Energetická soběstačnost Ing. Bronislav Bechník, Ph.D. odborný garant oboru Obnovitelná energie a úspory energie bronislav.bechnik@topinfo.cz www.tzb-info.cz

ΕΝ ΟΙΔΑ ΟΤΙ ΟΥΔΕΝ ΟΙΔΑ Σωκράτης Více než miliarda lidí věří v Boha otce všemohoucího, jeho Syna jediného a Ducha Svatého. Věřím, že Louis Armstrong byl skvělý trumpetista, že Neil Armstrong kráčel po Měsíci, že Lance Armstrong vyhrál 7krát Tour de France. Jenže nic z toho jsem neviděl. Proto musím přiznat to, co věděl už Sokrates. Vím, že nic nevím. www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 2

Obsah Ceny energií Soběstačnost částečná a úplná Potenciál OZE Obnovitelné zdroje pro soběstačnost Kombinace obnovitelných zdrojů Řízení spotřeby Akumulace elektřiny www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Ceny elektřiny Budoucnost lze obtížně odhadovat Ropa však bude pravděpodobně brzy nedostatková IEA odhaduje pokles produkce 6,7 % ročně Důsledek – růst cen www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 4

Ceny elektřiny Cena ropy roste, zvláště v době konjunktury snížit ji může jen krize s cenou ropy jsou svázány ceny ostatních energií 5

Ceny elektřiny … v důsledku rostou ceny kovů… Zdroj (data): USGS 6

Ceny elektřiny … i stavebních materiálů Zdroj: Portland Cement Association 7

Ceny elektřiny Ceny elektřiny vytrvale rostou. Rostly by i bez podpory OZE, při současných cenách silové elektřiny (47 €/MWh) se investice do nových konvenčních zdrojů nevyplatí. Aby se nové bloky v Temelíně vyplatily, musela by cena silové elektřiny zůstat nad 60 €/MWh. www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 8

Ceny elektřiny Výkupní ceny v Německu klesají plynuleji pokles je dán zákonem, není garantována návratnost cena je stálá bez ohledu na inflaci www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 9

Ceny elektřiny kalkulačky parkovací automaty motorová paliva: 3,41 Kč/kWh – výkupní cena elektřiny z FV <4 Kč/kWh – výrobní náklady (AC) <2 Kč/kWh – DC z FV panelů >36 Kč/l – cena motorových paliv <40 % - účinnost spalovacího motoru >9 Kč/kWh – energie z motoru ~80 % - účinnost alternátoru >11 Kč/kWh – elektřina z alternátoru (z elektrocentrály ještě dražší) ElektrinaSazbyDomacnostiParitaFV20110408.xlsx www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 10

Energetická soběstačnost Úplná Ostrovní provoz, nepřipojeno do elektrizační soustavy Částečná Hybridní systém s dodávkou nebo bez dodávky do sítě Účetní Roční výroba > roční spotřeba Důsledná Včetně další energie v rámci životního cyklu (těžba, výroba, používání, likvidace/recyklace) www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Energetická soběstačnost Z hlediska velikosti Individuální (domácnost, firma) Lokální, komunitní (do úrovně obce) Regionální Z hlediska služeb Elektřina Teplo Doprava Z hlediska komplexnosti Jen spotřeba Včetně výroby zařízení www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Biomasa + bioplyn + = www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 13

Biomasa + bioplyn Zdroj: http://www.cenia.cz/__C12572160037AA0F.nsf/$pid/CPRJ78DGTDJA/$FILE/msk.jpg www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 14

Bioplyn Využití nespalitelných bioodpadů (kejda, hnůj…) Ve velkém I v malém www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 15

Solární energie Rovnoměrně po celém území ČR Fotovoltaika = elektřina Fototermika = teplo http://www.czrea.org/cs/druhy-oze/fotovoltaika/fv-tech www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 16

Energie větru Větrné mapy pro různé výšky nad terénem V malých výškách - problémy (stromy, budovy) www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 17

