Konference Alternativní zdroje energie, Kroměříž 2018, den první

Novodobá tradice současné konference AZE v Kroměříži započala v roce 2010. Prakticky však sahá do první půlky osmdesátých let minulého století, od kdy se datují intenzivní styky odborníků zaměřených na využití obnovitelných zdrojů energie. V počátcích šlo především o tepelné solární kolektory a později se přidaly i další formy využití slunečního záření, biomasy a nyní zahrnují i opětovné využití energií odpadajících z různých technologií atp. Pro organizáci současné konference AZE bylo přelomové setkání na kroměřížské konferenci o obnovitelných zdrojích v roce 1998. Tehdy, na základě společného názoru, bylo rozhodnuto o založení odborné sekce Alternativní energie ve Společnosti pro techniku prostředí. 

K letošní konferenci AZE spojily své síly odborná sekce Alternativní energie Společnosti pro techniku prostředí, Československá společnost pro sluneční energii (ČSSE), Asociace pro využití tepelných čerpadel (AVTČ) a Solární asociace (SOA). Z přednášek, které zazněly první den konference, vám přinášíme několik stručných postřehů.

Tomáš Matuška:

Legislativa NZEB se zatím zastavila u řešení, kterému vyhovuje i budova bez využutí OZE, například s kondenzačním plynovým kotlem. Po roce 2020, od kdy se standard NZEB bude vztahovat i všechny ropdinné domy, se budou stavět v podstatě stejné budovy jako dnes, jen s mírně větším zateplením. Zvětšování izolací nad současnou úroveň již není tak efektivní, jako využití AZE.

Přes tato negativa si AZE získaly své stabilní místo a prosazují se. Prakticky neexistuje topenářská firma, která by někdy neinstalovala zařízení, které využívá AZE. A podobně se to začíná projevovat například ve vzduchotechnice. V souvislosti s počátky využití AZE nelze nezmínit osobnost Jaromíra Suma, který inspiroval mnoho lidí k tomu, aby se této problematice věnovali, a kteří pochopili, že bez využití alternativních zdrojů energie AZE se neobejdeme.

Petr Horák:

Hovořil o energetickém hodnocení konkrétního rodinného domu z hlediska standardu NZEB. Zdůraznil časový problém, a to datum 1.1.2020, kdy i rodinné domy budou muset splnit požadavky NZEB. Současný stavební projekt pro rok 2019 může být vyhovující, ale posun výstavby v nejnepříznivějším případě jen o pár dnů z konce roku 2019 do začátku roku 2020 může vynutit potřebu projekt přepracovat.

Jan Antonín:

Není problém dosáhnout hodnot NZEB z pohledu na obálku budovy. V podstatě se tak již v současnosti domy navrhují, přibližně jde o jen o 10 %ní vylepšení. Co se týká snížení spotřeby primární energie, tak jde o cca 15 %ní snížení. Česká legislativa zatím velmi pokulhává za stavem ve většině států EU, protože připouští přibližně 7 až 8 krát horší výsledky roční potřeby primární energie než jsou základní představy Evropské komise. Přitom ale již jen potřeba primární energie na osvětlení a další technologie mimo vytápění může v některých případech požadavek EK převyšovat. Do budoucnosti s uvažovaným zpřísněním limitu na primární energii se jeví jako perspektivní jak biopaliva, tak tepelná čerpadla s podporou přiměřeně velké fotovoltaické elektrárny cca 3 až 5 kWp.

Jaroslav Jerz:

Byl vyvinut pěnový hliník a ten by mohl najít velmi dobré uplatnění ve stavební praxi. A to ve formě výměníku tepla. Uplatnění například na střeše pro získávání tepla ze slunečního záření, a nebo pro odvod přebytečného tepla z domu. Povrchová vrstva pěnové struktury může být zpevněna impregnací nerezovou ocelí. Zajímavá je kombinace pěnového hliníku s PCM materiály pro ukládání energie s využitím skupenského tepla. PCM se do pěnového hliníku naimpregnuje a vlivem zvýšené tepelné vodivost hliníku umožňuje zvýšené využití PCM materiálu. První aplikace byly již před 7 lety. Typické využití například pro noční předchlazení stropu.

