vodíka ako doplnkového paliva nie je potrebný veľký objem plynu prúdiaceho do motora, pretože sa využíva iba na zvýšenie teploty spaľovania a na efektívnejšie prehorenie palivovej zmesi. Najčastejšie sa využívajú malé elektrolytické články produkujúce vodíkovo kyslíkovú zmes, ktoré sú napájané priamo z autobatérie. Zmes plynov sa privádza do nasávania vzduchu, ktorý je primiešavaný do palivovej zmesi pred vstrieknutím do spaľovacej komory. Prítomnosť vodíkovo kyslíkovej zmesi zefektívni horenie paliva, čím je možné dosiahnuť úsporu paliva, keďže sa jeho energetický potenciál omnoho lepšie využije. Takýmto spôsobom sa dá dosiahnuť úspora paliva v benzínových aj dieselových motoroch. Čísla udávané výrobcami takýchto zariadení sa pohybujú od 20% až 30% úspory pri benzínových motoroch a pri dieselových motoroch sa úspora pohybuje od 30% až po 40%. Používatelia profesionálne, ale aj podomácky vyrobených systémov na úsporu paliva udávajú, že spotreba naozaj klesla v rozmedzí, aké udáva výrobca a dokonca sa zlepšili vlastnosti motora pri nízkych otáčkach. Zlepšenie prehorenia palivovej zmesi zabezpečí, že do ovzdušia nebudú vypúšťané nezhorené zvyšky paliva a taktiež eliminuje tvorbu oxidu uhoľnatého, ktorý vzniká nedokonalým spaľovaním.Pri využívaní vodíka ako hlavného paliva sú používané dva druhy technológií, a to spaľovací motor a palivový článok.Použitie spaľovacieho motora vyžaduje väčší objem vodíkovej zmesi vstrekovanej do spaľovacej komory, ako pri použití vodíka ako doplnkového paliva. Používajú sa nádrže na skvapalnený vodík alebo vysokotlakové nádrže na plynný vodík. Automobily vybavené spaľovacím motorom konštruovaným na použitie vodíkového paliva bývajú vybavené aj menšou nádržou na vysokooktánový benzín, ktorý môže automobil využiť, ak sa nádrž vodíka vyprázdni. Pri využití technológie palivového článku sa používa na pohon elektromotor a samotný palivový článok slúži ako zdroj elektrickej energie. Nádrže na vodík môžu obsahovať aj plynnú aj kvapalnú formu vodíka tak, ako pri použití spaľovacieho agregátu. Princíp palivového článku je známy od roku 1838. Palivový článok bol použitý napríklad pri letoch človeka na mesiac ako hlavný zdroj elektrickej energie. Princíp palivového článku Ide o riadené zlučovanie molekúl vodíka a kyslíka, pri ktorom vzniká elektrické napätie. Na priebeh týchto reakcií je potrebný katalyzátor, akým je nikel, paládium a platina. Vodík sa v týchto katalyzátoroch štiepi z molekúl H2 na atómy, a teda môže reagovať s kyslíkom. Elektrické napätie vzniká pri štiepení molekúl vodíka na anóde, kedy dochádza k uvoľneniu elektrónov, ktoré sú zachytené a využité v elektrickom obvode. Elektróny sú potom privádzané na katódu, kde dochádza k štiepeniu molekúl kyslíka a ich reakcií s vodíkom. Elektróny z katódy sa naviažu na vznikajúce molekuly vody. Ciele práce Naším cieľom bolo zhotovenie funkčného prístroja na získavanie vodíka z vody.V praktickej časti našej práce sa zaoberáme zhotovením funkčného modelu prístroja, ktorý efektívne rozkladom vody za pomocou procesu elektrolýzy produkuje plynný vodík a kyslík. Jednou zo súčastí tohto prístroja je aj pulzný generátor, ktorý vytvára na povrchu elektród skin efekt a tým ich čiastočne chráni proti korózii. Toto zariadenie pracuje s rozpätím frekvencií 20 až 45 kHz. Naše zariadenie je nami upravenou verziou zariadenia, ktoré zostrojil Stanley Meyer v roku 1996. Návrh možných využití tohto systému v praxi. Jedným z cieľov našej práce je poukázať na možné využitie tohto alternatívneho zdroja energie v praxi, napríklad ako náhradu za niektoré súčasné neefektívne alebo ekologicky neudržateľné systémy. Materiál a metodika Elektrolýza, ktorú využíva náš prístroj, je elektrochemický jav, pri ktorom tok elektrického prúdu cez elektrolyt vyvoláva štiepenie molekúl elektrolytu na jednotlivé atómy. Atómy po rozštiepení nie sú elektricky neutrálne. Atómy vodíka sú kladne ionizované, takže vytvárajú „katióny“. Atómy kyslíka sú záporne ionizované, takže vytvárajú „anióny“. Katióny vodíka sa pohybujú k zápornej 186

elektróde, od ktorej prijímajú elektrón a zlučujú sa do molekúl vodíka H2. Anióny kyslíka sa pohybujú ku kladne polarizovanej elektróde a utvoria molekulu O2. Elektródy Na výrobu elektród sme použili tyč z nerezovej ocele. Tento materiál sme si zvolili pre jeho antikorózne vlastnosti. Počas práce na tomto projekte sme vystriedali viacero typov a rozmiestnení elektród. Obrázky testovaných elektród sú v časti „Prílohy“.V našom súčasnom prístroji máme osem elektród polarizovaných striedavo, ktoré vytvárajú pomyselný kruh. Toto zapojenie nevykazuje najvyššiu možnú účinnosť, ale pre predvádzacie účely to postačuje. Elektrický napájací zdroj. Náš projekt používa dva napájacie zdroje. Prvý je stabilizovaný zdroj na 12V pre napájanie frekvenčného meniča. Konštrukcia 1. zdroja: - Transformátor 230/12 V, - Štyri mostíkovo zapojené usmerňovacie diódy BA159:Umax=1000V,Imax=1A, - Vyhladzovací kondenzátor elektrolytický 1000µF:Umax=25V, - Stabilizátor L7812CV. Druhý zdroj je použitý na napájanie elektród ponorených v kvapaline. Zvolili sme napájací zdroj, ktorý dodáva napätie 115 V a jeho maximálne prúdové zaťaženie je 1,8 A. Hodnotu napätia 115 V sme zvolili na základe naštudovaných poznatkov z práce Stanleyho Meyera. Konštrukcia 2. zdroja: - Toroidný transformátor 115V / 1,8A, - Mostíkový usmerňovač B250C5000 / 3300 : Umax=600V, Imax=5A, - Vyhladzovací elektrolytický kondenzátor 1000µF: Umax=250V, - Zenerová dióda 1N5380B: 120V, 5W. Frekvenčný menič Použitý frekvenčný menič je elektronické zariadenie, ktoré spína jednosmerné napätie privádzané na elektródy ponorené v roztoku. Frekvencia spínania sa pohybuje medzi 20 až 50kHz. Elektrický prúd pulzujúci pri 22 – 44 kHz pozitívne ovplyvňujú množstvo vyprodukovaného plynu vďaka efektu čiastočnej molekulárnej rezonancie.Náš frekvenčný menič je upravenou verziou meniča, ktorý navrhol S. Mayer. Skin efekt Náš frekvenčný menič vyvoláva na povrchu elektród takzvaný skin efekt. Skin efekt je povrchový elektrický jav prejavujúci sa vyššou koncentráciou elektrického prúdu na povrchu vodiča v porovnaní s ostatnými časťami vodiča. Prejavuje sa tým viac, čím je vyššia frekvencia pretekajúceho prúdu. Skin efekt vyvolaný na povrchu elektród čiastočne znižuje opotrebenie elektród. Plošný spoj Vodivé cesty na plošnom spoji sme vytvorili presvecovaním fotocitlivej vrstvy. Takáto metóda je veľmi účinná a plošný spoj vyzerá veľmi úhľadne. Fotocitlivá vrstva je nanesená na plošný spoj (na pomedenej doske), na ktorú sa priloží návrh plošného spoja na priesvitnej fólii a následne sa to na niekoľko minút (v našom prípade na 4 minúty) položí pod UV lampu, ktorá vypáli do tejto vrstvy cesty podľa návrhu. Takto upravený plošný spoj sa vloží do roztoku chloridu železitého, kde sa zbytková meď rozpustí v roztoku. Následne sa plošný spoj očistí a ošetrí technickým liehom, aby sa zmyl prebytočný fotovoltický lak. Nakoniec sa plošný spoj nechá vysušiť a môžu sa do neho usadzovať súčiastky. Výsledky práce a diskusia Naše zariadenia na získavanie vodíka je v poradí už štvrtou nami zhotovenou verziou tohto zariadenia. V priebehu troch rokov po dobu, kedy sa zaoberáme touto problematikou, sme na zariadení urobili viacero zmien. Naše prvé zariadenie používalo ploché elektródy v sériovom zapojení. Zmenou plochých elektród na tyčové elektródy a ich paralelným zapojením sme dosiahli vyšší výkon zariadenia. Vzrástol nám prúd pretekajúci elektrolytom, čo zapríčinilo, že 187

sme produkovali viditeľne väčšie množstvo produkovaného plynu. Zmenou prešiel aj napájací zdroj nášho zariadenia. Všetky predošlé verzie boli napájané počítačovým zdrojom. Na napájanie frekvenčného meniča aj samotných elektród sme využívali jednu napäťovú vetvu s hodnotou napätia 12V a prúdovou zaťažiteľnosťou do 10A. Postupne sme inovovali aj roztok používaný v prístroji. Vyskúšali sme používanie hydroxidu sodného v destilovanej vode, aj v obyčajnej vode z mestského vodovodu. Použitím hydroxidu sodného sme zvýšili vodivosť vody, čím vzrástol pretekajúci prúd a stúpla produkcia plynu. Hydroxid sodný má ale nepriaznivý vplyv na elektródy, ktoré za jeho prítomnosti rýchlo podliehajú korózii. Bez použitia hydroxidu sodného je produkcia plynu pri napätí 12V pomerne nízka, čo sa ale dá vykompenzovať použitím vyššieho napätia privádzaného na elektródy cez frekvenčný menič a použitím typu elektród s menším rozstupom medzi jednotlivými vodivými plochami. Rozhodli sme sa nesnažiť sa zostrojiť zariadenie, ktoré by produkovalo čo najväčší objem plynu, pretože ako predvádzací model sa takéto zariadenie nehodí vzhľadom na vysoko výbušnú zmes plynov, ktoré produkuje. Naše zariadenie je funkčný model, ktorý ma predviesť jeden z možných spôsobov získavania vodíkového plynu. Závery práce Vytvorili sme prístroj na elektrolýzu vody, vďaka ktorej získame z vody plynný kyslík a vodík. Pri vývoji tohto prístroja sme sa snažili ho technicky vylepšovať a odstraňovať jeho nedostatky v rámci našich technických a finančných možností. Navrhované využitie v praxi. Navrhujeme využitie vodíka ako doplnkového paliva pre automobily, čím môžeme dosiahnuť ekonomickú úsporu vďaka efektívnemu využitiu paliva a nemenej dôležitá je aj redukcia produkovaných škodlivých a skleníkových plynov. Takéto riešenie je len dočasné vzhľadom na neustálu potrebu ropných derivátov ako hlavného paliva. Je to jedna z možností, ako redukovať nepriaznivé vplyvy súčasnej technológie do doby, kým by nebola vybudovaná dostatočne hustá sieť čerpacích staníc na čisto vodíkové palivo. Veľkým prínosom tejto technológie je fakt, že sa dá aplikovať na všetky druhy vozidiel, ktoré využívajú spaľovací motor bez nutnosti výmeny pohonnej jednotky. Zároveň navrhujeme využitie bioprodukcie vodíkového plynu vzhľadom na minimálne dopady na životné prostredie a fakt, že jediným odpadným produktom je biomasa, ktorá je energeticky využiteľná napríklad na vykurovanie.V oblastiach, ktoré nie sú vhodné na použitie bioprodukcie, by sa mohla uplatniť napríklad produkcia vodíka pomocou kombinácie elektrolytických prístrojov a fotovoltických panelov alebo veterných turbín. Veľkou výhodou je fakt, že elektrolytický proces nie je citlivý na kolísanie vstupného napätia, čo je veľký problém pri dodávke energie do siete. Použitá literatúra http://sk.wikipedia.org/wiki/Fotovoltick%C3%BD_%C4%8Dl%C3%A1nok http://en.wikipedia.org/wiki/Biohydrogen http://en.wikipedia.org/wiki/Biohydrogen_reactor http://en.wikipedia.org/wiki/Chlamydomonas_reinhardtii http://en.wikipedia.org/wiki/Electrolysis http://en.wikipedia.org/wiki/Hans_Gaffron http://en.wikipedia.org/wiki/Stanley_Meyer%27s_water_fuel_cell http://en.wikipedia.org/wiki/John_Kanzius http://en.wikipedia.org/wiki/Molecular_resonance http://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell Prílohy práce K projektu sú přiložené videá nášho experimentálneho generátora vodíka. Na prvom videu je vidieť, ako sa na elektródach tvoria bublinky plynu extrahovaného z vody. http://www.youtube.com/watch?v=0O0v0lSFNoU&feature=youtu.be Na druhom videu vidieť približné hodnoty napätia a prúdu pri prevádzke. http://www.youtube.com/watch?v=4VB_T8Fgf8A&feature=youtu.be 188

ukážka typov elektród


elektródy zhotovené pre projekt

Richard Melichar, Adrián Kollár Stredná priemyselná škola elektrotechnická, Komenského 44, Košice Porovnávanie svetelných zdrojov Ing. Ingrid Kolembusová, Ing. Eva Zeleňáková

Úvod Prvá myšlienka zostrojiť model pre meranie a porovnávanie najpoužívanejších typov žiaroviek – svetelných zdrojov, sa zrodila pri meraní laboratórnej práce v 4. ročníku, kde bolo našou úlohou odmerať spotrebu elektrickej energie elektromerom za určitý čas, pričom sme mali zapojené 3 klasické žiarovky. Vtedy sa zrodil nápad pozapájať rôzne typy žiaroviek ako halogénovú žiarovku či úspornú žiarivku a skúsiť postupne odmerať ich svietivosť, spotrebu a cenu, ktorú bežne platíme doma za spotrebovanú elektrickú energiu. Panel, ktorý sme mali, mal viacero nedostatkov, najmä neumožňoval zapínať a vypínať jednotlivé žiarovky. Tak sme sa rozhodli, že sa do toho pustíme s cieľom zostrojiť funkčný model panelu s lepšími možnosťami merania, kde by sme mohli urobiť merania jednotlivých druhov svetelných zdrojov pri rovnakom príkone a odmerať ich svietivosť. Následne by sme určili tú najvýhodnejšiu pre domáce svietenie, čím by sme poukázali na jej výhody a praktické využitie do budúcna. Charakteristické pojmy Svetlo - je elektromagnetické žiarenie, ktoré je vďaka svojej vlnovej dĺžke viditeľné okom. Všeobecnejšie, je to elektromagnetické vlnenie, od infračerveného po ultrafialové. Tri základné vlastnosti svetla (elektromagnetického vlnenia) sú svietivosť (amplitúda), farba (frekvencia) a polarizácia (uhol vlnenia). Kvôli dualite častice a vlnenia má svetlo vlastnosti ako vlnenia, tak aj častice. Elektromagnetické žiarenie - je prenos energie v podobe elektromagnetického vlnenia. Elektromagnetické vlnenie alebo elektromagnetická vlna je lokálne vzniknutá zmena elektromagnetického poľa, periodický dej, pri ktorom dochádza k priestorovej a časovej zmene vektora intenzity elektrického poľa a súčasne vektora magnetickej indukcie. Elektromagnetické žiarenie zahŕňa elektromagnetické spektrum: gama žiarenie, röntgenové žiarenie, ultrafialové žiarenie, viditeľné žiarenie, infračervené žiarenie, mikrovlnné žiarenie a rádiové žiarenie. Šíri sa vákuom, priesvitnými a priehľadnými látkami. Rýchlosť svetla je podľa teórie relativity najväčšia možná rýchlosť vo vesmíre. Avšak podľa Hawkingovej teórie môže svetlo uniknúť z čiernej diery v podobe nízkoenergetických fotónov, ktoré sa pohybujú 189

rýchlosťou väčšou ako je rýchlosť svetla. Človek je zrakom schopný vnímať len úzku oblasť spektra od cca 380nm do 760nm, nazývanú viditeľné svetlo. Niektoré živočíchy sú schopné vidieť aj v iných oblastiach spektra. Rýchlosť svetla - Rýchlosť svetla bola v histórii veľakrát meraná. Prvé presné meranie vykonal Dán Ole Rømer v roku 1676. Pozorovaním planéty Jupiter vyrátal rýchlosť svetla na 227 000km/s. Prvé úspešné meranie pozemskými prostriedkami vykonal Hippolyte Fizeau v roku 1849. Fizeau poslal zväzok svetla na zrkadlo vložiac mu do cesty točiace sa ozubené koleso. Pri známej rýchlosti otáčania kolesa vyrátal rýchlosť svetla na 313 000km/s. Presné merania určili rýchlosť svetla na 299 792 458m/s. Rýchlosť svetla je vo všetkých smeroch vo vákuu rovnaká a nezávisí od vzájomného pohybu zdroja a pozorovateľa. Viditeľné svetlo - je časť elektromagnetického spektra s frekvenciou 7,5×1014Hz až 3,8×1014Hz, kde rýchlosť (c), frekvencia (f alebo ν), a vlnová dĺžka (λ) zachovávajú vzťah a rýchlosť svetla vo vákuu c0 je konštanta. Vlnová dĺžka viditeľného svetla vo vákuu, je teda 380nm (fialová zložka) až 780nm (červená zložka). Presnejšie povedané, tento rozsah je viditeľným svetlom pre človeka. 1. Vlastný projekt Pred začatím prác, sme si najprv pripravili postup práce a spoločné nápady a myšlienky vyhodnotili. Zhodnocovali sme: � konštrukciu a dizajn, � finančnú náročnosť, � dostupnosť materiálov, � čas práce a celkovú náročnosť práce. Po konzultácii a následnom schválení nášho projektu sme sa pustili do zostrojenia panelu. Bolo potrebné získať viacero informácii pre správne navrhnutie materiálu, veľkosti a prispôsobenia celého panelu pre meranie. Zabezpečili sme si meracie prístroje (ampérmeter, voltmeter, luxmeter) a ako regulovateľný zdroj elektrickej energie sme použili autotransformátor napájaný z elektrickej siete 230V, 50Hz. Na vytvorenie rovnakých podmienok pri meraní jednotlivých svetelných zdrojov sme použili plechovú nádobu, ktorou zakrývame svetelný zdroj. Svietivosť meriame sondou z luxmetra 1.1 Panel Snažili sme sa vytvoriť čo najjednoduchšiu verziu panela tak, aby zároveň zvládol všetky požiadavky na merania a súčasne bol prispôsobený rôznym typom svetelných zdrojov. 1.2 LED žiarovka Nami vytvorená LED žiarovka obsahuje celkovo 45 diód (14 modrých a 31 bielych). Pre napájanie zo siete sme museli vytvoriť vhodný usmerňovací obvod. Keďže sa pre malé výkony a rozmery nehodil transformátor, použili sme preto kapacitné zrážanie pomocoukondenzátora a rezistora, ktorý zabezpečoval vybíjanie kondenzátora po vypnutí. Na usmernenie napätia sme použili mostík s diódami. 2. Dosiahnuté výsledky Na jednotlivých svetelných zdrojoch sme odmerali napätie a prúd, z hodnôt ktorých sme vypočítali výkon pomocou vzorca . Získané výsledky sme zapísali do tabuliek, ktoré sme v programe Microsoft Excel premietli do grafov. Bohužiaľ, kvôli nízkemu rozsahu luxmetra sa nám nepodarilo odmerať detailnejšie výsledky pri používaní svetelných zdrojov v praxi, keďže pri sieťovom napätí mali všetky žiarovky hodnotu luxov nad najvyššiu možnú hodnotu rozsahu nášho luxmetra.

LUX 1000

U [V] 108

I [mA] P [W] 125

13,5

190

2000 3000 4000 5000 >5000

122 134 144 152 230

133 140 145 150 184

LUX

U [V]

I [mA] P [W]

LUX

U [V]

I [mA] P [W]

LUX

U [V]

I [mA] P [W]

tabulka klasickej žiarovky 91 0,5 1000 96 1,3 2000 104 2,76 3000 114 4,92 4000 126 7,65 5000 230 30 >5000 tabulka žiarovky LED

16,23 18,76 20,88 22,8 42,32

0,05 0,12 0,29 0,56 0,96 6,9

116 90,8 10,53 1000 135 98 13,23 2000 148 102,8 15,21 3000 161 107 17,23 4000 172 110,8 19,06 5000 230 130 29,9 >5000 tabulka ECO halogénovej žiarovky

1000 2000 77 33,5 3000 84 34 4000 94 34,7 5000 230 34 >5000 tabulka kompaktnej žiarovky

2,58 2,86 3,26 7,82

3. Záver Zostrojili sme funkčný model na porovnávanie výkonov svetelných zdrojov, s ktorým sme dosiahli nami požadované výsledky. Hodnota prúdu je nestabilná pri každom zdroji svetla a kolíše v odchýlke 0,05mA. Zistili sme, že je naozaj dôležité, aký typ svetelného zdroja používame. KLASICKÁ ŽIAROVKA: � Má vysoké straty pri premene elektrickej energie na svetelnú energiu, čo znamená, že spotreba elektrickej energie je najvyššia zo všetkých svetelných zdrojov. � Meraná 40W žiarovka vykazovala pri sieťovom napájaní 230V príkon o 2,32W viac, ako je deklarované na samotnej žiarovke, čo sa z dlhodobého hľadiska môže odraziť na zvýšených výdavkoch za el. energiu. LED ŽIAROVKA: � Nami vytvorená LED žiarovka má nízke straty pri premene elektrickej energie na svetelnú enegiu. � Všimli sme si, že z estetického hľadiska má LED žiarovka vyskladaná z bielych LED diód najčistejšie svetlo a zhodnotili sme, že je vďaka nízkej teplote, čistého svetla a nízkej spotreby elektrickej energie vhodná do detských izieb a miestností, kde je svetlo zapnuté dlhšiu dobu. 191

ECO HALOGÉNOVÁ ŽIAROVKA: � Veľmi podobná klasickej žiarovke, svetlo, čas rozsvietenia aj vzhľad je rovnaký. � Tým, že táto žiarovka má vo vonkajšej sklenenej banke ešte jednu vnútornú sklenenú banku, obmedzili sa straty vzniknuté pri premene energií, žiarovka nie je ani po dlhšej dobe horúca na dotyk, zároveň je podľa nášho merania o 29,35% výhodnejšia ako klasická žiarovka, čo je približne rovnaká hodnota, aká je napísaná na obale žiarovky. ÚSPORNÁ ŽIAROVKA (KOMPAKTNÁ ŽIARIVKA): � Vysoká svietivosť už pri nízkom napätí, takže bolo nemožné odmerať hodnoty pri 1000 a 2000 luxoch, keďže napätie potrebné na nastavenie týchto hodnôt bolo nižšie ako napätie potrebné na rozsvietenie žiarivky. � Podľa vyšších hodnôt svietivosti, a podľa hodnoty prúdu nameraného pri napätí 230V sme zistili, že je ekonomicky veľmi výhodná a odporúčame ju využívať v domácnosti. Záver: Náš projekt plánujeme v budúcnosti rozšíriť aj o iné typy svetelných zdrojov, čo nám umožní porovnať takmer všetky dostupné svetelné zdroje a tým zvýšiť efektivitu nášho panelu a merania.

