Internetový portál www.tzb-info.cz Energetická soběstačnost Ing. Bronislav Bechník, Ph.D. odborný garant oboru Obnovitelná energie a úspory energie bronislav.bechnik@topinfo.cz www.tzb-info.cz
ΕΝ ΟΙΔΑ ΟΤΙ ΟΥΔΕΝ ΟΙΔΑ Σωκράτης 2
Obsah Ceny energií Soběstačnost částečná a úplná Potenciál OZE Obnovitelné zdroje pro soběstačnost Kombinace obnovitelných zdrojů Řízení spotřeby Akumulace elektřiny 3
Ceny elektřiny Budoucnost lze obtížně odhadovat Ropa však bude pravděpodobně brzy nedostatková IEA odhaduje pokles produkce 6,7 % ročně Důsledek růst cen 4
Ceny elektřiny Cena ropy - roste, zvláště v době konjunktury - snížit ji může jen krize - s cenou ropy jsou svázány ceny ostatních energií
Ceny elektřiny v důsledku rostou ceny kovů Zdroj (data): USGS
Ceny elektřiny i stavebních materiálů Zdroj: Portland Cement Association
Ceny elektřiny Ceny elektřiny vytrvale rostou. Rostly by i bez podpory OZE, při současných cenách silové elektřiny (47 /MWh) se investice do nových konvenčních zdrojů nevyplatí. Aby se nové bloky v Temelíně vyplatily, musela by cena silové elektřiny zůstat nad 60 /MWh. 8
Ceny elektřiny Výkupní ceny v Německu klesají plynuleji pokles je dán zákonem, není garantována návratnost cena je stálá bez ohledu na inflaci 9
Ceny elektřiny kalkulačky parkovací automaty motorová paliva: 3,41 Kč/kWh výkupní cena elektřiny z FV <4 Kč/kWh výrobní náklady (AC) <2 Kč/kWh DC z FV panelů >36 Kč/l cena motorových paliv <40 % - účinnost spalovacího motoru >9 Kč/kWh energie z motoru ~80 % - účinnost alternátoru >11 Kč/kWh elektřina z alternátoru (z elektrocentrály ještě dražší) 10
Energetická soběstačnost Úplná - Ostrovní provoz, nepřipojeno do elektrizační soustavy Částečná - Hybridní systém - s dodávkou nebo bez dodávky do sítě Účetní - Roční výroba > roční spotřeba Důsledná - Včetně další energie v rámci životního cyklu (těžba, výroba, používání, likvidace/recyklace) 11
Energetická soběstačnost Z hlediska velikosti - Individuální (domácnost, firma) - Lokální, komunitní (do úrovně obce) - Regionální Z hlediska služeb - Elektřina - Teplo - Doprava Z hlediska komplexnosti - Jen spotřeba - Včetně výroby zařízení 12
Biomasa + bioplyn + = 13
Biomasa + bioplyn Zdroj: http://www.cenia.cz/ C12572160037AA0F.nsf/$pid/CPRJ78DGTDJA/$FILE/msk.jpg 14
Bioplyn - Využití nespalitelných bioodpadů (kejda, hnůj ) - Ve velkém - I v malém 15
Solární energie Rovnoměrně po celém území ČR Fotovoltaika = elektřina Fototermika = teplo 16
Energie větru - Větrné mapy pro různé výšky nad terénem - V malých výškách - problémy (stromy, budovy) 17
Energie vody - Výhodné lokality pro velké zdroje jsou již obsazeny - Stovky lokalit pro malé zdroje - Není obecně dostupné 18
Geotermální energie - Jediný pokročilý projekt Litoměřice - Malé zdroje jen teplo (i bez tepelného čerpadla) 19
Potenciál OZE Biomasa - kolem 10 t/ha biomasy i více, pšenice 5 t/ha, řepka 3 t/ha - biopaliva 50 až 100 GJ/ha, teplo z biomasy až 200 GJ/ha Fotovoltaika - 1 kwh/wp = 100 až 200 kwh/m2 (až 2000 MWh/ha) Fototermika - 1 až 2 GJ/m 2 (300 až 500 kwh/m 2 ) Vítr - 2 kwh/w i více ve výšce nad 60 m nad terénem - do 1 kwh/w ve výšce kolem 10 m nad terénem 20
Potenciál OZE Zemědělská půda. ha/osobu 0,417 z toho orná půda ha/osobu 0,300 Lesní pozemky ha/osobu 0,257 ostatní pozemky ha/osobu 0,094 Těžba dřeva m 3 /osobu 1,406 jehličnaté m 3 /osobu 1,251 listnaté m 3 /osobu 0,155 Těžba dřeva m 3 /ha 5,476 21
