Energetické služby a poradenství - ADAM

Energetické služby a poradenství - ADAM

Energetické služby a poradenství
Energetické služby a poradenství
pro 4. ročník středních odborných škol
Učební texty pro studijní obor
Technik energetických zařízení budov
Energetické služby a poradenství
O projektu REFUGE
Projekt REFUGE – Renewable Energy for Future Generations – Obnovitelná energie pro
budoucí generace – byl podpořen v rámci Programu celoživotního vzdělávání,
podprogramu Leonardo da Vinci – mnohostranné projekty Přenosu inovací v roce 2011
pod číslem 11310 1618.
Projekt realizoval EkoFond, neinvestiční fond zřízený Slovenským plynárenským
průmyslem (SPP). Partnery projektu byly školicí a konzultační firma IDEC S.A. z Řecka,
Integrovaná střední škola z České republiky, SOŠ elektrotechnická Trnava, Spojená škola
Kremnička Banská Bystrica, SOŠ technická Prešov a Státní institut odborného vzdělávání
SR.
Hlavními cíli projektu bylo identifikovat a analyzovat nová povolání v oblasti obnovitelné
energie, připravit školení pro výchovné a kariérní poradce o nových povoláních a připravit
učební texty zaměřené na oblast obnovitelných zdrojů pro studijní obor technik
energetických zařízení budov vyvíjený EkoFondem spolu se zapojenými středními školami
a Státním institutem odborného vzdělávání (ŠIOV). Více informací o projektu na
www.refuge.ekofond.sk.
Tento projekt je financován Evropskou komisí z Programu celoživotního vzdělávání. Za
obsah tohoto učebního textu odpovídají autoři. Učební text nereprezentuje názor Evropské
komise a Evropská komise neodpovídá za použití informací, které jsou jeho obsahem.
Energetické služby a poradenství
O projektu Technik energetických zařízení budov
EkoFond, neinvestiční fond, zřízený Slovenským plynárenským průmyslem,
a. s., od roku 2009 řídí průřezový středoškolský obor s výučním listem a
maturitou Technik energetických zařízení budov (TEZB). Podnět k jeho
vytvoření přišel přímo z praxe – od odborníků působících v energetickém
sektoru, kteří dlouhodobě avizovali nedostatek technických odborníků se
zaměřením na energetiku budov. Energetický sektor jako jeden z klíčových
pilířů každé ekonomiky nabízí žákům mimořádně perspektivní a vysoce
kvalifikované řemeslo.
EkoFond v rámci tohoto projektu realizoval vybudování moderních
odborných pracovišť, kde se žáci mohou prakticky učit instalovat energeticky
efektivní technologie na bázi obnovitelných zdrojů energie (OZE) a plynu.
Dále podpořil odborné vzdělávání pedagogických pracovníků a mistrů
odborného výcviku, a také přípravu a vydání učebních textů. Projekt byl
podpořen částkou vyšší než 800 000 eur.
Absolventi studijního odboru TEZB budou mít široké uplatnění nejen v
oblasti plynárenství, ale i v oblasti energetického poradenství a služeb při
koupi, instalaci, servisu a údržbě energetických zařízení do domácností a
malých provozů. Vědomosti a zručnosti získané během studia umožní
budoucím zákazníkům těchto absolventů přímo uspořit energii
spotřebovávanou v jejich domácnosti nebo při provozu malých budov.
Energetické služby a poradenství
Autoři: Kolektiv autorů
Vydal: EkoFond, n.f., Mlynské Nivy 44/a, 825 11 Bratislava
Všechna práva vyhrazena
Doslovný ani částečný přepis tohoto materiálu není povolen bez předcházejícího
písemného souhlasu vydavatele EkoFond, n.f.
Energetické služby a poradenství
Kolektiv autorů
Energetické služby a poradenství
pro 4. ročník středních odborných škol
Učební texty pro studijní obor
Technik energetických zařízení budov
Bratislava 2013
Energetické služby a poradenství
OBSAH
OBSAH .......................................................................................................................... 6
Seznam použitých zkratek .............................................................................................. 9
Předmluva ..................................................................................................................... 10
1
Základní pojmy...................................................................................................... 11
2
Zdroje energie........................................................................................................ 11
3
Neobnovitelné zdroje energie ................................................................................ 13
Primární zdroje energie - přírodní................................................................ 13
3.1
4

Uhlí .......................................................................................................... 13

Ropa ........................................................................................................ 15

Zemní plyn .............................................................................................. 18

Jaderná energie - uran ............................................................................. 26
3.2
Sekundární zdroje energie – umělé .............................................................. 27
3.3
Nekonvenční zdroje energie ........................................................................ 28
Obnovitelné zdroje energie ................................................................................... 28
4.1
Energie vody ................................................................................................ 29
4.2
Energie Slunce ............................................................................................. 30
4.3
Energie větru ................................................................................................ 32
4.4
Geotermální energie ..................................................................................... 32
4.5
Energie z biomasy ........................................................................................ 33
5
Alternativní zdroje energie .................................................................................... 33
6
Spotřeba energie ve světě a na Slovensku ............................................................. 35
7
Energetická legislativa .......................................................................................... 39
7.1
Energetická legislativa EU ........................................................................... 39
7.2
Legislativa Slovenské republiky v oblasti energetiky ................................. 41
7.3
Instituce SR v oblasti energetiky ................................................................. 42
8
Energetická efektivnost ......................................................................................... 45
9
Energetické služby ................................................................................................ 46
9.1
Zpracování energetických analýz a energetických auditů ........................... 47
9.2
Návrhy projektů zaměřených na efektivnost při využívání energie a jejich
realizace (EPC projekty) .............................................................................. 50
9.3
Provoz a údržba energetických zařízení, ..................................................... 55
9.4
Monitorování a hodnocení spotřeby energie................................................ 56
9.5
Zabezpečení paliv a energie k účelu poskytování výkonů hlavně v oblasti
kvality vnitřního klimatu v budovách, osvětlení i provozu zařízení, která
spotřebovávají energii .................................................................................. 57
Dodávka energetických zařízení .................................................................. 58
9.6
10 Energetické poradenství ........................................................................................ 58
11 Racionalizace spotřeby energie ............................................................................. 58
12 Energeticky úsporná zařízení ................................................................................ 63
12.1 Kombinovaná výroba (kogenerace) ............................................................. 63

Systémy kombinované – paroplynové cykly .......................................... 65

Systémy s parní turbinou ......................................................................... 66

Systémy se spalovací turbinou ................................................................ 68

Systémy se spalovacím motorem ............................................................ 70

Trigenerace .............................................................................................. 71

Mikroturbiny ........................................................................................... 72

Stirlingův motor ...................................................................................... 73

Palivové články ....................................................................................... 75

Parní stroj ................................................................................................ 78

Rankinův organický cyklus ..................................................................... 78
12.2 Tepelná čerpadla .......................................................................................... 80

Kompresorová tepelná čerpadla .............................................................. 80

Absorpční tepelná čerpadla ..................................................................... 83

Zeolitové tepelné čerpadlo ...................................................................... 85

Využití solární energie se zemním plynem v domácnosti....................... 86
13 Vliv zateplení domu na úspory energie ................................................................. 87
Použitá literatura ........................................................................................................... 92
Seznam použitých zkratek
CVS
– centrum veřejné správy
DS
– distribuční soustava
EN
– evropská norma
ESO
– efektivní, spolehlivá a otevřená státní správa
EU
– Evropská unie
FV
– fotovoltaika
FVP
– fotovoltaický panel
HDP
– hrubý domácí produkt
HEP
– hydroenergetický potenciál
IBV
– individuální bytová výstavba
IEA
– Mezinárodní energetická agentura
IIASA – Mezinárodní institut pro aplikovanou systémovou analýzu
IPCC – Mezivládní panel pro změny klimatu
JE
– jaderná elektrárna
KGJ
– kogenerační jednotka
MRK – maximální rezervovaná kapacita výkonu
OECD – Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj
OKV – oborový kalkulační vzorec
OP
– obstavěný prostor
OZE
– obnovitelné zdroje energie
PSN
– přímé zpracovací náklady
PSV
– přidružená stavební výroba
PEZ
– primární energetické zdroje
RK
– rezervovaná kapacita výkonu
RU
– rozpočtový ukazatel
SN
– zpracovací náklady
SNV
– zpracovací náklady výroby
SSE–D – Stredoslovenská energetika - distribúcia, a.s.
STN
– Slovenská technická norma
TEU
– technicko-ekonomický ukazatel
THU – technicko-hospodářský ukazatel
TUR
– trvale udržitelný rozvoj
TV
– teplá voda (ohřátá pitná voda)
ÚOŠS – ústřední orgán státní správy
ÚPVS – Ústřední portál veřejné správy
URC – ukazatel průměrné rozpočtové ceny
VRN – vedlejší rozpočtové náklady
WEC – World Energy Council (Světová energetická rada)
ZRN
– základní rozpočtové náklady
Předmluva
Svět denně potřebuje obrovské množství energie. Lidé musí někde topit, někde
chladit, v noci svítit, cestovat, přepravovat zboží, pěstovat a vyrábět potraviny, či obrovské
spektrum spotřebního zboží. Energetické zdroje, kterými potřeby dosud pokrývali, se však
postupně vyčerpávají, ale nové, které by je nahradily, se získávají či objevují velmi těžce.
Slovenská republika je na dovozu primárních energetických zdrojů absolutně
závislá. Nakupovat musí (v procentuálním vyjádření) nukleární palivo – 100 %, ropu – 99
%, uhlí – 80 % a zemní plyn – 97 %.
To jsou hlavní důvody, proč je nutné s energií nakládat rozumně a využívat ji
maximálně efektivně.
Profese technik energetických zařízení budov je na Slovensku nová. Žáci přebírají
učivo, které jim dává přehled o energetice všeobecně, o jednotlivých formách energie,
jejích vlastnostech, způsobu a možnostech jejího racionálního využití, ale i základní
přehled evropské a slovenské legislativy. V praktické části přípravy se žáci seznamují se
základními energetickými zařízeními v domácnostech, různých institucích či výrobních
podnicích. Mají možnost seznámit se teoreticky, ale i prakticky s novými, moderními a
úspornými technologickými novinkami, jimiž jsou vybaveny speciální učebny.
Absolventi střední odborné školy tohoto zaměření by se v praxi měli zařadit mezi
pracovníky v oblasti energetiky, kde budou v roli např. energetika, energetického poradce
či energetického auditora aktivně hledat cesty ke snižování energetické náročnosti v široké
paletě odběratelů – od průmyslového odběratele po domácnosti.
1 Základní pojmy
Energie je fyzikální veličina, která je charakterizovaná jako schopnost hmoty (látky
nebo pole) konat práci. Energie je slovo vytvořené fyziky v polovině devatenáctého století,
z řeckého energeia (vůle, síla či schopnost k činům).
Energie jako vlastnost hmoty a kvantitativní míra pohybu vyjadřuje schopnost
hmotných systémů vykonávat práci na základě vnitřních změn. Energie neexistuje
odděleně od hmoty a projevuje se jen spolu s jinými vlastnostmi hmotných systémů. Podle
hmotného systému, na který se energie váže, rozlišujeme druhy energetických zdrojů.
Stejná forma energie se může vázat na více nosičů energie, například chemická forma je
obsažena v uhlí, ropě, zemním plynu, ale i v biomase
Energie se nedá vyrobit a ani zničit, lze ji jen změnit na jinou formu. Podle teórie
relativity jsou hmota a energie ekvivalentní, protože hmotě přisuzujeme energii o hodnotě
E= m.c2. Z toho vyplývá, že i v nejmenších částečkách existuje jistý druh pohybu, jehož
mírou je m.c2. Tuto okolnost je třeba si uvědomit při používání pojmu energie.
Z fyzikálního hlediska je nesprávné používání množného čísla tedy „energií“, i když
hovoříme o využití více forem energie v jednom konkrétním případě, například elektřině,
teple apod. Dostatečné energetické zdroje však na to nejsou.
2 Zdroje energie
Zdroje energie (správněji nosiče energie) lze rozdělit podle různých kritérií.
Podle původu je dělíme na:
-
primární zdroje, které jsou k dispozici v přírodě (např. mechanická energie vody,
chemická energie paliv, jaderná energie prvků – uranu a thoria, které lze štěpit). Z
pohledu na chemické složení je můžeme rozdělit na dvě skupiny:
• organické – kaustobiolity (uhlí, ropa, plyn, rašelina, bituminozní (asfaltické) písky
a břidlice),
• anorganické – minerální (uranová ruda).
– sekundární zdroje energie – získávají se postupností přeměn primárních zdrojů
energie. Např. spálením uhlí v kotli vzniká teplo, které se jako sekundární zdroj dále
využívá pro ohřev. Sekundární, tedy umělé zdroje energie jsou například:
• produkty štěpné reakce v reaktorech (235U nebo 239Pu vzniklé z 238U),
• plyny z technologických procesů (koksárenský, svítiplyn, generátorový plyn
syngas, kychtový plyn) a další.
Podle tradice je časté dělení zdrojů energie na :
– konvenční
(tradiční),
využívané
v minulosti
i současnosti.
Konvenční
neobnovitelné zdroje v podstatě představují pilíře světové energetiky z pohledu
výroby tepla, výroby elektrické energie a zdroje energie pro dopravu. Přibližně 90
% energie vyprodukované ve světě pochází z uhlí, ropy a plynu.
– nekonvenční (alternativní) – všechny energetické zdroje, které v té které oblasti
využití nahrazují, resp. snaží se zastoupit energetické zdroje běžně využívané
(tradiční zdroje energie), které nejsou zatím velmi rozšířené z různých technických
i ekonomických důvodů, ale v budoucnu se předpokládá, že se jejich podíl bude
zvyšovat (slunce, vítr, voda, biomasa apod.).
Tato i další kritéria lze vzájemně kombinovat.
Podle obnovitelnosti dělíme energetické zdroje na:
-
neobnovitelné zdroje energie. Jsou za ně považovány také zdroje energie, jejichž
vyčerpání může nastat v horizontu stovek let, nebo jejichž případné obnovení by
trvale o mnoho déle. Neobnovitelné zdroje energie jsou tedy v čase a prostoru z
pohledu délky lidského života a potřeb společnosti vyčerpatelné.
-
obnovitelné zdroje energie, které jsou z pohledu délky lidského života a potřeb
společnosti nevyčerpatelné.
Toto dělení vychází z kritéria obnovitelnosti, které zohledňuje míru vyčerpatelnosti
zdrojů z pohledu časových dimenzí a potřeb lidské společnosti.
Kritérium obnovitelnosti není absolutní a je především funkcí času. Pokud by se
uvažovalo s časovým intervalem řádově stovek milionů nebo řádově miliard let, pak by
uhlovodíková paliva byla obnovitelným zdrojem energie (za předpokladu cyklického
charakteru střídání geologických epoch), přičemž uhlík a vodík jsou ve svém přirozeném
cyklu ukládání sluneční energie do vazeb chemických sloučenin (cestou fotosyntézy) a
kaustobiolity by byly jistým druhem zušlechtěné – koncentrované a dlouhodoběji
konzervované biomasy.
Opačným případem je například intenzivní využívání dendromasy (dřevní hmoty),
způsobem, který neumožňuje ani přirozenou ani umělou obnovu porostu a v konečném
důsledku vede k degradaci ekosystému, jehož obnova si následně vyžádá neporovnatelně
delší časové období. V tomto případě má dendromasa charakter neobnovitelného zdroje
energie. Při spalování dendromasy, v procese jejího energetického využívání, dochází k
uvolnění chemických látek, původně vázaných na jakoby konstantní množství hmoty
obnovujícího se porostu, do oběhu obdobným způsobem, jak k tomu dochází například při
spalování uhlí, avšak v úměrně menším měřítku, jehož dopady však mohou mít i globální
charakter (dopad závisí jen na množství uvolněných prvků), které je do značné míry dané
velikostí uvažovaného exploatovaného území.
3 Neobnovitelné zdroje energie
Mezi neobnovitelné zdroje energie patří především primární zdroje energie. Lze
konstatovat, že jsou zároveň i konvenčními (tedy tradičními) zdroji energie. Tuto skupinu
tvoří hlavně fosílni paliva. Fosilní paliva jsou nerostné suroviny, které vznikly přeměnou
odumřelých zbytků rostlin a těl živočichů bez přístupu vzduchu. Tato paliva vytvářela
sama příroda během několika milionů let.
Fosilní paliva jsou soustředěné zdroje chemické energie. Když hoří, část jejich
chemické energie se uvolňuje ve formě tepla. Považují se za vyčerpatelný neobnovitelný
zdroj energie, protože podmínky vhodné pro jejich vznik, jaké byly v dávné minulosti, se
už zřejmě nebudou opakovat. Mezi nejvýznamnější fosilní paliva patří především uhlí,
ropa, zemní plyn a rašelina.
Patří sem i jaderná energie, protože přirozené přírodní zásoby štěpných materiálů
jsou též vyčerpatelné.
3.1
Primární zdroje energie - přírodní
Primární zdroje energie se získávají přímo v přírodě a neprošly žádným procesem
přeměny. Lze je zařadit do skupiny konvenčních, tedy tradičních zdrojů energie. Mezi
nejvýznamnější primární (konvenční) neobnovitelné zdroje energie patří fosilní paliva,
tedy uhlí, ropa, zemní plyn, uran.
 Uhlí
Uhlí je černá nebo hnědočerná hořlavá hornina. Získává se z povrchových nebo
hlubinných dolů a používá se především jako palivo. Uhlí je složeno především z uhlíku,
obsahuje však rozmanité složky, včetně sirných sloučenin. Vzniklo z rostlinných a
živočišných zbytků, které se uložily v anaerobním vodním prostředí, kde nízký obsah
kyslíku zabraňoval jejich hnití (úplnému rozkladu a oxidaci).
Hnědé a černé uhlí se od sebe liší geologickým věkem a vlastnostmi. Mladší hnědé
uhlí obsahuje méně uhlíku a má menší výhřevnost. Častěji též obsahuje nepříjemné
příměsi, z nichž nejznámější jsou sloučeniny síry. Starší černé uhlí obsahuje více uhlíku a
má vyšší výhřevnost. Nejkvalitnější uhlí se nazývá antracit. Fyzikální a chemické
vlastnosti uhlí závisí na intenzitě a času působení biologických a geologických faktorů.
Geologicky nejstarší uhlí s vyšší výhřevností (asi nad 24 MJ kg-1) nazýváme černé, s nižší
hnědé. Nejmladší tuhé fosilní palivo je lignit.
Druhy uhlí:

lignit – hnědé uhlí, je nejméně kvalitní druh uhlí,

hnědo-černé – je kombinací vlastností černého a hnědého uhlí,

černé uhlí – je charakteristické vysokou hustotou,

antracit – nejkvalitnější uhlí.
Uhlí se těží podzemním komorováním nebo stěnováním uhelnými kombajny, hnědé
uhlí i povrchově velkorypadly. Povrchově se těží hnědé uhlí hlavně na severozápadě Čech
a ve východním Německu. Ročně se ho ve světě vytěží asi 3,5 miliardy tun. Zásoby uhlí
jsou mnohem vydatnější než zásoby dražších paliv, jako jsou ropa a zemní plyn. Pro
porovnání jde téměř o čtyřnásobek spotřeby železné rudy (0,9 miliardy tun). Nové techniky
pravděpodobně umožní v budoucnu dobývat uhlí i tam, kde se to dnes z ekonomických
důvodů nevyplatí. Odborníci se domnívají, že současné metody dovolují ekonomicky těžit
jen přibližně 12 % známých světových zásob. Na Slovensku je jen hnědé uhlí, kterého je
relativní dostatek ještě na několik desetiletí.
Použití
Uhlí je nejčastěji používaným tuhým palivem k výrobě tepla a elektřiny spalováním.
V Číně a Indii se ročně spotřebuje 1600 milionů tun uhlí a předpokládá se, že v roce 2025
vzroste jeho spotřeba na 2700 milionů tun ročně. V USA se každoročně spotřebuje
miliarda tun uhlí, z toho až 90 % na výrobu elektrické energie.
Obr. č. 1 Tepelná elektrárna - výroba elektřiny z uhlí
Environmentální rizika
Při spalování uhlí vzniká oxid uhličitý spolu s proměnlivým množstvím oxidu
siřičitého v závislosti na kvalitě zpracovávaného uhlí. Oxid siřičitý reaguje s vodou za
vzniku kyseliny siřičité. Když se dostane do atmosféry, reaguje s vodní párou a vznikají
kyselé deště. Emise z uhelných elektráren představují největší umělý zdroj oxidu
uhličitého, čímž výrazně přispívají ke globálnímu oteplování. Uhlí obsahuje mnoho
toxických prvků včetně arzenu a rtuti, které jsou velmi nebezpečné, když se dostanou do
ovzduší.
Závažnými negativními vlivy tepelných elektráren na životní prostředí jsou hlavně
tuhé emise (popílek) a plynné emise (oxidy uhlíku, dusíku a síry), které se významně
podílejí na tvorbě skleníkových plynů a kyselých dešťů. Odpadní teplo způsobuje změny
mikroklimatu (mlhy, mrholení, námrazy, náledí).
 Ropa
Když se člověk ohlédne okolo sebe, zjistí, že mnoho věcí souvisí s ropou – od
oblečení, přes zařízení pro domácnost, pesticidy, umělá hnojiva, obaly potřebné na jejich
celosvětovou distribuci, o těžkém průmyslu a dopravě ani nemluvě. Dokonce i výroba
solárních panelů a větrných turbin vyžaduje ropu. Lidstvo je v současnosti jednoduše na
ropě závislé.
Ropa je největší primární zdroj energie ve světě a představuje asi 35 % celkové
primární spotřeby. Problém je, že moderní společnost je na ropě závislá ve všech oblastech
života a že zásoby ropy se rychle vyčerpávají. Navíc, téměř dvě třetiny ropy se
spotřebovávají jako palivo v dopravě, proto je do budoucna ropu velmi těžké nahradit
jinými zdroji energie.
Obr. č. 2 Podíly spotřeby ropy v letech 1973 a 2007
Popis a složení
Ropa je hnědá až nazelenalá hořlavá kapalina tvořená směsí organických sloučenin,
hlavně uhlovodíků a především alkánů. Vznikla pravděpodobně rozkladem zbytků
pravěkých rostlin a živočichů. Nachází se ve vrchních vrstvách zemské kůry – nejčastěji v
oblasti kontinentálních šelfů. Je základní surovinou petrochemického průmyslu. Naleziště
ropy jsou pod nepropustnými vrstvami, v hloubkách až 8 km pod zemským povrchem.
Ropa při těžbě buď vyvěrá pod tlakem, nebo se čerpá. Vyskytuje se společně se zemním
plynem.
Mezi základní technologické charakteristicky ropy patří hustota stanovená při teplotě
20 °C a atmosférickém tlaku, s korekcí na teplotu 4 °C (kvůli změnám hustoty vody).
V závislosti na obsahu rozpuštěných látek se pohybuje v rozmezí od 0,61 – 0,85 g/cm³
pro lehké ropy, 0,85 – 0,93 g/cm³ pro středně těžké až 0,93 – 1,05 a víc g/cm³ pro
velmi těžké ropy. Výhřevnost ropy se pohybuje v rozmezí 43 – 47 MJ/kg
Využití ropy
Ropa se zpracovává v rafineriích. Základem zpracování ropy je frakční destilace.
Různé frakce se uvolňují při různých teplotách, od nejlehčích po nejtěžší. Nejlehčí jsou
plynné uhlovodíky (metan, propan, butan), další jsou benzín, petrolej, letecký benzín,
motorová nafta, lehký topný olej, mazací oleje a zbytek je mazut. Z ropy se vyrábějí
hlavně paliva, chemikálie používané k výrobě plastů, léků a hnojiv a topné oleje.
Ropa a výrobky z ní jsou základním palivem pro dopravu a surovinou pro výrobu
plastů. Vyrábějí se z ní i některé léky, hnojiva a pesticidy. Chudší země používají ropné
produkty i k výrobě elektřiny. Po zpracování surové ropy vzniká široká paleta produktů, či
už primárních nebo sekundárních, jako např.: metan, etan, propan, butan, automobilové
palivo LPG, benzín, petrolej, plynový olej, nafta, lehký topný olej i mazací oleje.
Zásoby ropy
V případě, že by byl udržen současný roční objem těžby ropy, vystačí oficiálně
udávané známé zásoby ropy na dalších 43 let. Hlavními problémy jsou:

předpoklad stálé úrovně těžby

věrohodnost oficiálních údajů o ropných rezervách.
Mezi lety 1980 a 2004 se oficiálně udávané rezervy zvýšily ze 667 na 1 189 giga
barelů bez toho, aby to doprovázel odpovídající trend v objevech nových ropných
nalezišť. Neexistuje žádná nezávislá kontrola hodnověrnosti čísel, která o svých zásobách
uvádějí státy jako Rusko, Saudská Arábie, Emiráty, Kuvajt, Irán, Venezuela, Nigérie
a další země. Odhaduje se, že světové zásoby ropy mohou být proto nadhodnoceny až
o jednu třetinu.
Hubbertova teorie ropného vrcholu, tzv. peak oil, je kontroverzní teorie
zabývající se dlouhodobými předpověďmi spotřeby a vyčerpání ropy.
Obr .č. 3 teorie ropného vrcholu
Tvrdí, že zdroje ropy nejsou obnovitelné, a proto úroveň těžby ropy musí
nevyhnutelně dosáhnout svého vrcholu, a potom začne klesat. Těžba ropy podle této
teorie sleduje tzv. Hubbertovu křivku. Nejvíc kontroverzní na této teorii je datum, kdy
má tento vrchol nastat.
Americký geolog M. King Hubbert zpozoroval, že nejvíc amerických nalezišť
ropy bolo objeveno začátkem 30. let 20. století a v roce 1956 předpověděl, že těžba
ropy v USA dosáhne vrcholu okolo roku 1970. Skutečně, v roce 1971 dosáhla těžba
ropy v USA svého vrcholu a od té doby stále klesá.
Tato teorie neznamená, že se po ropném vrcholu ropa náhle vyčerpá, ale že se
její těžba bude postupně snižovat. Vzhledem ke skutečnosti, že se ropa ve větším
měřítku začala těžit asi před 150 lety, se dá očekávat, že zhruba stejný čas by mohla
pokračovat i po dosažení vrcholu. Problém je právě v postupně se zmenšujících
objemech těžené ropy, které znamenají budoucí razantní vzrůst její ceny. Ropný
vrchol se proto též někdy nazývá „konec levné ropy“.
Na Slovensku se roponosná souvrství nacházejí v Záhorské nížině. Prvním
objeveným ložiskem byly Gbely. Ropa byla nalezena i na více místech ve flyšovém
pásmu (potvrzeno vrty) např. Miková na východním Slovensku, známý přirozený
výtok v Korni na Kysucích. Známé jsou i výskyty vázané na výtoky jodobromových
solanek např. Slaná Voda u Oravské Polhory a jinde[.
 Zemní plyn
Zemní plyn paří v současnosti mezi nejvýznamnější fosilní paliva ve skupině
neobnovitelných energetických zdrojů, které se vzhledem ke svým vlastnostem
využívá velmi širokospektrálně.
Složení zemního plynu
Zemní plyn naftový se těží z přírodních plynových nebo ropo-plynových ložisek
a po úpravě, tj. po zbavení mechanických a kapalných příměsí, se dodává do
plynovodní soustavy.
Po chemické stránce jde o přírodní směs plynných látek, kterou v podstatné míře
tvoří uhlovodíkové plyny s převažujícím obsahem metanu
(70 až 98 %). Dalšími složkami jsou vyšší uhlovodíky od
propanu až po hexan, resp. vyšší uhlovodíky, a určitým
procentem jsou zastoupeny i neuhlovodíkové plyny. Mezi
neuhlovodíkové plyny, které se nacházejí v zemním plynu,
patří především dusík a oxid uhličitý, ale mohou být přítomny (v minimálním
množství) i kyslík, vodík a hélium.
Zemní plyn je tedy směs hořlavých (uhlovodíky) a nehořlavých (inerty) složek,
které při spalování se vzduchem nebo kyslíkem uvolňují teplo. Proto se používá
především k výrobě tepla. Je lehčí než vzduch, bez barvy, bez chuti a bez zápachu,
proto se při úpravě přidává odorant – zápachová látka, aby byl v ovzduší
identifikovatelný.
Chemické složení plynu se pravidelně kontroluje metodou kvantitativní plynové
chromatografie na procesních nebo laboratorních plynových chromatogramech.
Fyzikálně chemické vlastnosti, tj. hustota, relativní hustota, energetická hodnota a
Wobbeho index, se pro účely kontroly jakosti neměří přímo, ale stanovují se výpočtem
ze zjištěného chemického složení ve smyslu platné technické normy ISO 6976 Natural
gas-Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from
composition (Zemní plyn-Výpočet tepelných hodnot, hustoty, relativní hustoty a
Wobbeho indexu ze složení).
Voda, která je běžnou součástí každého topného plynu, může být v závislosti na
fyzikálních podmínkách a svém množství přítomna v plynné, kapalné, ale i tuhé fázi.
Tuhá fáze, tj. hydráty mohou vznikat hlavně při vysokých tlacích v dálkových
plynovodech, při velké tlakové redukci apod. Jejich přítomnost způsobuje provozní
problémy, např. zamrzání redukčních ventilů, vytváření ledových zátek apod.
Kvalita zemního plynu
Z pohledu využívání zemního plynu je kvalita zemního plynu jedním ze základních
a velmi důležitých kritérií.
Mezi hlavní ukazatele kvality zemního plynu se řadí především:

jeho energetická hodnota – tu reprezentuje spalovací teplo nebo výhřevnost;

Wobbeho index

chemické složení

obsah sirných složek

vlhkost plynu
Kvalita zemního plynu dodávaného do plynárenské rozvodné sítě a též pro
dodávky přímým odběratelům ze sítě je přesně specifikovaná v slovenské technické
normě STN 38 6110 Zemní plyn.
Kvalita zemního plynu musí být pravidelně kontrolována na vstupech do
plynárenské soustavy, a to hlavně z hlediska dodržování kontrahovaných jakostních
parametrů, bezpečnosti provozu a ochrany konečného spotřebitele před nekvalitní
dodávkou. Kontroly se provádějí ve smyslu STN 38 6101 jakost a zkoušení zemního
plynu – Základní ustanovení, která stanovuje všeobecné podmínky na vzorkování,
zkoušení, kontrolu a hodnocení jakosti plynu.
Spalovací vlastnosti zemního plynu
Spalovací vlastnosti jsou veličiny, které úzce souvisí se spalovacím procesem
a získáváním technicky využitelného tepla. Mezi nejdůležitější spalovací vlastnosti
patří např. spalovací teplo, výhřevnost, spotřeba vzduchu na spalování atd. Veličiny
jako spalovací teplo Hs ( s –superior = horní) a výhřevnost Hi (i – inferior = dolní) v
praxi vyjadřují energetický obsah zemního plynu a jsou definovány následovně:
– spalovací teplo zemního plynu Hs je množství tepla, uvolněné úplným spálením 1
m3 zemního plynu při tlaku 101 325 Pa v adiabatických podmínkách za
předpokladu, že se spaliny ochladí na teplotu výchozích látek a vodní pára
obsažená ve spalinách je v kapalném stavu. V tab. č. 1 jsou uvedeny hodnoty
spalovacích tepel Hs zemního plynu z různých ložisek při 0 °C a 15 °C, 101 325
Pa.
Tranzitní
Norský
Alžírský
Ho s
[kJ.m-3]
39 794
43 823
45 169
H15s
[kWh.m-3] [kJ.m-3]
11,054
37 724
12,173
41 542
12,547
42 818
[kWh.m-3]
10,478
11,539
11,894
Nizozemský
35 094
9,748
9,241
Zemní plyn
33 267
– výhřevnost zemního plynu Hi je množství tepla, uvolněné úplným spálením 1 m3
zemního plynu při tlaku 101 325 Pa v adiabatických podmínkách za předpokladu,
že se spaliny ochladí na teplotu výchozích látek a vodní pára obsažená
ve spalinách, zůstane v plynném stavu. V tab. č. 2 jsou uvedeny hodnoty
výhřevnosti Hi zemního plynu z různých ložisek při 0 °C a 15 °C, 101 325 Pa.
Zemní
plyn
Tranzitní
Norský
Alžírský
Nizozemský
Ho i
[kJ.m-3]
35 870
39 653
40 840
31 669
[kWh.m-3]
9,964
11,015
11,344
H15i
[kJ.m-3]
34 003
37 589
38 714
[kWh.m-3]
9,445
10,441
10,754
8,797
30 020
8,339
Rozdíl mezi spalovacím teplem a výhřevností spočívá tedy v kondenzačním teple
vodní páry.
V literatuře se uvádí pro zemní plyn poměr spalovacího tepla a výhřevnosti, tj.
Qs/Qi =1,11. Hodnoty spalovacího tepla a výhřevnosti se vyjadřují obvykle v MJ.m-3, kde
objemová jednotka je vyjádřena při normálních stavových podmínkách měření množství,
tj. teplota 0 °C; tlak 101,325 kPa a relativní vlhkost φ=0. Kromě toho mohou být vyjádřeny
i v kcal.m-3, resp. kWh.m-3, jako i při jiných dohodnutých stavových podmínkách měření
množství. Spalovací teplo a výhřevnost ZP lze též přímo změřit v zařízeních tzv.
kalorimetrech, které pracují na principu přenosu tepla uvolněného při spalování na
teploměrnou látku (vzduch, voda). Spalovací teplo nebo výhřevnost dodávaného ZP se
stanovuje výpočtem ze známého složení. V praxi se v SR obvykle uplatňuje u odběratelů
výhřevnost zemního plynu, protože v klasických spalovacích zařízeních je snaha zabránit
kondenzaci vodní páry (z důvodu vlhnutí komínů, zdiva atd.), tedy využívá se jen množství
energie ve formě Qi. Hodnota spalovacího tepla se uplatňuje jen u moderních
kondenzačních plynových spotřebičů, kde se tvorba kondenzátu záměrně vyvolává a
využívá se i uvolněné kondenzační teplo.
Současným trendem v celé Evropské unii je právě používání kondenzačních
spotřebičů a tím i lepší využití energetické hodnoty spalovaného zemního plynu.
Spotřeba spalovacího vzduchu a koeficient „n“
Proces spalování zemního plynu můžeme definovat jako souhrn současně
probíhajících chemických reakcí jednotlivých hořlavých složek v zemním plynu. Pro
spálení 1m3 plynu ve smyslu těchto chemických rovnic je zapotřebí určité teoretické
(stechiometrické) množství kyslíku, resp. vzduchu. Toto teoretické spalování představuje
vlastně ideální případ dokonalého spalování, při kterém se všechen uhlík v palivu převede
na CO2 a vodík (volný i vázaný) se spálí na vodu (H2O), tj. spaliny neobsahují žádné
hořlavé složky. V praxi je však pro dokonalé spalování nutný určitý přebytek vzduchu. Při
nedostatku spalovacího vzduchu nastane případ nedokonalého spalování, při němž ve
spalinách zůstávají zbytky hořlavých složek. Na posouzení míry dokonalosti a
nedokonalosti spalování existuje tzv. koeficient spotřeby vzduchu n, který je definován
jako poměr objemu vzduchu použitého pro skutečné spálení k teoreticky vypočítanému
objemu vzduchu. Potom platí, že je-li:
n>1 jde o dokonalé spalování
n=1 jde o teoretické spalování
n<1 jde o nedokonalé spalování
Charakteristická hodnota pro teoretickou spotřebu vzduchu při spalování zemního
plynu je v našich podmínkách 9,555 m3/m3 (pro jiné druhy zemního plynu tato hodnota
může být v rozpětí 8,43 až 10,85 m3/m3). V praxi je velmi důležité, aby průmyslové
plynové spotřebiče pracovaly s optimálním přebytkem vzduchu, který je zapotřebí pro
dokonalé spalování, při co nejnižší tzv. komínové ztrátě.
Nehořlavé složky plynu se spalovacích reakcí nezúčastňují a procházejí v
nezměněném stavu do spalin.
Mezi další důležité spalovací vlastnosti charakterizující zemní plyn patří následující
veličiny:
– Zápalná teplota: je to vlastně minimální teplota, při níž dochází ke vznícení směsi
plynu se vzduchem nebo kyslíkem. Za vznícení se označuje začátek spalovacích reakcí
doprovázený objevením se plamene. Hodnota zápalné teploty uváděná v literatuře pro
zemní plyn je 540 °C.
– meze zápalnosti: existuje horní a spodní mez zápalnosti, které vymezují oblast
zápalnosti, je to vlastně oblast koncentrace plynu ve směsi se vzduchem, v níž mohou
probíhat spalovací reakce. Spodní mez zápalnosti Ld představuje nejnižší objemovou
koncentraci plynu ve směsi se vzduchem nebo kyslíkem, při níž po zahřátí na zápalnou
teplotu dojde ke vznícení a následnému spalování. Horní mez zápalnosti Lh vymezuje
nejvyšší objemovou koncentraci plynu se vzduchem nebo kyslíkem, při které může
nastat vznícení. Pro zemní plyn jsou tyto hodnoty v rozpětí 5,00 až 15,00 obj. %.
– Spalovací rychlost: je rychlost šíření plamene, která závisí na složení hořlavé směsi se
vzduchem nebo kyslíkem. Z praktického hlediska má význam maximální hodnota
spalovací rychlosti, která je pro zemní plyn umax = 43,0 cm.s-1.
– Teplota plamene: existuje teoretická a skutečná. Teoretická teplota plamene je
maximální hodnota teploty plamene při spalování určitého topného plynu se vzduchem
nebo kyslíkem, kterou lze dosáhnout jen za adiabatických podmínek. Tato teplota je
pro zemní plyn při spalování se vzduchem 1925 °C a při spalování s kyslíkem 2720
°C. Skutečná teplota plamene je však ovlivněna pracovními podmínkami a zahrnuje
ztráty tepla do okolí, s ztráty způsobené přebytkem vzduchu a podobně. V praxi
dosahované hodnoty teplot plamene pro spalovaní zemního plynu se vzduchem jsou
pro difúzní hořáky 1250 °C a pro injekční hořáky 1700 °C.
– Wobbeho index – záměnnost paliv: Wobbeho index je číslo, které je jedním z kritérií
záměnnosti jednotlivých druhů plynných paliv. Záměnnost paliv je vlastnost, která
umožňuje náhradu jednoho druhu plynného paliva jiným palivem při bezporuchovém
provozu spotřebičů. Je tedy zřejmé, že zaměnit mezi sebou můžeme jen taková paliva,
která mají stejné nebo velmi blízké spalovací vlastnosti, tj. spalovací teplo, hustotu a
spalovací rychlost. Tuto podmínku splňují jen plynná paliva, která patří do stejné
skupiny, např. skupina zemní plyn. Wobbeho index je definován jako podíl
spalovacího tepla (resp. výhřevnosti) a druhé odmocniny z relativní hustoty, tj. :
w
Hs
; kde :
d
Hs - spalovací teplo
d - relativní hustota
Technická norma STN 06 1401 Lokální spotřebiče na plynná paliva – Základní
ustanovení, dělí topné plyny do třech tříd a pro zemní plyn, který zařazuje do druhé
třídy, v článku 2.2.2. uvádí rozsah Wobbeho indexu 37,1 až 52,4 MJ.m-3. Uvedené
hodnoty jsou vypočítány ze spalovacího tepla za normálních stavových podmínek, tj. m3
měřený při teplotě 0 °C, tlaku 101,325 kPa a relativní vlhkosti ĺ=0.
Environmentální rizika
Používání zemního plynu pro vytápění domácností v porovnání s jinými palivy
představuje nejmenší ekologickou zátěž. Studie Technické univerzity ve Zvolenu
(2006) porovnávala mimo jiné i produkci spalin při využití zemního plynu a dřeva.
Konstatuje, že rodinné domy používající jako palivo dřevo vyprodukují během jedné
topné sezóny dvakrát víc vlhkých spalin a emisí CO2 než při používání zemního plynu.
Vlivem většího množství spalin vyprodukovaných z palivového dřeva při vyšší teplotě
se během topení v takto vytápěném domě odvede do atmosféry víc odpadového tepla,
což přispívá k přehřívání ovzduší. Emisní zátěž atmosféry teplem spalin z rodinného
domu vytápěného dřevem je přibližně pětkrát vyšší než v rodinných domech, které
jsou vytápěny zemním plynem.
V následující tabulce je uvedeno porovnání produkce suchých spalin a emisí při
výrobě 1 GJ tepla spalováním zemního plynu a palivového dřeva.
Znečišťující
látka
TZL
SO2
CO
NOx
∑C
Produkce suchých spalin a emisí při výrobě 1
GJ tepla
zemní plyn
palivové dřevo
-1
Emise [gr.GJ ]
Emise [gr.GJ-1]
1
131
10
--22
446
44
170
--52
Poznámka: ∑C je směs nezoxidovaných produktů termického
rozkladu dřeva pozůstávající z formaldehydu, fenolu, naftalenu
a jiných uhlíkatých organických sloučenin.
TZL – tuhé znečišťující látky
V porovnání s jinými fosilními palivy má zemní plyn při spalování nejmenší podíl CO2
na jednotku uvolněné energie. Je proto považován za ekologické palivo, i když přispívá ke
tvorbě skleníkových plynů. Elektrárny na zemní plyn jsou přitažlivé pro investory pro své
ekologické přednosti, nízké investiční náklady a krátkou dobu výstavby.
Využití zemního plynu
především je významné jeho využití v průmyslu a to :
-
jako surovina na výrobu dusíkatých hnojiv, plastických hmot, lepidel apod.
-
jako zdroj energie k výrobě tepla v technologických procesech
-
jako palivo při výrobě elektrické energie
Další využití nachází zemní plyn v komunální sféře k výrobě tepla a teplé užitkové
vody a taktéž v domácnostech.
Ve formě stlačeného zemního plynu (CNG) se používá jako pohonná hmota pro
motorová vozidla. Jedním ze způsobů využití zemního plynu je i výroba elektrické
energie – kombinovaná výroba elektrické energie a tepla (KVET) prostřednictvím
spalovacích turbin či spalovacích motorů. Zvláštním případem je paroplynový cyklus.
Obr.č.3 Výroba elektřiny v paroplynovém cyklu
Zemní plyn se ve významné míře využívá i jako zdroj energie k zabezpečení
průběhu různých technologických procesů k výrobě různých druhů materiálů
a výrobků, nebo se ve specifických případech využívá i jako vstupní surovina k
výrobě jiných druhů výrobků. Pro tyto účely se zemní plyn využívá hlavně
v následujících průmyslných odvětvích :