Pavel Hrzina:

Co je to flexibilita domácností? Schopnost regulovat své chování s ohledem na konsensus mezi vlastní potřebou a možnostmi dodavatelů elektřiny. Některé potřeby je nutné řešit ihned, jak vzniknou, ale uspokojení některých je možné odložit. V bytě jde například o myčku a pračku a sušičku, i když s výhradou toho, že jednou započatý proces musí být dokončen. V RD je toho více. Podobně se více možností flexibility nabízí u SVJ, bytových družstev, ale problematiku ovlivní právní rámec, schopnost se domluvit. Z TZB jde především o vytápění a přípravu teplé vody. Obecně však není flexibilita domácností vysoká a domácnosti nejsou v současnosti k jejímu zvyšování nijak výrazně motivovány. To znamená, že chybí motivace k nabízení vlastních přebytků, například jak již fotovoltaicky vyrobené elektřiny, tak plochy pro jejich výstavbu, zvětšenou velikost akumulačních baterií i pro jiné subjekty atp. Pohled na RD se musí změnit ze subjektu bez přetoků elektřiny do sítě na subjekt aktivní s občasnými přetoky.

Zdeněk Lyčka:

Existuje značný rozdíl mezi štítkovou - jmenovitou účinností kotlů na biomasu a skutečnou, sezónní. Reálné sezónní účinnosti se od štítkových liší stále více. Je to dáno stále vyšší idealizací spalovacích procesů během ověřovacích zkoušek oproti běžnému provozu. Vliv má nutnost použití velké hmotnosti keramické vyzdívky. Ta má velkou tepelnou setrvačnost. Při rychlých změnách požadavků na výkon, typicky příprava teplé vody během období mimo vytápění, se část tepla naakumulovaná ve vyzdívce ztrácí a odchází ve spalinách. Neboť přes útlum spalovacího procesu je v kotli stále velké množství tepla, které odejde nevyužité.

Tomáš Straka:

Zájem o tepelná čerpadla se rozvíjí, ale v ČR stále zaostáváme za průměrem v EU. Zatímco v Česku statisticky připadá na 1000 domácností 2,7 tepelných čerpadel, tak ve Švédsku, Finsku, Norsku jde o počty nad dvacet až třicet tepelných čerpadel na 1000 domácností.

Největší brzdou je v některých případech administrativní náročnost, zejména v případě zemních vrtů, jinde problémy s řešením hlukové zátěže.

Ján Takács:

Využití geotermálního tepla nahradilo staré kotle Slatina v kotelně bytového družstva Veľký Meder. Podmínkou byl vrt o hloubce 2450 metrů. Z hlediska údržby byly použity rozebíratelné deskové výměníky, které je nutné pravidelně čistit. Postačuje čištění tlakovou vodou. Návratnost investice je 15 let. Podmínkou je maximální využití geotermie v základním zatížení, pro předehřevy, bazénové technologie aj.

Martin Ďuriš:

Rostou požadavky klientů na ekonomii a komfort. S tím souvisí i potřeba řešit chlazení. K tomu jsou vhodná tepelná čerpadla, která přesuny tepelné energie umožňují. Je-li nutné řešit chlazení strojním způsobem, je tam vždy chladicí stroj s kompresorem a odpadním teplem, pak je škoda ho nevyužít pro oba případy. Tento způsob vyhovuje zemním vrtům, které jsou střídavě vybíjeny a nabíjeny. K tomu přistupuje i možnost chlazení jen cirkulací v primárním okruhu bez činnosti kompresoru. Vhodná je optimální kombinace vrtů a vzduchových chladičů, mezi kterými regulace dělí provoz podle aktuálních provozních podmínek, tedy podle přebytku tepla nebo chladu.

Jiří Cajthaml:

I pro velké administrativní budovy, v konkrétním případě pro 2400 osob, má využití TČ země-voda smysl. Využití volného chlazení však může narazit na poměrně vysokou teplotu podloží, v daném případěto bylo až 17 C, neboť potřebný chladicí výkon je dvojnásobný oproti výkonu pro vytápění. Proto bylo nutné 179 vrtů doplnit vzduchovými chladiči především pro tropické dny, aby ve vrtech zůstala nižší teplota použitelná pro volné chlazení. Ekonomický důvod je dán tím, že energetická náročnost strojní výroby chladu je násobně větší než tepla. V konstrukci budovy je uplatněno tepelné využití betonových konstrukcí.

Milan Trs:

Zabývají se především blízkopovrchovou geotermií, tedy s vrty do hloubky cca 150 metrů. Na této technologii je založena postupná výstavba „ekologické“ vesnice Nebřenice. Tepelná čerpadla jsou uplatněna všude mimo některé objekty, kde není požadavek na chlad. V oblasti se plánuje postupně vybudovat až 500 vrtů, většinou pod objekty. Zahrnuje to nejen rodinné domy, ale i bytovky, další účelové budovy a provozovny, tedy budovy s různými potřebami tepla a chladu, objemem, provozem. Uvažovaná hustota vrtů si vyžádala simulace jejich provozu, měření na zkušebních vrtech. Důležitým poznatkem je například to, že vrty nejdou kolmo dolů, ale podle složení a uložení zemních vrstev se odchylují od osy i o desítky metrů. Toto může způsobit u velkých polí vrtů problémy. Simulace teplotního chování vrtů na období 25 až 50 let potvrzuje zásadní výhodnost kombinace provozu vrtu pro vytápění a chlazení. Rovněž však není vždy výhodné vrt přes léto cíleně nahřívat, neboť se ztrácí výhoda volného chlazení, které je energeticky násobně výhodnější než chlazení strojní.