30. PROJEKT Žák: Škola: Téma projektu:

Andrej Molnár, Andrej Barabáš Stredná odborná škola technická, 1. mája 22, Zlaté Moravce Multimediálny stĺp veřejného osvetlenia

Úvod Jeden z najperspektívnejších spôsobov výroby elektrickej energie je zužitkovanie slnečného žiarenia a veternej energie, ktoré ako bohatý energetický zdroj sú k dispozícii zadarmo a neobmedzene. Obrovské množstvo energie dopadajúce na povrch Zeme zo Slnka (89 petawattov) by súčasnú celosvetovú spotrebu pokrylo 6000krát. Akokoľvek moderne a prevratne termín veterná energia môže znieť, spomedzi obnoviteľných zdrojov energie je to jeden z tých s najdlhšou tradíciou. Dôležité je tiež si uvedomiť doplnkovú úlohu malej veternej elektrárne, ktorú môže spĺňať popri inom zdroji energie - predovšetkým slnku. Spojenie slnečnej a veternej energie je v určitom zmysle ideálne. Za slnečných dní je možné elektrinu aj ohrev vody zabezpečiť pomocou kolektorov a fotovoltaických článkov a naopak v období "zlého" počasia kedy je menej slnka ale zvyčajne o to viac vetra energiu dodáva práve veterná elektráreň. Táto nepriama úmernosť sa uplatňuje predovšetkým v prechodných obdobiach. V lete dominuje energia zo slnka a v zime preberá jej úlohu vietor. Slovensko svojou vnútrozemskou polohou nespĺňa podmienky ideálnej veternej krajiny, to však neznamená, že energia z vetra je u nás nevyužiteľná. V našom projekte na tému „Multimediálny stĺp verejného osvetlenia“ chceme poukázať na to, že fotovoltaika a veterná energia majú budúcnosť. Danú tému sme si vybrali preto, že nás zaujíma čistá a ekologická výroba elektriny. Zaujímajú nás technológie šetrné k životnému prostrediu s dlhodobou perspektívou. Ide o technológiu budúcnosti. Výstupom projektu je návrh a zhotovenie multimediálneho stĺpu verejného osvetlenia napájaného solárnou energiou a veternou energiou. Funkčný model v sebe obsahuje verejné osvetlenie na báze LED svietidla, kamerový monitorovací systém a obecný rozhlas. Všetko je riešené bezdrôtovou technológiou a bez potreby externého zdroja napájania. Celý hybridný systém je energeticky sebestačný a akumulátory zabezpečujú bezproblémovú a nepretržitú prevádzku 24 hodín denne, po celý rok. 192

Zámerom projektu je priblížiť problematiku solárnej energie a veternej energie ako jedných z možností obnoviteľných zdrojov energie. Po získaní dostatočných teoretických vedomostí k danej problematike, sme absolvovali praktické merania v laboratórnych podmienkach solárnej učebne v škole. Následne sme si prakticky vyskúšali danú problematiku. Priamo v učebni si na praktických príkladoch overujeme fungovanie regulátora napätia, správanie sa akumulátorov, AC meniča a ďalších elektronických komponentov používaných ako súčasti solárnych systémov. Kvôli získaniu praktických zručností sme mali možnosť vyskúšať si jednotlivé spôsoby zapojenia a ich správnosť overiť pokusnými meraniami prúdu, napätia a výkonu za rôznych svetelných podmienok. S výrobou elektrickej energie zo slnečného svetla a s výrobou fotovoltaických článkov sme mali možnosť oboznámiť sa pri exkurzii vo firme Solaris Slovakia v Zlatých Moravciach. Naša škola spolupracuje s touto firmou a v rámci vyučovania môžeme absolvovať odborné stáže. Počas stáží môžeme vidieť proces výroby solárnych článkov so špeciálnym zameraním na technológiu výroby a testovanie, od úplného začiatku procesu až po konečný produkt. 1. 1. Fotovoltaika Je výraz odvodený z gréckeho slova „photos“ svetlo a z mena talianskeho fyzika Alessandra Voltu. Fotovoltaika znamená priamu premenu slnečnej energie na elektrinu. Tento jav sa využíva vo fotovoltaických článkoch. Objav fotovoltaického javu sa pripisuje Alexandrovi Edmondovi Becquerelovi, ktorý ho objavil ako devätnásťročný mladík pri experimentoch v roku 1839. V roku 1904 ho fyzikálne popísal Albert Einstein a v roku 1921 mu bola za „prácu pre rozvoj teoretickej fyziky, hlavne objav zákona fotoelektrického efektu“ udelená Nobelova cena. Už v roku 1916 potom ďalší držiteľ tejto ceny Robert Millikan experimnentálne potvrdil platnosť princípu fotovoltaického javu. Prvotné pokusy s fotočlánkami spadajú do obdobia sedemdesiatych rokov 19. storočia, kedy boli prvýkrát zistené zmeny vodivosti selénu pri jeho osvetlení a okolo r. 1883 bol zostrojený prvý selénový článok s tenkou vrstvou zlata (Charles Fritts, účinnosť pod 1 %). Prvý patent na solárny článok bol podaný v roku 1946 Rusellom Ohlom, ktorý tiež stál na začiatku rozvoja kremíkových solárnych článkov (1941). Prvý skutočný fotovoltaický článok s 6 % účinnosťou bol vyrobený z kryštalického kremíku v roku 1954 v Bellových laboratóriách. Väčší rozvoj fotovoltaiky nastáva v šesťdesiatich rokoch s nástupom kozmického výskumu, slnečné články slúžia ako zdroj energie pre družice. Vôbec prvou družicou využívajúcou k zisku energie slnečné lúče bol ruský Sputnik 3, vypustený 15. mája 1957. V období prvej veľkej ropnej krízy v roku 1973 viacero krajín začalo investovať do vývoja a výroby fotovoltaických článkov. Súčasný stav na trhu solárnych článkov je charakterizovaný stálym nárastom výroby približne o 20 % každý rok. Hnacou silou tohto vývoja je snaha o budúcu nezávislosť na dovážaných fosílnych palivách a zlepšenie životného prostredia. Ukazuje sa, že problematika klimatických zmien môže výrazne ovplyvniť rýchlosť rozvoja priemyslu slnečných článkov. Obnoviteľné zdroje energie sú totiž riešením, ako znížiť emisie uhlíka do atmosféry, a tak zastaviť globálne otepľovanie. Túto výzvu už pochopili aj veľké ropné spoločnosti ako napr. Shell, ktorý vybudoval v roku 1999 v Nemecku najväčší závod na výrobu solárnych článkov na svete. Dnes produkujú články s celkovou kapacitou 20 MW ročne s výhľadom na zvýšenie výroby až na 25 MW ročne. 1. 2 Štruktúra solárneho článku Elektrická energia sa v solárnom článku vyrába na spoji dvoch kremíkových vrstiev, ktoré sa líšia svojimi vlastnosťami. Jedna vrstva kremíka sa vďaka prímesí atómov fosforu vyznačuje nadbytkom elektrónov (záporných nábojov) a označuje sa ako „N – vrstva“. Druhá vrstva kremíka je obohatená atómami bóru, čím v nej vzniká nedostatok elektrónov, označuje sa ako „P – vrstva“ a má kladný náboj. Medzi oboma vrstvami vzniká tzv. P – N prechod, ktorý je pri dopade slnečného žiarenia aktivovaný a pripojenými vodičmi tečie medzi oboma vrstvami elektrický prúd. P – N prechod je polovodič, na rozdiel od striedavých elektrických zariadení prúd tečie len jedným smerom – od záporného pólu ku kladnému. Keď na tento polovodič dopadá slnečné žiarenie (alebo žiarenie z iného svetelného zdroja), napätie medzi oboma pólmi 193

má hodnotu asi 0,5 Voltu a pretekajúci prúd je úmerný intenzite svetelného žiarenia (množstvu dopadajúcich fotónov). V každom slnečnom článku je napätie takmer konštantné a prúd je závislý na veľkosti článku a intenzite žiarenia. Napätie solárneho panelu skladajúceho sa z viacerých článkov býva zvyčajne 12 resp. 24 V. Fotovoltaické články sa spájajú do panelov, v ktorých sú navzájom poprepájané a chránené skleneným krytom. Čím je plocha panelu a intenzita žiarenia väčšia, tým väčší prúd nimi tečie. Výkon panelov sa vyjadruje hodnotou tzv. špičkového výkonu (Wp), čo je výkon zariadenia pri definovaných podmienkach pri intenzite slnečného žiarenia 1 000 W/m2 a pri teplote 25 °C. Tieto podmienky sa dosahujú za dobrého počasia, keď sa Slnko nachádza v najvyššom bode na oblohe. Na dosiahnutie výkonu 1 Wp pri týchto podmienkach je potrebný článok s rozmermi asi 10 x 10 cm. Výhodou slnečných fotovoltaických článkov je, že pracujú bezpečne, ticho, nepotrebujú žiadne palivo, neprodukujú odpad, nemajú žiadne pohyblivé časti a preto nepotrebujú ani údržbu. Hoci v súčasnosti tieto články generujú elektrinu drahšie ako iné zdroje, sú konkurencieschopné v aplikáciách, kde je zavedenie elektrickej energie obmedzené, nemožné, alebo kde by náklady na elektrické siete a vybudovanie elektrárne boli vysoké (odľahlé osady, vysokohorské budovy, čerpanie vody na púšťach a iné). 1. 3. Technológia slnečnej energie Hoci solárne články neobsahujú žiadne pohyblivé časti, javia sa navonok ako jednoduché zariadenia, ukrývajú v sebe veľmi čisté polovodičové materiály, ktoré sú podobné tým, ktoré sa používajú v mikroprocesoroch počítačov. Solárny článok pracuje na fyzikálnom princípe toku elektrického prúdu medzi dvoma prepojenými polovodičmi s rozdielnymi elektrickými vlastnosťami, na ktoré dopadá slnečné žiarenie. Sústava článkov vytvára modul alebo panel, ktorý vzhľadom na svoje elektrické vlastnosti je zdrojom jednosmerného prúdu. Jednosmerný prúd na rozdiel od striedavého tečie len jedným smerom. Tento prúd využíva mnoho elektrických zariadení. Striedavý prúd na rozdiel od jednosmerného neustále mení smer smer toku v pravidelných intervaloch. Dnešné solárne články sa takmer výlučne vyrábajú z kremíka. Približne 80 % všetkých článkov je vyrobených z kryštalického kremíka (polykryštalického alebo monokryštalického) a asi 20 % sú tzv. amorfné (nekryštalické) kremíkové články nanesené na podklad vo forme tenkého filmu o hrúbke tisíciny milimetra. Kryštalické články sú tmavo modré a pripomínajú ľadové štruktúry. Amorfné články vyzerajú hladko a menia farbu v závislosti na tom, pod akým uhlom na ne pozeráme. Monokryštalické články majú najvyššiu účinnosť premeny svetla na elektrinu avšak sú drahšie ako polykryštalické články. V laboratórnych podmienkach sú dnes vyvíjané články, ktoré sú založené i na iných materiáloch ako je kremík. Sem patria napr. kadmium, sulfát teluridové články, články na báze medi, india a gália a iné. Účinnosť fotovoltaických článkov v závislosti na type substrátu: � 4 - 8 % pri použití amorfného kremíku � 10 - 18,5 % pri použití polykryštalického kremíku � 13 - 17 % pri použití monokryštalického kremíku pre bežné nasadenie � 34 % pri kvalitných monokryštalických článkov pre kozmické účely 1.4. Veterná energia. Na výrobu elektrickej energie sa využíva aj sila vetra. Princíp je jednoduchý: vrtule s viacerými lopatkami sa otáčajú v závislosti od rýchlosti a smeru vetra a roztáčajú turbínu, ktorá vyrába elektrickú energiu. Tento spôsob využívania veternej energie má svoje výhody aj nevýhody. V porovnaní s klasickými elektrárňami je inštalácia veterných turbín jednoduchá a je možné ich v relatívne krátkej dobe postaviť a pripojiť do verejnej siete. Technicky jednoduchý spôsob priamej premeny energie vetra na elektrickú energiu je veľkou výhodou veternej energie na rozdiel napríklad od energie biomasy. Rentabilita a efektivita veterných elektrární však veľmi závisí od poveternostných podmienok a členitosti terénu. Na rozdiel od solárnych článkov, ktoré nemajú žiadne pohyblivé časti, mechanické časti veterných turbín kladú veľké nároky na ich konštrukciu a kvalitu použitých materiálov. Preto je výstavba veternej elektrárne kapitálovo pomerne náročná. 194

Potenciál veternej energie na Slovensku sa odhaduje na úrovni asi 4 000 GWh ročne, čo sú asi 4 % celkovej spotreby elektriny v SR (t.j. asi 1 % celkovej spotreby energie v SR). U nás sa však na rozdiel od iných krajín EÚ – najmä Rakúska, Dánska alebo Nemecka - veterná energia zatiaľ takmer nevyužíva. Časť verejnosti im vytýka hlučnosť a najmä neprimeraný zásah do vzhľadu krajiny. 1.5. Technológia veternej energie Elektráreň používaná v súčinnosti napríklad so solárnym zariadením nebude vyžadovať celoročne vyvážené prúdenie vetra, dôležitá bude hlavne situácia v zimných mesiacoch. Zloženie veternej elektrárne ��rotor ��generátor ��prevodovka ��systém natáčania do smeru vetra ��stožiar a rám strojovne ��regulačný systém Rotor je časť veternej elektrárne, ktorá sa vo vetre roztáča a energia ktorú takto "polapíme" sa potom premieňa na elektrinu alebo mechanickú prácu a môžeme ju využiť. Existujú štyri v teórii dostatočne prepracované a dlhou praxou overené typy veterných motorov, ktorých použitie je už bežnou záležitosťou kdekoľvek na svete. Vrtuľa Spomedzi všetkých veterných motorov má najväčšiu účinnosť (približne 58 %). Ak predpokladáme, že účinnosť prevodu medzi mechanickou energiou a elektrickou energiou je 80 %, potom celková účinnosti takejto elektrárne môže dosahovať až 40 - 45 %. Je to rýchlobežný typ veterného motora čo znamená že maximálnu účinnosť dosahuje pri rýchlobežnosti (rýchlobežnosť je pomer obvodovej rýchlosti končekov listov rotora a rýchlosti vetra, čo v praxi znamená že vrtuľa otáčajúca sa rýchlosťou vetra má rýchlobežnosť 1 zatiaľ čo vrtuľa otáčajúca sa desaťnásobnou rýchlosťou má rýchlobežnosť 10). Výhody vrtule: - malý počet listov - nižšia cena než pri mnoho lopatkovom mechanizme - namáhanie listov poryvmi vetra je menšie pretože sú dimenzované pre výrazne väčšie odstredivé sily - v pokojovom stave nie je tlak na os otáčania spôsobovaný vlastnou váhou vrtule príliš veľký, dochádza teda k menšej únave materiálu Nevýhody vrtule: počiatočný točivý moment je veľmi malý preto je nutné tieto mechanizmy vybaviť elektrickým rozbehom alebo dvojstupňovou reguláciou - kde je vrtuľa pri rozbehu viacej naklonená do horizontálneho smeru a v momente kedy dosiahne dostatočnú rýchlosť sa nastaví do pracovnej polohy Výkon |P| Ktorý je možné získať pri danom priemere vrtule (D) a rýchlosti vetra (v) je možné vypočítať zo vzorca: P = 0,2 v2 D3 Lopatkové koleso je pomalobežný veterný motor, obvyklý počet lopatiek sa pohybuje medzi 12 a 24, priemer kolesa medzi 5 až 8 metrov, maximálnej účinnosti je dosahované pri rýchlobežnosti 1. Pomalobežný motor dosahuje 75 % účinnosti rýchlobežného motora, je vhodnejší pre čerpanie vody Výkon je možné vyrátať zo vzorca: P = 0,15 v2 D3 Darrieov motor skladá sa z 2 a viac krídel rotujúcich okolo vertikálnej osi Výhody Darrieovho motora: - vysoká účinnosť - možnosť umiestnenia generátoru do spodnej časti stožiaru - jednoduchá konštrukcia Nevýhody Darrieovho motora: - zlá schopnosť rozbehu (zvyčajne je nutný nútený rozbeh) Savoniov rotor je tvorený dvomi polvalcami, maximálnu účinnosť dosahuje pri rýchlobežnosti 0,9 až 1. Nevýhody Savoniovho rotora: - z tvaru vyplývajúca existencia dvoch mŕtvych uhlov, kde nevzniká prakticky žiadny točivý moment - pomerne malá účinnosť Výhody Savoniovho rotora: - veľmi jednoduchá konštrukcia - nízka cena Z porovnania výhod a nedostatkov Darrieovho a Savoniovho motoru jasne vyplýva, že kombináciou týchto dvoch typov je možné vytvoriť veľmi efektívny a perspektívny typ veterného motora, kde Savoniov motor zabezpečuje jednoduchý rozbeh aj pri nízkych rýchlostiach vetra a potom nastupuje Darrieov motor s omnoho väčšou účinnosťou. Generátor Základné typy generátora sú: � jednosmerný � synchrónny 195

� asynchrónny V malých veterných elektrárňach sa zväčša používajú jednosmerné generátory vhodné pre dobíjanie akumulátorov, pretože produkujú jednosmerný prúd ktorý je možné v akumulátoroch bez problémov ukladať, dá sa použiť aj striedavý generátor v takom prípade však nutné sústavu vybaviť aj vhodným usmerňovačom. V stredných a veľkých veterných elektrárňach sa používajú hlavne synchrónne alebo asynchrónne generátory. Výhody synchrónnych generátorov: veľká účinnosť - nízke pracovné otáčky - schopnosť pracovať aj pri vysokých otáčkach - z toho vyplývajúca použiteľnosť pre veľký rozsah rýchlostí vetra Nevýhody synchrónnych generátorov: - vysoká cena v porovnaní s asynchrónnymi generátormi - komplikovaný riadiaci a kontrolný systém z dôvodu nutnosti pripojiť generátor na sieť presne v momente kedy napätie a priebeh fáz na jeho svorkách zodpovedajú tým v sieti Výhody asynchrónnych generátorov: - lacnejšia konštrukcia - veľmi jednoduché pripojenie ku sieti - pri pripojení ku sieti sa neprejavujú oscilačné javy - možnosť pripojenia k sieti aj keď sa otáčky generátora líšia od synchrónnych až do 5 % - možnosť použitia pri rozbehu motora elektrárne - používa sa hlavne u rýchlobežných elektrární kde je rozbehový moment nedostatočný na samostatný rozbeh. Nevýhody asynchrónnych generátorov:Pri rozbehu generátor odoberá zo siete prúd pre vytvorenie vlastného magnetického pola, je to však malá nevýhoda ktorú možno vyrovnať použitím batérie kondenzátorov. Systém natáčania rotora do smeru vetra Pri starobylých mlynoch žiadny automatický systém natáčania do smeru vetra neexistoval a tak sa lopatky natáčali ručne. Dnes však existuje viacero bez obslužných spôsobov od jednoduchých mechanických "fígľov" až po náročnejšie mechanizmy s vlastným motorom. Štandardne sa používajú tieto mechanizmy: - chvostová plocha - je používaná hlavne pri malých elektrárňach do 5 kW, je to konštrukčne veľmi jednoduché riešenie, kedy sa plocha pevne pripojená na strojovňu elektrárne otáča po smere vetra a tak zaručuje že rotor je vždy natočený kolmo na smer vetra. Je to veľmi spoľahlivý a minimálne poruchový systém jeho nevýhodou je však že pri náhlych zmenách prúdenia vetra je strojovňa otáčaná veľmi prudko a tak vznikajú tlaky urýchľujúce únavu materiálu predovšetkým na hriadeli a tiež celkovej nosnej konštrukcii elektrárne. - bočné pomocné rotory - je to mierne zložitejší mechanizmus, kde dve vrtuľky po bokoch strojovne otáčajú celé jej telo pomocou sústavy ozubených kolies. Výhodou je postupné otočenie a teda minimálna námaha hriadeľa. - natáčanie pomocnými motormi - sú používané pri väčších elektrárňach s ťažšou strojovňou. Sú to komplikované mechanizmy pozostávajúce zo snímacieho, hodnotiaceho, riadiaceho a akčného prvku - elektromotora. Výhodou je pozvoľné a presné natočenie strojovne do smeru vetra, nevýhodou je finančná a technická náročnosť. Pri veľkých elektrárňach je však takýto mechanizmus nevyhnutnosťou.) Tiež je potrebné zariadenie, ktoré ochráni elektráreň v prípade príliš silného vetra. V zásade sú dve možnosti, otočenie strojovne elektrárne do takého smeru, aby vrtuľa vyvolávala čo najmenší odpor vzduchu, alebo natočenie jednotlivých lopatiek vrtule v smere vetra. Regulačné a kontrolné prvky Od najjednoduchších čisto mechanických systémov používaných v domácich kutilských verziách veterných motorov až po komplikované počítače nutné k prevádzke niekoľko megawattových elektrární existuje mnoho možností a úrovní takéhoto vybavenia, nie je v našich možnostiach všetky ich obsiahnuť v tejto práci ale priblížme si aspoň stručne ich úlohu. - ovládacie a kontrolné prvky - umožňujú reguláciu a kontrolu chodu elektrárne - systém regulácie vrtule zabezpečuje stálosť otáčok vrtule a jej brzdenie v prípade nutnosti - kontrolný systém - čidlá sprostredkujúce rôzne informácie o aktuálnom stave chodu elektrárne - systém pripojenia k sieti - rozhodujúcim spôsobom môže ovplyvniť efektivitu elektrárne, čiže aj jej návratnosť, rozhoduje o momente pripojenia a odpojenia elektrárne k sieti. 2 Cieľ práce Zhotoviť funkčný model „Multifunkčný stĺp verejného osvetlenia“ a získať a prehĺbiť vedomosti a praktické zručnosti pri zapájaní fotovoltaických článkov a veterných generátorov, tiež získať 196

