Implementace solárních soustav v systémech dálkového zásobování teplem. Příklady velkoplošných solárních soustav Petr Kramoliš, Projekce OZE, Slavíkova 6143,708 00 Ostrava Poruba tel: 596 927 121, 603 704 483, kramolis@mybox.cz
Možnosti implementace solárních soustav do SDH-City Plan Využití sluneční energie v budovách Praha 13.12.2010
Měsíční sumy globálního záření kwh/m2 ze stanice Ostrava - Poruba v letech 1992-2001 tab.1 Rok/měs. leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec celkem 1993 31 45 89 132 156 147 155 148 105 53 22 18 1101 1994 26 38 70 115 146 156 211 152 81 58 27 18 1097 1995 25 39 73 106 150 155 201 139 80 68 25 14 1075 1996 21 49 74 123 125 165 162 128 55 49 29 19 1000 1997 26 51 87 116 143 167 134 146 105 61 24 17 1076 1998 26 41 77 116 157 149 148 155 90 43 26 20 1048 1999 28 41 75 105 174 126 155 138 104 48 24 19 1038 2000 25 40 64 118 168 172 93 145 88 53 31 20 1016 2001 26 43 57 96 174 135 137 146 61 58 28 17 978 2002 26 41 85 119 168 164 174 139 93 48 24 17 1100 2003 23 48 88 125 166 197 148 171 109 54 30 23 1182 2004 29 42 77 125 151 154 161 149 109 64 22 19 1101 průměr 26 43 76 116 144 157 157 146 90 55 26 19 1068 Doba slunečníhho svitu v Ostravě - Porubě tab.2 Rok/měs. leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec celkem 1995 54,1 80,2 109,5 153,1 207,9 180,2 316,5 221,8 119,2 150,3 47,4 23,2 1663,4 1996 31 96,3 98,1 193,4 158,4 237,5 229,4 204,4 65,6 98,6 69,4 63,1 1545,2 1997 55 122,1 160,8 158,2 195,9 246,1 189,6 261,6 204,4 134,9 57,4 21,1 1807,1 1998 75,2 92,4 128,7 170,8 231 211,9 205,3 268,8 129,4 77,6 49,9 51,4 1692,4 1999 65,5 60,8 124 170,8 290,9 162,3 256,3 227 205,6 89 53,6 51,2 1757 2000 54,9 71,8 90,1 203,9 286 283,3 135,7 254,2 140,1 106,2 82,5 38,9 1747,6 2001 52,1 85,9 60,7 137,2 288,7 170,7 187,8 248,3 68,9 109,6 59,8 21,8 1491,5 2002 45,3 106,4 194,6 241,6 310 290,3 314,9 279,4 198,4 103,3 57,2 20,7 2162,1 2003 35,3 115,8 195,6 258,3 301,9 350,8 276 340,5 212 101,6 76,1 82,6 2346,5 2004 46,5 66,2 105,6 184,6 178,3 174,7 213,9 228,5 196,1 149,6 60 35 1639 průměr 51,49 89,79 126,77 187,19 244,9 230,78 232,54 253,45 153,97 112,07 61,33 40,9 1785,18
Měsíční průběhy globálního záření 250 kwh/m2, měs. 200 150 100 50 0 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 06 07 05 08 04 09 03 10 02 01 11 12 leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec
Roční průběhy globálního záření 250 kwh/m2, měs. 200 150 100 50 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 0 leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec
Solární soustava Neckarsulm
Měrná spotřeba tepla současných sídlišť byty plocha bytů měr.spotř. tepla roční spotř. tepla m 2 GJ/m 2 GJ/r MWh/r původní 62 á 0,5 31,0 8,6 průměr 62 á 0,32 19,8 5,5 zateplené 62 á 0,25 15,5 4,3 původní 55 á 0,5 27,5 7,6 průměr 55 á 0,32 17,6 4,9 zateplené 55 á 0,25 13,8 3,8 Potřeba tepla na vytápění má klesající tendenci cca 3% ročně (vliv zateplování) Průměrná plocha bytů na sídlištích je cca 62-65 m 2 /byt. zdroj tepla spotřeba TV měr.spotřeba tepla 1) roč. spotřeba/osoba roč. spotřeba/byt m 3 /r GJ/m 3 GJ MWh MWh/r centrální PS 16 0,32 5,12 1,42 3,7 domovní PS 13 0,26 3,38 0,94 2,4 1) včetně tepelných ztrát cirkulace: centrální 70% - domovní 40% průměrný počet osob v bytech 2,6 osoby