Jozef Matušov:

Co je to ENERbank systém? Propojuje kogeneraci zdrojů (solární termika a fotovoltaika, tepelná čerpadla, biomasa, vítr) s vytápěním, přípravou teplé vody, chlazením, větráním, výrobou elektrické energie, zálohováním tepelné a elektrické energie a využitím odpadního tepla v nejrůznějších objektech. Akumulační hmotou je zemní podloží. Při jeho využití je důležité, jakým způsobem se teplo do masivu dostává a z něj jímá. Jednou ze zkoumaných forem byly energetické jehly - šroubovice zašroubované do země, bez vrtání. Prefabrikované řešení energetických jehel, které se po zašroubování do masivu pospojují na okruh teplonosné látky, by mělo být efektivnější než vystrojování jednotlivých vrtů atp. Příspěvkem pro přestup tepla je i zvýšený tlak mezi tělem jehly a okolním masivem.

Alfréd Gottas:

Využití OZE, respektive tepelného solárního záření, provází lidi již stovky let. První patent na tepelný solární kolektor pochází z roku 1891. Mnohem starší je využití slunečního záření pro destilaci mořské vody na vodu pitnou, o kterém jsou zprávy v pramenech již z konce šestnáctého století. Před 120 lety byl vyvinut solární kolektor propojený se zásobníkem pro přípravu teplé vody a těch se již tehdy vyrobily desítky tisíc kusů. Rozvoj využití OZE byl silně přibrzděn nalezením ropy, levného zdroje energie. V současnosti je největším uživatelem tepelné solární techniky Čína s cca 71 % podílem na světě. Základ tvoří ploché kolektory, trubicové asi 10 až 15 %ní podíl. Upřednostnění plochých kolektorů vychází i z jejich větší odolnosti vůči krupobití použitím kaleného skla.

Mojmír Vrtek:

Použití vody místo nízkotuhnoucí kapaliny v tepelných solárních soustavách může mít přednosti. Nižší čerpací práce, odpadá výměník a tudíž stačí jen jedno čerpadlo, vyšší výkon, menší zásobník, odpadá degradace kapaliny při stagnaci. Nevýhodou jsou určité ztráty tepla, aby voda nezamrzla, složitější řízení, čidla, zálohovaný zdroj tepla i elektřiny. S plochými kolektory by byl problém, protože mají poměrně vyšší tepelné ztráty, včetně těch vakuových. Řešili to proto pro vakuové kolektory s vakuovým koncentrátorem. Rozborem byly definovány stavy, kdy si kolektory samy zajistí dost tepla, aby nezamrzly, voda se nechá jen cirkulovat. Pak stav přechodný a posléze stav, kdy je nutné do kolektorů teplo dodávat. A to včetně hrazení tepelných ztrát potrubních rozvodů. O vytápění rozhoduje výstupní teplota z pole kolektorů, která musí být nadnulová. Uvažuje se se zahájením přihřívání při venkovní teplotě 1 °C a výstupní teplotě z kolektorů 3 °C. Skutečná efektivita závisí na velikosti solárního pole, sklonu kolektorů, geografické poloze, vlivu větru aj. Při vhodném řešení, ztráty tepla nemusí být velké, v řádu procent. Obecně je to možné tam, kde je zásadní použití vakuových kolektorů.

Bořivoj Šourek:

Solární simulátor v UCEEB umožňuje proměřit i vzduchové kolektory. Základem je tepelný výkon, účinnost z pohledu vztahu výkon-plocha. Zkouší se kolektory uzavřené (definované proudění vstup-výstup) nebo otevřené (vstup z okolí, definován je pouze výstup). Vzhledem k rozdílům i v normách se charakteristiky uzavřených a otevřených vzduchových kolektorů liší i v grafickém vyjádření.

Viacheslav Shemelin:

Duální solární kolektory umožňují provoz s oběhem kapaliny například pro přípravu teplé vody za dostatku slunečního záření květen a září, a při nižší intenzitě solárního záření jen pro ohřev vzduchu, například pro větrání, bez oběhu kapaliny. V identické solární soustavě za výše uvedených podmínek bylo zjištěno zvýšení solárního zisku o přibližně 12 %.