ědět „Vše“, co jste chtěli v o úsporách energií
Spolufinancováno Evropskou unií z Evropského fondu pro regionální rozvoj.
Úvod
Uvozovky u slůvka „vše“ v názvu brožury chápejte prosím s nadsázkou. Úspory energie představují velmi široké téma, které nelze obsáhnout na několika stránkách, ale dozvíte se zcela určitě podstatné informace. Z celé problematiky jsme vybrali zásadní témata, nebo lépe řečeno názvy či pojmy, které jsou v poslední době frekventované v souvislosti se spotřebou energie a jejími úsporami. Až do období průmyslové revoluce vystačili lidé jen se zdroji obnovitelnými. Většina technologií včetně výroby energie spočívala na bázi dřeva až do doby, kdy hrozilo úplné vykácení lesů a s tím spojená první energetická krize. Objev uhlí a jeho využití zachránilo lidstvo před nebezpečím nedostatku palivového dříví, ale dosavadní vývoj naznačuje, že veškerá fosilní paliva dokážeme pravděpodobně spotřebovat během několika staletí. Standard budov na úrovni zdiva z plných cihel
tloušťky 45 cm také dlouho postačil. Až do padesátých let minulého století žili lidé skromně, v bytech bydlelo více generací pohromadě, kamny na dřevo a uhlí byla vytápěna jen jedna místnost v bytě. Lidé se doma více oblékali, takže jim stačila teplota kolem 16 °C. Naše současná úporná snaha při zateplování stávajících a výstavbě nových budov a zvyšování účinnosti zdrojů nemá za cíl nic jiného než vrátit energetickou náročnost bydlení na tehdejší úroveň při zachování současného standardu. Z toho plyne, že spotřebu energie nelze donekonečna zvyšovat. Rostoucí podíl obnovitelných zdrojů jistě přispěje k udržitelnosti všeobecného vývoje a musí jít ruku v ruce se zvyšováním energetické účinnosti.
Pasivní dům Název samotný pochází z německého Darmstadtu, kde byl počátkem devadesátých let postaven první rodinný dům, jehož měrná potřeba tepla na vytápění byla menší než 15 kWh/m2 vytápěné plochy za jeden rok. Tato hodnota představuje přibližnou hranici, od které není třeba, aby dům měl nutně standardní otopnou soustavu. Tak nízké měrné roční potřeby je dosaženo především důsledným a masivním zateplením obálky budovy.
V současné době je v České republice asi 800 pasivních domů. Podíl na novostavbách činí pouhé 1 %. V Sousedním Rakousku jich bylo již před dvěma lety 12 000 a podíl na novostavbách činil 25 %.
Po většinu roku stačí pro vytápění pasivního domu vnitřní tepelné zisky od spotřebičů, osvětlení či pobývajících osob a vnější tepelné zisky z oslunění. Tato nízká hodnota měrné tepelné ztráty je ovšem podmíněna použitím řízeného větrání se zpětným získáváním tepla z odpadního vzduchu, nazývané často a zjednodušeně „rekuperace“. Určitě to neznamená, že by se v domě nemohla otevírat okna, ale v topném období slouží k větrání domu ventilátory doplněné o tepelný výměník mezi čerstvým a odpadním vzduchem. S tím je spojen další požadavek a tím je těsnost budovy, aby výměna vzduchu probíhala skutečně pouze řízeným větráním. Pasivní domy nepotřebují mít klimatizaci, protože stejně jako v zimě nepustí teplo zevnitř ven, v létě jej nepustí dovnitř. Díky tepelné akumulaci dokážou překonat několikadenní vedra.
Možná posledním kritériem, aby dům mohl být považován za pasivní, je hodnota potřeby primární energie pro vytápění, přípravu teplé vody a provoz technických systémů budovy. Uváděna bývá hodnota: max. 60 kWh/m2 za rok.
Konstrukce obvodových stěn pasivního domu nemusí být nutně řešena jako nosné zdivo se zateplovacím systémem, ale též jako jednovrstvé zdivo patřičné kvality a tloušťky, sendvičové konstrukce, nebo se může jednat o dřevostavbu.
Vlastnosti jednotlivých konstrukcí obálky – stěn, střechy, podlahy, oken a dveří - se hodnotí pomocí tzv. součinitelů prostupu tepla, na které jsou kladeny normativní požadavky.
1
Dům s téměř nulovou spotřebou energie Pojem „dům s téměř nulovou spotřebou energie“ přinesla poslední Směrnice Evropského parlamentu a Rady o energetické náročnosti budov, která přikazuje, aby se od roku 2020 stavěly jen takovéto budovy. Tou „téměř nulou“ se myslí taková roční bilance energie, jaká byla popsána na předchozí stránce. Také to znamená zapojit do bilancí určitý podíl v zásobování domu energií z obnovitelných zdrojů umístěných přímo v domě nebo v jeho blízkosti.
Faktická soběstačnost – autonomní budova - je zatím příliš drahá, neboť to znamená vyřešit hlavně problém s akumulací elektřiny, pořízení si řady zařízení, o které je nutno se starat, někdy také i přizpůsobení životního stylu, a proto se řeší pouze v odlehlých místech bez sítí.
