Energetické úspory - energie přítomnosti

V článku "Ekonomické úspory - energie budoucnosti" byl předložen reálný technický popis ekonomických úspor u klasických panelových domů (336 b.j.), kde stávající zdroj (plynový kotel) je nahrazen kombinovaným zdrojem tepla a elektřiny viz KZT - funkční propojení kogenerační jednotky (KJ) s tepelným čerpadlem (TČ), spolu s vysoko (90°C) a nízko (25°C) - teplotním akumulátorem. Toto akumulované teplo je s výhodou použito k pokrytí špiček a k celodennímu temperování bytů bez nutnosti další výroby tepla. Odpadní teplo z topné vody (TV) je pomocí KZT vráceno zpět do topného systému a neodtéká kanalizačním řadem (EDDY Systém, viz www.eddysystem.tk).

Kogenerace jako nejefektivnější cesta

Ve své praxi jsem se mimo jiné setkal s tím, že pro zabezpečení tepelné připravenosti požadovaného tepelného výkonu v požadovaném místě se stejný výkon spotřeboval na tepelné ztráty. To mě vedlo k myšlence vytvořit energeticky úsporný systém vytápění s minimálními ztrátami (EDDY Systém). Vzhledem k tomu, že jakákoliv výroba el.energie je fyzikálně spojena s výrobou tepla, je logické, že jsem ve svých úvahách o energetických úsporách dospěl ke kogeneraci, společné výrobě tepla a elektřiny a jejich současném maximálním využití.

Ekonomické využití obou vyráběných energií je prioritou a oprávněným požadavkem instalace kogenerace či teplárenského způsobu provozu. V komunální sféře (a nejenom tam, ale i v průmyslu) jsou spotřebovávány oba dva druhy energie a provede-li se jednodenní (týdenní) vyrovnání potřeb obou energií s možností plynulé změny poměru jejich spotřeby (tuto dynamiku umožňuje EDDY Systém) dochází k úplnému využití obou vyráběných energií s účinnosti využití primárního paliva okolo η_p = 85%, která je dána pouze účinností vlastní kogenerační jednotky.

V případě velkých jednotkových elektrických výkonů jsou obavy z titulu současné využitelnosti obou vyrobených energií (tepla a elektřiny). Je takřka nemožné jejich ekonomické zhodnocení. Připočteme-li problémy s přenosem velkých výkonů včetně systémových služeb, které jsou nezbytné pro zajištění pohotovosti (zabezpečenosti výkonu) je účinnost přeměny primární energie v palivu k využitelné energii na svorkách uživatele okolo η_p = η_v . η_r = 0,3 . 0,3 = 0,09, tj. 9 % (η_v = 0,3 max. účinnost v současnosti vyráběná el. energie, η_r = 0,3 účinnost rozvodu vyrobené energie u konečného spotřebitele vyjádřená v ceně této energie, odborný odhad dle rozpisu fakturované energie účtované konečnému spotřebiteli bez nároků na přesnost).

Pokusme se na celý ekonomický problém podívat z pohledu konečného uživatele, spotřebitele, který jakoukoli budoucí "obrovskou" investici do tzv. "velké" energetiky v ceně této energie či výrobků energetických velkoodběratelů dříve či později v konečném součtu stejně zaplatí. Je tedy na místě otázka, lze-li najít nějaký nový způsob přeměny primární chemicky vázané energie v palivu v užitečnou energii na svorkách spotřebitele ne elektrárny (mluvíme-li o přeměně energie, tak mám na mysli i její rozvod z velkých jednotkových bloků včetně systémových služeb, které jsou nezbytné pro dopravu a zabezpečenost el.energie na svorky uživatele).

V případě menších lokálních zdrojů je využitelnost primární energie maximální, rozvod energie není zatížen systémovými službami, neboť tyto jsou vyřešeny v rámci návrhu lokálního zdroje s havarijní rezervou, která zajišťuje nouzový provoz lokální sítě bez nároků potřeby systémových služeb vnější rozvodné sítě a naopak, při vhodném návrhu, je tento zdroj schopen dodávat energetické přebytky špičkové energie do vnější sítě. Toto je zajištěno větším počtem menších jednotek. Rozvod tepla spolu s nezbytnou akumulací je navržen na celodenní cyklus s možností dynamické změny poměru výroby elektřiny a tepla. Technologie lokálních zdrojů různých výkonů je v rámci kogeneračních jednotek zvládnutá.