Potenciál OZE Plocha ha Počet obyvatel Hustota obyvatel Osíčko 793 475 60 Bystřice pod Hostýnem 2 680 8 463 316 Bystřice pod Hostýnem (ORP) 16 397 16 000 98 Kroměříž 5 098 28 971 568 Kroměříž (okres) 79 567 107 320 135 Zlín 10 283 75 660 736 Zlínský kraj 396 400 589 030 149 Praha 49 610 1 241 664 2 503 Česká republika 7 886 700 10 505 445 133 22
Globální pohled Zdroj: http://www.inference.phy.cam.ac.uk/sustainable/book/data/powerd/pppersonvspden2.png 23
Globální pohled Zdroj: http://www.inference.phy.cam.ac.uk/sustainable/book/data/powerd/pppersonvspden2.png 24
Fotovoltaika Investiční náklady: - Panely 20 až 30 tis. Kč/kWp - Celá FVE 40 až 50 tis. Kč/kWp Otázky: - Hybridní/ostrovní systém? - Akumulátory - 4000 Kč/kWh a více - Životnost až 15 let nebo 4000 cyklů - Stejnosměrný systém? - Řízení spotřeby (ohřev TV, vytápění ) 26
Fotovoltaika Ekologická fasáda 27
Fotovoltaika 28
Fotovoltaika 29
Fotovoltaika 30
Fotovoltaika 31
Fotovoltaika 32
Fotovoltaika/Fototermika 33
Fototermika Investiční náklady: - Kolektory od 4 tis. Kč/m 2 - Celý systém 80 až 100 tis. Kč Otázky: - Hybridní/ostrovní systém? - Akumulátory - 4000 Kč/kWh a více - Životnost až 15 let nebo 4000 cyklů - Stejnosměrný systém? - Řízení spotřeby (ohřev TV, vytápění ) 34
Malé bioplynové stanice Hermetický septik - Plovoucí plynojem nebo vyrovnávací nádrž - Optimální teplota 36 C - 300 až 500 g CH 4 na kg sušiny - Doba zdržení 60 až 90 dní - Pro vaření cca 1-2 m 3 na osobu 35
Malé bioplynové stanice Investiční náklady - Septik 6 až 10 m 3 30 až 60 tis. Kč - Plynojem 2 až 3 m3 8 až 10 tis. Kč - Kvalitní elektrocentrála 4 kw 30 tis. Kč Otázky: - Životnost motoru? - Skladování plynu? - Tlaková lahev 20 l (4 m3 plynu) 10 tis. Kč (včetně příslušenství) - Čištění plynu? (princip jednoduchý) - Přebytky ohřev TV 36
Malé větrné elektrárny Typy rotorů - Odporové, rozběh při malé rychlosti - Lopatkové kolo - Savoniův rotor - Aerodynamické, vyšší účinnost při vyšších rychlostech - Darreiův rotor - Třílistá vrtule (nejčastěji, bývá i 2, 4 nebo 5) 37
Malé větrné elektrárny Investiční náklady - 1 až 2 kw 30 až 60 tis. Kč i více - Střídač může být společný s FVE Otázky: - Větrné podmínky v malých výškách - Mgr. David Hanslian na TZB-info 38
Mikrokogenerace Kogenerace = elektřina + teplo Mikrokogenerace: 1 až cca 50 kw el Palivo - Obvykle zemní plyn, někdy LPG - není nezávislost - Bioplyn lze použít jen u některých jednotek - V ostatních jedině po přečištění 39
Mikrokogenerace Spalovací motor - Vyspělá technologie Parní stroj - Jednoduchost, možnost kutilství - Účinnost teoreticky do16 % (dvojčinný) - Komerčně není dostupný Stirlingův stroj - Vyšší účinnost, nižší hlučnost - Komerčně dostupné jsou drahé - WhisperGen 1 kw el 8000 (250 tis. Kč) - Vaillant ecopower 4,7 kw el 450 000 Kč - Vitotwin 300-W 1 kw - 40
Práce svalů Vždy k dispozici Relativně malý výkon - Ručně - cca 20 W trvale, - 100 W několik sekund - Pedály - 60 až 100 W trvale, - 500 W několik sekund 41
Kombinace OZE Synergie Příklad: větrná elektrárna + fotovoltaický systém 42
Kombinace OZE Kooperace v rámci komunity (obec) - Mikrosítě - Více nezávislých zdrojů = vyšší bezpečnost dodávek 43
Kombikraftwerk http://www.youtube.com/w atch?v=ozehcypdx2u Kombinace OZE Kooperace zdrojů 44
Kombinace OZE - Jeden zdroj nevýhodné - Kombinace - Kooperace v rámci komunity 48
Řízení spotřeby - Spotřeba energie se nekryje s výrobou - FVE vyrábí jen ve dne - VTE zcela nepravidelně 49
