K některým pojmům ČSN EN 16001 Systémy managementu hospodaření s energií

Úvodem

V normě ČSN EN 16001 jsou definovány některé pojmy, které jsou podstatné pro její pochopení a práci v souladu s ní. Je nezbytné, aby všechny subjekty, které s normou pracují, chápaly tyto pojmy shodně. Máme na mysli zejména:

1. organizaci, která systém managementu hospodaření energií zavádí
2. certifikační orgán a jeho auditorský tým (včetně odborníka - energetika)
3. odbornou poradenskou firmu, která bude často pomáhat normu implementovat.

Na následujících řádcích jsou některé, zejména energetické pojmy objasněny tak, jak je v tuto chvílí chápe naše poradenská firma. Tyto názory budiž chápány jako příspěvek do diskuse.

Systém managementu hospodaření s energií

Již samotný název normy neodpovídá zcela přesně jejímu obsahu. Na několika místech norma zmiňuje nejen řádné hospodaření s energií, ale rozšiřuje svůj záběr i o snižování emisí CO₂ a o úspory nákladů na energie. Přitom platí, že ne vždy musí úspora energií znamenat i úsporu nákladů na energie a současně i snížení množství emitovaného CO₂.

Je zřejmé, že zavedený systém managementu hospodaření s energií (SMHE) by měl zohlednit všechny aspekty té které příležitosti k úsporám a doporučit vždy tu, která je optimální. Při hledání kritérií může napomoci zákon 406/2000 Sb. o hospodaření energií, který poskytuje poněkud konkrétnější vodítko.

Zákon stanovuje, volně řečeno, následující postup:

1. Návrh všech možných energeticky úsporných opatření s tím, že je nezbytné je popsat a určit úspory v energetických a finančních jednotkách.
2. Z jednotlivých energeticky úsporných opatření se sestaví několik variant, přičemž variantou se rozumí skupina několika vybraných jednotlivých energeticky úsporných opatření.
3. Všechny varianty se posoudí z hlediska energetického, ekologického a ekonomického. Při ekologickém posouzení se hodnotí nejen snížení emisí CO₂, ale i uhlovodíků, oxidů dusíku, popílku a dalších složek. Pro ekonomické posouzení je nezbytné použít standardní finanční kritéria, jako je reálná doba návratnosti, čistá současná hodnota a vnitřní výnosové procento.
4. Z navržených variant doporučí energetický auditor tu, která je optimální z hlediska všech tří kritérií: energetického, ekologického a ekonomického.

Jak jsme již naznačili, život je vždy zelenější než šedivá teorie. Z praxe je známa spousta způsobů snížení nákladů na energie, aniž by došlo k jakémukoliv snížení spotřeby energie. Jde zejména o nejrůznější úpravy obchodně technických podmínek dodávek energie sjednaných mezi dodavatelem a odběratelem:

• úpravy tarifů
• snížení sjednaného výkonu
• přechody z jednosložkové sjednané ceny na dvousložkovou (nebo naopak)
• formální sdružení odběrných míst.

V případě hodnocení ekologických dopadů může být hodnocení té které příležitosti ještě výrazně komplikovanější, přičemž odhlédáme od energie, která je zabudovaná např. do výrobků nebo stavebních materiálů. Při přechodu na tzv. ekologické zdroje tepla (typicky kotle na biomasu) dojde ve skutečnosti k razantní změně složení emisí i k absolutnímu zvýšení jejich množství: kotle na dřevo pracují s nižší účinností, emitují popílek (ve srovnání se zemním plynem) atd. Z pohledu ekologa však může jít o změnu prospěšnou: dříve nebo později by v přírodě došlo tak jako tak k rozkladu biomasy a k uvolnění množství plynů, avšak bez užitku.

Energetický aspekt

Nehledejme v tomto svým způsobem vágním pojmu žádnou vědu. Ona vlastně taková definice vágní být musí, neboť oblasti a procesy, kde se "něco děje" s energií, jsou obrovsky široké a de facto všude kolem nás. Jde jen o to vyhmátnout ty, kde dochází k dějům energeticky významným a zejména takové, u nichž lze dosáhnout energetických a ekonomických úspor.

Najít a definovat energetické aspekty však je rozhodně práce pro odborníka, zejména pokud jde již o aspekty méně zřejmé a hůře popsatelné.

Energetické aspekty laicky zřejmé

Mezi takové evidentně patří například (pokoušíme se o "normově" přesný název aspektu):

• užití tepelné energie pro vytápění objektů
• spotřeba paliva pro provoz motorového vozidla
• užití elektrické energie pro pohon čerpadla
• užité elektrické energie pro výrobu chladu
• spalování zemního plynu pro výrobu páry.

