Využití alternativních zdrojů energieenergieefektivne.porsennaops.cz/data/files/Alternativní zdroje energi… · fotovoltaika vÝhody: prodej veŠkerÉ produkce minimÁlnÍ provoznÍ

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