Příklady udržitelného zásobování energií

Ve spolupráci s nakladatelstvím Grada jsme pro Vás připravili další nahlédnutí do této publikace. Bližší informace o publikaci naleznete zde...

Slunné perspektivy – příklady udržitelného zásobování energií

Předchozí kapitoly představily velkou šíři obnovitelných energií. Obnovitelné energie musí v následujících 50 letech vystřídat současné běžně využívané zdroje, aby se důsledky klimatických změn mohly udržet v kontrolovatelných mezích. Moderní využívání obnovitelných energií ještě nemá oporu v mnohaleté tradici. Často jejich zavádění působí nově a neobvykle. Přitom klimaticky šetrné zásobování energií není žádnou hudbou budoucnosti. Život bez fosilních nebo nukleárních nosičů energie je možný již dnes. Tato kapitola uvádí některé působivé příklady z nejrůznějších oblastí.

14.1 Klimaticky šetrné bydlení

Tak zvané pasivní nebo třílitrové domy, které v Německu odpovídají standardu KfW40 (v ČR v rámci programu Zelená úsporám, oblast B – výstavba v pasivním energetickém standardu), patří stále k výjimkám. Pro účinnou ochranu klimatu by to však znamenalo, že by se neměly již po několik let zahajovat žádné stavby jiných typů obytných domů než jen těchto. Také většina budov po rekonstrukci zaostává za tímto standardem.

Již při stavbě nových domů je možno zajistit nízkoemisní, nízkokarbonové nebo CO₂-neutrální zásobování energií. Nové domy, které zaostávají za technickými možnostmi, ponesou v budoucích desetiletích následky staré ekologické zátěže. S opatřeními ke snížení energetické náročnosti se většinou váhá a otálí tak dlouho, že je pak nutná sanace oken, střech nebo obvodového pláště. To potom může u běžně realizovaných novostaveb trvat mnoho let. Pokud budou ceny energií v příštích letech opět stoupat, promítne se zbytečně vysoká spotřeba energií novostaveb do peněženek majitelů a uživatelů. Naproti tomu ti, kdo budou do izolací a obnovitelných zdrojů energií investovat více, než by odpovídalo pouhé rekonstrukci, zvládnou budoucí růst cen energií lépe.

14.1.1 Dům s nulovou uhlíkovou stopou (CO₂ – neutrální dům)

Opatření na ochranu klimatu v oblasti budov jsou většinou nenápadná. První příklad prezentuje obvyklý rodinný dům (pro jednu rodinu) s obytnou plochou kolem 150 m². Tento dům byl postaven v roce 2005 z prefabrikátů v jihozápadní části Berlína. Technologie hrázděné stavby dosáhla oproti systému masivních staveb menší tloušťky zdí, ale přitom má dobré izolační vlastnosti. Vnější izolace byla zesílena na 8 cm a při celkové tloušťce zdi 32 cm se značně snížily tepelné ztráty prostupem stěn. Standardně tepelně izolovaná okna byla nahrazena okny s trojsklem s vyšší izolační schopností. Řízené větrání a odvzdušňování spolu s využitím rekuperace snížily ztráty větráním a zvýšily komfort bydlení. Již těmito opatřeními se u domu dosáhlo úrovně třílitrového domu.

Pokrytí zbývajícího tepla pro vytápění a ohřev vody se realizuje jednak vytápěním peletami jednak solárně-termickým zařízením o ploše kolektorů 4,8 m². Více než 5 m² plochy skladu ve sklepě stačí pro 6 tun dřevěných pelet. Tak je možno pokrýt dobu 3 let a bez problémů přečkat období vysokých cen paliv. Fotovoltaické zařízení o ploše 7,4 m² s výkonem 1 kW ve špičce dodává proud do veřejné sítě.

Vícenáklady pro popsané vybavení ve srovnání minimálním standardem novostavby v roce 2005 obnášely 30 000 €. Náklady na dřevěné pelety a proud pro motory větracích ventilátorů činí 400 € ročně. Úhrady za proud, odebíraný sítí, se pohybují ve stejném řádu, takže v tomto domě nevznikají prakticky další náklady na topení. Jako náklady na energii vstupuje do rozpočtu pouze normální odběr proudu. Dodavatel „zelené energie", zajišťuje spotřebu proudu bez emisí CO₂. Fotovoltaické zařízení, které je nainstalované, dokonce ušetří více CO₂ než spotřebuje výroba a doprava dřevěných pelet. Tím je zásobování energií tohoto domu z hlediska emisí CO₂ zcela neutrální.

