Využití fotovoltaiky ve stavebnictví

Transkript

1 Využití fotovoltaiky ve stavebnictví

2 Fotovoltaický článek Fotovoltaický článek je základním prvkem systémů pro přeměnu slunečního záření na elektrickou energii. Ať již je typ článku jakýkoliv, vždy se jedná o velkoplošnou polovodičovou součástku s jedním nebo i více PN přechody. Po vystavení přední strany solárního článku slunečnímu záření zachycené fotony generují v křemíku kladné a záporné náboje. Dosáhnou-li náboje polovodičového přechodu jsou separovány elektrony v N+ a kladné náboje v základním P materiálu. Na kontaktech solárního článku se objeví stejnosměrné napětí o velikosti řádově stovky mv. Připojeným vnějším obvodem potom protéká stejnosměrný elektrický proud

3 Historie fotovoltaiky V roce 1839 objevil francouzký fyzik Alexander Berquer fotovoltaický jev. V roce 1905 vysvětlil fotovoltaický jev Albert Einstein, za což dostal Nobelovu cenu. V roce 1958 Dryl Chapin, Calvin Fuller a Gerald pearson vyvinuly první fotovoltaický článek s účinností vyšší než 4%. První družice, napájena fotovoltaickými články byla vypuštěna v témže roce.

4 Fotovoltaická elektrárna Slunce nás zásobuje každý den energií. Každý den vyzařuje přibližně krát více energie, než je celosvětová denní spotřeba. Slunce je nevyčerpatelný zdroj, jehož energie se dá jednoduše přeměnit na elektrickou energii či teplo, navíc způsobem, který je šetrný k životnímu prostředí. M A L Á F O T O V O L T A I C K Á E L E K T R Á R N A ( F V E ) je tvořena fotovoltaickými panely na konstrukci, střídačem, rozvaděčem a připojením na stávající rozvod elektrického proudu v domě FOTOVOLTAICKÉ PANELY měnění energii slunečního záření na elektrickou Monokrystalické Mají většinou tmavý odstín do hněda až černa, plocha článků je stejnoměrná, rohy bývají oblé. Solární elektrárna z těchto panelů pomaleji "startuje", ale poté lépe dodává energii. Tyto panely se hodí tam, kde je zaručena ideální orientace a sklon Polykrystalické Mají většinou modrý odstín, plocha článků je nerovnoměrná, rohy ostré. Solární elektrárna z těchto panelů má rovnoměrnější výkon. Tyto panely se hodí tam, kde je určitá odchylka od ideální orientace. STŘÍDAČ (měnič) mění stejnosměrné napětí z fotovoltaických panelů na střídavý proud

5 Využití fotovoltaiky v roce Zimní nedostatek Zimní nedostatek Letní přebytek

6 Využití fotovoltaiky v průběhu dne Spotřeba elektrické energie v rodinném domě probíhá především v ranních a večerních hodinách. Výroba FVE proti tomu probíhá především v průběhu dne. Využití samotné FVE je díky tomu cca 30-50% v závislosti na spotřebě domu a velikosti FVE. Z tohoto důvodu je vhodné vyrobenou a nevyužitou energii akumulovat pro pozdější využití. Akumulace elektrické energie je nejvhodnější pomocí: Bateriových systémů Akumulace ve formě tepla V obou případech je nutné řídit akumulování přebytků z výroby FVE.

7 juwi SMARTBUILDING - řez pasivním domem fotovoltaický panel střídač nabíjení hybridního vozu nebo elektromobilu kamna s výměníkem elektrický ohřívač bazénové vody smarthome IZT

8 Přednosti juwi smarthome systemu 1. Efektivní využití FVE a řízení spotřeby domu: Efektivní využití vlastní vyrobené energie v domě, 90%-100% výroby instalované FVE. Řízení a regulace VZT, IZT a zdrojů tepla včetně tepelných čerpadel pomocí smarthome. Řízení a regulace pomocí smarthome v závislosti na predikci počasí, vývoje teplot v domě. SmartHome připraven pro využití bateriových systémů a nabíjecí stanice pro elektromobilitu. (100% FVE) 2. Uživatelský komfort: Webové rozhraní s klientským přístupem, připojení LAN, přehledná uživatelská grafika, monitoring servisního oddělení juwi

9 Přednosti systému juwi smarthome 3. Kompatibilita: Systém je připraven nejen pro integraci systémů IZT, VZT a tepelných čerpadel Atrea, ovládání zdrojů tepla, bateriové systémy a dobíjecí stanice, ale i pro další možné ovládací prvky domu (LED, Automatické ovládání garážových vrat, atd. ). 4. Komplexní systém: Ucelený HW a SW pro regulaci všech typů zařízení v domě. (IZT, VZT, TČ, kamna a další rozvody a zdroje tepla) 5. Jednoduchost uživatelského rozhraní: Modifikace a softwarový update pro klienty prostřednictvím internetu.