Pasivní domy se obvykle doplňují nějakým obnovitelným zdrojem, třeba solárními kolektory pro přípravu teplé vody, popřípadě pro přitápění. Vyrobí si tak vlastně část energie doma a o stejnou hodnotu klesne množství energie, kterou je třeba do domu dodat „zvenku“. Z tohoto pohledu je výhodná instalace fotovoltaických panelů, kdy je možno přebytky elektřiny dodat do sítě. Tak se může stát, že roční bilance spotřebované energie je vyrovnaná, pak mluvíme o „nulových“ domech a je-li kladná, to znamená, že dům vyrobí za rok víc energie, nežli spotřebuje, pak mluvíme o domech „plusových“ či „aktivních“. Tato označení jsou obrazem jejich větší či menší energetické soběstačnosti. V době, kdy dům vyrobí více elektrické energie, než spotřebuje, si „odloží“ tuto energii do sítě jako do akumulátoru a v případě potřeby si ji zase odebere.
2
V českém pojetí předpisu postačí, když obálka domu bude splňovat parametry na půli cesty k pasivním domům a plynové vytápění bude doplněno krbovými kamny na dřevo nebo na pelety. A takové domy se staví už nyní. Problém s dodržením předpisu mají budovy vytápěné elektřinou z veřejné sítě díky velkému podílu neobnovitelné primární energie při její výrobě.
Pojem so běstačno st nezname ná hned „odstřiho vání drátů “.
Termovizní kamera Při snižování tepelné ztráty zateplováním nebo při výstavbě nových domů vzrůstá význam kvality návrhu a provedení prací. Obvodové zdivo, podlaha či střecha nejsou nikdy homogenními konstrukcemi a obsahují v sobě rušivé prvky, které zhoršují jejich tepelně technické vlastnosti. Jedná se o překlady nad okny, kotvy zateplovacího systému, či dřevěné krokve v tepelné izolaci podkroví vytvářející takzvané tepelné mosty.
Jedná se zejména o místa, kde se stýkají jednotlivé konstrukce, různé kouty, rohy, ostění oken apod., kde dochází ke koncentraci tepelného toku. Nazýváme je tepelnými vazbami. Pokud vznikají jakékoli pochybnosti, můžeme kritická místa objevit a prohlédnout pomocí termovizní kamery. Je to zařízení, které je schopno převést pro lidské oko neviditelné tepelné záření do viditelného barevného spektra. Sálavé povrchy těles jsou pak rozlišeny barevně podle teploty. Při pohledu zevnitř vyznačují tmavé barvy místa, kde dochází k poklesu povrchové teploty, tedy i ke zvýšenému úniku tepla. Při pohledu na budovu zvenku jsou naopak tato místa světlá, přičemž nejvyšší teplota odpovídá červené barvě. Na displeji se také objevují i číselné hodnoty naměřených povrchových teplot.
Systematické tepelné mosty a vazby jsou předvídatelné a měření je pouze potvrdí a kvantifikuje, ale dokáže objevit i místa, kde byl chybně proveden detail, chybí tepelná izolace, nebo byla odvedena nekvalitní práce. Měření termovizní kamerou vyžaduje určitou zkušenost, protože měření může být zkresleno odrazem tepelného záření od okolních předmětů nebo budov a též materiálovým provedením sálajících povrchů. Měření na budovách je nutno provádět v zimním období na vytopené budově v ustáleném stavu, při teplotním rozdílu mezi vnitřní a venkovní teplotou alespoň 15 °C. Měření zvenku je lépe provádět v ranních hodinách, kdy stěny nejsou ovlivněny slunečním zářením, stejně tak může vadit déšť či sněžení.
3
Průkaz energetické náročnosti budovy (PENB) Tento průkaz je dokumentem, který zařazuje budovu do kategorie podle energetické náročnosti. Pro obytné budovy se obvykle stanovuje potřeba energie pro vytápění, přípravu teplé vody a osvětlení, jinde i pro vlhčení vzduchu a chlazení. Do celkové energetické náročnosti se započítává i potřeba tzv. pomocné energie pro oběhová čerpadla, servopohony apod. Budovu, kterou posuzujeme, porovnáváme s referenční budovou stejného tvaru, rozměrů a účelu postavenou a užívanou podle norem a předpisů. Chceme-li posoudit naši budovu, musíme předpokládat, že v ní bydlí předepsaný počet lidí, kteří se chovají standardním způsobem, zatímco konstrukce obálky budovy jsou svými tepelně technickými vlastnostmi buď lepší nebo horší než přísluší virtuální referenční budově. Stejně tak to platí pro účinnost technických systémů a náš dům si může část energie sám vyrobit ve fotovoltaických panelech nebo solárních kolektorech. Kromě roční potřeby energie, kterou je nutno do budovy dodat, se hodnotí i její přepočítané množství na energii primární a také průměrný součinitel prostupu tepla konstrukcemi obálky budovy. Porovnáváním výsledků pak posuzovanou budovu zařadíme do příslušné kategorie. Pokud se výsledky shodují, budova vyhovuje a zařazujeme ji do kategorie „C“. Je-li budova o čtvrtinu lepší, pak jí přísluší kategorie „B“ a je-li o polovinu lepší, pak spadá do kategorie „A“. Podobně je to odstupňováno i opačným směrem do tříd „D“, „E“, „F“ a „G“. Kritéria se poněkud liší při stavbě nových budov a pro rekonstrukce. Většina současných a nezateplených budov bude právě v posledních dvou kategoriích. Skutečnou spotřebu lze určit pouze měřením. Průkaz se musí předkládat také při prodejích nebo pronájmech budov.
