Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie

Transkript

1 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. Pracovní materiály pro výuku předmětu. 1 Obsah Představení Časový plán semestru Obsah předmětu Přehled literatury Zakončení předmětu Energetická náročnost budov 2 1

2 Obnovitelné zdroje energie 3 Počet obyvatel dle zemí Počet obyvatel v mil. (3/2009) V roce 0 žilo na světě 160 mil. obyvatel, v roce mil. obyvatel 4 2

3 Vývoj počtu obyvatel Vývoj počtu obyvatel ve světě a v regionech 5 Situace v Evropě 40% veškeré energie v Evropě spotřebovávají budovy 65% spotřeby budov tvoří domácnosti ČR - spotřeba energie Domácnosti 26% Služby 9% Celkem přibližně 35% teplo teplá voda chladnička sporák pračka osvětlení pv.trouba vysavač TV a video rv.konvice žehlení rádio 60% budov na Evropském trhu je starší více než 25 let 6 3

4 Složení atmosféry Plyn Podíl v jednotkovém objemu Dusík 78,084 % Kyslík 20,946 % Argon 0,934 % CO2 0,035 % Neon 0,00182 % Helium 0, % Metan 0,00017 % Krypton 0,00014 % Vodík 0, % vodní kapičky, ledové krystalky a různé znečišťující příměsi původu přírodního (prachové částečky, pylová zrna) i antropogenního (produkty člověka) 0,04% 0,04% 0,03% 0,03% 0,02% 0,02% 0,01% 0,01% 0,00% 1% 21% 78% CO2 Neon Helium Metan Krypton Vodík 7 Globální oteplování Výraz globální oteplování, resp. změna klimatu, je v současnosti používán především pro poslední oteplování, které započalo na začátku 20. století a projevuje se jednoznačným a pokračujícím růstem průměrné teploty klimatického systému Země a které je, dle názoru většiny vědců, silně ovlivněno aktivitami člověka. Vědecký panel IPCC vydává v pravidelných šestiletých cyklech tzv. "hodnotící zprávy", které provádějí souhrny relevantní vědecké literatury v oboru. Hodnotící zpráva ( ) autorů z 38 zemí - uvádí, že vědci jsou si na % jisti, že většina současného globálního oteplování je způsobena zvýšenými koncentracemi skleníkových plynů a že k navyšování koncentrací dochází v důsledku lidských aktivit a že primární příčinou nárůstu teplot jsou emise CO 2 v důsledku lidské činnosti především spalováním fosilních paliv a změnami využití krajiny jako je odlesňování. Teplota na Zemi vzroste do konce století o 0,3 až 4,8 stupně Celsia v závislosti na množství spálených fosilních paliv. Hladina světového oceánu se zvýší do roku 2100 o 26 až 82 centimetrů. 4

5 Snižování emisí CO2 Větší účinnost využívání energie Obchodovatelná emisní povolení Obnovitelné zdroje energie Nové technologie využití fosilních paliv (dosud zaměřovány na snížení množství polutantů jiných než CO2) Významný přesun z uhlí na plyn (spalování plynu produkuje pouze polovinu množství CO2na jednotku energie, než spalování uhlí) Separace a zachycování CO2při spalování fosilních paliv a jeho injektování do hlubokomořských sedimentů nebo do podzemních prostor (zásobníků). Jaderná energie 9 Úsporné domy Nízkoenergetické domy - domy se spotřebou energie na vytápění 50 kwh/(m 2.rok) Pasivní domy domy se spotřebou energie na vytápění 15 kwh/(m 2.rok) Nulové domy domy jejichž celoroční spotřeba energie na vytápění je 5 kwh/(m 2.rok) Domy s téměř nulovou spotřebou energie Aktivní domy domy s přebytkem výroby energie Earch.cz 10 5