10 Sběr a vizualizace dat výstupy do grafů historie dat statistiky forma webové stránky přístup odkudkoliv, z jakéhokoliv zařízení snadné a přehledné rozhraní

11 juwi smarthome box a příslušenství

12 Webový interface odkaz na web: smarthome.juwi.cz

13 Ocenění juwi smarthome

14 Ocenění juwi smarthome

15 Využití fotovoltaiky rodinné bydlení renovace stávajících staveb

16 Využití fotovoltaiky rodinné bydlení nové domy nové rodinné domy v pasivním standardu dotace Nová zelená úsporám dřevostavby i zděné budovy komplexní řešení včetně obnovitelných zdrojů efektivní využití energie z fotovoltaiky pomocí juwi rozvaděče efektivní řízení celého domu pomocí systému juwi smarthome

17 Využití fotovoltaiky komerční sektor renovace stávajících staveb administrativní budovy v pasivním standardu restaurace v pasivním standardu juwi carport využití solární energie v elektromobilitě

18 komerční sektor administrativní budovy nové administrativní budovy v pasivním standardu dřevostavby i zděné budovy skladovací prostory depa pro logistiku administrativní budova v osvědčeném systému Atrea komplexní řešení včetně obnovitelných zdrojů efektivní řízení pomocí systému juwi smarthome

19 komerční sektor administrativní budovy roční bilance energií Roční bilance energií v administrativní budově juwi administrative house standardní zděná budova Potřeba tepla na vytápění 8 256, ,93 kwh Energie na TUV 8 328, ,00 kwh energie na svícení 1 808, ,62 kwh Energie na spotřebiče 5 029, ,15 kwh Energie Celkem , ,70 kwh Výroba FVE ,00 0,00 kwh Přepokládané využití 70,00 0,00 % Energie z FVE ,00 0,00 kwh Potřeba energie 2 421, ,70 kwh Cena za kwh 2,53 2,53 Kč Nákup elektřiny 6 127, ,30 Kč Úspora ,10 Kč 96,44 % Úspora juwi administrative house

20 komerční sektor restaurace úsporné řešení restauračního zařízení typu fastfood snížení potřeb energií o 67% komplexní řešení včetně obnovitelných zdrojů efektivní řízení pomocí systému juwi smarthome

21 komerční sektor restaurace roční bilance energií Potřeba energie Stávající budova juwi koncept Úspory Úspory kwh / rok kwh / rok kwh / rok % / rok VZT , , ,8 71,4 tepelné ztráty budovy , , ,0 44,6 Teplá voda , ,8 FVE Osvětlení , , ,6 65,0 Vybavení kuchyně , ,6 FVE Elektrospotřebiče 6 631, ,7 FVE Celkem bez FVE , , ,4 FVE 0, , ,0 Celkem včetně FVE , , ,4 43,8 Stávající budova kwh / rok juwi koncept kwh / rok Vybevení kuchyně Teplá voda Elektřina Světla VZT Vybevení kuchyně Teplá voda Elektřina Světla VZT Úspora

22 komerční sektor juwi carport Var.1 - Standard - 8x stání - 23,9kWp Var.2 - Řada - 8x stání - 20,8kWp Var.3 - Sloup - 10x stání - 28,0kWp Var.4 - GreenWay - 11,7kWp

23 veřejný sektor renovace stávajících staveb administrativní budovy v pasivním standardu mateřské školy a školy domovy s pečovatelskou službou

24 veřejný sektor školy a mateřské školy školy a mateřské školy v pasivním standardu zdravé a příjemné prostředí pro děti dřevostavby i zděné budovy komplexní řešení včetně obnovitelných zdrojů efektivní řízení pomocí systému juwi smarthome

25 veřejný sektor Domovy s pečovatelskou službou - DPS DPS v pasivním standardu zdravé a příjemné prostředí dřevostavby, zděné budovy, železobetonové skelety komplexní řešení včetně obnovitelných zdrojů efektivní řízení pomocí systému juwi smarthome

26 pasivní dům a střešní FVE s efektivním řízením výroby a spotřeby el. energie smarthome juwi a juwi rack Možnosti propojení pasivního domu s efektivním využitím střešní fotovoltaické elektrárny a chytrého řízení výroby a spotřeby elektrické energie spolu s regulací IZT a VZT bylo úspěšně realizováno v pasivním domě ATREA v Lužických horách. Dům je celoročně obýván čtyřčlennou rodinou s dvěma malými dětmi 24 hodin denně. I. Etapa 2012 vývoje zahrnovala vznik a výstavbu pasivního domu, který v podmínkách normativů CHKO Lužické hory bude schopen svou roční spotřebou a vzhledem, obstát nejen v rámci respektování krajinného rázu, ale i do budoucna v pokrytí co možná největšího podílu vlastní spotřeby samotnou produkcí vlastní energie bez omezení komfortu bydlení

