Aplikace a možnosti obnovitelných zdrojů energie v bytových domech

Transkript

1 Bankovní institut vysoká škola Praha Bankovnictví a pojišťovnictví Aplikace a možnosti obnovitelných zdrojů energie v bytových domech Diplomová práce Autor: Bc. Simona Klierová Finance, Oceňování majetku Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Pašek, Ph.D. Praha Duben 2012

2 Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Aplikace a možnosti obnovitelných zdrojů energie v bytových domech zpracovala samostatně a v seznamu jsem uvedla veškerou použitou literaturu. Svým podpisem stvrzuji, že odevzdaná elektronická podoba práce je identická s její tištěnou verzí, a jsem seznámena se skutečností, že se práce bude archivovat v knihovně BIVŠ a dále bude zpřístupněna třetím osobám prostřednictvím interní databáze elektronických vysokoškolských prací. V Praze Bc. Simona Klierová

3 Poděkování Úvodem bych ráda poděkovala mému vedoucímu práce panu doc. Ing. Janu Paškovi, Ph.D. za poskytnutí cenných rad a návodů při psaní diplomové práce. A také bych ráda poděkovala své rodině a příteli za neustálou podporu a pomoc.

4 Anotace Napsala jsem diplomovou práci na téma Aplikace a možnosti obnovitelných zdrojů energie v bytových domech. V této práci se věnuji problematice obnovitelných zdrojů energie a na tomto základě bylo mým cílem určit několik zásad nebo doporučení aplikovatelných při oceňování nemovitosti, s instalovaným zařízením, které využívá k získání tepla nebo elektřiny obnovitelné zdroje. Dalším cílem bylo i technickoekonomické porovnání tradičních a moderních zdrojů tepla a také odhad budoucího vývoje energií. Klíčová slova: obnovitelné zdroje energie, doporučení, oceňování, porovnání obnovitelných zdrojů, budoucí vývoj Annotation I wrote a thesis on "Application and possibilities of renewable energy in residential buildings." This work is devoted to the issue of renewable energy sources and on this basis it was my aim to identify some principles and recommendations applicable to the valuation of real property installed equipment that uses obtaining heat or renewable electricity. Another objective was the techno-economic comparison of traditional and modern heat sources and an estimate of future energy development. Key words: renewable energy sources, recommendation, evaluation, comparison of renewable resources, future development

5 Obsah: Úvod Energie Energie a její druhy Rozdělení zdrojů energie Rozdělení obnovitelných zdrojů energie Energie z biomasy Co je to vlastně biomasa? Využití biomasy Geotermální energie Princip tepelného čerpadla Typy tepelných čerpadel a jejich tepelné zdroje Uspořádání vzduch vzduch Uspořádání vzduch voda Uspořádání voda voda Uspořádání země voda Vodní energie Princip vodní elektrárny Malé vodní elektrárny Přečerpávací vodní elektrárny Energie moří a oceánů Energie větru Přírodní podmínky v České republice Větrné elektrárny a životní prostředí Rozdělení větrných elektráren Sluneční energie Systémy pro využití solární energie Pasivní systémy pro ohřev vody Aktivní systémy pro ohřev teplé vody Využití solární energie pro vytápění Pasivní solární systémy pro vytápění Aktivní solární systémy pro vytápění Využití solární energie pro výrobu elektřiny Využití solárního tepla k výrobě elektřiny Využití solární energie pro bytové domy Energetická náročnost budov Dělení budov dle energetické náročnosti Tepelné zisky a ztráty Rozvržení budov z hlediska energetiky Návrh využití obnovitelného zdroje Provedení stavby Střešní konstrukce Skleněné výplně Vytápění a větrání Technická část zařízení budov Zařízení elektrospotřebiči Syntéza obnovitelných zdrojů energie a doporučení pro oceňování Závěr

6 Úvod Účelem mé diplomové práce je seznámit čtenáře s problematikou obnovitelných zdrojů energie a jejich možnosti použití nejen pro rodinné domy, ale i v panelových budovách, jelikož podle dostupných informací z roku 2001 je v české republice více jak bytových domů s trvale obydlenými byty, ve kterých žije v průměru cca obyvatel. Hlavním cílem této práce je stanovení doporučení vhodných pro oceňování nemovitosti, která využívá obnovitelné zdroje energie. Dalším cílem je technicko-ekonomické porovnání tradičního způsobu získávání energie s moderními zdroji energií. A také odhad budoucího vývoje v oblasti energetiky. Toto téma jsem si vybrala, protože se ceny energií neustále zvyšují a v budoucnosti se nemovitosti budou blížit čím dál více k energetické soběstačnosti. Dalším důvodem je také to, že mě toto téma zajímá z hlediska pořízení vlastního bydlení a možnosti využití obnovitelných zdrojů ve vlastním domě. Informační prameny pro tuto diplomovou práci tvořily převážně internetové stránky (tzb-info.cz, nazeleno.cz, ekowatt.cz), dále to byly odborné publikace a články, ale také televizní obrazovka a archiv pořadů české televize. Primární, zvolenou metodou zpracování diplomové práce, byla použita analýza obnovitelných zdrojů energie. Technologie obnovitelných zdrojů jsou zde analyzovány z všeobecného i reálného hlediska a následnou syntézou jsou identifikována určitá doporučení, která by bylo možno využít při oceňování nemovitosti, jež obnovitelné zdroje využívá. Dále je uvedeno porovnání pořizovacích cen zařízení, pracujících s obnovitelnými zdroji, a cen paliv a dále srovnání průměrných cen energií pro byt a rodinný dům z různých zdrojů tepla. A na závěr je uvedeno určení předpokládaného vývoje energetiky do budoucna. V posledních letech si vývoj čím dál více žádá přehodnocení dosavadního přístupu lidstva v oblasti využívání energie. Zásoby fosilních zdrojů se snižují, neustále roste jejich cena a v oblastech jejich těžby panuje nestabilita, která udává směřování energetiky. Státy EU, OECD 1 i další vyspělé státy ve světě si uvědomují problémy, 1 OECD Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj (Organisation for Economic Co - operation and Developlment). Jedná se o mezivládní organizaci 34 ekonomicky nejrozvinutějších států na světě, které přijaly principy demokracie a tržní ekonomiky. OECD koordinuje ekonomickou a sociálněpolitickou spolupráci členských zemí, zprostředkovává nové investice, prosazuje liberalizaci 6

