Využití alternativních zdrojů energie

Energie a energetické úspory

Využití alternativních zdrojů energie

„Tento projekt je spolufinancován z Evropského sociálního fondu a státního rozpočtu České republiky.“

„Tato akce byla realizována s dotací ze státního rozpočtu v rámci Státního programu na podporu úspor energie a využití obnovitelných a druhotných zdrojů energie pro rok 2016“

Ing. Michal Čejka PORSENNA o.p.s. červen 2016, Plzeň


Obsah prezentace 1. 2. 3. 4.

Úvod do problematiky Ekonomika energetických zdrojů Energetická nezávislost Možnosti alternativních zdrojů energie a praktické příklady


ÚVOD DO PROBLEMATIKY

Základní pojmy - primární energie


výpočet potřeby energie solární zisky

ztráty větráním

QS

QI

QV QT ztráty prostupem

bilanční hranice prostoru

vnitřní zisky

QH Předává ní

užitná energie (hranice prostoru = tepelná obálka) Distribuce

konečná energie

Ukládání

Výroba

primár. energie

(hranice budovy)

Zdroj: Centrum pasivního domu

Základní pojmy - primární energie


 Faktor primární energie  elektřina  zemní plyn  dřevo  pelety

NPE f = 3,2 f = 1,1 f = 0,1 f = 0,2

CPE f = 3,0 f = 1,1 f = 1,1 f = 1,2

faktor CPE v ČR je 1,5 (vztaženo k potřebě 2,3) Potřeba energie ČR: 750 - 980 PJ/rok Spotřeba energie ČR: 1.150 PJ/rok Spotřeba primární energie ČR: 1.750 PJ/rok


Rozložení zásob energie - svět  20 % světové populace (v rozvinutých zemích) spotřebovává přibližně 65 % energetických zdrojů  Státy s nestabilním politickým režimem disponují:  90 % zásob ropy  92 % zásob zemního plynu  55 % zásob uhlí Jaká je dovozní závislost EU a jaká ČR? Dovozní závislost EU činí více něž 55%, do roku 2030 hrozí až 70% Dovozní závislost ČR činí 40%, do roku 2040 je plánováno 70% (z toho na Rusku: zemní plyn 75%, ropa 65%, jaderné palivo 100%)


Elektrická energie  Strategická forma energie = prioritní oblast  Účinnost výroby a distribuce elektrické energie činí v ČR přibližně 32% (faktor přeměny f = 3,0) 5% 3% 2% 0,5%

35%

54%

Parní (PE)

Jaderné (JE)

Paroplynové a plynové (PPE+PSE)

Vodní (VO)

Fotovoltaika (FVE)

Větrné (VTE)


Elektrická energie - OZE

 Podíl OZE na výrobě elektrické energie 11,5 %

Elektrická energie - OZE [PROCENTO]

1%

[PROCENTO] [PROCENTO]


[PROCENTO] [PROCENTO]

Malé vodní elektrárny do 10 MW Větrné elektrárny Bioplyn + skládkový plyn BRKO

[PROCENTO]

Vodní elektrárny nad 10 MW Fotovoltaika Biomasa


EKONOMIKA ENERGETICKÝCH ZDROJŮ

Ekonomika a zdroje energie


„Peníze jsou až na prvním místě“  Hodnocení je nutné provést multikriteriálně (ekonomika, environmentální pohled, bezpečnost, energetický mix, dostupnost, zaměstnanost, technické možnosti……)

 Ekonomický = hospodárný  Strategie trojí výhry  Investor  Společnost  Životní prostředí  Do hodnocení nutno zahrnout externality



 Externality – hnědé uhlí (cca 50 mld. Kč/rok)



Souhlasíte s podporou výroby elektřiny z OZE?



Jaká je cena elektřiny po započtení externalit? Který zdroj vyrábí „nejdražší“ elektřinu? 4,6 až 12,0 Kč/kWh

od října 2012: 4,3 Kč/kWh 10,3 Kč/kWh

4,4 Kč/kWh

2,1 až 2,5 Kč/kWh

Bez nákladů na distribuci, pouze silová energie

Zdravý rozum


Jaká energie je tedy nejvýhodnější?

