Pasivní dům a spotřeba v pohotovostním (standby) režimu

Příspěvek zazněl na konferenci Passivhaustagung 2016 v Darmstadtu (SRN) pořádané německým Institutem pro pasivní domy (Passivhaus Institut).

1 Úvod

Podle Mezinárodní energetické agentury by v Evropě v roce 2030 mohlo být až 15 % celkové spotřeby elektrické energie zařízeními způsobeno funkcí standby [IEA, 2013].

V prvním certifikovaném pasivním domě v Portugalsku je elektřina jediným zdrojem energie. Do objektu byla vybrána zařízení a spotřebiče s nejvyšší dostupnou účinností na trhu. S energeticky vztažnou plochou 223 m² byly výsledky výpočtu v PHPP 2007 následující: měrná potřeba tepla na vytápění 7 kWh/(m²a); tepelný výkon 10 W/m²; chladicí výkon 4 W/m² a měrná potřeba primární energie 67 kWh/(m²a). Celková potřeba elektrické energie je 5765 kWh, tomu odpovídá měrná potřeba 26 kWh/(m²a). V roce 2014 byla naměřena spotřeba elektřiny ve výši 4608 kWh/a [Marcelino & Gavião, 2014].

Tento článek analyzuje spotřebu zařízení v pohotovostním (standby) režimu a její vliv na pasivní dům a zabývá se otázkou, jak lze tuto spotřebu snížit a jakým způsobem by se tomuto problému dalo v budoucnosti zabránit.

2 Spotřeba v pohotovostním režimu

2.1 Význam spotřeby v pohotovostním režimu

V roce 2012 byla spotřeba v pohotovostním režimu zodpovědná za 16 % z elektřiny spotřebované domácnostmi ve Velké Británii. Tento podíl spotřeby se každoročně zvýší o 1 % z důvodu celosvětově očekávaného růstu energetické potřeby zařízení připojených k síti [IEA, 2013]. V ostatních evropských zemích je to podobné.

V roce 2004 byly pohotovostní ztráty v německých domácnostech a kancelářích zodpovědné za spotřebu elektřiny ve výši nejméně 22 TWh za rok, což způsobilo roční náklady nejméně 4000 mil. € [UBA, 2008]. Při ročním přírůstku o 1 % se spotřeba v roce 2014 odhaduje na 24 TWh.

2.2 Úspory pohotovostního režimu v porovnání s OZE

Snížení ztrát způsobených pohotovostním režimem o 75 % by v Německu v roce 2014 znamenalo úsporu elektrické energie ve výši téměř 18 TWh, což v průměru znamená 1,5 TWh měsíčně. Na obrázku 1 je srovnání potenciálních úspor pohotovostního režimu s produkcí elektrické energie větrnými a solárními elektrárnami v Německu v roce 2014 [Fraunhofer ISE, 2014].

Obrázek 1: Potenciální úspory režimu standby versus měsíční produkce energie větrnými a solárními elektrárnami v Německu

Snížení pohotovostních ztrát o 75 % by za prvních 11 měsíců roku 2014 ušetřilo v Německu 17,2 TWh, což odpovídá 53 % veškeré elektřiny vyrobené solárními elektrárnami nebo 40 % veškeré elektřiny vyrobené větrnými elektrárnami.

2.3 Režimy standby a off

Za účelem určení ztrát v pohotovostním režimu je nezbytné podrobně definovat různé provozní režimy, především odlišit režim vypnutí (off), který je často začleňován do režimu standby. V režimu standby přístroje plní alespoň jednu funkci, ale ne tu hlavní, ke které jsou určeny. V režimu vypnutí (off) zařízení neplní žádný úkol, vypadá jako vypnuté, ale stále spotřebovává energii. Ačkoliv režim vypnutí neposkytuje uživateli žádnou výhodu, dosahuje významné spotřeby elektrické energie kvůli špatnému řešení elektroniky zařízení. Následně můžeme stanovit spotřebu elektřiny v každém provozním režimu.

Některé studie uvádějí, že standby režim představuje téměř 60 % z celkových pohotovostních ztrát, zatímco režim vypnutí je zodpovědný za necelých 30 %.