hutnictví železa a neželezných kovů

strojírenství

keramický průmysl a průmysl žáruvzdorných hmot

sklářský průmysl

průmysl stavebních hmot a stavebních materiálů

potravinářský průmysl a zemědělství

chemický a farmaceutický průmysl
Využití zemního plynu v těchto odvětvích umožňují různé druhy účelově
vyráběných průmyslových technologických systémů a zařízení.
Mezi nejpoužívanější spotřebiče zemního plynu v průmyslu patří různé druhy
průmyslových pecí – např. sušicí, ohřívací, vypalovací a tavicí pece, různé druhy kotlů,
reaktorů, hořáků apod., v nichž tyto výrobní technologické procesy probíhají. Tato
zařízení jsou konstrukčně řešena tak, aby umožňovala bezpečný a optimální průběh
a zohledňovala specifické a rozmanité požadavky a podmínky každého technologického
procesu.
Mimo samotného vlastního zařízení, v němž technologický proces probíhá, je
mimořádně důležitým prvkem řídicí systém pro řízení a kontrolu průběhu
technologického procesu – např. se jedná o řízení průběhu výšky a rozložení teploty,
řízení délky časového průběhu, v některých případech řízení atmosféry, nebo jiných
specifických stavových podmínek. Bez tohoto systému v dnešní době prakticky není
možné zabezpečit optimální průběh technologického procesu, a tedy vlastně garantovat
produkci kvalitních výrobků, stejně jako optimální spotřebu zemního plynu
v technologickém procesu.
Výhody a nevýhody zemního plynu





Výhody

vysoká výhřevnost zemního plynu,
rychlý náběh na reálné vytápění prostor,
jediné primární palivo, které se dá přivést
ke spotřebitelům bez nákladných úprav,
při spalování zemního plynu vzniká nejmenší podíl
oxidu uhličitého ze všech fosilních paliv,

moderní zařízení na bázi zemního plynu dokážou
současně přeměnit zemní plyn na elektřinu i teplo,
čímž se výrazně snižuje spotřeba energie a šetří
náklady.
Nevýhody
Slovensko je závislé na dovozu
zemního plynu ze zahraničí,
při spalování dochází k produkci
emisí CO2,
je nutné mít vybudovanou velkou
infrastrukturu (plynové potrubí),
zemní plyn je hořlavý a výbušný,
je to vyčerpatelný zdroj energie,
světové zásoby zemního plynu
jsou omezeny na cca 130 let.
Přeprava zemního plynu
Zemní plyn se přepravuje dvěma základními způsoby – plynovody (především ve
vnitrozemí), nebo ve formě zkapalněného plynu v tankerech (přes oceány). Dálkové
plynovody se mohou vést nejen po souši, ale i po mořském dně. Tímto způsobem se
dodává na evropský kontinent zemní plyn z oblasti Severního moře a z Afriky. Dálková
přeprava zemního plynu je pro vzdálenosti mezi místem těžby a místem konečné
spotřeby ekonomicky nejnáročnějším článkem dopravy plynu.
Zásoby zemního plynu
Slovensko nemá vlastní velké zásoby zemního plynu. Domácí těžba zemního plynu
představuje jen asi 2 % z celkové spotřeby na Slovensku, a proto většinu dováží z
nalezišť vzdálených víc než 4 000 kilometrů. Ložiska zemného plynu ve světě jsou
rozložena nerovnoměrně, mezi jeho největší producenty patří Rusko (odkud pochází
většina plynu spotřebovaná na Slovensku), Írán, Irák, Saudská Arábie či USA, Kanada,
Norsko a další.
Zásoby plynu na rozdíl od ropy neklesají, ale naopak rostou. Jejich životnost na
Zemi představuje v současnosti přibližně 200 let.
Prověřené zásoby zemního plynu dosahují 164 000 mld. m3. Jde o zásoby, které
lze těžit při současné technické úrovni.
Pravděpodobné zásoby jsou zásoby objevené v ložiskách, která zatím nejsou
technicky vybavená. S velkou pravděpodobností se však předpokládá jejich budoucí
využití. Jejich objem je na úrovni 347 000 mld. m3.
Potenciální zásoby jsou tzv. nekonvenční zdroje. Jde např. o hydráty metanu, které se
nacházejí v zemské kůře pod dnem oceánů. Hlavním problémem jejich využití je těžba,
v této oblasti probíhá v současnosti intenzivní výzkum. Zásoby zemního plynu v podobě
hydrátů představují přibližně 21 000 000 mld. m3.
 Jaderná energie - uran
Uran je kov, radioaktivní chemický prvek, který objevil v roce 1789 Martin Heinrich
Klaproth. V čisté formě byl uran izolován v roce 1841 Eugene-Melchior Peligotem. V
přírodě se uran vyskytuje ve formě směsi izotopů označovaných jako 238U (99,276 %) a
235U (0,718 %) a jen ve velmi malé míře 234U (0,004 %).
Jaderná energie se uvolňuje při jaderné reakci, při přeměnách atomových jader na
systémy s absolutně vyšší vazebnou energií štěpením jader nebo termojadernou reakcí.
Kromě jiného se projevuje jako tepelná energie. Nejvýznamnějším využitím jaderné
energie je výroba elektrické energie v jaderných elektrárnách. Princip výroby elektřiny
v jaderné elektrárně je podobný jako v klasické tepelné elektrárně. Rozdíl je jen ve
zdroji tepla.
Obr. č. 4 Výroba elektřiny v jaderné elektrárně
Jaderná elektrárna nebo atomová elektrárna je technologické zařízení, sloužící
k přeměně jaderné energie na elektrickou energii.
Skládá se obvykle z jaderného reaktoru, parní turbiny s alternátorem a z mnoha
dalších pomocných provozů. V principu jde o parní elektrárnu, v níž se energie získaná
jaderným reaktorem používá k výrobě páry v parogenerátoru. Tato pára pohání turbiny,
které pohánějí alternátory na výrobu elektrické energie. Současné jaderné elektrárny
využívají jako palivo převážně obohacený uran, což je přírodní uran, v němž byl zvýšen
obsah izotopu
235
U z původních zhruba 0,5 % na 2 – 5 %. Podle odhadů geologů a
OECD vydrží známé a předpokládané zásoby uranu nejméně 270 let.
Jako palivo pro jaderné elektrárny se využívá prvek uran. Vyhořené jaderné palivo je
zapotřebí bezpečně uskladnit, protože je nebezpečné pro zdraví lidí i pro životní
prostředí během následujících několika tisíc let. Žel, tento problém se zatím člověku
nepodařilo uspokojivě vyřešit.
Jaderné reaktory se kromě výroby elektrické energie též používají k pohonu lodí a
ponorek, k výrobě izotopů pro další využití a pro výzkum, zároveň se (většinou jako
vedlejší produkt při výrobě elektřiny) využívají k vytápění či ohřevu vody.
Jaderné zdroje mají dnes přibližně 17% podíl na světové výrobě elektřiny a přibližně
7% podíl na spotřebě energie celkově.
3.2
Sekundární zdroje energie – umělé
Formy energie, které se produkují během přeměny primární energie na jiné formy.
Elektrická energie je jedinou významnou formou sekundární energie pro většinu
organizací. Pro malé procento organizací mohou být významné i jiné typy sekundární
energie, jako např. pára nebo voda dodaná z tepláren nebo chladicích úpraven vody,
nebo rafinované palivo jako např. syntetické palivo, biopalivo, atd.
3.3
Nekonvenční zdroje energie
Mezi nekonvenční neobnovitelné zdroje energie patří:

• bituminózní břidlice (Oil Shales),

• bituminózní písky (Tar Sends),

• rašelina,

• hydráty zemního plynu (Natural gas hydrates).
4 Obnovitelné zdroje energie
Obnovitelné zdroje energie jsou z pohledu délky lidského života a potřeb
společnosti nevyčerpatelné. Jde o zdroje neustále se doplňující energie, která má různé
formy, je přímo nebo nepřímo čerpaná ze Slunce nebo z tepla generovaného hluboko
uvnitř Země. Tato definice zahrnuje energii produkovanou ze Slunce, větru, biomasy,
geotermálních zdrojů, malých vodních zdrojů a oceánu, biopaliv a vodíku získaných z
obnovitelných zdrojů.
Změna globálního klimatu, kterou způsobuje neustálé zvyšování koncentrace
skleníkových plynů v atmosféře v důsledku lidské činnosti, je jedním z
nejvýznamnějších environmentálních problémů v současném světě. Narůstající teplota
vede ke změnám v různých ekosystémech, včetně negativních vlivů na život člověka.
Členské krajiny EU se zavázaly, že do roku 2020 sníží emise skleníkových plynů o
20 procent, obnovitelné zdroje energie budou představovat 20 procent z konečné
spotřeby energií a 10 procent spotřeby v dopravě a energetická spotřeba se také sníží o
20 procent v porovnání s její prognózovanou hodnotou v roce 2007.
Pro dosažení uvedených cílů je zapotřebí omezit spalování fosilních paliv, zabránit
vzrůstajícímu odlesňování, rozumně obdělávat půdu, hospodařit s odpadem, šetřit
energií, souhrnně řečeno – chovat se odpovědně jak na straně výroby, tak i na straně
spotřeby. Musíme investovat do nových technologií, využívat obnovitelné zdroje
energie, stavět úsporná obydlí, preferovat moderní čistý průmysl, využívat ekologické
dopravní prostředky. Přechod k nízkouhlíkové ekonomice je nejen velkou příležitostí,
ale i výzvou ke zvyšování energetické nezávislosti, vzniku nových pracovních míst, ale
i rozvoji vědy a výzkumu.
Zvyšování podílu obnovitelných zdrojů energie na výrobě elektřiny a tepla s cílem
vytvořit přiměřené doplňkové zdroje potřebné ke krytí domácí poptávky je jednou ze
základních priorit energetické politiky SR. Obnovitelné zdroje energie přispívají k
posilnění a diverzifikaci struktury průmyslu a zemědělství, podporují inovaci a rozvoj
informačních technologií, otvírají prostor pro nová směřování a jsou jedním z pilířů
budování znalostní ekonomiky. Racionální management domácích obnovitelných
zdrojů energie je v souladu s principy trvale udržitelného rozvoje, čímž se stává jedním
z pilířů zdravého ekonomického vývoje společnosti (Národní akční plán pro
obnovitelné zdroje energie, 2010).
Zákon č. 309/2009 o podpoře obnovitelných zdrojů energie a vysoce účinné
kombinované výroby definuje obnovitelný zdroj energie jako nefosilní zdroj energie,
jehož energetický potenciál se trvale obnovuje přírodními procesy nebo činností lidí, a jde
o tyto zdroje:
4.1

vodní energie,

sluneční energie,

větrná energie,

geotermální energie,

biomasa včetně všech produktů jejího zpracování,

bioplyn, skládkový plyn, plyn z čističek odpadních vod,

biometan,

aerotermální energie,

hydrotermální energie,
Energie vody
Teplo ze Slunce ohřívá zemský povrch a odpařuje vodu z oceánů, moří, řek, jezer,
z půdy, ze živočichů i z lidí. Odpařená voda se ve formě vodní páry dostává do
atmosféry, kde se ve velkých výškách tvoří oblaka. Zkapalněná vodní pára v oblacích
potom padá na zemi ve formě srážek. Tím se vytváří uzavřený koloběh vody – vodní
cyklus. Voda stékající z hor v potocích a řekách odevzdává pohybovou energii, kterou
lze různě využít.
Obr. č. 5 Energie z vody
Využití –
Vodní energie se využívá od starověku. Už tehdy se lidé dopravovali na lodích
a vorech. Později voda poháněla různé mechanismy jako například mlýny, hamry,
čerpadla a pily. V současnosti se využívá vodní energie hlavně k výrobě elektřiny ve
vodních elektrárnách, které fungují na principu přeměny pohybové energie vody na
elektřinu. Vodní proud roztáčí lopatky vodní turbíny a odevzdává jim svoji energii. Ta
se mění na mechanickou energii otáčející se hřídele a následně v elektrickém generátoru
na elektřinu.
4.2
Energie Slunce
Energie ze Slunce dopadá na Zemi ve formě záření a vnímáme ji jako teplo
a světlo. Množství dopadající sluneční energie na Zemi je přibližně 14 000krát větší než
celá energie spotřebovávaná lidstvem v současnosti. Energie neustále dodávaná
Sluncem na Zemi představuje 180 000 TW, přičemž celkové energetické potřeby lidstva
jsou jen přibližně 13 TW.
Sluneční záření se po dopadu na zemský povrch přeměňuje na jiné formy energie:

tepelnou energii – ohřívání zemského povrchu – půda, voda, vzduch

mechanickou energii – vzdušné proudy

chemickou energii – fotosyntéza – vázání energie prostřednictvím fotosyntézy v
rostlinách a jiných organismech
Využití
Sluneční záření se využívá k výrobě tepla a elektřiny. K přeměně slunečního záření
na teplo slouží solární kolektor, sluneční pec a též sluneční vařič. Pomocí solárního
kolektoru připravíme teplou vodu například na sprchování nebo na vytápění domu.
Obr. č. 6 Sluneční energie
Přeměna sluneční energie na elektrickou – Sluneční energii na elektrickou energii
přeměňuje fotovoltaický článek. Toto zařízení využívá vnitřní fotoelektrický jev. Po
dopadu fotonů ze slunečního záření na povrch polovodičových materiálů se uvolňují
elektrony. Usměrněný pohyb elektronů je elektrický proud.
Obr. č. 7 Přeměna sluneční energie na elektrickou
Energie větru
4.3
Energie větru je důsledkem nerovnoměrného ohřívání zemského povrchu Sluncem.
Ohříváním vzduchu a jeho následným stoupáním do výšky dochází k proudění vzdušné
masy okolo Země. Energie větru patří k nejstarším vědomě využívaným obnovitelným
zdrojem energie.
Obr. č. 8 Větrná energie
Využití –
Využívání energie větru sahá několik tisíc let do minulosti. S větrem jsou spojeny
počátky lidské civilizace, kdy se člověk rozhodl využít ho k pohonu plavidel. Podle
historických pramenů se plachetnicemi plavili už před víc než 5000 lety v Egyptě. Vítr
se využívá též k pohonu mlýnů, zavlažovacích zařízení a v neposlední řadě k výrobě
elektřiny.
Větrné elektrárny přeměňují energií proudění vzduchu na elektřinu. Vítr se opře
o vhodně nastavené listy rotoru turbiny a roztočí je. Točivá sila rotoru se přenáší přes
převodovku nebo přímo na elektrický generátor, který produkuje elektřinu.
4.4
Geotermální energie
Geotermální energie má původ ve žhavém jádru Země, z kterého uniká teplo
vulkanickými puklinami v horninách. Jejími povrchovými projevy jsou erupce sopek
a gejzírů, horké prameny, či výrony par.
Využití
Geotermální energie se v převážné míře využívá v lázeňských centrech a k vytápění budov.
Prostřednictvím hlubinných vrtů se geotermální energie dopravuje na povrch a využívá se
v systémech centralizovaného zásobování teplem. Geotermální energii zpod povrchu Země
lze využít na vytápění tepelnými čerpadly.
V některých zemích se geotermální energie využívá i k výrobě elektřiny.
Podle vstupní teploty a skupenství geotermální vody se rozlišuje několik druhů
geotermálních elektráren. Všechny vyrábějí elektřinu pomocí parní turbiny a elektrického
generátoru. Na Slovensku se geotermální energie zatím k výrobě elektřiny nevyužívá.
4.5
Energie z biomasy
Biomasou můžeme označit jakoukoli substanci biologického původu (všechna vodní a
suchozemská vegetace), která vznikla prostřednictvím fotosyntézy a jakoukoli živočišnou
hmotu na této planetě. Můžeme ji získat buď jako odpad ze zemědělského, lesního,
potravinářského průmyslu, nebo se získává jako výsledek výrobní činnosti v podobě dřeva,
olejnatých rostlin, rostlin s obsahem cukru nebo škrobu. Zpracováním biomasy můžeme
vyrábět teplo, elektřinu, plynná a tekutá paliva pro dopravu.
Biomasa je ve světě i na Slovensku považována za významný zdroj obnovitelné energie.
Nejrozšířenější je dřevo, využívají se i zbytky rostlin (např. sláma, siláž), kuchyňský či
pekárenský odpad ale i zvířecí exkrementy.
Využití
Už v dávné historii se dřevní biomasou topilo. Mimo klasické výroby tepla přímým
spalováním se v současnosti energie z biomasy využívá i k výrobě elektřiny, ale i k pohonu
motorových vozidel takzvanými biopalivy.
5 Alternativní zdroje energie
Všechny energetické zdroje, které v té které oblasti využití nahrazují, resp. snaží se
zastoupit energetický zdroj běžně využívaný a tedy tradiční, lze nazvat alternativními
zdroji energie.
Alternativní zdroje energie v elektroenergetice jsou:
a. obnovitelné:

větrná energie,

geotermální energie,

sluneční energie (fotovoltaické systémy a systémy s parními turbínami),

energie biomasy,

vodní energie (malé vodní elektrárny MVE, t.j. do 10 MWe),

energie přílivu a odlivu,

energie vln,

termonukleární energie,
b. neobnovitelné:

kogenerace (proces),

rekuperace elektrické energie (proces),

kapalná a plynná paliva jako palivo pro elektrocentrálu se spalovacím motorem.
Alternativní zdroje energie v oblasti výroby tepla jsou:
a. obnovitelné:

geotermální energie,

sluneční energie,

biomasa,

energie prostředí.
b. neobnovitelné:

rašelina (např. v Irsku by se mohlo jednat o zdroj tradiční),

odpadové teplo z technologických procesů apod.,

kogenerace (proces),

rekuperace tepla (proces),

nukleární energie.
Alternativní zdroje energie v dopravě jsou:
a. obnovitelné:

sluneční energie,

biomasa:
 etanol,
 metanol (vyrobený z biomasy),
 plynná biopaliva,
 metylester řepkového oleje (MERO),

vodík (vyrobený např. použitím FV článků apod.).
b. neobnovitelné:

nukleární energie,

rekuperace (proces),

zemní plyn (CNG, LNG),

propan-butan (LPG), apod.,

vodík (vyrobený pomocí TZE),

metanol (např. z uhlí),
6 Spotřeba energie ve světě a na Slovensku
Lidstvo se v posledních 300 letech stalo závislé na různých formách energie, bez
kterých si málokdo dokáže představit život. Kromě využívání tepla, vody a elektřiny v
domácnostech, potřebují lidé zdroje energie i v dopravě, průmyslu a službách. Na
výrobu každého produktu, který kupujeme, bylo nutné spotřebovat nějakou energii,
suroviny a vodu.
Energetická politika ve 20. století byla založena především na rozvoji spotřeby fosilních
paliv. Uhlí a ropa, které stále dominují ve světovém obchodu s energií nebudou
dlouhodobým řešením potřeby energie z důvodu jejich ohraničených zdrojů a vysokých
nákladů pro společnost a životní prostředí. Dominantní palivo průmyslové revoluce –
uhlí, dodnes dodává energii skoro čtvrtině světové populace. V druhé polovině
dvacátého století to byla ropa, která zásobovala neudržitelný ekonomický růst a
vývojový model. Vytvořila životní styl, společnost a celosvětovou politiku.
Nejdůležitějšími negativními projevy spalování fosilních paliv jsou globální klimatické
změny, které jsou výsledkem emisí skleníkových plynů neznajících hranice států.
Obr. 1. Proměna těchto paliv na energii způsobuje mimo jiné kyselé deště, znečištění
ovzduší, půdy, ohrožení zdraví lidí aj.
Obr. č. 9 Vliv výroby energie z fosilních paliv na klimatické změny
Spotřeba neobnovitelných zdrojů energie (uhlí, ropa, zemní plyn, uran) neustále roste, ale
jejich zásoby výrazně klesají. Na následujícím grafu můžeme vidět, jak rostla ve světě
spotřeba energie mezi lety 1971 – 2007.
toe = tuna ropného ekvivalentu (toe) představuje množství energie, které se uvolní
při spálení jedné tuny ropy (přibližně 42 GJ)
Rozsah energetického problému, s nímž budou konfrontovány budoucí generace, může být
ilustrován na jednoduchém příkladu. Podle předpovědi OSN se počet obyvatel Země zvýší
z cca 5 miliard v roce 1990 na cca 8 miliard v roce 2025. Koncem 21. století by se však
tento počet měl stabilizovat na úrovni 10 až 12 miliard. Větší část z tohoto přírůstku se
očekává v rozvojových zemích. Spotřeba energie bude v budoucnu výrazně vzrůstat,
během následujících dvou desetiletí s těžištěm v Asii, světová spotřeba by měla v roce
2015 dosáhnout cca 562 EJ. Dvě třetiny nárůstu spotřeby energie připadnou na rozvojové
země a země bývalého východního bloku. Předpokládaný nárůst spotřeby v USA
představuje asi 1 % za rok. Nárůst spotřeby energie v Asii bude představovat v průměru až
4,2 % za rok, v porovnání s 1,3 % v průmyslově rozvinutých zemích. V roce 2015 by však
spotřeba těchto zemí měla převýšit spotřebu energie v USA o 48 EJ.
Problémem je, že roční spotřeba energie na jednoho člověka je celosvětově
rozdělena velmi nerovnoměrně. Zatímco v technicky nejvyspělejších oblastech světa
(USA) představuje 350 GJ na člověka, v Africe je to jen 20 GJ, tedy na úrovni primitivních
zemědělských civilizací. (Zdroj: Velká kniha o energii, Doc. Ivan Štoll, CSc.)
Z důvodu jen omezeného množství přírodních zdrojů, včetně energetických,
rostoucí výroby a spotřeby vyvolané zvyšující se světovou populací, ale i konzumním
životním stylem náročným na neobnovitelné zdroje energie, je zřejmé, že světová spotřeba
energie nemůže růst neomezeně. Je to dáno už tím, že přírodní zdroje, včetně
energetických, jsou omezené a pokud bychom například zvýšili spotřebu energie desetkrát,
narušili bychom přírodní energetickou bilanci Země.
Dalším problémem je, že ropa, „krev“ moderní společnosti, se rychle vyčerpává a
politici jsou zatím k otázce blížícího se ropného vrcholu víceméně lhostejní. I rezervy
ostatních fosilních paliv a uranu jsou omezené, což způsobuje, že rostoucí poptávkou
dochází k vyčerpávání těchto zdrojů a tím automaticky rostou ceny. Navíc spalováním
fosilních paliv vzniká oxid uhličitý, tzv. skleníkový plyn, který je velkým zdrojem
znečištění a přispívá k tvorbě skleníkového efektu, což se odráží ve změně klimatu. Dnešní
způsob využívání energie je neudržitelný a vyžaduje změnu na úrovni jednotlivce i celé
globální společnosti.
Zatímco výroba elektřiny z jádra je ve světovém měřítku na ústupu, sektor obnovitelných
zdrojů energie roste.
I když v Evropské unii stále dominují fosilní a jaderné zdroje, trend instalování nových
kapacit poukazuje na rychlý rozvoj obnovitelných zdrojů energie.
Podíl obnovitelných zdrojů energie (OZE) na primární spotřebě byl v roce 2010 jen
okolo 9,5 %. Slovenská republika se však Evropské unii zavázala dosáhnout 14 % spotřeby
z OZE do roku 2020, což je považováno za málo ambiciózní plán. Energetická náročnost
Slovenska byla v roce 2010 čtvrtá nejvyšší ze všech členských států EU. I tento fakt
poukazuje na vysoký potenciál pro úspory energie.
Podíl jaderné energetiky na výrobě elektřiny představuje 55 % a řadí Slovensko na
třetí místo na světě (po Francii a Litvě). V současnosti navíc dochází k dostavbě dalších
dvou reaktorů v lokalitě Mochovce, a o dalších se uvažuje v Jaslovských Bohunicích.
Slovensko však dováží 100 % jaderného paliva z Ruska.
7 Energetická legislativa
Slovensko jako právoplatný člen Evropské unie od 1. května 2004 plně podléhá jejímu
právnímu řádu. Ten stanovuje povinnosti a poskytuje práva nejen celým členským státům,
ale i přímo občanům a podnikům, na což se přímo vztahuje množství pravidel. Je taktéž
integrální součástí právního systému členských států, které nesou odpovědnost za zavedení
přijatých právních aktů a jejich správné uplatňování.
Právní předpisy a judikatura EU jsou:
-
Smlouva o založení EU a jejím fungování jako základní dokument,
-
Nařízení a rozhodnutí EU, která se uplatňují přímo v každém členském státě na
základě závazného překladu,
-
Směrnice, které se aproximují do právního rámce té které země podle jejích
vnitrostátních legislativních pravidel (přebírá se obsah, ne doslovný překlad).
Protože se vždy jedná o nějaké povinnosti, v SR se to uskutečňuje prostřednictvím
jednoho nebo více zákonů.
-
Všechny legislativní předpisy EU lze najít v aktualizované podobě na webu
http://eur-lex.europa.eu/sk/index.htm, buď v originálním znění nebo jako oficiální
překlad do slovenského jazyka.
7.1
Energetická legislativa EU
Energetická legislativa zemí EU přecházela v posledních letech zásadními změnami. V
posledním období byly přijaty významné legislativní předpisy EU i se zaměřením na
efektivní používání energie od získávání primárních energetických zdrojů přes jejich
přeměnu, distribuci až po konkrétní spotřebiče.
Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2009/72/ES o společných pravidlech
pro vnitřní trh s elektřinou, kterou se zrušuje směrnice 2003/54/ES ustanovuje
společná pravidla výroby, přenosu, distribuce a dodávky elektřiny spolu s ustanoveními
týkajícími se ochrany spotřebitele s cílem zlepšit a integrovat konkurenční trhy s elektřinou
ve Společenství.
Ustanovuje
pravidla
týkající
se
organizace
a fungování
elektroenergetického odvětví, otevřeného přístupu na trh, kritérií a postupů vztahujících se
k vyhlašování výběrových řízení, udělování povolení a provozu soustav. Stanovuje též
povinnosti univerzální služby a práva spotřebitelů elektřiny a objasňuje požadavky týkající
se hospodářské soutěže.
Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2009/73/ES o společných pravidlech
pro vnitřní trh se zemním plynem, kterou se zrušuje směrnice 2003/55/ES ustanovuje
společná pravidla pro přepravu, distribuci, dodávku a uskladňování zemního plynu.
Ustanovuje pravidla týkající se organizace a fungování plynárenství, přístupu na trh,
kritérií a postupů vztahujících se na udělování povolení na přepravu, distribuci, dodávku
a uskladňování zemního plynu a na provoz sítí.
Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2012/27/EU o energetické efektivnosti
je důležitým širokospektrálním legislativním dokumentem EU o energetice. Byla vydána
v říjnu 2012 a kromě nových částí se jí mění a doplňují směrnice 2009/125/ES a
2010/30/EU a ruší se směrnice 2004/8/ES a 2006/32/ES. Byla vytvořena se zřetelem na
fakt, že Evropská unie potřebuje řešit zvýšenou závislost na dovozu energetických komodit
a omezenost vlastních primárních zdrojů energie, ale i z potřeby zmírnit změnu klimatu a
překonat ekonomickou krizi. Dodržování kritérií energetické efektivnosti je nutným
prostředkem k optimalizaci využívání energie. Touto směrnicí se ustanovuje společný
rámec opatření s cílem zlepšení energetické efektivnosti v Unii. Ustanovují se jí pravidla
určená k odstranění překážek na trhu s energií a překonání selhání trhu, které brání
efektivním dodávkám a využívání energie, a stanovují se jí indikativně národní cíle úspor
energie do roku 2020. Požadavky ustanovené v této směrnici jsou minimálními požadavky
a nebrání žádnému členskému státu zachovat nebo zavést přísnější opatření. Taková
opatření musí být v souladu s právem EU. V případě, že vnitrostátní právní předpisy
ustanovují přísnější opatření, členské státy je oznámí Evropské komisi.
Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/31/EU je zaměřena na budovy,
které patří mezi významné spotřebiče energie.
Budovy se podílejí na celkové spotřebě energie v EU přibližně 40 %. Navíc tento
sektor fyzicky roste, takže je předpoklad spotřeby většího množství energie. Snížení
spotřeby energie a využívání energie z obnovitelných zdrojů v sektoru budov proto
představují důležitá opatření potřebná ke snížení energetické závislosti Unie ale i snížení
emisí skleníkových plynů.
Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/30/EU o udávání spotřeby
energie a jiných zdrojů energeticky významnými výrobky na štítcích a standardních
informacích o výrobcích ustanovuje rámec sladění vnitrostátních opatření týkajících se
informací pro koncového uživatele hlavně pomocí označování a pomocí standardních
informací o výrobku, o spotřebě energie a případně i jiných podstatných zdrojů během
používání a doplňujících informací týkajících se energeticky významných výrobků, čímž
se koncovým uživatelům umožní, aby si vybrali energeticky účinnější výrobky. Tato
směrnice se uplatňuje pro energeticky významné výrobky, které mají značný přímý nebo
nepřímý vliv na spotřebu energie a podle potřeby i na jiné podstatné zdroje během
používání. Řeší problematiku používání informačních štítků na spotřebičích se zařazením
do tříd spotřeby.
V posledním období se stále více dostává do popředí otázka bezpečnosti dodávek
energie, která je určitým způsobem kontraproduktivní vůči liberalizačním tendencím. Proto
i na půdě EU začaly přípravy na závazné kvalitativní normy i v této oblasti.
7.2
Legislativa Slovenské republiky v oblasti energetiky
Energetika musí reagovat na velkou různorodost problémů (technické, ekonomické,
ekologické, legislativní, sociální i politické). Proto je potřebná i koordinační činnost na
přiměřené úrovni. Nutné jsou správné odhady dlouhodobých perspektiv, ale i okamžitá
hodnocení vzniklé situace. Energetická legislativa SR je soubor legislativních norem
(zákony, vyhlášky, nařízení apod.), jimiž stát upravuje celou oblast energetiky. Mezi
základní legislativní předpisy v oblasti energetiky SR můžeme zařadit tyto dokumenty:

Zákon 251/2012 Sb. o energetice a o změně a doplnění některých zákonů, na němž se
usnesla Národní rada Slovenské republiky. Tento zákon upravuje podmínky k
podnikání v energetice, přístup na trh, práva a povinnosti účastníků trhu v energetice,
opatření zaměřená na zabezpečení bezpečnosti dodávky elektřiny a plynu a fungování
vnitřního trhu s elektřinou a vnitřního trhu s plynem, práva a povinnosti osob, jejichž
práva a povinnosti mohu být dotčeny účastníky trhu v energetice, výkon státní správy
v energetice, výkon státního dozoru a kontroly nad podnikáním v energetice.

Zákon 250/2012 Sb. o regulaci v síťových odvětvích upravuje:
a) regulaci v síťových odvětvích,
b) postavení a působnost Úřadu pro regulaci síťových odvětví (dále jen "úřad"),
c) povinnosti osob, které vykonávají regulovanou činnost na základě povolení, 1)
potvrzení o splnění oznamovací povinnosti, nebo 2) potvrzení o registraci (dále jen
"regulovaný subjekt"),
d) pravidla pro fungování vnitřního trhu s elektřinou a pravidla pro fungování
vnitřního trhu s plynem (dále jen "pravidla trhu"),
e) jednání ve věcích podle tohoto zákona.

Zákon 309/2009 Sb. o podpoře obnovitelných zdrojů energie a vysoce účinné
kombinované výroby. Tento zákon upravuje způsob podpory a podmínky podpory
výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, elektřiny vysoce účinnou
kombinovanou výrobou a z biometanu. Dále práva a povinnosti výrobců elektřiny z
obnovitelných zdrojů energie, elektřiny kombinovanou výrobou, elektřiny vysoce
účinnou kombinovanou výrobou, biometanu a dalších účastníků trhu s elektřinou a
plynem. Zabývá se i právy a povinnostmi právnické nebo fyzické osoby, která uvádí
na trh motorová paliva a jiné energetické produkty použité k dopravním účelům.

Zákon 476/2008 Sb. o efektivnosti při používání energie (zákon o energetické
efektivnosti) a o energetické hospodárnosti budov. Je to zákon který aproximuje do
právního rámce SR Směrnici Evropského parlamentu a Rady 2006/32/ES o
energetické účinnosti konečného využití energie a energetických službách Tento
zákon ustanovuje povinnosti a požadavky na efektivnost při používání energie jak pro
podnikatelský sektor tak i pro veřejnou sféru a obyvatele. Na konkrétní způsob
uplatňování ustanovení uvedených v tom kterém zákoně se používá tzv. sekundární
legislativa v podobě vyhlášek. V nich nejsou uvedeny povinnosti jako v zákonech ale
výhradně postupy a způsoby, jak tyto povinnosti naplnit.
V předcházejícím textu byly uvedeny jen některé důležité legislativní akty EU resp.
SR. Zákony a vyhlášky jsou veřejně dostupné např. webovém sídle jako www.zbierka.sk
nebo na www.jaspi.justice.gov.sk, kde jsou uvedeny legislativní předpisy v aktuálně
platném znění, v tzv. rekonstruované podobě, tedy se zapracováním všech platných a
účinných změn.
7.3
Instituce SR v oblasti energetiky
V této kapitole jsou uvedeny nejdůležitější instituce a stručný popis jejich činnosti.
Uvedené instituce jsou potřebné pro fungování a rozvoj energetiky a vykonávají regulační,
inovační poradenskou a podpůrnou činnost.
Ministerstvo hospodářství Slovenské republiky
Je ústředním orgánem státní správy, který má určené kompetence v oblasti energetiky.
Zpracovává všechny strategické materiály a předkládá je vládě SR na projednání a
odsouhlasení. Základní legislativní úlohu má při přenosu energetické legislativy EU do
legislativního rámce SR, kde předkládá vládě a následně do Národní rady SR zákony, na
jejichž základě se implementace bude realizovat. Zpracovává a aktualizuje Energetickou
politiku SR jako základní strategický materiál, který určuje rámec, v němž se může
pohybovat zabezpečení dostatku energie pro všechny součásti národního hospodářství.
Je kompetenčně nejvyšším orgánem státní správy v oblasti koordinace energetické
efektivnosti v rámci SR.
Úřad pro regulaci síťových odvětví
Úřad pro regulaci síťových odvětví je od 1. září 2012 orgánem státní správy pro oblast
regulace síťových odvětví s celoslovenskou působností.
Úřad pro regulaci síťových odvětví jako orgán státní správy provádí cenovou regulaci
v síťových odvětvích a přispívá ke spolehlivému a bezpečnému fungování energetiky
a současně zabraňuje zneužití dominantního postavení rozhodujících dodavatelů na úkor
odběratelů.
Mezi důležité kompetence a pravomoci Úřadu pro regulaci síťových odvětví patří:

Zpracování a přijetí regulační politiky na určité období s následnou
aktualizací.

Zabezpečování strategického řízení a dodržování koncepce regulace v
síťových odvětvích na základě přijaté regulační politiky.

Schvalování:
o Návrhů dohod o vzájemné spolupráci s regulačními orgány
členských států EU,
o Jednacích řádů rady,
o Zpráv o činnosti Úřadu pro regulaci síťových odvětví,
o Zřizování pracovišť Úřadu pro regulaci síťových odvětví mimo jeho
sídla.
o Roční účetní závěrky Úřadu pro regulaci síťových odvětví.

Rozhodování v odvolacím řízení kromě rozhodnutí o uložení pokuty.

Zabezpečení činnosti v oblasti legislativních předpisů předkládaných Úřadem.

