Větrná energie versus zateplování

Úvod
Úspora energie a alternativní zdroje energie jsou v současné době velmi žhavým tématem. Diskutuje se o státní podpoře pro různé zdroje, zdůrazňuje se snaha šetřit energií. Podle různých studií hrozí planetě globální oteplení o 0,5 až 6,0 °C do konce tohoto století. Z tohoto hlediska Kjótský protokol nepředstavuje řešení problému a snižování emisí škodlivin by mělo jít výrazně nad rámec těchto požadavků. Vzhledem ke krátkému času na řešení této problematiky je třeba klást velký důraz na efektivitu prováděných opatření, neboť ekonomické zdroje jsou omezené.
V současné době se v naší republice hojně diskutuje o přijetí zákona na podporu výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů. Patrně nejvíce diskusí se ale točí okolo větrné energetiky. Porovnáme-li energetický přínos větrné elektrárny se zateplením rodinného domku, dospějeme k zajímavým výsledkům.

Rodinný domek
Rodinný domek, který byl zvolen pro porovnání, je klasická "předrevizní" budova se stěnami z plných pálených cihel o tloušťce 45 cm, plochou střechou s cca 60 mm izolační skelné vaty a dřevěnými zdvojenými okny ("paneláková" okna) z konce sedmdesátých let, vytápěná elektrickou energií. Půdorys je čtvercový o straně 10 metrů, budova má dvě nadzemní podlaží. Dle ČSN 06 0210 byla vypočtena tepelná ztráta. Vstupní údaje obsahují následující tabulky.

Typ konstrukce	Převažující materiál	Plocha	Souč. prostupu tepla
		[m2]	[W/(m2 K)]
Obvodové stěny	CP tl. 45cm	200	1,4
Okna	Dřevěný rám, zdvojené zasklení	40	2,9
Střecha	Skelná vata, pilinobeton	100	0,7
Podlaha	Prostý beton	100	2,1

Tab. 1 - Plochy a typy konstrukcí

Parametry prostředí
Lokalita	-	ČR - průměr
Venkovní výpočtová teplota	te	-15 °C
Průměrná venkovní teplota tes	tes	3,8 °C
Definovaná teplota pro zahájení vytápění	-	13 °C
Počet dnů otopného období	d	242 dní
Průměrná vnitřní teplota tis	tis	18 °C
Počet denostupňů	D° = d (tis-tes)	3 436 °D

Tab. 2 - Klimatické podmínky

Pro tento objekt vychází tepelná ztráta 24 kW. Roční potřeba energie na vytápění, vypočtená denostupňovou metodou, je 101,7 GJ (cca 28,3 MWh elektrické energie).
Při zateplování budovy byly uvažovány parametry v následující tabulce.

Zateplení	Souč. prostupu tepla	Potřeba tepla na vytápění	Úspora	Cena zateplení	Celková investice
	[W/(m2 K)]	[GJ/rok]	[GJ/rok]	[Kč/m2]	[tis. Kč]
50 mm	0,51	65,4	36,3	900	180
100 mm	0,30	56,8	44,9	1050	210
150 mm	0,23	53,9	47,8	1200	240
200 mm	0,18	51,9	49,8	1350	270

Tab. 3 - Zateplení objektu

Pozn.: Zateplení je uvažováno kontaktním systémem z pěnového polystyrenu, zvýšení nákladů při rostoucí tloušťce izolace je lineární s nárůstem 30 Kč / 10 mm izolace.

Větrná elektrárna
Za vzor větrných elektráren byla vybrána mediálně proslavená dvojice větrných elektráren fy. Enercon instalovaných v Jindřichovicích pod Smrkem. Jedná se o zařízení s instalovaným jednotkovým výkonem 600 kW, s průměrem rotoru 44 metrů na stožáru o výšce 65 metrů. Podrobnější informace lze nalézt na webových stránkách obecního úřadu v Jindřichovicích pod Smrkem. Pro srovnání byl vybrán rok 2004. V tomto roce vyrobily větrné elektrárny 1 228,4 MWh elektrické energie. Při instalovaném výkonu 1,2 MW byl instalovaný výkon elektráren využit z 11,7 %. Pro další srovnání bude použito využití instalovaného výkonu na úrovni optimistických 15-ti %, respektive pesimistických 8-mi %. Roční výroba bude potom činit 1 576,8 MWh, respektive 841,0 MWh.

	Dotace SFŽP	Nízkoúročená půjčka SFŽP	Vlastní investice obce	Celkem
[mil. Kč]	27,9	24,8	9,3	62,0
[%]	45	40	15	100

Tab. 4 - Struktura financování větrných elektráren

Porovnání
Pro jednoduché porovnání bylo vybráno kritérium, které zjednodušeně hodnotí energetickou efektivitu vynaložených finančních prostředků. Jedná se o finanční náklady lomené celkovou úsporou energií za dobu životnosti projektu. Pro jednotlivé varianty zateplení a využití větrné elektrárny jsou údaje v následujících tabulkách. Životnost zateplení je záměrně uvedena ve výši dvacet let pro snadné porovnání s větrnou elektrárnou.