2.4 Evropské předpisy

V evropské směrnici pro výrobky spotřebovávající energii (EuP, též Ekodesign) stanovuje komise maximální limity výkonu pro pohotovostní (standby) režim a režim vypnutí (off). Cílem těchto požadavků je zajistit nejnižší možnou spotřebu energie pro přístroje v domácnostech a další elektronická zařízení ve standby a off režimu. Od roku 2013 jsou hlavní požadavky následující: režim vypnutí < 0,5 W; režim standby – zařízení bez displeje < 0,5 W; režim standby – zařízení s informačním displejem < 1 W. Kromě toho musí být zařízení od roku 2013 vybavena funkcí, která přístroj přepne do pohotovostního nebo vypnutého stavu po nejkratší možné době (vhodné pro stanovený účel daného zařízení) [EU, 2008].

Od ledna 2015 jsou v platnosti nové celoevropské požadavky na spotřebu energie podle Směrnice pro ekodesign, která stanovují, že nová zařízení připojená k síti nebo s internetovým připojením (včetně routerů, videotelefonů a modemů) smí v budoucnosti spotřebovat v pohotovostním režimu pouze od 6 do 12 W.

3 Metodika

V prvním certifikovaném pasivním domě v Portugalsku byl spuštěn monitoring za účelem stanovení elektrické spotřeby ve standby a off režimu všech relevantních zařízení v domácnosti. Monitoring probíhal od června 2015 s využitím měřiče PeakTech 9035 měřicího s rozlišením na desetiny wattů a dále s využitím monitorovacích online systémů Cloogy a Owl.

Kromě sledování spotřeby v pohotovostním režimu byl také stanoven profil užívání objektu s cílem určit počet hodin za rok, kdy je zařízení ve standby nebo off režimu. Průměrný počet hodin použití každého zařízení během roku byl stanoven na základě údajů získaných uskutečněným monitoringem a upraven na základě informací získaných z odpovědí v dotazníku.

Za účelem analýzy dosažitelného snížení pohotovostní spotřeby byly stanoveny dva možné scénáře vedoucí ke snížení spotřeby v pohotovostním režimu v prvním certifikovaném pasivním domě v Portugalsku. První varianta je založena na limitech spotřeby ve standby a off režimu stanovených pro každé zařízení (podle nových evropských předpisů). Druhá varianta pracuje s využitím vhodných pomůcek, které jsou v současnosti na trhu k dispozici.

4 Opatření pro snížení pohotovostní spotřeby

Tabulka 1 ukazuje některé na trhu dostupné pomůcky, které byly nalezeny při hledání zařízení použitelných ke snížení spotřeby v pohotovostním režimu. U každého zařízení je uveden stručný popis, obrázek, přibližná cena v eurech a informace, zda si jej může člověk instalovat sám. Tato zařízení poskytnou čistou úsporu energie v případě, že samotné kontrolní zařízení má nižší spotřebu energie než kontrolované zařízení v pohotovostním režimu.

ID	Popis	Obrázek	Cena €	SI*
a	Bezdrátový monitoring energie: Sledování online nebo lokálně. Umožňuje zobrazení historie spotřeby, také informuje uživatele o zlepšení návyků z hlediska spotřeby. Informační panel by měl být umístěn blízko vstupních dveří.		40 – 55 každý	ano
b	Měřič energie: měří zařízení v režimu standby a vyzývá k vypnutí těch s největší spotřebou.		15 – 20 každý	ano
c	Prodlužovací kabel s vypínačem: V případě, že je více zařízení používáno současně, nebo jen když v místnosti někdo je, mohou být zařízení připojena ke společnému napájecímu kabelu, který je odpojen, když se zařízení nepoužívají.		4 – 8 každý	ano
d	Analogový časový spínač: Lze využít k vypnutí zařízení nepoužívaných v pravidelných časech.		6 – 9 každý	ano
e	Spořič energie Powersafer: Poté, co přepnete všechna zařízení do režimu standby, odpojí je Powersafer od zdroje napájení.		14 – 25 každý	ano
f	Zařízení pro management energie: Umožňuje jednotlivě sledovat všechna elektrická zařízení a hlídat čas jejich využití prostřednictvím zástrček připojených přes Bluetooth k zařízení s OS Android nebo iOS.		189 – 210 za 2 zástrčky	ano

5 Monitoring pohotovostní spotřeby v prvním certifikovaném pasivním domě v Portugalsku

Tabulka 2 uvádí výsledky provedeného monitoringu. Je uvedena spotřeba každého zařízení ve standby a off režimu a také procentuální podíl na celkové spotřebě. Dále v tabulce najdete procentuální podíl na spotřebě pro jednotlivé skupiny zařízení, které jsou členěny takto: kuchyň, obývací pokoj, garáž, technické zařízení, elektrické rolety a elektronická zařízení.