6 Legislativa a energie Energetická politika EU začleněno do dalších odvětví (obchod, průmysl EU), regulace vlivem politiky životního prostředí, vnitřního trhu a obchodní politiky. Zvlášť řešena energie jaderná. Cíle: Snižování závislosti na dovozu energie, efektivní využívání vlastních zdrojů, bezpečnost, konkurenceschopnost, udržitelnost Snížení závislosti na dovozu energie podpora obnovitelných zdrojů energie Snížení produkce skleníkových plynů oproti 90. létům Emisní povolenky ETS (Cena povolenky (EUR) v , , , ) zvýhodněny jsou tak nyní fosilní zdroje 11 Legislativní proces Směrnice o energetické náročnosti budov (EPBDI) 2002/91/EC Tvorba norem a předpisů podporujících snižování energetické náročnosti budov ČR zákon 406/2006 Sb. o hospodaření energií Požadavky na energetickou náročnost budov Systém certifikace budov Kontrola kotlů a klimatizačních zařízení Aktualizace v (EPDBII) Snížení emisí C0 2 o 20% do roku 2020 Snížení energetické náročnosti budov o 20% Pokrytí 20% spotřeby energie z obnovitelných zdrojů 12 6

7 Situace v ČR Národní cíle pro využití OZE dle směrnice EU (2009/28/ES) 13 Zákon 201/2012 Sb. o ochraně ovzduší Leden 2014 není možné prodávat kotle z první a druhé emisní třídy podle normy ČSN EN a tyto kotle je možné provozovat jen 10 let - do roku Poté je nutné zakoupit kotel nový splňující 3. emisní třídu. Leden 2017 povinnost předložit na základě požadavku obecního úřadu s rozšířenou působností revizi domácího kotle na tuhá paliva leden 2018 ukončení prodeje kotlů na tuhá paliva 3. emisní třídy září 2022 od této doby už nebude možné provozovat kotle nižších emisních tříd tj. 1. a 2. třída dle ČSN EN Domácnosti budou muset prokázat, že jejich kotel splňuje podmínky minimálně 3. emisní třídy. 14 7

8 Prognóza vývoje - OZE v ČR Celkový energetický potenciál OZE v ČR odhadnut na 25 % současné spotřeby Do roku 2020 se předpokládá využití zhruba 50 % teoretického potenciálu OZE Dominantním zdrojem bude biomasa 15 Pojmy souvisící s obnovitelnými zdroji Obnovitelné zdroje energie - obnovitelné nefosilní zdroje energie (vítr, sluneční energie, geotermální energie, energie vody, biomasa, plyn ze skládek, z čistíren odpadních vod a bioplyny). Alternativní zdroje energie zdroje energie poskytující alternativu ke zdrojům tradičním, využívajícím fosilní paliva (netradiční zdroje energie) Trvale udržitelný rozvoj hospodářský a společenský pokrok s plnohodnotným zachováním životního prostředí Kyótský protokol závazek snižování emisí skleníkových plynů do Prodlouženo do 2020 (EU+Austrálie). Neratifikováno, nesouhlas USA, Čína. Jednotka AAU (jednotka přiděleného množství, Assigned Amount Unit) je jednotka definovaná v rámci Kjótského protokolu, která představuje obchodovatelné právo státu vypustit do ovzduší jednu tunu emisí skleníkových plynů v období Přebytek svých jednotek mohla země, která snížila emise víc, než se v Kjótském protokolu zavázala, prodat ostatním zemím. European Union Emission Trading Scheme (EU ETS), kterého se jako členský stát EU účastní i Česká republika, je systém povolenek mezi jednotlivými znečišťovately ovzduší v rámci Evroského společenství - v ČR cca 330 firem (zákon č. 383/2012 Sb.) 16 8

9 Obnovitelné zdroje Obnovitelným zdrojem pro výrobu tepelné energie: a) sluneční energie, b) geotermální energie, c) biomasa v zařízeních do 20 MWt, d) bioplyn, e) palivové články. 17 Obnovitelné zdroje energie Obnovitelné zdroje energie pro výrobu elektřiny: a) vodní energie v zařízeních do 10 MWe, b) sluneční energie, c) větrná energie, d) biomasa v zařízeních do 5 MWe, e) bioplyn, f) palivové články, g) geotermální energie. 18 9