4
Přírodní stavební materiály S existencí budovy není spojena jen energie na její provoz, ale také energie pro výrobu stavebních materiálů – cihelné bloky, cement, vápno, sklo, ocel, ale i tepelné izolace (pěnový polystyrén, minerální vláknité izolace).
Nemalé množství energie také spotřebuje doprava materiálu na stavbu a vlastní stavební proces. Až budova doslouží, přichází její „smrt“, kdy se musí zlikvidovat, a to je také spojeno se spotřebou energie. Využití obnovitelných zdrojů při výrobě stavebních materiálů je možné jen částečně, protože většinou musíme pracovat s teplotami, které nedokážeme běžným způsobem a v dostatečném množství z obnovitelných zdrojů získat. Energii slunce můžeme například získat v solárních termických kolektorech a využít pro urychlení zrání betonových stavebních výrobků, kotlem na dřevěnou štěpku můžeme vytápět výrobní halu, nebo elektrickým proudem z fotovoltaických panelů zásobovat elektromotory technologického zařízení. Už se nám však nepodaří pomocí obnovitelného zdroje vypalovat cihly při 900 °C, či roztavit horninu pro výrobu vláknité minerální tepelné izolace nebo cementu (1500 °C).
Na takové stavby nejsou zatím stavební firmy připraveny a staví se většinou svépomocí. Tento fakt také přispívá k výrazné úspoře nákladů. Do velké míry se také zjednodušuje i poslední fáze existence domu: likvidace po skončení životnosti (dům se zkompostuje).
Tepelná izolace ze slámy, opatřená hliněnou omítkou, dokáže pracovat s vnitřní vlhkostí a udržovat tak příjemné vnitřní klima.
Chceme-li v této fázi v co největší míře snížit energetickou náročnost, můžeme sáhnout po přírodních materiálech. Použijeme-li jako základní konstrukční materiál dřevo, pak i potom co započteme nutné externality, nebudou mít dřevostavby konkurenci z pohledu ekonomické dostupnosti, či ve vztahu k životnímu prostředí. Podobně i tepelné izolace mohou mít svůj organický původ živočišný (peří, ovčí vlna), nebo rostlinný (dřevěná vlna, konopí, len nebo sláma, ale také korek a recyklovaný papír).
5
•
Větrání a klimatizace Ve špatně izolovaném domě, kde stěny, popř. podlaha a strop sálají chlad, se musí pro dosažení tepelné pohody vykompenzovat jejich účinek zvýšenou teplotou vzduchu.
Naopak v dobře izolovaných domech a při sálavém způsobu vytápění, mezi které patří i podlahové vytápění, je průměrná povrchová teplota ploch vyšší a pro pocit pohody pak postačí nižší teplota vzduchu.
Vnitřní pohodu uvnitř stavby s upravovaným vnitřním prostředím ovlivňuje nejen vnitřní teplota vzduchu, nýbrž i povrchová teplota vnitřních ploch, které tvoří místnost. Dalším významným činitelem ovlivňujícím kvalitu vnitřního vzduchu je obsah oxidu uhlíku a vodní páry. Zůstaneme-li v mezích rodinného domu, pak tyto škodliviny vznikají v důsledku vaření, praní, zalévání květin apod. a také přímo pobytem lidí. Dobře utěsněný dům se může opatřit nuceným řízeným větráním pomocí ventilátorů a zařízením pro zpětné získávání tepla z odpadního vzduchu. Je to v podstatě plastový výměník, ve kterém proudí proti sobě přiváděný a odváděný vzduch a vzájemně si předávají přes teplosměnnou plochu tepelný obsah (rekuperace tepla). Větrací za-
Po většinu roku a na většině míst je kvalita vnějšího vzduchu, co se týká obsahu škodlivin, lepší než kvalita vnitřního vzduchu. řízení je buď centrální s jednou jednotkou v domě a s rozvody vzduchu, nebo místní, samostatně pro každou místnost; tady se může zpětný zisk tepla uskutečňovat také regenerací – střídavým protékáním akumulační hmoty teplým a studeným vzduchem. Novostavby obytných budov lze v našich klimatických podmínkách navrhnout a postavit tak, že není nutné chlazení. Pokud se dům v létě přehřívá, stala se někde chyba: dům nemá dostatečnou tepelnou akumulaci a nemá zastínění osluněných oken.
6
Vytápění peletami Pelety vypadají takto: j sou to malé válcovité tyčinky o průměru 6 – 8 mm, délky 20 až 30 mm z lisovaných dřevních odpadů. Nejlepší jsou z truhlářské výroby – piliny, hobliny a prach, bývají suché a s výjimkou hoblin se nemusejí dále drtit.