Ta, kterou nepotřebuji Efektivní využití energie je prvořadé, energetický mix řešíme až následně


ENERGETICKÁ SOBĚSTAČNOST


Energetická nezávislost Dlouhodobým cílem je politická a ekonomická nezávislost, která jednoznačně souvisí s nezávislostí energetickou

Energetická nezávislost předpoklady  Významné energetické úspory  Využití místně dostupných a efektivních obnovitelných zdrojů energie

Energetická soběstačnost měst


 Podobné jako na národní a nadnárodní úrovni


Energetická soběstačnost regionů Přínosy energetické soběstačnosti regionu  Stabilizuje ekonomicky region  Stabilizuje ceny energie  Zvýšený počet pracovních míst  Podpora regionálního podnikání  Zvýšení kvality ovzduší a snížení počtu respiračních onemocnění  Zlepšení kvality životního prostředí  Diversifikace služeb jednotlivých subjektů  Turistika

Energetická soběstačnost regionů


Příklady energetické nezávislosti  Region Güssing (Rakousko) „V roce 1991 byla celková spotřeba energie na úrovni 120 GWh/rok. Na fosilní zdroje energie se v té době vynakládalo 6,2 mil. eur ročně. Asi jen 650 tis. eur zůstávalo v regionu jako vlastní hodnota. Od roku 2005 je město úplně soběstačné, i když se spotřeba energie zvýšila na 185 GWh/rok. Veškerá energie se produkuje přímo v Güssingu – to znamená, že celých 13,5 mil. eur zůstává v regionu (39 mil. eur včetně sinergických vlivů). Díky vývoji se ve městě usadilo 50 nových firem, které vytvořily více než 1 100 pracovních míst.“

 28 obcí, 27.000 obyvatel  Úspory v městských budovách  Vysoký podíl biomasy  Výroba bionafty


Konvenční zdroje


Obnovitelné zdroje zdroje


GEOTERMÁLNÍ ENERGIE (TEPELNÁ ČERPADLA)

Geotermální energie


Energie zemského jádra  Kombinovaná výroba elektřiny a tepla  Výroba tepla

Energie okolního prostředí  podzemní voda (vrty, studnice)  půdní vrstva (zemní kolektory)  vzduch (jakýkoli vzduch s dostatečnou teplotou)  povrchové vody (vodoteče, jezera, rybníky,…)  popř. teplý odpadní vzduch (ze sklepních prostor, z větrání, výrobních procesů)

Tepelná čerpadla


Výhody:  Podle technologie přemění až několikanásobek energie spotřebované na svůj provoz;  Plně automatický provoz s výbornou regulací;  Místně ekologicky čistý provoz (neprodukuje lokální imise);  Snížení ekologické zátěže (pouze oproti některým konvenčním zdrojům);  Nižší požadavky na instalovaný výkon;  Nízké provozní náklady

Tepelná čerpadla


Nevýhody:  Velmi vysoké pořizovací náklady;  Poměrně nízká životnost (10 - 15 let)  požadavek nízké výstupní teploty otopné vody (max. 55 °C, nutná nízkoteplotní otopná soustava);  pro pohon se používá neobnovitelná elektrická energie, což snižuje ekologický potenciál zdroje a celkovou úsporu emisí;  požadavky na místní podmínky  Nízká ekonomická efektivita pro energeticky úsporné objekty


Tepelná čerpadla

Tepelná čerpadla


Topný faktor TČ / sezónní topný faktor SPF Výstupní teplota vody z TČ

Vzduchvoda

Zeměvoda

Vodavoda

Pro vytápění

35

3,2

4,6

5,1

45

2,9

4,0

4,5

55

2,6

3,5

3,9

Pro přípravu teplé vody 40

2,9

3,7

4,1

50

2,4

2,8

3,1

60

1,9

1,9

2,1

Tepelná čerpadla


Sezónní topný faktor (SPF) pro čerpadlo vzduch-voda 8,1 kW, COP = 3,4 (při A2/W35)

Sezónní topný faktor (SPF) pro čerpadlo země-voda 9,9 kW, COP = 4,5 (při B0/W35)

Tepelná čerpadla


 Navržený výkon TČ (země/voda - voda) • • • •

50 % tepelné ztráty objektu – pokrytí 85 % potřeby tepla 60 % tepelné ztráty objektu – pokrytí 93 % potřeby tepla 70 % tepelné ztráty objektu – pokrytí 97 % potřeby tepla 140 % tepelné ztráty objektu – pokrytí 100 % potřeby tepla