nové zručnosti pri stavbe mechanických a elektronických častí zariadenia a prehĺbiť si kompetencie pri stavbe a prevádzke wifi siete, vrátane jej bezpečnosti a spoľahlivosti. Výsledok našej práce môže slúžiť v obciach a mestách. Náš funkčný model v sebe obsahuje verejné osvetlenie na báze LED svietidla, kamerový monitorovací systém a obecný rozhlas. Všetko je riešené bezdrôtovou technológiou a bez potreby externého zdroja napájania. Celý hybridný systém je energeticky sebestačný a akumulátory zabezpečujú bezproblémovú a nepretržitú prevádzku 24 hodín denne, po celý rok. 3 Materiál a metodika Multifunkčný stĺp je ideálny na použitie v obciach a mestách, keď v sebe spája všetky potrebné funkcie. Navyše prevádzkovateľovi prináša jednoduchú montáž, bez rozkopávok a úsporu elektrickej energie, nakoľko je náš systém energeticky sebestačný. Napájanie systému zabezpečujeme pomocou fotovoltaického článku a veterného generátora. Fotovoltaický článok nášho hybridného systému je vyrobený z polykryštalického kremíka. Tento článok má vyššiu účinnosť, ako amorfný kremíkový článok a zároveň je cenovo dostupnejší ako monokryštalický kremíkový článok. Použili sme polykryštalický článok s výstupným napätím 12V a špičkovým výkonom Wp = 60W. Veterný generátor sme volili najmä s ohľadom na jeho rozmery a cenovú dostupnosť. Vybrali sme si veterný generátor firmy RUTLAND s označením 504. Tento generátor má nasledovné parametre: • bezpečná turbína, vytvorená jednoduchým vstrekovaním plastickej hmoty sa skladá zo šiestich samonosných lopatiek chránených vonkajším prstencom • moderné vysoko odolné materiály použité na stavbu generátora a jeho príslušenstva, vinutia generátora hermeticky uzavreté GRP púzdrením • použitý 3-fázový generátor má tichý chod bez elektrického rušenia • montáž na tyč alebo stožiar s vnútorným priemerom 31 mm a max. vonkajším priemerom 38 mm • priemer rotora 51 cm váha 3,5 kg • napätie 12 VDC • menovitý výkon – 60W Pre bezproblémový chod zariadenia i pri výpadku slnečnej a veternej energie, sme napájací okruh doplnili o akumulátor. Konkrétne sme použili 4 kusy bez údržbových kyselinových akumulátorov o menovitom napätí 12VDC a kapacite 69Ah. Jednotlivé akumulátory sme zapojili paralelne, čím napätie zostalo na hodnote 12 Voltov, ale zvýšil sa nám výkon a kapacita. Takýmto zapojením dosiahneme cca 276Ah a cca 3320Wh. Tieto parametre sú dostatočné aj na preklenutie dlhšieho obdobia bez slnečného žiarenia a bez vetra. 4. Výsledky práce Napájací okruh je prispôsobený požiadavkám na napájanie jednotlivých častí: • IP kamera - 5VDC • LED svietidlo, zosilňovač, wifi router – 12VDC Na snímanie chráneného objektu sme vybrali IP kameru TP-Link TL SC3130. Vlastnosti IP kamery : • Senzor: CMOS • Objektív: F2.0, 4,0 mm • Digitálny zoom: 10x • Minimálne osvetlenie: 0,5 lux • Video kompresia: Motion JPEG,MPEG-4 Part 2 (ISO/IEC14496-2) • Rozlíšenie: Až 30 snímok/s pri 640 x 480, 320 x 240, 160 x 120 bodov • Upozornenie cez TCP, email, HTTP • Audio: Dvojcestné (plne duplexný), vstup pre externý mikrofón • Užívatelia: 5 súčasných používateľov, ľubovoľný počet užívateľov multicastu 197

• Zabezpečenie: Prístup chránený užívateľským menom a heslom, HTTPS šifrovanie Umožňuje WIFI, alebo LAN pripojenie do počítačovej siete. Má prevedenie na vnútorné použitie, preto sme ju umiestnili do vodotesnej krabice, čo umožňuje jej inštalovanie aj v miestach, kde sú nepriaznivé poveternostné vplyvy. V prípade požiadavky môže byť kamera zamenená na vonkajšiu, bez potreby ďalších úprav. WIFI signál z kamery, vysielajúcej na 2,4 GHz je pripojený do počítačovej siete, obmedzený dosah WIFI vysielača integrovaného v kamere je možné zvýšiť pripojením univerzálneho WIFI komponentu. Signál z kamery privedieme na počítač s inštalovaným softvérom pre nahrávanie obrazu a živé monitorovanie objektov. Zároveň pomocou tohto softvéru je možné prenášať aj zvuk na vyhlasovanie oznamov obecného rozhlasu. Signál z kamery je možné umiestniť do internetovej siete a tak umožniť aj vzdialené monitorovanie pomocou internetu, kdekoľvek na svete v jeho dosahu, alebo sledovať obraz z kamery pomocou smartfónov. Obecný rozhlas sme riešili pomocou IP kamery, nami zvolený typ kamery umožňuje obojsmerný audio prenos, čím odpadá potreba ďalšej prenosovej cesty na audio signál. Audio signál z kamery sme priviedli na nf zosilňovač o výkone 25W. Výstup zo zosilňovača je pripojený na tlakový reproduktor s nízkoimpedančným vstupom 8 ohmov a výkonom 30W. Použili sme tlakový reproduktor od firmy RH SOUND s označením SC 30H. Audio zosilňovač sme vyrobili sami podľa elektrickej schémy. Je navrhnutý na napájanie 12VDC a jeho spotreba je cca 35W. V pohotovostnom stave má zanedbateľnú spotrebu. LED pouličné svietidlo je napájané tiež jednosmerným napätím 12VDC, jeho spotreba je cca 20W. Zapínanie a vypínanie osvetlenia je zabezpečené automaticky pomocou súmrakového spínača, ktorý reaguje na intenzitu okolitého svetla a dá sa nastaviť pre rôzne úrovne svetla. Súčasti napájacieho systému: Pre potreby napájania nášho multifunkčného stĺpa sme použili nasledovné komponenty: Polykryštalický fotovoltaický článok s výstupným napätím 12V DC a výkonom 60Wp Veterný generátor RUTLAND 504 s výstupným napätím 12V a výkonom 60W Kombinovaný PWM regulátor 12V pre RUTLAND 504 a fotovoltaický panel Akumulátor 12 VDC, kapacita 69Ah, 4 kusy Doska stabilizátorov napätia 12VDC, 5VDC Rozvod elektrickej energie a konektory na pripojenie spotrebičov. Regulátor Každý solárny článok generuje nejaké napätie. Toto napätie je silne závislé od osvetlenia. Napr. pre solárne články amorfného typu je toto napätie od 1,5 V (keď je zamračené) do 2,2 V DC (keď je jasno).To je len jeden článok. Keď napr. zapojíme do série 10 takýchto článkov napätie bude kolísať od 15 do 22V DC. Týchto 15 V DC by vyhovovalo avšak 22 V DC je pre 12 V batériu už príliš veľa a batéria by bola prebíjaná. Z tohto dôvodu je v solárnom systéme zapojený regulátor, ktorý zabezpečí optimálne podmienky pre nabíjanie batérie. Rovnako napätie vyrábané veterným generátorom je závislé na sile vetra. Pre zjednodušenie napájacieho systému sme zvolili kombinovaný PWM regulátor, ktorý dokáže regulovať napätie z fotovoltaických článkov a zároveň aj napätie z veterného generátora. Odpojovač batérie Pri používaní osvetlenia a ďalších funkcií stĺpa by sme určite zabudli sledovať, či batéria nie je príliš vybitá. Aby takáto situácia nenastala pomocná elektronika zabezpečí sledovanie stavu nabitia(lepšie povedané vybitia) batérie. Tým chráni spotrebiče pred poškodením nízkym napätím, ale hlavne chráni batériu pred nadmerným vybitím a tým predlžuje životnosť samotnej batérie. Odpojovač batérie je integrovaný v našom PWM regulátore. Akumulátor Akumulátor dodáva naakumulovanú energiu aj v dobe keď je pre výrobu elektrického prúdu nedostatok svetla (v noci), alebo nedostatočná rýchlosť vetra. Tiež "zaskočí" pri nárazovom odbere. Jednotlivé akumulátory sme kvôli zvýšeniu kapacity prepojili do batériových polí, v našom prípade 4 kusy paralelne. 198

Menič napätia V prípade, že chceme využívať štandardné spotrebiče na 230V, budeme potrebovať menič napätia, ktorý transformuje jednosmerných 12V z akumulátora na štandardných a striedavých 230V. Tento menič nemusí byť nevyhnutný, keďže ponuka spotrebičov napájaných na 12V jednosmerného napätia uspokojuje skromnejšie nároky (žiarivky na 12V, vybavenie do auta alebo prívesu ako autochladnička, TV, rádio ai.). Pri výbere a návrhu nášho systému sme vybrali spotrebiče s napájacím napätím 12VDC, takže menič napätia nepotrebujeme. Je cenovo dosť náročný a navyše na ňom vznikajú straty. 5. Záver V našej práci sme chceli ukázať na konkrétnom príklade, ako sa dá využívať slnečná a veterná energia. Sme radi, že môžeme v mene viacerých spolužiakov našej školy prezentovať konkrétny výrobok, ktorý sme mohli vyrobiť, odskúšať a odmerať. Novodobé systémy stále viac ovplyvňujú činnosť v našej modernej spoločnosti. Tento novodobý trend výrazne zasiahol energetiku, ktorej súčasťou je chrániť životné prostredie. Podľa dosiahnutých výsledkov možno skonštatovať, že náš hybridný multifunkčný stĺp verejného osvetlenia je v praxi použiteľný. Toto navrhnuté zariadenie môže nájsť široké uplatnenie v obciach a mestách. Funkčný prototyp multifunkčného stĺpa je príspevkom pre využívanie obnoviteľných zdrojov energie (slnečnej a veternej energie), ale zároveň ponúka využitie vo výchovno-vzdelávacom procese na oboznámenie sa a ozrejmenie preberaných tém na praktickom príklade. Práca zdôvodňuje, prečo práve solárna a veterná energia sa stane jednou z výrazných alternatív obnoviteľných zdrojov energie. V našej Strednej odbornej škole technickej o obnoviteľných zdrojoch energií nielen píšeme a učíme sa teoreticky, ale robíme návrhy hybridných systémov využiteľné v praxi. Konkrétne výrobky potom prezentujeme verejnosti pri rôznych príležitostiach, a tak najmä mladým ľuďom ukazujeme, čo všetko hovorí v prospech obnoviteľných zdrojov energie

31. PROJEKT Žák: Škola: Název práce: Koordinátor:

Martin Výmola Střední škola - Centrum odborné přípravy technické Kroměříž Inteligentní domy Mgr. Martin Doležal

1. Úvod Člověk je od pradávna vynalézavý a vlastní mysl jej táhne k neustálému přizpůsobování a zdokonalování svého okolí, následným poznáním je schopen proměnit starou věc za novou. Tento děj se technicky nazývá modernizace. Nejčastěji prozkoumává své blízké okolí, tj. věci ve své domácnosti. Od dob, kdy byla vynalezena elektřina, se každá domácnost modernizovala. V dnešní době si už málokdo dokáže představit domácnost bez elektřiny. Tento pokrok nám velice zvýšil životní komfort. Termín elektroinstalace se v dnešní době velice zažil, přičemž pod ním rozumíme veškeré rozvody vedoucí elektřinu v domácnosti. Vývoj se ale nezastavil a klasická elektroinstalace prošla další modernizací s názvem inteligentní elektroinstalace. Cílem vývoje je usnadnění kroků a ulehčení práce uživateli. Obytné budovy, které mají tento typ elektroinstalace, nazýváme inteligentními budovami. Jen pro představu, jedná se například o regulované vytápění, automatické osvětlení, zabezpečení domácnosti a vše je ovládáno pomocí jedné centrální jednotky, která propojuje silové a sdělovací informace.Tento projekt se zabývá 199

inteligentní elektroinstalací a má za úkol ukázat nový pohled nad prvky, které jsou s touto elektroinstalací spojeny. Ve studijním materiálu, který máte právě v rukou, je nejprve nastíněna definice nového pojmu a jeho historie. Kdy a z čeho se vyvíjel, z jakých prvků je složen a který prvek plní jakou funkci. 1.1. Historie V 60. letech 20. století byl v Japonsku prezentován „inteligentní dům“, v němž řízení veškerých funkcí řídil počítač. Tyto práce se však nesetkaly se širokým uplatněním v praxi. Počátkem 70. let 20. století energetická krize a prudký nárůst cen ropy způsobili nastartování vývoje projektů směřujících ke snižování spotřeby energií na vytápění budov, jejich osvětlování atd. Prvních úspěchů bylo dosaženo poměrně rychle. Byly prezentovány výsledky německých výrobců nejen kvalitnějších otopných systémů, ale i nově koncipovaných elektrických instalací. Za počátek zrodu jednotné koncepce inteligentní elektroinstalační techniky lze považovat rok 1987, v němž založily firmy Berker, Gira, Merten a Siemens společnost Instabus Gemeinschaft. Jejich cílem bylo vyvinout systém pro měření, řízení, regulaci a sledování provozních stavů v budovách. 1.2. Definice pojmu inteligentní budova Pojmem inteligentní budova rozumíme propojení elektroniky a výpočetní technologie k dosažení maximálního komfortu jejích uživatelů, energetických úspor, zábavy a zabezpečení, přičemž jednotlivé inteligentní prvky či systémy jsou integrovány a řízeny prostřednictvím jediného řídícího systému. Inteligentními budovami pak mohou být budovy kancelářské, rodinné i bytové domy, ale i obchodní centra.Tento pojem se zaměňuje za pojmy domácí automatizace, domotika či chytrý dům. Inteligence domu se dělí do několika skupin: 1. Obsahující inteligentní zařízení a systémy – jedná se o dům obsahující samostatné inteligentně fungující zařízení a systémy pracující nezávisle na ostatních. 2. Obsahující inteligentní komunikující zařízení a systémy – jedná se o dům obsahující inteligentně fungující zařízení a systémy, které si vyměňují informace mezi sebou. 3. Propojený dům – systémy jsou mezi sebou propojeny pomocí vnitřní a vnější komunikační sítě. Všechny stupně mezi sebou navzájem komunikují. Další stupně jsou ve vývoji, jedná se o čtvrtý stupeň pod názvem učící se dům a poslední pátý stupeň, pozorný dům. S pojmem inteligentní budova či elektroinstalace se pojí další dva důležité pojmy: Aktor je prvek, který provádí naprogramovaný úkol pomocí senzoru. Jedná se o výkonové prvky. Senzor je prvek, který snímá a převádí snímanou veličinu po sběrnici. V mnoha případech je zařízení multifunkční, tzn., že obsahuje aktor i senzor. Takové zařízení je schopno ovládat více funkcí. Na následujícím obrázku je vyobrazeno využití inteligentní elektroinstalace.

200

3. Porovnání klasické a inteligentní elektroinstalace Klasická Patří mezi nejpoužívanější v české republice, ale i ve světě. Je realizována za pomocí silového vedení, které zároveň slouží jako zdroj elektrické energie a neumožňuje měnit funkce systému bez zásahu do zapojení. Tímto způsobem lze přenášet pouze informaci typu zapnuto/vypnuto. Funkce každého tlačítka je pevně dána tím, k jakému zařízení od něj vedou kabely. Pro přenos jiného typu informace je potřeba instalovat další vedení pouze pro tuto konkrétní situaci. Jakákoliv změna znamená zásah do instalace (vložení dalšího kabelu) nebo do budovy (sekání omítek). Při návrhu je elektroinstalace navrhována pro jednotlivé zařízení s jedním účelem. Systémy nejsou kompatibilní a většinou mezi sebou nekomunikují, což vede ke snížení komfortu uživatele. Nevýhoda – nelze měnit bez nutnosti stavebních prací, každý nový prvek znamená zvlášť vedená kabeláž. – neumožňuje žádné další funkce – není žádný dálkový dohled a řízení Výhoda – možná kombinace s novými prvky z oblasti inteligentní elektroinstalac – možnost propojení s obnovitelnými zdroji energie Určeno především pro – na komfort méně náročné uživatele.

201

Intteligentní Všše, co bylo o předešlé é instalaci vyčítáno, tento typ to t umožňu uje. Komun nikace pro obíhá pomo ocí da atové sběrn nice a jedn notlivé systémy mezi sebou ko omunikují a mohou se navzájem m ovlivňovvat. Užživatel ovládá pouze jeden centrální c s systém, ktterý dává impulsy o ostatním. Jedná se e o ote evřený kom mpatibilní systém. s Um možňuje ja akoukoliv změnu z stávvající elektroinstalace e bez zása ahu do o stavební konstrukce e a systém mu. Jednottlivé prvky mohou ko omunikovatt bezdrátov vě, není te edy nu utná kabelá áž. Celý syystém je na akonfiguro ován pomo ocí program mu a jakákoliv změna a v program mu je možná během provo ozu. Progra am je uživa atelsky přá átelský. evýhoda – Dražší než klasická elektroinsttalace. Ne Výýhoda – Je ednodušší instalace než n u elekttroinstalace e klasické.. – Možnost M pro opojení s obnovitelný o ými zdroji energie. e – Konfigurová áno pomoccí uživatelsského programu. M bezdrátové elektroinsta e alace. – Možnost – Mnohem M me enší prvky než u klassické elektrroinstalace e. – Každý prvekk má více funkcí. f Urrčeno před devším pro – na komffort náročn né uživatele e a pro nemohoucí o osoby.

202

4. Shrnutí třřech výho od inteligentní elektrroinstalac ce 1. Vidí, slyší, s komu unikuje. 2. Komfo ortně se ovvládá. 3. Je úsporná. 5. Druh a to opologie systému 5.1 1. Centralizovaný a decentralizovaný systém s Ce entralizovaný systé ém

Je edná se o systém obsa ahující centtrální řídící jednotku, která k je propojená pom mocí sběrnic ce s ostatními prvvky. Inform mace ze se enzorů jsou posílány do centráln ní jednotky, kde jsou zpracován ny a výsled dné infformace jso ou posílány do aktorů.

Výýhoda – Le evné senzo ory a aktoryy. centrální je Ne evýhoda – Složitost funkčnosti f ednotky. – Nutnost propojení p c centrální je ednotky se všemi osta atními prvkky systému u. 5.2 2. Decentrralizovaný ý systém Obsahuje jedno otlivé prvkyy propojené é komunik kační sběrn nicí, po kte eré si navz zájem posílají ne ebo přijíma ají informacce. Není zd de žádný centrální c prvek, p což znamená, že všechn ny prvky jssou si rovnocenn né. Výýhoda – Je ednodušší a levnější propojení mezi prvky y. – Variabilita systému. – Při poruše nedojde n k výpadku v syystému. Ne evýhoda – Cena prvkků z důvod du inteligen nce jednotlivých prvků [5]. 5.3 3. Topolog gie sběrniicového sy ystému a) Liniov vá topolog gie – jedno otlivé prvkyy jsou prop pojeny za sebou s v jed dné linii. Výhod da – levná á a jednodu uchá instalace. Nevýh hoda – při výpadku je ednoho prvvku násled duje výpadek celé strruktury.

b) Lineá ární topolo ogie – jedn notlivé prvkky jsou pro opojeny line eárně za ssebou. Výhoda – Přehlledná insta alace, jednoduché přřipojování prvků. p Nevýýhoda – Přii výpadku propojovac p cího prvku následuje výpadek ccelé struktu ury.

c) Hvězzdicová to opologie – ve střed du strukturry je umísstěn prvek koncentrá átor, který je propojen n jednotlivvě s okolníími prvky. Výhoda – Výpadek jednotlivých prvků nezpůsobí n výpadek v celé struktu ury, snadné é rozšiřová ání topologie e. Nevýh hoda – Velká spotřeb ba kabelů.

d) Kruho ová topolo ogie – Neobsahuje žádný ž centrální prve ek, jednotlivvé prvky js sou připoje eny do e kterém si s vyměňujíí informace e. kruhu, ve Výhod da – Snadná a levná á instalace, výpadek jednotlivýcch prvků nezpůsobí výpadek v ce elé strukttury. 203

e) Strom mová topo ologie – Je ednotlivé prrvky jsou umístěny u d větví, kte do eré jsou přřipojeny na a centrální sběrnici. Výhoda – Při výpadku větve není způso oben výpa adek celé struktury, s kkomunikace e může probíhatt pouze v určitých u věttvích.

6. Typy budov Velikost a typ inteligentní ele ektroinstala ace závisí na n typu budovy a úče elu použití: a). Byto ové a rodin nné domy – zde se klade důra az na komffort, vysoké é požadav vky na úspo ory v energiích. Příklady: - Ruční a automaticcká regulacce osvětlen ní - Ruční a automaticcké řízení provozu p ža aluzií. - Ruční a automaticcká regulacce vytápěn ní. - Klimatizzace a ventilace. - Elektron nické zabezpečení. - Vzdálen ný přístup.