Vyjadřování se k návrhům všeobecně závazných právních předpisů
vydávaných jinými ÚOŠS, které se dotýkají oblasti zabezpečované Úřadem
pro regulaci síťových odvětví.
Státní energetická inspekce
Státní energetická inspekce provádí dozor nad dodržováním povinností fyzických osob
a právnických osob ustanovených ve smyslu ustanovení všech zákonů, v nichž je to
uvedeno. Jedná se o zákony:

Zákon č.250/2102 Sb. o energetice,

Zákon č.476/2008 Sb. o efektivnosti při používání energie (o energetické
efektivnosti),

Zákon č. 555/2005 Sb. o energetické hospodárnosti budov,

Zákon
č.
314/2002
Sb.
o pravidelné
kontrole
topných
systémů
a klimatizačních systémů.
Slovenská inovační a energetická agentura
Agenturu jako státní příspěvkovou organizaci zřídil ministr hospodářství Slovenské
republiky svým rozhodnutím č. 63/1999 s účinností od 1. května 1999 ve znění návazných
rozhodnutí č. 15/2002 a č. 5/2003, podle zákona č. 303/1995 Sb. o rozpočtových
pravidlech Slovenské republiky ve znění pozdějších předpisů a zákona č. 313/2001 o
veřejné službě.
Úkoly SIEA

shromažďuje a vyhodnocuje údaje o energetické efektivnosti a využívání
obnovitelných zdrojů energie v SR;

připravuje podklady pro novelizaci energetické legislativy;

zastupuje Slovensko v mezinárodních energetických projektech;

poskytuje bezplatné energetické poradenství pro domácnosti, podnikatele a
veřejný sektor v konzultačních centrech v Banské Bystrici, Trenčíně a
Košicích;

zabezpečuje provoz monitorovacího systému efektivnosti při využívání
energie,

zabezpečuje realizaci podpůrných grantových programů zaměřených na
energetickou efektivnost a využívání obnovitelných zdrojů energie ve
veřejném sektoru a v domácnostech;

jako implementační agentura pro Strukturální fondy EU administruje opatření
na podporu inovací, výzkumu, společných služeb pro podnikatele, energetické
efektivnosti a využívání obnovitelných zdrojů energie v podnikatelské sféře a
ve veřejném sektoru;

provádí zkoušky specialistů v energetice;

od roku 2007 plní státní úkoly v oblasti podpory inovací, sleduje a
vyhodnocuje inovační aktivity na Slovensku a navrhuje opatření na jejich
podporu.
Úřad jaderného dozoru
Úřad jaderného dozoru Slovenské republiky (dále jen „ÚJD SR.“) je ústředním orgánem
státní správy Slovenské republiky pro oblast jaderného dozoru. ÚJD SR zabezpečuje
výkon státního dozoru nad jadernou bezpečností jaderných zařízení včetně dozoru nad
nakládáním s radioaktivními odpady, vyhořelým palivem a dalšími fázemi palivového
cyklu, ale i nad jadernými materiály včetně jejich kontroly a evidence. Zabezpečuje
posuzování záměrů programu využití jaderné energie a kvality vybraných zařízení a
přístrojů jaderné techniky a závazky Slovenské republiky vyplývající z mezinárodních
smluv týkajících se jaderné bezpečnosti jaderných zařízení a nakládání s jadernými
materiály.
Závěrečná část jaderné energetiky se skládá z těchto činností:

ukončení provozu jaderného zařízení k účelu vyřazování,

vyřazování jaderných zařízení včetně nakládání s radioaktivními odpady
z tohoto vyřazování,

ukládání vyhořelého jaderného paliva včetně přepravy k ukládání,

institucionální kontrola úložišť radioaktivních odpadů a vyhořelého jaderného
paliva,

skladování vyhořelého jaderného paliva v samostatném jaderném zařízení po
odstavení jaderného zařízení k účelům vyřazování jaderného zařízení do
ukončení provozu jaderného zařízení, v němž bylo vyhořelé jaderné palivo
ozářeno a trvale vybráno, až do jeho umístění do úložiště vyhořelého
jaderného paliva.
Národní jaderný fond
K zabezpečení dostatku finančních prostředků pro budoucí vyřazování jaderných zařízení a
k nakládání s vyhořelým jaderným palivem a radioaktivními odpady byl zřízen státní
účelový fond pod názvem Národní jaderný fond. Účelem zřízení a činnosti jaderného
fondu je soustřeďovat a spravovat finanční prostředky určené na závěrečnou část jaderné
energetiky v dostatečném množství a transparentním a nediskriminačním způsobem
poskytovat tyto prostředky osobám na úhradu oprávněných nákladů vynaložených k těmto
účelům, za podmínek v souladu se závazky SR vyplývajícími z mezinárodní dohody.
8 Energetická efektivnost
Evropská unie stojí před bezprecedentními výzvami vyplývajícími ze zvýšené závislosti na
dovozech energie a omezených zdrojích energie, ale i z potřeby zmírnit změnu klimatu a
překonat ekonomickou krizi. Energetická efektivnost je cenným prostředkem k reakci na
tyto výzvy. Zlepšuje se jí bezpečnost dodávky Unie snížením primární energetické
spotřeby a snížením dovozů energie. Pomáhá snížit emise skleníkových plynů nákladově
efektivním způsobem, a tím zmírnit změnu klimatu. Přechodem na energeticky efektivnější
hospodářství by se též mělo zrychlit šíření inovačních technologických řešení a zlepšit
konkurenceschopnost průmyslu v Unii, podpořit hospodářský růst a vytvářet vysoce
kvalitní pracovní místa ve více sektorech souvisejících s energetickou efektivností.
Zvyšování energetické efektivnosti a úsporu energie lze dosáhnout různými změnami ve
využívání primárních zdrojů energie. Mezi taková racionalizační opatření patří např.:

Zvyšování účinnosti existujících tepelných zdrojů (kombinovanou výrobou
aj.).

Efektivní využití odpadového tepla, které se v současnosti vypouští do
atmosféry.
V hospodářském sektoru SR lze získat 2000 MW tepelného výkonu.

Racionalizace spotřeby energie a snížení energetické náročnosti různými
dalšími změnami, jako jsou: podpora výstavby nízkoenergetických domů a
budov, zavádění tříděného sběru odpadu a jeho recyklace, získávání energie
z odpadu atd.
Všechna řešení, vyplývající ze záměrů zvyšování energetické efektivnosti spolu s realizací
programů úspor energie rozvojem obnovitelných zdrojů, vytvářejí dostatečný potenciál ke
snížení energetických potřeb Slovenska.
Vysoká závislost Slovenska na dovozu primárních energetických zdrojů ze zahraničí si už
dávno vyžaduje účinnou podporu využívání domácích obnovitelných zdrojů energie.
9 Energetické služby
Směrnice Evropského parlamentu a Rady č. 2012/27/EU z 25. října 2012 o energetické
efektivnosti definuje v článku 2 odstavci 7 energetickou službu následovně:
„Energetická služba“ je hmotný prospěch, užitek nebo statek získaný kombinací energie s
energeticky účinnou technologií nebo s činností, která může zahrnovat provoz, údržbu a
kontrolu potřebnou na dodávce služby, která se dodává na základě smlouvy a v důsledku
níž za běžných okolností prokazatelně dochází k ověřitelnému a měřitelnému nebo
odhadnutelnému zlepšení energetické efektivnosti nebo k úsporám primární energie.
Ve slovenské legislativě je Energetická služba definována stejně v §10 zákona č.476/ 2008
o energetické efektivnosti, přičemž specifikuje službu, kterou poskytuje právnická osoba
nebo fyzická osoba – podnikatel na základě smlouvy o:
a) zpracování energetických analýz a energetických auditů,
b) návrhu projektu zaměřeného na efektivnost při používání energie a jeho
realizaci,
c) provozu a údržbě energetických zařízení,
d) monitorování a hodnocení spotřeby energie,
e) zabezpečení paliv a energie k účelu poskytování výkonů hlavně v oblasti
kvality vnitřního klimatu v budovách, osvětlení a provozu zařízení, která
spotřebovávají energií,
f) dodávce energetických zařízení.
9.1
Zpracování energetických analýz a energetických auditů
Potřeba vytvoření podmínek k provádění a využívání energetických auditů ve Slovenské
republice vznikla jako logický důsledek probíhajících ekonomických a hospodářských
transformačních procesů. Požadavek na snižování energetické spotřeby však není vyvolán
jen ekonomickými důvody či postupně rostoucími cenami všech forem energie, ale je
motivován i snahami o snížení současné energetické náročnosti slovenské ekonomiky i o
omezení postupujícího znečišťování životního prostředí.
Energetický audit je proto považován za významný nástroj hledání a nacházení možností
pro dosahování energetických úspor a pro optimalizaci financování investičních akcí,
zaměřených do energetické oblasti.
Energetický audit je specifickou systémovou činností, sloužící k získání uceleného
obrazu o způsobech využívání energie v auditované jednotce nebo jejích jednotlivých
částí, o účelnosti spotřeby energie a efektivnosti jejího využívání a o lokalizaci a
velikosti energetických ztrát.
Energetický audit musí formulovat cíle, jichž je zapotřebí dosáhnout při zvyšování
efektivnosti využívání energie a při snaze o docílení úspor energie v technologických
procesech. Energetický audit má tedy přímou vazbu na snižování doposud neúměrně
vysoké energetické náročnosti ekonomiky SR a lze ho tedy považovat za jeden z nástrojů
realizace energetické politiky státu.
Omezení spotřeby energie a nákladů na její výrobu a distribuci jsou proto úkoly, před
jejichž řešením stojí všechny vyspělé státy světa.
Vlastním dosahem energetického auditu je kvalifikovaná analýza energetického
hospodářství příslušného objektu nebo zařízení, v jasném popisu a vysvětlení zjištěného
stavu a v předložení návrhu opatření s oceněním jejich efektu pro zlepšení stavu
nezávislým externím auditorem. Na rozdíl od provedení takové analýzy a sestavení návrhu
opatření vlastními odborníky (pokud jsou k dispozici), spočívá význam energetického
auditu v nezávislosti auditora na vlastníkovi a managementu zkoumaného objektu (firmy,
budovy).
Zavedení pojmu audit do oboru analýz energetického hospodářství přináší zvýšení jejich
vážnosti a hodnověrnosti díky vyšší autoritě energetického auditora. Energetický audit
vyjadřuje určité hodnocení dosavadního stavu a vyjadřuje posudek, či – a do jaké míry – je
energetické hospodářství v pořádku, tj. v souladu s kritérii požadovanými v zadání,
záměrem a cílem auditu.
Obecně lze konstatovat, že význam energetického auditu spočívá v hledání a nacházení
možností snížit spotřebu energie a nákladů na její pořízení na optimální a při tom technicky
reálnou úroveň. Cílem energetického auditu je zjištění současného stavu v hospodaření s
energií a výběr, zhodnocení a ekonomické posouzení konkrétních variant řešení
navržených k zabezpečení energie při optimální úrovni její spotřeby. Jde o nalezení
technicky a ekonomicky účelných opatření, která přinesou snížení spotřeby energie v
zařízení nebo objektu, který je předmětem auditu.
Významným znakem činnosti energetického auditora je tedy i specifický prvek aktivního
odborného a specializovaného poradenství, který se musí nutně promítnout v práci
energetického auditora při vyhledávání potenciálu úspor energie a kdy auditor musí
spolupracovat s managementem i personálem provozovatele zkoumaného zařízení nebo
objektu. Poradenská složka činnosti energetického auditora se projeví ve výstupu činnosti
auditora – ve zprávě o provedeném auditu v části obsahující návrh energeticky úsporných
opatření.
Dalším cílem je však i poskytnout dostatečně prokazatelné argumenty pro jeho další
rozhodovací akty, kdy k prokázání vhodnosti, technické správnosti a potřebnosti
navržených opatření je nutné prokázat zvlášť jejich ekonomickou efektivnost.
Ekonomická vhodnost navrhovaných opatření musí být prokázána s maximální
přesvědčivostí, což vyžaduje kvalifikované ocenění nejen očekávaných úspor v převozu
zařízení či objektu, ale též nákladů na jejich realizaci a jejich vzájemné ekonomické vztahy
během doby účinnosti navrhovaného opatření. Realizovatelnost auditem navrhovaných
opatření však bude vždy ovlivňována i dalšími motivačními stimuly, včetně působení státu
zvláště v oblastech legislativních a ekonomických.
Ministerstvo hospodářství Slovenské republiky v Zákoně č. 476/2008 Sb. o energetické
efektivnosti definuje v §2 odst. h) energetický audit následovně:
Energetickým auditem je systematický postup pro získání dostatečných
informací o současném stavu technických zařízení a budov určených k používání
energie, pro identifikaci a návrh nákladově efektivních možností úspor energie;
výstupem z energetického auditu je písemná zpráva.
V § 8 tohoto zákona je stanovena povinnost spotřebitelů energie v průmyslu a v
půdním hospodářství vyhodnotit energetickou náročnost výroby energetickým auditem
poprvé ve lhůtě podle přílohy č. 1 zákona č. 476/2008 nebo do pěti let od uvedení zařízení
do trvalého provozu.
V této příloze č. 1 jsou stanoveny i lhůty hodnocení energetické náročnosti v průmyslu
a v půdním hospodářství a přepočítávací koeficienty celkové spotřeby energie na stejnou
fyzikální jednotku.
Spotřebitel energie v průmyslu a v půdním hospodářství je povinný aktualizovat
energetickou náročnost energetickým auditem jednou za pět let.
Energetický audit na vyhodnocení energetické náročnosti výroby provádí energetický
auditor. Energetickým auditorem je fyzická osoba zapsaná v seznamu energetických
auditorů. Seznam energetických auditorů vede a na své internetové adrese zveřejňuje
ministerstvo hospodářství. Energetický audit může provést i osoba jiného členského státu
Evropské unie, je-li držitelem oprávnění k výkonu činnosti energetického auditora podle
právních předpisů jiného členského státu Evropské unie.
Energetická certifikace budovy podle zvláštního předpisu (Zákon č. 555/2005.
o energetické hospodárnosti budov a o změně a doplnění některých zákonů ve znění
zákona č. 17/2007 Sb.) se považuje za energetický audit podle zákona č. 476/2008.
Přesný postup při provádění energetického auditu ale i obsah písemné zprávy a soubor
údajů k monitorování efektivnosti při využívání energie stanovuje Vyhláška Ministerstva
hospodářství č. 429/2009 Sb. v čl. I §2. Postup má následující kroky:

identifikace předmětu energetického auditu,

zjištění současného stavu předmětu energetického auditu,

vyhodnocení současného stavu předmětu energetického auditu,

návrh opatření ke snížení spotřeby energie (dále jen „opatření“),

vypracování ekonomického hodnocení souboru opatření,

vypracování environmentálního hodnocení souboru opatření,

doporučení optimální varianty souboru opatření,

vypracování písemné zprávy,

zpracování souboru údajů k monitorování efektivnosti při využívání
energie.
Výsledkem práce energetického auditora je tedy energetický audit v podobě
konečné písemné zprávy. V následujícím § 3 je v jednotlivých odstavcích uvedeno,
co musí písemná zpráva z energetického auditu obsahovat.
Písemná zpráva obsahuje :
a) identifikační údaje o objednavateli energetického auditu
b) identifikační údaje o provozovateli předmětu energetického auditu
v rozsahu podle písm. a), je-li provozovatelem předmětu energetického
auditu jiný subjekt než objednavatel energetického auditu,
c) identifikační údaje o energetickém auditorovi, hlavně jméno a příjmení,
datum narození, trvalý pobyt a adresu zaměstnavatele, je-li energetický
auditor zaměstnancem,
d) identifikaci předmětu energetického auditu podle § 2 odst. 2,
e) popis a vyhodnocení současného stavu předmětu energetického auditu
podle § 2 odst. 3,
f) návrh opatření podle § 2 odst. 4 a 5,
g) ekonomické a environmentální hodnocení souboru opatření podle § 2
odst. 5 písm. f),
h) optimální variantu souboru opatření podle § 2 odst. 6 včetně
i) záznam o odevzdání a převzetí písemné zprávy, v němž se uvede datum
odevzdání a převzetí zprávy, jména, příjmení a podpisy odevzdávajícího a
přebírajícího,
j) kopii dokladu o zapsání do seznamu energetických auditorů nebo kopii
jiného dokladu, který opravňuje osobu k výkonu činnosti energetického
auditora podle právních předpisů jiného členského státu Evropské unie.
9.2
Návrhy projektů zaměřených na efektivnost při využívání energie a
jejich realizace (EPC projekty)
Energetické služby jsou tradičně zaměřeny na snižování konečné spotřeby
energie v existujících výrobních provozech či budovách. Nejznámější metodou
dosahování úspor je metoda EPC (z angličtiny – Energy Performance Contracting),
kdy poskytovatel energetických služeb dodává na klíč komplexní službu, včetně
zajištění financování úsporných opatření a garance minimálních úspor ve spotřebě
energie (tu zajišťuje poskytovatel na své riziko). Investice jsou spláceny z
dosahovaných úspor ve spotřebě energie.
Energy Performance Contracting je smluvní úprava vztahu mezi beneficientem a
poskytovatelem o opatřeních energetické efektivnosti, kde investice do opatření je
splacená v návaznosti na dosažení smluvně stanovených hodnot energetické
efektivnosti. EPC je integrována energetická služba s garantovaným výsledkem.
Hlavní předností metody je dosažení úspor bez zatížení veřejných rozpočtů
(investice zpravidla zajišťuje na své náklady dodavatel), získání nových moderních
technologií a tedy zhodnocení majetku veřejného sektoru, snížení provozních
nákladů, zlepšení ekonomiky energetického provozu, snížení nároků na obsluhu,
garance minimálních dosažených úspor, zlepšení kvality pracovního prostředí,
pracovní příležitosti pro tuzemské dodavatele a zlepšení životního prostředí.
Motivací pro rozhodnutí o rekonstrukci energetického hospodářství je zpravidla :

Potřeba snížit vysoké provozní náklady

Nutnost rekonstrukce zastaralého technologického energetického zařízení

Komplexní renovace celého objektu

Potřeba automatizace řízení spotřeby energie

Snaha snížit negativní vliv na životní prostředí
Vliv na rozhodnutí o způsobu realizace úsporných opatření má obvykle:

Dostatečnost vlastních investičních prostředků

Odborné a kapacitní zajištění realizace daného projektu

Jistota dosažení očekávaného výsledku
Financování projektu k realizaci úsporných opatření je možné zabezpečit :
 Z vlastních prostředků
 Pomocí úvěru od banky
 Poskytnutím energetických služeb metodou EPC
Metoda EPC je vhodná pro výrobní podniky, budovy různých institucí, nemocnice,
vysoké školy, státní kulturní zařízení, kancelářské budovy, vzdělávací zařízení
(mateřské, základní i střední školy), kulturní zařízení (divadla), sportovní zařízení
(plavecké bazény, zimní stadiony), budovy úřadů, veřejné osvětlení a další.
V přípravné fázi projektu EPC je velmi důležité vybrat vhodné objekty pro
připravovaný projekt. Analýzou projektu v dalším kroku je nutné si objasnit, zda
očekávání zadavatele jsou realizací projektu EPC splnitelná, či připravovaný projekt
poskytuje dostatečný objem úspor v hodnotách rovnajících se výšce splátek
případného úvěru. Až potom následuje podpis smlouvy a realizace opatření.
Obecně je vhodné připravit zakázku pro projekt EPC, včetně jeho schválení
zadavatelem, během letních měsíců tak, aby oznámení o zakázce v Informačním
systému o veřejných zakázkách bylo možné uveřejnit od září do listopadu.
V takovém případě lze uskutečnit výběrové řízení a podpis smlouvy
v dostatečném předstihu před koncem topné sezóny.
Pro financování EPC projektů je jedním z klíčových faktorů úspěchu při
implementování EPC projektu dostupnost finančních zdrojů. Financování přitom
není nezávislé na ostatních okolnostech daného projektu. Financování EPC projektů
je zapotřebí vnímat komplexně. Jen pohled na přímé finanční náklady vyjádřené
například úrokovou sazbou a poplatky nestačí. Optimální balík financování závisí na
ekonomickém a finančním postavení zákazníka, cash flow projektu ale i právních,
daňových a účetních aspektů projektu.
V podmínkách Slovenska je pro zákazníky (hlavně subjekty veřejné správy)
nejzajímavějším způsobem financování úvěr dodavatele (ESCO společnosti z angl.
Energy Service Company) s následným převodem finanční pohledávky vybrané
bance po realizaci projektu. ESCO společnosti používají při financování projektů
více metod minimalizujících negativní dopady na finanční situaci zákazníka.
ESCO společnost může projekt financovat z vlastních zdrojů, nebo ze zdrojů
získaných na finančním trhu (bankovním úvěrem, leasingem nebo kapitálovou
investicí).
Obr. Úvěrové financování ‐ dodavatelem (ESCO společností)
Při přímém vztahu zákazník prakticky vůbec nevstupuje do vztahu se zdrojem
financování. Financování projektu zabezpečuje ESCO společnost svým jménem a
nese tak celé riziko neúspěchu projektu i v tom případě, že by bylo způsobeno
okolnostmi, které jsou mimo jejího vlivu.
ESCO společnost může projekt financovat z vlastních zdrojů, nebo ze zdrojů
získaných na finančním trhu (bankovním úvěrem, leasingem nebo kapitálovou
investicí).
V rámci projektu ve velkém počtu případů dodavatel zajišťuje kromě jiného i
profinancování potřebných investičních prostředků, obyčejně za použití komerčního
úvěru od některé banky.
Obr. Úvěrové financování ‐ zákazníkem (klientem EPC)
Nepřímý vztah je pro zákazníka podstatně méně populární, protože předpokládá,
že se zdrojem financování (bankou) uzavře přímo smlouvu, zatímco ESCO
společnost „jen garantuje“ dosažení technických parametrů projektu. Pokud nejsou
předpokládané parametry dosaženy vinou ESCO společnosti a tato okolnost je
příčinou, že zákazník nemůže splácet dohodnuté splátky, je ESCO společnost
povinna zákazníkovi dorovnat rozdíl mezi skutečnou výší úspor a splátkou. V rámci
běžného projektu EPC jsou tokem finančních prostředků úhrady splátek, které
vynaložila firma energetických služeb, a jsou v podstatě vypůjčené zadavateli. Tato
půjčka je poskytnuta s fixním úrokem, takže splátky jsou v pevné výši beze změn
během celé doby trvání smluvního vztahu. Oproti tomu dochází po instalaci
úsporných opatření ke snížení provozních nákladů. Objem úspor za rok by neměl být
menší, než je objem úhrad splátek.
V průběhu realizace EPC projektu je velmi důležité důsledně kontrolovat
správnou instalaci jednotlivých částí přesně podle projektu a v souladu s jeho
záměrem. Ještě před instalací je potřebné důkladně prověřit možná místa např.
nefunkčnosti topné soustavy, která by si vyžádala nápravu.
Po ukončení projektu, tedy instalaci všech smluvně dohodnutých opatření, je
klíčovou částí celého projektu měření a sledování spotřeby energie. Před odevzdáním
opatření zadavateli musí být instalace dostatečně prověřena ve zkušebním provozu.
Firma energetických služeb musí se zástupci správce objektu, kteří potom budou mít
na starost správný chod celého systému, úzce spolupracovat. Po uvedení do provozu
jsou spotřeby sledovány a vyhodnocovány zástupci dodavatele týdně až denně. Až
v řádném provozu přechází dodavatel na měsíční hodnocení naměřených hodnot.
Je také důležité, aby obě strany byly při jednáních a při ročním vyúčtování
spotřeby maximálně otevřené. Projekt EPC znamená dlouhodobý vztah obou stran, a
proto se nevyplatí zatajovat žádné skutečnosti. Vždy to bude jen na úkor celého
projektu, a tedy úspor energie.
Na závěr – shrnutí důvodů, které hovoří za realizaci rekonstrukce
energetických systémů metodou EPC:

Komplexnost řešení – EPC služba může pokrývat činnosti od zhodnocení
stavu (verifikaci dat), realizaci opatření, servis a údržbu instalovaných
zařízení, energetický management až po měření a vyhodnocování úspor.

