Dosažení cílů v oblasti klimatu vyžaduje multitechnologický přístup

Přechod na bezuhlíková řešení vytápění je zásadní ekologický úkol a nyní po invazi Ruska na Ukrajinu i geopolitický požadavek. Jaká řešení jsou možná a perspektivní, o tom hovořili experti společnosti Bosch Termotechnika v rámci on-line pořadu Expert Talk. Společnost Bosch Termotechnika zastoupili (zleva) Jan Brockmann, CEO, Dr. Philipp Perrin, Group leader Engineering Architecture and Systems a Dr. Rainer Ortmann Vice President Energy Policy.

Základní přehled

Nezbytná opatření pro změnu klimatu lze podle názoru expertů Bosch Termotechnika realizovat požadovanou rychlostí pouze pomocí multitechnologické strategie, která umožňuje naplnit sociální a ekologická kritéria požadovaná německou vládou. Je to také jediný způsob, jak učinit energetickou transformaci dostupnou pro všechny občany.

Zelená multitechnologická řešení pro oblast budov podle Bosch spočívají v komplexním přístupu:

1. hospodářsky
   • vytvoření ekonomických podmínek pro podniky a soukromé investory
2. ekologicky
   • cíl klimaticky neutrální stavební sektor do roku 2050
   • vytápění je rozhodujícím faktorem
3. sociálně
   • zajistit cenovou dostupnost
   • vhodná balance mezi výší nájmů a investicemi
   • získání veřejné podpory od koncových uživatelů budov i politiků

Výsledkem komplexního přístupu má být z jedné strany vyhledání zdrojů, kapitálu, stanovení času na realizaci ve spolupráci s energetickým sektorem, sektorem budov, instalačními podniky a průmyslem.

Graf: Podíly zdrojů energie na její konečné spotřebě v TWh v Německu v roce 2018 a předpokládaný vývoj v dalších letech do roku 2050 (Zdroj: Deutsche Energie-Agentur GmbH, studie 2021)

Graf: Podíly zdrojů tepla pro vytápění v Německu v letech 1995 až 2020. (Zdroj: Frontier Economics based on BDEW 2020)

V roce 2020, viz graf, byla polovina tepla (49,5 %) v Německu vyrobena ze zemního plynu, čtvrtina z extralehkého topného oleje. Soustavy zásobování tepelnou energií (bez rozlišení zdroje energií) měly podíl asi 14 %, elektrické vytápění a tepelná čerpadla se podílely shodně po 2,6 % a zbytek 6,2 % tvořila nejvíce pevná paliva, dřevo a pelety. Graf současně ukazuje, o jak zásadní úkol jde v případě plného opuštění fosilních paliv (plyn a topný olej), když jejich podíl se pohybuje okolo 75 %.

Jaké technologie umožňují masové dodávky ekologického tepla pro vytápění rodinných domů?

Nabízí se více možností, ale některé jsou neperspektivní nebo dostupné jen pro omezený okruh spotřebitelů tepla.

Neperspektivní nebo s omezenou dostupností:

Perspektivní jsou:

Každý z perspektivních způsobů vytápění ad e) až g) má zásadně jiné investiční a provozní náklady. Pokud se provede co nejdokonalejší „zateplení“ domu, tedy maximální snížení jeho tepelné ztráty, má toto opatření návratnost v řádu několika desítek let. Modelový příklad ekonomického hodnocení investice do kotle na vodík ve srovnání s investicí do tepelného čerpadla (na počátku cca 8 krát větší investice než jen do kotle) a nebo zateplení a současně do tepelného čerpadla (na počátku 16 krát větší než jen do kotle) ukazuje, že ke zlomu dochází, v průměrné hodnotě někdy mezi 15, ale i až 50 lety. Výchozí stav odpovídá rodinnému domu s jedním bytem ze sedmdesátých let minulého stolení s potřebou tepla 220 kWh·m^-2·a^-1. Počítá se s 15ti letou životností kotle i tepelného čerpadla. Je zřejmé, že rozdíly v počáteční investici jsou obrovské a ovlivňuje je osobní i rozhodnutí, regionální možnosti, situace aj.  Je zřejmé, že volba způsobu vytápění závisí i na individuálním rozhodnutí, zda se upřednostní spíše krátkodobý nebo dlouhodobý výhled.

Graf: Kumulovaný peněžní tok (náklady na investici, provoz i reinvestici) na svislé ose grafu v časovém horizontu 50 let (vodorovná osa) pro řešení s vodíkovým kotlem (modré pole) a řešení kombinující tepelné čerpadlo a zateplení domu.