Tabulka 2: Spotřeba v režimu standby v prvním certifikovaném pasivním domě v Portugalsku

Celková spotřeba ve standby a off režimu činí 838,77 kWh/a dodané energie, resp. 3,76 kWh/(m²a), což představuje 18,2 % z celkové spotřeby elektrické energie ve výši 4608 kWh/a, resp. 20,66 kWh/(m²a), měřeno v roce 2014.

Největším spotřebitelem energie v pohotovostním režimu je elektrické ovládání okenních rolet s 458,67 kWh/a, které samo o sobě představuje téměř 10 % z celkové spotřeby. Nevhodná orientace budovy daná územním plánem vedla k ne úplně vhodnému řešení z hlediska solárních tepelných zisků, 75 % plochy zasklení je orientováno na západ. Tato skutečnost vedla k instalaci automatického systému ovládání každé okenní rolety, aby se optimalizovaly solární zisky a zamezilo přehřátí. Tento automatický systém ovládání umožňuje ovládat okenní rolety jednotlivě, po fasádách, nebo i všechny najednou. Bohužel pohotovostní spotřebě tohoto systému nebylo věnováno příliš pozornosti.

6 Varianty snížení spotřeby v pohotovostním režimu

6.1 Varianta 1 – pohotovostní spotřeba pod 0,5 W na zařízení

Varianta 1 vychází z limitů stanovených evropskými předpisy pro spotřebu ve standby a off režimu zmíněných výše. Při maximální hodnotě 0,5 W pro každé zařízení by celková spotřeba v pohotovostním režimu odpovídala hodnotě 176,17 kWh/a, resp. 0,79 kWh/(m²a). Pohotovostní spotřeba se pak v tomto případě podílí na celkové spotřebě elektřiny (3945,4 kWh/a) 4,5 % a došlo by ke snížení této spotřeby o 79 %.

6.2 Varianta 2 – pomůcky pro kontrolu pohotovostní spotřeby

Tabulka 3: Snížení spotřeby v režimu standby v prvním certifikovaném pasivním domě v Portugalsku

Varianta 2 pracuje s využitím vhodných zařízení (která jsou v současnosti dostupná na trhu) prezentovaných výše. Nejvhodnějšími řešeními pro tento konkrétní případ jsou spořič energie Powersafer (e) a energetický management (f). Tato řešení byla zvolena na základě jejich rentability a preference uživatelů. Výsledky pro variantu 2 jsou uvedeny v tabulce č. 3.

Celková spotřeba v pohotovostním režimu ve variantě 2 činí 104,26 kWh/a (0,47 kWh/(m².a)). To odpovídá podílu 2,7 % na celkové spotřebě elektřiny (3873,49 kWh/a) a snížení pohotovostní spotřeby o 87,6 %. Celkové investiční náklady na toto opatření byly 405 €. Při ceně elektrické energie 0,18 €/kWh činí návratnost 3 roky.

7 Závěr a úkoly do budoucna

Spotřeba v pohotovostním režimu má už nyní významný podíl na celkové spotřebě elektřiny v budovách a očekává se její další zvyšování kvůli celosvětovému nárůstu zařízení připojených k síti. V oblasti pohotovostní spotřeby v budovách je velký potenciál úspor a „nejlepší energie je ta, kterou nespotřebujeme,“ jak říkává Wolfgang Feist.

V tomto pasivním domě měla spotřeba v pohotovostním režimu významný podíl na celkové spotřebě elektřiny. Tento příspěvek ukazuje, že v současnosti lze omezit téměř 90 % spotřeby v pohotovostním režimu, a to snadným a poměrně levným způsobem pomocí zařízení, která jsou v současnosti dostupná na trhu. Program PHPP by mohl s řešením tohoto problému pomoci tak, že by vyžadoval vstupy týkající se pohotovostní spotřeby zařízení používaných v budově.

Pozornost je třeba věnovat každému zařízení a systému instalovanému v budově a musí být vybrány ty nejúčinnější. Existují online nástroje, které mohou pomoci při hledání a výběru vhodného zařízení, např. Topten (www.topten.eu), kde najdete výběr těch nejlepších zařízení z hlediska energie. Štítkování přístrojů a dalších zařízení by mělo v blízké budoucnosti zahrnovat i spotřebu ve standby a off režimu.

8 Zdroje