Garance úspor – základní podmínkou EPC smlouvy je záruka dosažených
úspor energie resp. souvisejících nákladů a podmínky přerozdělení zisku z
extra úspor (resp. vyrovnání v případě nedosažení garantovaných úspor).
EPC motivuje dodavatele k maximalizaci úspor.

Převzetí rizik – ESCO společnost přes EPC přebírá technická rizika
(projekt, technologie, provoz a údržba, emise, vliv na ŽP, hygienické
normy) příp. i komerční rizika (cenové výkyvy, změny odběru energie).

Převzatí financování – jednou z alternativ je možnost částečného nebo
úplného převzetí financování ESCO společností.
9.3
Provoz a údržba energetických zařízení,
Komplexní správa představuje soubor činností zabezpečujících ekonomický
provoz objektů a zařízení v souladu s požadavky na údržbu, spolehlivost, bezpečnost
a dodržování legislativních předpisů.
Jedná se o poskytování energetické služby převzetím kompletní péče o
zařízení energetiky v rámci kompletní technické správy společností energetických
služeb na základě smlouvy o energetických službách. Svou činností zabezpečuje
hlavně:

optimalizaci chodu technologických zařízení, zabezpečování servisu

dodržování směrnic pro ochranu životního prostředí

analýzu energetických údajů

optimalizaci spotřeby odebraných forem energie

sjednávání dodávek elektrické energie a SV, diagramů, režimu apod.,
uskutečňování hlavních a vedlejších odpočtů elektroměrů, vodoměrů a
dalších měřičů spotřeby energie

zpracování měsíčních výkazů a diagramů o spotřebě energií včetně
odevzdání zpracovaných statistických formulářů

energetické řízení provozu objektu podle vyhlášených energetických
stupňů

údržbu technologických zařízení ve všech stupních (preventivní, běžnou
i plánovanou)
9.4
Monitorování a hodnocení spotřeby energie
Často se stává, hlavně v menších organizacích, že spotřeba jednotlivých
forem energie se sleduje jen na základě plateb za fakturu. V těchto organizacích se
nezkoumají příčiny růstu spotřeby energie. Spotřeba energie (plyn, topení, voda,
elektřina) se měří jen na vstupu do společnosti. Rozpočítat takovouto spotřebu
například na jednotlivé provozy je zpravidla velmi problematické a často nelze ani
analyzovat příčiny růstu nebo poklesu spotřeby jednotlivých forem energie.
Jiná situace je ve větších společnostech, například v těžkém průmyslu. Tady
jsou zaměstnáni energetici, kteří spotřebu a cenu každé formy energie sledují velmi
podrobně a jejich nákup řídí. Na monitorování energie v těchto společnostech často
využívají různé nástroje a různé softwarové nástroje pro analýzu.
Při zavádění systému energetického manažerství je velmi důležitým stupněm
vstupní audit, a to nejen audit spotřeby energie pro topení a přípravu teplé vody, ale
celkový audit všech druhů energie. Z těchto vstupních údajů se potom mohou určit
energeticky významné aspekty, pro něž se připraví plány a cíle. Jedním z dalších
ukazatelů, v jakém stavu je společnost nebo její část (např. budova), je i energetický
certifikát budovy, který exaktně zařadí budovu do energetické třídy. Jedním z cílů
společnosti může být i zlepšení energetické třídy budovy nebo snížení emisí CO2.
Důležitým bodem je i měření spotřeby po ucelených částech (výrobní provozy,
opravárenské dílny, administrativa apod.) a analýza spotřeby energie v závislosti na
naplněnosti výroby, náběhu výroby apod. jen na základě těchto podrobných údajů lze
přesně zacílit opatření pro úsporu energie. Je chybou, když se řešení zaměřují jen na
určité provozy nebo jeden druh energie bez předcházející analýzy. V konečném
důsledku může dojít ke zbytečně drahým investicím.
Zavedením systému energetického manažerství se kromě toho, že se splní
požadavky zákonů a vyhlášek, sníží i spotřeba energie a tím dojde i ke snížení
nákladů společnosti. Management společnosti získá přehled o energetických tocích
ve společnosti a jejich řízení. Zavedení energetického managementu dává nástroj, jak
efektivně zainteresovat zaměstnance společnosti do snižování celkové spotřeby
energie ve společnosti. Jednotlivé společnosti mohou využít zavedení energetického
managementu ke své další propagaci (green marketinku) nebo ke zlepšení image
podniku. Zavedení systému energetického managementu poskytuje nástroj k
předvídání změny spotřeby energie v důsledku plánované změny výroby nebo změny
produktu, služby apod. Motivuje společnost při nákupu zařízení a výrobků hledět i na
to, jak nakupované výrobky a služby ovlivňují životní prostředí či jak ovlivní
energetickou bilanci společnosti. Při zavádění systému probíhá i školení jednotlivých
zaměstnanců o alternativních formách energie a to motivuje další lidí k větší ochraně
životního prostředí.
9.5
Zabezpečení paliv a energie k účelu poskytování výkonů hlavně v
oblasti kvality vnitřního klimatu v budovách, osvětlení i provozu
zařízení, která spotřebovávají energii
Do kategorie této energetické služby lze zařadit převzetí výkonu technické
správy budov. Obsahem smluvně dohodnutých činností je především:

Bezproblémový chod objektu

Zabezpečení budov teplem, pitnou vodou, ohřátou teplou vodou

Obsluha technologických zařízení odborně vyškoleným personálem.
pro technickou správu (kotelna, vzduchotechnika a klimatizace)

Zabezpečení běžné údržby

Měření a regulaci technologických zařízení

Nákup paliv a energie v objemech podle potřeb budov

Zabezpečování pravidelných revizí technických a technologických
zařízení ve smyslu platné legislativy. Jedná se o plynová, tlaková a
elektrická zařízení, výtahy a eskalátory, požárně technická zařízení ale
i záložní zdroje.
Neoddělitelnou součástí péče a obsluhy technologických zařízení by měl být i
záruční a pozáruční servis, který je zabezpečován v součinnosti s dodavateli a
výrobci těchto zařízení.
9.6
Dodávka energetických zařízení
Smluvní dodávka energetických zařízení včetně instalace, komplexních zkoušek
a servisních služeb patří též do kategorie energetických služeb.
10 Energetické poradenství
Zatímco u velkých spotřebitelů energie je péče o její efektivní využití
zpravidla povinností pracovníků útvarů energetiky, u malých spotřebitelů energie, ale
především v domácnostech se ne vždy najde někdo, kdo této problematice skutečně
rozumí. To má za následek plýtvání s nakupovanou energií a zbytečně vysoké
faktury.
Energetické poradenství je služba a představuje možnost využívání
průběžných konzultací a získání často velmi užitečných usměrnění při řešení
problémů či už ve vytápění, spotřebě elektřiny, stavebních úpravách či využití
moderních technologií.
EK zavazuje členské státy EU poskytovat toto energetické poradenství v
oblasti energetické efektivnosti. Ve Směrnici Evropského parlamentu a Rady č.
2012/27/EU o energetické efektivnosti v kapitole IV, článku 17 odstavci 1 se uvádí:
Členské státy zabezpečí, aby byly informace o dostupných mechanismech v
oblasti energetické efektivnosti a o finančních a právních rámcích transparentní
a aby se ve velké míře poskytovaly všem účastníkům trhu včetně spotřebitelů,
stavbařů, architektů, inženýrů, environmentálních a energetických auditorů a
instalatérů stavebních prvků vymezených ve směrnici 2010/31/EU
A v odstavci 2 :
Členské státy vytvoří vhodné podmínky pro subjekty na trhu, aby mohli
spotřebitelům energie poskytovat přiměřené a cílené informace a poradenství o
energetické efektivnosti.
11 Racionalizace spotřeby energie
Nejčistější energie je uspořená energie. Využíváním efektivních technologií a
zodpovědným využíváním energie lze značně snížit její spotřebu. Ve světě se začaly
zdokonalovat technologie výroby energie z obnovitelných zdrojů a rozšiřuje se
sériová výroba potřebných zařízení. Tyto
změny spolu se zohledněním
environmentálního přínosu obnovitelných zdrojů (zavedení ekologické daně z
výroby energie ve zdrojích poškozujících životní prostředí) v krátké době zvýší jejich
konkurenceschopnost.
Známá je nízká efektivnost vytápěcích systémů v bytových domech a i
v některých administrativních budovách kvůli ztrátám stěnami, netěsnostmi a okny.
Velké ztráty jsou i u zastaralých strojů a osvětlovacích zařízení. V průmyslu ale i
v domácnostech se používají zařízení a technologie se zastaralými technickými
parametry s malou efektivností využití elektrické energie a energie všeobecně. Nové
technologie a promyšlenější organizační opatření mohou tedy přinést velké úspory
(často víc než 20 %) i bez větších investic.
Zkušenosti dokazují, že základ úspor lze hledat ve změně vytápění, osvětlení
a zateplení. Přibližně 30% úspory lze dosáhnout cílenými stavebními úpravami
zaměřenými na zlepšení tepelně izolačních vlastností budov, využíváním zdrojů tepla
s lepší účinností a změnami v provozu a údržbě budovy.
Snížením teploty o 1 °C snížíme spotřebu energie na vytápění o 6 %.
Snížením teploty v třídě z hodnoty např. z 23 °C na 20 °C, klesne spotřeba energie v
třídě o 18 %. Úspory energie se dají dosáhnout i bez ztráty komfortu.
Beznákladové úspory lze docílit většinou zlepšenou organizací spotřeby –
spočívají ve sledování způsobu provozu energetických spotřebičů, jejich důsledném
využívání a eliminaci zbytečných provozů. Změnou myšlení a návyků lze snížit
náklady na energii až o 10 %!
Tepelná izolace a její výhody
Při kombinaci zateplení obvodových stěn s výměnou oken nebo jejich
úpravou lze dosáhnout snížení spotřeby energie k vytápění o víc než 30 % (v
budovách postavených do roku 1983 je to dokonce až 50 %).
Hlavní výhody komplexního zateplení:

snížení spotřeby energie k vytápění (a v letním období ke chlazení)

odstranění hygienických nedostatků (plísně)

zvýšení tepelné setrvačnosti stavebních konstrukcí a zpomalení chladnutí

eliminování zatékání – zamezení koroze výztuže ve spojích a panelech
Větrání
Ohřátí vzduchu, který se dostává do místnosti větráním okny, je zohledněno ve
vytápění. Teplo nejčastěji uniká netěsnými okny (ve víceposchoďových budovách
uniká okny až 32 % tepla, v jednoposchoďových 12 – 13 %). Vhodná okna omezují
ztráty spojené s výměnou vzduchu. Přísun čerstvého vzduchu je v
moderních
budovách zabezpečován přes takzvané rekuperátory. Jedná se o vysoce účinné
výměníky tepla.
Tepelné zdroje
Na efektivní způsob vytápění má velký vliv vhodně zvolený tepelný zdroj. Teplo se vyrábí
zpravidla ve vlastních kotelnách, v městských částech jsou budovy obvykle napojeny na
centralizovaný zdroj zásobování teplem (CZT).
Zdroje tepla dělíme podle:

Druhů paliva (tuhá, kapalná, plynná) a materiálu (litinové článkové, ocelové
skříňové)

Teploty teplonosného média (parní, horkovodní, teplovodní, nízkoteplotní...)

Způsobu odvodu spalin z kotle (s otevřenou nebo uzavřenou spalovací komorou)

Způsobu zabezpečení spalovacího vzduchu v kotli (otevřené, uzavřené)

Stupně a způsobu regulace (ruční, poloautomatické, automatické)
Plynové kotle

Plynové kotle se od sebe odlišují konstrukčními detaily a provozními specifiky, na
jejichž základě je dělíme na klasické, nízkoteplotní a kondenzační.
Kondenzační kotel

Pokroková technologie umožňující kondenzaci vodních par obsažených ve
spalinách.

Uvolněné kondenzační teplo zlepšuje účinnost kotle.

Ztráty jsou minimalizované, reálná účinnost po odečtu ztrát je až 97 %.

Nabízí možnost plynulé regulace výkonu až v 80 % rozsahu.

Napomáhá snižování spotřeby plynu a tvorby emisí.
Plynové infrazářiče

Jsou ideální pro velkoobjemové prostory s velkou konstrukční výškou.

U tmavých infrazářičů probíhá spalování uvnitř spalovacích komor.

Jsou též známy jako sálavé plynové teplomety.

U světlých plynových infrazářičů bývá zdrojem sálání většinou keramická deska,
která se ohřívá bezplamenným povrchovým spalováním plynu.
12 Energeticky úsporná zařízení
12.1 Kombinovaná výroba (kogenerace)
Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2012/27/EU z 25. října 2012 o
energetické efektivnosti definuje v §2 čl. 30 kombinovanou výrobu následovně:
Kombinovaná výroba je výroba tepla a elektřiny nebo mechanické energie, která
probíhá ve stejném čase a v jednom procesu.
Zákon NR SR č. 309/ 2009 Sb. o podpoře obnovitelných zdrojů energie a vysoce
účinné kombinované výroby v § 2 odstavci 2b) doplňuje definici následovně:
Kombinovaná výroba je technologický proces, při němž současně probíhá výroba:

elektřiny a tepla,

mechanické energie a tepla,

mechanické energie tepla a elektřiny
Proces kombinované výroby se často nahrazuje kratším názvem – kogenerace.
Jako palivo se prioritně používá zemní plyn. Alternativou může být též bioplyn,
dřevní plyn, koksárenský plyn, propan-butan apod. Použití plynu pro kogeneraci má
velký význam z ekologického hlediska. Nízké znečišťování životního prostředí
emisemi je jedním ze znaků kogenerace.
V souvislosti se zařízením na kombinovanou výrobu se často objevuje termín
„kogenerační jednotka“. Tímto názvem obvykle označujeme zařízení na
kombinovanou výrobu tepla a elektrické energie, poháněné většinou:
•
pístovými spalovacími motory od výkonu 10 kW do 5 MW,
•
spalovacími turbinami pro výkony nad 500 kW a teplo nad 500 °C
Ve slovenské legislativě, ale i v odborných kruzích se v souvislosti s kogenerací
často používá zkratka KVET, která vznikla ze začátečních písmen termínu
„Kombinovaná Výroba Elektřiny a Tepla“.
Energie paliva uvolněná spalováním směsi paliva se vzduchem je v
technologickém zařízení transformována na elektrickou energii a teplo (které je
zpravidla
dále
efektivně
využito)
a odpadovým
produktem
jsou
spaliny.
Nejpodstatnější důvod, proč uplatňovat kogeneraci, je výrazná úspora primárního
paliva v porovnání se způsobem oddělené výroby elektřiny a tepla (až do 40 %).
Mezi další důvody patří úspora nákladů pro nákup elektřiny v porovnání s
oddělenou výrobou tepla ale i vysoká účinnost využití energie v palivu, velmi rychlý
náběh do provozu (v případě technologických systémů se spalovacími motory
resp. spalovacími turbinami), možnost nezávislého provozu i v případě výpadku
veřejné elektrické sítě (jen s technologií se synchronním elektrickým generátorem).
Pro proces kombinované výroby lze využít více druhů technologických systémů.
Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2012/27/EU z 25. října 2012 o energetické
efektivnosti v příloze I, části II definuje technologie kombinované výroby, na něž se
vztahuje tato směrnice:
a) Plynová turbina s kombinovaným cyklem a s regenerací tepla.
b) Protitlaková parní turbina.
c) Kondenzační parní turbina s odběrem páry.
d) Spalovací turbina s regenerací tepla.
e) Spalovací motor.
f) Mikroturbina.
g) Stirlingův motor.
h) Palivový článek.
i) Parní stroj.
j) Rankinův organický cyklus.
k) Jakýkoli jiný typ technologie nebo jejich kombinace,
Zákon č. 309/2009 Sb. o podpoře obnovitelných zdrojů energie v § 2, odst.
g) rozděluje kombinovanou výrobu podle výkonu následovně:

kombinovaná výroba velmi malých výkonů je kombinovaná výroba v
zařízení na kombinovanou výrobu s instalovaným elektrickým výkonem
zařízení menším než 50 kW,

kombinovaná výroba malých výkonů je kombinovaná výroba v zařízení
na kombinovanou výrobu s instalovaným elektrickým výkonem zařízení od
50 kW včetně do 1 MW,

kombinovaná výroba velkých výkonů je kombinovaná výroba v zařízení
na kombinovanou výrobu s instalovaným elektrickým výkonem zařízení od
1 MW včetně.
Kriterium pro vysoce účinnou kombinovanou výrobu je stanoveno v Zákoně č.
309/2009 Sb. § 2 odst. j), kde se uvádí, že vysoce účinná kombinovaná výroba je
kombinovaná výroba
1. velmi malých výkonů,
2. malých výkonů, při níž v porovnání se samostatnou výrobou tepla a
samostatnou výrobou elektřiny vzniká úspora primární energie,
3. velkých výkonů, při níž v porovnání se samostatnou výrobou tepla a
samostatnou výrobou elektřiny vzniká úspora primární energie ve výšce
neméně 10 %.

Systémy kombinované – paroplynové cykly
Sestavu zařízení tvoří systém se spalovací turbinou, doplněný za spalinovým
kotlem o systém s parní turbinou. V tomto případě je tedy pára ze spalinového kotle
vedena potrubním systémem nejdřív do parní turbiny (v elektrickém generátoru
parní turbiny je vyrobena elektrická energie), a až potom pro další technologickou
spotřebu.
To umožňuje dosažení vyššího celkového elektrického výkonu a hlavně vyšší
elektrické účinnosti energetického bloku.
Obr. č
Popisovaný systém je konstruován pro zařízení vyšších výkonů, čímž je předurčen
k využití v elektrárenských systémech, především z důvodu rychlého náběhu do
výkonu na výrobu elektřiny v energetických špičkách. Na Slovensku je tento
systém využíván v PPC Bratislava a v elektrárně Malženice.

Systémy s parní turbinou
Energie paliva uvolněná ve spalovacím procesu probíhajícím v zařízení kotle je
odevzdána převedené napájecí vodě, z níž v zařízení kotle vznikne pára o středním
nebo vysokém tlaku a ta se potrubním systémem přivádí do parní (protitlakové
nebo kondenzační odběrové) turbiny, kde expanduje – odevzdá svou energii a
roztočí turbinu spojenou s elektrickým generátorem.
Parní turbíny jsou lopatkové rotační stroje, v nichž se tepelná energie páry mění na
mechanickou energii. Pára protéká kanály mezi lopatkami, expanduje a její tepelná
energie se mění na kinetickou, jež se odvádí jako mechanická energie.
V generátoru se vyrábí elektrická energie, která je vyvedena do elektrické rozvodné
soustavy. Pára po expanzi (už s nižším tlakovým potenciálem) se z odběru nebo
protitlaku turbiny potrubním systémem odvádí pro další technologické účely.