Energetické aspekty (laikovi) skryté

Mezi (laikovi) skryté energetické aspekty může patřit například:

• odpadní teplo vznikající při chlazení
• odpadní teplo z počítačů v serverovně
• použitá teplá voda ze sprch, van a bazénů
• přeměna energie v transformační stanici
• tepelné ztráty v rozvodech tepla
• využití obnovitelných zdrojů energie (slunce, vítr, voda, geotermální energie, ...)
• energie ukrytá v odpadním materiálu (dřevo, plasty, papír, ...)
• tepelná energie vzniklá metabolismem osob a zvířat.

Energetický faktor

Dle definice v normě je energetickým faktorem kvantifikovatelný a opakující se fyzikální činitel spotřeby energie.

S takovou definicí je ovšem potíž a dle našeho názoru je nutné ji chápat poměrně volně. Máme na mysli zejména obě přídavná jména: kvantifikovatelný a opakující se. Pokud se omezíme skutečně pouze na fyzikální činitele (relativně snadno) kvantifikovatelné a skutečně jen na ty (prokazatelně) se opakující, pak ze všech možných energetických faktorů vyřadíme dlouhou řadu těch, o kterých víme, že jsou skutečně fyzikálními činiteli ovlivňujícími spotřebu energie, avšak z důvodu příliš striktní aplikace zmíněné definice jsme je vyřadili z analýz.

Uvedeme příklady, které problematiku striktního chápání osvětlí.

Pravidelná údržba

Provádění údržby (automobilu, technologické linky, kotelny, budovy, čerpadel, ...) je bezesporu fyzikálním činitelem, který ovlivňuje spotřebu energie.

Provádění údržby může být (a mělo by být) opakovatelné. Podmínka je splněna. Pokud bychom však chtěli provádění údržby kvantifikovat, asi bychom zabředli to značných a skutečně zbytečných potíží. Jak snadno kvantifikovat skutečnost, že jsme provedli vizuální a akustickou zkoušku čerpadla, že jsme je promazali a případně vyměnili těsnění a ucpávky? Podmínka není splněna.

Sluneční tepelné zisky

Máme na mysli energii, která proniká průsvitnými konstrukcemi (zejména okny) do budovy a v zimě významně přispívá k dosažení teplotního komfortu. Je to opět bezesporu fyzikální činitel ovlivňující spotřebu energie.

Je kvantifikovatelný? Je, ale ... Zde jsou jednotlivé parametry potřebné pro určení velikosti této energie během jednoho zimního dne: okamžitá výška slunce nad obzorem, oblačnost, zastínění budovy terénem nebo vegetací, parametry zasklení, čistota skel, instalované žaluzie nebo rolety a okenice, barvy použité na nábytku a stěnách místnosti.

Je opakovatelný? Je, ale ... jak pravidelně?

Kvalita výtokových armatur

Je kvalitní směšovací baterie ve sprchovém koutu z hlediska optimální spotřeby teplé vody důležitá nebo ne? Je fyzikálním činitelem ovlivňujícím její spotřebu? Je. Je možné kvantifikovat kvalitu baterie? Bezesporu to možné je (jak je těsná při jakém tlaku; jaký má průtok za sekundu, jak kvalitně směšuje teplou a studenou vodu, ...) Nejsou to ale vše až příliš zbytečné detaily? Nestačí skutečně triviální "kvantifikace" ve stylu: je vůbec instalována?; nekape?, nemá zbytečně velký průtok?

Dobře kvantifikovatelné a opakující se fyzikální činitelé

Fyzikální činitelé bezpečně splňující požadavek normy na kvantifikovatelnost a opakovatelnost jsou například tyto:

• kvalita tepelných izolací objektu, potrubí, zásobníků, ...
• kvalita paliva (zemního plynu, uhlí, ...)
• energetická účinnost (úsporné) žárovky, obecně světelného zdroje
• vnitřní teplota v místnosti
• počet připravených a vydaných porcí v kuchyni
• počet tun upečeného chleba v pekárnách
• počet automobilem ujetých kilometrů.

Příležitost zvýšení energetické účinnosti

Samotní tvůrci normy měli evidentní potíže vyhmátnout ten pravý úhel pohledu pro nastavení těch "správných" činností při implementaci systému managementu hospodaření s energií.

V normě jde pochopitelně hlavně a zejména o úspory energie. Striktněji řečeno: o zvýšení energetické účinnosti. Nejde však pouze o úspory. Jde i o nahrazení jedné, nevyhovující formy energie formou jinou. Např. místo uhlí začnu topit slunečním kolektorem. Samotná spotřeba energie se tím nijak nezmění, ale využiji pro mě výhodnější (ekonomicky a ekologicky) energetický zdroj.

