CESTY K SOBĚSTAČNOSTI, 2.: Elektřina a vytápění

Úvodní část seriálu najdete zde.

Mylná je ovšem představa, že tato idea představuje samá pozitiva, scestné je i tvrzení o jednoznačné finanční výhodnosti uvedené koncepce. Zdroje přírodní energie jsou sice zadarmo, provozní zařízení jsou ale stále ještě poměrně nákladná.

Rozdíl mezi pojmy

Moderní technologie, konstrukční systémy a materiály skutečně umožňují vyprojektovat a postavit energeticky soběstačný rodinný dům. Chcete-li však v takovém domě skutečně žít, je třeba začít samotnou koncepcí stavby. Ujasnit si, zda hodláte žít ve městě či na venkově, jaké energetické možnosti vybraná lokalita nabízí, jak dostupné jsou místní klasické a alternativní zdroje energie (např. zdroj vody pro tepelné čerpadlo) a mnohé další otázky. Měli byste mít jasno ve tvaru, typu, velikosti a vnitřních dispozicích domu (v počtu a rozložení místností, zda stavbu zděnou, dřevostavbu, dům přízemní, dvoupodlažní atd.).

Za optimální se obecně považují místa s maximálně možným ziskem slunečního záření, za nejvhodnější tvar pak kompaktní objekt s minimem ploch, představujících tepelné ztráty. Stavba by měla být orientována prosklenými plochami a co největším počtem oken k jihu či jihozápadu. Atd. atd.

Každá svoboda něco stojí

Ing. Karel Srdečný, energetický specialista, certifikovaný konzultant pasivních domů, energetický auditor společnosti EkoWATT: „Ani ne před sto lety žili lidé na venkově energeticky soběstačně – nic jiného než vlastní zdroje neměli. Dnes ale chceme žít jinak. Mít teplo v celém domě, nejen u kamen, kdykoli si rozsvítit, zapnout kávovar. Je jednodušší energii vůbec nepotřebovat než ji draze získávat z okolí. Málokdo si však může postavit dům u řeky a pořídit si vodní elektrárnu, nebo si vysadit vlastní les a každoročně spálit hromadu dřeva. Pasivní dům je tedy vhodná cesta – energie na vytápění je potřeba málo. Ostatně dnes se už těžko hledají důvody, proč stavět jinak, pasivní dům totiž musí být kvalitní, jinak pasivní nebude. Pasivní dům mění náš pohled na spotřebu. Dříve platilo, že vytápění domu spotřebuje tolik energie, že ostatní spotřeba (na ohřev vody, pro elektrospotřebiče) není významná. V pasivním rodinném domě je to jinak: na vytápění se spotřebuje zhruba stejně jako na ohřev vody. Místo dalších tepelných izolací je pak lepší zvážit třeba solární systém. Také spotřeba domácnosti na praní, chlazení, osvětlení a na desítky elektrospotřebičů už může být srovnatelná se spotřebou na vytápění. A z hlediska nákladů je to ještě výraznější – zatímco teplo lze pořídit poměrně lacino (třeba ze dřeva), elektřinu pro chladničku a tablet ničím levným nahradit nelze. Platí tedy, že dům v pasivním standardu rozhodně není jedinou cestou k soběstačnosti, ale většinou tou nejlepší.“

Vize ostrovního domu

Zjednodušeně řečeno, ale prakticky vzato – je to stavba, která není připojena k distribučním energetickým sítím a „žije“, tedy spotřebovává jen to, co si sama vyprodukuje. Kupříkladu elektřinu vyrábí pomocí fotovoltaických panelů (záložním zdrojem může být benzinový nebo dieselový generátor) v kombinaci s dostatečně dimenzovaným akumulátorem, zajišťujícím elektrickou energii v době, kdy nesvítí slunce. Přebytečná elektřina zároveň ohřívá vodu v akumulačním zásobníku.

Zdrojem pitné vody je vlastní studna, kanalizační přípojku nahrazuje zpravidla jímka nebo domácí čistička odpadních vod, která je ekologická a relativně nenáročná na obsluhu. Ke splachování toalet, k praní, k údržbě zahrady či k mytí auta je velmi žádoucí využívání srážkové a tzv. šedé vody.

Vytápění objektu zajišťují kamna nebo kotel na dřevo a palivo na bázi dřevní hmoty. Tolik teorie, z níž se lze reálnému stavu přiblížit i pomocí prostředků z dotace Zelená úsporám. Praxe totiž ukazuje, že snížit celkovou spotřebu energií lze i bez významné redukce životního standardu či komfortu.