10 Příklad budovy Cascadia Center for Sustainable Design and Construction (3623 m2) Snaha vytvořit nejšetrnější současnou komerční budovu 19 Nástroje pro snižování energetické náročnosti Energetický audit- soubor činností, jejichž výsledkem jsou informace o způsobech a úrovni využívání energie v budovách a v energetickém hospodářství Legislativa: Zákon 406/2000Sb. (znění 318/2012Sb.), Vyhláška 480/2012Sb. Zákonem byla určena povinnost prokázat vypracování energetického auditu budovy. Energetický auditor osoba zapsaná v seznamu auditorů přezkoušená osoba splňující požadavky zákona Energy audit 20 10

11 Výstup: Soubor opatření snižující energetickou náročnost budov Vypracované varianty ekonomicky a ekologicky posouzeny nebo Soubor textových materiálů pečlivě uložený pro případ kontroly Energetický audit Svět vs. ČR 21 Vyhláška 78/2013 Sb. klasifikace Na základě splnění ukazatelů energetické náročnosti budovy Třída energetické náročnosti budovy (hlavní ukazatel) Hlavní ukazatel třídy EN celková dodaná energie E R požadovaná hodnota EN referenční budovy (celková dodaná energie) Klasifikační třída Hodnota pro horní hranici Slovní A 0, 5 x E R Velmi úsporná B 0, 75 x E R Úsporná C E R Vyhovující D 1,5 x E R Nevyhovující E 2 x E R Nehospodárná F 2,5 x E R Velmi nehospodárná G Mimořádně nehospodárná 22 11

12 23 Primární energie..energie, která neprošla žádným procesem přeměny, celková primární energie je součtem obnovitelné a neobnovitelné primární energie.. Energonositel Faktor primární Faktor neobnovitelné energie (-) primární energie(-) Zemní plyn 1,1 1,1 Černé uhlí 1,1 1,1 Hnědé uhlí 1,1 1,1 Propan-butan/LPG 1,2 1,2 Lehký topný olej 1,2 1,2 Elektřina 3,2 3,0 Dřevěné peletky 1,2 0,2 Kusové dřevo, dřevní štěpka 1,1 0,1 Energie okolního prostředí (elektřina a teplo) 1,0 0,0 Elektřina - dodávka mimo budovu -3,2-3,0 Teplo - dodávka mimo budovu -1,1-1,0 Soustava zásobování tepelnou energií s vyšším než 80% podílem OZE 1,1 0,1 Soustava zásobování tepelnou energií s vyšším než 50% a nejvýše 80 % 1,1 0,3 podílem OZE Soustava zásobování tepelnou energií s 50% a nižším podílem OZE 1,1 1,0 Ostatní neuvedené energonositele 1,2 1,

13 Energetický štítek obálky budovy Vyjádřením stavebněenergetických vlastností konstrukcí domu Klasifikační ukazatel Cl Porovnání průměrného součinitele prostupu tepla s normovým součinitelem 25 Financování energeticky úsporných opatření Vlastní prostředky investora Programy MŽP nebo MPO Státní fond životního prostředí přerozdělování poplatků ze znečišťování žp, zlepšování žp podpora instalace OZE, národní programy podpora informačních systémů (Ekolist, ) Evropské fondy a projekty (Intelligent Energy Europe ) Energy Performance Contracting (EPC)-Investor splácí investici z dosažených úspor nákladů na energii

14 Ekonomické hodnocení Ekonomická životnost (n1) doba, po které je ziskové vyměnit zařízení za nové (a, roky), používáme pro hodnocení Technická životnost (n2) doba, po kterou zařízení dokáže pracovat (a, roky) PC má technickou životnost 10 let, ekonomickou 3 roky (včetně software) Příklady životnosti zařízení v projektech (NW) Konstrukce n2 n1 Stavební konstrukce Potrubní rozvody Zásobník TV Tepelná čerpadla Termostatické hlavice Cena energie Dům ztráta 7 kw, TV 4 osoby 1 kwh=3,6 MJ 28 14

15 KONEC 29 15