Přímá přeměna tepla a investice do nových technologií

Objevují se však nové technologie přímé přeměny tepla v el.energii tzv. Termo-Photo-Voltanic cells (TPV články, viz např. magazín 21 století 12/06 či internet pod heslem TPV cells), které provádí přeměnu tepla v el.energii bez využití Carnotova cyklu. Tyto články svou "jednoduchostí" spolu s technologickou vyspělostí dokáží uspořit nemalé investiční nároky primárních zdrojů el.energie.

Problém dřívějších energetických úvah je v tom, že není brán na zřetel konečný spotřebitel, ekonomické úspory založené na lokální energetické potřebě a technologický rozvoj samotných spotřebičů. Všude je brán a extrapolován současný extenzívní rozvoj spotřeby a nikdy v energetických úvahách není brán zřetel na technologický pokrok využívání nových materiálů a technologií spotřeby, které kvalitativně mění energetickou náročnost výroby a přeměny primární energie (viz Stavebnictví 04/07, Ing. Závodský: "Perspektivy využití jaderné energie", mimochodem velice nekvalifikovaný populisticky laděný příspěvek obhajující vzrůstající nekontrolovatelné a ničím nedoložené energetické nároky. Dle těchto úvah by např. početní výkon současného notebooku byl před dvaceti lety napájen energetickým zdrojem v řádu desítek kW a pouhým vynásobením současným počtem PC a původním příkonem bychom došli k nereálnému číslu nutného příkonu energetické soustavy).

Jinými slovy, chceme-li znát vývoj budoucí energetické potřeby dané společnosti, tak nutně musíme zvažovat její možný technologický rozvoj a jeho uplatnění ve společnosti a to nejen na straně výroby, ale zejména spotřeby a z toho plynoucích ekonomických úspor. Při přibližně dvojnásobné energetické náročnosti naší výroby na jednotku hrubého domácího produktu je prvořadým úkolem hospodářského růstu její snížení na úroveň EU tedy cca o 50 % investicemi do nových technologií. Potom by diagram nutné energetické spotřeby s růstem ekonomiky při zachování současného stavu primárních zdrojů asymptoticky kopíroval jejich přirozený relativní úbytek bez nutnosti okamžitých investic do nových energetických zdrojů. Našim úkolem musí být při zachování stávající energetické výroby snižování spotřeby investováním do energetických úspor a nových technologií.

"Velká" a "malá" energetika je anachronismus

V mnoha příspěvcích se objevuje výraz "velká" a "malá" energetika. Dle mého názoru jde o anachronismus plynoucí z minulého pohledu na energetiku. Chápu, že technická problematika tzv. "velké" energetiky je diametrálně odlišná od problematiky tzv. "malé" energetiky, kdy energetická výroba velkých jednotek byla kalkulována na výstupu z elektrárny, tedy nezatížena přenosovými službami, které ale jak se ukazuje budou i v budoucnu rozhodující pro efektivní využití energií konečným spotřebitelem. Pro energetiku jako takovou není rozhodující velikost a počet jednotkových výkonů a rozsah systémových služeb, ale rozhodujícím energetickým kriteriem nutně musí být zabezpečenost a cena energie u konečného spotřebitele. Z tohoto pohledu není důvod pro jakékoliv dělení energetiky. Energetika je jen jedna a musí zabezpečit v daném ekonomickém prostoru co nejlevnější energií u konečného spotřebitele bez ohledu na velikost jednotkových výkonů. Na místě je ohlednutí se o pár roků zpátky při diskuzi okolo dostavby Temelína. Jedním z argumentů investora pro dostavbu bylo, že realizací tohoto výkonu zákonitě dojde i ke snížení ceny elektřiny z důvodů jejího přebytku. Opak je pravdou.