Stejně tak se nijak nezmění spotřeba elektřiny po té, co byl s dodavatelem sjednán jiný tarif. Ušetřím peníze, ale nikoliv energii.

Přejdu-li z plynového kotle na kotel na dřevo, spotřebu energie (ukryté v palivu) dokonce zvýším, neboť kotle na dřevo mají horší energetickou účinnost. Avšak takový způsob výroby tepla je společensky podporován pro svoji vyšší ekologičnost (což může být otázka) a v případě vlastnictví kusu lesa může být i finančně výhodnější.

Ze všech těchto důvodů se v normě vyskytují tyto různorodé formulace (analogicky platí i pro anglickou verzi):

• název normy a v textu často používané: management hospodaření s energií
• čl. 1: účinnější a vhodnější využívání energie
• čl. 3.3.1: zvyšování energetické účinnosti
• čl. 3.3.1 ještě jednou: šetření energie
• čl. A.3.1: úspory energie.

Hlavní příčinou tohoto nejednotného používání pojmů je:

1. naše nepřesné vyjadřování (energie není spotřebovávána, žádný zdroje energie neexistuje atd.)
2. naše snaha zahrnout pod jeden pojem:
   1. zvýšení energetické účinnosti
   2. skutečné úspory energie
   3. úsporu nákladů na energie a
   4. snížení emisí CO₂.

Energetické spotřebiče

Norma dává jasně najevo, že slovní spojení "spotřeba energie" a tudíž i "spotřebič energie" je ze striktního fyzikálního pohledu nesmysl. Energie nemůže být ani vyrobena, ani spotřebována. Energie může pouze měnit svoji formu:

• chemická energie vázaná v zemním plynu se mění jeho spalováním na teplo
• tepelná energie se mění ve válci spalovacího motoru na energii mechanickou
• gravitační (potenciální) energie vody v řece se mění v energii mechanickou vody proudící nebo padající
• mechanická energie padající vody se mění v turbíně na energii elektrickou
• energie elektromagnetického vlnění (přicházejícího od Slunce) se mění ve fotovoltaických panelech v energii elektrickou, zatímco v solárních kolektorech v energii tepelnou.

A tak by bylo možné pokračovat dál.

Fyzikálně striktně řečeno neexistuje ani zdroj energie, ani spotřebič energie.

Co víc. Zařízení, které se nám při méně striktním chápání jeví z jednoho úhlu pohledu jako zdroj energie, se jeví z jiného úhlu pohledu jako její spotřebič. Zde jsou příklady:

Plynová kotelna

Typicky je považována za zdroj tepelné energie. Bylo by však velkou chybou, kdyby se neobjevila v seznamu významných energeticky náročných spotřebičů! Řekněme lépe: zařízení. Plynová kotelna (a nejen plynová) může být zdrojem zbytečných a velkých energetických ztrát a tudíž zdrojem(!) značných energetických úspor. A tedy i ekologických a ekonomických.

Počítače v budově

Jsou bezpochyby spotřebiči elektrické energie. Ale bezpochyby jsou i zdroji energie (zejména) tepelné a světelné. (Striktně řečeno: v počítačích mění energie svoji formu z elektrické na tepelnou a světelnou.) Počítače jsou tak v budovách významnými zdroji tepelné energie, která v zimním období pomáhá dosáhnout teplotního komfortu a může snižovat potřebu tepla na vytápění.

Trafostanice

Že nejde ani o zdroj energie a ani o její spotřebič napomáhá v tomto jediném případu již samotný název tohoto elektrotechnického zařízení. V transformační stanici dochází opět k přeměně formy energie, a to hned dvojí: nejdříve se energie elektrického proudu mění na energii magnetickou a ta se následně mění zpět na energii elektrického proudu. Účel je známý: snížení nebo zvýšení elektrického napětí v rozvodné síti. Jednoznačně je tedy nezbytné trafostanici zahrnout do seznamu energeticky náročných "spotřebičů" (zařízení), která mohou být zdrojem energetických a finančních úspor.

Energetická náročnost a Ukazatel energetické náročnosti

Sestavení a používání správného ukazatele energetické náročnosti je klíčové pro posouzení, zda má vůbec zavedení systému managementu hospodaření s energií nějaký smysl. Jinými slovy: zda dochází k úsporám energie a k jak vysokým. Byla implementace úspěšná či nikoliv?

Uvedeme nejdříve několik typických, dobře představitelných a všeobecně známých ukazatelů energetické náročnosti. Nic "složitého":

1. průměrná spotřeba paliva na 100 km ujeté vzdálenosti motorového vozidla
2. spotřeba tepla potřebného na ohřev 1 m³ studené vody (aby se z ní stala voda teplá)
3. spotřeba tepla na vytápění budovy za jeden rok
4. spotřeba elektrické energie potřebné na určitý výrobní proces (vyrobení jedné cihly, ušití kalhot, přípravy jedné porce oběda, ...)
5. spotřeba elektřiny v základní škole na jednoho žáka za jeden rok.