Příklady z minulosti

Kdo ze stavebníků netouží žít v moderním domě s levným provozem! Zajímavým příkladem realizace takového snu byl ostrovní „podzemní“ dům architekta Pavla Fojta, jehož projekt vznikl už v roce 2002. Výsledkem je budova s minimálními tepelnými ztrátami a schopností pasivně využívat solární energii. Funguje zde FV elektrárna s akumulací a řízenou distribucí elektřiny, k topení se využívá stratifikační akumulační nádoba, v níž se zároveň průtočně ohřívá voda. O to se „samotížně“ stará kotel na dřevo nebo solární trubicové kolektory. To vše (plus krb a další řešení) deklaruje provozní náklady: každoročně se v domě spálí kolem 8 m3 dřeva, každé dva měsíce je třeba pořídit asi 10 kg propan-butanu na vaření a 100 l nafty a 4 l oleje na provoz elektrocentrály. Vodu dům „pije“ z vlastní studny. Jediným zdrojem elektřiny je solární elektrárna o výkonu 2,5 kWp, o teplo se stará primární zdroj, kotel Dakon o výkonu až 34 kW s akumulační nádobou na 4 500 litrů. A další příklad. V obci Bláto na Kutnohorsku se zrodil unikátní projekt ekologické, energeticky nezávislé biofarmy. Současnou realitou je teplo a elektřina z moderní bioplynové stanice, inteligentní hybridní systém pro zpracovávání elektřiny ze solárních panelů a větrných turbín. Systém off-grid Xantrex XW (Schneider Electric) jednoduše zpracovává, popřípadě uchovává elektřinu ze solárních panelů, větrných turbín a bioplynové stanice (tzv. ostrovní systém)…

Základem jsou úspory

Výzkumy potvrzují, že z celkového množství energie, kterou domácnost (stavba) potřebuje ke svému provozu (osvětlení, vytápění, elektrospotřebiče…), se efektivně využívá pouhých 40 až 45 %, přičemž více než polovinu celkové spotřeby si žádá právě vytápění. Prioritní zásadou provozu úsporných domů je proto neplýtvat a minimalizovat celkovou spotřebu.

Toho lze docílit minimalizací tepelných ztrát stavby, výběrem úsporných spotřebičů, optimalizací provozu domácnosti (nepořizujte si zbytečně „žravou“ velkou ledničku, perte jen naplněnou pračku, myjte naplněnou myčku atd.) a využitím energetických zisků z alternativních zdrojů.

Je známo, že běžná potřeba energie na vytápění rodinného domu se pohybuje mezi 90 až 120 kWh/m2 vytápěné plochy za rok. Trendem jsou pak pasivní domy, spotřebovávající méně než 15 kWh/m2 plochy. Obecně lze tedy říci, že pomyslně „dlážděnou“ cestu k ostrovnímu bydlení tvoří právě domy v pasivním standardu.

Energetická nezávislost objektu

Důležitou součástí ostrovního domu je výroba a uchovávání energie a tepla. Navržené technické řešení vychází z místních podmínek, ale můžeme říci, že energie slunce bude vždy tvořit hlavní složku energetické bilance (FVE, termosolární ohřev vody, akumulace tepla).

Pro případ nepříznivých klimatických podmínek je vhodné využívat k vytápění nezávislý zdroj tepla (krb nebo krbová kamna s teplovzdušným, případně teplovodním rozvodem, kotel na tuhá paliva) či bivalentní zdroj energie (elektrocentrála). Efektivní je využití tepla odcházejícího s odpadní vodou – může snížit nároky na teplo až o jednu čtvrtinu. Při návrhu ostrovního domu je také nutno zamýšlet se nad dalšími aspekty, k nimž patří větrání, rekuperace tepla ze vzduchu, pasivní chlazení (ohřev) domu, měření a regulace atd.

Soběstačnost při výrobě elektřiny

Nezávislost na centrálním dodavateli za jistých okolností umožňují obnovitelné zdroje energie a malé elektrárny. A taky bateriová úložiště, která je však třeba čas od času také „nakrmit“.

„Baterie není zdroj energie,“ upřesňuje Karel Srdečný z EkoWATTu, „je to jen akumulátor energie, kterou musel nějaký zdroj vyrobit. Baterie jsou zatím drahé, ale obdobně jako u fotovoltaiky lze v budoucnu předpokládat zlevnění.