Zateplení	[mm]	50	100	150	200
Úspora	[GJ]	36	47	50	52
Investice	[tis. Kč]	180	210	240	270
Doba životnosti	[let]	20	20	20	20
Celková úspora	[GJ]	727	943	1 003	1 046
Efektivita investice	[Kč/GJ]	248	223	239	258

Tab. 5 - Efektivita investice do zateplení objektu

Roční využitelnost	[%]	15	11,7	8
Výroba	[GJ]	5 676	4 422	3 633
Investice	[tis. Kč]	62 000	62 000	62 000
Doba životnosti	[let]	20	20	20
Celková úspora	[GJ]	113 530	88 444	72 659
Efektivita investice	[Kč/GJ]	546	701	853

Tab. 6 - Efektivita investice do větrné elektrárny

Z tohoto jednoduchého porovnání se ukazuje, že investice do větrné elektrárny má méně než poloviční efektivitu oproti optimálnímu zateplení.
Do porovnání však můžeme snadno zahrnout i další výdaje související se zvoleným projektem. Provedení tepelné izolace objektu již neklade žádné další požadavky na investice či jiné, dodatečné provozní náklady. Fasáda objektu by totiž musela být udržována v přibližně stejných intervalech. Jiná situace však nastává v případě větrné elektrárny. Zde vstupuje do hry další podstatný faktor - minimální výkupní cena elektrické energie z tohoto zdroje. Oproti konvenčním zdrojům je cena této elektřiny vyšší. Aktuální ceník povinných výkupních cen uvádí další tabulka.

Doba spuštění VE	Min. výkupní cena
	[Kč/kWh]
před 1.1.2004	3,02
1.1.2004-31.12.2004	2,72
po 1.1.2005	2,60

Tab. 7 - Minimální výkupní ceny elektrické
energie z větrné elektrárny

Cena této energie je zde zřetelně nedobrovolně dotována odběratelem a představuje další vázané prostředky, které jsou vloženy do výroby elektrické energie z větrných elektráren. Pokud budeme uvažovat cenu elektrické energie na úrovni cca 1,20 Kč/kWh, pak rozdíl na jedné kWh je minimálně 1,40 Kč! Efektivita investice pak vypadá poněkud odlišně, menší je i investiční náročnost zateplení pro skutečnou dobu životnosti, která bude jistě minimálně padesát let (viz následující tabulky).

Zateplení	[mm]	50	100	150	200
Úspora	[GJ]	36	47	50	52
Investice	[tis. Kč]	180	210	240	270
Doba životnosti	[let]	50	50	50	50
Celková úspora	[GJ]	1 817	2 359	2 509	2 616
Efektivita investice	[Kč/GJ]	99	89	96	103

Tab. 8 - Efektivita investice do zateplení

Roční využitelnost	[%]	15	11,7	8
Výroba	[GJ]	5 676	4 422	3 633
Investice	[tis. Kč]	62 000	62 000	62 000
Výkupní cena	[Kč/kWh]	2,60	3,02	2,60
Rozdíl v ceně el. energie	[Kč]	1,40	1,82	1,40
Doba životnosti	[let]	20	20	20
Vícenáklady na el. energii	[tis. Kč]	44 150	44 713	28 256
Celková úspora	[GJ]	113 530	88 444	72 659
Efektivita investice	[Kč/GJ]	935	1 207	1 242

Tab. 9 - Efektivita vynaložení finančních prostředků do větrné elektrárny

Ve třetím porovnání můžeme do celkových vynaložených prostředků zahrnout u větrné elektrárny celkovou výkupní cenu elektrické energie, jak je uvedena v tabulce 7, neboť elektrická energie vyrobená ve větrné elektrárně by vůbec nemusela být spotřebována, tudíž ani vyrobena.

Roční využitelnost	[%]	15	11,7	8
Výroba	[GJ]	5 676	4 422	3 633
Investice	[tis. Kč]	62 000	62 000	62 000
Výkupní cena	[Kč/kWh]	2,60	3,02	2,60
Doba životnosti	[let]	20,00	20,00	20,00
Náklady na el. energii	[tis. Kč]	81 994	74 195	52 476
Celková úspora	[GJ]	113 530	88 444	72 659
Efektivita investice	[Kč/GJ]	1 268	1 540	1 576

Tab. 10 - Efektivita vynaložení finančních prostředků do větrné elektrárny



Graf 1 - Porovnání finanční náročnosti

Závěr
Výše jsou uvedena tři srovnání, kdy první srovnání jednoznačně ukazuje na vhodnost provádění zateplení, neboť podmínky pro zateplení jsou nastaveny konzervativně. Ve druhém srovnání jsou podmínky nastaveny konzervativně pro projekt větrné elektrárny. Zde je pak rozdíl ve finanční náročnosti více než desetinásobný. Je však nutné si uvědomit, že cena externalit z klasických zdrojů může velice výrazně ovlivnit sledované kritérium. Druhá varianta je tudíž míněna spíše jako podnět k zamyšlení. Obdobná je i třetí varianta, která opět jednoznačně ukazuje na vhodnost provádění úsporných opatření. Zde je pak rozdíl ve finanční náročnosti více než patnáctinásobný. V současné době, kdy se zanedbanost údržby domů odhaduje v řádu stovek miliard korun, by výrazná podpora zateplování bytových objektů, ve kterých je spotřeba energie na vytápění jistě vyšší než v rodinném domku, pomohla řešit nejen problémy ochrany klimatu, ale i technický stav starších budov. Státní podpora by tedy měla být prioritně směřována k úsporám energie a nikoliv k drahým "hračkám" v podobě větrných elektráren.