2. Průmyslo ové objektty – zde se e klade důrraz na úsporu energií ve výrobn ních halách. Přříklady: - Automatick A ká regulace e osvětleníí. - Automatick A ká regulace e vytápění a větrání, resp. otev vírání oken. - Elektronick E ké zabezpe ečení. - Automatick A ké hlášení poruch. 204

3. Administrativní budovy – jedná se především o kancelářské budovy, ve kterých se klade důraz na komfort v pracovní době a úsporu energií. Mimo pracovní dobu jsou prvky v úsporném režimu, kdy se vyžaduje nejnutnější provoz. Tento režim je možno aktivovat i v době, kdy v kanceláři nikdo není (obědová pauza, školení atd.). Příklady: - Automatická a ruční regulace osvětlení a stínící techniky. - Automatická a ruční regulace vytápění. - Elektronické zabezpečení, řízení přístupu (kartové systémy). - Klimatizace a ventilace. - Snímače přítomnosti osob. - Vzdálený přístup. 4. Školící budovy – v těchto budovách se klade důraz na úsporu energií a automatickou regulaci osvětlení a vytápění. Příklady: - Automatická regulace osvětlení a stínící techniky. - Automatická regulace vytápění. - Elektronické zabezpečení. - Dálkový dohled. 5. Zdravotnické budovy – zde jsou kladeny vysoké požadavky na komfort připomínající domácí prostředí. Příklady: - Automatické a ruční regulace osvětlení a stínící techniky. - Automatická a ruční regulace vytápění. - Klimatizace a ventilace. - Vzdálený přístup. - Dálkový dohled. - Monitoring a řízení výtahů či pohyblivých chodníků. - Elektronické zabezpečení. - Detekce poruch a záložní systémy. 6. Ubytovací budovy – komfort se nastavuje pouze v místnostech, ve kterých je přítomnost osob, ostatní místnosti jsou v úsporném režimu. Příklady: - Automatické a ruční regulace osvětlení. - Automatická a ruční regulace vytápění. - Elektronické zabezpečení. - Klimatizace a ventilace. - Snímače přítomnosti osob. - Vzdálený přístup. 7. Obchody – zde se klade důraz na zabezpečení a úsporu energií ve vnitřních prostorách a výlohách. Příklady: - Automatické regulace osvětlení a stínící techniky. - Automatická regulace vytápění a větrání, resp. otevírání oken. - Monitoring a řízení výtahů či pohyblivých chodníků. - Protipožární systémy. - Elektronické zabezpečení

205

6. Úspora energie v osvětlení Především se jedná o automatickou regulaci osvětlení, kde podle zvolených hodnot a senzorů počítač nastavuje aktory světel. Vstupním požadavkem je, aby po celý den byla zachována v místnosti stabilní osvětlení. Existuje spousta kombinací jak k tomu dospět, neuvažujeme-li o ručním ovládání. Zde je pár návrhů: 1. Venkovní snímače snímají intenzitu světla a ovládají rolety:  pokud je venku tma, rozsvítí v místnosti světla,  pokud je venku světlo, světla zhasnou,  pokud venku intenzita světla přesáhne nastavený limit, zatáhnou se rolety. Výhoda – Vše se děje na automatický provoz bez zásahu osoby. Nevýhoda – Osoba v místnosti nevnímá venkovní světlo. 2. Venkovní snímače snímají intenzitu světla:  pokud je tma, rozsvítí se v místnosti světla,  pokud je světlo, světla zhasnou,  pokud se zatahuje, pak podle intenzity světla nastavují hodnotu světel v místnosti. Výhoda – Vše se děje na automatický provoz bez zásahu osoby. Nevýhoda – Pokud intenzita světla překročí rozsah, pak se musí ručně stáhnout rolety. 3. Aktory jsou nastaveny dle nočního a denního režimu: Nevýhoda – Pokud se setmí během dne, je třeba světla zapnout ručně. Výhoda – Osoba v místnosti vnímá venkovní světlo. 4. Aktory rozsvěcují světla podle přítomnosti osob (i dynamické osvětlení cesty):  pokud je osoba v místnosti, rozsvítí se světla,  pokud není osoba přítomná, světa zhasnou. Úspora ve vytápění může pracovat na obdobném principu, kdy za daných podmínek systém pracuje automaticky. Systém nejen šetří energii, ale i zvyšuje komfort uživatelů. 7. Elektronické zabezpečení Každý, kdo vlastní hmotný majetek, chce, aby mu zůstal na maximální možnou dobu, a nechce být okraden. K tomuto účelu slouží elektronické zabezpečení, které se dá dle požadavků naprogramovat. Zde je uvedeno pár návrhů jak propojit elektronické zabezpečení s inteligentní elektroinstalací: a)Každodenní odchod z místnosti:  při zapnutí střežení na elektronické zabezpečení:  chrání pomocí senzorů místnost,  automaticky nastaví úsporný režim v místnosti: o vypne nepotřebné osvětlení, o u potřebného osvětlení nastaví hodnotu na minimální úroveň, o nastaví vytápění a klimatizaci na minimální hodnoty. b) Dlouhodobý odchod z místnosti:  při zapnutí střežení na elektronické zabezpečení:  chrání pomocí senzorů místnost,  automaticky nastaví úsporný režim v místnosti. o vypne nepotřebné osvětlení, o u potřebného osvětlení nastaví hodnotu na minimální úroveň, o nastaví vytápění a klimatizaci na minimální hodnoty.  zavře otevřená okna a zatáhne rolety,  posílá v nastaveném intervalu na mobilní zařízení SMS o aktuálním dění v místnosti. c)Simulace přítomnosti osoby: ��při zapnutí střežení na elektronické zabezpečení:  chrání pomocí senzorů místnost,  v nastavených intervalech: 206

o o o o 

zapííná a zhasííná světla, stahuje a vytah huje rolety, poušští hudební zařízení, pom mocí jiných zařízení siimuluje živvot v místno osti. v pra avidelných h nastavenýých interva alech posíllá SMS na a mobilní za ařízení (ak ktuální děn ní v místtnosti). d) Vzdálený dohled: ��pomo ocí mobilníího zařízen ní můžeme e ovládat zařízení z v místnosti m dálkově pom mocí SMS:  poža adujeme urrčitou teplo otu v době příchodu do d místnossti,  v době příchod du do koup pelny chcem me mít nap puštěnou vanu, v atd. 8. Inteligen ntní systém my a trhu je ně ěkolik systtému, které é většinou jsou uživa atelsky pod dobné. Liší se především počte em Na vyyužitelných prvků a jejich pro opojením. Následuje e výběr firem, f kterré se na našem trrhu dlo ouhodoběji zabývají inteligentn ní elektroinsstalací. 8.1 1. Firma ABB A (i-bus s KNX/EIB B) Je edná se o decentraliz d zovaný sbě ěrnicový syystém (celloevropskyy normalizo ovaný), kte erý se sklá ádá z různých KNX K prvků ů. Každý prvek má jedinečno ou fyzickou adresu sloužící k identifika aci. Ko omunikace e probíhá pomocí p tele egramu ob bsahující in nstrukce pro daný prrvek. Tento o telegram m je ko onfigurovattelný progrramem. Sběrnice může m být ja akékoliv to opologie s podmínko ou, že délka jed dné větve nebo linie je do 1km m s maximá álním počttem prvků 64. konfigurace systtému probííhá na a PC pomo ocí USB. Tento T systtém je urččený pro budovy b kom merčního vvyužití neb bo velkých h a luxxusních sta aveb obytn ného chara akteru. 8.2 2. Firma ABB A (Ego-n) Je edná se o centralizov c vaný systém m s řídící jednotkou umožňujíccí komunika aci přes sb běrnici. Ten nto syystém je především určen u pro novostavby n y nebo reko onstrukce rodinných bytů či dom mů. Úrrovně: který lze programov  Basic c – systém m s jedním m řídícím modulem, m p vat i bez použití p PC za pomo ocí tlačítkovvého módu u.  Plus – systém s více řídíccími jedno otkami, neb bo s komun nikací přess sekundární sběrnicci s požad davky na vizualizacii či GSM ovládání. Tento sysstém se p programuje e přes PC C s nainsttalovaným programem Ego-n n Asistentt, který je e připojen ný ke kom munikačním mu modu ulu. Sb běrnice:  Primá ární



Sekun ndární

207

s) 8.3. Elko EP (Inels r svými s prod dukty doko onale Jedná se o systém vyrobený v české republice, k se za abývají intteligentní elektroinst e talací. Ten nto systém m řídí firmám, které ovládání osvětlení, o přes regulaci vytápě ění, řízení rolet, r klima atizace a jiiných zabezpeččení domu a ochrana majetku. Je navrž žen předevvším pro m malé vyloučena a možnost instalace v rozsáhlejjších objek ktech.

konk kuruje většším prov voz domu od spotřřebičů, až po objekty, ale ne ení

Úrrovně:  Inels minimal – představvuje samo ostatné řeš šení dílčích h oblastí e elektroinsta alace. Využití h samostattných částí (regulace e teploty, o osvětlení, ovládání o ro olet spočívvá v řízeníí některých či zab bezpečovacího systému).  Inels basic – je e určen prro rodinné domy stře ední veliko osti a byty. Skládá se s z centrá ální jednotky připoje ené na sběrnici CIB, na n kterou je možno připojit p pou uze 64 prvk ků.  Inels extend – jedná se o nástavb bu úrovně ě basic a je určen p pro rodinné é domy vě ětší veliko osti a adm ministrativn ní budovy. Skládá se s ze sbě ěrnice CIB B a centrá ální jednotky ovládající maxim málně 64 prvků s možnosti m přřipojení se ekundární ssběrnice, kterou se dá ovládat dalších maximálně ě 128 prvkků. Celkově ě tento sysstém ovládá á 192 prvk ků.  Inels and bms – určený pro rozsáhlé objekty y a techno ologicky slo ožité aplikace v obla asti drojů a rozzvodů tepla a či chladu, řízení a monitorová m ání těchto autonomních řízeníí budov, zd subsyystémů v je ednom sysstému. Další systémy na trhu od d různých firem prac cují na obd dobném te echnologickém princiipu jakko tři předešlé vyjmenova v ané systém my a mohou u si navzájem konkurrovat.

208

9. Popis jednotlivých prvků systému Ego-n 9.1 Regulace osvětlení. Uživatel si vytvoří vlastní světelné scény pro každou místnost podle činnosti, kterou chce v dané místnosti vykonávat (rozlišuje se denní a noční režim). V rámci úspor energie se svítí vždy tam, kde se nachází osoba a v takové intenzitě světla jakou potřebuje. Osvětlení lze řídit centrálně, individuálně nebo automatickým spínačem. V nočním režimu tlumené osvětlení posvítí na cestu bez nutnosti hledání spínače. 9.2 Vytápění a klimatizace. Nejvíce energie a tím i peněz je vynakládáno na topení. Nejvíce energie se ušetří individuálním ovládáním topných těles a jejich hlavic termostatem v každé místnosti. Termostat komunikuje s hlavicí, která reguluje těleso, například ve spojení se snímačem na otevřené okno, automatiky uzavře okno. S hlavicemi již uživatel nepřijde do styku. Ovládat topení lze i dálkovým dohledem, obzvláště v zimě uživatel ocení, že než dorazí promrzlý domů, je objekt vytopen na požadovanou teplotu. 9.3 Ovládání rolet, markýz a vrat. Uživatel si opět nastavuje vlastní režimy pro ovládání rolet. Pokud se osoba v dané místnosti ráda probouzí sluníčkem a večer je nerada rušena venkovním osvětlením, pak uvítá, že se rolety mohou automaticky stáhnout v nastavený čas a s příchodem soumraku opět vysunout. Odpadá obíhání místností a stahování jednolitých rolet. Pokud přijíždí uživatel k objektu, může si dálkově otevřít vjezdová garážová vrata. 9.4 Inteligentní a logické funkce. Příklady naprogramování systému jeho jednotlivých funkcí:  Větrání oknem – systém vypne topné těleso v dané místnosti.  Začíná pršet – zavřou se veškerá střešní okna, zakryje se bazén.  Venku se stmívá – zatahují se žaluzie v místnostech, ve kterých se již svítí.  Nikdo není doma – vypínají se všechny spotřebiče a zásuvky (samozřejmě kromě lednice a dalších přístrojů vyžadujících neustálou dodávku energie).  Na dovolené – nebojte se zlodějů. Systém bude simulovat Vaši přítomnost a střežit. 9.5 Simulace přítomnosti a střežení. Pokud uživatelé domu odjedou na dovolenou, nemusí se bát o svůj dům. Systém zcela nahradí jejich přítomnost. Chvíli se svítí tam a pak zase jinde. Žaluzie se spouštějí a vysouvají. Pokud by zloděj pronikl do zahrady, systém si na něj posvítí. Inteligentní elektroinstalace může spolupracovat se zabezpečovacím systémem a v případě narušení objektu podá zprávu na předvolený GSM telefon nebo na pult centrální ochrany. 9.6 Zahrada a bazén. Starost o zahradu může uživatel přenechat chytrému systému. Tuto výhodu uživatel ocení převážně v letních měsících, kdy v parných dnech například pokropí květiny nebo zkontroluje filtraci bazénové vody, pokud teplota klesne pod nastavený limit, zapne vyhřívání [3]. 10. Návrh nové elektroinstalace. Před návrhem inteligentní elektroinstalace jsou zapotřebí stejné kroky jako pro instalaci klasickou. Nejprve je potřeba přivést na pozemek elektrickou energii z distribuční sítě (ČEZ, EON a PRE). Pro připojení k síti je dále potřeba podat žádost o vytvoření nového odběrného místa a po následném odsouhlasení místa, reálně vytvořit přípojku. Součásti přípojky je hlavní domovní pojistková skříň, která je umístěna na hranici pozemku. Každý rozvod, který je umístěný za přípojkou, musí plnit potřebné náležitosti dané zákonem. V následujících krocích je postup pro návrh nové elektroinstalace. 10.1. Půdorys objektu. Základem k návrhu nové elektroinstalace je vlastnit půdorys objektu. Majitelé domu a projektant spolu vytvářejí návrh nové elektroinstalace na základě požadavků a potřeb, které jsou zhodnoceny projektantem. Dále jsou majitelé seznámeni s novými prvky, které lze do návrhu zařadit či ne.Pokud se jedná o nový dům či byt, pak se na základě stavebních výkresů zhodnotí nejlepší místo pro umístění hlavního a vedlejších rozvaděčů. Dále se projednává umístění zásuvek, světel, vypínačů či elektrospotřebičů. Jednotlivé místnosti by měly být pojmenované podle účelu, pro které jsou určeny. Minimální doporučený počet zásuvek a světel je dán normou, ale každý majitel by si měl uvědomit, co bude v místnosti používat za 209

ele ektrospotře ebiče a podle toho volit poččet zásuve ek. Veškerrý návrh p prvků je zakreslen z do pro ojektové dokumentacce a následně zkontrrolován ob běma stranami.

Dů ůležité otázzky pro správný návrrh objektu:  Jak je e dům orien ntován z hlediska svě ětových stran?  Jaký je j okolní te erén či zah hrada (svah h, rovina)? ?  Jakým m způsobe em jsou řeššeny přípojjky energií?  Jaká je j konstrukkce domu? ?  Jaké technolog gie se bud dou v dom mě vyskyto ovat (tope ení, klimatizace, VZT T, bazéno ová bezpečení apod.)? technologie, zab 10 0.2. Detaillní popis funkcí. Popis P funkkcí se skládá ze dvvou částí (textového popisu se za aměřením na n slovní vyjádření v fu unkce a tabulky s ma atematickým zápisem m funkce). Přříklady pop pisů funkcí pro rodinn ný dům:  Svítid dla, zásuvky  Ovlád dání všech svítidel uvvnitř domu tlačítkovým mi spínači na stěnácch.  Svítidla v obytné é budou sttmívána, osstatní pouz ze spínána a.  V obyytné hale budou svítid dla ovládán na dálkový ým ovladaččem včetně ě scén: o Základní nastavvení – cen ntrální svíttidlo v kuc chyni a v hale zapnuto na 10 00 %, osta atní zhasn nuto. o Sledo ování TV – svítidlo u TV zap pnuto na 30 3 %, svíítidlo nad konferenč čním stolke em zapnu uto na 30 %, % svítidlo nad barem m zapnuto na 50 %, ostatní o zha asnuto.  Na ch hodbách v 1. NP a 2. NP a na schodišti s budou b svítid dla spínána pohybov vými sníma ači, pokud d intenzita světla klessne pod sta anovenou mez.  Při od dchodu z domu budou odpoj ojeny všec chny zásuvvkové okruhy v kuc chyni, krom mě okruhu s ledničkkou a mrazzákem. m ce entrálního vypnutí ossvětlení v celém dom mě  Ze vsstupní halyy a z ložnice bude možnost (všechna svítidla a v RD).  Svítidla na příjezzdové a přřístupové cestě c k dom mu budou spínána po ohybovými snímači.  Svítidla v zahrad dě budou spínána s tla ačítky z domu.  Žaluzzie, markýzy, rolety,, závěsy, okna o  V dom mě budou el. Ovláda ané venko ovní žaluzie tlačítkovvými spína ači na stěn nách, tlačíttka mají vyšší v prioritu než oslu unění, ale nižší než rychlost r větru a déšť.. 210



Žaluzie, markýza a střešní okna budou chráněna proti vysoké rychlosti větru (nad stanovenou rychlost km/h).



Žaluzie a rolety budou v automatickém provozu v závislosti na slunečním osvitu – je-li překročena stanovená hodnota intenzity oslunění déle než 5 min. budou rolety a žaluzie staženy (na příslušné fasádě) a žaluzie natočeny do minimálního úhlu nepropouštějícího světlo. Klesne-li hodnota intenzity pod danou mez na déle než 15 min. budou žaluzie a rolety vytaženy, v základní poloze jsou všechny zastiňovací prvky vytaženy. Současně s centrálním vypnutím osvětlení v celém domě se zavřou i střešní okna světlíku. Topení, klimatizace, vzduchotechnika V domě bude centrální zdroj tepla a chladu (tepelné čerpadlo, kotel a klimatizace apod.). Bude dáván pouze povel k útlumu při dlouhodobějším (více než 2 dny) opuštění domu (např. Dovolená) z vizualizace na PC. Přepnutí z útlumu do komfortu a zpět bude možné prostřednictvím GSM modulu mobilním telefonem. V celém domě bude podlahové topení. V jednotlivých obytných místnostech, koupelnách a bazénové hale budou prostorové termostaty, které budou ovládat fancoily a ovládací hlavice na topných žebřících. Budou definovány 4 teplotní hodnoty – komfortní režim, noční útlum, denní útlum a protizámrzná teplota, na termostatech je možné teplotu upravit. Při otevření prosklených ploch (okna, dveře) dojde k přepnutí na regulaci na protizámrznou teplotu. Bude blokováno topení proti chlazení, aby nepracovaly proti sobě. V bazénové hale bude ventilace ovládána na základě snímání vzdušné vlhkosti, při překročení nastavené hodnoty poběží 30 min. Bazénová technologie, sauna Bazénová technologie vnitřního bazénu bude řízena z vlastního rozvaděče. Tlačítky bude ovládáno roletové zakrytí bazénu a podhladinové osvětlení. Do vizualizace budou přenášeny informace o ph, chlóru, flokulantu a teplotě bazénové vody a dále bude měřeno množství protečené vody pomocí impulsního vodoměru, při překročení nastavené hodnoty bude zobrazeno varování a bude uzavřen elektroventil přívodu vody do technologie, po kvitanci varování bude elektroventil otevřen. V bazénové technologii bude snímáno zaplavení, v případě zaplavení bude zobrazen alarm ve vizualizaci, bude uzavřen elektroventil přívodu vody do technologie a bude dána informace na mobilní telefon, po kvitanci alarmu bude elektroventil otevřen. Garážová vrata, vjezdová brána, vstupní dveře Zasláním jedné SMS dojde k otevření brány a garážových vrat a rozsvícení osvětlení v garáži (pokud je intenzita světla nižší než stanovená mez) a obráceně zasláním jedné SMS se pozhasíná a pozavírá. Zasláním jedné SMS dojde k otevření vstupní branky a vchodových dveří, uzamyká se automaticky při zavření branky a dveří. V obou podlažích bude vedle domácího videotelefonu dvoutlačítko pro ovládání branky a brány v případě návštěvy. Zahrada Ovládání osvětlení v zahradě a na přístupových cestách Ovládání zavlažování – ve vizualizaci bude možné nastavit, které sekce a kdy budou zavlažovány (časový rozvrh sekcí).

            



    

211

 



Hlídání hladiny a dopouštění vody do nádrže na zavlažovací vodu – do nádrže bude svedena dešťová voda z okapů, v případě nízké hladiny (pod 1/4 výšky nádrže) bude doplněna automaticky ze studny pouze ale do 1/3 výšky nádrže. Řízené vyhřívání okapů, příjezdové cesty a chodníku, v případě, že poklesne teplota pod -2 °C a padají srážky, zapne se vyhřívání a je zapnuto ještě další 2 hodiny, než jeden z parametrů pomine. Elektrická zabezpečovací signalizace (EZS) Propojení s EZS – při alarmu dojde k rozsvícení osvětlení v celém RD a na zahradě.

11. Literatura [1] Dokoupil, J., “Aplication of inteligent control elements in modern electrical instalation:” Bachelor thesis, Brno: Vysoké učení technické v Brně, fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2009. [2] Kolář, M., “Počítačové řízení prvků inteligentní Elektroinstalace:” Bachelor thesis, Brno: Vysoké učení technické v Brně, fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2009. [3] Pracovníci firmy ABB, “Inteligentní elektroinstalace:” Web side: http://www117.abb.com/index.asp?thema=8919, 2006. [4] Slováček, A., “Visualization for an intelligent house and its environment control” Bachelor thesis, Brno: Vysoké učení technické v Brně, fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2010. [5] Trtík, J., “Návrh elektroinstalace rodinného domu s vyuţitím Inteligentních prvků” Bachelor thesis, Brno: Vysoké učení technické v Brně, fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2009.