Měrná hmotno st pelet je tak velká, že ačkoli jsou ze dřeva, ve vodě neplavou.
Stlačení materiálu je tak silné, že se vzniklé pelety zahřejí až na 90 °C a obsažený lignin a pryskyřice způsobí, že drží pohromadě. Peletováním tak vzniká zcela nový druh dřevěného paliva s velkým energetickým obsahem a s mechanickými vlastnostmi připomínajícími spíše kapalinu, které umožňují snadnou manipulaci a automatizaci spalovacího procesu. Spalujeme-li v kotli kusové dřevo, regulujeme jeho výkon jen přivíráním množství spalovacího vzduchu. Přitom se ale zhoršuje účinnost spalovacího procesu a zvyšuje nedokonalost spalování a s tím emisní zátěž do okolí. Kotel na kusové dřevo nelze ani vyrobit o výkonu menším než cca 12 kW kvůli velikosti nařezaných a naštípaných polen. Dnešní rodinné domy mají tepelnou ztrátu poloviční a takový kotel je vlastně bez dalších opatření nepoužitelný. Peletový kotel lze vyrobit podstatně menší a regulaci jeho výkonu lze provádět nejen škrcením spa-
lovacího vzduchu, ale i dávkováním paliva do hořáku a tak udržovat vysokou účinnost spalovacího procesu v širokých mezích výkonu. Pelety lze vyrobit i z jiného rostlinného materiálu (sláma, šťovík, tráva, len, konopí, papír, atd.), ale mají menší výhřevnost, větší obsah popela a zvýšené množství emisí. Vyžadují spalování ve speciálních kotlích, ale ani u nich není vždy zaručena úplná automatizace chodu. Spalujeme-li fosilní paliva, vzniká vždy oxid uhličitý, který je skleníkovým plynem. Při spalování dřevěných pelet obsahují spaliny rovněž CO2, ale pouze takové množství, jaké odebraly dřeviny z ovzduší při fotosyntéze při svém růstu. Jeho množství se tedy v podstatě spalováním pelet nemění, neboť se vše prakticky odehrává současně. Ve skutečnosti to ale nemusí být takto ideální, protože se pro přípravu dřevních paliv, tedy i pelet, používá energie fosilního původu (motorová nafta, benzín, elektřina). Tento podíl primární neobnovitelné energie představuje v průměru 10 %. 7
Solární termika a fotovoltaika Přímou přeměnu slunečního záření na teplo nazýváme přeměnou fototermickou. Příroda ji provádí sama od nepaměti, kdy široké spektrum dopadajícího slunečního záření ohřívá povrch Země a skleníkové plyny zamezí zpětnému úniku tepla do vesmíru. Z toho si vzal člověk poučení a v zimě využívá slunečních paprsků pronikajících velkými okny orientovanými na jih do místností. V létě naopak musíme okna zastínit, aby se místnost nepřehřívala. Množství sluneční energie dopadající ročně na jeden metr čtvereční ideálně orientované plochy, tj. na jih a skloněné pod úhlem 45° je v našich podmínkách asi 1200 kWh za rok. Je to hodnota vysoká, ale nejvíce tepla je k dispozici v létě, kdy nepotřebujeme vytápět. Chceme-li se získaným teplem hospodařit, přenášet na jiné místo, uchovávat a využívat i v době, kdy slunce nesvítí, musíme instalovat systém, jehož základním prvkem je solární termický kolektor. Jedná se o zařízení, které přeměňuje energii slunečního záření na tepelnou energii, jež je předávána teplonosné látce proudící kolektorem. Ke krátkodobému uchování tepelných zisků se nejčastěji používají vodní zásobníky tepla.
8
Použití zásobníků na teplou vodu, které by dokázaly pojmout teplo za celou sezónu, to znamená vytápět v zimě teplem získaným v létě, je sice teoreticky možné, v praxi se však naráží na vysokou cenu systému a vysoký podíl tepelných ztrát. Majitelé fotovoltaických elektráren napojených na elektrickou distribuční síť to mají jednodušší, neboť provozovatel distribuční sítě musí podle zákona odebrat vyrobenou elektřinu za dotovanou cenu, kterou stanovuje vždy na jeden rok Energetický regulační úřad. Malí výrobci, kteří mají elektrárny na střechách rodinných domů, využívají častěji režim „zelený bonus“, kdy dostanou zaplaceno za každou vyrobenou kilowatthodinu a vyrobenou energii mohou sami spotřebovat a zbytek prodat. o
Přímou přeměnu slunečníh záření na teplo nazýváme přeměnou fototermickou a přeměnu na elektřinu změnou fotovoltaickou.
Tepelná čerpadla V prostředí, které nás obklopuje, je obsaženo velké množství tepla. Ve vzduchu, ve vodě či v půdě. Avšak samotná teplota tohoto prostředí je příliš nízká na to, aby jeho tepelný obsah mohl například vytápět dům, nebo zahřát vodu na osprchování. Díky tepelným čerpadlům umíme využít i tohoto tepla. rem. Značí se COP (z anglického Coefficient Of Performance) a vyjadřuje poměr mezi získaným a vloženým výkonem. Podaří-li se nám k vloženému elektrickému výkonu 1 kW získat z prostředí další dva ekvivalentní kW, má tento topný faktor hodnotu 3. Tato hodnota během roku kolísá a při praktickém vyhodnocování pracujeme s průměrnou hodnotou, která zahrnuje i pomocné energie. Je tím lepší, čím menší je teplotní rozdíl mezi prostředím, ze kterého čerpáme teplo a výstupní teplotou z tepelného čerpadla. Z tohoto důvodu je pro vytápění domu vhodné podlahové vytápění.