Systémy se spalovací turbinou
Tyto systémy se uplatňují v soustavách CZT ve velkých městech, ale i ve velkých
průmyslových podnicích, které současně využívají elektrickou i tepelnou energii
s vyšším potenciálem (zpravidla ve formě páry); vývoj ve světě (hlavně v
souvislosti s výrobou výkonově menších tzv. mikroturbin) však ukazuje možnosti
uplatnění těchto systémů i v menších soustavách.
Výkonové rozmezí vyráběných spalovacích turbin se v současnosti pohybuje od cca
30 kWe do cca 280 MWe.
Základem sestavy je spalovací turbina, v níž (ve spalovací komoře) probíhá
spalování paliva, energií uvolněnou ve spalovacím procesu se turbina roztáčí a s ní i
spojkou spojený elektrický generátor.
V generátoru se vyrábí elektrická energie, která je vyvedena do rozvodné
soustavy. Spaliny odcházející z turbíny s teplotou cca 500 °C vstupují do
spalinového kotle, kde odevzdávají teplo napájecí vodě, z níž vznikne pára. Ta se z
kotle odvádí potrubním systémem pro další využití v technologických spotřebičích.

Systémy se spalovacím motorem
Tyto systémy (nazývané i jako kogenerační jednotky) se v SR začaly uplatňovat
v první polovině 90. let. Nasazují se v menších soustavách CZT, ale i
v průmyslových podnicích, rekreačních a sportovních zařízeních, nemocnicích,
větších komplexech budov, kde je současná potřeba elektrické energie a nízko
potenciálního tepla (ve formě teplé vody – teplotní spád je 90/70 °C). Ve
specifických případech (u zvlášť upravených jednotek větších výkonů) lze část
tepla získat i ve formě páry, popřípadě horké vody.
Systémy jsou v porovnání se systémy s parní resp. spalovací turbinou jednodušší.
Výkonové rozmezí vyráběných spalovacích motorů se pohybuje od cca 10 kWe do
cca 17 MWe.
Základem je pístový spalovací motor, v němž probíhá spalování paliva, energie
uvolněná procesu spalování roztáčí motor a zároveň i elektrický generátor, který je
se spalovacím motorem spojen spojkou.
V generátoru se vyrábí elektřina, která se vyvádí do elektrické rozvodné
soustavy. Teplo vznikající v motoru při spalovacím procesu je soustavou výměníků
odváděno pro další využití.

Trigenerace
Pojmem „trigenerace“ je nazván technologický proces, který rozšiřuje možnosti
procesu kogenerační výroby elektrické energie a tepla o proces chlazení.
Část tepla vyrobeného v kogenerační jednotce je využita pro technologický proces
probíhající v přídavném chladicím zařízení, které produkuje chladicí výkon
využívaný k účelu klimatizace objektů.
Nejčastějším
přídavným
chladicím
zařízením
dodávaným
k sestavě
kogenerační jednotky je absorbční chladicí zařízení - tzv. absorbér.
Toto přídavné zařízení vytváří (hlavně v letním období) příznivé podmínky
pro provoz KGJ tam, kde je po ukončení topného období potřeba výkonu v teple
nižšího (např. jen k přípravě TUV), než je výstupní tepelný výkon KGJ (což může
být limitující pro další provoz KGJ). Je-li však je zapotřebí chladicího výkonu pro
účely klimatizace, umožňuje se tím nadále optimální provozování KGJ a tím
prodloužení počtu provozních hodin.

Mikroturbiny
Mikroturbiny představují celkem novou generaci spalovacích turbin. Používají
vysokorychlostní generátory, které vydrží vysoké otáčky, které jsou pro turbinu
typické. Tím není zapotřebí používat převodovku, což znamená, že odpadá
průběžná kontrola stavu oleje, jeho doplňování a výměna. Je to řešení vysoce
ekologické, provozně jednoduché, bezproblémové, ekonomicky výhodnější. Bez
převodovky a s malým generátorem je celé soustrojí podstatně menší a lehčí. Proto
je takové uspořádání vhodné např. i do vyšších podlaží budov a pro mobilní použití.
Další novinkou mikroturbin je použití vzduchových ložisek, které vydrží vysoké
otáčky (až 120 000/min), nevyžadují mazání olejem nebo tukem. Tím se zvyšuje
spolehlivost zařízení, ekologické hledisko, zjednodušuje se obsluha soustrojí.
Soustrojí mikroturbiny mívá jediný pohyblivý díl na rozdíl od plynového nebo
dieselového motoru, které obsahují víc než 100 pohyblivých dílů.
Účinnost soustrojí mikroturbiny se zvyšuje zavedením rekuperace tepla.
Teplo ze vzniklých spalin je využito pro předehřev spalovacího vzduchu ve
výměníku tepla. Toto teplo spalin může být použito ve výměníku pro ohřev
vytápěcí vody pro vytápění objektů, vytápění skleníků, realizaci sušicích pochodů,
pro ohřev pitné vody, pro transformaci na jiný druh energie, např. chladu nebo
elektřiny.
Na obrázku je uveden princip spalovací turbiny. Soustrojí je nejdříve
roztočeno startérem. Vzduchový kompresor po roztočení stlačuje vzduch do
spalovací komory, kam se pod tlakem přivádí i palivo. Výbušná směs paliva a
vzduchu je jednorázově elektricky zapálena. Hořením se zvyšuje objem a dochází k
expanzi přes oběžné kolo turbiny. Po velmi krátké době se hoření stabilizuje.
Expandující spaliny roztáčejí oběžné kolo turbiny. Přidáváním paliva (plynu) se
zvyšují otáčky a generátor vyrábí elektřinu. Elektronický řídící systém přifázuje
generátor k rozvodné síti. Celý proces probíhá úplně automaticky.
Obr.
Princip radiální turbiny (Zdroj Asociace mikroturbin, Praha)
Současné kogenerační jednotky pracují s klasickými pohony – spalovacími
pístovými motory, plynovými turbinami, Stirlingovým motorem, přičemž
dominantní je často výroba elektřiny a až potom výroba tepla. Se vzrůstající
energetickou náročností lidské společnosti a s tím spojenými negativními dopady
na životní prostředí, v souladu s hledáním nových energetických zdrojů a nízko
emisních technologií se hledá i ekologické uplatnění „alternativních“ paliv.
Alternativním přístupem pro lepší využití OZE je použití mikroturbiny, která
pracuje jak s klasickými palivy (např. zemní plyn), tak může využívat a s úspěchem
využívá i paliva alternativní, např. bioplyn, skládkový plyn, degazační plyn apod.

Stirlingův motor
Stirlingův motor mění tepelnou energii na mechanickou. Sestrojili ho bratři
Stirlingové na začátku 19. století. Zpočátku se používal hlavně na odčerpávání
vody z dolů. Na přelomu 19. a 20. století byl zatlačen do pozadí spalovacími
motory. Avšak díky jeho velké účinnosti, malé produkci škodlivin a dalším
výhodám se dnes opět začíná ukazovat možnost jeho širšího využívání, například
jako součást mikrokogeneračních zařízení. Tato zařízení jsou vhodná pro rodinné
domy na vytápění, ohřev teplé vody a na výrobu elektrické energie.
Stirlingův motor je uzavřený termodynamický systém, což znamená, že
žádná látka do motoru nevstupuje, ani z něho nevystupuje, tedy je možné použít
nejvhodnější pracovní látku jako náplň do válce. Nepotřebuje olej, který se
přimíchává do oleje u dvoutaktních spalovacích motorů, díky čemuž se do ovzduší
uvolňuje méně škodlivin.
Energie, kterou motor mění na mechanickou energii, se přivádí zvenčí – je
to motor s venkovním spalováním, tedy s venkovním přívodem tepla.
Velmi výhodným palivem pro Stirlingův motor je zemní plyn. Kromě něho
se však jako palivo používají i jiné látky jako například bioplyn, biomasa, sluneční
energie nebo odpadové teplo. Žádný z jiných dosud zkonstruovaných motorů není
schopen využít tak širokou skupinu různých forem energie jako Stirlingův motor.
Zvláštností Stirlingova motoru je jednak to, že v jediném válci má dva písty
a jednak skutečnost, že do válce nevede žádné nasávací ani výfukové potrubí.
Pracovní látkou ve válci je přitom trvale ten samý plyn. Princip práce Stirlingova
motoru spočívá v pohybu plynu mezi dvěma prostředími s různými teplotami.
Cyklus prochází čtyřmi fázemi, které jsou nazvány: ochlazení, komprese, zahřívání,
expanze. Přímočarý pohyb válců otáčí přes převod generátor a vyrábí elektrický
proud.
Stirlingův motor má velmi široké použití, využívá se hlavně k výrobě
elektrické a tepelné energie. Můžeme ho nazvat i ekologickým motorem 21. století.
V současnosti je na slovenském trhu zatím jeden druh takovéhoto zařízení.
Mikrokogenerační jednotka je skutečnou alternativou ke klasickým vytápěcím
systémům v případě modernizace vytápěcího zařízení. Na rozdíl od běžných
plynových kotlů se spotřebuje nejen méně energie ale navíc se vyrobí elektrická
energie pro vlastní potřebu. Nevyužitá elektrická energie se dodává do veřejné
rozvodné sítě.
Díky integrovanému plynovému kondenzačnímu kotli je mikrokogenerační
jednotka soběstačným zdrojem tepla. V případě vyšší potřeby tepla pokrývá
chybějící výkon plynový kondenzační modul. Stirlingův motor mikrokogenerační
jednotky je hermeticky uzavřen, má tichý
provoz a je téměř bezúdržbový. Vzhledem k
těmto vlastnostem se dá instalovat poblíž
obytných prostor. Provoz tohoto zařízení je
velmi hospodárný, jeho roční spotřeba plynu
je
minimálně 20 000 kWh a výroba elektrické
energie je vyšší než 3 000 kWh za rok. To
odpovídá spotřebě průměrného rodinného
nebo více generačního domu. Pokud takto
vyrobená elektrická energie nestačí, pokryjí
potřebné špičkové zatížení dodávky energie z
rozvodných
závodů.
Jinak
nevyužitá
elektrická energie napájí veřejnou rozvodnou síť. Protože se vždy při provozu
vyrábí teplo, je nutná kombinace s akumulačním zásobníkem vytápěcí vody.
Výhody








všestranné použití a univerzálnost,
vypouští mnohem méně škodlivých emisí než
ostatní motory,
pro běh motoru není potřeba do něho přidávat
olej,
lehká obsluha motoru, má jednoduchou
konstrukci,
má vysokou účinnost, která je minimálně
taková jako u nejlepších dieselových motorů,
k jeho běhu lze použít téměř jakékoli palivo,
Nevýhody



je dražší, protože je méně rozšířený
než klasické motory,
trvá delší dobu než motor začne
pracovat na plný výkon,
má pomalejší regulaci výkonu.
zařízení má tichý chod, je bezpečné, lze ho
využívat například i ve výbušném prostředí,
ve vakuu či pod vodou.
Palivové články
Palivové články představují čistou technologii výroby elektrické energie s vysokou
účinností. Ačkoli je tento princip znám od poloviny 19. století, jejich komerční
nasazení v SR je ještě stále ve fázi příprav. Palivové články jsou alternativou k
současným malým a středním zdrojům fosilních paliv; plynovým motorům,
dieselagregátům, plynovým mikroturbinám, malým kogeneračním jednotkám,
počítá se s jejich nasazením v automobilovém průmyslu. V budoucnu by měly
nahradit i větší elektrárenské zdroje. Uplatnění najdou též jako náhrada za baterie a
akumulátory. V některých speciálních aplikacích (vesmírné projekty, podmořský
výzkum) jsou už dnes běžně využívány. Na rozdíl od dalších alternativních zdrojů
elektrické energie, jako jsou fotovoltaika, větrné nebo geotermální elektrárny,
vykazují palivové články podstatně větší připravenost pro širší komerční uplatnění,
s nímž lze pravděpodobně počítat už v horizontu několika let.
Palivový článek je elektrochemické zařízení, které mění chemickou energii
v palivu během oxidačně redukční reakce přímo na elektrickou energii, přičemž
tento proces doprovází vznik tepla.
Palivový článek se skládá z porézních elektrod oddělených elektrolytem. V
oblasti pórů elektrod vzniká třífázové rozhraní– elektroda, elektrolyt a reagenty,
které vznikají oxidací paliva a redukcí okysličovadla.
Základní princip transformace energie je pro všechny palivové články stejný.
Jednotlivé typy se však liší materiálem elektrod, použitým elektrolytem a pracovní
teplotou či konkrétními chemickými reakcemi na anodě a katodě. Princip funkce
palivového článku je děj v principu opačný k elektrolýze.
Existuje několik typů palivových článků, které se i přes stejný funkční princip
vzájemně podstatně liší, každý z nich je vhodný pro jiné použití.
Zatím nejčastěji používaným palivem pro palivové články je čistý vodík, který
může v palivovém článku přímo reagovat za vývoje elektrického proudu. Protože
vodík není vhodným palivem pro všechny aplikace palivových článků, je velká
pozornost věnována i tzv. nepřímým palivům, z nichž se vodík uvolňuje
reformovacím procesem. Mezi nejvýznamnější nepřímé zdroje vodíku patří zemní
plyn, metan, metanol, etanol, případně čpavek. Reformováním těchto zdrojů vodní
párou nebo tzv. parciální oxidací při vysokých teplotách vzniká vodík s oxidy
uhlíku.
Protože se ve většině palivových článků používají katalyzátory na bázi
platiny, je potřeba po uskutečněném reformování odstranit CO, který způsobuje
otravu těchto katalyzátorů. Za potenciálně nepřímá paliva do palivových článků se
považují i současné kapalné pohonné hmoty do spalovacích motorů automobilů. V
poslední době se pro řadu aplikací s využitím palivových článků jako velmi
perspektivní ukazuje kapalné přímé palivo metanol. Už v současné době byla
vyrobena řada prototypů palivových článků, v nichž se používá jako přímé palivo
bez potřeby reformování.
Samotná konstrukce palivového článku není složitá. Ten se skládá v
podstatě jen ze tří principiálních částí: anody, katody a pevného elektrolytu,
zpravidla pokrytého vrstvami katalyzátoru. Z atomového obalu atomu vodíku
přiváděného na anodu se odebírá elektron. Velmi jednoduše si lze celý proces
představit tak, že když proton z vodíkového jádra putuje ke katodě přes elektrolyt,
oddělený elektron se na to samé místo dostává přes elektrický obvod se zapojeným
spotřebičem. Vznikající elektrické napětí v obvodu slouží jako zdroj energie.
Protony vodíku s kladným nábojem reagují na katodě se zápornými anionty kyslíku
z přiváděného vzduchu a tvoří vodu, která je kvůli vysoké teplotě v plynném
skupenství. Jako palivo lze použít čistý vodík nebo zemní plyn, jehož úpravou se
získá vodík.
Výhody

Nevýhody
neprodukují žádné látky, zatěžující životní
prostředí,

vysoké investiční náklady

obnovitelný zdroj,

vysoká cena vstupního paliva

vysoká účinnost,

nízké jednosměrné napětí cca

lze je přetížit bez nebezpečí havárie,

rychlý náběh na plný výkon,

výhodné je využití článků od výkonu 50
0,7 V na článek
kW až několik MW,


nevyžadují složitou údržbu a obsluhu
Parní stroj
Přeměna tepelné energie na elektrickou může probíhat za pomoci lineárního
parního pístu. Obr. 2 ukazuje pohled na zařízení z Německa a principiální schéma
fungování tohoto zařízení. V uzavřeném parním cyklu se vytváří pára o teplotě 300 ˚C
přiváděná přímo do pístu, který přeměňuje mechanickou energii na elektrickou pevným
připojením na cívku v magnetickém poli statoru. Nedochází k mechanickému opotřebení
součástek a není potřeba mazání točících a pohyblivých částí zařízení. Obr. 2 znázorňuje
princip práce zařízení spolu s fotografií celého zařízení na dřevěné pelety s max. výkonem
16 kW tepelné energie a 2 kW elektřiny.
Obr. Malé zařízení na KVET s použitím lineárního parního pístu

Rankinův organický cyklus
Organický Rankinův cyklus je proces, který na výrobu elektrické energie a tepla
využívá médium s nízkou teplotou a nízkým tlakem. Od obvyklého procesu s parní
turbinou se liší tím, že k pohonu turbiny se nevyužívá pára, ale organické uhlovodíky
(silikonový olej s větším podílem organických sloučenin), které vykazují mnohem lepší
vlastnosti. Jako zdroj tepla pro odpaření těchto organických uhlovodíků se používá
termoolej (silikonový olej s větším podílem anorganických látek) ohřívaný například
geotermální vodou ve výměníku nebo v kotli na zemní plyn nebo biomasu.
Obr. č. .. Termoolej s teplotou T1
Princip činnosti je znázorněn na obr. č. .. Termoolej s teplotou T1 se přivádí do
dvoustupňového výparníku, kde odevzdá teplo sekundárnímu obvodu se silikonovým
olejem. Vznikají silikonové páry pracovního média, které se potom rozpínají až do vakua v
pomaluběžné, dvoustupňové axiální turbíně, která je přímo spojena s generátorem. Páry po
ochlazení v předehřívači nebo regenerátoru se dostanou do kondenzátoru, kde se
kondenzační teplo odevzdá do vody například dálkového vytápění. Cirkulace ORC se
uzavře po zvýšení tlaku čerpadlem, po předehřátí a po opětovném přivedení pracovního
média do výparníku.

Výhody
nízké provozní
uzavřený
a
Nevýhody
tlaky,
plně
proces
je
automatický,
bezhlučný provoz,

vysoká účinnost, na rozdíl od páry má
termoolej schopnost přenést teplotu
300°C bez nutnosti zvýšení tlaku,

minimální údržba

použití pomaluběžné turbiny z důvodu
média, které se odpařuje při nízké
teplotě,

plnoautomatický systém bez nutnosti
regulačních zásahů.

mineralizace, tedy zanášení výměníků
tepla
12.2 Tepelná čerpadla
Tepelná čerpadla jsou všeobecně alternativní zařízení pro výrobu tepelné energie
v porovnání s její klasickou výrobou pomocí spalování fosilních paliv.
Existují různé systémy tepelných čerpadel. Podle způsobu práce rozeznáváme :

Kompresorová tepelná čerpadla s elektrickým pohonem kompresoru

Kompresorová tepelná čerpadla s plynovým pohonem kompresoru

Absorpční tepelná čerpadla

Adsorpční (zeolitová tepelná čerpadla – novinka, která na trhu v SR ještě není.
Největší podíl v současnosti realizovaných tepelných čerpadel pracuje na principu
parního kompresorového chladicího oběhu. Hlavní komponenty tohoto systému s jejich
vzájemným energetickým propojením jsou:

kompresor

kondenzátor

expanzní ventil

výparník
Zdroje tepla pro plynová tepelná čerpadla

okolní prostředí

vzduch z okolí

půda blízko zemského povrchu,

spodní voda a průsaková voda

geotermické zdroje tepla

zdroje odpadového tepla
Venkovní vzduch je považován za ideální zdroj tepla, protože je vždy a všude a v
téměř neomezeném množství k dispozici. Avšak sezonní výkyvy teploty vzduchu působí
negativně na roční výkonové číslo.