32. PROJEKT Žáci: Škola: Téma: Koordinátor:

Pavel Vida, Ondřej Duchoň, Daniel Hřib Střední odborné učiliště Uherský Brod, Svatopluka Čecha 1110 Výroba bioropy z řas Ing. Jan Weiser

1. Úvod Žijeme v období lidské existence, ve kterém jsme se naučili hojně využívat ropu jako snadno dostupný zdroj energie. Díky ropě si lidé relativně rychle vybudovali moderní dopravní sítě, rozvinutý průmysl a státy silné ekonomiky. Postupem času se však lidstvo stalo závislým na ropě a bez ropy nebo jiné snadno dostupné energie si svou existenci nedokáže představit. Už několik let se naše generace setkává s různými informacemi o tom, jak dlouho zásoby ropy ještě vydrží, optimisté předpovídají více než 50 let, pesimistické odhady říkají, že ropa dojde kolem roku 2020. Zásoby ropy pravděpodobně nedojdou najednou, ale budeme postupně přecházet z éry levné a všeobecně dostupné energie do éry drahé a velmi obtížně dostupné energie. Protože nás velmi zajímá, jaká nás čeká budoucnost a jak se lidstvo vypořádá s nedostatkem ropy, rozhodli jsme se zjistit, jakými technologiemi má lidstvo možnost ropu nahradit a o jedné z nich, která má předpoklad reálného využití zjistit co nejvíce informací a zúčastnit se s nimi projektu Enersol 2013. Jde o možnost vyrábět náhražku ropy z mořských řas. 2. Stručná charakteristika práce Na začátku shrnu základní poznatky o možnostech využívání různých zdrojů neobnovitelných i obnovitelných energií v různých oborech lidské činnosti. Dále stručně popíšu aspekty výroby a využití energií, které by v budoucnu nahradit ropu. Hlavní část práce se bude věnovat výrobě husté hmoty z mořských řas, ze které bude možné vyrobit většinu produktů, které se dnes 212

vyrábí z ropy. Tuto možnost považuji za nejreálnější, nejpravděpodobnější a v budoucnu pravděpodobně nejvíce využívanou. Předesílám, že informace o této technologii zatím nejsou příliš dostupné, protože se technologie teprve vyvíjí, zkouší a navíc jsou detailní výsledky výzkumů utajované kvůli konkurenčnímu boji. Z těchto důvodů práce neobsahuje podrobné technologické postupy a přesné údaje. 3. Význam a využití ropy Proč se největší část ropných produktů používá jako palivo? Palivo ve formě benzínu nebo nafty je možné přeměnit v obrovské množství energie. Má ze všech snadno dostupných paliv největší koncentraci energie v poměru k objemu paliva. Aby člověk vyprodukoval množství energie obsažené v jednom barelu ropy, musel by fyzicky pracovat 25.000 hodin. Barel ropy můžeme dostat ze země za cca 2 dolary. Takže za 2 dolary můžeme získat 25.000 hodin lidské práce. Je to tak vydatný zdroj energie, že je k dispozici nadsazeně řečeno prakticky zadarmo. Ostatní ropné produkty se staly součástí běžného života. Každý člověk využívá denně v průměru více než 100 věcí, které byly vyrobeny pomocí ropy. 3.1. Doprava Přes 95% energie v dopravě pochází z ropy. V dopravě se využívá právě veliké koncentrace energie v benzínu v relativně malém objemu palivových nádrží. Druhá výhoda paliva z ropy je její snadné doplňování. Zatím není žádná jiná energie, která by šla doplňovat stejně snadno jako tankováním a potom na jedno natankování umožnila ujetí tisíce kilometrů. V letecké a kamionové dopravě není jiné palivo nebo zásobárna energie, která by mohla nahradit benzín a naftu. V námořní dopravě lze jako palivo použít atomovou energii, i když si nedokážu představit její masové používání. Jen v osobní dopravě můžeme v budoucnu využívat elektromobily, které zatím mají jen omezené možnosti použití, krátký dojezd a dlouhé dobíjení. 3.2. Zemědělství V zemědělství se s příchodem ropy obrovsky zvedla produktivita práce díky výkonným zemědělským strojům. Dnes jeden člověk za pomocí techniky dokáže obdělávat desítky hektarů pole. Hodně se také zvýšily výnosy díky hnojivům a pesticidům vyráběným z ropy. Opět si nedokážeme představit návrat ke klasickému zemědělství bez možnosti využívat produkty z ropy. 3.3. Výroba plastů Ropa a výrobky z ní jsou základní surovinou pro výrobu plastů, bez kterých si život dnes neumíme představit. Je pravdou, že lze plasty recyklovat, ale při tom dochází k jejich znečišťování a promíchání několika plastů různých typů, složení, vlastností a teplot tavení. Kvalita recyklovaných plastů je ve srovnání s novými velmi špatná. 3.4. Chemický průmysl Význam chemie je dnes obrovský. Není žádný obor lidské činnosti, který by nevyužíval chemické prostředky vyrobené z ropy. Troufám si tvrdit, že bez chemie v zemědělství by se lidstvo neuživilo, protože bez postřiků by zemědělci ani drobní zahrádkáři neochrání plodiny před škůdci, chorobami a plísněmi. Dokonce ani včely dnes nelze chovat bez chemického ošetřování. 4. Alternativní zdroje: 4. 1 Bionafta Bionafta je ekologické palivo pro vznětové motory na bázi metylesterůnenasycených mastných kyselinrostlinného původu. Vyrábí se rafinačním procesem zvaným transesterifikace. Může být používána jako palivo bez jakékoliv úpravy ve vznětovém motoru (dieselu). Význam a spotřeba bionafty v Evropské unii neustálé stoupá. V dnešní době musí výrobci povinně přimíchat 5 % bionafty do nafty vyrobené z ropy. Nevýhody  hlavní nevýhodou je energetická náročnost celého výrobního procesu  velká spotřeba nafty nebo bionafty při pěstování plodin na bionaftu  zvyšuje cenu potravin a zabírá zemědělskou půdu 213

na 1 litr bionafty je potřeba 14 000 litrů vody je silnější rozpouštědlo než standartní nafta, a tak rozrušuje usazeniny v palivovém potrubí, čímž se mohou ucpat vstřikovací ventily  výrobci aut doporučují vyměnit palivový filtr několik měsíců po přechodu na spalování bionafty  při vyšším poměru smíchání s motorovou naftou může bionafta poškodit přírodní kaučuk a materiály z polyuretanové pěny  při kontaktu s větším množstvím vody vznikají z bionafty mastné kyseliny, které mohou způsobit korozi palivového systému Výhody  Při spalovacím procesu lépe shoří, a tím výrazně snižuje kouřivost naftového motoru, emise polétavého prachu, síry, oxidu uhličitého, aromatických látek a uhlovodíků vůbec  Má vysokou mazací schopnost, a tím snižuje opotřebení motoru a prodlužuje životnost vstřikovacích jednotek  Lze ji skladovat ve stejných zásobnících jako motorovou naftu, kromě betonových zásobníků  

4. 2 Elektromobily Jako zdroj energie využívá akumulátor, který musí být před jízdou nabit a na jehož kapacitě závisí dojezdová vzdálenost elektromobilu. Jejich masivní rozšíření by vyžadovalo nárůst výroby elektrické energie. Předpokládáme, že se elektromobily budou používat jen doplňkově, například jako druhé auto v rodině, pro jízdy na krátké trasy. V Československu byl elektromobil s názvem Ema vyvinut už v roce 1971, tento projekt byl však na pokyn vládnoucí garnitury zastaven. Nevýhody  kratší dojezdová vzdálenost, je totiž závislá na typu baterie a jejích parametrech. Je třeba poznamenat, že díky technologickému pokroku, se průměrná dojezdová vzdálenost na jedno nabití baterií zvyšuje.  nedostatek dobíjecích míst a délka nabíjení. V prvním případě, lze poznamenat, že již dnes existuje v ČR více než 130 dobíjecích stanic a další budou přibývat

214

Výhody V ČR dosahují emisní hodnoty elektromobilů 50 - 100 g/km v závislosti na způsobu získané elektrické energie, Účinnost elektromotoru je 90% a navíc odpadá nutnost převodového mechanismu 4.3 LPG, neboli zkapalněný ropný plyn je směs uhlovodíkových plynů používaná jako palivo do spalovacích spotřebičů a vozidel. Jde o novodobější označení pro směs topného plynu, známou jako propan-butan. Ten se vyrábí jako vedlejší produkt při rafinování ropy. Jeho výroba se omezí současně s omezením těžby ropy a neřeší tak problém budoucnosti. Používá se jako palivo pro vaření, vytápění i osvětlování, dále také jako palivo pro zážehové motory. Běžně se plní do tlakových lahví různých velikostí, které se pak používají jakožto přenosné zásobníky topného plynu v domácnostech a při pobytu v přírodě. Protože narušuje přírodní pryž, musí být všechna těsnění vyrobena ze syntetických látek. Nevýhody  První nevýhodou je zajisté počáteční investice, tudíž cena pohonného systému a jeho schválení. Suma není přesně dána a její rozptyl je od 10 000 – 40 000 dle použitého systému.  Jedná se o zvýšení spotřeby zhruba o 10% oproti klasickému palivu, ale při méně než poloviční ceně LPG jde o velmi malou položku.  snížení výkonu motoru o přibližně 5% Výhody  Za první a pro mnoho lidí i rozhodující fakt lze považovat provozní náklady, které jsou o polovinu menší než např. u benzínu.  Druhou, neméně důležitou vlastností jsou emise zplodin vypuzené vaším vozem.  Nezanedbatelným faktem je také zvýšení životnosti motoru, protože se nevytvářejí karbonové usazeniny. Za zmínku stojí i prodloužení životnosti oleje.

4.4 CNG je stlačený zemní plyn. Je používán jako palivo pro pohon motorových vozidel a je považován za relativně čistější alternativu k benzínu a motorové naftě, ale také k LPG. 215

Obsahuje cca 90% metanu, u kterého se předvídá vyčerpání za cca 100 let, což je sice delší doba než u ropy, jedná se ale o neobnovitelný zdroj a neřeší problém vzdálené budoucnosti definitivně. Nevýhody  zmenšení zavazadlového prostoru  zvětšení provozní hmotnosti vozidla  snížení výkonu o 10 až 15% při plném zatížení  v současné době je stále poměrně malá síť čerpacích stanic Výhody  Zemní plyn patří mezi nejčistší paliva současnosti. Při jeho spalování se uvolňuje nejméně skleníkového plynu oxidu uhličitého a oxidu dusíku. Takřka vůbec nevzniká jedovatý oxid uhelnatý, saze ani rakovinotvorné zplodiny  Jízda autem na zemní plyn je výrazně levnější než jízda na benzín

4.5 Vodíkový pohon. Tento druh pohonu je znám už několik desítek let a je používán v kosmonautice. Do širšího povědomí se ale dostal až s pokusy aplikovat ho do silničních motorů. Dnes už tuto technologii zkoumají a rozvíjejí všechny velké automobilky a nejstarší pokusy o vytvoření vodíkového pohonu v dopravě sahají až dvacet let zpátky, tak proč tedy se po našich silnicích neproháníme v automobilech na vodík? Existují tři hlavní výhody vodíkových pohonů. Opět jsou:  Vyšší účinnost paliva  Čistších výfukových  Snížení nákladů na pohonné hmoty

5. Řasy a jejich využití: V poslední době jsme svědky vývoje nových technologií, pěstování a využívání řas pro výrobu biopaliv a dalších výrobků. Cílem je vypěstovat řasy na malém prostoru a s malou energetickou náročností. Řasy se separují od vody, čímž vzniká hustá hmota s vysokým obsahem oleje, velmi podobná ropě. Ropa sice vznikala miliony let, ale je stejně jako řasy biologického původu. 216

4.1 Něco o řasách Řasy jsou jednoduché fotosyntetizující organismy, tradičně řazené mezi nižší rostliny. Ve skutečnosti jsou řasy seskupením nepříbuzných skupin organismů a jen některé z nich jsou blízké rostlinám. Mezi řasami najdeme jednobuněčné i mnohobuněčné formy, tělo mnohobuněčných řas je tvořeno stélkou. Nejsou schopné přežít v suchém prostředí, žijí proto ve sladké nebo slané vodě, suchozemské formy jsou malé, nenápadné a hojněji se vyskytují ve vlhkých tropických oblastech. Některé řasy vyřešily problém vysychání symbiózou s houbou a tvoří součást lišejníků. Většina řas je schopná fotosyntézy a je proto autotrofní. Chloroplasty vznikly primární endosymbiózou se sinicí nebo až sekundárně symbiózou s jinou řasou. Některé jednobuněčné řasy jsou mixotrofní nebo sekundárně chloroplasty dokonce úplně ztratily. Řasy jsou součástí vodních ekosystémů, ruduchy a chaluhy poskytují potravu i úkryt, mikroskopické řasy tvoří fytoplankton. Věda, která studuje řasy, se nazývá algologie či fykologie.Vodní řasy lze v závislosti na druhu využít jako potravinu, tak palivo, či surovinu na výrobu vodíku, metanu a biopaliva. 5.2 Výhody využití řas na výrobu biopaliv Na jeden litr bionafty je potřeba 14 000 litrů vody, ale řasy tuhle potřebu nemají, a odpadá také spotřeba hnojiv a spotřeba pohonných hmot pro zemědělské stroje. Řasy obsahují velké množství oleje. Z extraktu z řas se kromě paliva dají získat produkty pro chemický, plastikářský, farmaceutický a kosmetický průmysl. Výroba bionafty z řas je o polovinu levnější než výroba normální nafty. Řasy spotřebovávají velké množství oxidu uhličitého což je velká výhoda oproti fosilním palivům. Spotřebováním každého barelu ropy vznikne 450 kg CO2. Spotřebou nafty z řas je to stejné, ale za každý barel se při výrobě spotřebuje 1 000 kg škodlivé CO2. Další výhodou nafty z řas je že se nemusí čekat na sklizeň tak jako např. u kukuřice nebo řepky olejky. Z jednoho hektaru se dá získat za rok 20 až 40 tisíc litrů biopaliva, z kukuřice jen 2500 litrů biopaliva. Je to asi 15 krát větší produkce na hektar než u dnešní klasické bionafty. Podle jiného výzkumu lze z rostlin vyrobit maximálně 6000 litrů paliva na 1 ha, zatímco rychle rostoucí řasy produkují 9000 až 61 000 litrů paliva na 1 ha. V uzavřeném systému bioreaktoru řasy spotřebují pouhé jedno procento množství vody v porovnání s polními plodinami. Zatím se pěstují řasy s obsahem 40% oleje, ale vědci se snaží o řasy s obsahem 60% oleje. Další výhodou je, že farmy s řasami mohou být umístěny i na půdě nevhodné pro zemědělství.

217

5.3 Technologie výroby Pěstování řas spočívá ve vytvoření vhodných podmínek pro růst řas ve vodě. Zásadní jsou podmínky pro průběh fotosyntézy, to je sluneční záření, teplo, oxid uhličitý, živiny a vodu. Proto se pěstování řas zavádí v tropických a subtropických podnebných pásech. Na zemi je známých asi 40 000 druhů řas a pro pěstování se vědci snaží najít ty nejvhodnější. Většina z nich žije ve slané vodě, ty se zdají pro masivní pěstování výhodnější. Zkouší se ale i sladkovodní řasy. Pro pěstování řas se zkouší dvě technologie. Jedna využívá uzavřených nádob tvaru trubek nebo uzavřených akvárií různých tvarů. Skleněné trubky je možné naklonit, aby řasy byly lépe vystaveny slunečnímu svitu. Jsou tady i možnosti využívat uzavřených průsvitných nádob na plochách budov, střech a nádoby můžou být i součástí budoucí architektury. Tato technologie se jeví jako účinnější ale také dražší. Druhá technologie využívá pěstování v otevřených vodních plochách. Tady jsou nižší vstupní investice do technologií, ale metoda má menší efektivitu, výtěžnost, větší spotřebu vody a nemá možnost zachytávání plynů vznikajících při výrobě, hlavně vodík. Nádrže musí být mělké, aby si řasy vzájemně nestínily a nádrže tak zabírají veliké plochy. Jakmile množství řas dosáhne potřebné koncentrace, řasy se extrahují ve formě husté zelené kaše. Ta se dále separuje nebo rafinuje na oleje, naftu, materiály pro průmysl, plasty, chemii a farmacii. vyšovat efektivitu produkce olejů v obou typech zařízení napomáhají genetické manipulace. Před několika lety činil výnos maximálně 40 % hmotnosti řas. Nyní je možnost výnosnost zvyšovat na stále vyšší úroveň. Mezi nepřímé způsoby zvyšování výnosů patří úprava řas tak, aby absorbovaly méně světla, čímž zůstane více energie pro sousední buňky. Předběžné studie prokázaly, že tato strategie vedla k 30% navýšení růstu řas. Jinou možností je urychlení metabolismu, například zavedením enzymu přeměňujícího anorganický uhlík na oxid uhličitý, který může být využit ve fotosyntéze. Tímto způsobem se rychlost fotosyntézy zvýšila o 30 až 140 %‚ v závislosti na dalších podmínkách. 5.4 Realizované projekty Existuje celá řada ropných společností pracujících na biopalivech z řas, včetně společností Shell, BP, Exxon a další. Ve Španělsku se snaží vyvinout technologii, která by v budoucnu mohla plně nahradit dováženou ropu. Má denní spotřebu přibližně 1,5 milionů barelů ropy. Při použití současné technologie by na takovouto spotřebu ropy stačila farma na výrobu řas o velikosti 40 x 40 km. Vědecký tým profesora Williama B. Zimmermanna z University of Sheffield ve Velké Británii, jehož členem byl i český odborník Václav Tesař, nyní získal prestižní Moultonovu medaili za nové řešení bioreaktoru pro pěstování řas, jímž probublávají kouřové plyny. Pro přechod CO2 do vody, a tím i do metabolismu řas, je důležitá velikost bublin - čím menší, tím lepší. Profesor Tesař proto v rámci tohoto projektu vyvinul oscilátor, jenž umožní vytvářet bublinky CO2 o řád menší, než tomu bylo v dosavadních zařízeních. Díky velkému povrchu těchto miniaturních bublin dochází k lepšímu přechodu plynu do kapaliny. Tak se podařilo dosáhnout rychlejšího 218

růstu řas a větší produktivity bioreaktoru. Jedním z problémů produkce biopaliv z řas je skutečnost, že druhy, které rostou rychle, obsahují málo tuků - a naopak. Nastupuje proto genetické inženýrství, jež by mělo obě vlastnosti spojit. Biotechnologická firma Melis Energy kalifornského profesora Tasiose Melise se snaží přimět řasu Chlamydomonas reinhardtii, aby na světle produkovala přímo vodík. Z něj je pak možné vyrábět v palivových článcích elektřinu, anebo jej použít jako palivo. Řasy přitom mohou fungovat také jako čistička odpadních vod. Z vody si totiž pro stavbu svých buněk berou i to, co my lidé považujeme za znečištění - od hnojiv ze zemědělské výroby a fosforu z pracích prášků až po těžké kovy. Kanada skrze své ministerstvo vědy a techniky přispěla na pilotní projekt výroby biopaliv z řas celkem 5 mil. kanadských dolarů. V provincii Nova Scotia díky tomu vyroste kultivační zařízení pro mořské řasy o kapacitě 50 000 litrů. Stane se součástí výzkumné stanice v Ketch Harbour, kde se mořské řasy zkoumají už 50 let. Na projektu spolupracuje také několik soukromých firem, mimo jiné konsorcium Carbon2Algae. Právě to plánuje eventuálně vyrábět fotobioreaktory, kterými bude produkovat biopalivo zachycováním oxidu uhličitého z uhelných elektráren. To je však pořád ještě hudba budoucnosti. Hlavním úkolem výzkumní dnes je nalézt ten správný druh řasy a vyvinout malé pilotní projekty výroby. Bude to znamenat konečně přesun z laboratoře ven do "divočiny". Zároveň se pracuje na technikách, jak efektivně sbírat vyrobené biopalivo. Společnost Solazyme za poslední rok vyprodukovala 42 tisíc litrů oleje a oznámila, že bude vyrábět palivo z řas za cenu nižší než 120 USD za 1 barel. Sapphire Energy se chystá prozkoumat tisíce různých genetických modifikací fotosytetizujících řas a vytvořit vysoce efektivní kmeny produkující oleje. V současnosti firma staví demonstrační zařízení v Novém Mexiku, které by mělo vyrábět do roku 2018 až 10 tisíc barelů ropy denně. Společnost Joule Unlimited se místo řas zaměřila na bakterie, které by přeměňovaly oxid uhličitý na uhlovodíková paliva. V současnosti je v provozu pilotní zařízení a na příští rok se plánuje otevření velkokapacitního demonstračního zařízení. Na Novém Zélandu mají vyvinutou technologii, která spojuje čištění odpadních vod s produkcí řas a dodávkami pitné vody. Technologii realizují, rozšiřují, a nabízí k prodeji licenci k používání pod názvem Aquaflow Bionomic Corp. V budoucnu počítají s rozšířením, které pokryje 80% energetické spotřeby Nového Zélandu. Skotsko chce s jejich pomocí vyrábět biopaliva. Společnost Emergent Architecture přišla s nápadem, že by něco takového bylo možné (otázkou je, zda stejně efektivní) nejen na velkých farmách mimo města, ale právě i v centrech měst. A ještě by to mohlo vypadat úžasně futuristicky! Přišla proto s tzv. “bioreaktorem”. Neboli nádrží plnou mořských řas, jejichž růst je udržován za pomoci LED osvětlení. Díky fotosyntéze pak mořské řasy vyrábějí biopalivo, které je následně možné využít nejrůznějšími způsoby. Energii získává LED osvětlení ze solárních panelů. První takováto instalace má být hotová v roce 2010 a bude k vidění v nějakém obchodním domě v Los Angeles. V Petrhu má být následně instalována ještě o něco pokročilejší a “ufoidnější” verze bioreaktoru, nazvaná PhotoBioReactor. Ta bude využívat kolonií červených a zelených mořských řas umístěných do jednotlivé konstrukce z lehkých vláken. Na “vstupu” vyžadují řasy oxid uhličitý a světlo, které zpracovávají a na “výstupu” pak nabízejí biopalivo nebo vodík. Elektrická energie potřebná pro chod reaktoru pochází z tenkovrstvých solárních článků zapuštěných do polykarbonátového obalu. Na internetu je (hlavně na zahraničích serverech) spousta článků o vývoji a investicích, které neobsahují žádné podrobné informace, ale dočteme se o tom, že prakticky ve všech vyspělých státech pracují na vývoji biopaliv z řas. Zejména se jedná o vyspělé přímořské státy v tropech nebo subtropech, USA, Kanada, Austrálie, Japonsko, státy jižní Evropy. Společnost BP investovala do vývoje více než 10 mil. dolarů. Konsorcium pro vývoj biopaliv z řas pod vedením University of California, San Diego investovala 9 mil. USD. Konsorcium Mesa v Arizoně investovalo do výzkumu 6 mil. USD. Prezident USA Barack Obama navrhl podporu výzkumu 219

těchto technologií částkou 140 mil. USD. Od roku 2000 do něj bylo ze soukromých zdrojů investováno více než 2 mld. USD. 5.5 Srovnání Bionafta z řas a motorové nafty Vlastnosti Hustota Kg l

-1

Bionafta z řas

Nafta

0,864

0,838

Viskozita Pa s

5,2 × 10 -4 (40 º C)

1,9 až 4,1 x 10 -4 (40 º C)

Bod vzplanutí ° C

65-115 *

75

Tuhnoucí bod º C

-12

-50 Až 10

Bod zákalu º C

-11

-3,0 (- 6,7 max)

Výhřevnost MJ kg -1 41 40-45 5.6 Nevýhody a hrozby Prozatím jsme popisovali výrobu řas jako technologii, která nás má zachránit budoucnost lidstva, aby nemuselo omezovat svoje energetické nároky a životní úroveň. Je však před námi ještě řada problémů a nevyřešených postupů, objevují se i hlasy proti výrobě ras ve velkém měřítku. Jen stručně některé příklady:  pro velkopěstování řas nemusí stačit vzdušný oxid uhličitý, hrozí potřeba jeho umělé výroby  hrozí abnormální spotřeba chemických hnojiv a s tím ekologická zátěž  nejsou známé dopady geneticky upravených rostlin a řas  nafta z řas nemá stejné vlastnosti jako běžná nafta, má vyšší teplotu tuhnutí, menší životnost, omezenou dobu skladování, vyšší viskozitu 6. Závěr Při zpracování této práce jsme prostudovali hodně článků a udělali jsme si obrázek o co nás a další generace čeká v budoucnosti. Už teď je jasné, že nás čeká éra mnohem hůře dostupné energie, že se budeme muset s energií naučit lépe hospodařit a pravděpodobně i omezit její spotřebu. Doprava bude asi odvětví, kterého se omezování spotřeby dotkne nejvíce, letecká doprava nebude tak dostupná jako dnes, omezí se doprava potravin a zboží na dlouhé vzdálenosti. Ve výrobě bioropy z řas vidíme velké možnosti, věříme, že se budou technologie nadále vyvíjet, zlepšovat a postupně nasazovat do průmyslu a běžného života tak, aby nezatěžovala životní prostředí a staly se součástí života dalších generací. Určitě budeme sledovat další vývoj, sledovat a vyhledávat dostupné informace, protože nás téma velice zaujalo. Podle našeho odhadu mají řasy a mikroorganismy obrovský potenciál a průmyslový význam.