7 před kterými v této oblasti stojí. Energetická politika těchto států se z tohoto důvodu stále více zaměřuje na pokles závislosti od dovozu hlavních energetických zdrojů, na zvýšení účinnosti výroby energie a také na motivování spotřebitelů k hospodárnějšímu využívání energie. Česko by v tomto směru zajisté nemělo zaostávat. 2 V domácnostech spotřeba energie stále roste i přes to, že energetická náročnost domácích spotřebičů v posledních desetiletích výrazně poklesla a elektrospotřebiče jsou čím dál více úspornější. Je to dáno hlavně tím, že v domácnostech spotřebiče přibývají. Ještě před přibližně 60 lety bylo běžné svítit v celé místnosti pouze jednou 40 Wattovou žárovkou, dnes najdeme v takové místnosti osvětlení s celkovým světelným výkonem až desetkrát větším. U chladniček a mrazniček se zvyšuje jejich objem a přibývají další pomocníci pro domácnost. Stejně tak dnes v domácnostech najdeme většinou minimálně dva televizory a u nich další přehrávače, herní konzole a samozřejmě počítače. Elektřina také začala nahrazovat teplo z jiných zdrojů. Například u myčky nádobí, která ohřívá vodu elektřinou. Voda by přitom mohla být při mytí ve dřezu ohřátá například teplem z teplárny nebo z domácího plynového kotle. 3 Z uvedeného vyplývá, že lidská civilizace je závislá na zdrojích energie. Na energiích závisí doprava i průmysl, dále to jsou služby, ale také naše životní úroveň. Spotřebovávaná energie je taktéž závislá na společenském a technickém rozvoji. Důsledkem toho je znečištění životního prostředí, ztenčující se zásoby fosilních paliv, dále je to poškození ekosystémů a zároveň negativní vliv emisí na lidský organismus. Proto je důležité přemýšlet o alternativních zdrojích energie. 4 mezinárodního obchodu. Cílem OECD je napomáhat k dalšímu ekonomickému rozvoji, potlačení nezaměstnanosti, stabilizaci a rozvoji mezinárodních finančních trhů. Citováno z voj 2 Čerpáno z knihy Obnovitelné zdroje energie 1 Technológie pre udržateľnú budúcnosť, kolektiv autorů, ISBN Čerpáno z publikace S energií efektivně příručka pro energeticky úspornou domácnost, Ing. Karel Srdečný, vydal Magistrát hlavního města Prahy Čerpáno z knihy Obnovitelné zdroje energie 1 Technológie pre udržateľnú budúcnosť, kolektiv autorů, ISBN

8 1. Energie 1.1. Energie a její druhy Nejprve si řekneme co znamená pojem energie. Pojem energie vyjadřuje schopnost hmoty konat práci. Nositelem energie není jen látková hmota, ale také fyzikální pole. Známými druhy energie jsou: Jaderná energie Uvolňuje se díky štěpení jader těžkých prvků nebo při syntéze lehkých prvků. Chemická energie Je energie chemických vazeb atomů a molekul, která se uvolňuje v důsledku přestavby elektronových obalů atomů. Nositelem tohoto druhu energie jsou například fosilní paliva. Mechanická energie Je energie pohybujících se těles a nebo jednotlivých částí. Formou tohoto druhu energie je například kinetická energie vody a větru. Tepelná energie Je energie, která je projevem neuspořádaného pohybu atomů a molekul v látce. V důsledku zákonů termodynamiky samovolně prochází teplo jen z teplejšího tělesa do chladnějšího. Experimentuje se například s využíváním tepelného potenciálu mořské vody mezi hladinou a hlubinami. Elektrická energie Nejčastěji se přenáší elektromagnetickým polem v návaznosti na pohyb vodivých elektronů ve vodičích. Elektrická energie je obzvlášť vhodná na přenos a rozvod energie ke spotřebiteli, tedy jako nosič energie. Nedostatkem této formy energie je, že jí není možné účinně skladovat, je však možné ji transformovat na jiné druhy energie. Dá se akumulovat například v kondensátorech, v elektrochemických reaktorech a v přečerpávacích vodních elektrárnách, nebo použít na výrobu vodíku, který se později zužitkuje v palivovém článku. Všechny druhy energie, které můžeme použít na akumulaci energie jsou použitelné také na její přenos. 5 5 Čerpáno z knihy Obnovitelné zdroje energie 1 Technológie pre udržateľnú budúcnosť, kolektiv autorů, ISBN

9 1.2. Rozdělení zdrojů energie Jako další bude rozdělení zdrojů energie. Ty můžeme rozdělit na dvě hlavní skupiny a to: Neobnovitelné zdroje kdy zásoby těchto zdrojů postupně ubývají. Do této skupy patří fosilní a jaderná paliva. Obnovitelné zdroje jsou to zdroje, jejichž energetický potenciál se trvale obnovuje přírodními procesy, jsou člověku volně k dispozici a jejich zásoba je z lidského pohledu nevyčerpatelná. Patří sem: sluneční energie energie větru vodní energie a energie moří a oceánů geotermální energie energie z biomasy Obr. 1 - ilustrace obnovitelných zdrojů energie 6 6 Obrázek převzat z 9

10 1.3. Rozdělení obnovitelných zdrojů energie Obnovitelné zdroje energie lze v zásadě rozdělit do tří základních skupin podle základní energie, na které jsou založeny. Jsou to zdroje založené na: Rotační a gravitační energii Země a okolních vesmírných těles - přílivová energie Energii zemského jádra - geotermální energie Energii dopadajícího slunečního záření přímé sluneční záření, energie větru, energie mořských vln, tepelná energie, energie biomasy a energie vodních toků Největší potenciál využití mají obnovitelné zdroje založené na dopadajícím slunečním záření. Tato energie je využitelná přímo jako energie přímého či rozptýleného slunečního záření nebo v transformovaných formách energie vody, větru, biomasy atd. Z přílivové a geotermální energie, z energie větru, mořských vln, přímého slunečního záření, z biomasy a z energie vodních toků lze získat elektrickou energii. Z geotermální energie, z přímého slunečního záření, z tepelné energie prostředí a z biomasy lze získat teplo. 7 Následující kapitoly jsou věnovány jednotlivým podobám obnovitelných zdrojů. Například energii z moří a některé další zdroje energie nelze v klimatických podmínkách České republiky a v běžné architektuře nemovitostí použít, jelikož to vyžaduje, aby domy měli určitou geografickou polohu. Proto této části není věnována až taková pozornost. S Obnovitelnými zdroji energie, se kterými se můžeme setkat v České republice, budou více rozvedeny. 7 Čerpáno z Příručka obnovitelných zdrojů energie, autorský kolektiv Enviros, s.r.o.: Ing. Jaroslav Jakubes, Ing. Josef Pikálek, Ing. Libor Prouza, vydané Hospodářskou komorou České republiky v říjnu