Kompresorová tepelná čerpadla
Kompresorová tepelná čerpadla se ve svém vyhotovení mohou lišit způsobem
pohonu kompresoru. V případě, že je kompresor poháněn elektromotorem, hovoříme
o elektrickém tepelném čerpadle. V případě, že je tepelné čerpadlo vybaveno malým
spalovacím motorem na zemní plyn, jímž je kompresor poháněn, hovoříme o plynovém
tepelném čerpadle.
V porovnání s klasickou výrobou tepelné energie pomocí spalování fosilních paliv
jsou tepelná čerpadla alternativně zařízena pro její výrobu. Tepelná čerpadla pracují na
principu termodynamického chladicího oběhu, který je v současnosti používán hlavně
v realizaci parního kompresorového a absorpčního chladicího oběhu. V obou aplikacích je
tepelná energie transformována do nízkotlaké části oběhu (výparníku zařízení) z okolního
prostředí (vzduch, voda, půda ale i odpadní tepelné toky z průmyslových technologických
a jiných tepelných procesů) a získávaná z vysokotlaké části (kondenzátoru zařízení) jako
užitkový tepelný tok pro vytápěcí a další ohřívací tepelné procesy.
Tepelné čerpadlo jako jeden ze systémů pracujících na bázi obnovitelných zdrojů
energie, je systém schopný transformovat zdánlivě nevyužitelné teplo okolního prostředí
na využitelnou teplotní úroveň, dostatečnou k pokrytí energetické potřeby pro vytápění (v
zimních měsících), popř. chlazení (v letních měsících). Aby takový proces mohl probíhat,
je zapotřebí tepelnému čerpadlu dodat relativně malé množství tzv. „vysoce kvalitní
energie“, kterou může být elektrická nebo tepelná energie. V současnosti se v největší míře
pro potřeby obytných domů využívají hlavně elektrická kompresorová tepelná čerpadla.
Tepelné čerpadlo podle obr. ... se skládá ze čtyř hlavních komponentů: kompresor,
kondenzátor, škrticí element a výparník a transformuje teplo z venkovního prostředí na
teplo využitelné např. pro potřeby vytápění.
Pro uskutečnění transformace tepelné energie z nižší na vyšší teplotu je zapotřebí
dodat do systému pohonnou energii ve formě mechanické energie nebo vysokoteplotní
tepelné energie. Celkový užitkový tepelný tok z kondenzátoru zařízení je potom součtem
nízkoteplotní energie dodané do výparníku a pohonné energie zařízení.
Jestliže nízkoteplotní energie získávaná z okolního prostředí je sekundárním
odpadním zdrojem energie, efektivnost takové transformace energie závisí na poměru
množství „zdarma“ získané nízkoteplotní energie k množství pohonné energie zařízení.
Tento poměr závisí hlavně na teplotních parametrech jednotlivých energetických toků.
Energetickou efektivnost výroby tepelné energie tepelným čerpadlem vyjadřuje
poměr vyrobené tepelné energie k jednotce dodávané pohonné energie do systému. Tento
poměr nazýváme výkonové číslo, označujeme ho COP (z anglického „coefficient of
performance“).
Čím větší hodnotu COP systém dosahuje, tím více vyrobí užitečné tepelné energie
na jednotku dodávané pohonné energie a je tedy energeticky efektivnější.
To ale platí jen při porovnání systémů tepelných čerpadel se stejným druhem
pohonné energie.
Hodnota
COP
není
dokonalým
vyjádřením
energetické
efektivnosti
termodynamických oběhů tepelných čerpadel, protože není možné ji využít všeobecně pro
porovnávání energetických systémů výroby tepla s různými druhy pohonné energie.
Nedostatek COP lze odstranit definováním energetické efektivnosti systému jako
poměru spotřebované pohonné primární energie na jednotku vyrobené užitečné tepelné
energie.
Takto vyjádřenou energetickou efektivnost nazýváme stupeň využití primární
energie a označujeme PER (z anglického „primary energy rate).
Typ tepelného čerpadla
Kompresorový oběh, elektrická energie
Kompresorový oběh, spalovací motor
Absorpční oběh
COP
3,5 – 5.0
1,1 – 2,3
0,9 – 1,8
PER
0,9 – 0,6
0,9 – 0,4
1,2 – 0,6
Čím nižší hodnotu PER systém dosahuje, tím spotřebuje méně primární energie na
jednotku vyrobené užitečné energie, a tím je energeticky efektivnější.
(Pomocí hodnot PER lze na rozdíl od hodnot výkonového čísla COP porovnávat libovolné
energetické systémy na výrobu tepla, s různými druhy pohonné i produkované energie.)
Tepelná čerpadla mohou být optimálním řešením pro:

vytápění budov

ohřev teplé vody

klimatizaci budov

chlazení (chladírny, sklady apod.)

odvlhčování
Každé tepelné čerpadlo je schopné současně vytápět i chladit. Tato vlastnost
tepelných čerpadel otevírá zajímavé oblasti jejich použití všude tam, kde se spotřebovává
současně jak teplo tak i chlad, například při zpracování potravin, v hotelech, restauracích,
nemocnicích apod.
Porovnání tepelného výkonu plynového vůči elektrickému tepelnému čerpadlu
vzduch–voda v závislosti na teplotě venkovního vzduchu a porovnání náběhových
časových křivek elektrického a plynového tepelného čerpadla.
Obr. ... Porovnání tepelného výkonu plynového a elektrického tepelného čerpadla

Absorpční tepelná čerpadla
Hlavní komponenty a jejich energetické propojení tepelného čerpadla pracujícího
na principu absorpčního chladicího oběhu jsou znázorněny na obrázku .... Pracovní látkou
oběhu je dvojice látek – absorbent a chladivo (v současnosti se pro tepelná čerpadla
používá většinou voda jako chladivo a lithium bromid jako absorbent). Pohonnou energií
tohoto systému je vysokoteplotní tepelná energie dodávaná většinou pomocí vodní páry,
horké tlakové vody nebo spalováním plynného paliva do generátoru (vypuzovače)
systému.
V generátoru systému absorpčního tepelného čerpadla se uvedená dvojice
pracovních látek s výrazně rozdílným bodem varu v závislosti na tlaku tepelnou cestou
rozděluje, chladivo se vypuzuje a proudí do kondenzátoru a výparníku, kde plní stejnou
funkci jako v kompresorovém chladicím oběhu a absorbent proudí expanzním ventilem do
absorbéru, kde se slučuje s parami chladiva z výparníku (je to chemická reakce, při níž
vzniká teplo, a proto je třeba absorbér chladit – získáváme tedy navíc kromě tepelného
toku z kondenzátoru i tepelný tok z absorbéru). Roztok chladiva a absorbentu se v
kapalném stavu čerpá z absorbéru do generátoru a tak dochází k uzavření celého
kontinuálního absorpčního cyklu.
Na rozdíl od kompresorového oběhu je tedy v absorpčním oběhu proces komprese
pracovní látky nahrazen procesem absorpce a vypuzování tepelnou cestou, čímž odpadá
nutnost použití mechanické pohonné energie, když neuvažujeme potřebu mechanické
pohonné energie k čerpání roztoku chladiva a absorbentu do generátoru, na což je potřebná
hlavně u velkých zařízení jen zanedbatelná část pohonné energie zařízení.
V porovnání s kompresorovými tepelnými čerpadly dosahují absorpční zařízení
vyšší energetickou efektivnost hlavně při velkých tepelných výkonech a při možnosti
využití generovaného tepelného toku nejen z kondenzátoru ale i z absorbéru. Výzkum a
vývoj absorpčních tepelných čerpadel z hlediska zvyšování jejich energetické i
ekonomické efektivnosti je v posledním období tak výrazný, že je možné v nejbližší
budoucnosti očekávat až kvantitativní dvojnásobné zvýšení parametrů jejich efektivnosti
hlavně pro průmyslové aplikace.

Zeolitové tepelné čerpadlo
Adsorpce je vázání plynné nebo kapalné látky povrchovou vrstvou jiné, pevné
látky. Používá se např. při zpracování ropy (sušení, rafinace), rafinaci cukru nebo úpravě
vody.
Tepelné čerpadlo funguje na principu sorpce, za pomoci zemního plynu, přičemž na
vytápění a ohřev teplé vody spotřebuje téměř o 20 % energie méně než kondenzační kotel.
Zeolitové tepelné čerpadlo je určeno pro moderní nízkoenergetické domy, protože jeho
maximální výkon je jen 10 kW. (Zeolit je nerostná surovina vulkanického původu.)

Využití solární energie se zemním plynem v domácnosti
Zemní plyn je spolehlivým médiem pro přípravu tepla na vytápění a teplé vody v
rodinném domě.
Využití moderních, efektivních kondenzačních technologií k výrobě tepla na bázi
zemního plynu už dnes snižuje spotřebu energie v rodinných domech.
Sluneční energie však může být pro takovou domácnost vhodným energetickým
doplňkem, schopným významným podílem přispět ke krytí jejích energetických potřeb.
Zemní plyn a solární energie jsou schopny vytvořit dobře fungující soustavu, která pracuje
úsporně a efektivně. Kombinace spalovacího zařízení na plyn se zařízením na výrobu
tepelné, případně i elektrické energie ze slunce, umožní využít mnohé technické výhody,
jež vedou k dalším úsporám.
Sluneční kolektory, zařízení na výrobu tepelné či elektrické energie, se zpravidla
montují na střechu domu. Další součásti jako výměník tepla, zásobník teplé vody,
cirkulační čerpadlo a regulace se nainstalují buď v podkroví nebo ve sklepě.
U novostaveb je vhodné řešit umístění solárního i plynového zařízení v podkroví.
Tak je totiž možné udržet krátké vedení do zásobníku teplé vody a zabránit ztrátě tepla.
Kromě toho při tomto řešení lze ušetřit na nákladech spojených s vybudováním komína.
V případě modernizace vytápěcího zařízení s využitím systému na zemní plyn a
solární energii je rozumnější umístění ve sklepě, protože existující vedení se mohou
používat nadále a komín už je k dispozici.
Vytápění solární energií je finančně dost náročné a s ohledem na počasí často
nespolehlivé. Avšak v případě ohřevu teplé vody dokáže zařízení s plochou kolektorů 6 až
8 metrů čtverečních pokrýt až 60 % spotřeby teplé vody v čtyřčlenné domácnosti během
celého roku.
Sluneční energie dokáže v současnosti pomoci nejen zařízením k výrobě tepla, ale
využitím vhodných fotovoltaických panelů může pomoci snížit v domácnosti i spotřebu
elektrické energie.
Komplexní způsob využití zemního plynu a solární energie pro výrobu tepla a
elektřiny ukazuje následující obrázek:
Obrázek: Zdroj: www. viessmann.sk
1. Fotovoltaické moduly
2. Sluneční kolektor
3. DC odpojovač
4. Měnič
5. Elektroměry
6. Hlavní pojistka
7. Veřejná elektrická síť
8. Kondenzační kotel s kombinovaným zásobníkem
9. Čerpací stanice
13 Vliv zateplení domu na úspory energie
V dnešní době při neustálém zvyšování cen energie je zateplování budov velmi
aktuální, protože je zdrojem výrazných finančních úspor při užívání budov. Aby finanční
prostředky investované do zateplování přinesly očekávaný efekt, musí zateplování splňovat
určité zásady. Ty jsou následující:
-
celé zateplení musí tvořit souvislý a izolačně vyvážený obal budovy;
-
výsledný účinek zateplení je velmi závislý na kvalitě detailů;
-
účinek tepelné izolace se snižuje její vlhkostí;
-
vyhýbáme se pokud možno vnitřnímu zateplení (zateplení konstrukce z teplé
strany).
Zateplením domů lze kromě snížení nadměrné spotřeby energie pro vytápění
odstranit další vady, které jsou způsobeny nižšími tepelně izolačními vlastnostmi
konstrukcí a nadměrnou vlhkostí, jako jsou:
-
kondenzace vody na stěnách;
-
následkem toho výskyt plísně na stěnách, stropech, v rozích a tomu odpovídající
zápach v místnosti;
-
tepelná nepohoda (velký rozdíl mezi teplotou vzduchu a teplotami okolních
ploch);
-
statické poruchy v důsledku tepelných dilatací;
-
poruchy v důsledku působení agresivního ovzduší na nechráněný venkovní
povrch.
Ekonomické důvody zateplování

Nižší finanční nároky na vytápění
Při komplexním zateplení lze ušetřit 40 – 50 % celkového množství energie na
vytápění bytu. Každoročně můžeme tedy ušetřit polovinu finanční částky, kterou
zaplatí uživatel za vytápění.
Při cíleném výběru nejúčinnějších dílčích úprav (kontaktní zateplovací systém) se
úspora může pohybovat mezi 30 až 40 % celkového množství energie na vytápění
bytu.

Menší investice do zdroje tepla, rozvodů a topných těles
Snížená spotřeba energie na vytápění umožňuje instalovat menší a obvykle lacinější
zdroj tepla (kotel, zásobník, výměník). To následně umožní zmenšit dimenze
rozvodů a radiátorů, případně hospodárnější vyregulování s menším teplotním
spádem. Zateplování budov by se mělo provádět úpravou topného systému a před
jeho regulací. Topné systémy, které se provozují s nižším teplotním spádem, je
dobré instalovat v dobře zateplených domech.
Finanční úspora při kratší topné sezóně
U zateplených domů s běžnou tepelnou akumulací lze zahájit topnou sezonu
později a dříve ji ukončit. V našich klimatických podmínkách se tímto způsobem dá
ušetřit 10 až 15 % energie na vytápění.
 Lepší využití prostoru domu
Vyšší povrchová teplota zateplených obvodových konstrukcí umožňuje lepší
využití obytných místností bytů, protože se snižuje studené sálání stěn.
 Výhodnost investice
Peníze uložené do zateplení jsou investicí, která je návratná a má vysokou míru
jistoty. Dotované ceny energií v SR jsou zhruba o 30 až 50 % nižší než v Evropě. V
poměrně krátké budoucnosti lze očekávat jejich zvýšení na evropskou úroveň. Tím se
zkrátí doba návratnosti investic do úspor energií a tedy i zateplení.
Technické důvody pro zateplování

Odstraňování poruch a prevence závad

Venkovním zateplením se odstraní kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu
obvodových konstrukcí, která má za následek vznik plísní. Sníží se i množství
zkondenzované vlhkosti uvnitř konstrukce. Sníží se teplotní namáhání
konstrukce, potlačí se tedy i její namáhání a poruchy, které v důsledku toho
vznikají.

Kontaktním zateplením se zajistí ochrana původního venkovního povrchu před
agresivitou ovzduší.

Zlepšení tepelné pohody

V zimním období se zateplením zlepší tepelná pohoda v místnosti snížením
rozdílu mezi povrchovou teplotou stěn a teplotou vzduchu. V letním období
zateplení přispívá ke snížení přehřívání domu.

Využití tepelně akumulačních vlastností

Při venkovním zateplení je možné využít tepelně akumulační vlastnosti domu.
To má za následek energeticky výhodnější průběh cyklu: chlazení – ohřev
místnosti při tlumeném nebo přerušovaném vytápění.

Příznivý dopad na životní prostředí

Snížení emisí při spalování má příznivý vliv na zpomalení oteplení Země.

Vzhled domu

Zateplením získá budova nový architektonický výraz. Lze zvolit širokou škálu
barev, různé struktury povrchových úprav, kombinace různých materiálů.

Kapitola 4 zpracovaná z podkladů společnosti Baumit
Způsoby zateplení obvodových stěn
Dodatečné zateplení obvodových stěn lze zhotovit buď z venkovní, nebo vnitřní
strany konstrukce.

Zateplení obvodových stěn z venkovní strany
Tento způsob je výhodný z fyzikálního hlediska, protože se zvýší tepelný odpor
stěn a stavebních konstrukcí (budou odolnější vůči úniku tepla), omezí se kondenzace
vodní páry a podstatně se zlepší akumulační vlastnosti zdiva.
Zateplení obvodových stěn z venkovní strany zvyšuje odolnost objektu proti
povětrnostním vlivům (např. déšť, vlhkost, sníh, mráz, sluneční záření). Vhodně navržený
zateplovací systém zároveň vylepšuje estetický vzhled objektu. Při realizaci nedochází k
narušení vnitřního chodu objektu.
Určitou nevýhodou zateplování z venkovní strany je větší obtížnost při realizaci
(např. stavba lešení, připevňování, venkovní ochrana proti povětrnostním vlivům) a s tím
související vyšší finanční náklady. Problematické je takto zateplovat starší objekty a
historické památky, které mají bohatě členěné fasády, dekorace a jiné ozdoby.

Zateplení obvodových stěn z vnitřní strany
Tento způsob je finančně výhodnější. Konstrukce není vystavena povětrnostním
vlivům a je k ní lepší přístup. Je to někdy jediný způsob, jak zateplit starší objekty a
historické památky.
Avšak takové řešení má nevýhodu ve formě zmenšení prostoru místností a často si
vynucuje přeložení elektrické instalace a dalších rozvodů. A nese velké riziko vzniku plísní
na konstrukci (stěnách) v důsledku možné kondenzace vodní páry. Proto by se rozhodnutí
zateplit dům zevnitř mělo vždy prokonzultovat s odborníkem v oblasti stavební fyziky a
používat jen v nejnutnějším případě.
Hlavní zásady dodatečného zateplování

Návrh dodatečného zateplení je žádoucí si nechat vypracovat nebo posoudit
odborníkem v oboru stavebně tepelné techniky.

Pokud je to možné, je vhodnější izolovat obvodové stěny z venkovní strany, jen
výjimečně z vnitřní.

Je nutné izolovat všechny konstrukce, kterými dochází k tepelným ztrátám
(stěny, stropy, podlahy), nesmí se zanedbat detaily styku okenního rámu a
balkonových dveří.

Současně je vhodné zlepšit tepelně izolační vlastnosti oken a dveří (těsnění,
izolační žaluzie, případně okna s lepšími tepelně technickými vlastnostmi).

Doporučuje se zajistit optimální topný režim (regulace, vhodný zdroj tepla z
hlediska výkonu a účinnosti).
Pokud se uživatel rozhodne realizovat zateplení domu vlastními silami, měl by dbát na
tato doporučení:

Používat systémová řešení zateplovacích systémů od jednoho výrobce,

Je zapotřebí upravit oplechování (např. parapety oken, atika, římsy, atd.) podle
předpokládané tloušťky tepelné izolace,

Práci je vhodné vykonávat z lešení, případně ze závěsné lávky, nejlépe ve
spolupráci s odborníkem,

Zateplované plochy omýt vodou, odstranit volně oddělitelné části staré omítky
a plochu ošetřit vápenocementovou maltou,

Je nutné, aby byl podklad suchý, zbavený nečistot, dostatečně pevný a rovný,

Zateplování se nemá realizovat při venkovních teplotách nižších než +5 °C,

Je zapotřebí zamezit přímému působení deště a silnému slunečnímu záření,
aby nedošlo k nerovnoměrnému vysychání materiálu.
Odvětraná fasáda
Vnitřní vrstva přebírá statickou funkci, venkovní vrstva dlouhodobou ochranu před
povětrnostními vlivy. Mezi nimi postačí 12 až 20 cm tepelná izolace, která zabezpečí
tepelnou ochranu. Odvětrání vnitřní vrstvy není při použití běžných cihel potřebné.
Dřevěné sendvičové konstrukce
Tento
způsob
výstavby
se
používá
hlavně
pro
montované
domy.
Dvaceticentimetrová vnitřní izolace mezi dvěma dřevěnými konstrukcemi i samotný
vnitřní a venkovní obal mají dobré tepelně izolační hodnoty. Dávejte přitom pozor na
prodyšnost, difuzi vodní páry a správné umístění parozábran. Sníženou akumulační
schopnost energie lze do značné míry vyrovnat masivními vnitřními stavebními částmi.
Použitá literatura

www.platforma.ekofond.sk/moderne-vyucovanie

Radim Rybár a Dušam Kudelas
Energetické zdroje – klasifikácia a výklad pojmov v súvislostiach
Milan Lapin, Fakulta matematiky, fyziky a informatiky UK, Bratislava :


Klimatická zmena, obnovitelné zdroje energie, biomasa, znečistenie atmosféry
a skleníkové plyny.
doc.Ing. Ružena Králiková, PhD., Katedra environmentalistiky a riadenia procesov,
SjF TU v Košiciach:
Bezpečnosť, udržatelnosť a obnovitelnosť alternatívnych zdrojov energie
 Ing. Zdeněk Porš Ústav Jaderného Výzkumu Řež, a.s. Divize jaderné bezpečnosti
a energetiky:
Palivové články
 Prof. Ing. Václav Havelský, CSc., STU KTT Bratislava:
Čo treba vedieť o tepelných čerpadlách