Měrná spotřeba tepla současných sídlišť byty plocha roč.spotř.tepla ohřev TV celk.spotř.tepla m 2 MWh/r MWh/r MWh/bj.r průměr 62 5,5 3,4 8,7 zateplený 62 4,3 2,8 6,9 NED 3,1+2,4 = 5,5 MWh/ r,bj. průměr 55 4,9 3,2 8,1 zateplený 55 3,8 2,6 6,4 NED 2,75+2,4 = 5,2 MWh/ r,bj. Pro výpočty solárního sídliště uvažujeme všechny domy zateplené, eventuelně téměř všechny Potřebná plocha kolektorů při solárním pokrytí 20%/35% 300 b.j. 4,5/7,8 m 2 /bj. tj. 1 350/ 2340 m 2 abs.pl 800 b.j. 4,5/7,8 m 2 /bj tj. 3 600/66 240 m 2 abs.pl.
Parametry pro efektivní provoz SDH Měrná spotřeba tepla v bytových domech 40-60 kwh/m 2,r Teplotní spád topného media 5/30 (35) o C Nutnost dodržet teploty zpátečky 30-35 o C Charakter bytové výstavby na úrovni nízkoenergetických domů 1 m 2 solárního kolektoru dává cca 5% roční spotřeby tepla bytové jednotky (závisí na roční spotřebě tepla)
Ackermannbogen Mnichov
Crailsheim
Solární soustava Crailsheim
Solární kolektorové pole Marstal (Dánsko)
Velkoplošné soustavy v Dánsku Aeroeskoebing
Různé varianty podzemních zásobníků tepla
Stratifikační zařízení sezónního zásobníku tepla Ackermannbogen
Velkoplošné solární soustavy v Německu Pilotní projekty
Potřebné plochy pro získání energie z biomasy a solární záření Biomasa: výnosy výhřevnost tepelný obsah účinnost spal. zisk tepel.energie 6t/TS, ha 4,5 MWh/t 27 MWh/ha,r-2,7 kwh/m 2,r η = 0,85 2,29 kwh/m 2 /r 10t/TS, ha 4,7 MWh/t 47 MWh/ha,r-4,7 kwh/m 2,r η = 0,85 3,99 kwh/m 2 /r Solární energie: solární zisk reálný 350-450 kwh/m 2, r včetně tepelných ztrát rozvodů využitelná plocha pro kolektory 430 m 2 /ha solární zisky z 1 ha: 430 m 2 x 370 kwh/m 2, r = 159,1 MWh/r, ha 430 m 2 x 440 kwh/m 2, r = 189,2 MWh/r, ha Poměr ploch: solár/biomasa 159,1/2,29 ~ 69 x 189,2/3,99 ~ 47 x pozn.: včetně tepelných ztrát a účinnosti spalování ukazuje poměr čisté (využitelné) energie ukazatel
Zákon o teple z obnovitelných energií v přehledu Neexistuje důvod k obavám, že by v příštích letech nastal nedostatek ropy nebo plynu. Středně- a dlouhodobě představují dodávky teple problém. Zásoby uhlí, ropy a plynu jsou omezené. Krátkodobě sice máme fosilní nosiče energie, toto však nebude trvat věčně. Současně stoupá celosvětová poptávka po energii, např. v Číně a Indii. Ceny budou nadále stoupat, až nakonec nebude možné žádné další fosilní nosiče energie dodávat. Import násčiní i politicky závislými na jiných státech. Ročně jde 40 procent emisí CO 2 na vrub ropy a plynu, jež se využívají k zásobování teplem. Obnovitelné energie budou neomezeně k dispozici i příštím generacím. Kdo využívá obnovitelné energie, sází na místní energetické zdroje. Méně importů energie znamená vyšší vytváření hodnot v tuzemsku. Využíváme tedy vlastní zdroje prostřednictvím vlastních technologií. To vede k inovacím a vytváří nová pracovní místa. Obnovitelné energie byly v posledních letech dávány do souvislosti především s elektrickou energií, a ne s vytápěním. To se mění. V oblasti tepla vězí velké potenciály. Doposud není obecně známo, že obnovitelné energie mohou být středně- a dlouhodobě ekonomicky výhodnější než tradiční nosiče energie. Připojení se k síti místníhoči dálkového zásobování teplem, pokud je tato síť z podstatné části provozována s využitím obnovitelných zdrojů energie.