Víme, že teplo může přecházet samovolně pouze z tělesa teplejšího na těleso chladnější. Abychom teplem obsaženým v chladném venkovním vzduchu (zemi, vodě, nebo jiném zdroji tepla) ohřáli vodu na vytápění, musíme si pomoci zařízením, které umí odebrat teplo chladnějšímu tělesu a získané teplo vložit do topné vody. Není to ale zadarmo, potřebujeme elektrickou energii k pohonu soustrojí tepelného čerpadla.
Vzhledem k tomu, že tepelná čerpadla odebírají teplo vzduchu, vodě či zemi, které dokáží regenerovat svůj tepelný obsah, řadíme tepelná čerpadla mezi obnovitelné zdroje.
Díky chladivu, kompresoru a expanznímu ventilu se tak stane výparník tělesem, které je chladnější než okolí, a proto zde může v souladu s přírodním zákonem přejít teplo ze vzduchu do výparníku. Podobně se stane kondenzátor teplejším tělesem než topná voda, která se tak v kondenzátoru ohřeje. Při těchto změnách právě dochází v konečném důsledku k „přečerpání“ tepelné energie z nižší na vyšší a využitelnou teplotní hladinu. Kompresor je poháněn elektřinou a efektivita této vložené energie se vyjadřuje tzv. topným fakto9
Kogenerace Pojem kogenerace znamená kombinovanou výrobu elektrické energie a tepla. Oproti klasickým elektrárnám, ve kterých je teplo vzniklé při výrobě elektrické energie vypouštěno do okolí, využívá kogenerační jednotka teplo k vytápění a šetří tak palivo i finanční prostředky potřebné na jeho nákup.
elektrická energie
teplo palivo (např. nafta, bioplyn)
kogenerační jednotka
Elektřina se u nás vyrábí především v tepelných elektrárnách. Nejprve se vyrobí vodní pára, která pak prostřednictvím parní turbíny pohání elektrický generátor. Zdrojem tepla pro výrobu páry je nejčastěji uhelný kotel patřičného výkonu nebo také jaderný reaktor. V elektrárnách je teplo z kondenzátorů odvedeno v chladicích věžích bez užitku do okolního prostředí. Elektrárny jsou schopny pracovat s celkovou účinností v průměru 32 % a nejlepší dosahují 50 %. Výtopnou pak nazýváme zařízení pro centrální výrobu tepla pro vytápění a popřípadě i pro přípravu teplé vody. Naproti tomu v teplárnách se současně vyrábí elektřina i teplo, když místo do chladicích věží směřuje teplo nejprve do výměníků jako zdroj tepla pro vytápění a teplou vodu. Jedná se tedy o cílenou společnou (kombinovanou) výrobu tepla a elektřiny – kogeneraci, kdy dokážeme takto ušetřit zhruba třetinu paliva. Pokud je generátor poháněn spalovacím motorem (např. kogenerační jednotka u bioplynové stanice), je teplo získáváno z chlazení motoru: z vodního chladiče motorového bloku, z chlazení výfuku a z chladiče oleje.
10
Při návrhu velikosti kogenerační jednotky pro zásobování nějakého objektu teplem a elektřinou je rozhodující potřeba tepla pro přípravu teplé vody, aby tak byl zaručen co nejdelší provoz kogenerační jednotky v průběhu roku. Případné nerovnoměrnosti v denní potřebě tepla lze překlenout akumulací tepla do teplé nebo topné vody. S elektřinou obvykle nebývá problém, při nadvýrobě se dodává do sítě, při nedostatku se ze sítě odebírá. Malé kogenerační jednotky pro rodinné domy by přinesly výhody místní výroby a zároveň spotřeby tepla a elektřiny, kdy odpadají ztráty energie při její dopravě na větší vzdálenosti. Pohonnou jednotkou může být Stirlingův teplovzdušný motor s vnějším spalováním (zemní plyn, pelety nebo i solární energie). Motor se vyznačuje vyšší účinností, než mají klasické spalovací motory, nižší hlučností a malými servisními nároky. Překážkou realizace zařízení velmi malého výkonu (mikrokogenerace) jsou zatím vysoké pořizovací náklady.
Palivový článek Ukládání elektrické energie získané z obnovitelných zdrojů poskytuje široké pole pro různá technická řešení. Nejznámějším a nejběžnějším řešením, které bohužel naráží na své limity, je elektrochemická forma ukládání elektrické energie – do baterií. Existuje však také například akumulace do mechanické energie – přečerpávací vodní elektrárny nebo setrvačníky.