11 2. Energie z biomasy Energie získávaná z biomasy patří mezi nejstarší energetické technologie využívané lidstvem. Její využívání se datuje už v době kamenné, kdy oheň sloužil našim předkům k přípravě stravy a také k vyhřívání jeskynních obydlí, a až po nástupu využívání fosilních paliv a elektřiny v moderním světě biomasa ztratila svoje vedoucí postavení. Vzhledem k tomu, že fosilní paliva mají negativní vliv na životní prostředí dostává tímto biomasa další šanci stát se důležitým energetickým zdrojem Co je to vlastně biomasa? Biomasa je biologický materiál vhodný na energetické využití, který se tvoří ve volné přírodě a nebo je vyprodukovaný činností člověka. Je to vlastně zakonzervovaná sluneční energie, kterou rostliny díky fotosyntéze přemění na organickou hmotu. Ta, ať už jako palivové nebo odpadní dřevo, byliny, plodiny, rostliny nebo jiné zemědělské a lesní odpadní zbytky, včetně exkrementů hospodářských zvířat, dokáže vhodnou konverzí poskytnout užitečné formy energie - již zmíněnou elektrickou energii, teplo i kapalná paliva pro motorová vozidla. Biomasa patří mezi významné obnovitelné zdroje energie a je významný nosičem energie, který může do značné míry nahradit fosilní paliva. 8 Základní výhodou biomasy je její nefosilní původ a obnovitelnost. Z hlediska emisí oxidu uhličitého, který je hlavním plynem, který způsobuje tzv. skleníkový efekt, se biomasa chová neutrálně při udržitelném přístupu, kdy nejsou zdroje biomasy extrémně vyčerpány se jedná o uzavřený cyklus, kdy je CO 2, uniklý do atmosféry při spalování, pohlcen nově dorůstající biomasou, kterou je možno dále energeticky využít. 9 8 Čerpáno z knihy Obnovitelné zdroje energie 1 Technológie pre udržateľnú budúcnosť, kolektiv autorů, ISBN a čerpáno z Příručka obnovitelných zdrojů energie, autorský kolektiv Enviros, s.r.o.: Ing. Jaroslav Jakubes, Ing. Josef Pikálek, Ing. Libor Prouza, vydané Hospodářskou komorou České republiky v říjnu Citováno z Příručka obnovitelných zdrojů energie, autorský kolektiv Enviros, s.r.o.: Ing. Jaroslav Jakubes, Ing. Josef Pikálek, Ing. Libor Prouza, vydané Hospodářskou komorou České republiky v říjnu

12 2.2. Využití biomasy V současné době je biomasa obnovitelným zdrojem s nejvyšším podílem na spotřebě primárních energetických zdrojů. Mimo decentralizované využívání biomasy ve formě palivového dřeva v lokálních topeništích a několika desítkách tisíc malých zplyňovacích kotlích na dřevo bylo v ČR v posledních cca 15 letech realizováno několik desítek malých obecních a průmyslových výtopen na biomasu (dřevní štěpka, sláma, odpadní dřevo). Biomasa je využívána i pro výrobu elektřiny v teplárnách (příkladem může být teplárna využívající ORC Organický Rankinův cyklus v Třebíči), či pro spoluspalování s fosilními palivy v některých uhelných elektrárnách vybavených fluidními kotli. Z biomasy a bioplynu bylo v roce 2004 vyrobeno cca 732 GWh elektřiny, což je 1,06% hrubé domácí spotřeby elektřiny (podíl vodních elektráren byl 2,94%, podíl větrné energie 0,014%). V ČR se v roce 2004 vyrobilo cca 125 tisíc tun dřevních briket a cca 13 tisíc tun pelet. Z toho cca 65% briket a 70% pelet bylo určeno pro vývoz. V ČR patří podle různých analýz mezi země s relativně vysokým potenciálem biomasy. Podle údajů CZ BIOM se dostupný potenciál biomasy a bioplynu pohybuje ve výši cca 134 PJ, což je cca 7,2% současné spotřeby primárních energetických zdrojů. Významný podíl na celkovém potenciálu biomasy mají energetické rostliny a plodiny. 10 V příloze č.1 uvádím tabulku, která ukazuje dostupný potenciál využití biomasy v ČR. Z hlediska energie je i dnes základním a nejčastějším konečným využitím biomasy její spalování. Podle své formy je spalována přímo, nebo jsou spalovány plynné či kapalné produkty jejího zpracování. Přímo se spalují: Energetické technické plodiny Rostlinné zbytky ze zemědělské prvovýroby a po údržbě krajiny Komunální organické odpady Odpady z dřevařských provozů Lesní odpad 10 Citováno z Příručka obnovitelných zdrojů energie, autorský kolektiv Enviros, s.r.o.: Ing. Jaroslav Jakubes, Ing. Josef Pikálek, Ing. Libor Prouza, vydané Hospodářskou komorou České republiky v říjnu

13 Mokrými chemickými procesy pomocí metanového kvašení se spalují: Odpady z živočišné výroby Kaly z čistíren odpadních vod Komunální organické odpady Organické odpady z potravin, z výroby Nejčastěji jsou používána tuhá biopaliva jako jsou: odpady z lesnické, zemědělské, dřevozpracující a papírenské výroby nebo cíleně pěstovaných energetických rostlin. Tuhá paliva se spalují převážně ve stacionárních kotlích nebo výtopnách, ale mohou být využita i jako paliva pro teplárny, které produkují teplo i elektrickou energii zároveň. Palivové dřevo je využíváno v podobě polen nebo jako štěpka, dále se také používá sláma v podobě balíků nebo odpadové dřevo, které má podobu pilin, štěpky, pelet, dřevěných briket a nebo hoblin. Tato tuhá paliva se spalují v kotlích klasická kamna, cihlové pece, kachlová kamna a nebo malé kotle využívané pro vytápění rodinných domů a jako poslední jsou to velké kotle pro průmysl. V poslední době mají hlavně u rodinných domů největší oblibu pelety, které se spalují v prakticky bezobslužných kotlích, které mají podavače a upravený hořák viz. obrázek číslo 3. Obr. 2 - Pelety 11 Obr. 3 Kotel na pelety se zásobníkem Obrázek převzat z 12 Obrázek převzat z 13