Obr. 14.1- Rodinný domek v Berlíně s CO₂-neutrálním zásobováním energií. Vpravo sklep domku s akumulačnímzásobníkem, solárním oběhovým čerpadlem a řízenou tepelnou regenerací a s kotlem na pelety

14.1.2 Aktivní solární dům

Pokud se u optimálně zaizolovaného domu pokryje celková střešní plocha solárním zařízením, vznikne z domu s nulovou uhlíkovou stopou dokonce tzv. aktivní solární dům (neboli plusový dům). Příkladem je dům rodiny Malzových ve Fellbachu u Stuttgartu. Optimální tepelná izolace na základě celulózy, trojitá zasklená okna s regenerativním využíváním tepla a rovněž s rekuperací větracího vzduchu snižuje potřebu tepelného ohřevu ve srovnání se standardním novým domkem asi o 80 %.

Vysoce účinné solární čerpadlo s nemrznoucí směsí a větrací zařízení s rekuperací o výkonu 1,1 kW pokrývá zbývající potřebu vytápění domu. Nízkoteplotní ohřev je zajištěn dvěma vertikálními sondami o hloubce 40 m. Tepelné čerpadlo o výkonu 0,5 kW by sice také stačilo, ale nebylo na trhu k dispozici.

Fotovoltaický systém se špičkovým výkonem 8 kW dodává ročně 8 000 kWh do veřejné sítě. Toto množství elektrické energie překračuje spotřebu domu včetně větracího zařízení a pohonu tepelného čerpadla. Tím je zajištěno zásobování tohoto domu nejen energií bez uhlíkové stopy (CO₂-neutrální), ale dokonce šetří CO₂ tím, že zásobuje solárním proudem i ostatní spotřebitelská místa.

Obr. 14.2- Aktivní solární dům ve Fellbachu. Fotovoltaické zařízení ročně dodává do sítě více energie, než dům spotřebuje na vytápění a zásobení elektrickou energií. Zdroj: Reinhardt Malz, www.fellbach-solar.de

14.1.3 Vesnice, či sídliště aktivních domů

Domy, které v průběhu roku vyrobí energetické přebytky a dodávají je do sítě, nemusí stát osamoceně. To dokazuje solární sídliště Schlierberg ve Freiburgu. V této osadě naplánoval architekt Rolf Ditsch, který již po dobu 30 let ve svých projektech integruje ekologické aspekty a obnovitelné energie, 50 aktivních domů. Všechny domy tohoto sídliště řadových domků jsou orientovány jižním směrem. Vzdálenosti mezi nimi jsou zvoleny tak, aby i v zimě pronikalo do domů slunce velkým oknem, orientovaným na jih.

Obr. 14.3- Solární sídliště v Schlierbergu ve Freiburgu s 50 aktivními domy. Zdroj: Architektonická kancelář RolfDitsch, www.solarsiedlung.de

Přečnívající balkóny zabraňují tomu, aby se domy v létě přehřívaly svitem vysoko stojícího slunce. Tato jednoduchá a prakticky bezplatná řešení mohou snížit u mnoha novostaveb spotřebu energií.

Optimální tepelná izolace, která překračuje standard, a kontrolované větrání s rekuperací vzduchu patří u tohoto solárního sídliště ke standardu, aby se spotřeba energie pro vytápění srazila na absolutní minimum.

Teplárna na dřevařské štěpky kryje zbývající spotřeby tepla a tak zajišťuje klimaticky neutrální dodávku energií. Místní topná síť dodává teplo do jednotlivých domků. Fotovoltaické systémy dodávají vyrobený přebytek energie do sítě. Vyrobené přebytky solární energie činí z domů aktivní (plusové) domy. Nejen v oblasti energetiky, ale také v oblasti stavebních materiálů se solární sídliště orientují na ekologii a udržitelný rozvoj. Dřevo bez chemické ochrany, barvy a laky bez organických rozpouštědel a odklon od PVC u rozvodů vody a elektřiny způsobují, že sídliště je předobrazem ekologických objektů.

