Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
„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
Využití alternativních zdrojů energie
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry 1. Úvod do problematiky
2. Ekonomika energetických zdrojů
3. Energetická nezávislost
4. Možnosti alternativních zdrojů energie a
praktické příklady
Obsah prezentace
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
ÚVOD DO PROBLEMATIKY
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Základní pojmy - primární energie
Distribuce Ukládání Výroba
Předává
ní
QH
QI
QS
QV
QT
výpočet potřeby energie
užitná energie (hranice prostoru = tepelná
obálka)
konečná energie (hranice budovy)
primár. energie
bilanční hranice
prostoru
solární zisky
ztráty větráním
vnitřní zisky
ztráty prostupem
Zdroj: Centrum pasivního domu
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Základní pojmy - primární energie
Faktor primární energie
NPE CPE
elektřina f = 3,2 f = 3,0
zemní plyn f = 1,1 f = 1,1
dřevo f = 0,1 f = 1,1
pelety f = 0,2 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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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%)
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Elektrická energie
Strategická forma energie = prioritní oblast
Účinnost výroby a distribuce elektrické energie činí v ČR přibližně 32% (faktor přeměny f = 3,0)
54% 35%
5% 3% 2% 0,5%
Parní (PE) Jaderné (JE)
Paroplynové a plynové (PPE+PSE) Vodní (VO)
Fotovoltaika (FVE) Větrné (VTE)
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Elektrická energie - OZE
Podíl OZE na výrobě elektrické energie 11,5 %
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Elektrická energie - OZE [PROCENTO]
[PROCENTO]
[PROCENTO] [PROCENTO]
[PROCENTO]
[PROCENTO] 1%
Malé vodní elektrárny do 10 MW Vodní elektrárny nad 10 MW
Větrné elektrárny Fotovoltaika
Bioplyn + skládkový plyn Biomasa
BRKO
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
EKONOMIKA ENERGETICKÝCH ZDROJŮ
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Ekonomika a zdroje energie
Externality – hnědé uhlí (cca 50 mld. Kč/rok)
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Ekonomika a zdroje energie Souhlasíte s podporou výroby elektřiny z OZE?
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Ekonomika a zdroje energie Jaká je cena elektřiny po započtení externalit?
Který zdroj vyrábí „nejdražší“ elektřinu?
4,4 Kč/kWh
2,1 až 2,5 Kč/kWh
4,6 až 12,0 Kč/kWh 10,3 Kč/kWh
od října 2012: 4,3 Kč/kWh
Bez nákladů na distribuci, pouze silová energie
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Zdravý rozum
Jaká energie je tedy nejvýhodnější?
Ta, kterou nepotřebuji
Efektivní využití energie je prvořadé, energetický mix řešíme až následně
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
ENERGETICKÁ SOBĚSTAČNOST
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energetická soběstačnost měst
Podobné jako na národní a nadnárodní úrovni
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energetická soběstačnost regionů
Příklady energetické nezávislosti
Region Güssing (Rakousko)
28 obcí, 27.000 obyvatel
Úspory v městských budovách
Vysoký podíl biomasy
Výroba bionafty
„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.“
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Konvenční zdroje
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Obnovitelné zdroje zdroje
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
GEOTERMÁLNÍ ENERGIE (TEPELNÁ ČERPADLA)
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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)
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Tepelná čerpadla
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Tepelná čerpadla
Topný faktor TČ / sezónní topný faktor SPF
Výstupní teplota vody z
TČ
Vzduch-voda
Země-voda
Voda-voda
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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)
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Tepelná čerpadla
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Geotermální energie elektrárna
Výroba elektrické energie pomocí páry
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
ENERGIE SLUNCE (FOTOVOLTAIKA, FOTOTERMIKA)
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energie slunce
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energie slunce Využití solárního zařízení
Pasivně Aktivně
Přeměna solárního záření
zachyceného konstrukcemi
budovy na teplo
Solárně-termická
přeměna
(výroba tepla)
Fotovoltaické články
(výroba elektřiny)
Pasivní využití + 1.800 kWh/rok
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energie slunce – aktivní využití
52
FOTOVOLTAICKÉ SYSTÉMY
VÝROBA ELEKTRICKÉ ENERGIE
DODÁVKA ENERGIE DO SÍTĚ, VLASTNÍ SPOTŘEBA, ELEKTRONIKA, OSVĚTLENÍ
POUŽÍT LZE KDEKOLIV
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energie slunce – aktivní využití
53
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energie slunce – termické kolektory
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energie slunce – termické kolektory
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energie slunce – termické kolektory
Zdroj: TAUSH s.r.o
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energie slunce – termické kolektory
Zdroj: TAUSH s.r.o
Rozdíl teploty na kolektoru a vnějšího okolí
Úči
nn
ost
kole
kto
ru
Ohřev bazénu
Ohřev TV
Podpora vytápění
Procesní využívání tepla např. solární chlazení
neselektivní kolektor
plochý kolektor
trubicový kolektor
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energie slunce – termické kolektory 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
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
kWh
/mě
síc
měsíc
Využití solární energie na přípravu teplé vody Qss,u (využitelné měsíční ziskysolární soustavy)
Qk,u (teoretický měsíční využitelnýtepelný zisk ze solárních kolektorů)
Qp,c (celková měsíční potřeba tepla)
Qp,tv (měsíční potřeba tepla napřípravu teplé vody)
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energie slunce – ostatní využití
Absorpční chlazení
Sezónní akumulace tepla
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energie slunce – fotovoltaika Ostrovní systém
Bez napojení na veřejnou síť – energeticky soběstačný objekt
Nutnost využití akumulace elektřiny, případně kombinace s generátorem
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energie slunce – fotovoltaika
Zdroj: P. Minář
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
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Energie slunce – umístění panelů
Ene
rgie
a e
ne
rge
tick
é ú
spo
ry
Přejeme mnoho energie do Vaší práce!
T: 241 730 336 | M: 603 286 336 | E: [email protected] www.porsennaops.cz | www.energetickymanagement.cz