Nevýhodou fotovoltaických a větrných elektráren je nerovnoměrnost dodávky. Fotovoltaické elektrárny vyrábějí málo při zatažené obloze a v noci nevyrobí nic. Situace, kdy nesvítí slunce nebo nefouká vítr, jsou do velké míry předvídatelné, ale když nastanou, je třeba výpadek jejich výkonu na-
hradit jiným zdrojem. Tato vlastnost je do značné míry diskvalifikuje, pokud bychom je chtěli využívat v ostrovních systémech oddělených od veřejné sítě. Pak je nutno vyrobenou energii akumulovat, nebo akumulovat rovnou služby, které nám elektřina poskytuje. To je třeba akumulace tepla v konstrukci budovy při elektrickém vytápění, akumulaci do teplé vody, nebo naopak do vychlazeného prostoru chladničky. Některé služby však akumulovat nelze: osvětlení, práci s počítačem či sledovávání televize. Nabízí se možnost akumulace do sekundárních nosičů, z nichž nejjednodušší je vodík, který lze vyrobit elektrolýzou vody. Ten pak může být palivem pro spalovací motor pohánějící generátor nebo pro palivový článek. Je to zařízení, které je schopné přímé přeměny paliva na elektřinu. Skládá se ze dvou elektrod oddělených elektrolytem, kde k anodě je přiváděno palivo a ke katodě okysličovadlo. Palivem je právě vodík a okysličovadlem vzdušný kyslík. Ve skutečnosti provedení není tak jednoduché, jsou nutné ještě různé katalyzátory a existuje celá řada kombinací paliv, okysličovadel a elektrolytů. Celková účinnost cyklu elektrolýza–palivový článek není příliš vysoká (30 – 40 %) a zařízení jsou zatím drahá. Na druhé straně sekundární nosiče umožňují vysokou skladovatelnost až na úrovni sezónní akumulace a mají i širší použitelnost. Třeba pro pohon elektromobilů, u kterých mohou prodloužit dojezd na přijatelnou hodnotu, která je schopná konkurovat vozidlům se spalovacími motory.
11
LED osvětlení Dnešní člověk tráví většinu času v uzavřených prostorech. Kromě vytápění a větrání vytváří pohodu vnitřního prostředí také osvětení. Snahou je, aby maximum pokrylo denní osvětlení, ale to není vždy možné ani během dne.
Ale nejen vnitřní prostředí, ale i venkovní prostor Budoucnost osvětlovacích zdrojů je nepov obydlených územích je v noční době třeba osvětlovat. chybně v LED osvětlení spočívajícím na poElektrické žárovky svého času ovládly pole osvětlovodičích (diodách) emitujících světlo průlování, byly jednoduché, levné a dostupné, ale chodem stejnosměrného proudu. V současné byly více tepelným než světelným zdrojem. Světlo době vyráběné zdroje přinášejí již jen samé žárovek bylo kvalitní, podobné světlu slunečnímu, výhody: jsou kompaktní a mají malé napájecí na které se lidské oko adaptovalo desítky tisíc let. napětí. Stejnosměrný proud umožňuje napáNicméně oněch 95 % energie dodané do žárovky jení solárními články, snadnou regulaci, plné a přeměněné na teplo, rozhodlo o postupném stmívání a okamžitý náběh plného výkonu. konci klasických žárovek jako hlavním světelném Poskytují různé barvy světla a s bílým světlem jsou schopny vysokého indexu podání barev. zdroji lidstva. Halogenové žárovky přinesly jen mírné zlepšení Na rozdíl od kompaktních zářivek neobsahua výrazným pokrokem byly zejména výbojové jí škodlivou rtuť a nemají tudíž negativní vliv zdroje, v budovách známé lineární zářivky a pona životní prostředí – jsou snadno recyklovauliční výbojky. Kromě zvýšení měrného světelnételné. Jejich nevýhodou je zatím vysoká cena. ho výkonu přinesly i prodloužení doby životnosti. Dalším krokem pak byly a jsou kompaktní zářivky, V domácnostech se přechod ze žárovek na LED umožňující jednoduchou náhradu klasických žá- osvětlení v delším časovém horizontu vyplatí. rovek. Jen je třeba si zvyknout na odlišné hodnoty Velký prostor k uplatnění naleznou LED svítidla příkonů (zhruba pětkrát méně než žárovky), po- ve veřejném osvětlení. dle kterých jsme byli dosud zvyklí si žárovky vybírat, nebo si zvyknout na nové měřítko – světelný tok uváděný v lumenech (lm).
12
Elektromobil Ze společné startovací čáry vyšly na počátku minulého století vítězně motory spalovací. Jejich výhodou bylo, že byly lehké, tudíž nanejvýš vhodné pro silniční dopravu, k jejímuž rozvoji přispěly nakonec rozhodující měrou. Umožnily dlouhý dojezd a snadný způsob doplňování paliva.
Postupem času byla vybudována infrastruktura pro silniční dopravu na bázi spalovacích motorů a ze strany výrobců automobilů nebyl o jiný druh pohonu zájem. V poslední době ve světle docházejících fosilních zdrojů a nestability regionů poskytujících ropu dochází k aplikacím alternativních paliv – etanol, LPG, CNG a renezanci elektromobilů, zatím ale bohužel velice drahých. Elektrický pohon dominuje dnes v hromadné železniční dopravě (vlaky) a městské dopravě (tramvaje a trolejbusy). Je to tam, kde dopravní prostředek využívá rozvodů elektřiny a nemusí s sebou vozit akumulátory.