27 Kč pasivní dům a střešní FVE s efektivním řízením výroby a spotřeby el. energie smarthome juwi a juwi rack II. Etapa /2013 Po dokončení a kolaudaci domu byl pasivní dům osazen FVE o výkonu 7,42 kwp s roční předpokládanou produkcí cca kwh, dle osvitových podmínek lokality obce Polevsko. Po půlročním provozu byla následně analyzována výroba FVE a spotřeba domu, kde bylo bohužel zjištěno, že ve standardním zapojení FVE pro dům tohoto typu, bohužel, nedokáže provoz domácnosti spotřebovat více než cca 15% produkce z FVE a 85% produkce FVE nesmyslně přetéká do distribuční soustavy a následná energetická potřeba domu, jako ohřev teplé vody pro potřebu vytápění a provoz domácnosti, je následně pokrývána z veřejné distribuční sítě. Ekonomicky je to značně neefektivní provoz, neboť v ceně pořízení FVE a její předpokládané produkce a životnosti FVE, stojí elektrická energie z FVE cca 1,60 CZK/kWh oproti 2,60 bez DPH z veřejné distribuční sítě úspora: Kč 1,39 MWh nákup: Kč 11,89 MWh

28 pasivní dům a střešní FVE s efektivním řízením výroby a spotřeby el. energie smarthome juwi a juwi rack III. Etapa V návaznosti na tato zjištění byl společností juwi s.r.o. navržen rozvaděč pro vlastní spotřebu juwi rack, který primárně pokrýval denní spotřebu domu (lednička, mrazák, VZT) z denní produkce FVE a přebytky byly redistribuovány do Integrovaného zásobníku Teplé vody (IZT), od společnosti Atrea, která pro tyto potřeby upravila regulaci IZT tak, aby již od přebytků 200 W byla schopna nahřívat vodu v nádrži. Výsledkem bylo okamžité snížení spotřeby elektrické energie z veřejné distribuční sítě o 85 % a v letních měsících (viz. tabulky níže) a využití více než 80 % vlastní vyrobené energie z FVE. juwi rack

29 Kč pasivní dům a střešní FVE s efektivním řízením výroby a spotřeby el. energie smarthome juwi a juwi rack IV. Etapa 2014 Po uspokojivých výsledcích Etapy III. byl logickým krokem vývoj chytré regulace juwi smarthome, která dokáže ovlivňovat chování (IZT, VZT, ohřev bazénu, bateriových systémů a dobíjení elektromobilu) dle přání a potřeb obyvatel domu. A to pomocí webové a mobilní aplikace, která disponuje snadným ovládáním a kvalitními statistickými výstupy o chování spotřeby a výroby energií v domě viz. níže úspora: Kč 5,78 MWh nákup: Kč 4,28 MWh

30 Kč Příklady z praxe: dům z 9 -tých let doplněný o řešení FVE-IZT-kamna Představujeme realizaci využití obnovitelných zdrojů energie v domě z 90-tých let. Tento objekt byl vytápěný plynem a krbovými kamny s teplovzdušným ohřevem. Tento systém byl vyměněn za fotovoltaickou elektrárnu juwi s.r.o., která je řízená juwi rackem. Elektrárna je doplněna integrovaným zásobníkem tepla Atrea a kamny s teplovodním výměníkem Haas+Sohn. Dům je trvale obýván manželským párem v lokalitě Polevsko, Lužické hory. I. Etapa 90-tá léta Dům byl postaven svépomocí v rámci možností a dostupnosti materiálu té doby. Hlavní objekt je postaven z cihelných bloků CDKL. Přístavby jsou z plynosilikátových tvárnic. Dvojité dřevěná okna nesplňují základní požadavky na těsnost rámu. Zateplení střechy bylo nedostatečné, zateplení podlahy prakticky neexistující. Hlavním zdrojem tepla zde byl plynový kotel o výkonu 18 kw, doplněný teplovzdušnými krbovými kamny, které byly umístěny na chodbě. Teplá voda byla připravována v plynovém zásobníkovém ohřívači. nákup: Kč

