Energetická soběstačnost

Prezentace na téma: "Energetická soběstačnost"— Transkript prezentace:

1 Energetická soběstačnost
Ing. Bronislav Bechník, Ph.D. odborný garant oboru Obnovitelná energie a úspory energie

2 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. – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 2

3 Obsah Ceny energií Soběstačnost částečná a úplná Potenciál OZE
Obnovitelné zdroje pro soběstačnost Kombinace obnovitelných zdrojů Řízení spotřeby Akumulace elektřiny – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

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

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

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

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

8 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. – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 8

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

10 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) ElektrinaSazbyDomacnostiParitaFV xlsx – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 10

11 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) – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

12 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 – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

13 Biomasa + bioplyn + = – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 13

14 Biomasa + bioplyn Zdroj: – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 14

15 Bioplyn Využití nespalitelných bioodpadů (kejda, hnůj…) Ve velkém
I v malém – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 15

16 Solární energie Rovnoměrně po celém území ČR Fotovoltaika = elektřina
Fototermika = teplo – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 16

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

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

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

20 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 – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

21 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 – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

22 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) 79 567 135 Zlín 10 283 75 660 736 Zlínský kraj 149 Praha 49 610 2 503 Česká republika 133 – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

23 Globální pohled Zdroj: 23

24 Globální pohled Zdroj: 24

25 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 - Biopaliva 5 až 10 50 až 100 (0,2 až 0,8) (2 až 8) * v závislosti na účinnosti výroby elektřiny – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 25

26 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…) – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 26

27 Fotovoltaika Ekologická fasáda
– stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

28 Fotovoltaika – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

29 Fotovoltaika – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

30 Fotovoltaika – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

31 Fotovoltaika – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

32 Fotovoltaika – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

33 Fotovoltaika/Fototermika
– stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

34 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…) – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 34

35 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 – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 35

36 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 – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 36

37 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) – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 37

38 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 – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 38

39 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 – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 39

40 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 – Kč Vitotwin 300-W 1 kW - – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 40

41 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 – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 41

42 Kombinace OZE Synergie
Příklad: větrná elektrárna + fotovoltaický systém – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 42

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

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

45 100 % OZE V dopravě – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 45

46 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]. – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 46

47 100 % OZE V zemědělství – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 47

48 Kombinace OZE Jeden zdroj – nevýhodné Kombinace
Kooperace v rámci komunity – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

49 Řízení spotřeby Spotřeba energie se nekryje s výrobou
FVE vyrábí jen ve dne VTE zcela nepravidelně – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

50 Řízení spotřeby Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby
Přesun spotřeby v čase – akumulace Přesun spotřeby v místě – přenos – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

51 Řízení spotřeby Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby
Přesun spotřeby v čase Přesun spotřeby v místě – přenos – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

52 Řízení spotřeby Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby
Přesun spotřeby v čase – akumulace Přesun spotřeby v místě – přenos – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

53 Řízení spotřeby Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby
Přesun spotřeby v čase Přesun spotřeby v místě – přenos – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

54 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 – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

55 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 – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

56 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 – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

57 „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) – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

58 „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. – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

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

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

61 Snížení nároků na akumulaci
200 W – běžný příkon stolního počítače <10 W – příkon kvalitních ultrabooků Obsahuje akumulátor Ultrabook – až 10 hodin – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

62 Snížení nároků na akumulaci
Zvyšování efektivnosti využití energie 75 W – žárovka 20 W – zářivka 15 W - LED – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

63 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 *změřeno, při rozběhu špičkově až 500 W – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov 63

64 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 – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov

65 Energetická soběstačnost
Děkuji za pozornost Energetická soběstačnost Ing. Bronislav Bechník, Ph.D. odborný garant oboru Obnovitelná energie a úspory energie