Současné elektromobily díky pokročilým konstrukcím umožňují běžně dojezd více než 100 km na jedno dobití. Jsou proto vhodné pro městskou a příměstskou dopravu, kde stávající schopnost dojezdu plně dostačuje a navíc je v místě pohybu vozidla provoz zcela bez emisí.
í il je dopravn Elektromob i st o budoucn prostředek zachovat í umožňujíc ro další í dopravu i p individuáln o této í , že zavád d generace tím je. ro novitelné zd dopravy ob Elektromobily pro individuální dopravu trpěly nadváhou právě díky akumulátorům a jejich malá kapacita byla a je příčinou jejich malého dojezdu. Přesto se elektromobily stále vyráběly a vyrábějí a používají tam, kde jsou vhodné – např. v uzavřených prostorách. Elektřina pro elektromobily může být získána např. přímou fotovoltaickou přeměnou a akumulátory zaparkovaných elektromobilů mohou být využity v systému chytrých sítí (Smart Grids) k překonání výkyvů ve spotřebě a výrobě elektřiny.
13
Využívání dešťové vody Do domácností je z centrálního rozvodu přiváděna voda pitná, která se používá pro všechny účely, tedy třeba i pro mytí podlahy, praní, zalévání zahrady nebo splachování záchodu, co je nepochybně plýtváním touto draze získávanou vodou. Ze 140 litrů pitné vody, které každý z nás v průměru spotřebuje každý den, by bylo možno polovinu nahradit vodou dešťovou.
Domácnosti nejsou zdaleka jedinými místy, kde lze s úspěchem využívat dešťovou vodu. Příkladem mohou být myčky aut nebo jiná velká průmyslová zařízení či náročná zavlažovací zařízení (sportovní stadiony, botanické zahrady).
Předtím, než voda spadne ve formě deště na zem, má charakter destilované vody. Teprve cestou z oblak dolů se znečistí škodlivými látkami, prachem, organickými látkami a aerosoly, sírou, těžkými kovy a vzdušným oxidem uhlíku a získá mírně kyselý charakter. Voda se svádí ze střech a protože její nebeská dodávka se vyznačuje velikou nepravidelností co do vydatnosti a četnosti, tvoří základ hospodářství zásobní nádrž. Při jejím dimenzování se vychází ze jmenovitých potřeb vody pro jednotlivé účely již výše uvedené, pro něž je dokonce vhodnější než voda pitná, neboť je měkká, nezanechává skvrny, neucpává trysky a neobsahuje chlór. Podmínkou ovšem je, že střechu netvoří asfaltová lepenka nebo rezavějící plechy. Kromě nádrže tvoří součást zařízení i filtr a zařízení pro doplňování, pokud dešťová voda dochází, stejně jako přepad při jejím nadbytku. Protože je zásobní nádrž samozřejmě beztlaková, je používání dešťové vody spojeno s nutností jejího čerpání. V chladné podzemní nádrži je možno vodu, aniž by utrpěla na kvalitě, skladovat po dobu i několika týdnů. Zařízení má své vychytávky, jako předfiltrování na vtoku od listí a otěru ze střech, uklidněný vtok u dna, který nevíří kaly, 14
odběr vody pod hladinou vody v nádrži, kde je nejčistší voda, zábranu proti vnikání hlodavců z kanalizace do přepadového potrubí nebo zpětnou klapku a signalizaci při vzedmutí hladiny v kanalizaci.
Volba dodavatele elektřiny a zemního plynu Donedávna u nás byli monopolní dodavatelé elektřiny a plynu. Vstup na trh i pro další obchodníky umožnil v roce 2005 Energetický zákon. Zároveň od sebe oddělil dodávku a distribuci (dopravu) a tak se rozdělila i cena, kterou platíme za elektřinu a plyn. Výši ceny za distribuci, kdy toto zařízení využívají bývá seřazení jednotlivých dodavatelů podle ceny všichni dodavatelé, určuje Energetický regulační za dodávku energie. úřad a je pro dané území shodná pro všechny do- Nevýhodou každého takového porovnání je, že davatele. firmy jsou seřazeny pouze podle cen uváděných Možnost vybrat si svého dodavatele energie vedla v jejich cenících, ale výsledek nemůže zahrnout ke snížení ceny pro konečné odběratele. Obcho- eventuální platby, které jsou uvedeny ve smloudování s komoditami tam, kde to dlouho nebylo vách se zákazníkem (různá penále a pokuty). možné, umožnilo vstup na trh řadě obchodníků, Většina obchodníků nedisponuje vlastními výkteří se objevili po boku tradičních dodavatelů. robnami energie a zboží tedy kupuje na burze. Počet zaregistrovaných obchodníků jde do stovek. Výsledná cena, za kterou prodávají, je výsledkem Začali se předhánět v získávání zákazníků a kromě kalkulace požadovaného zisku a provozních násolidních obchodníků se objevili někteří, jejichž kladů. Proto na rozdíl od velkých tradičních dodapraktiky lze označit jako nekalé, spočívající v ma- vatelů nemají žádné oblastní kanceláře, kam může tení zákazníků, v nepravdivé argumentaci a nátla- zákazník dojít a v osobním kontaktu s příslušným ku na zákazníky formou podomního prodeje. pracovníkem vyřešit případné problémy. Veškerá Změnou dodavatele lze podle situace a podle komunikace se tak odehrává po telefonu nebo velikosti odběru ušetřit v domácnosti i několik elektronickou cestou přes webové stránky, a to tisíc Kč ročně. Pro usnadnění rozhodnutí slouží může být pro určitou skupinu zákazníků zásadní různé porovnávací kalkulátory, jejichž výstupem problém.