PROJEKT 33

Žáci: Škola: Téma: Koordinátorka:

Nikola Flašarová, Michal Hudek SOŠ Otrokovice Úspora pitné vody zavedením nových typů perlátorů Mgr. Markéta Kraváčková

Úvod:Přemýšleli jste někdy nad tím, při jaké činnosti spotřebujete nejvíce vody? Pravidelné mytí rukou, čistění zubů, běžná osobní hygiena…vždy pod tekoucí vodou. 220

Perlátor je malé přídavné zařízení, které se instaluje na vyústění vodovodního kohoutku a princip jeho fungování pomáhá šetřit i desítky litrů vody za den. Úsporné baterie a perlátory Jedním z klíčů k úspoře je použití perlátorů ve spojení se stávajícími bateriemi nebo nových sprchových hlavic. Perlátor představuje zakončení vodovodní baterie, které směšuje proud vody se vzduchem, tím mu dodává na objemu a díky menším otvorům pro průtok kapaliny zvyšuje rychlost vody – dodává jí na síle. Klasické perlátory lze za nízkou cenu našroubovat na takřka jakoukoliv baterii. Náročným uživatelům se pak otevírá esteticky bohatá řada s mnoha doplňkovými funkcemi, jako například pulzování proudu vody v určitém tempu apod. Perlátory montujeme na baterii umyvadla, dřezu nebo sprchy a pak už jenom šetříte. Celou domácnost můžete úspornými perlátory vybavit do 1000 korun. Spotřeba u běžných baterií a sprch U běžných na trhu se vyskytujících baterií a sprch je spotřeba vody dle výrobců při tlaku 3 bary 22-25l/min. U nejnovějších nízkoenergetických baterií je spotřeba 12l/min při tlaku 3 bary. Náklady na pořízení těchto typů baterií jsou značné. Vodovodní řád V závislosti na místě a dodavateli je předepsaný a přijatelný tlak vody 3 bary. Dodavatel vůči odběratelům garantuje tlak vody minimálně 2,5 baru, ale vyskytují se místa (vysoké budovy, sídliště apod.), kde tlak vody v potrubí dosahuje 6-7barů, čímž pochopitelně roste i spotřeba vody. Jevy ve vodovodu a) Kolísavý tlak. Kvůli kolísavému tlaku v potrubí můžeme registrovat skoro v každé domácnosti, že např. v průběhu sprchování se nám mění proud vody, když se pustí voda ve stejném podlaží, nebo kolísá teplá/studená voda. b) potrubní deprese. Potrubní depresí nazýváme jev, kdy při otevření kohoutku sprchy nebo baterie, při snaze vodovodního řádu rychle doplnit tlak v potrubí dochází k otřesům trubek ve zdi. c) nečistoty ve vodovodním řádu. Ve vodovodním řádu se můžou vyskytnout různé nečistoty, které vznikly při montování trubek (např. svařování), a které se vlivem užívání časem z potrubí uvolňují. Může to být písek, rez apod. Podle čeho perlátor vybrat?Na předcházejících řádcích již bylo naznačeno, jak a podle čeho

perlátor vybrat. Máte-li doma příliš tvrdou vodu, pak se nedoporučuje vybírat ty nejlevnější typy, které mají s ucpáváním problémy. Perlátor můžete volit i podle dodatečných funkcí. Některé varianty lze různě nastavovat, a tak proud uzpůsobovat dle aktuálních požadavků. Vždy by však měl mít vámi vybraný perlátor atest hygienické nezávadnosti.Využívat perlátor je jednou z nejjednodušších možností, jak doma šetřit vodu. Pokud ho navíc zkombinujete s úspornou baterií, pak se kýženého snížení nákladů dočkáte již za velmi krátkou dobu. Provzdušněná voda osvěží a umyje lépe, než stejné množství proudu vody bez vzduchu. Obyčejným kuchyňským kohoutkem proteče za minutu asi 11 až 19 litrů vody. První vlaštovkou, která se pokusila vlétnout do takto plýtvajících potrubí, bylo nařízení americké vlády z roku 1994, které omezilo průtok nově vyráběnými bateriemi na maximálních 9,5 litrů. Bohužel, stále se lze setkat s nejlevnějšími kousky, které vodovodu mohutně pouštějí žilou. Moderní baterie dokáží s vodou lépe hospodařit.Druhou úroveň úspory vody představují baterie obsahující šetrný systém již ve svém vlastním těle. Mechanické systémy zvednutím páky otevřou pouze padesátiprocentní průtok vody a až zatlačením do zvláštní polohy jej uvolní celý. Jiné typy, se kterými se lze setkat například na veřejných toaletách, nadávkují na jedno spuštění přesně litr vody a pak je zablokuje automatická pružina. Podobnou myšlenku odměřeného dávkování využívají rovněž armatury s infračervenými a ultrazvukovými senzory pohybu.

Kolik litrů za minutu? V praxi je třeba vybírat úsporný perlátor, jehož parametry budou vyhovovat nám, svému účelu i tlaku v potrubí. Především jde o průtok vody udávaný v litrech za minutu. K mání jsou úsporné perlátory například s výstupním průtokem 2, 3, 4, 6 či 8 litrů. Jednotlivé typy se právě podle velikosti průtoku odlišují barvami.Pro baterii na umyvadle se jako nejúspornější 221

doporučuje perlátor, který sníží průtok vody na 2 až 3 litry za minutu, aniž by uživatel přišel o obvyklý komfort, tedy o neregulovaný výstup vody v množství kolem 15 litrů za minutu. Někteří výrobci nabízejí ke svým šetřičům montážní kroužky, které průtok vody vhodně upraví pro dané podmínky, a zajistí tak očekávanou funkci úsporného perlátoru. Dobrým východiskem pro správný nákup může být i doporučení instalatéra ve specializovaném obchodě. Jde o investici zhruba od 200 korun výše. Nevýhody: - Usazuje se v nich vodní kámen. - Kovové sítko i tělo perlátoru postupně koroduje – voda naruší strukturu kovového sítka během 1-2 let. - Vlivem koroze a vodního kamene vzniká ideální prostředí pro růst bakterií. - Bakterie kontaminují pitnou vodu při protékání perlátorem. - Často chybí atest o hygienické nezávadnosti. Při nákupu jej chtějte vidět, jde o vaše zdraví. - Vyrobeny s pevně nastaveným průtokem vody, který není možné změnit. - Zbytky vody v perlátoru způsobují nárůst vodního kamene = riziko zvýšeného vzniku bakterií. - Někteří výrobci doporučují speciální klíč na odstranění vodního kamene. Tím potvrzují jeho hojné usazování v perlátorech. Při nesprávné manipulaci může klíč perlátor nenávratně poškodit. - Při rozebrání perlátoru hrozí poškození a znehodnocení, ve většině případů nejdou jednotlivé části zpětně složit. - Při proniknutí nečistot z potrubí do těla perlátoru nejde perlátor plně vyčistit a tím je narušena funkčnost. - Běžně vytváří na dotek nepříjemný proud vody – příčinou je soustava několika trysek pod velmi vysokým tlakem. - Některé perlátory ze zahraničí nemají potřebné hygienické atesty a mohou tak ohrožovat vaše zdraví. - Úsporné perlátory jsou převážně z nekvalitních plastů – už jste slyšeli o ftalátech? - Jistí výrobci slibují nadsazené úspory a uváděné průtoky jsou tak mnohdy jiné než ve skutečnosti. Žádejte certifikaci průtoků vody. Výhody: - Možnost nastavení průtoku vody na 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 l/min. - Nastavení se dá kdykoliv snadno změnit – uživatel má možnost rozhodnout o míře úspor. - Dosahuje maximálního provzdušnění a properlení proudu vody. - Úspor je dosaženo bez ztráty komfortu uživatele. - Iluze plného proudu vody - vizuálně i pocitově se téměř neliší. - Vysoká robustnost a kvalita použitých materiálů. - Použitím speciální technologie je zabráněno usazování vodního kamene – šetřič je antivápenný. - Šetřič lze sterilizovat horkou vodou (až 179oC) i všemi běžnými desinfekčními prostředky. - Lze jej snadno rozebrat na jednotlivé díly a opět složit. - Splňují i ty nejpřísnější hygienické požadavky. - Udávané průtoky vody jsou certifikovány a potvrzeny laboratorními testy. - Záruční doba 5 let, životnost 20 let a více. - Během záruční doby se investice do šetřičů mnohonásobně vrátí. - Šetřiče vody pro svou unikátnost vyhrávají soutěže, sbírají ocenění a nasbírali celou řadu pozitivních referencí. - Na první pohled je znát, že teče málo vody. Druhy perlátorů: 1. S vnitřním závitem 2. S vnějším závitem 222

3. Perlátory antivandal – použitím systému antivandal lze zabránit odmontování a krádeži, protože je nelze jednoduše ručně odmontovat z baterie. 4. Dávkovače na sprchu – doplňují skupinu perlátorů a jejich instalací můžete uspořit přibližně 50% vody při sprchování. Běžné sprchy mají spotřebu 22 – 28 litrů za minutu a pomocí dávkovačů ji můžete snížit až na 5 litrů. Pro náročnější zákazníky jsou perlátory vybaveny různými technickými vychytávkami, jako například led osvětlení (barvy jsou dány podle teploty vody), stop ventil (proud vody lze zastavit i spustit bez dotyku baterie, tlačítko je umístěné ve středu perlátoru, existují verze nastavené v čase), otáčivý vestavěný šroub (nastavuje se jím průtok vody například 1 - 10 litrů).

Levné, neznamená kvalitní Pomocí pákové baterie zkrátíte dobu potřebnou k nastavení požadované teploty až o 40% a použijete-li termostatickou baterii, budou úspory ještě vyšší. Pozor ale na podezřele levné typy pákových baterií. Tady moc peněz neušetříte. Mají jednu vadu na kráse – většina z nich se brzy porouchá. Jsou vyráběny z nekvalitních materiálů a často mají problém s regulací malého proudu vody potřebného například jen k opláchnutí rukou. Spotřeba energie pro přípravu teplé užitkové vody činí přibližně 25% z celkové spotřeby energie české domácnosti. Proto nám šetrné zacházení s teplou vodou může přinést výrazné úspory jak za vodu, tak za energii. Ušetřit můžeme už správně nastavenou teplotou vody ohřívače, za optimální považujeme teplotu 60°C. Při ohřevu vody v ohřívači dochází ke zvětšování jejího objemu, cože se projevuje kapajícím pojistným ventilem (jeho správná funkce). Takto nám může uniknout až 1% z nahřívaného objemu. Instalací expanzní nádoby odstraníme problém kapajícího pojistného ventilu a zároveň budeme šetřit s vodou. Úspory budou vyšší při častějších a větších odběrech. Důležitá je i vzdálenost odběrného místa od ohřívače vody, tepelné ztráty výrazně narůstají při vzdálenosti 2m a více. Jestliže nemáme jinou možnost, věnujeme pozornost dobré izolaci trubek (zde opravdu platí- čím více, tím lépe). Sprcha Při sprchování je až 3x menší spotřeba teplé vody než při koupání ve vaně. To ovšem platí pro krátké 5minutové sprchování. Pro relaxační koupel při víčkách je rozhodně úspornější vana, kde spotřebujeme méně vody než při dlouhém sprchování. Jestliže použijeme pro sprchu úspornou hlavici a stop ventil, můžeme tím dále ušetřit až 30% teplé vody. Umyvadlo Je důležité zvolit si správný typ perlátoru. V koupelně nám může stačit perlátor s průtokem 2-3 l/min. V kuchyni budeme spíše potřebovati průtok 6-12 l/min., jestliže pravidelně plníme dřez 223

vodou. Ovšem jestliže jsme zvyklí mýt nádobí pod tekoucí vodou, je lepší použít perlátor s průtokem 2- 3l/ min. Při mytí, čištění zubů nebo holení pokud možno nenecháváme téci trvale teplou vodu. Snad ani nemusíme připomínat, že rozmrazování jídla pod tekoucí vodou nám určitě zvýší konečnou částku za energii a vodu, určitě lepší způsob je rozmrazování jídla v ledničce. Srovnání perlátorů: Antivápenný úsporný perlátor (jedná se o novou generaci perlátorů)

Obyčejný perlátor 

Nejsou úsporné (průtok 15-17 l/min)

  

Lze je nastavit na průtok 4, 6, 8 a 14 l/min Zajišťuje max. properlení a provzdušnění Vytváří iluzi plného proudu vody

 

Usazuje se v nich vodní kámen  Kovové sítko časem koroduje a o to víc se v něm usazuje vodní kámen a množí se bakterie

Je antivápenný, protože díly se kterými přichází voda do styku jsou ze speciální umělé hmoty odolné proti usazování vodního kamene, odolné proti horké vodě a chemikáliím



Zkorodované kovové sítko nelze dokonale  vyčistit, rez je drsná a porézní a více se na ní usazuje vodní kámen, který je zárodečnou  hmotou pro vznik bakterií (voda, světlo, teplo = ideální podmínky pro růst bakterií) Slizká hmota usazená na sítku kontaminuje vodu, která přes něj protéká

Hmota snese vyvařování a sterilování až do teploty 179°C Je lehce rozebíratelný s jednoduchou údržbou.

Běžná pitná voda dovede během 1 - 2 let narušit  ochranou vrstvu kovového sítka perlátoru a zcela ho znehodnotit

Vzhledem k uvedeným vlastnostem je perlátor při běžném používání takřka nezničitelný a lze počítat s dlouhou životností 20 a více let

 

Spotřeba vody v domácnosti Starší typy myček spotřebují průměrně až 40 litrů vody, moderní typy si vystačí s cca 15 litry. U praček jde o ještě větší množství vody (95 litrů u starších modelů, 40-60 u dnešních typů). Pozor si dejte rovněž na spouštění programů naprázdno. Ekonomické a různé eko programy mnohdy ušetří nezanedbatelnou část energií. Nejúspornější je ale vždy spouštění až po úplném naplnění vodou není třeba ohřívat na 60°C a více. Vyplatí se nastavit ohřívač na nižší hodnotu a pak teplou vodu nemíchat se studenou. Sprchování spotřebuje oproti koupeli ve vaně pouhou třetinu vody, což vede k úspoře až 400 litrů na osobu za týden a to činí zhruba 150 Kč. Lze si také pořídit perlátor, jehož průtok, například v rozmezí 1-10 litrů, se nastavuje otáčením vestavného šroubu. Vodné a stočné Vodné je platbou za dodávku pitné vody z veřejného vodovodu a její distribuci. V domácnosti vzniká povinnost platit vodné vtokem vody do potrubí napojeného bezprostředně za vodoměrem. Právo na vodné má vlastník vodovodu, pokud není ve smlouvě stanoveno, že právo na vodné má provozovatel vodovodu. Stočné platíme za odvedení odpadní vody veřejnou kanalizací a její následné čištění. Povinnost platit stočné vzniká v domácnosti v okamžiku vtoku odpadní vody do kanalizace.

224

Právo na stočné má vlastník kanalizace, pokud smlouva nestanoví, že právo na stočné má provozovatel kanalizace. Cena stočného činí necelou polovinu z celkové ceny vody. K dispozici pro náš test jsme měli tyto typy perlátorů:.

A.

2,2 GPM Nízkopropustné kohoutkové perlátory, zelený střed, NuovaEnergia Nízkopropustné perlátory s rozměry 16x1, 18x1, 24x1, průtok vody 2.2 gallonů, čili 8 litrů/minutu. Přetrvává obvyklý komfort i přes nízkou spotřebu vody, tedy až 50% úspora- současná úspora poměrného množství energie (plynu, elektřiny) potřebné k ohřevu teplé vody. Speciální plastová mřížka oddalující usazení vodního kamene. Moderně řešená sítěná vložka, o 30% delší funkční doba, než se trubka ucpe různými vodními nečistotami. Snadná instalace. Při odpovídající údržbě je životnost téměř věčná. Rozměr: průměr 24 mm x 1 mm Cena: 150 Kč

B.

modrý střed, dodavatel Novaservis Dávkovač s vnějším závitem s rozměrem objímky 22x1 je dodáván včetně objímky, těsnění a perlátoru WS 5 s propustností 5 litrů/min bez ohledu na změnu tlaku v potrubí. V dávkovačích WS jsou drobné nečistoty vyskytující se v vodovodním řádu zachytávány pod kuželovitým sítkem 4 malými otvory pod těsněním. Díky tomu je tento perlátor nenáročný na údržbu a čištění, které spočívá v pouhém odmontování a propláchnutí vodou.Hlavní předností dávkovačů WS je, že v daném vodním řádu nezávisle na tlaku propouští pouze tolik vody, kolik je její předepsaná propustnost, takže nekolísá spotřeba. Jsou vhodné zejména ve výškových budovách, kdy se jejich použitím dosáhne stejného tlaku a pocitu komfortu ve vyšších patrech jako i v patrech nižších (odstraní se tzv. potrubní deprese).Rozměr: průměr 24 mm x 1 mm Cena:192 Kč Tabulka Pokus byl prováděn po dobu 20s za standardního proudu 7. 1. 2013 pomocí dvou odměrných válců, odměrky, kbelíku, stopek a perlátorů. Měření 7.1

1. měření

2. měření

3. měření

Bez perlátoru

6,6 l.

6,3 l.

6,4 l.

Usměrňovač

6,5 l.

6,5 l.

6,3 l.

Modrý perlátor

4,6 l.

4,8 l.

4,7 l.

Zelený perlátor

1,9 l.

2 l.

2,1 l.

