Energetická soběstačnost

Internetový portálwww.tzb-info.cz

www.tzb-info.cz

Ing. Bronislav Bechník, Ph.D.odborný garant oboru

Obnovitelná energie a úspory [email protected]

Energetická soběstačnost

ΕΝ ΟΙΔΑ ΟΤΙ ΟΥΔΕΝ ΟΙΔΑ

Σωκράτης

www.tzb-info.cz – stavebnictví – úspory energií – technická zařízení budov2


Obsah

Ceny energiíSoběstačnost částečná a úplnáPotenciál OZEObnovitelné zdroje pro soběstačnost

Kombinace obnovitelných zdrojůŘízení spotřebyAkumulace elektřiny

Budoucnost lze obtížně odhadovatRopa však bude pravděpodobně brzy nedostatkováIEA odhaduje pokles produkce 6,7 % ročněDůsledek – růst cen

Ceny elektřiny


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

Ceny elektřiny

… v důsledku rostou ceny kovů…

Zdroj (data): USGS

Ceny elektřiny

… i stavebních materiálů

Zdroj: Portland Cement Association

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.

Ceny elektřiny


Výkupní ceny v Německu klesají plynulejipokles je dán zákonem, není garantována návratnostcena je stálá bez ohledu na inflaci


Ceny elektřiny

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

• 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)

10

Ceny elektřiny



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)



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

Biomasa + bioplyn


+ =

Biomasa + bioplyn


Zdroj: http://www.cenia.cz/__C12572160037AA0F.nsf/$pid/CPRJ78DGTDJA/$FILE/msk.jpg

- Využití nespalitelných bioodpadů (kejda, hnůj…)- Ve velkém- I v malém


Bioplyn

Rovnoměrně po celém území ČRFotovoltaika = elektřinaFototermika = teplo


Solární energie

- Větrné mapy pro různé výšky nad terénem- V malých výškách - problémy (stromy, budovy)


Energie větru

- Výhodné lokality pro velké zdroje jsou již obsazeny- Stovky lokalit pro malé zdroje- Není obecně dostupné


Energie vody

- Jediný pokročilý projekt – Litoměřice- Malé zdroje – jen teplo (i bez tepelného čerpadla)


Geotermální energie


Potenciál OZE

Biomasa- 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


Potenciál OZE

Zemědělská půda. ha/osobu 0,417

z toho orná půda ha/osobu 0,300

Lesní pozemky ha/osobu 0,257

ostatní pozemky ha/osobu 0,094

Těžba dřeva m3/osobu 1,406

jehličnaté m3/osobu 1,251

listnaté m3/osobu 0,155

Těžba dřeva m3/ha 5,476

Plochaha

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


Potenciál OZE

Globální pohled

23

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

Globální pohled

24

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

Investiční náklady:- Panely – 20 až 30 tis. Kč/kWp- Celá FVE – 40 až 50 tis. Kč/kWpOtázky:- Hybridní/ostrovní systém?- Akumulátory

- 4000 Kč/kWh a více- Životnost až 15 let nebo 4000 cyklů

- Stejnosměrný systém?- Řízení spotřeby (ohřev TV, vytápění…)

Fotovoltaika



Fotovoltaika

Ekologická fasáda


Fotovoltaika


Fotovoltaika


Fotovoltaika


Fotovoltaika


Fotovoltaika


Fotovoltaika/Fototermika

Investiční náklady:- Kolektory – od 4 tis. Kč/m2

- Celý systém – 80 až 100 tis. KčOtázky:- Hybridní/ostrovní systém?- Akumulátory

- 4000 Kč/kWh a více- Životnost až 15 let nebo 4000 cyklů

- Stejnosměrný systém?- Řízení spotřeby (ohřev TV, vytápění…)

Fototermika


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

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

Malé bioplynové stanice


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)

Malé větrné elektrárny


Investiční náklady- 1 až 2 kW – 30 až 60 tis. Kč i více- Střídač může být společný s FVEOtázky:- Větrné podmínky v malých výškách

- Mgr. David Hanslian na TZB-info

Malé větrné elektrárny


Kogenerace = elektřina + teploMikrokogenerace: 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

Mikrokogenerace


Spalovací motor- Vyspělá technologieParní stroj- Jednoduchost, možnost kutilství- Účinnost teoreticky do16 % (dvojčinný)- Komerčně není dostupnýStirlingův 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 -

Mikrokogenerace


Vždy k dispoziciRelativně malý výkon- Ručně

- cca 20 W trvale, - 100 W několik sekund

- Pedály - 60 až 100 W trvale, - 500 W několik sekund

Práce svalů


Synergie• Příklad: větrná elektrárna + fotovoltaický systém

Kombinace OZE



Kombinace OZEKooperace v rámci komunity (obec)- Mikrosítě- Více nezávislých zdrojů = vyšší bezpečnost dodávek

Kooperace zdrojů


Kombinace OZE

Kom

bikr

aftw

erk

http

://w

ww

.you

tube

.com

/wat

ch?v

=OzE

hcyp

DX2

U

http://www.youtube.com/watch?v=OzEhcypDX2U

http://www.youtube.com/watch?v=OzEhcypDX2U


Kombinace OZE

- Jeden zdroj – nevýhodné- Kombinace- Kooperace v rámci komunity


Řízení spotřeby

- Spotřeba energie se nekryje s výrobou- FVE vyrábí jen ve dne- VTE zcela nepravidelně


Řízení spotřeby

- Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby- Přesun spotřeby v čase – akumulace- Přesun spotřeby v místě – přenos


Řízení spotřeby

- Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby- Přesun spotřeby v čase- Přesun spotřeby v místě – přenos


Řízení spotřeby

- Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby- Přesun spotřeby v čase – akumulace- Přesun spotřeby v místě – přenos


Řízení spotřeby

- Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby- Přesun spotřeby v čase- Přesun spotřeby v místě – přenos


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


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

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


Akumulace


„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)


„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.


Snížení nároků na akumulaci

Komplexní optimalizace- 1950: standardní stavba

+ dobře izolovaný velký akumulátor- Optimalizace velikosti akumulátoru a tloušťky izolace

+



Komplexní optimalizace- 1990 – pasivní dům = akumulace tepla v dobře

zateplených stavebních konstrukcích- Optimalizace celého systému stavba + zdroj tepla



- 200 W – běžný příkon stolního počítače- <10 W – příkon kvalitních ultrabooků

Obsahuje akumulátorUltrabook – až 10 hodin



Zvyšování efektivnosti využití energie- 75 W – žárovka- 20 W – zářivka- 15 W - LED

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/rok0,347 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 hKlimatická třída SN-THmotnost 62 kg Výroba od 10. 1. 2011 *změřeno, při rozběhu špičkově až 500 W

www.tzb-info.cz

Ing. Bronislav Bechník, Ph.D.odborný garant oboru

Obnovitelná energie a úspory [email protected]

Děkuji za pozornost


Documents

Energetická soběstačnost