Využitelná bilance sluneční energie pro přípravu TUV v rodinných domech v České republice

Záměr
Bilance dopadající energie slunečního záření na území České republiky je celkem dobře proměřena a známa. Co je však originální a nelze tabelárně zjistit, je počet obyvatel v domě a možné umístění slunečních kolektorů (střecha domu nebo jiného vedlejšího objektu, fasáda, terasa, konstrukce v prostoru, terén, orientace, sklony atd.) na rodinném nebo obytném domu, které se řeší vždy jako konkrétní zakázka. Vycházelo se z požadavku možného budoucího plošného rozšiřování slunečních kolektorů na rodinné domy a obytné budovy ve městech a obcích, což se již může promítat do celostátní energetické koncepce. Od této informace pro každý dům se odvíjí počet kolektorů, celkové náklady solárních systémů a do budoucna i jejich celostátní energetický zisk.

Zvolená metoda
Bylo nutné posoudit obytné objekty v konkrétně vybrané obci. Předpokládali jsme, že místo pro pohonnou jednotku a solární kombinovaný ohřívač se najde v každém objektu, a proto nebylo nutné do objektů vstupovat. Pro řešení stačilo obhlédnout dům pouze jak se říká "zezaplotu". Průzkum byl proveden zatím u rodinných domů, protože je jasné, že velikost jejich střechy pro kolektory pouze pro TUV postačí. U vícepodlažních obytných objektů se sedlovou střechou je již nutné určit i možné plošné omezení střechy pro skutečný počet kolektorů pro všechny byty. U objektů s plochou střechou (např. panelové) platí obdobná podmínka.

Obr. 1 Ulice s RD se stejnými vhodně orientovanými střechami

Zvolená kritéria průzkumu
Průzkum lze provést zjednodušeným způsobem vnější prohlídkou hlavního objektu, přistavěných objektů a přilehlého pozemku z ulice za použití následujících podkladů získaných od obecního úřadu:

• mapa obce s obytnými objekty s popisnými čísly a vyznačením světových stran
• počet obyvatel v každém objektu

Při obhlídce byly sledovány tyto údaje:

• počet podlaží objektu
• druh střechy (sedlová, valbová, plochá, půdní vestavby apod.)
• zeměpisná orientace vhodné části střechy
• sklon vhodné části střechy
• druh střešní krytiny
• stav střešní krytiny
• stínění vzrostlými stromy
• stínění předsazenými objekty
• možnost umístění kolektorů na fasádě jižní štítové stěny
• možnost umístění kolektorů na terénu na jižní straně před objektem

Součástí průzkumu bylo i pořízení desítek kontrolních fotografií dominantní obytné zástavby v různých ulicích obce. Pro orientaci jednotlivých záběrů byla přiložena situace s čísly fotografií a šipkou, znázorňující místo fotografa a směr fotografování. Při průzkumu bylo zjištěno několik obydlených novostaveb, které ještě neměly popisné číslo. Tyto objekty jsou v průzkumu zahrnuty. Současně nebyly již uvedeny obytné objekty sice s popisným číslem, ale určené k demolici.

Kritéria hodnocení
Kritéria hodnocení lze rozdělit na teoretická (maximalistická) a reálná.
Mezi teoretická kritéria může patřit:

1. kolektory na všechny domy bez ohledu na pořizovací cenu a vyvolané stavební úpravy
2. kolektory i na stíněné domy s tím, že se např. zeleň jednou pokácí

Mezi reálná kritéria může patřit:

3. kolektory pouze na vhodné střechy všech domů
4. kolektory pouze na domy trvale obývané (nikoliv rekreační)
5. kolektory na jižní štítové fasády nebo na terén
6. kolektory na vhodné objekty s počtem obyvatel 3 a výše

Dále byly analyzovány další překážky, které brání umístění kolektorů (střešní okna, komíny, vikýře atd.)

Poznámka:
Nelze vyloučit, že v budoucnu se mohou, v souvislosti s možnými plošnými dotacemi, objevit další doplňující kritéria. Dvojdomy byly vždy považovány za dva samostatné objekty.

U reálných kritérií není zahrnuto subjektivní rozhodnutí majitele, který, ač by technicky mohl solární systém realizovat, může se mu bránit z různých důvodů (nevěří, špatné zkušenosti od známých, vyšší věk, nedostatek finančních prostředků, znehodnocení vzhledu domu, obavy z vandalismu, trvalý zábor půdy u kolektorů na terénu, důležitější opravy na domu atd.). U hospodářských areálů, kde má obytný dům nevhodné podmínky, ale vedlejší objekty vhodné podmínky, byl takovýto objekt považován za vhodný.
Průzkum byl proveden pouze pro odpovídající plochu slunečních kolektorů pro přípravu TUV (hledání vhodné velikosti vhodné střechy). Nebyla hledána větší potřebná plocha pro kolektory pro přitápění ani pro venkovní či kryté bazény. Během průzkumu nebyl v obci zjištěn žádný stávající funkční solární systém.