Závěr Z našeho měření vyplývá, že nejúčinnější z našich testovaných perlátorů je perlátor od firmy NuovaEnergia, který ušetřil 4,5 litru vody oproti testu bez perlátoru. Účinným perlátorem je i perlátor od firmy Novaservis, který ušetřil kolem 2 litrů vody. Usměrňovač podle našeho testu je takřka neúčinný. Ušetřil pouze něco kolem 0,1 litru. Průměrně je nastavena studená voda na 10°C, teplá voda na 60°C. Nejpoužívanější teplota vody je průměrně 40°C. Jeden kubík této vody dostaneme smícháním 400 l studené a 600l teplé, což nás stojí při dnešních cenách vody (studená 84,-/m3, teplá 450,-/m3 včetně vodného, stočného i daně) 304 Kč.Co se týká využití perlátorů v praxi, tak jsme měli možnost spolupracovat s firmou Barum Continental Otrokovice a.s., kde nám byly poskytnuty informace o používání. Bylo zjištěno, že průměrně na 35 administrativních pracovníků vychází 7 vodovodních baterií s perlátory na jednom patře. Díky výpočtům jsme zjistili, že úspora vody může díky perlátorům dosáhnout až 180m3/rok, což při již zmíněných cenách vody vede k úspoře až 40 000,-Kč/rok. 225

Děkujeme organizátorům projektu Enersol, že jsme se mohli zúčastnit této akce a dozvědět se tak nové a užitečné informace, které můžeme zužitkovat v běžném životě. Použitá literatura http://www.cenyenergie.cz/nejnovejsi-clanky/cena-vody-2012-za-m3-zaplatime-71-56-kc.aspx http://www.perlatory.cz/ http://www.chytre-bydleni.cz/ http://www.ireceptar.cz/domov-a-bydleni/interier-a-vybaveni/ http://www.e-dezinfekce.cz/usporne-perlatory-watersavers/ Fotografická dokumentace (7. 1. 2013, odborná učebna učebního oboru Instalatér)

Anotace projektů prezentovaných na mezinárodní přehlídce soutěžních projektů žáky HTL Linec:

PROJEKT 34: Entstehung / Kurzfassung des Projekts

Der Einfall für unser Projekt kam nicht von uns selbst, sondern wurde uns von der mit uns kooperierenden Firma, der ALPINE - Energie, übermittelt. Die Zusammenarbeit mit dieser Firma ergab sich durch einen in unserer Schule stattfindenden Firmenpräsentationstag, an dem wir an die Firma herantraten. Bei großen Lüftungsanlagen, die das ganze Jahr laufen, sammelt sich über das Jahr in den Vorfiltern der Ventilatoren eine beträchtliche Menge an Schmutz an. Durch diesen Schmutz in 226

den Filtern erfährt die Luft, welche der Ventilator durch den Filter ansaugt, einen größeren Widerstand. Dies hat zur Folge, dass der Ventilator mehr Leistung benötigt, um die gewünschte Luftmenge durch die Lüftungsanlage zu befördern. Durch diese Mehrleistung des Ventilators steigt der Energieverbrauch der gesamten Anlage und dies hat höhere Energiekosten zur Folge. Das Ziel unseres Projekts ist es, dem Betreiber einer (oder mehrerer) großer Lüftungsanlagen das Maximum an Einsparung seiner Betriebskosten zu ermöglichen. Um das Einsparpotential einer Lüftungsanlage zu erkennen, möchten wir kurz den Aufbau einer derartigen Lüftung erläutern. Eine Lüftungsanlage besteht prinzipiell aus einem Kanal, in dem sich ein Filter und ein Ventilator befinden. Das Einsparpotential erschließt sich aus dem Zusammenhang zwischen dem Filter und dem Ventilator. Im Laufe der Zeit verschmutzt der Filter durch Umwelteinflüsse immer mehr und der Druckabfall am Filter steigt. Der Ventilator muss trotzdem noch dieselbe Luftmenge durch den Kanal befördern, als ob der Filter nicht verschmutzt wäre. Um dies durchzuführen, benötigt der Ventilator mehr Leistung und hat somit auch einen höheren Stromverbrauch. Der Stromverbrauch des Ventilators hängt somit proportional mit der Verschmutzung des Filters zusammen. Da sich durch den höheren Stromverbrauch höhere Energiekosten ergeben, gilt es den optimalen Zeitpunkt für einen Filterwechsel herauszufinden. Die Aufgabe unseres Projektes ist die Entwicklung eines Softwaretools, welches automatisch anhand von eingehenden Messwerten aus der Anlage und vorgegebenen Parametern (Strompreis, Filterpreis) den optimalen Zeitpunkt für einen Filterwechsel berechnet. Dieser berechnete Wert wird anschließend über eine visualisierte Oberfläche auf einem Webserver ausgegeben und dargestellt. Ebenfalls werden auf dieser Oberfläche Trendverläufe des zunehmenden Drucks angezeigt und außerdem ist es möglich, die Parameter direkt auf der Oberfläche einzustellen. Unser Softwaretool läuft auf einer SPS der Firma SAIA – Burgess, welche uns von unserer Kooperationsfirma zur Verfügung gestellt wurde. Diese Zusammenhänge wurden uns bewusst, nachdem wir einige Messungen an einer Beispielanlage durchgeführt hatten. Wir simulierten an der Anlage verschiedene Verschmutzungsgrade des Filters und nahmen den Druckabfall am Filter (Differenzdruck) mittels eines Druckdifferenzmessgerätes und die Leistung des Ventilators mittels der Anzeige eines Frequenzumrichters auf.

227

PROJEKT 35: Žáci: Koordinátor:

Markus Buchner, Matthias Derntl, Georg Wolschlager Prof. Dipl. Ing. Gerald Sopper

228

229

PROJEKT 36 1 Kurzfassung 1.1 Einleitung Obwohl Elektrizität schon längst als grundlegende Ressource gilt, leben 2012 laut Harward Business Manager immer noch 1,5 Milliarden Menschen ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz. [?] Doch dies ist oftmals aus wirtschaftlichen oder ökologischen Gründen nicht realisierbar, denn es würden zu hohe Kosten entstehen oder geschützte Umwelt zerstört. Dennoch ist es essentiell, dass Politik und Unternehmen in dieses Ziel investieren, denn wie in Abbildung 1.1 zu erkennen ist, hängt der Wohlstand eines Landes von dem Energieverbrauch pro Kopf ab. Der Wohlstand wird hier mittels den Human Development Index (HDI) gemessen. Dieser berücksichtigt Faktoren wie Lebenserwartung, Analphabetenrate, Bildung und Lebensstandard. Abbildung 1.1: Wie Elektrizität den Wohlstand ankurbelt [?] Interpretiert man dieses Diagramm, so kommt man zum Schluss, dass je höher der Energieverbrauch eines Landes ist, desto besser geht es dem Volk. Energie ist nicht die direkte Ursache für Wohlstand, dennoch ist sie ein großer Schritt in diese Richtung. Mit ihrer Hilfe ist es möglich Medikamente und Lebensmittel zu kühlen, Bewässerungen und saubere Trinkwasserversorgungen zu errichten und Häuser zu elektrifizieren. Somit wird ermöglicht, am sozialen und wirtschaftlichen Leben teilzunehmen, was wichtig für die gesellschaftliche Entwicklung ist. Es wird in Zukunft nicht sinnvoll sein, in Kraftwerken Energie durch verbrennen von Rohstoffen wie Öl oder Kohle zu gewinnen, denn dies würde durch den hohen CO2 Ausstoß unsere Umwelt zusätzlich belasten. Interessant erscheint hingegen Autonome Kraftwerke auf Grundlage von lokalen Ressourcen - vor allem erneuerbaren Energien - zu errichten. Doch diese Energiequellen sind nicht immer verfügbar und schwanken oft in ihren Erträgen. Darum ist es notwendig überschüssige Energie in Akkumulatoren zwischen zu speichern und ein System zu finden welches diese Energieflüsse bestmöglich steuert und verteilt. Demnach wird es immer wichtiger effiziente autarke Energieversorgungen zu entwickeln. Auch Forschungen in dem Gebiet der Energiespeicherung können dieWende der dezentralen Energieversorgung bedeuten. 1.1.1 Stand der Technik Immer noch ist der weltweite Standard bei autarken Energiesystemen diese mittels Dieselgenerator zu betreiben. Jedoch ist dies sehr ineffizient, denn je nach Wirkungsgrad und Größe des Generators können 3 - 4kW elektrische Energie erzeugt werden. Trotz alle dem werden weltweit jedes Jahr, so auch 2013, 43 GW an Dieselanlagen neu installiert. Betrachtet man nun den ökologischen Schaden der durch diese Systeme entsteht, beispielsweise den Treibhauseffekt, so ist klar, dass ein Umdenken unausweichlich ist. Neue Lösungen sind oftmals batteriegestützt, welche von regenerativen Energien gespeist werden. Bei den meisten jedoch wird es toleriert, dass die Energieversorgung abbricht, wenn die Batterieanlage geleert ist. Dies tritt aufgrund der nicht stetig verfügbaren regenerativen Energien auf. Außerdem wird meist nicht die laufenden Kosten durch Simulation und Berechnung schon im Vorfeld abgedeckt, darum sind viele Systeme noch Prototypen. Ziel der Zukunft muss es sein, ein 230

effizientes System zu entwickeln, welches eine 24/7 Versorgung sicherstellt und die laufenden Kosten durch Einsatz von regenerativen Energien senkt. 1.2 Beschreibung Die Innovation hinter dem Projekt, welches in Kooperation mit der Firma ALPINE-ENERGIE entwickelt wird, ist die Vision netzferne Energieverbraucher rund um die Uhr, sowie zu jeder Jahreszeit mit Energie zu versorgen. Da es sich bei einer autarken Energieversorgung um eine Lösung handelt, die individuell auf die jeweiligen Anforderungen angepasst werden muss, ist es wichtig eine standardisierte Auslegung der Komponenten zu schaffen. Dabei wird besonders darauf geachtet, dass die laufenden Kosten gesenkt werden. Dies wird durch Erhöhung des Anteils regenerativer Energien realisiert. Das Ziel unseres Projekts liegt darin, eine Grundlage zur normgerechten Auslegung der Anlagen zu schaffen, auf die zukünftige Projekte zurückgreifen und aufbauen können. Dadurch wird es ermöglicht, Systeme unabhängig ihrer Größe schnellstmöglich zu projektieren und zu errichten. 1.3 Lösungsweg Um eine standardisierte Auslegung der Komponenten zu ermöglichen werden Berechnungsprogramme, zur normgerechten Leitungsdimensionierung sowie der Auslegung von Batterieraumlüftungen erstellt. Anhand dieser Programme sollen zwei Testanlagen dimensioniert, und auch hardwaremäßig, im Firmengebäude der Alpine-Energie in Linz errichtet werden. Die elektrische Versorgung dieser beiden Systeme wird mittels Photovoltaik Module und Windrädern sichergestellt. In weiterer Folge soll anhand dieser Testsysteme, welche unterschiedliche Dauerleistungen besitzen, ein standardisiertes Protokoll zur sicheren und normgerechten Inbetriebnahme von Inselanlagen, welche basierend auf dem Produkt „Hybrox“ sind, erstellt. 1.4 Das System "Hybrox" Die autarke und hybride Versorgungslösung Hybrox speist netzferne Verbraucher 365 Tage im Jahr und 24 Stunden am Tag mit elektrischer Energie, vorzugsweise aus erneuerbaren Quellen. Dabei werden unterschiedlich der benötigten Leistungen, verschiedene Lösungen der HybroxFamilie angeboten. Abbildung 1.2: Hybrox-Familie Diese Lösungen werden speziell auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmt und bestechen in deren Flexibilität. Durch Kombination von örtlichen Energiequellen entsteht ein wirtschaftlicher Energiemix. Durch Simulationen von Ertrags- und Lastgang aller Energiequellen in der Engineeringphase, ist es möglich die Anschaffungskosten, sowie die laufenden Kosten gering zu halten. Ebenso liefert ein Monitoringsystem zur Kontrolle und Fernwartung in Echtzeit die aktuellen Energiedaten der Anlage. 1.5 Ausblick und Fazit Bei den Lösungswegen zur Realisierung der beiden Anlagen hatten wir uns stets streng an die Normen gerichtet. Dennoch blieb immer ein kleiner Spielraum indem wir versucht hatten das Beste raus zu holen und die optimalste Lösung zu finden. Dabei hatten wir auch festgestellt, dass etwas was laut Theorie funktionieren müsste in der Praxis nicht zu 100 Prozent realisierbar ist, doch diese Probleme waren für uns am lehrreichsten. Es wurden Wege gefunden diese zu lösen und den Betrieb der Anlagen zu verbessern.

231

PROJEKT 37 Kurzfassung Viele Firmen arbeiten bereits an einem effizienten Energierückgewinnungs- und Energiespeichersystem. Dabei treten mechanische Systeme immer mehr in den Vordergrund. Während im Rennsport bereits High-End Lösungen zur Verfügung stehen, finden Schwungradspeicher bei Durchschnittsverbrauchern kaum Anwendung. Unsere Idee war es nun, an diese Entwicklung anzuschließen und ein rentables und innovatives System zu entwickeln, welches die durch elektrische Bremsung rückgewonnene Energie aufnimmt, kurzfristig als Rotationsenergie speichert und nach Bedarf wieder abgibt. Zusätzlich wurde ein Antriebskonzept entwickelt, um das Fahrzeug sowohl mit dem Elektromotor, als auch mit dem Schwungradspeicher anzutreiben, ohne dass sich die beiden Antriebssysteme gegenseitig beeinträchtigen. Das heißt, dass die gespeicherte Rotationsenergie bei Bedarf direkt an den Antriebsstrang abgegeben wird, bei Stillstand des Fahrzeuges jedoch in die vorhandene Batterie als elektrische Energie zurückgespeist werden soll um die Effizienz des Systems so gut wie möglich auszunutzen. Dies wird umgesetzt durch ein hydrostatisches Getriebe und mehrere steuerungstechnische Vergleichsprozesse, bei denen Moment und Drehzahl verglichen werden und je nach Bedarf der geeignete Antrieb mittels Zahnradkupplung ein- beziehungsweise ausgekuppelt wird.Zusätzlich wurden Überlegungen angestellt um das Schwungrad mit variablem Massenträgheitsmoment auszuführen. Dabei würde sich mit gleicher Drehzahl mehr Energie speichern lassen ohne auf die Vorteile einer geringen Anfahrlast verzichten zu müssen. Für die Umsetzung dieser Idee gab es mehrere Lösungsvorschläge, schlussendlich wurde jedoch darauf verzichtet weil es für schulische Umstände nicht rentabel und zu komplex erschien.

232

Porada manažerů s ministrem ŽP Tomášem Chalupou, Praha, MŽP, 6. 6. 2013

Porada manažerů s ministrem ŽP Tomášem Chalupou, Praha, MŽP, 6. 6. 2013

233

Prázdninová rada partnerů, Domažlice, 9. - 11. července 2013

234

235

Porada manažerů s řediteli odborů MŠMT Ing. Petrem Špirhanzlem

Porada manažerů s řediteli odborů MŠMT Ing. Petrem Špirhanzlem a Ing. Petrem a Ing. Petrem Bannertem a ředitelem Ing. Václavem Hořejším, Bannertem a ředitelem NÚV Ing. Václavem NÚV Hořejším, Praha, MŠMT, 11. 11. 2013

Praha, MŠMT, 11. 11. 2013

236

Celostátní konference, Cheb 21. – 22. března 2013

Celostátní konference, Cheb 21. – 22. března 2013

237

238

239

240

Mezinárodní konference, 18. – 19. dubna 2013, Tábor

241

Mezinárodní konference, 18. – 19. dubna 2013, Tábor

242

243

244

245

246

Krajská konference Enersol 2013, Liberecký kraj, Krajský úřad, 13. 2. 2013

247

Krajská konference Enersol 2013, Karlovarský kraj, Městský úřad v Chebu, 14. 2. 2013

248

249

ODBORNÁ POROTA MEZINÁRODNÍ KONFERENECE ENERSOL 2013

Krajská konference Enersol 2013, Liberecký kraj, Krajský úřad, 13. 2. 2013

250

Krajská konference Enersol 2013, Královéhradecký kraj, SOŠ a SOU Hradební 1029, H. Králové, 15. 2. 2013

Krajská konference Enersol 2013, Karlovarský kraj, Městský úřad v Chebu, 14. 2. 2013

251

Krajská konference Enersol 2013, Jihomoravský kraj, Zámek Letovice, 20. 2. 2013

252

253

Krajská konference Enersol 2013, Královéhradecký kraj, SOŠ a SOU Hradební 1029, H. Králové, 15. 2. 2013

254

Krajská konference Enersol 2013, Jihočeský kraj, Krajský úřad České Budějovice, 21. 2. 2013

255

Krajská konference Enersol 2013, Jihomoravský kraj, Zámek Letovice,20. 2. 2013

256

Krajská konference Enersol 2013, Kraj Vysočina, Kino Dukla v Jihlavě, 22. 2. 2013

257

258

Krajská konference Enersol 2013, Jihočeský kraj, Krajský úřad České Budějovice, 21. 2. 2013

259

Krajská konference Enersol 2013, Středočeský kraj, Městské divadlo Na poště v Benešově, 26. 2. 2013

260

261

Krajská konference Enersol 2013, Kraj Vysočina, Kino Duklakraj, v Jihlavě,22. 2. 2013 Krajská konference Enersol 2013, Pardubický

SOŠ elektrotechnická a strojní, Do Nového 1131, Pardubice, 1. 3. 2013

262

Krajská konference Enersol 2013, Zlínský kraj, školicí středisko Jizerka Otrokovice, 5. 3. 2013

263

Krajská konference Enersol 2013, Plzeňský kraj, SOU elektrotechnické, Plzeň, 7. 3. 2013

Krajská konference Enersol 2013, Středočeský kraj, Městské divadlo Na poště v Benešově, 26. 2. 2013

264

265

Valná hromada Asociace Enersol, Cheb, 21. 3. 2013

Krajská konference Enersol 2013, Pardubický kraj, SOŠ elektrotechnická a strojní, Do Nového 1131, Pardubice, 1. 3. 2013

Krajská konference Enersol 2013, Zlínský kraj, školicí středisko Jizerka Otrokovice, 5. 3. 2013

266

VÍTÁME VÁS V JUBILEJNÍM, DESÁTÉM ROČNÍKU ENERSOL 2014 ZÁKLADNÍ INFORMACE: 1. Plán práce Rady partnerů

1.1. Prázdninová Rada partnerů 1.2. Projednání záštity 1.3. Jednání Rady partnerů 1.4. Valná hromada AE 1.5. Prázdninová Rada partnerů

9. – 11. 7. 2013, Domažlice říjen – listopad 2013 16. září 2013, Tábor, SPŠ 13. 11. 2013, MŠMT, Praha 6. 2. 2014, Ludslavice 13. 3. 2014, Praha 22. - 24. 07. 2014, Velký Meder

2.1. Časový průběh projektu Enersol 2014 2.1.1. Závěrka přihlášek partnerských škol 2.1.2. Termíny seminářů nebo exkurzí 2.1.3. Závěrka přihlášek projektů do RC 2.1.4. Závěrka hodnocení projektů

20. 11. 2013 do 10. ledna 2014 24. 1. 2014 05. 2. 2014

2. Plán práce regionálních center

2.2. TERMÍNY KRAJSKÝCH KONFERENCÍ A SOUTĚŽNÍCH PŘEHLÍDEK Liberecký kraj Karlovarský kraj Královéhradecký kraj Olomoucký kraj Jihočeský kraj Kraj Vysočina Plzeňský kraj Středočeský kraj Pardubický kraj Zlínský kraj Jihomoravský kraj Praha Celostátní konference, Praha Mezinárodní konference, Otrokovice

12. 2. 2014, středa 13. 2. 2014, čtvrtek 14. 2. 2014, pátek 18. 2. 2014, úterý 20. 2. 2014, čtvrtek 21. 2. 2014, pátek 24. 2. 2014, pondělí 25. 2. 2014, úterý 27. 2. 2014, čtvrtek 28. 2. 2014, pátek 04. 3. 2014, úterý 05. 3. 2014, středa 13. - 14. 3. 2014, čt-pá 10. - 11. 4. 2014, čt-pá

3. FORMÁLNÍ NÁLEŽITOSTI PROJEKTŮ

Rada partnerů na svém jednání ve dnech 9. – 11. 7. 2013 v Domažlicích rozhodla, že z důvodu jednoznačného definování, bude zařazení do kategorie u každého projektu vyznačeno na přední straně projektu (obalu):

obal projektu:

Jednotná grafika pro všechny projekty Enersol 2014, vzor předán RC krajů

2. strana projektu je jeho adresou.

Opět se vyžaduje adresa projektované technologie a informace o spolupracujících odbornících firem v kategorii Enersol a praxe. Důvodem je rozvoj spolupráce (organizace exkurzí, odborných seminářů, ocenění žáků) s firmami k dlouhodobému partnerství a čerpání informací z prostředí reálné praxe. 267

obsah projektu: Vyjadřuje strukturu jednotlivých kapitol včetně číslování stránek

seznam použitých zdrojů informací(autorství, odkaz na literaturu, média, odborné doklady apod.)

věcné zaměření kategorií Enersol a praxe a Enersol a inovace - OSNOVA: Projekty musí být zpracovány v této osnově: a) Úvod: max. ½ strany: „Proč jsem si vybral(a) uvedené téma“ b) Stručná charakteristika projektu, maximálně 1 strana (opravdu ne více!) U kategorie Enersol a praxe je nezbytné projekt zaměřit ke konkrétní technologii (tuto kapitolu proto omezit co nejvíce!) - stručný popis technologie (není vhodné zpracovávat dlouhé popisky získaných informací) - lze využít informace z jakéhokoliv informačního zdroje - pro kategorii projektu Enersol a praxe nesmí být tato část projektu zásadní! U kategorie projektu Enersol a inovacelze spojit body b) a c), tj. stručnou charakteristiku projektu a obsah projektu, do jedné kapitoly. c) Obsah projektu, zásadní část projektu(nezaměňovat se stručnou charakteristikou!):

5 – 6 stran - u kategorie Enersol a praxe jsou tyto informace čerpány z prostředí reálné praxe využívané technologie, nebo prováděných opatření k energetickým a emisním úsporám. Příklady zaměření projektu: Technologická část (výstavba technologie, funkce, provozní údržba, poruchovost, hlavní agregáty..). Ekonomická část (pořizovací náklady, dotace, ekonomické výkony a ekonomická návratnost, dotace, náklady na obsluhu..) Vztah k ŽP (úspora emisí oproti fosilním palivům, komfort bydlení…) Provozní zkušenosti majitele nebo obsluhy technologie, ekonomické výhody, vztah k ochraně životního prostředí. K této části projektu je použita obrazová dokumentace, včetně fotografií autora projektu u konkrétní technologie (vhodné pořídit společnou fotografii žáka a odborníka!) Úspory emisí v porovnání s fosilními palivy d) Ankety, průzkumy, zejména u společensky kontroverzních témat (větrníky, bioplynové stanice a solární pole) je velmi vhodné zařadit do projektu průzkum veřejného mínění a

zejména občanů, které tyto technologie ovlivňují (pozitivně nebo negativně). Doporučuje se získávat informace z osobního průzkumu alespoň u vzorku 30 občanů z 500 početné obce. Teprve následně lze získat názory spolužáků nebo veřejnosti prostřednictvím internetových sítí. Otázky kladené v těchto průzkumech je vhodné zpracovat do názorných grafů.

f)Závěr projektu: velmi důležitá kapitola! 1 - 2 strany

Vlastní hodnocení získaných zkušeností, definování vlastních názorů a nápadů k využití získaných informací v praxi. Zvlášť důležité pro porotu je dobře zpracovaný závěr u kategorie Enersol a inovace! 268

g)Obrazová příloha: do 5 fotografií s popiskami (jpg).

Netýká se prezentace v programu PowerPoint, kde se naopak doporučuje využít fotodokumentace nebo videonahrávky při prezentaci.