31 Příklady z praxe: dům z 9 -tých let doplněný o řešení FVE-IZT-kamna II. Etapa druhá polovina Na základě poptávky investora vypracovala spol. juwi Návrh úspor energie, kde byly zhodnoceny jednotlivé možnosti úspor od zateplení obálky, přes zdroje tepla po větrání a elektrospotřebiče. Po dohodě s investorem se nejprve realizovala změna zdroje tepla plynových spotřebičů za FVE o výkonu 4,9 kwp, jejíž přebytky jsou ukládány do IZT (integrovaného zásobníku tepla) pomocí FVE s juwi rackem a krbovými kamny s teplovodním výměníkem Haas+Sohn. Zásobník v sobě integruje topení i ohřev teplé vody. V případě, že teplota vody v zásobníku klesne na hranici komfortu, je zásobník dohřátý elektrickou patronou. Díky tomu je IZT možné považovat za elektrický kotel, na který se vztahuje výhodnější sazba elektřiny. úspora: Kč nákup: Kč

32 Příklady z praxe: dům z 9 -tých let doplněný o řešení FVE-IZT-kamna III. Etapa Díky obnovitelným zdrojům slunci a dřevu došlo k výraznému snížení nákladů na energie. Na začátku roku 2014 investor dále pak zateplil fasádu v obytné části objektu. V průběhu nejbližších let bude postupně podle svých možností realizovat zateplení zbývající části budovy. Po dokončení zateplovacích prací se tepelná ztráta domu sníží o 67%.

33 Příklady z praxe: dům z 9 -tých let doplněný o řešení FVE-IZT-kamna Dosažené úspory výsledky měření v roce Díky systému juwi FVE-IZT-krbová kamna došlo k podstatnému zefektivnění topné soustavy, pokrytí denní vlastní spotřeby elektrické energie a přebytků energie pro pokrytí spotřeby teplé vody pro domácnost. Byly vyřazeny staré a neúčinné spotřebiče na zemní plyn kotel a ohřívač teplé vody viz. foto. Dále byly přesunuty kamna do obývacího pokoje a teplovodní výměník z účinností 80% do vody předává teplo do IZT. Původní řešení pouze přetápělo chodbu a schodiště, aniž by došlo k zásadnějšímu ohřátí obytných místností. Výsledkem realizace bylo odstranění nákladů za plyn (měsíční paušál), snížení celkových poplatků za energie o 3000 Kč měsíčně a zvýšení komfortu bydlení v důsledku zateplení a efektivnější topné soustavy. Prostá návratnost investice spolu s odstraněním závislosti na dodavateli plynu je kalkulována od 8 do 10 let. nákup: 26,72 MWh Nákup energií Rok 2012 Rok 2014 kwh Kč kwh Kč Plyn Dřevo Elektřina Paušály rok rok FVE Celkem

34 O společnosti juwi Holding AG nabízí pro své klienty řešení v oblastech využívání energie z obnovitelných zdrojů. Společnost byla založena Fredem Jungem a Matthiasem Willenbacherem v roce 1996 ve Spolkové republice Německo. Svou velikostí se tak skupina juwi řadí k lídrům v oblasti získávání energie z obnovitelných zdrojů a realizuje projekty v oblasti větrných, solárních a vodních elektráren. Dále společnost juwi pracuje na pilotních projektech získávání energie z geotermálních a vodních zdrojů. V posledních dvou letech investuje společnost nemalý lidský a finanční potenciál do sektoru elektromobility.

35 O společnosti administrativní budova V červenci roku 2008 se juwi a.g. přestěhovala do nového sídla ve Wörrstadtu v Německu. V roce 2012 došlo k třetímu rozšíření celého areálu. Ten v této chvíli nabízí 1500 pracovních míst. Administrativní budova juwi je považována za jednu z energeticky nejefektivnějších budov světa. Díky tomu byla několikrát oceněna a získala například v roce 2008 German Climate Protection Price a v roce 2009 Clean Tech Media Award. Na ploše 25 tisíc metrů čtverečních nabízí příjemné pracovní podmínky včetně venkovních sportovišť a tělocvičny. V areálu je možné najít různá řešení energie z obnovitelných zdrojů a v neposlední řadě také solární přístřešky na auto s nabíjecími stanicemi.

36 O společnosti juwi s.r.o. Společnost juwi s.r.o., jako dceřiná společnost firmy juwi Holding AG, byla založena v roce 2005 a je zaměřená na poskytování komplexních služeb v oblasti využití obnovitelných zdrojů energie, jako jsou sluneční, větrná a bio energie. Je zkušeným partnerem v procesu poradenství, akvizice, plánování, financování a realizace projektů v České a Slovenské republice. juwi s.r.o. je dynamická společnost, která má silné a stabilní zázemí a jejím cílem je stát se kvalitním a konkurenceschopným dodavatelem zařízení na výrobu "čisté" energie na českém a slovenském trhu. V roce 2013 byla SMARTBUILDING: založena divize

37 juwi s.r.o. Kontakt: Ing. Petr Správka obchodní ředitel juwi s.r.o. Mydlářská 105/ Liberec X Františkov IČ: Tel juwi@juwi.cz 37