14 Nicméně realizace projektu na využívání biomasy vyžaduje individuální řešení a proto by tomuto procesu měla předcházet podrobná technicko-ekonomická studie, která by měla mít podobu energetického auditu nebo studie proveditelnosti. Z hlediska dlouhodobé investice je potřeba mít zajištěnu dlouhodobou a stálou dodávku odpadního dřeva nebo slámy. I cena dodávané formy biomasy by měla být nejlépe ošetřena dlouhodobou smlouvou. Jedna tuna pelet se prodává za cenu 5500,- Kč až 6.000,- Kč, nebo jedna tuna dřevěných briket se prodává za cenu zhruba 4.700,- Kč až 5.400,- Kč. Kotle se pohybují v rozmezí od ,- Kč do ,- Kč. Ty nejdražší nabízejí již plně automatický systém. Pro neizolovaný rodinný dům se za jednu topnou sezonu spotřebuje kolem pěti až osmi tun pelet (včetně ohřevu teplé vody) a u novostaveb s dobrou tepelnou izolací se spotřebuje od dvou do tří tun pelet. Pelety mají velkou výhřevnost, což je řadí na stejnou úroveň jako hnědé a černé uhlí. Obr. 4 - Přehled dřevěných pelet a topných obilnin, které lze spalovat v kotli 13 Biomasa se využívá i ve formě kapalných biopaliv a to jako bionafta nebo bioetanol. To se ovšem využívá spíše pro spalovací motory automobilů nebo pro výrobu biologicky odbouratelných mazadel či jako aditivum do kapalných paliv Obrázek převzat z 14 Čerpáno z Příručka obnovitelných zdrojů energie, autorský kolektiv Enviros, s.r.o.: Ing. Jaroslav Jakubes, Ing. Josef Pikálek, Ing. Libor Prouza, vydané Hospodářskou komorou České republiky v říjnu

15 3. Geotermální energie Jako další možný zdroj energie uvádím geotermální energii nebo-li tepelnou energii zemského pláště, podzemních vod a energie prostředí. V České republice se zdroje využívající geotermálního tepla přímo pro výrobu elektřiny nebo pro centrální vytápění využít nedají, jelikož je k tomu potřeba správná geografická poloha, tedy místo, kde se nacházejí horké vodní prameny, jako jsou například v Itálii nebo na Islandu. U nás se dá ale celkem dobře použít tzv. nízkopotencionální teplo prostředí, které za pomoci tepelných čerpadel převádí nízkopotencionální teplo (např. kolem 2 C) na vyšší teplotu (kolem 50 C). Tímto způsobem získané teplo je možné využít pro vytápění budov, pro ohřev teplé nebo bazénové vody, případně pro skleníky či vytápění teras. Díky tepelným čerpadlům lze získávat teplo z povrchových vrstev půdy, z vrtů do půdy, z podzemních i nadzemních vod. V rámci projektu Revize vymezení ekologicky narušených oblastí ČR, který byl zpracován v roce 1997 Nadací Projekt Sever pro Sekci ochrany krajiny Ministerstva životního prostředí ČR na základě podkladů firmy Geomedia, s.r.o. byla provedena studie území ČR na možnost využití geotermální energie ze spodních vod. Na základě této studie byla ČR rozdělena dle údajů o horninovém složení, hloubkách podzemních vod a dalších informacích do čtyř kategorií: Obr. 5 Rozdělení ČR podle vhodnosti využití geotermální energie Obrázek převzat z Příručka obnovitelných zdrojů energie, autorský kolektiv Enviros, s.r.o.: Ing. Jaroslav Jakubes, Ing. Josef Pikálek, Ing. Libor Prouza, vydané Hospodářskou komorou České republiky v říjnu

16 Jednotlivé kategorie jsou popsány takto 16 : Zcela nevhodné Méně vhodné Vhodné Velmi vhodné Plochy zcela nevhodné pro využití geotermální energie (povrchové lomy a velkoplošné výsypky) Území vhodná převážně pro individuální lokální využívání geotermální energie, většinou jen jako suché teplo horninových masívů, tedy vrty do hloubky m. Území vhodná pro individuální využití geotermální energie, převážně sedimentární formace, ale i vulkanity a místy i metamorfity s možností uplatnění systému suchého tepla a nebo i systému voda voda. Na Moravě v hlubokých sedimentárních strukturách v hloubkách několika set metrů je možné využít i zvodnění větší vydatnosti a vyšší teploty. Území vhodná jak pro individuální, tak i pro plošně nebo energeticky náročnější objekty, případně i větší aglomerace. Využití geotermální energie je možné i jako suché teplo hornin, ale hlavním zdrojem geotermální energie jsou zvodně 17 vhodně uložené v různých hloubkách pod povrchem s rozličnou vydatností až do několika desítek vteřinových litrů. Do této skupiny jsou zahrnuty i některé údolní nivy povrchových toků. Území velmi vhodná pro využití geotermální energie mělkými vrty o větší vydatnosti v kvartérních údolních sedimentech, tedy ekonomicky velmi výhodné. Tabulka 1 - Kategorie rozdělení ČR pro využití geotermální energie 18 V ČR se tepelná čerpadla stále více objevují pro vytápění a ohřev vody u nových staveb i u starších budov. Zvyšování cen energií je důvodem ke snaze co nejvíce ušetřit na nákladech za vytápění. Dalším důvodem je také snižování emisí, plynů a nečistot, které vznikají spalováním uhlí, dřeva a dalších látek. V ČR jsou tepelná čerpadla poměrně novou technologií - u nás je instalováno přes tepelných čerpadel. Například ve Švýcarsku, kde je kladen velký důraz na životní prostředí je vytápěno tepelnými čerpadly 60% nových rodinných domů a nebo ve Švédsku, kde se vytápí až 90% novostaveb Čerpáno z Příručka obnovitelných zdrojů energie, autorský kolektiv Enviros, s.r.o.: Ing. Jaroslav Jakubes, Ing. Josef Pikálek, Ing. Libor Prouza, vydané Hospodářskou komorou České republiky v říjnu Zvodeň je hydraulicky jednotná a souvislá akumulace gravitačních podzemních vod v hornině, t.j. spojité těleso vody (akumulace) v kolektoru, kterým se mohou šířit hydraulické impulsy, resp. může docházet k přenosu (transportu) hmot. Podle tlaku na vrchní hranici zvodně se rozlišuje napjatá zvodeň a volná (nenapjatá) zvodeň. citováno z 18 Tabulka převzata z Příručka obnovitelných zdrojů energie, autorský kolektiv Enviros, s.r.o.: Ing. Jaroslav Jakubes, Ing. Josef Pikálek, Ing. Libor Prouza, vydané Hospodářskou komorou České republiky v říjnu Čerpáno z SLOVÁČEK, J. Tepelná čerpadla v ČR na 16

