Využití alternativních zdrojů energie

Transkript

1 Využití alternativních zdrojů energie 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

2 Obsah prezentace 1. Úvod do problematiky 2. Ekonomika energetických zdrojů 3. Energetická nezávislost 4. Možnosti alternativních zdrojů energie a praktické příklady

3 ÚVOD DO PROBLEMATIKY

4 Základní pojmy - primární energie výpočet potřeby energie solární zisky ztráty větráním Q V Q S vnitřní zisky Q I bilanční hranice prostoru ztráty prostupem Q T Q H Předává ní užitná energie (hranice prostoru = tepelná obálka) Distribuce Ukládání Výroba konečná energie (hranice budovy) primár. energie Zdroj: Centrum pasivního domu

5 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: PJ/rok Spotřeba energie ČR: PJ/rok Spotřeba primární energie ČR: PJ/rok

6 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%)

7 Elektrická energie Strategická forma energie = prioritní oblast Účinnost výroby a distribuce elektrické energie činí v ČR přibližně 32% (faktor přeměny f = 3,0) 5% 3% 2% 0,5% 35% 54% Parní (PE) Paroplynové a plynové (PPE+PSE) Fotovoltaika (FVE) Jaderné (JE) Vodní (VO) Větrné (VTE)

8 Elektrická energie - OZE Podíl OZE na výrobě elektrické energie 11,5 %

9 Elektrická energie - OZE [PROCENTO] 1% [PROCENTO] [PROCENTO] [PROCENTO] [PROCENTO] [PROCENTO] Malé vodní elektrárny do 10 MW Větrné elektrárny Bioplyn + skládkový plyn BRKO Vodní elektrárny nad 10 MW Fotovoltaika Biomasa

10 EKONOMIKA ENERGETICKÝCH ZDROJŮ

11 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

12 Ekonomika a zdroje energie Externality hnědé uhlí (cca 50 mld. Kč/rok)

13 Ekonomika a zdroje energie Souhlasíte s podporou výroby elektřiny z OZE?

14 Ekonomika a zdroje energie Jaká je cena elektřiny po započtení externalit? Který zdroj vyrábí nejdražší elektřinu? 4,6 až 12,0 Kč/kWh od října 2012: 4,3 Kč/kWh 10,3 Kč/kWh 4,4 Kč/kWh 2,1 až 2,5 Kč/kWh Bez nákladů na distribuci, pouze silová energie

15 Zdravý rozum Jaká energie je tedy nejvýhodnější? Ta, kterou nepotřebuji Efektivní využití energie je prvořadé, energetický mix řešíme až následně

16 ENERGETICKÁ SOBĚSTAČNOST

17 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

18 Energetická soběstačnost měst Podobné jako na národní a nadnárodní úrovni

19 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

20 Energetická soběstačnost regionů Příklady energetické nezávislosti Region Güssing (Rakousko) 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 pracovních míst. 28 obcí, obyvatel Úspory v městských budovách Vysoký podíl biomasy Výroba bionafty

21 Konvenční zdroje

22 Obnovitelné zdroje zdroje

23 GEOTERMÁLNÍ ENERGIE (TEPELNÁ ČERPADLA)

24 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)

25 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

26 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

27 Tepelná čerpadla

28 Tepelná čerpadla Topný faktor TČ / sezónní topný faktor SPF Výstupní teplota vody z TČ Vzduchvoda Zeměvoda Vodavoda 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

29 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)

30 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

31 Tepelná čerpadla

32 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; SPF ÚT = 3,61 a SPF TV = 2,30 Náhrada za elektrokotel

33 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; SPF ÚT = 3,61 a SPF TV = 2,30 Náhrada za kotel na zemní plyn

34 Geotermální energie elektrárna Výroba elektrické energie pomocí páry

35 ENERGIE SLUNCE (FOTOVOLTAIKA, FOTOTERMIKA)

36 Energie slunce

37 Energie slunce Využití solárního zařízení Pasivně Přeměna solárního záření zachyceného konstrukcemi budovy na teplo Solárně-termická přeměna (výroba tepla) Aktivně Fotovoltaické články (výroba elektřiny) Pasivní využití kwh/rok

38 Energie slunce aktivní využití 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 FOTOVOLTAICKÉ SYSTÉMY VÝROBA ELEKTRICKÉ ENERGIE DODÁVKA ENERGIE DO SÍTĚ, VLASTNÍ SPOTŘEBA, ELEKTRONIKA, OSVĚTLENÍ POUŽÍT LZE KDEKOLIV 52

39 Energie slunce aktivní využití VÝHODY: FOTOTERMIKA 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 VÝHODY: FOTOVOLTAIKA 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 53

40 Energie slunce termické kolektory VÝKON PANELU: kwh/m 2.rok ÚČINNOST SYSTÉMU: % (Ø 60 %) SOLÁRNÍ POKRYTÍ TEPLÁ VODA: % VYTÁPĚNÍ: 5 20 % OPTIMÁLNÍ SKLON: (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 tis.kč/m 2 NÁVRATNOST 6-40 let

41 Energie slunce termické kolektory

42 Energie slunce termické kolektory

43 Energie slunce termické kolektory Zdroj: TAUSH s.r.o

44 Účinnost kolektoru Energie slunce termické kolektory Ohřev bazénu Ohřev TV Podpora vytápění Procesní využívání tepla např. solární chlazení neselektivní kolektor plochý kolektor trubicový kolektor Rozdíl teploty na kolektoru a vnějšího okolí Zdroj: TAUSH s.r.o

45 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

46 kwh/měsíc Energie slunce termické kolektory Termický systém pečovatelský dům 86 m 2 (37 ks) jih + 30, sklon 45, kombinace s CZT (cena 580 Kč/GJ) Investice 1,3 mil. Kč Spotřeba TV cca m 3 /rok (spotřeba 420 GJ; potřeba 298 GJ/rok) Úspora provozních nákladů 120 tis. Kč (270 GJ/rok) Návratnost 10,8 let bez dotace Využití solární energie na přípravu teplé vody měsíc Qss,u (využitelné měsíční zisky solární soustavy) Qk,u (teoretický měsíční využitelný tepelný zisk ze solárních kolektorů) Qp,c (celková měsíční potřeba tepla) Qp,tv (měsíční potřeba tepla na přípravu teplé vody)

47 Energie slunce ostatní využití Absorpční chlazení Sezónní akumulace tepla

48 Energie slunce fotovoltaika VÝKON PANELU kwh/m 2.rok ÚČINNOST SYSTÉMU: 8 14 % (Ø 12 %) OPTIMÁLNÍ SKLON: 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

49 Energie slunce fotovoltaika Systém zapojený do veřejné sítě Možnost dodávky /prodeje elektřiny Neomezené kolektorové pole (do 5 kw p bez povolení) Vhodné pro objekty napojené na veřejnou síť

50 Energie slunce fotovoltaika Ostrovní systém Bez napojení na veřejnou síť energeticky soběstačný objekt Nutnost využití akumulace elektřiny, případně kombinace s generátorem

51 Energie slunce fotovoltaika 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 Zdroj: P. Minář

52 Energie slunce umístění panelů

53 Přejeme mnoho energie do Vaší práce! T: M: E: