Inteligentní budovy 2013 10. ročník odborné konference 24. dubna 2013 na výstavišti BVV v Brně Hybridní systémy energetické nezávislosti budovy Ing. Milan Hošek autoriz. inž. a energet. auditor ČKAIT
Obnovitelné zdroje energie současný stav 1. Atomová energie v souladu s energ. koncepcí státu od NERV, tj. plán dostavby Temelín, Jasl. Bohunice a Dukovany, celkem 5 bloků po 1000 MW tj. 5 000 MW, propočet investic je cca 500 Mld. CZK, z toho vyplývá jednotková cena 100 tis. CZK na 1 kw, tj.3x více jak FV, avšak při 7x větší produkci a hlavně kontinuálním výkonu Výhledová koncepce malých decentralizovaných atom. elektráren je v současné době neprůchodná. 2. Fotovoltaika: současná cena panelů je cca 0,5 Eur na Wp, současná cena realizace 30.000,- CZk na 1 kwp, Současná účinnost PV modulů je 14% roční produkce v evrop. podmínkách do 1 MWh z instalovaného 1KWp Výhledově se očekává uvolnění již vyvinutých čipových buněk s polarizovaným světlem a 3 násobnou účinností. 3. Větrná energie - investiční cena 30 až 50 tis CZK na 1KW výkonu generátoru - u menších domácích zdrojů. Standartní roční produkce cca 1,5MWh z 1kW instal. Výkonu, špičkové turbíny až 2,5 MWh z 1 kw výkonu. Otázky vhodnosti do našich podmínek průměrná roční větrnost min. 4,5 m / hod, začíná na 2,8 efektivní při více ja 7/5m /h u nás vyjíměčně jižní Čechy a Morava nebo horské oblasti. Otázky vlivu prostředí a krajiny atd.. Řešením pro rodinné domy je malé zdroje se stožárem do 10 m nevyžaduje stavební povolení. 4. Tepelné čerpadlo - efektivně využívá primárního tepla vzduch / země s příslušným COP - topným faktorem převádí na použitelnou teplotní hladinu pro vytápění a ohřev teplé vody. Investiční náklad menších výkonů pro rodinný dům cca od 10 do 30 tisíc CZK na 1kW tepelného výkonu. Zejména u vzduchu kritické snížení COP v zimě a při mínusových teplotách, nutná bivalence plynem nebo elektřinou, ne příliš výhodná sazba za elektřinu. 5. Kogenerační jednotky investiční cena menšího výkonu cca 35 tis. CZK na 1 KW výkonu. Kombinovaná výroba elektřiny a tepla tzv KVET v poměru cca 60 : 40% je pro většinu rodinných domů nevyvážená bilance, zejména v létě, tím je dáno minimální rozšíření v malých rodinných domech se standartní potřebou tepla a elektřiny. 6. Chladící systémy u bytové výstavby a rodinných domů se vyskytují vyjímečně, výhodné u čerpadel Země/voda, kde v reverzní činnosti v létě je ekon. výhodně - chladí např. stropy a hlavně regenerují zemní vrty.
Porovnání současné podpory a dotací do OZE - v minulosti FVE do r. 2010 výhodná kapitálová investice, výstavba bez omezení - na poli, investiční cena byla 60 tis. Kč za kwp, výkupní cena v ZB do 30 kwp byla 12,45 Kč/KWh, takže pro výstavbu 30 kwp FVE byly investiční náklady do 1,8 mil. CZK, s ročním výnosem 30MWh á 12.450,- Kč/kWh = 373.500,- Kč za rok, Doba návratnosti prostá 1800 : 373,5 = 4,8 roků, při cca 5% diskontu návratnost do 6 let neboli roční výnosnost jako kapitálové investice cca 17% p.a. - dle ERU z 26.1.2012 pro rok 2013 od 1.7. 2013 platí výkup.cena přímého výkupu FVE: pro 5 až 30 kwp 2,43 Kč / kwh, u zeleného bonusu 1,88 Kč / kwh, do 5 kwp á 2,44 Kč. Při současném investičním nákladu do 30 tis. CZK za 1 kwp je invest. cena 10kWp FVE cca 300.000,- CZK, při energetickém výnosu 10MWh x 1880,- Kč/MWh = 18.800,- Kč/rok. Doba návratnosti prostá 300 : 18,8 = 15,9 roků, při cca 5% diskontu návratnost do 18 let, neboli roční výnosnost jako kapitálové investice cca 5,5 % p.a. U rodinného domu lze předpokládat cca 30% úsporu el. energie nenakoupené ze sítě, cca tedy z 6 MWh roční spotřeby nenakoupím 2MWH á 4.000,- Kč, tj. cca 8.000,- Kč/rok
Energetická analýza a porovnání výroby a spotřeby v RD Běžný RD do 300 m2 spotřebuje cca 5 MWh el. energie za rok ( el. vaření, bez ohřevu TUV ) tzn. průměrná denní spotřeba cca 14 kwh za den, z toho cca ½ - 7kWh ve dne, a ½ v noci Řešení výstavba FVE na střeše, k dispozici 60m2, lze osadit 35 m2 modulů x 145 Wp/1m2 Výkon 5.000 kwp poskytne cca 5MWh el.energie ročně, tj. současná potřeba el. energie!!! Nevýhoda min. polovinu el. energie potřebuje RD po západu slunce, ve skutečnosti se po vybudování FVE se ušetří cca 20 až 40% spotřeby el. energie, tzn. min. 2/3 energie dokoupím Při průměrné spotřebě 425 kwh za měsíc, spotřebuji v lednu až únoru cca 600 kwh, dtto listopad až prosinec, od března do října můžeme počítat spotřebu cca 300kWh měsíčně. FV výroba - např. z výše uvedené 5kWp FVE je v zimě méně jak 100kWh měsíčně, V létě pak více jak 600kWh měsíčně, ročně celkem cca 5.000 kwh za rok. Závěr: po investici cca 150 tisíc CZK min. 2/3 el. energie nakupuji ze sítě za průměrnou cenu cca 4,- Kč/1kWh, zatímco svoji draze vyrobenou energii prodávám v ZB á 1,88 Kč/kwh.
Koncepce řešení hybridního systému výroby energie s akumulací Zásadně nejsme schopni ukládat energii z léta do zimy, ukládejme tedy alespoň energii vyrobenou ve dne na noc, neboli ze slunečného dne na neslunečný a podobně. Řešením je kompromis mezi investičním nákladem, parametry a účelnou užitností. Příklad: RD roční spotřeba el. energie 5 MWh za rok, při sazbě 4,- Kč za 1 kwh jsou Roční náklady na el. energii ve výši 5.000 x 4 = 20.000,- Kč za rok. Realizuji FVE 5kWP á 30 tis./kwp = 150.000,- Kč, výnos v ZB od 1.7.2013 2,25Kč/kWh x 5000 = 11.250,- Kč / rok, ušetřím cca 1/3 tj. 1,6MWh á 4,-Kč Nenakoupím za 6.400,- Kč za rok, roční CF je tedy celkem 17.650,- Kč/rok Návrh akumulace: Denní potřeba =15kWh el. energie, v létě mi FVE 5kWp vyrobí až 50kWh denně Akumuluji část 30kWh a vytvořím tím zásobu na 2 neslunečné dny = vynikající!! IN náklad na 1 kwh AKU (asi 100Ah) je při řešení např. Lipol baterií na AKU FVE vhodné, je cca 300.000,- CZK, což je 2 násobek investice vlastní FVE elektrárny!!! Uvažujme tedy investičně reálnou hodnotu akumulační schopnosti ve výši 5kWh. Při denní spotřebě cca 15 kwh mám alespoň 5 kwh uloženo na noční spotřebu.
Ekonomický rozbor akumulačně - hybridního systému rod. domu Rekapitulace: RD - spotřeba 5MWh ročně, 420 kwh měsíčně, 15 kwh denně, navržená FVE 5kWp, návrh AKU 5kWh Ekonomika: Roční náklad na el. energii 5.000 x 4,- = 20.000,- Kč/rok Výnos FVE v ZB á 2,25 - tj. 5.000 x 2,25 = 11.250,- Kč/rok Úspora spotřeby : cca 1/3 po instalaci FVE + 1/3 cca po instalaci AKU Celkem úspora za NEnakoupenou el. energii: 2/3 z 5 MWh = 3,5 MWh/rok, Při sazbě cca 4,- Kč /kwh =3500x4 = 14.000,- Kč za rok Investice / návratnost : IN na FVE 5kWp. 150.000,- Kč IN na AKU 5kWh.. 50.000,- Kč IN celkem :.200.000,- Kč Roční CF: 11.250 inkaso ZB z FVE +14.000 za NEnakoupenou = 25.500,- Kč/rok 1. doba návratnosti FVE: Ts = 150 : 11,25 + 6 = 8,5 roků 2. doba návratnosti FVE + AKU: Ts = 200 : 11,25+14 = 7,8 roků
Popis akumulačně - hybridního systému RD s tepelným čerpadlem Rekapitulace: RD - spotřeba el. energie 5MWh ročně, 420kWh měsíčně, návrh FVE 10 kwp Vytápění: spotřeba 2500m3 ZP ročně na UT a ohřev TUV, návrh AKU 10kWh Ekonomika: Roční náklad na elektr. energii: 5.000 x 4 = 20.000,- Kč/rok Roční náklad na UT a TUV v ZP : 2.500x17 = 42.500,- Kč/rok Výnos FVE 10kWp ZB : 1,88=10.000 x 1,88 = 18.800,- Kč/rok Změna UT a TUV na TČ: ročně ZP - 2500x10,55 = 26.373 kwh za rok TČ s COP 3 roční spotřeba el. energie 8.800 kwh Úspora spotřeby : cca 1/3 po instalaci FVE, + 1/3 po instalaci AKU Celkem úspora za NEnakoupenou el. energii: 2/3 z 5 MWh = 3,5 MWh/rok, Při sazbě cca 4,- Kč /kwh = 3.500 x 4 = 14.000,- Kč za rok Investice / návratnost : IN na FVE 10kWp. 300.000,- Kč IN na TČ 5/15 kw 150.000,- Kč + Mont. 30.000,- IN na AKU 10kWh..100.000,- Kč, celkem: 580.000,- Roční CF: 18.800 ZB z FVE +14.000 za NEnakoup. El. energii + 42.500 ZP = 75.300,- Kč/r Změna sazby za D56d á cca 2,75kč/kWh, tj. 2 + 4 MWh = 6x2750 =16.500,- Kč/r Výsledné celkové roční CF... 58.800,- Kč Prostá doba návratnosti: FVE + AKU + TČ: Ts = 580 : 58,8 = 9,9 roků
Energetická bilance ohřevu TV pro 22 BJ. a ročního průběhu výroby FV energie - použití tepelného čerpadla COP 3
Technologické schéma hybridní technologie RD Technologické schema hybridního systému FVE VET Control DC Sít NN 4 Q kwh AC kwh Power UNI Box G AC kwh HOME Energy Master System E KJ TUV UT G TČ E -mobil AKU Ext
1. Varianty hybridních systémů - ZB v Cú od 3.Q 2013
2. Varianty hybridních systémů - bez ZB Cú 1.Q 2014
3. Varianty hybridních systémů - NET Metering výhled od 2015
Výstup SW EFEKT v. 3.1 návratnost investice 600 Průběh cash flow investora 500 400 300 200 100 0-100 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033-200 -300 tis. CZK Rok Hotovostní tok běžného roku (CF) Kumulovaný CF Kumulovaný diskontovaný cash flow 800 600 400 200 0-200 2013 20142015 2016 20172018 2019 20202021 2022 20232024 2025 20262027 2028 20292030 2031 20322033-400 -600-800 tis. CZK Rok Kumulovaný diskontovaný CF
Udržitelný rozvoj společnosti Chytrá města chytrá energie
Rozvoj a podpora elektromobility Cílem : Energie z OZE přímo v místě výroby uplatněná v elektromobilech!!