17 3.1. Princip tepelného čerpadla Základní myšlenka fungování tepelného čerpadla spočívá na Clausiově formulaci druhého zákona termodynamiky, kdy teplo nemůže samovolně přecházet ze studenějšího tělesa na teplejší bez konání práce. Musíme tedy teplu nějakým způsobem pomoci v jeho přestupu pomocí dodávky části energie zvenčí. 20 Jedná se vlastně o obrácený princip chodu chladniček nebo klimatizace. V chladničce je teplo odebíráno potravinám uvnitř ledničky a je odevzdáváno do okolního vzduchu, které má (obzvláště v létě) výrazně vyšší teplotu, než je teplota uvnitř chladničky a projeví se to zvýšenou teplotou kondenzátoru, který je umístěn na zadní straně chladničky. Tepelné čerpadlo odebírá teplo z externího zdroje - voda, vzduch nebo země, a to přechází dovnitř objektu nebo vody za pomoci radiátorů nebo podlahového vytápění. Ovšem na rozdíl od ostatních obnovitelných zdrojů je pro provoz tepelného čerpadla potřeba dodat elektrickou energii a to konkrétně pro kompresor. Kompresor stlačuje na vysoký tlak ekologickou teplosměnnou látku, která má vhodnou teplotou varu a za jejíž pomoci se teplo přenáší. Pro tepelná čerpadla jsou využívány především spirálové kompresory, které umožňují dosahovat vysokých tlaků, mají dlouhou životnost a jsou tiché. 21 Obr. 6 Princip tepelného čerpadla Čerpáno z 21 Čerpáno z čerpáno z čerpáno z 22 Obrázek převzat z - molekulová fyzika, princip tep.čerpadla 17

18 Tepelné čerpadlo má dva tepelné výměníky. Výparník a kondenzátor. Ve výparníku se teplosměnná látka odpařuje a v kondenzátoru se znovu zkapalňuje. Princip tepelného čerpadla je popsán ve čtyřech dějích: První děj - Vypařování: Z vody, vzduchu nebo ze země je odebíráno teplo pomocí chladiva kolujícího v tepelném čerpadle a tím se odpařuje nebo-li přeměňuje své skupenství na plynné. Druhý děj - Komprese: Kompresor tepelného čerpadla prudce stlačí o několik stupňů ohřáté plynné chladivo, a díky fyzikálnímu principu komprese, kdy při vyšším tlaku stoupá teplota, jako teplotní výtah "vynese" ono nízkopotenciální teplo na vyšší teplotní hladinu cca. 80 C. Třetí děj - Kondenzace: Takto zahřáté chladivo pomocí druhého výměníku předá teplo vodě v radiátorech, ochladí se a zkondenzuje. Radiátory toto teplo vyzáří do místnosti. Ochlazená voda v topném okruhu pak putuje nazpět k druhému výměníku pro další ohřátí. Čtvrtý děj - Expanze: Průchodem přes expanzní ventil putuje chladivo nazpátek k prvnímu výměníku, kde se opět ohřeje. Tento koloběh se neustále opakuje. 23 Jednou z hlavních výhod tepelného čerpadla je, že zde platíme pouze za elektrickou energii na provoz kompresoru, zbytek energie, který je odebírán z venkovního prostředí je ta část, která je zdarma. 23 Čerpáno a citováno z 18

19 3.2. Typy tepelných čerpadel a jejich tepelné zdroje Důležitým kritériem tepelného čerpadla, je topný faktor (ε= Q/E). Ten se rovná podílu dodaného tepla a potřebného množství spotřebovávané energie tepelného čerpadla. 24 Topný faktor různých tepelných čerpadel je v rozmezí od 2 do 5 a je závislý na vstupní a výstupní teplotě, typu kompresoru a dalších faktorech. Dodavatelé obvykle udávají topný faktor při různých teplotách vstupního a výstupního média. Pozor: při výpočtu topného faktoru se někdy nezapočítává spotřeba oběhových čerpadel (resp. ventilátorů), která jsou nutná pro provoz TČ. Skutečný topný faktor se pak může od údajů v prospektu vážně lišit. 25 Čím je topný faktor vyšší, tím levněji tepelné čerpadlo topí. Hodnota topného faktoru závisí na teplotě zdroje tepla a teplotě, na kterou ohříváme topné médium. Čím je tento rozdíl vyšší, tím větší teplotní spád musíme překonávat a tím topný faktor klesá. 26 Systémy tepelných čerpadel můžeme rozdělit podle média, ze kterého je nízkopotencionální teplo odebíráno na: Tepelná čerpadla vzduch vzduch Tepelná čerpadla vzduch voda Tepelná čerpadla typu voda voda Tepelná čerpadla země voda Uspořádání vzduch vzduch Tyto systémy jsou schopny pracovat i při venkovní teplotě -12 C, ovšem pokud je venkovní teplota nižší, je zde už požadavek na zapojení dalšího tzv. bivalentního zdroje 24 Čerpáno z a čerpáno z 25 Citováno z 26 Citováno z 19

20 tepla. K tomu se používá například elektrokotel, který je dodáván společně s tepelným čerpadlem nebo to může být i krb. Bivalentní zdroj je určen také jako rezerva při případném výpadku tepelného čerpadla. Když jsou venkovní teploty nižší než -12 C vytváří se na výměníku tepla námraza a to může zapříčinit, že topný faktor výrazně poklesne, čímž se zvyšují provozní náklady. Poslední modely tepelných čerpadel na principu vzduch vzduch jsou schopny vytápět až do teplot -20 C. Princip tepelného čerpadla vzduch vzduch je, že venkovní jednotka je složena z výparníku a ventilátoru. Ventilátor vhání čerstvý vzduch přes výparník a ten mu odebírá teplo. Vnitřní jednotka s kompresorem a kondenzátorem je umístěna v domě. Tady dochází ke zpracování tepla získaného z venkovní jednotky. Vytápění vzduchem je prováděno pomocí vzduchových rozvodů umístěných ve stropě nebo v podlaze. Proto díky velké účinnosti je tepelné čerpadlo schopno získávat teplo ze vzduchu i v mrazech. 27 Výhoda tepelných čerpadel v systému vzduch vzduch jsou nízké pořizovací náklady, v letních měsících nabízí možnost chlazení, reguluje vlhkost uvnitř místností a také umožňuje zajistit čerstvý a čistý vzduch. Nevýhodu najdeme v tom, že tyto systémy mají topný faktor poměrně nízký a je tu závislost na okolní teplotě vzduchu. Tato tepelná čerpadla jsou vyhovující jako doplňující jednotka pro přímotopy v bytech či domech, další použití je možné v chatách, nebo zimních zahradách a jsou vhodná pro nízkoenergetické domy. 28 Obr.7 - Ukázka vnitřní jednotky a venkovního ventilátoru Citováno z 28 Čerpáno z z a z 29 Obrázek převzat z x