Energie vody Výhodné lokality pro velké zdroje jsou již obsazeny Stovky lokalit pro malé zdroje Není obecně dostupné www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 18

Geotermální energie Jediný pokročilý projekt – Litoměřice Malé zdroje – jen teplo (i bez tepelného čerpadla) www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 19

Potenciál OZE Biomasa Fotovoltaika Fototermika Vítr kolem 10 t/ha biomasy i více, pšenice 5 t/ha, řepka 3 t/ha biopaliva 50 až 100 GJ/ha, teplo z biomasy až 200 GJ/ha Fotovoltaika 1 kWh/Wp = 100 až 200 kWh/m2 (až 2000 MWh/ha) Fototermika 1 až 2 GJ/m2 (300 až 500 kWh/m2) Vítr 2 kWh/W i více ve výšce nad 60 m nad terénem do 1 kWh/W ve výšce kolem 10 m nad terénem www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Potenciál OZE Zemědělská půda. ha/osobu 0,417 z toho orná půda 0,300 Lesní pozemky 0,257 ostatní pozemky 0,094 Těžba dřeva m3/osobu 1,406 jehličnaté 1,251 listnaté 0,155 m3/ha 5,476 www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Potenciál OZE Plocha ha Počet obyvatel Hustota obyvatel Osíčko 793 475 60 Bystřice pod Hostýnem 2 680 8 463 316 Bystřice pod Hostýnem (ORP) 16 397 16 000 98 Kroměříž 5 098 28 971 568 Kroměříž (okres) 79 567 107 320 135 Zlín 10 283 75 660 736 Zlínský kraj 396 400 589 030 149 Praha 49 610 1 241 664 2 503 Česká republika 7 886 700 10 505 445 133 www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Globální pohled Zdroj: http://www.inference.phy.cam.ac.uk/sustainable/book/data/powerd/PPPersonVsPDen2.png 23

Globální pohled Zdroj: http://www.inference.phy.cam.ac.uk/sustainable/book/data/powerd/PPPersonVsPDen2.png 24

Potenciál OZE Teplo Elektřina Biomasa Fotovoltaika Fototermika MJ/m2 GJ/ha kWh/m2 MWh/ha Biomasa 10 až 20 100 až 200 0,5 až 1,5* 5 až 15* Fotovoltaika (300 až 700) (až 7000) až 2000 Fototermika až 1500 až 15 000 - Biopaliva 5 až 10 50 až 100 (0,2 až 0,8) (2 až 8) * v závislosti na účinnosti výroby elektřiny www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 25

Fotovoltaika Investiční náklady: Panely – 20 až 30 tis. Kč/kWp Celá FVE – 40 až 50 tis. Kč/kWp Otázky: Hybridní/ostrovní systém? Akumulátory 4000 Kč/kWh a více Životnost až 15 let nebo 4000 cyklů Stejnosměrný systém? Řízení spotřeby (ohřev TV, vytápění…) www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 26

Fotovoltaika Ekologická fasáda www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Fotovoltaika http://energie.tzb-info.cz/fotovoltaika/6840-lze-vyuzit-fotovoltaicke-panely-pro-panelovy-dum www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Fotovoltaika www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Fotovoltaika www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Fotovoltaika www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Fotovoltaika www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Fotovoltaika/Fototermika www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Fototermika Investiční náklady: Kolektory – od 4 tis. Kč/m2 Celý systém – 80 až 100 tis. Kč Otázky: Hybridní/ostrovní systém? Akumulátory 4000 Kč/kWh a více Životnost až 15 let nebo 4000 cyklů Stejnosměrný systém? Řízení spotřeby (ohřev TV, vytápění…) www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 34

Malé bioplynové stanice Hermetický septik Plovoucí plynojem nebo vyrovnávací nádrž Optimální teplota 36 °C 300 až 500 g CH4 na kg sušiny Doba zdržení 60 až 90 dní Pro vaření cca 1-2 m3 na osobu www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 35