Špičkové výkony nepřenášet rozvodnou síťí

V žádném případě nejsem proti výstavbě nových zdrojů ať na bázi jádra či OZE, ale vždy by měla být na zřeteli ekonomie výroby energie v daném čase a prostoru. Jsem přesvědčen, že vnější energetická sít by měla být napájena tzv. základními energetickými zdroji (a v současnosti je jich v ČR dostatek) a požadavky špičkových okamžitých výkonů by se měly pokrýt v místě předpokládaného vzniku s optimálně navrženými lokálními zdroji s úplnou spotřebou elektřiny a tepla. V žádném případě tyto špičkové výkony nepřenášet rozvodnou sítí a když, tak v omezené míře. Místo velkých investic do posilování rozvodných sítí k přenosu špičkových výkonů provést vyhledání a pokrytí lokální požadavků špičkových výkonů energetickými zdroji s max.účinností přeměny energie primárních zdrojů. Budou-li tyto místní zdroje zahrnuty v celostátním energetickém dispečinku, je možné investiční prostředky systémových služeb "přesunout" do výstavby těchto zdrojů.

Je-li diskuse o ceně energií a jejím vývoji, tak nutně se dotýkáme problematiky její dostupnosti a s tím spojené výroby. Výroba využitelné energie u konečného spotřebitele z primárního zdroje (uhlí, nafta, zemní plyn, uran) je závislá pouze na účinnosti použité technologie (velké výkony s max.koncentrací jednotkového výkonu zatížené přenosem těchto výkonů na velké vzdálenosti či lokální zdroje s max.účinností přeměny primární energie s úplnou spotřebou obou energií u konečného spotřebitele). Aby se zabránilo nekontrolovatelnému růstu ceny energií, musí se na cenu energie působit zpětná vazba a to jsou ekonomické energetické úspory primární energie, to je způsob cenově dostupnější výroby energie u konečného zákazníka. Je důležité, aby v konečném součtu byly zahrnuty nejen prostředky na samotnou výrobu energií, ale také na energie vynaloženou na pořízení nové či na obnovu stávající technologie.

Ekonomické energetické úspory mohou zdvojnásobit naší současnou výrobu elektřiny

Pro ilustraci, jak velký energetický potenciál obsahují ekonomické energetické úspory uvádím na následujícím příkladu (viz Statistická ročenka ČR, Metodika EUROSTATU, ENERGO 1997): v ČR je celkem cca 1,5 mil.bytů a z toho na 1/3 bytů by se uplatnily energetické úspory tj. cca 500 tis.bytů. Roční průměrná spotřeba 1 b.j. je 78 GJ a podíl spotřeby elektřiny je 38 % tj. 29 GJ (viz graf 3.3.2 - Struktura zjištěných nákladů domácností na energie v %). Přibližně stejné procento je podíl el.energie při její výrobě v kogeneračních jednotkách, která nemusí být vyrobena v základních zdrojích: 500 000 x 29 GJ = 148 PJ = 41 TWh. Tato hodnota je srovnatelná se současnou výrobou v JE. Ekonomické energetické úspory v cca 500 000 bytů by byly schopny zdvojnásobit naši současnou výrobu el.energie bez nároků na systémové služby s tím, že vyrobené teplo je jako bonus "zadarmo" spotřebováno na vytápění a přípravu teplé vody bytech.

Ještě malou poznámku k problematice oteplování. Není zcela pravdou, že JE jsou s minimálním vlivem na oteplování Země. Vzhledem k přeměně tepla na el.energii dle Carnotova cyklu připadá na jeden MW vyrobené elektřiny cca 4 MW tepla, které je vyzářeno jako ztrátové teplo do okolí bez zpětného využití ekosystémem. Celková takto vyzářená "uměle" vyrobená tepelná energie se blíží cca 1% celkové energie dopadající na Zemi ze Slunce. Jsme v kotli, pod kterým si sami přikládáme...