21 Uspořádání vzduch voda Tato tepelná čerpadla také využívají okolní vzduch za pomoci venkovních ventilátorů. Princip čerpání tepla je stejný jako u systému vzduch/vzduch. Pomocí ventilátoru s výparníkem umístěním vně nemovitosti teplo odčerpají a předají je ke zpracování vnitřní jednotce. Kondenzátor předává teplo topné soustavě a užitkové vodě. 30 Jednotka, která je umístěna venku je spojena s vnitřní jednotkou, která je tepelně izolovaná měděnými trubkami v nichž koluje chladivo. Venkovní ventilátory jsou docela malé a je možno je umístit na zem nebo je namontovat z venku na boční stěnu domu. Nová čerpadla jsou schopna ohřívat vodu až na 80 C bez elektrického ohřívače a také fungují až do -20 C. Výhody tepelného čerpadla vzduch voda jsou rychlá instalace, vyšší výkon v letních měsících vhodné pro ohřev vody v bazénu, jsou vhodná pro novostavby a rekonstrukce. 31 Obr.8 Ukázka zapojení tepelného čerpadla vzduch voda 32 Tepelná čerpadla využívají kromě tepla z okolního prostředí (z vody, ze země a ze vzduchu) také odpadní vzduch. Tepelná čerpadla, která využívají teplo z okolního prostředí mají široké využití a jsou i investičně méně náročná. Vzduch je ochlazován ve výměníku, který je umístěn mimo objekt. Jelikož vzduch obsahuje docela málo tepla, je zapotřebí, aby výměníkem procházel velký objem vzduchu, a z tohoto důvodu 30 Citováno z 31 Citováno z 32 Obrázek převzat z 21

22 je potřeba velmi výkonný ventilátor. Ventilátor je ovšem dosti hlučný v souvislosti s jeho výkonem, proto bychom měli dbát na správné umístění výměníku, aby hluk nerušil obyvatele samotného domu, tak i okolní sousedy. Při využití odpadního vzduchu je teplo odebíráno vzduchu, který koluje ve větracím systému objektu. Tento vzduch má poměrně vysokou teplotu v rozmezí od 18 do 24 C. Tepelná čerpadla pak mohou pracovat velmi efektivně. Jediný problém takto získávaného tepla je ten, že množství vzduchu z větracího systému je omezeno a tak tepelná čerpadla pokrývají pouze část tepelné ztráty. Proto je zde také nutné použít další bivalentní zdroj. 33 Tepelné čerpadlo je tedy pohodlný způsob vytápění a ohřevu teplé vody, kde jsou nulové emise plynů a odpadají starosti spojené s topením dřevem, jako jsou skladování dřeva, vynášení popela a nutnost přikládat. V některých případech, kdy nechceme topit dřevem nebo uhlím, jsme mimo dosah plynového vedení nebo máme slabou elektrickou přípojku, je to jediný způsob vytápění Uspořádání voda voda Z hlediska topného faktoru, je toto uspořádání pro získání tepla nejvýhodnější, ovšem je za potřebí splnění několika podmínek. Tou první je dostatečné množství vody, potom je to její čistota, složení a nejvíce důležitá je její teplota. Jako zdroj vody je nejčastěji vrt nebo studna. V České republice je instalace takového systému dosti náročná. Potřebujeme k tomu nejen již zmiňovaný zdroj vody, ale také je nutno získat povolení na instalaci do vodního toku od Správy toků a povrchových vod a kromě toho se za odebírání vody platí poplatky. Teplo se získává tedy buď z povrchové vody a nebo z vody podpovrchové. Využívá se vody v toku nebo v rybníku, která je ochlazována tepelným výměníkem, umístěným přímo ve vodě nebo zapuštěným do břehu - vždy tak, aby nehrozilo zamrznutí. Podmínkou je vhodné umístění objektu, nejlépe přímo na břehu. Teoreticky je také možné vodu přivádět potrubím přímo k tepelnému čerpadlu 33 Čerpáno z 34 Citováno z 22

23 a ochlazenou vypouštět zpět přes vsakovací studnu. Studna se může použít kopaná velkého průměru, která už je součástí pozemku nebo se vyhloubí vrt. Důležitější než hloubka studny je její vydatnost. S tím je ale spojeno mnoho technických i již zmiňovaných administrativních překážek, které omezují použití v praxi téměř na nulu, Výsledkem je ale velmi úsporný systém vytápění, který má mnohdy vyšší účinnost než systém země voda.. 35 Získání tepla z povrchových vod: Do těchto vodních zdrojů je od tepelného čerpadla vyvedena smyčka z polyetylénových trubek (tzv. primární výměník), ve které je cirkulována ekologická nemrznoucí směs na bázi vody s technickým lihem. Obr. 9 - Příklad primárního výměníku pro tepelné čerpadlo ve tvaru smyčky uložené do jezírka 36 Pomocí této nemrznoucí směsi je vodě odebíráno teplo, přiváděno do tepelného čerpadla, které zvýší jeho energetickou úroveň pro praktické využití (vytápění, ohřev TUV). Nevýhody této aplikace TČ jsou následující: tento zdroj vody není na většině lokalit dostupný, složitá legislativa pro povolení o zapuštění primárního výměníku do vodních nádrží a toků, nebezpečí poškození primárního výměníku (povodně, vandalismus apod.), velká délka primárního výměníku, 35 Citováno z a z 36 Obrázek i popisek převzat z 23

24 většinou nestabilní topný faktor TČ, který je závislý na počasí a tedy na kolísavé teplotě zdroje. Z důvodu těchto nevýhod není systém využívající povrchových vod příliš rozšířený, jedná se spíše o místně specifické případy. Získání tepla z podpovrchových vod: Zdrojem podzemní vody bývají zpravidla kopané nebo vrtané studny, specifickým případem jsou pak např. jeskynní jezera, stará důlní díla a hlubinné vrty. Obvykle je voda přímo čerpána pomocí ponorného čerpadla ze studny do výměníku TČ nebo do předřazeného výměníku v případech silně mineralizovaných vod, aby nebylo nutno složitě čistit výměník TČ. Při utrácení vody, která projde TČ, je nutno postupovat dle rozhodnutí místního vodohospodářského orgánu - zpravidla vypouštění do vodního toku, utrácecí vrt nebo studna. Obr Příklad čerpacího vrtu na vodu pro tepelné čerpadlo, utrácení vody prováděno do vodní nádrže 37 Výhodou této aplikace jsou vysoké topné faktory (4 a více) v případech, že zdroj vody má minimálně 10 C i v zimním období. 37 Citováno a titulek převzat z 24