Malé bioplynové stanice Investiční náklady Septik 6 až 10 m3 – 30 až 60 tis. Kč Plynojem 2 až 3 m3 – 8 až 10 tis. Kč Kvalitní elektrocentrála 4 kW – 30 tis. Kč Otázky: Životnost motoru? Skladování plynu? Tlaková lahev 20 l (4 m3 plynu) – 10 tis. Kč (včetně příslušenství) Čištění plynu? (princip jednoduchý) Přebytky – ohřev TV www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 36

Malé větrné elektrárny Typy rotorů Odporové, rozběh při malé rychlosti Lopatkové kolo Savoniův rotor Aerodynamické, vyšší účinnost při vyšších rychlostech Darreiův rotor Třílistá vrtule (nejčastěji, bývá i 2, 4 nebo 5) www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 37

Malé větrné elektrárny Investiční náklady 1 až 2 kW – 30 až 60 tis. Kč i více Střídač může být společný s FVE Otázky: Větrné podmínky v malých výškách Mgr. David Hanslian na TZB-info www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 38

Mikrokogenerace Kogenerace = elektřina + teplo Mikrokogenerace: 1 až cca 50 kWel Palivo Obvykle zemní plyn, někdy LPG není nezávislost Bioplyn lze použít jen u některých jednotek V ostatních jedině po přečištění www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 39

Mikrokogenerace Spalovací motor Parní stroj Stirlingův stroj Vyspělá technologie Parní stroj Jednoduchost, možnost kutilství Účinnost teoreticky do16 % (dvojčinný) Komerčně není dostupný Stirlingův stroj Vyšší účinnost, nižší hlučnost Komerčně dostupné jsou drahé WhisperGen 1 kWel – 8000 € (250 tis. Kč) Vaillant ecoPOWER 4,7 kWel – 450 000 Kč Vitotwin 300-W 1 kW - www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 40

Práce svalů Vždy k dispozici Relativně malý výkon Ručně cca 20 W trvale, 100 W několik sekund Pedály 60 až 100 W trvale, 500 W několik sekund www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 41

Kombinace OZE Synergie Příklad: větrná elektrárna + fotovoltaický systém www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 42

Kombinace OZE Kooperace v rámci komunity (obec) Mikrosítě Více nezávislých zdrojů = vyšší bezpečnost dodávek www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 43

Kombinace OZE http://www.youtube.com/w atch?v=OzEhcypDX2U Kooperace zdrojů http://www.youtube.com/w atch?v=OzEhcypDX2U Kombikraftwerk www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 44

100 % OZE V dopravě www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 45

Historie a perspektivy OZE ERoEI při pěstování kukuřice: Agrotechnika ERoEI starověk žďárové zemědělství, plně ruční pěstování, monokultura 8,4 středověk s využitím tažné síly dobytka, monokultura 4,1 současnost pokročilá mechanizace, hnojiva, postřiky, monokultura 2,8 současnost pokročilá mechanizace, střídání plodin 4,8 Zdroj: BECHNÍK, Bronislav. Historie a perspektivy OZE - biomasa II. In: TZB-info [online]. www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 46

100 % OZE V zemědělství www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 47