Pro různé typy obytných budov jsou perspektivní odlišné způsoby vytápění. U bytových domů s individuálně vytápěnými byty to může být přechod ze zemního plynu na vodík. Pro stávající rodinné domy může jít o hybridní řešení využívající kombinace různých způsobů a u novostaveb rodinných domů tepelná čerpadla.

V horizontu do roku 2035 lze očekávat především rychlý růst elektrifikace. Posilování zájmu o hybridní multi technologická řešení v tomto časovém horizontu bude pomalejší, ale následně by mělo nabrat většího významu než jen čistá elektrifikace.

Graf: Možné scénáře řešení vytápění v kontextu změn technologií vycházejí z očekávaného velmi rychlého rozvoje uplatnění elektrických tepelných čerpadel, při čemž poroste zájem o doplňování stávajících provozovaných technologií o jiné, nebo i o zcela nové investice do multi technologických řešení.

Limitem pro změny v sektoru vytápění je především pracovní kapacita instalačních firem. Různá řešení vyžadují odlišnou pracovní dobu. Příkladem může být srovnání poměrně rychlé instalace kotle s časově náročnější instalací tepelného čerpadla. Druhým a podstatným limitem je odborná vzdělanost instalačních firem. Vzdělání řemeslníků má klíčovou roli a ovlivní i rychlost zavádění nových technologií.

Z politického hlediska je nutné řešit ekonomické, sociální a ekologické aspekty. Přitom je nutné vnímat a respektovat individuální rozdíly nejen mezi domy, ale i lidmi a jak bylo uvedeno, respektovat i dostupné instalační kapacity. I proto se multi-technologické řešení se jeví jako jistá záruka rychlého zvyšování úspor uhlíkových emisí v sektoru budov.

České zkušenosti

Zkušenosti s multitechnologickým řešením má řada majitelů rodinných domů v Česku. Stačí si vzpomenout na dobu související s přípravou na zahájení provozu jaderné elektrárny v Temelíně, kdy bylo na úrovni cen elektřiny podporováno elektrické vytápění. V některých případech se v kotelnách domů jednoduše připojil elektrický kotel ke stávajícímu na pevná paliva. Poté přišla plynofikace, a i během ní si někteří majitelé rodinných domů rovněž ponechali v záloze stávající kotle, ať již na pevná paliva nebo elektrické. Pokud se podíváme na dnešní tepelná čerpadla, tak kombinují výrobu tepla svým pracovním režimem s bivalentně pracujícím integrovaným elektrickým kotlem. Přičemž mnohá tepelná čerpadla jsou vybavena řízením provozu v kombinaci i s palivovými kotli, s tepelnými solárními soustavami i fotovoltaickými. Podobně i plynové kotle. Takže z hlediska historie vytápění není multitechnologické řešení novinkou. Jen se v současnosti posunulo technicky a technologicky na mnohem vyšší úroveň a zapojilo technologie, které dříve nebyly.

Podporu pro nová, energeticky i emisně úsporná řešení lze nalézt v českém dotačním programu Nová zelená úsporám zaměřeném na rodinné i bytové domy. Podporována je výměna:

• Kotle na pevná paliva, nižší než 3. třídy dle ČSN EN 303-5:2013, žádost o tuto podporu musí být podána do 1. 9. 2022 (později přijaté žádosti nemohou být kladně vyřízeny).
• Lokálního topidla na pevná paliva, sloužícího společně jako hlavní zdroj tepla pro vytápění.
• Kotle na topné oleje.
• Elektrického vytápění.

Důležitým rozhodovacím pojmem je hlavní zdroj tepla na vytápění. Jde o zdroj, který zajišťuje největší podíl dodávky tepla pro vytápění budovy za celý rok vzhledem ke všem případným ostatním zdrojům a je pro tento účel přiměřeně dimenzován. V případě navrhovaných zdrojů musí jeho jmenovitý výkon krýt minimálně 60 % tepelné ztráty budovy. Pro novostavby (do 2 let od dokončení) je hlavní zdroj určen v platném průkazu energetické náročnosti předloženém ve stavebním řízení. Uvedený limit poukazuje na možnost kombinace s jiným zdrojem tepla.

A pak je tu kombinační bonus, který je poskytován v případě, že je v rámci jedné žádosti kombinováno více podporovaných opatření, například kombinace tepelného čerpadla s fotovoltaikou, jednotkou řízeného větrání aj.