 Navržený výkon TČ (vzduch - voda) • 50 % tepelné ztráty objektu – pokrytí 75 % potřeby tepla • 60 % tepelné ztráty objektu – pokrytí 85 % potřeby tepla • 70 % tepelné ztráty objektu – pokrytí 92 % potřeby tepla

MONOVALENTNÍ provoz je NEEFEKTIVNÍ


Tepelná čerpadla


Tepelná čerpadla - příklad  Instalace TČ země-voda v administrativní budově pro vytápění a přípravu teplé vody  Výkon TČ je 9,9 kW (60 % tepelných ztrát objektu – 93 % pokrytí)  Teplotní spád 50/40°C; SPFÚT = 3,61 a SPFTV = 2,30  Náhrada za elektrokotel


Tepelná čerpadla - příklad  Instalace TČ země-voda v administrativní budově pro vytápění a přípravu teplé vody  Výkon TČ je 9,9 kW (60 % tepelných ztrát objektu – 93 % pokrytí)  Teplotní spád 50/40°C; SPFÚT = 3,61 a SPFTV = 2,30  Náhrada za kotel na zemní plyn

Geotermální energie elektrárna


Výroba elektrické energie pomocí páry


ENERGIE SLUNCE (FOTOVOLTAIKA, FOTOTERMIKA)


Energie slunce

Energie slunce Využití solárního zařízení


Pasivně Přeměna solárního záření zachyceného konstrukcemi budovy na teplo

Pasivní využití

Aktivně Solárně-termická přeměna

Fotovoltaické články (výroba elektřiny)

(výroba tepla)

+ 1.800 kWh/rok


Energie slunce – aktivní využití

FOTOTERMICKÉ SYSTÉMY  VÝROBA TEPELNÉ ENERGIE  OHŘEV TEPLÉ VODY, PŘITÁPĚNÍ, OHŘEV VZDUCHU, SOLÁRNÍ CHLAZENÍ  BUDOVY PRO BYDLENÍ, HOTELY A REKREACE, BAZÉNY, SPORTOVNÍ HALY, PRŮMYSL, NEMOCNICE, LÁZNĚ

FOTOVOLTAICKÉ SYSTÉMY  VÝROBA ELEKTRICKÉ ENERGIE  DODÁVKA ENERGIE DO SÍTĚ, VLASTNÍ SPOTŘEBA, ELEKTRONIKA, OSVĚTLENÍ  POUŽÍT LZE KDEKOLIV

52

Energie slunce – aktivní využití


FOTOTERMIKA VÝHODY:  NIŽŠŠÍ POČÁTEČNÍ INVESTICE  INVESTIČNÍ PODPORA V RÁMCI PROGRAMU ZÚ  EFEKTIVNIVNÍ VYUŽITÍ ENERGIE (VYSOKÁ ÚČINNOST)  MENŠÍ POTŘEBNÁ PLOCHA NEVÝHODY:  NESOUČASNOST VYUŽITÍ A POTŘEBY  VYŠŠÍ PROVOZNÍ NÁKLADY  OMEZENÍ VLASTNÍ POTŘEBOU

FOTOVOLTAIKA VÝHODY:  PRODEJ VEŠKERÉ PRODUKCE  MINIMÁLNÍ PROVOZNÍ NÁKLADY  POUŽITELNÉ KDEKOLIV  (ZELENÝ BONUS) NEVÝHODY:  VYSOKÉ POČÁTEČNÍ INVESTICE  MALÁ ÚČINNOST PŘEMĚNY ENERGIE  SE VZRŮSTAJÍCÍ TEPLOTOU KLESÁ ÚČINNOST  VĚTŠÍ ZÁBOR PLOCHY 53


Energie slunce – termické kolektory      

VÝKON PANELU: 400 – 750 kWh/m2.rok ÚČINNOST SYSTÉMU: 40 – 80 % (Ø 60 %) SOLÁRNÍ POKRYTÍ TEPLÁ VODA: 30 – 60 % VYTÁPĚNÍ: 5 – 20 % OPTIMÁLNÍ SKLON: 45° – 60° (90°)

 PROVOZ JEN ZA SLUNEČNÉHO POČASÍ (1460 HODIN ROČNĚ – 40 %)  NÁVRH NA LETNÍ SLUNEČNÍ ZISKY (ABY NEVZNIKALY PŘEBYTKY ENERGIE)  SNAHA MAXIMALIZOVAT ZISK V PŘECHODNÉM OBDOBÍ ROKU  NÁKLADY 15 - 20 tis.Kč/m2  NÁVRATNOST 6 - 40 let