14.1.4 Výhradně solární vytápění

Mnoho domů využívá solárních instalací jen k ohřevu teplé užitkové vody a v nejlepším případě pro podporu a doplnění vytápění v přechodných obdobích. V našich zeměpisných šířkách si těžko dovedeme představit, že v zimním počasí, kdy je zataženo a venkovní teploty jsou pod bodem mrazu, bychom mohli celý rodinný dům vytápět sluneční energií.

Některé rodinné domy, které již byly postaveny, v posledních letech prokázaly, že i ve střední Evropě je možné potřebu vytápění pokrýt plně sluneční energií. V roce 2007 byl v Burgdorfu, v okolí Bernu ve Švýcarsku postaven první dům vytápěný stoprocentně sluneční energií.

Obr. 14.4- Vlevo první 100% solárně vytápěný dům pro více rodin. Vpravo montáž 276 m2 solárních kolektorů, integrovaných do střešní plochy. Zdroj: Jenni Energietechnik AG, www.jenni.ch

Vysoce kvalitní tepelné izolace a větrací zařízení s rekuperací zajišťují, že tyto domy mají relativně nízké tepelné ztráty. Střecha, směrovaná na jih, o ploše 276 m2 je celá pokrytá solárními kolektory. Uvnitř, uprostřed domu je veliký tepelný zásobník s objemem 205 litrů. Sezónní zásobník sahá od sklepa po střechu. Kolektory v létě vyhřívají zásobník, v zimě, kdy teplo z kolektorů nestačí pro vytápění, udržuje teplo ze zásobníku dům v příjemné teplotě. Dodatečný zdroj vytápění není nutný.

Méně než 10 % celkových stavebních nákladů o 1,8 miliónech € připadne na solární zařízení na jeden dům. Proto má velmi nízké výdaje, díky využití proudu ze solárních čerpadel a oběhových čerpadel a prakticky žádné náklady na výrobu tepla. Obyvatelé osmi nájemních bytů obytného domu pro více rodin z toho mohou mít radost. Náklady na vytápění jsou již zahrnuty do nájmu. Permanentní růst nákladů na vytápění u nájemních bytů s běžným vytápěním zde patří minulosti.

14.1.5 Nulové náklady na vytápění po rekonstrukci

U novostaveb lze prakticky bez problémů využít všech technických možností. Značně složitější situace nastává u existujících budov, které se postavily v dobách, kdy ochrana životního prostředí a klimatu byly ještě neznámými pojmy nebo si teprve získávaly místo u veřejnosti. Jestliže se přistoupí k rekonstrukci budovy nebo se musí obnovit vytápění, lze i zde dosáhnout výrazných úspor emisí CO2. Příkladem je dům s nulovými náklady na vytápění v Luwoge v Pfi ngstwalde, v městské části Ludwigshafenu. Tam se v roce 2007 přestavěl a upravil dům ze 70. let minulého století na technický stav, odpovídající dnešní úrovni.

Obr. 14.5- V domě s nulovými náklady na vytápění v Ludwigshafenu je růst nákladů na vytápění minulostí. Pramen: LUWOGE, www.luwoge.de

Výsledkem je o 80 % nižší spotřeba tepla, která nyní představuje asi 20 kWh na m2 obytné plochy a rok. Vnější zateplení má tloušťku 30 cm a spolu s ním tepelně úsporná okna s trojsklem zajišťují optimální izolaci budovy. Řízené odvětrávání obytných ploch s tepelnou rekuperací redukuje ztráty tepla, způsobené větráním.

Solárně-termické kolektory na fasádě přebírají výrobu teplé užitkové vody a na střeše je umístěn velký fotovoltaický systém. Nízká zbývající spotřeba tepla se pokryje elektricky. Výnosy fotovoltaického systému by proto měly zhruba odpovídat nákladům na topný proud. Nájemníci neplatí žádné náklady na otop. Stálý růst nákladů na vytápění je i v případě tohoto domu minulostí. I pro investora byla modernizace rentabilní, a to s ohledem na veškeré náklady, včetně údržby a kvóty na prázdné byty. Ochrana klimatu se vyplácí oběma stranám.

Další informace najdete přímo v publikaci vydané nakladatelstvím GRADA s názvem Obnovitelné zdroje energií, kterou zpracoval Volker Quaschning ...