Hlavní obsah zákona o teple o OZE Zákon o teple stanovuje, že nejpozději do roku 2020 má 14 procent tepla v Německu pocházet z obnovitelných energií. Zákon má tři pilíře: První povinnost využívání: Vlastníci nově stavěných budov musejí pro své zásobování teplem využívat obnovitelné energie. Tato povinnost se týká všech vlastníků, nezávisle na tom, zda jsou soukromými osobami, či zda se jedná o stát nebo hospodářský subjekt. Využívají se všechny formy obnovitelných energií, i v kombinaci. Kdo nechce využívat obnovitelné energie, může sáhnout po jiných opatřeních šetřících klima vlastníci mohou svůj dům intenzivněji zateplit, odebírat teplo z dálkových teplovodů, nebo využívat teplo z kogenerace. Druhý finanční podpora: Využívání obnovitelných zdrojů energie bude i v budoucnu finančně podporováno. Stávající program tržních pobídek, dotační nástroj spolkové vlády, obdrží více peněz. Tyto prostředky budou navýšeny až na 500 miliónů euro na rok. To znamená více plánovací jistoty pro investory. Třetí tepelné sítě: Zákon usnadňuje výstavbu tepelných sítí. Předpokládá, že obce mohou v zájmu ochrany klimatu předepsat připojení se k takovéto síti a její využívání.
Ne každý vlastník může využívat obnovitelné energie. Proto je možné na místo obnovitelných energií učinit jiná opatření, která budou podobně šetrná vůči klimatu (náhradní opatření): Připojení se k síti místníhoči dálkového zásobování teplem, pokud je tato síť z podstatnéčásti provozována s využitím obnovitelných zdrojů energie. V roce 2008 obdrží žadatel od státu na využívání solární energie (ohřev teplé vody) 60 EUR/ m 2. Kombinuje-li zařízení ohřevu teplé vody s vytápěním, je to 105 EUR/m 2.
Zákon na podporu obnovitelných energií v oblasti tepla (zákon o teple z OZE EEWärmegesetz platný od 1.1.2009) 1 Účelem tohoto zákona je ochrana klimatu, šetření fosilních zdrojů a snížení závislosti na importech energie a umožnění trvale udržitelného rozvoje v zásobování energiemi. 2 Vlastníci budov, které jsou nově budované, musejí pokrýt potřebu tepelné energie podílovým využitím obnovitelných energií. 4 Povinnost využívání dle 3, odst. 1 platí pro všechny budovy s užitkovou plochou větší než 50 metrůčtverečních. 5 Při využívání energie slunečního záření bude povinnost dle 3, odst. 1 splněna tím, že z ní bude pokryta potřeba tepelné energie z minimálně 15 procent. 13 Podpořeno až 500 milióny euro ročně. ( ekvivaletčr 1,6 mld./rok ) 16 Obce mohou využít ustanovení právních norem dané spolkové země, které je zmocňuje ke zdůvodnění vyvíjení tlaku na nutnost připojení se k místní či dálkové veřejné síti zásobování teplem, i za účelem ochrany klimatu a zdrojů.
Průběh cen solární energie
Děkuji za pozornost Petr Kramoliš, Projekce OZE, Slavíkova 6143,708 00 Ostrava Poruba Možnosti implementace solárních soustav do SDH-City Plan Praha 13.12.2010