Nabíjení elektromobilů Od 08 2013 je Asociací elektromobilního průmyslu připravována u ČEZ a EON : sazba nabíjení pro majitele nebo provozovatele elektro mobilních prostředků - min. 2 x 4 hodiny nabíjení v NT! na MPO připraven Národní akční plán čisté mobility Počet elektromobilů v ČR : cca 250 počet skůtrů a elektrokol : 25.000
Systém WPPS Spojením fotovoltaických panelů, speciální větrné turbíny,speciálně vyvinutého měniče a bateriového systému se podaří zajistit energetickou soběstačnost. Přes den dodávají energii fotovoltaické panely a po celou dobu větrná turbína. Sofistikovaný měnič: Stavěný jako počítač (modulárně řešený). Součástí měniče je UF Guard, stabilizátor napětí, usměrňovač, nabíječ baterií s kontrolerem nabití, vlastní měnič a inteligentní regulátor provozu. Inteligentní řízení sinusoidy je jedno kolik Vám dává distributor do zásuvky měnič se přizpůsobí. To znamená, že se nestane že elektrárna nevyrábí energii. Možnost řízení dálkovým přístupem (GSM, Internet). Všechny důležité parametry jsou vidět přímo na měniči. Centrální řídící jednotku s UF guardem UF guard kontroluje frekvenci a napětí. (vyžaduje distributor) Větrná turbína: Nezávislost na směru větru Roztáčí se již při rychlosti větru 2,6 m/s Je schopna vyrábět energii i během bouře a nárazovém větru. Pří dosažení maximální rychlosti točení se sama dobrzdí díky aerodynamické brzdě. Jsou téměř neslyšitelné (40 db), je tedy možné je instalovat v zastavěných oblastech. Je postaven na základové betonové patce. Silnostěnná trubka zajišťuje požadovanou odolnost vůči vibracím a krutu. Teleskop složený z trubek prům 300/275/250mm tl. 8mm Baterie: Lithium Yttrium High Power Battery LiFeYPO4 technologie LiFePO s dotováním Fe mřížky Yttriem Kapacita 40Ah plně vyčerpatelná téměř nezávislá na odebíraném proudu při provozu nahradí přibližně 100Ah kapacity olověných baterií Oproti olověným mají lithiové baterie mnohem delší životnost až 8000 cyklů pokud nedojde k podvybití nebo přebíjení. Může být používán při teplotách od -45 C do 85 C. Samovybíjení u těchto článků prakticky neexistuje a mohou být dobíjeny v jakémkoliv stavu vybití (nemají paměťový efekt). LiFeYPO4 baterie mnohokrát zcela nabít a vybít a dokonce i ponechat částečně vybité po kratší úsek několika dní aniž by se to projevilo na jejich životnosti která je minimálně 2000 cyklů Když je nepřetěžujete a nabíjíte a vybíjíte v bezpečném intervalu napětí tak až 8000 cyklů! což odpovídá 8000365 = 22 rokům každodenního cyklování! V praxi to zřejmě bude méně ale zrychlené testy ukazují velmi dobré výsledky. Pro případné zájemce o spolupráci je vytvořen obchodní model prodeje WPPS Kontakt na: kocur@wpps.eu, www.wpps.eu.
Úvěrový produkt - H.E.P.C. Ve spolupráci s renomovanými bankami je připraven úvěrový produkt na financování Hybrid Energy Performance Contracting Zásady úvěru : max. na 10 let při platbě ve stejné výši jako doposud za energie tzn. splátky + doplatek za energie = původní platbě tj. v poměru cca : 90% + 10% = 100% původní platby po ukončení splátek placení pouze 10% původní platby Po celou dobu životnosti technologie min. 10 až 15 let
kontakt: Ing. Milan Hošek, výkonný ředitel a jednatel společnosti E: milan.hosek@activhouse.cz, info@activhouse.cz sídlo firmy: Activhouse cz, spol. s r. o. Prokofjevova 33 623 00 Brno Czech republic, Loc. : 49 11 30 N, 16 32 4 E T: +420 547 381 483 VOIP: +420 534 008 083 M: +420 602 502 985, +420 775 044 404 htpt//www. activhouse.cz