Obr. 2 Ulice s RD s vhodnou i nevhodnou orientací

Vyhodnocení
Fyzickým průzkumem bylo v obci zjištěno 116 rodinných domů, 6 nájemních domů a 1 polyfunkční dům se službami a byty. Všechny nájemní domy mají plochou střechu, která umožňuje optimální orientaci i sklon kolektorů. Polyfunkční dům též umožňuje ještě účinnou orientaci a sklon kolektorů. Tyto domy nejsou dále technicky zpracovány a hlavní těžiště vyhodnocení přechází na 116 rodinných domů (dále jen RD). Nakonec bylo vyhodnocení provedeno následovně:

1. Domy s plochou střechou. V obci se nachází celkem 12 RD s plochou nestíněnou střechou (10 %), na kterou lze kolektory bez problému umístit.
2. Domy s optimální střechou. Podle tohoto kriteria lze konstatovat, že u 29 RD (25 %) lze solární systém na střechu bez problémů fyzicky namontovat.
3. Domy s částečně vhodnou střechou. Těchto objektů je celkem 25 (22 %). Proti předcházejícím objektům budou mít částečně nižší roční zisk sluneční energie (méně vhodná orientace, která se ale řeší větší plochou kolektorů), který však nemůže být důvodem jejího nevyužívání.
4. Domy s nevhodnou střechou, ale vhodnou jižní fasádou, terasou nebo terénem před jižním štítem. Objektů s nevyhovující střechou avšak vyhovujícími výše uvedenými podmínkami je celkem 9 (8 %). U tohoto kriteria se nejvíce projeví názory majitelů na navržené řešení.
5. Domy s omezením. Jedná se o domy, u kterých by kolektory byly i v nejpříznivějším případě částečně nebo zcela stíněny méně kvalitní vzrostlou zelení. Počet domů je 4 (3 %). Nelze však vyloučit, že stínící vršky stromů nemohou být v budoucnu, při vhodných ekonomických podmínkách dotace, seříznuty.
6. Domy, u kterých nelze sluneční kolektory využít. Důvodem je úplné stínění domu nebo celého přilehlého terénu vzrostlou kvalitní zelení nebo sousedními objekty. Jedná se o objekty převážně v centru obce stíněné starými vzrostlými velkými stromy nebo sousedním objektem. Podle tohoto kriteria je těchto domů 37 (32 %). V budoucnu by bylo možné nalézt částečné řešení v podobě různých pomocných zdvižených ocelových konstrukcí. Za současného stavu však ekonomicky a technicky vhodné okamžité řešení neexistuje (v budoucnu možná naopak např. pokácením starého stromu z důvodu bezpečnosti osob a majetku).

Různou kombinací skutečných kriterií vyhodnocení (1 až 3) lze dojít k následujícím závěrům. Domů s plochou střechou, optimálně vhodných domů a částečně vhodných je 66, což představuje více než polovinu domů (57 %). Sečteme-li ale výsledky kriterií 1 až 5, obdržíme 79 RD, u kterých lze optimálně až po různé přijatelné omezení sluneční energii pro TUV využívat. Procentuálně to činí 68 %, což jsou plné dvě třetiny všech objektů.
Pouze 37 RD nemá vhodné podmínky pro sluneční kolektory. I zde lze do budoucna očekávat různé stavební zásahy do objektu nebo jeho okolí, které využití sluneční energie alespoň částečně umožní.
Zavádění počtu obyvatel do výše uvedených výsledků je diskutabilní. Lze konstatovat, že si solární systém může pořídit i dvoučlenná rodina (bez dětí) s malou potřebou TUV, zatímco rodina s dětmi s velkou potřebou TUV si solární systém nebude moci dovolit.
Rovněž dělení na RD trvale obydlené a rekreační může být zavádějící. Trvale obydlený dům může být uvolněn a prodán na rekreaci a naopak rekreační dům se může stát trvale obydleným. Zřejmě se bude i nadále vycházet z fyzického kritéria umístění kolektorů (ano, částečně ano, ne).

Závěr
Studie plošného využití sluneční energie pro přípravu TUV na příkladu jedné české obce ukázala, že u 68 % všech RD lze sluneční energii využívat. Pozor však, aby se tyto hodnoty nepřenášely na využití této energie pro přitápění. Zde je zapotřebí větší kolektorová plocha a vyřešení problému co se sluneční energií z této plochy v létě. Výsledky takovéhoto průzkumu mohou být zcela odlišné.
Po provedeném průzkumu lze ale také konstatovat, že po různých stavebních, terénních a vegetačních úpravách by bylo možné v budoucnu využívat sluneční energii pro přípravu TUV až u 75 % všech rodinných domů.

Je-li využitelnost sluneční energie pro přípravu TUV až 2/3 potřebné konvenční energie za rok, lze průzkum uzavřít následujícím zjištěním:
Prakticky využitelná bilance sluneční energie pro přípravu TUV u 75 % rodinných domů obce při 66% roční náhradě paliv či energie je stejně velká, jako bychom u všech domů v obci využili sluneční energii z 50 %!!! Toto číslo by bylo možné, po dalším průzkumu, zprůměrovat a extrapolovat pro ostatní obce v republice.
Tato samá veličina činí pro bytové domy (pokud plocha střechy pro kolektory vyhoví) 66 % roční potřeby paliv či energie pro přípravu TUV. Údaj o bytových domech je ale částečně zavádějící a nelze jej přenášet na jiné obce, protože ve sledované obci mají všechny tyto objekty bezproblémové nestíněné ploché střechy, což v jiných obcích být nemusí.
Bylo by žádoucí, aby se stejným metodickým postupem prověřilo několik podobných obcí v různých charakteristických částech České republiky (hory, podhůří, nížiny) a zprůměrováním se získal celorepublikový využitelný potenciál sluneční energie pro přípravu TUV v rodinných domech, kterých u nás máme asi 1,5 milionu. Bylo by též žádoucí porovnat metodiku průzkumu a získané výsledky se sousedními zeměmi.
Pokud se již někdo podobným měřením zabýval, jeho výsledky rádi zveřejníme.

Foto: Jaroslav Peterka