Energie slunce – termické kolektory





Zdroj: TAUSH s.r.o


Účinnost kolektoru


Ohřev bazénu

Ohřev TV

Podpora vytápění

neselektivní kolektor

Procesní využívání tepla např. solární chlazení

plochý kolektor

trubicový kolektor

Rozdíl teploty na kolektoru a vnějšího okolí Zdroj: TAUSH s.r.o

Energie slunce – termické kolektory  Vytipujte nejprve objekty s velkým odběrem teplé vody nebo velkou spotřebou tepla v letních měsících - bytové domy, domy s pečovatelskou


službou, nemocnice, sportovní zařízení (např. bazén, koupaliště, sportovní hala), lázně a wellness, hotely a penziony, mateřské školy, internáty, apod.

 Na vytipovaných objektech zajistěte maximální množství informací o stávajícím odběru tepla a teplé vody (měsíční spotřeby teplé vody, denní odběrový diagram, informace uživatelů, apod.)  Kontaktujte odborníka zabývajícího se solárními termickými kolektory, který zpracuje studii potenciálu aplikovatelnosti termických systému na vybrané budovy a stanoví orientační investiční náklady a výši úspor.  Informujte se o aktuálních možnostech finanční podpory formou přímé dotace  Pro budovy vybrané na základě koncepční studie nechat zpracovat podrobnou projektovou dokumentaci  Realizace projektu  Měření provozních parametrů a ověření předpokládaných úspor

     

Termický systém – pečovatelský dům 86 m2 (37 ks) – jih + 30°, sklon 45°, kombinace s CZT (cena 580 Kč/GJ) Investice 1,3 mil. Kč Spotřeba TV cca 1.200 m3/rok (spotřeba 420 GJ; potřeba 298 GJ/rok) Úspora provozních nákladů 120 tis. Kč (270 GJ/rok) Návratnost 10,8 let bez dotace Využití solární energie na přípravu teplé vody Qss,u (využitelné měsíční zisky solární soustavy)

9000 8000

kWh/měsíc



Qk,u (teoretický měsíční využitelný tepelný zisk ze solárních kolektorů)

7000 6000 5000

Qp,c (celková měsíční potřeba tepla)

4000

3000 2000

Qp,tv (měsíční potřeba tepla na přípravu teplé vody)

1000 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

měsíc

Energie slunce – ostatní využití


 Absorpční chlazení  Sezónní akumulace tepla

Energie slunce – fotovoltaika


 VÝKON PANELU 80 - 120 kWh/m2.rok  ÚČINNOST SYSTÉMU: 8 – 14 % (Ø 12 %)  OPTIMÁLNÍ SKLON: 30° – 45°  PRACUJE OMEZENĚ I V OBLAČNÉM POČASÍ  SNAHA MAXIMALIZOVAT ZISK V LÉTĚ (NEJVĚTŠÍ INTENZITA ZÁŘENÍ)  VELMI NÁCHYLNÝ NA STÍNĚNÍ  JEDNODUCHÉ ZAPOJENÍ  NÁKLADY

40 tis.Kč/kWp


Energie slunce – fotovoltaika    

Systém zapojený do veřejné sítě Možnost dodávky /prodeje elektřiny Neomezené kolektorové pole (do 5 kWp bez povolení) Vhodné pro objekty napojené na veřejnou síť


Energie slunce – fotovoltaika  Ostrovní systém  Bez napojení na veřejnou síť – energeticky soběstačný objekt  Nutnost využití akumulace elektřiny, případně kombinace generátorem

s


Energie slunce – fotovoltaika    

Kombinovaný systém (vhodný smart grid) Pro akumulaci elektřiny využita teplá voda (doplnění o akumulátory) Přebytečná energie dodávána /prodávána do sítě Aktuální energie využita pro vytápění, osvětlení a spotřebiče

Zdroj: P. Minář


Energie slunce – umístění panelů


Přejeme mnoho energie do Vaší práce!

T: 241 730 336 | M: 603 286 336 | E: [email protected] www.porsennaops.cz | www.energetickymanagement.cz

Využití alternativních zdrojů energie

Recommend Documents