Je lépe používat místo firemních kalkulátorů nezávislé zdroje, jako např. portál www.tzb-info. cz, nebo přímo Energeti cký regulační úřad www.e ru.cz.
15
Energy Performance Contracting Zkratka EPC bývá do češtiny překládána jako „energetické služby se zárukou“. Jejich princip je v podstatě jednoduchý: modernizace energetického hospodářství přináší provozní úspory formou snižování provozních energetických nákladů v budovách, komplexech budov, provozních areálech, či při provozu veřejného osvětlení a tyto úspory postupně zaplatí vstupní investice. Na tom samozřejmě na první pohled není nic mimořádného, ale hlavní myšlenka spočívá v tom, že se úkolu ujme na základě smlouvy cizí subjekt – firma poskytující energetické služby – tzv. firma ESCO (z anglického Energy Service Company). Tato firma akci zainvestuje ze svých prostředků a provozovateli a majiteli energetického hospodářství zaručí úspory. Pokud má majitel lepší přístup k finančním prostředkům, může na základě smlouvy převzít financování, záruka za dosažení úspor však zůstává na poskytovateli služby. Součástí úsporných opatření mohou být i opatření neinvestičního charakteru (např. změna dodavatele energie, zavedení energetického managementu apod.). Majitel bude po určitou smluvní dobu (až 10 let) platit za energie dohodnutou částku (stejnou částku, jakou platil předtím) a z rozdílu mezi
16
původní a novou platbou za energie umoří ESCO své investice včetně přiměřeného zisku. Po uplynutí dohodnuté doby předá provoz rekonstruovaného zařízení (nebo budovy) zpět majiteli, který od tohoto okamžiku začne platit skutečnou spotřebu energie (nižší než byla původní). Z popisu je patrno, že metoda je výhodná především pro majitele zařízení, který dostane záruku, že projekt bude úspěšný, povede k úsporám a že nemusí do projektu vkládat žádnou okamžitou investici. Na druhé straně přebírá dodavatel rizika spojená s realizací akce a ručí za dosažení úspor. Z toho je zřejmé, že projekt musí být velmi dobře připraven a poměr mezi potenciálem úspor a objemem investic zodpovědně vyhodnocen. V případě, že není dosahováno předpokládaných úspor, musí rozdíl pokrýt poskytovatel ze svých zdrojů.
Poradenské středisko Energy Centre České Budějovice
Milí studenti, brožura, kterou právě držíte v ruce, vznikla v rámci projektu Evropské unie „Energie-Obce-Gem“, ve spolupráci Energy Centre České Budějovice (ECČB, www.eccb.cz) a OÖ Energiesparverband (www.energiesparverband.at). Na vše (v tomto případě již bez nadsázky), co se týká úspor energií a nedozvěděli jste se o tom v této brožuře, se můžete zeptat odborných poradců z Energy Centre České Budějovice. ECČB je občanské sdružení, které vzniklo na základě spolupráce mezi jižními Čechami a Horním Rakouskem v roce 1998. Od té doby poskytuje nezávislé a bezplatné poradenství odborné i široké veřejnosti, pořádá exkurze, školení, kurzy, semináře, přednášky a workshopy. Kromě bohaté publikační činnosti mají pracovníci ECČB dlouholeté zkušenosti
s vedením bakalářských i diplomových prací, přednáškovou činností a výukou na školách všech stupňů. K problematice, kterou je možné řešit s odborníky ECČB, patří nejen zmiňované úspory energií, ale i využití obnovitelných zdrojů energie ve veřejném i soukromém sektoru, problematika staveb a rekonstrukcí, zateplování budov, vytápění, dotačních programů a platné legislativy. Další užitečné informace a kontakty naleznete na www.eccb.cz. Mnoho úspěchů ve studiu! Vaše
Energy Centre České Budějovice
Kontakt: Energy Centre České Budějovice
Náměstí Přemysla Otakara II. 87/25 370 01 České Budějovice Tel.: 387 312 580 Mobil: 773 512 580 Poradenská tel. linka: 800 38 38 38
[email protected] • www.eccb.cz
Vydalo:
Energy Centre České Budějovice Text: Ing. Zdeněk Krejčí a tým ECČB Ilustrace: Jaroslava Kučerová Náklad: 5000 ks Rok vydání: 2013 Vydání první Výroba: Viva Design, s.r.o. www.vivadesign.cz www.eccb.cz Tato publikace je zdarma.