25 Nevýhody jsou následující: požadavek na silný a stabilní přítok podzemní vody, což je v mnohých lokalitách problém, požadavek na dlouhodobou (cca 30 let) stálost přítoku podzemní vody: vlivem lidských aktivit a přírodních vlivů může dojít k poklesu přítoku podzemní vody v čase, silná mineralizace podzemních vod vyžadující nákladnou filtraci, utrácecí vrt nebo studna není schopna pojímat vyčerpanou vodu zpět, nákladné vystrojení vrtu (speciální filtry) pro zajištění spolehlivého dlouhodobého fungování čerpadla vrtu v podmínkách tzv. pískujících vodních obzorů, u mělkých studní nebo v blízkosti vodních toků může docházet ke kolísání teploty podzemní vody v závislosti na počasí, pro spolehlivé ověření vydatnosti zdroje podzemních vody je většinou nutno provést dlouhodobou čerpací zkoušku, která je pro některé investory dosti nákladná, nalezení zdroje podzemní vody se silným přítokem může být nákladnou záležitostí, pokud již není v nejbližším okolí takovýto zdroj znám, u hlubinných důlních děl a vrtů může být topný faktor výrazně snížen v důsledku potřeby velkého el. příkonu pro ponorné čerpadlo. Z těchto důvodů je aplikace voda/voda rozšířena jen v oblastech s výbornými hydrogeologickými podmínkami, které jsou dopředu známy a není nutno investovat do hydrogeologického průzkumu, který může být negativní z hlediska využití vody pro TČ Citováno z 25

26 Uspořádání země voda U tohoto systému se využívají dva zdroje nízkopotenciální tepelné energie: zeminy: jedná se o horniny do hloubky cca 2m horniny: jedná se o hloubkové vrty do hornin Při využití zemin jako zdroje je primární výměník ve tvaru horizontální smyčky z polyetylénových trubek kladen do mělkých výkopů na pozemku. Obr Příklad primárního výměníku pro tepelné čerpadlo ve tvaru smyčky uložené do výkopu v zeminách Výhodou této aplikace jsou relativně nízké investiční náklady. Nevýhody jsou: ovlivnění povrchové vegetace vychlazováním zemin a topný faktor, který je ovlivněn střídáním ročních období - proto je nutné projektovat dostatečně dlouhý primární výměník (řádově stovky metrů), což klade vysoké nároky na rozlohu pozemku, pro větší topné výkony TČ je limitující právě rozloha pozemku, pozemek je zpravidla znehodnocen tím, že pod jeho velkou částí jsou uloženy trubky primárního výměníku - nelze na něm dále stavět, vysazovat stromy 26

27 v kamenitých zeminách nebo silně zvodnělých štěrcích jsou výkopové práce velmi nákladné, ve skalním podloží se tato aplikace neprovádí. Je zřejmé, že hlavním omezujícím faktorem této aplikace je rozloha pozemku a jeho znehodnocení z hlediska možnosti osázení vegetací a z hlediska budoucích stavebních záměrů. Využití hornin jako zdrojů tepla - viz obr. č je velmi rozšířené po celém světě, zvláště pak v USA, Švédsku, Švýcarsku a Německu. Vrty jsou prováděny do hloubek většinou do 150m, s aplikací finančně náročnějších technologií vrtání až 300m (Skandinávie, západní Evropa). Obr Schéma napojení hloubkových vrtů pro tepelné čerpadlo v objektu Důvodem jsou následující výhody: téměř stabilní topný faktor TČ bez ohledu na klima nebo střídání ročních období (nelze použít pouze v oblastech s permafrostem až stovky metrů hluboko - např. Sibiř, Kanada), 27

28 výskyt podzemní vody není podmínkou fungování této aplikace, primární výměník z polyetylénových trubek je zapouštěn do hloubkových vrtů, jejichž nároky na velikost pozemku jsou velmi nízké, v porovnání s výše uvedenými aplikacemi nejuniverzálnější použití - nejsou vázány na žádné specifické geologické/hydrogeologické podmínky. Nevýhodami jsou : relativně nejvyšší investiční náklady z důvodu realizace vrtů, některé pozemky jsou nedostupné z hlediska dojezdu vrtné techniky, vrty pro TČ nelze realizovat tam, kde josu pozemky legislativně chráněny (např. lázně, vodní zdroje pro hromadné zásobování obyvatel vodou, podzemní přiváděče vody, důlní díla). TČ se systémem země/voda s použitím hloubkových vrtů jsou zvláště výhodná pro větší stavební objekty (školy, nemocnice, domovy důchodců, penzióny, hotely, apod.). U těchto typů objektů všechny výše uvedené systémy většinou vykazují četná omezení, a to z hlediska: přírodních podmínek (např. nízká teplota vzduchu v zimním období, požadavek na vysoký a stálý přítok podzemní vody nelze na většině pozemků splnit), technických požadavků (stálý topný faktor, instalace TČ nesmí narušovat vzhled budovy nebo pozemku), velikosti pozemku, která je k dispozici Citováno z 28

29 4. Vodní energie Vodní energie představuje kinetickou energii vody. Je to zdroj obnovitelné energie, jenž je využíván po staletí pro nejrůznější činnost lidí. Novodobé vodní turbíny jsou používány téměř pouze pro výrobu elektřiny. Tento zdroj energie má největší smysl hlavně tam, kde je oblast prudkých toků majících velký spád. V České republice nejsou úplně vhodné přírodní podmínky pro vybudování velkých vodních energetických děl. Naše řeky totiž nemají požadovaný spád ani nemají ani potřebné množství vody. Z tohoto důvodu je podíl výroby elektrické energie ve vodních elektrárnách na celkové výrobě v ČR poměrně nízký, v roce 2010 činil pouhá 4 %. 40 Výhodou vodních elektráren je fakt, že neznečišťují ovzduší a nedevastují krajinu těžbou, také není kontaminována podzemní a povrchová voda. Obecně se však říká, že v ČR byla již využita většina vhodných míst k přehrazení vodních toků Princip vodní elektrárny Ve vodní elektrárně voda roztáčí turbínu; ta je na společné hřídeli s elektrickým generátorem (dohromady tvoří tzv. turbogenerátor). Mechanická energie proudící vody se tak mění na energii elektrickou, která se transformuje a odvádí do míst spotřeby. Výběr turbíny závisí na účelu a podmínkách celého vodního díla. Nejčastěji se osazují turbíny reakčního typu (Francisova nebo Kaplanova turbína), a to v nepřeberné paletě modifikací. Pro vysoké spády (někdy až 500 m) se používá akční Peltonova turbína. V přečerpávacích vodních elektrárnách se používá turbín s reverzním chodem a s přestavitelnými lopatkami. V malých vodních elektrárnách se převážně zabydlela malá horizontální turbína Bánkiho spolu s upravenou jednoduchou turbínou Francisovou. Schéma Francoisovi, Kaplanovi a Peltonovi turbíny je v příloze s obrázky. Vedle průtokových vodních elektráren patří mezi nejznámější typy vodních elektráren elektrárny akumulační. Jsou součástí vodních děl - nádrží. Tato vodní díla kromě akumulace vody pro výrobu elektrické energie stabilizují průtoky říčním korytem, chrání před povodněmi. Břehy nádrží mohou sloužit jako rekreační oblasti. Mnohdy jsou nádrže také zdrojem pitné vody pro vodárny, technologické vody pro průmysl 40 Citováno z 29