Technicky by bylo možné využít místo baterií síť jako téměř nekonečný akumulátor. Letní přebytky by dům posílal do sítě, v zimě by si dodanou energii vybral zpátky. Bohužel, současná česká legislativa a cenová politika toto řešení silně znevýhodňují. Výjimkou je e.on, který právě takovéto řešení zákazníkům nabízí jako tzv. virtuální baterii. Samozřejmě, energetická soběstačnost je v tomto případě jen účetní, nikoli faktická.

Lze se setkat i s konceptem částečné soběstačnosti, kdy dům z vlastních zdrojů pokrývá jen část spotřeby. Pro stoprocentní nezávislost je tak baterie nezbytná, i když ji dům využije třeba jen jednou za rok.“

Současné trendy

Ing. Karel Srdečný: „Nezávislost může být zaplacena penězi, ale také komfortem či vlastní prací. I dnes lze žít třeba bez elektřiny, ale nebude to tak pohodlné. Technicky není problém vybudovat energeticky nezávislý dům. Ale aby v něm bylo teplo a světlo, musí mít vlastní zdroj, což něco stojí. Zatím je to téměř vždy dražší než si energii koupit ze sítě, z plynového potrubí nebo v uhelných skladech. Máme tu výhodu, že elektrická síť je skoro všude. Mnoho „soběstačných“ domů tedy využívá síť jako pojistku, když vlastní zdroje selžou nebo nestačí. Trend mít vlastní elektřinu se zastavit nedá. Neměla by však nastat situace, kterou známe např. z teplárenství: odběr tepla klesá, ale náklady na rozvody zůstávají. Proto se teplo zdražuje, takže s ním odběratelé více šetří, zateplují, pořizují si kotelny – čímž dále prodej tepla klesá. Tato pozitivní zpětná vazba nejspíš časem způsobí rozpad teplárenských sítí. U elektřiny jsme na začátku tohoto procesu, ale trend je naprosto stejný.“

Dilema o vhodném palivu

V projektech vytápění novostaveb i rekonstruovaných objektů se jako alternativa elektřiny, plynu či tepelného čerpadla nejčastěji objevuje dřevo a produkty na bázi dřevní hmoty. Samotné vytápění kusovým dřevem se hodí hlavně pro rodinné domy s výkony 5 až 15 kW (roční náklady do zhruba 25 tisíc Kč), vyšší výkon už ze dřevníku užírá přespříliš. Pro představu: z 1 kg dřeva lze získat asi 4 kW výkonu. Nabízí se i alternativa vytápění automatizovanými kotli na pelety, vhodnými pro výkon kolem 100 kW. Pro vyšší výkony se jako ekonomičtější ukazují štěpky nebo třeba piliny. Existují i další formy biopaliv – agropelety nebo rostlinné pelety, vznikající v důsledku lisování řepkové či obilné slámy, ze slunečnice, sena apod.

Příroda jako priorita

„Top“ alternativním neboli obnovitelným zdrojem je slunce (na území ČR dopadne celkem 940 až asi 1 150 kWh/m2 ročně), jehož potenciál je využitelný při výrobě tepla, elektrické energie i chladu. A pak je tu vzduch, země a voda. Jejich energii dokáže efektivně zužitkovat jedině tepelné čerpadlo, které i navzdory poměrně značným vstupním investicím patří k nejperspektivnějším zdrojům tepelné energie vůbec. (Pozor, TČ je elektrospotřebič, takže kýžená nezávislost je přinejmenším diskutabilní.)

Záložní zdroje

Závislost na energetických sítích s sebou nese ještě jeden nežádoucí efekt. Stačí dobře cílený blesk, silný vítr, rozvodněný potok nebo vánice a dojde k výpadku. Může trvat dlouho, než „mrtvé“ dráty znovu ožijí. Pomoc nabízejí jednoduchá, spolehlivá a výkonná zařízení – agregáty nebo elektrocentrály. Skládají se ze zážehového nebo vznětového motoru a generátoru či alternátoru, které slouží k výrobě elektrické energie. Zdrojem záložní energie je tedy motorová nafta nebo benzin. Výběr ovlivňují především značka, výkon, spotřeba a cena. A také určení, jaký typ spotřebičů bude muset zdroj pohánět, tedy co k němu hodláte připojovat.

Pokračování najdete v této rubrice příští týden.