Použití uvozovek kolem slova "složitý" o několik řádek výše nebylo náhodné. Vezměme si pro příklad tu nejtypičtější situaci: spotřebu tepla pro vytápění školní budovy (bod (c)) a vyjmenujme alespoň některé energetické faktory relevantní pro tento energetický aspekt:

• kvalita tepelné izolace obvodových zdí, střechy a podlahy nad sklepem
• kvalita oken (tepelná izolace, spárová průvzdušnost)
• intenzita a četnost větrání
• otápěná plocha
• vnitřní dosahovaná teplota v zimním období
• vnější průměrná teplota v zimním období
• počet žáků a jiných osob přítomných v budově
• počet a výkon elektrických zařízení v budově (počítače, osvětlení, kuchyně, ...)
• počet slunečních zimních dnů.

Všechny tyto energetické faktory (některé dobře kvantifikovatelné, jiné podstatně hůře) mohou ovlivnit spotřebu tepla na vytápění, a to oběma směry.

Ukazatel energetické náročnosti musí být zvolen a kalkulován tak, aby byla jeho hodnota očištěna od vlivů všech ostatních energetických faktorů.

A to nebude ve většině případů vůbec snadné. Uveďme opět pár příkladů (stále jsme ve škole a jako ukazatel energetické náročnosti bereme spotřebu tepla na vytápění za jednu konkrétní otopnou sezónu):

1. Mimořádně teplá nebo studená zima
2. Vyhodíme staré neúsporné žárovky, ušetříme elektřinu, ale teplo původně vyráběné neúspornými žárovkami musíme "dohnat" vytápěním z plynové kotelny.
3. Snížíme poněkud komfortní teplotu ve třídách (chceme ušetřit teplo), ale současně začneme využívat jako učebnu dosud jen temperovaný kabinet zeměpisných pomůcek.
4. Sníží se počet žáků ve škole, kteří tím pádem vyrobí méně metabolického tepla, které musíme dodat z kotelny. Ale zase méně používají počítače a možná se méně svítí.
5. Pořídíme sice nové, úspornější počítače a úspornější světelné zdroje do tělocvičny, ale zavedeme odpolední počítačové kurzy pro rodiče a večerní cvičení pro seniory: musíme déle a více topit.

Neshoda a Odchylka

Je nezbytné oba pojmy jasně odlišovat.

Neshoda je důsledkem:

• opomenutí povinností pověřených nebo odpovědných osob
• opomenutí energetického aspektu nebo faktoru
• poruchy stroje, zařízení
• vady materiálu, nekvalitní suroviny
• nedodržení technologického postupu.

Neshoda je tedy v podstatě důsledkem selhání systému managementu hospodaření energií (nebo jeho součásti) nebo důsledkem nezachycené vady nebo poruchy.

Odchylka má podstatně jiný charakter. Odchylkou rozumíme jinou než očekávanou nebo plánovanou spotřebu energie. Nemusí (ale může) být důsledkem neshody. Odchylka může vzniknout tím, že jeden z energetických faktorů výrazně posílí (nebo ztratí) svůj vliv. Uvedeme příklady odchylek, které nejsou neshodami:

• menší spotřeba tepla na vytápění v důsledku výrazně teplejšího ledna než obvykle
• nižší absolutní spotřeba energie v důsledku nižší týdenní výroby než plánované (nebyl odbyt)
• vyšší spotřeba teplé vody, protože v okolí podniku byla vybudována cyklostezka, zaměstnanci začali jezdit do práce na kole a ve větší míře se sprchují
• vyšší spotřeba pohonných hmot na 100 ujetých kilometrů v důsledku zimy s velkým množstvím sněhu (vyšší valivý odpor pneumatik).

Uvedeme nyní příklady odchylek, které jsou současně neshodami:

• obsluha kotelny zanedbala své povinnosti, neprovedla naplánovanou údržbu, v důsledku čehož došlo ke zvýšení spotřeby paliva a tedy ke snížení účinnosti výroby tepla
• v letním období běží v některých místnostech klimatizace a současně jsou otevřena okna - zvýšená spotřeba elektřiny na výrobu chladu - zaměstnanci nedodržují pokyny pro obsluhu zařízení
• při instalaci rozvodů tepla v areálu podniku neproběhla řádná kontrola svárů potrubí; tepá voda začala svárem unikat a po několik měsíců docházelo k jejímu úniku.