Bez investic do nových účinnějších technologií výroby energií to nepůjde. Jde o to, aby vložené investiční prostředky byly ekonomické, návratné v daném prostoru a čase. Ekonomické energetické úspory primární energie vytvoří za dobu své životnosti objem finančních prostředků minimálně ve výši vložené investice navýšené o její ekonomické zhodnocení. V tomto případě nevidím "žádný technický" problém ve vytvoření peněžního ústavu, banky, spravující aktiva energetických úspor z realizovaných projektů. Pro rozběh její činnosti by stát (nebo jím řízený subjekt) vložil v požadovaném rozsahu počáteční finanční prostředky úměrné počtu energeticky úsporných projektů na zajištění překlenovacích úvěrů na nové účinnější technologie výroby energie. Nejenom ze státního rozpočtu energeticky úsporná řešení dotovat, ale vytvořit podnikatelské klima s maximálně zjednodušeným projednáváním dlouhodobých, ale ekonomicky návratných investičních úvěrů se státní zárukou. O finanční prostředky by mohl požádat jakýkoliv subjekt podnikající v ČR (platící daně v ČR) bez zbytečných dotazníků pouze na základě předloženého realizačního záměru - realizační studie, kde by bylo popsáno jak technické řešení, tak i ekonomické zhodnocení předkládaného projektu s harmonogramem realizace. Rozhodujícím kritériem by byly deklarované úspory primárního paliva v souvislosti se zavedením nové technologie oproti stávajícímu způsobu výroby energie. (pozn. redakce: v rámci nového plánovacího období 2007-2013 je či bude vypsána řada programů podpor z EU právě na energeticky úsporné projekty. Viz např. výzva MPO pro podnikatelskou sféru. (Obdobné programy a výzvu připravuje i MŽP pro neziskový sektor, komunální sféru a fyzické osoby.)

Velice zajímavá a motivující je myšlenka snížené sazby DPH při dodržení minimální 10% energetické úspory a každých dalších 10% úspor by mohlo být opatřeno bonusem snížené sazby DPH o 5% až k nule. Po realizaci díla by se zkontrolovalo na základě měření spotřeby primární energie podle jednoznačně definované metodiky, zda skutečná energetická spotřeba (uvedená v kWh s přepočtem na ekvivalenty použitého paliva) je v relaci s deklarovanými energetickými úsporami, popřípadě by se přiznala odstupňovaná sazba DPH zpětně. V případě nedodržení deklarovaných parametrů energetických úspor pod 10% oproti stávajícímu stavu či harmonogramu výstavby by nastala povinnost platit DPH v plné výši (s možností jejího snížení při splnění deklarovaných úspor při nejbližší kontrole) a nebo vrácení poskytnutých prostředků i s úroky.

Spotřebitel má zájem na finančních úsporách

Konečný spotřebitel má zájem na finančních a s tím spojených energetických úsporách nebo alespoň na stabilizaci dané situace vyplývající buď z energetického auditu či následně ze studie proveditelnosti, ale nemá sám o sobě dostatek finančních prostředků. Dle mého názoru je otázka energetických úspor pro státní rozhodovací orgány tvořící energetickou koncepci. Jestliže stát je ochoten "věnovat" ze státního rozpočtu finanční prostředky na dotace na obnovitelné zdroje energie a na úsporné energetické projekty, které nejsou schopny se svým ekonomickým efektem zaplatit (viz. vyjádření ministra Římana, že by se při dotovaných výkupních cenách větrné energie ekonomicky vyplatilo elektřinou vyrobenou z JE pohánět ventilátor vyrábějící vítr pro dotovanou větrnou elektrárnu...), tak o co efektivnější by bylo prostředky ze státního rozpočtu poskytnout na investice do ekonomických energetických úspor, které se opět do státního rozpočtu vrátí za dobu návratnosti financované investice. Při současných cenách energií je doba návratnosti delší než požadovaná ekonomická návratnost podnikatelské sféry. Návratnost ekonomických energetických úspor se však se vzrůstající cenou energií neustále zkracuje. Tato skutečnost znamená, že by energetické úspory měly být programově předmětem státní energetické politiky a i podložené tomu odpovídajícími finančními prostředky státního rozpočtu. Vždyť investice do energeticky úsporných opatření vázaná na občanskou spotřebu je tou nejbezpečnější investicí s vysokou zárukou návratnosti vložených prostředků.