Řízení spotřeby - Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby - Přesun spotřeby v čase akumulace - Přesun spotřeby v místě přenos 50
Řízení spotřeby - Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby - Přesun spotřeby v čase - Přesun spotřeby v místě přenos 51
Řízení spotřeby - Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby - Přesun spotřeby v čase akumulace - Přesun spotřeby v místě přenos 52
Řízení spotřeby - Přímá spotřeba v okamžiku výroby v místě výroby - Přesun spotřeby v čase - Přesun spotřeby v místě přenos 53
Akumulace elektřiny Nízká účinnost akumulátorů - Lithiové 80 až 90 % - Olověné 70 až 80 % - Ale vysoká náročnost výroby a recyklace - Celková účinnost 50 % i méně (při zahrnutí výroby a recyklace) - Cena - Životnost 54
Akumulace Vodík je pouze akumulátor energie - Výroba elektrolýzou vody H 2 O H 2 + ½ O 2 - Účinnost elektrolýzy 70 % - Použití v palivovém článku - Účinnost 40 až 60 % - Celková účinnost cyklu 30 až 40 % - Existují malá zařízení, jsou však velmi drahá - Chybí infrastruktura pro distribuci 55
Akumulace Syntetický metan e-gas rovněž akumulátor - Výroba z vodíku a oxidu uhličitého: CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2 H 2 O - Účinnost kolem 60 % (včetně výroby vodíku) - Použití v palivovém článku nebo ve spalovacím motoru - Celková účinnost cyklu 25 až 30 % - Zařízení jen pro velké výkony - V podstatě zemní plyn = lze použít vybudovanou infrastrukturu včetně podzemních zásobníků 56
Akumulace služby Nepotřebujeme energii, požadujeme služby, které nám energie poskytuje Některé služby akumulovat lze příjemnou teplotu v bytě, příjemnou teplotu vody na koupání, odpovídající teplotu v chladničce ve většině případů je akumulace služby efektivnější, než akumulace elektřiny Některé energetické služby akumulovat nelze světlo, počítač, video, televize = je nutno akumulovat elektřinu (nebo použít doplňkový zdroj) 57
Akumulace služby Akumulace energetických služeb - Teplo (teplá voda, teplo ve stavebních konstrukcích) - Akumulace chladu moderní chladničky vydrží až 36 hodin bez proudu, s využitím chladicích a mrazicích vložek lze tento čas výrazně prodloužit. 58
Snížení nároků na akumulaci Komplexní optimalizace - 1950: standardní stavba + dobře izolovaný velký akumulátor - Optimalizace velikosti akumulátoru a tloušťky izolace + 59
Snížení nároků na akumulaci Komplexní optimalizace - 1990 pasivní dům = akumulace tepla v dobře zateplených stavebních konstrukcích - Optimalizace celého systému stavba + zdroj tepla 60
Snížení nároků na akumulaci - 200 W běžný příkon stolního počítače - <10 W příkon kvalitních ultrabooků Obsahuje akumulátor Ultrabook až 10 hodin 61
Snížení nároků na akumulaci Zvyšování efektivnosti využití energie - 75 W žárovka - 20 W zářivka - 15 W - LED 62
Snížení nároků na akumulaci V současnosti jsou na trhu technická zařízení, která ještě před několika lety neexistovala, poptávka po nich vznikla až na základě štítkování: Mraznička Liebherr GTP 2756 Energetická třída A+++ Index energetické účinnosti 21,9 Spotřeba 124 kwh/rok 0,347 kwh/24 h Příkon 40 až 50 W* Rozměry (v x š x h) Užitný objem Množství ke zmrazení Skladovací doba při poruše Klimatická třída Hmotnost 919x1288x760 240 l 25 kg/24 h 124 h SN-T 62 kg Výroba od 10. 1. 2011 *změřeno, při rozběhu špičkově až 500 W Jaký bude vliv štítkování u budov? 63
Děkuji za pozornost Energetická soběstačnost Ing. Bronislav Bechník, Ph.D. odborný garant oboru Obnovitelná energie a úspory energie bronislav.bechnik@topinfo.cz www.tzb-info.cz