Kombinace OZE Jeden zdroj – nevýhodné Kombinace Kooperace v rámci komunity www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Řízení spotřeby Spotřeba energie se nekryje s výrobou FVE vyrábí jen ve dne VTE zcela nepravidelně www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Řízení spotřeby Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby Přesun spotřeby v čase – akumulace Přesun spotřeby v místě – přenos www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Řízení spotřeby Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby Přesun spotřeby v čase Přesun spotřeby v místě – přenos www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Řízení spotřeby Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby Přesun spotřeby v čase – akumulace Přesun spotřeby v místě – přenos www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Řízení spotřeby Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby Přesun spotřeby v čase Přesun spotřeby v místě – přenos www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Akumulace elektřiny Nízká účinnost akumulátorů Lithiové – 80 až 90 % Olověné – 70 až 80 % Ale vysoká náročnost výroby a recyklace Celková účinnost 50 % i méně (při zahrnutí výroby a recyklace) Cena Životnost www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Akumulace Vodík je pouze akumulátor energie Výroba elektrolýzou vody H2O → H2 + ½ O2 Účinnost elektrolýzy 70 % Použití v palivovém článku Účinnost 40 až 60 % Celková účinnost cyklu 30 až 40 % Existují malá zařízení, jsou však velmi drahá Chybí infrastruktura pro distribuci www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Akumulace Syntetický metan – e-gas – rovněž akumulátor Výroba z vodíku a oxidu uhličitého: CO2 + 4H2 → CH4+ 2 H2O Účinnost kolem 60 % (včetně výroby vodíku) Použití v palivovém článku nebo ve spalovacím motoru Celková účinnost cyklu 25 až 30 % Zařízení jen pro velké výkony V podstatě zemní plyn = lze použít vybudovanou infrastrukturu včetně podzemních zásobníků www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

„Akumulace“ služby Nepotřebujeme energii, požadujeme služby, které nám energie poskytuje Některé služby „akumulovat“ lze – příjemnou teplotu v bytě, příjemnou teplotu vody na koupání, odpovídající teplotu v chladničce… ve většině případů je akumulace služby efektivnější, než akumulace elektřiny Některé energetické služby akumulovat nelze – světlo, počítač, video, televize… = je nutno akumulovat elektřinu (nebo použít doplňkový zdroj) www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

„Akumulace“ služby Akumulace energetických služeb Teplo (teplá voda, teplo ve stavebních konstrukcích) Akumulace chladu – moderní chladničky vydrží až 36 hodin bez proudu, s využitím chladicích a mrazicích vložek lze tento čas výrazně prodloužit. www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Snížení nároků na akumulaci Komplexní optimalizace 1950: standardní stavba + dobře izolovaný velký akumulátor Optimalizace velikosti akumulátoru a tloušťky izolace + www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Snížení nároků na akumulaci Komplexní optimalizace 1990 – pasivní dům = akumulace tepla v dobře zateplených stavebních konstrukcích Optimalizace celého systému stavba + zdroj tepla www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Snížení nároků na akumulaci 200 W – běžný příkon stolního počítače <10 W – příkon kvalitních ultrabooků Obsahuje akumulátor Ultrabook – až 10 hodin www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Snížení nároků na akumulaci Zvyšování efektivnosti využití energie 75 W – žárovka 20 W – zářivka 15 W - LED www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Snížení nároků na akumulaci V současnosti jsou na trhu technická zařízení, která ještě před několika lety neexistovala, poptávka po nich vznikla až na základě štítkování: Mraznička Liebherr GTP 2756 Jaký bude vliv „štítkování“ u budov? Energetická třída A+++ Index energetické účinnosti 21,9 Spotřeba 124 kWh/rok 0,347 kWh/24 h Příkon 40 až 50 W* Rozměry (v x š x h) 919x1288x760 Užitný objem 240 l Množství ke zmrazení 25 kg/24 h Skladovací doba při poruše 124 h Klimatická třída SN-T Hmotnost 62 kg Výroba od 10. 1. 2011 *změřeno, při rozběhu špičkově až 500 W www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 63

Legislativa Evropská Česká - Směrnice 2004/8/ES Zákon č. 180/2005 Sb. o podpoře obnovitelných zdrojů Zákon č. 165/2012 Sb. o podporovaných zdrojích Cenová rozhodnutí ERÚ www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

Energetická soběstačnost Děkuji za pozornost Energetická soběstačnost Ing. Bronislav Bechník, Ph.D. odborný garant oboru Obnovitelná energie a úspory energie bronislav.bechnik@topinfo.cz www.tzb-info.cz