30 a závlahové vody pro zemědělství. Umístění vlastní elektrárny může být různé podle tvaru terénu, výškových a spádových možností a podle množství vody Malé vodní elektrárny K využití potenciálu vodních toků v ČR slouží i kategorie tzv. malých vodních elektráren (zdroje elektrické energie s instalovaným výkonem do 10 MW). Většina malých vodních elektráren slouží jako sezónní zdroje. Průtoky toků, na kterých jsou zřizovány, jsou kolísavé a silně závislé na počasí a na ročním období. Příklad schématu malé vodní elektrárny je uveden v příloze obrázků obrázek č Přečerpávací vodní elektrárny Elektrizační soustava státu musí v každém okamžiku vyrobit přesně tolik elektrické energie, kolik jí je potřeba. Spotřeba elektrické energie přitom jak během dne, tak i v delších obdobích kolísá. Elektrickou energii sice nelze v čistém stavu skladovat, situaci však účinně pomáhají řešit přečerpávací vodní elektrárny. Přečerpávací vodní elektrárna je v principu soustava dvou výškově rozdílně položených vodních nádrží spojených tlakovým potrubím, na němž je v jeho dolní části umístěna turbína s elektrickým generátorem. Ta vyrábí elektřinu pro elektrizační soustavu v době energetické potřeby; v době útlumu se voda z dolní nádrže přečerpává "levnou elektřinou" do nádrže horní, kde její potenciální energie čeká na své optimální využití v "pravou chvíli". Velkou předností přečerpávacích vodních elektráren je schopnost přifázování do elektrifikační sítě s plným výkonem v několika minutách. Tato schopnost je ostatně vlastní všem vodním elektrárnám. 41 Schéma přečerpávací elektrárny uvádím v příloze obrázky obrázek č Energie moří a oceánů Tento druh získávání energie také vyžaduje velice specifickou geografickou polohu. Jedná se o oblasti, kde bývá dostatečně silný příliv. Takto získávaná energie slouží jenom k výrobě elektřiny. Nejdůležitějším pohybem vodních částic na povrchu oceánů a moří je vlnění způsobené větrem, slapovým působením Měsíce a Slunce, vtokem 41 Citováno z 30

31 velkých řek, posunem zemských desek v důsledku podmořských zemětřesení apod. Odhaduje se, že energie, kterou vyvinou vlny ve všech světových oceánech, dosahuje hodnoty 342 miliard MJ. V této souvislosti bylo vypočteno, že každá vlna vzdutého moře při pobřeží Velké Británie má nepřetržitě po celý rok na jeden metr své délky výkon 50 až 80 kwh. Zatím se energie oceánů využívá velice málo. První kroky k praktickému využití však už byly učiněny. Jedním z mnoha řešení je návrh trojdílných pontonů plovoucích na hladině a zakotvených na dně. Pohyb vln by se přenášel na vodní motor. 42 Obr. 13 a 14 - Ukázka bóje vyrábějící energii 43 K hlavním experimentátorům se systémy získávajícími energii z moře patří Velká Británie. Na pobřeží Skotska už pracuje přílivová, resp. příbojová elektrárna, na jihozápadě Británie, u pobřeží historického hrabství Cornwall, právě nyní startuje projekt Wave Hub, který bude dodávat do elektrické sítě až 20 MW energie vyrobené mořskými vlnami. Wave Hub je unikátní tím, že má demonstrovat a ověřit možnosti rozsáhlejšího pole zařízení na výrobu energie v oceánech. Celkem půjde o čtyři zařízení připojená k jednomu rozbočovači (hubu) umístěného na mořském dně, k němuž jsou přivedeny kabely jednotlivých menších generátorů. Výhodou je, že k podmořskému energetickému rozbočovači bude možné připojit různé typy generátorů. Vyrobený proud je pak odváděn jedním podmořským kabelem na pevninu. 42 Citováno z 43 Obrázek převzat z 31

32 Do projektu je zapojena jak místní, tak britská vláda, i Evropská unie. Zařízení, dimenzované na výkon až 50 MW by do provozu mělo být uvedeno příští rok. 44 Obr Ukázka možného experimentu pro získání el. Energie Wave Hub 45 Energie moří a oceánů má dle mého názoru velký potenciál, ale mělo by se tak dít s ohledem na podmořský život a jeho životní prostředí. Pro Českou republiku ovšem získávání energie tímto způsobem nemá prakticky žádný význam, neboť se nachází uprostřed Evropy. 44 Citováno z 45 Obrázek převzat z 32

33 5. Energie větru Dalším velmi častým získáváním elektrické energie je větrná energie. Větrná energie je jedna z forem sluneční energie. Vzniká díky nerovnoměrnostem zemského povrchu a tlakovým rozdílům způsobeným jeho nerovnoměrným zahřátím Přírodní podmínky v České republice Česká republika je vnitrozemský stát s typicky kontinentálním klimatem, které se projevuje významným sezónním kolísáním rychlostí a směru větru (turbulence). Příčinou je zejména globální vzdušné proudění typické pro severní a střední Evropu. Nejdůležitějším parametrem ovlivňujícím využití větrné energie je jeho rychlost, která se udává v m/s, a je závislá na mnoha faktorech. Čím je povrch hladší, tím je rychlost větru vyšší. Členitost terénu a překážky v cestě proudění (stavby, kopce ) vítr zpomalují. Také druh povrchu (tráva, les, vodní hladina, sníh apod.) mají určitý vliv. Dále nadmořská výška s jejím nárůstem se rychlost větru zvyšuje Větrné elektrárny a životní prostředí Větrné elektrárny se staly symbolem ekologické výroby elektřiny. Někdy jim však byl vyčítán hluk, stroboskopický efekt (odraz Slunce), rušení zvěře nebo rušení televizního signálu. Současné elektrárny jsou však mnohem modernější než byly např. před deseti lety, a pokud jsou i vhodně umístěny, k těmto problémům již nedochází. Hluk současných strojů je poměrně nízký. Největším problémem je v dnešní době estetické narušení přírodního rázu krajiny. Trend stavět stále větší stroje vede k tomu, že jejich počet se snižuje, ale současně jsou více vidět. Proto mají větrné elektrárny stále své odpůrce. Stožáry se však mohou využívat i druhotně, a to jako např. vysílače pro telekomunikační sítě. 46 Získávání elektřiny za pomoci větrné energie má jednoduchý princip. Vítr za pomoci lopatek vrtule rozpohybuje rotor a ten zase rozpohybuje generátor na vytvoření elektřiny. Větrné elektrárny však mohou pracovat pouze při určité síle větru. V případě, že je vítr až moc silný, nebo se tvoří námraza na lopatkách, je zapotřebí větrnou 46 Citováno z 33