4. PROGRAMY CELOSTÁTNÍ A MEZINÁRODNÍ KONFRENCEENERSOL 2014 4.1.CELOSTÁTNÍ

ENERSOL ČR, PRAHA, 13. -14. 3. 2014

Nad celostátní konferencí projektu Enersol 2014 převzala záštitu Mgr. Ludmila Štvánová , radní pro školství a volný čas Magistrátu hl. m. Prahy MÍSTO KONÁNÍ KONFERENCE:SOU gastronomie a podnikání,

Za Černým mostem 3/362 198 00 Praha 9

POČET ÚČASTNÍKŮ: 200 UBYTOVÁNÍ: SOUgastronomie a podnikání, Za Černý mmostem

PROGRAM PRVNÍHO DNE, ČTVRTEK 13. 3. 2014 Příjezd účastníků, prezence (SOU gastronomie a podnikání, Za Černýmmostem 3/362 198 00 Praha 9) 08,30 – 09,20 Porada kapitánů reprezentačních družstev krajů a odborné poroty 09,30 – 09,50 Shromáždění delegátův konferenčním sále: 09,50

SLAVNOSTNÍ CEREMONIÁL ZAHÁJENÍ- HYMNA ENERSOL 10,00 – 10,05 1.UVÍTÁNÍ DELEGACÍ 10,05 – 10,30 Představitelé hlavního města Prahy Zástupci veřejné správy Ostatní významní hosté 2. Představení reprezentačních družstev a odborné poroty 10,30 – 10,45 2.1. Nástup reprezentačních družstev krajů 2.2. Představení odborné poroty 3. Vyhlášení výsledků krajských etap projektu Enersol 2014 10,45 – 11,55 4. Program přehlídky žákovských soutěžních projektů, I část 11,00 – 16,00 „Jak žáci hodnotí využívání obnovitelných zdrojů energie,energetické úspory a snižování emisí v dopravě ve svém okolí“ První den vystoupí 22 reprezentantů Pořadí prezentace losují kapitáni družstev, limit prezentací 7´ 5. V průběhu prezentace přestávka na oběd 12,00 – 12,45 6. Odborný test pro dvoučlenná reprezentační družstva krajů 14,00 – 15,00 Testy zpracovávají 2 členové reprezentačních družstev 7. Ubytování 16,00 – 16,20 8. Doprovodný program pro žáky reprezentačních družstev krajů „PROJÍĎKA PRAHOU STAROBYLOU TRAMVAJÍ“ 16,30 – 18,00 9. VEČEŘE 18,15 – 18,50 10. VOLNÝ PROGRAM PRO DELEGACE KRAJŮ 19,00 – 23,00 11. pro členy Asociace Enersol: VALNÁ HROMADA ASOCIACE ENERSOL 19,15 - 22,00

269

PROGRAM DRUHÉHO DNE, PÁTEK 14. 3. 2014 SNÍDANĚ PRO UBYTOVANÉ 07,30 – 08,15 12. ZAHÁJENÍ PROGRAMU - HYMNA ENERSOL 09,00 – 09,15 Organizační pokyny 13. Program přehlídky žákovských soutěžních projektů, II. část 11 reprezentantů z kategorie Enersol a praxe 8 reprezentantů z kategorie Enersol a popularizace 09,20 – 11,45 14. Přestávka, zpracování výsledků 11,45 – 12,30 15. Tisková konference 12,00 – 12,30 16. ZÁVĚREČNÝ SLAVNOSTNÍ CEREMONIÁL 12,40 – 13,25 - Vyhlášení výsledků 1.1. jednotlivců kategorie Enersol a praxe 1.2. jednotlivců kategorie Enersol a inovace 1.3. jednotlivců kategorie Enersol a popularizace - Vyhodnocení výsledků odborného testu družstev -Vyhodnocení reprezentačních družstev Ocenění nejlepších: - jednotlivců na prvních třech místech kategorie Enersol a praxe - jednotlivců na prvních třech místech kategorie Enersol a inovace - vítěze kategorie Enersol a popularizace - předání putovního poháru Enersol kapitánovi vítězného družstva 17. Slavnostní vyhlášení reprezentačního družstva ENERSOL 2014 České republiky 18. DISKUSE, DOPORUČENÍ, NÁVRHY A PŘIPOMÍNKY PRO JEDENÁCTÝ ROČNÍK ENERSOL 2015 13,25 - 13,40 19. OBĚD PRO DELEGÁTY KONFERENCE 13,40 - 14,15

MEZINÁRODNÍ ENERSOL EU, OTROKOVICE, 10. -11. 4. 2014

Nad celostátní konferencí projektu Enersol 2014 převzal záštitu MVDr. Stanislav Mišák, hejtman Zlínského kraje MÍSTO KONÁNÍ KONFERENCE OTROKOVICE, KULTURNÍ DŮM BESEDA

POČET ÚČASTNÍKŮ: OČEKÁVANÉ POČTY DELEGACÍ: samosprávných krajů ČR zahraničních účastník Slovensko Slovinsko Německo Rakousko Polsko

80 75 30 5 15 20 5

Hosté Občanská veřejnost Pořadatelé

20 3 10

270

200 - 220

Organizace: Příjezd delegací, ubytování 10,00 – 11,30 Domov mládeže Střední průmyslové školy Otrokovice, tř. T. Bati 1266 a Hotel Atrium Prezence účastníků: 11,50 - 12,00 Kulturní dům Beseda Otrokovice HLAVNÍ PROGRAM PRVNÍHO DNE 10. 4. 2014 SLAVNOSTNÍ CEREMONIÁL ZAHÁJENÍ - HYMNA ENERSOL 12,00 – 12,30 1. Kulturní program 12,00 – 12,15 2. UVÍTÁNÍ DELEGACÍ 12,15 – 12,30 12,30 – 12,50 3. Představení reprezentačních družstev a odborné poroty 2.1. Nástup reprezentačních družstev s vlajkami partnerských států 2.2. Představení odborné poroty 4. PŘEHLÍDKA SOUTĚŽNÍCH PROJEKTŮ ŽÁKŮ 13,00 – 15,15 5. Přestávka 14,30 – 14,50 15,50 6. Ukončení hlavního programu prvního dne konference Sraz účastníků před Domem kultury

DOPROVODNÝ PROGRAM KONFERENCE 10. 4. 2014

7.Odjezd účastníků do Zlína 8. - tisková konference za účasti hejtmana Zlínského kraje - prohlídka Muzea Zlínského kraje (expozice „Hanzelka a Zikmund“, obuvnická tradice) 9. Raut (večeře účastníků v sídle Krajského úřadu Zlínského kraje) 10. Prohlídka města z terasy „Baťova mrakodrapu“ 11.Návrat do Otrokovic 12. SPOLEČENSKÝ VEČER PRO PEDAGOGY „U Zvona“

HLAVNÍ PROGRAM DRUHÉHO DNE 11. 4. 2014 SNÍDANĚ, SOŠ Otrokovice, hotel Atrium PREZENCE ÚČASTNÍKŮ, Dům kultury Beseda

13. SLAVNOSTNÍ ZAHÁJENÍ, HYMNA ENERSOL

16,00

18,00 – 18,45 19,00 – 19,30 20,00 20,15 – 23,00

07,30 – 08,00 08,30 – 08,50 09,00 – 09,15 09,20 – 12,40 11,15 – 11,40 12,40 – 12,50 12,40 – 12,50 13,00 – 13,10 13,10 – 13,25 13,25 – 13,30 13,30 – 13,40 14,00 – 15,00

14. Prezentace 16 projektů žáků reprezentačních družstev 15. Přestávka 16. Zpracování výsledků 17. Závěrečné hodnocení konference 18. Vyhlášení výsledků 19. Ocenění jednotlivců a družstev 20. Stručná informace: Enersol 2015 21. Slavnostní ceremoniál k ukončení projektu Enersol 2014 22. Společný oběd delegátů, SPŠ Otrokovice 23. Slavnostní oběd představitelů delegací s hejtmanem 13,50 – 15,00 Zlínského kraje, starostou Otrokovic a dalšími hosty, Hotel Atrium Cílem konferencí je podpořitvzdělávání v oblasti OZE, energetických úspor a omezování emisí prosazováním šetrných technologií k ochraně ŽP. Mezinárodní spoluprací vytvářet podmínky pro hodnocení úrovně znalostí a získaných kompetencí budoucích absolventů pro jejich profesní i osobní kariéru. Podpořit navázání mezinárodních kontaktů mezi mladými lidmi a podporu průmyslu, stavebnictví a zemědělství na trhu práce. 271

5. STANOVY ASOCIACE ENERSOL

272

273

274

275

5. ČLENSKÁ ZÁKLADNA ASOCIACE ENERSOL V ROCE 2013 škola

ulice

psč

sídlo

ISŠ technická SOŠ a SOU SŠ informatiky, poštovnictví a finančnictví SPŠ elektrotechnická a informačních technologií SOŠ a SOU strojírenské a elektrotech. VOŠ a SOŠ zemědělská a technická VOŠ, SPŠ automobilní a technická SŠ technická a obchodní

Černoleská 1997

256 01

Benešov

Okružní 1404

266 73

Beroun - Hlinky

Čichnova 23

624 00

Brno

Purkyňova 97

612 00

Brno

Trnkova 113

632 00

Brno-Líšeň

Dr. Veselého 343

593 17

Bystřice nad Perštejnem

Skuherského 1274/3

370 04

České Budějovice

SOŠ a SOU

Strojírenská 304

380 01

Dačice

Hradební 1029

500 03

Hradec Králové

SŠ energetická a stavební

Na Průhoně 4800

430 11

Chomutov

SŠ technická Jihlava

Polenská 2

586 01

Jihlava

SPŠ a VOŠ

Jana Palacha 1840

272 01

Kladno

SŠ - COPT

Nábělkova 539

767 01

Kroměříž

Masarykova SŠ Letovice

Tyršova 500

679 61

Letovice

SOŠ a Gymnázium

Na Bojišti 15

460 10

Liberec

ISŠ technická

K Učilišti 2566 tř.Václava Klementa 869 1.máje 2

276 01

Mělník

293 60

Mladá Boleslav

SOUS Škoda Auto Střední škola technická

789 85

Mohelnice

SŠ dopravy, obchodu a služeb Nám. Klášterní 127

672 01

Moravský Krumlov

Obchodní akademie Neveklov Školní 303

257 56

Neveklov

SOŠ Otrokovice SOŠ elektronická a strojní a SOU SOU elektrotechnické

tř. T.Bati 1266

765 02

Otrokovice

Do Nového 1131

531 69

Pardubice

Vejprnická 56

318 02

Plzeň

SPŠ stavební

Dušní 17

110 00

Praha 1

SPŠD

Plzeňská 102

150 00

Praha 5

SPŠ na Proseku

Novoborská 2

199 00

Praha 9

SŠ - COPTH

Poděbradská 1

190 00

Praha 9

SPŠ Rakovník

Gen. Khola 250/II 269 01 nám. T.G.Masaryka 390 02 788 Komenského 1670 390 41

VOŠ a SZŠ SPŠ strojní a stavební

276

Rakovník Tábor Tábor

SŠ řemesel

Demlova 890

674 01

Třebíč

SOU ISŠ - COP a jaz.škola s právem SJZ SPŠ stavební

Sv. Čecha 1110

688 01

Uherský Brod

Palackého 49

757 01

Valašské Meziříčí

Máchova 628

757 01

Valašské Meziříčí

SŠ řem. a služeb

Hornoměstská 35

594 12

Velké Meziříčí

SOŠ pro och.a tvorbu ŽP

Blatské sídl. 600/1

391 81

Veselí nad Lužnicí

SOŠ a SOU, Vlašim

Zámek 1

258 01

Vlašim

VOŠ a SŠ automobilní

U Dráhy 6

789 01

Zábřeh

SOŠ technická a SOU

Uhelná 6

669 02

Znojmo

SŠ technická

Strojírenská 6

591 71

Žďár nad Sázavou

VOŠ a SPŠ

Studentská 1

591 01

Žďár nad Sázavou

Vzdělávací agentura Kroměříž Ludslavice 133

768 52

Míškovice

Střední zdravotnická škola

100 00

Praha 10

Ruská 2200/91

ČZA v Humpolci

Školní 764

396 27

Humpolec

SPŠ stavební a OA

Cyrila Boudy 2954

272 01

Kladno

SPŠ a SOU Pelhřimov

Friedova 1469 Manželů Curieových 734

393 01

Pelhřimov

674 01

Třebíč

Máchova 400

256 01

Benešov u Prahy

SPŠ Třebíč Střední zdravotnická škola Benešov

6. Usnesení valné hromady Asociace Enersol 2013, Cheb 21. 3. 2013: VH schvaluje: - zprávu o činnosti AE za uplynulé období 2012 - zprávu o hospodaření AE v roce 2012 - program činnosti AE na období po 4. VH - rozpočet AE na rok 2013 Ukládá Radě AE a členům AE: - zabezpečovat realizaci programu AE na období po 4. VH a podporovat součinnost projektů - zaslat členům AEV dokumenty: usnesení a faktury na členské příspěvky ve výši 3 000 Kč - aktivně propagovat AE v řídících strukturách Unie školských asociací CZESHA - aktivně spolupracovat s rozhodujícími sociálními partnery: Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy, Svazem průmyslu a dopravy ČR, Národním ústavem pro vzdělávání, HK ČR, Ministerstvem životního prostředí, Ministerstvem průmyslu a obchodu, AutoSAP, Asociací krajů a dalšími orgány ústřední správy a krajskými samosprávami - zaujímat a poskytovat stanoviska ve vnitřních a vnější připomínkovacích řízeních v rámci sociálního partnerství a dohod s MŠMT a NÚV tak, aby byly hájeny a ochráněny oprávněné zájmy členů AE - podporovat aktivity sociálních partnerů (profesní a odborná sdružení) směřující k posílení postavení odborného vzdělávání - aktivně propagovat činnost Asociace na veřejnosti i mezi ostatními školami - aktivně propagovat projekty organizované členskými subjekty Asociace Valná hromada AE provedla volbu prezidenta AE a předsedy DR s ímto výsledkem: - na další dvě funkční období zvolen prezidentem Asociace Enersol Mgr. Josef Ležal, ředitel SŠ Centra odborné přípravy technickohospodářské Praha, Poděbradská 1/179, 190 00 Praha 9 277

- předsedou Dozorčí rady AE na období 2013 – 2015 zvolen: RNDr. Jan Jirátko, ředitel SPŠ Rakovník, Generála Khola 2540/II, 269 01 Rakovník Valná hromada v diskusi konstatovala: - plnění dlouhodobých cílů v souladu se Stanovami, a to prostřednictvím projektů zaměřenýchna vzdělávací programy v tématech obnovitelné zdroje energií, energetických úspor a snižování emisí: Enersol (zodpovídá Jiří Herodes), Zelený most mezi školou a praxí (zodpovídá Marcel Gause), Perspektis (zodpovídá Josef Ležal), Naučíme Vás být zodpovědným (Josef Ležal). Všechny tyto projekty svým zaměřením a metodikou nabízejí cílové skupině učitelů EVVO, učitelům odborných předmětů a praktického vyučování, resp. učitelům přírodovědných a technických předmětů odbornou literaturu (Zelený most mezi školou a praxí), e-learningovou formu DVPP Perspektis), tvorbu partnerství škol a firem a zpracování projektů žáků v prostředí reálné praxe (Enersol). - VH považuje za prioritupropagovat své cíle na dalších školách a rozšiřovat svou členskou základnu k prosazovánívýuky odborných modulů do školních vzdělávacích programů, a to i za podpory odborníků z praxe. 8. Poděkování Prezident Asociace Enersol Josef Ležal vyslovuje poděkování za dlouholetou spolupráci a podporu projektům Asociace Enersol a vzdělávacím programům tohoto občanského sdružení: 7. 1. bývalým představitelům partnerských škol: - Miroslavu Školoudíkovi, em. řediteli SŠ COPT Kroměříž, - Jiřímu Kotoučovi, em. řediteli ISŠ technické v Benešově, - Jaroslavu Pavlíčkovi, em. řediteli SPŠ Rakovník, - Oldřichu Klemšovi, em. řediteli SPŠ elektrotechnické v Mohelnici, - Jiřímu Černému, em. řediteli ISŠ technické a zemědělské v Mohelnici, - Jaroslavu Donutilovi, em. řediteli SŠ řemesel v Třebíči, - Aleně Vodové, em. ředitelce SŠ řemesel a služeb Velké Meziříčí, - Karlu Chadtovi, em. řediteli SOU strojírenského Škoda Auto, Mladá Boleslav, - Miroslavu Liškovi, em. řediteli ISŠ Cheb, - Janě Šírové, em. ředitelce SOŠ a SOU Beroun-Hlinky, - Janě Křížové, býv. zást. ředitele ISŠ technické Benešov, - Jaroslavu Plášilovi, em. řediteli SPŠ Pelhřimov, - Dagmaře Březinové, em. ředitelce SPŠ technické, Jablonec n Nisou, - Marii Kábové, em. ředitelce SPŠ a VOŠ Písek - Josefu Machkovi, em. řediteli SOŠ a SOU Hradební 1029, Hradec Králové 7.2. Marii Vavrušové při příležitosti ukončení pracovního poměru ve Vzdělávací agentuře Kroměříž za její dlouholetou spolupráci s partnerskou základnou projektu Enersol a její obětavost a ochotu při organizaci celostátních a mezinárodních konferencí Enersol 7.3.Zástupcům krajských samospráv a AK ČR za podporu projektu Enersol 2013: Ministrům: školství, mládeže a tělovýchovy, průmyslu a obchodu a životního prostředí 1. náměstkovi ministra školství, mládeže a tělovýchovy Jindřichu Fryčovi Asociaci krajů,předsedovi Michalu Haškovi hejtmanům: Jiřímu Zimolovi, Josefu Novotnému, MartinuPůtovi, Jiřímu Běhounkovi, Stanislavu Mišákovi, Miroslavu Novákovi, Milanu Chovancovi, Michalu Haškovi, Josefu Řihákovi, Jiřímu Rozbořilovi, Oldřichu Bubeníčkovi, Lubomíru Francovi, Martinu Netolickému a primátoru hlavního města Prahy Tomáši Hudečkovi a členům krajských rad zodp. za školství a životní prostředí

Ředitelům odborů MŠMT Petru Špirhanzlovi a Petru Bannertovi

Řediteli sekce kabinetu ministra ŽP Ladislavu Dykastovi Řediteli odboru energetiky MPO Pavlu Gebauerovi

7.4.III. tajemníkovi velvyslance SR v Praze Martinu Kalinkovi 278

7.5.Národnímu ústavu pro vzdělávání, zejména náměstkyni ředitele Jitce Pohankové a kolektivu

jejich spolupracovníků: Zoře Husové, Janě Motykové, Milanu Pskavcovi a Zuzaně Dvořákové 7.6.Členům odborných porot celostátní a mezinárodní soutěžní přehlídky Enersol 2013: Zbyňku Boudovi, předsedovi poroty a řediteli energetické agentury Vysočina, Jitce Pohankové, náměstkyni ředitele NÚV, Praha, Mgr. Jaromíru Vegrovi, členu představenstva Unie mobility

7.7.Předseda rady partnerů Jiří Herodes vyslovuje poděkování všem věcným manažerům a ředitelům regionálních center Enersol 2013 za vzornou přípravu a organizaci devátého ročníku projektu Enersol a podporu reprezentačních družstev svých krajů na celostátní a mezinárodní konferenci - Josefu Ležalovi, - Tomáši Maškovi, - Jaroslavu Černému, - Marcelu Gausemu, - Zdeňku Krabsovi, - Ivě Tláskalové, - Jiřímu Huráňovi, - Jaroslavu Doskočilovi, - Liboru Baslovi, - Janě Fialové, - Josefu Vácovi

7.8. Jménem všech delegátů summitů Enersol v Chebu a Táboře vyslovuje prezident Asociace Enersol poděkování: Tomáši Maškovi a jeho spolupracovníkům z ISŠ v Chebu za vzornou organizaci celostátní konference 21. a 22. 3. 2013 v Chebu Marcelu Gausemu a jeho spolupracovníků ze SPŠ strojní a stavební v Táboře za vzornou organizaci mezinárodní konference ve dnech 18. a 19. 4. 2013 v Táboře 7.9. Za splnění cílů mezinárodní spolupráce děkuje prezident Asociace Enersol Josef Ležal Antonínu Douškovi, řediteliSPŠ elektrotechnické a informačních technologií, Brno, který

zabezpečil účast delegace z HTL Hollabrunn, Rakousko Janu Šindelářovi, řediteli VOŠ a SPŠ automobilní č. Budějovice a Marcelu Gauseme, řediteli SPŠ strojní a stavební Tábor, kteří zabezpečili účast delegace z Linzer Technikum, Linz, Rakousko Zdeňku Krabsovi, řediteli SOŠ a Gymnázia v Liberci, který zabezpečil účast polské delegace Zespól szkól technicznych „Mechanik“, Jelenia Góra Tomáši Maškovi, řediteli ISŠ v Chebu, který zabezpečil účast delegace Realschule im Stiftland, Waldassen, Německo 7.10.Prezident AE Josef Ležal děkuje všem účastníkům zahraničních delegací pod vedením: Pavla Paradeisera, věcného manažera projektu Enersol Slovakia Janko Brejc, vedoucí delegace Slovinska, učitel Šolski Center – Šola za strojnišstvo,Škofja Loka Franz Brandl, ředitel Litec – HTL 2, Paul Hahn Strasse 4, Linec, Rakousko Wolfgang Schuhmann, zástupce ředitele HTBL Hollabrunn, A-2020, Anton Ehrenfriedstrasse 13, Hollabrunn Bartek Naumowicz, vedoucí delegace Poslka, učitel Zespól szkól technicznych„Mechanik“, Jelenia Góra Kerstin Janke, ředitelka Realschule im Stiftland, Waldassen, Německo 7.11. Za překladatelskou činnost děkují delegáti mezinárodní konference a prezident AE

279

tlumočníkům: Radosław Pawłowski, tlumočil Poslké delegaci Pavel Skokan, tlumočil rakouské delegaci Irena Erlebachová, tlumočila německé delegaci 7.12. Samostatné poděkování vyjadřují účastníci mezinárodní konference velvyslanectví Slovenské republiky v Praze, které osobní účastí III. tajemníka pana velvyslence podpořilo reprezentační družstvo Slovenska na mezinárodní přehlídce soutěžních projektů v Táboře. 7.13. Jménem představitelů všech regionálních center Enersol a jménem rady partnerů děkujeJiří Herodes všem koordinátorům –učitelům EVVOa žákům, budoucím absolventům středních a vyšších odborných škol a jejich příkladnou a obětavoupráci ve prospěch nových ŠVP k uspokojení zvyšující se poptávky green jobs na trhu práce.

280

PROGRAM ENERSOL 2013

Recommend Documents