Analýza emisní náročnosti provozu nízkoenergetického rodinného domu

1. Úvod

Budovy se dlouhodobě podílejí přibližně 40 % na konečné spotřebě energie a 36 % na emisích skleníkových plynů souvisejících s energií v Evropské unii, přičemž 75 % budov v Unii je stále energeticky neúčinných. Tato skutečnost se stala jedním z hlavních důvodů přijetí revidované směrnice o energetické náročnosti budov 2024/1275 (EPBD IV) v roce 2024 [1], která navazuje na strategii Green Deal for Europe a balíček Fit for 55 a klade důraz na dosažení uhlíkové neutrality do roku 2050. Klíčovou novinkou směrnice je zavedení pojmu budovy s nulovými emisemi (Zero Emission Building, ZEB), definované jako budova s velmi nízkou energetickou náročností a nulovými nebo velmi nízkými emisemi uhlíku z fosilních paliv, jejíž zbytková spotřeba je pokrývána energií z obnovitelných zdrojů, účinných systémů dálkového vytápění a chlazení či jiných zdrojů bez emisí uhlíku. Standard ZEB se stane povinným od roku 2030 pro všechny nově postavené budovy, respektive od roku 2028 pro veřejné budovy. [2]

Vedle požadavků na novostavby zavádí EPBD IV i konkrétní cíle pro stávající fond budov: u obytných budov mají členské státy zajistit snížení průměrné spotřeby primární energie o 16 % do roku 2030 a o 20 až 22 % do roku 2035, zatímco u nebytových budov má být do roku 2030 renovováno 16 % energeticky nejnáročnějších budov a do roku 2033 dalších 26 %. Dekarbonizace zdrojů tepla je zajištěna zákazem veřejné podpory samostatných kotlů na fosilní paliva od roku 2025 a cílem zcela ukončit jejich provoz do roku 2040, což odpovídá snížení emisí skleníkových plynů z vytápění budov o 80 až 89 %. Doprovodnými opatřeními jsou povinné instalace střešních fotovoltaických systémů u nových nebytových a veřejných budov od roku 2027, rozšířené požadavky na systémy automatizace a monitorování kvality vnitřního prostředí, jakož i zavedení renovačních pasů pro stávající budovy. V kontextu této transformace, kterou v ČR doplňuje připravované rozšíření systému emisních povolenek EU ETS2 na sektor budov, vyvstává potřeba metodicky podložených technických řešení, jež umožní splnění nových emisních limitů při zachování kvality vnitřního prostředí – což je předmětem následující studie. [3]

Vzhledem k výše popsanému se tento příspěvek zabývá analýzou dat energetického mixu České republiky v co nejkratším časovém kroku a tato data využívá pro vyhodnocení emisní náročnosti nízkoenergetického rodinného domu.

2. Vývoj energetického mixu v České republice

Tato kapitola se souhrnně zabývá vyhodnocením dat energetického mixu a emisní náročnost produkce elektrické energie České republiky mezi lety 2017 a 2025. Zdrojem dat je platforma ENTSO-E [4] a data jsou dostupná a vizualizovaná na webu Electricity Maps. [5]

Web Electricity Maps dokáže vizualizovat energetické mixy většiny zemí světa, a to až v časovém kroku 15 minut, což dokáže velmi dobře analyzovat dynamicky se vyvíjející podíly obnovitelných zdrojů elektrické energie. Především se jedná o fotovoltaické, větrné a přečerpávací vodní elektrárny. Součástí vizualizací jsou též data o přetocích elektrické energie mezi jednotlivými zeměmi či oblastmi. Na základě energetického mixu je pak pro každý časový úsek vypočtena uhlíková intenzita výroby elektrické energie. Ta se dynamicky vyvíjí právě díky změnám v podílech jednotlivých složek energetického mixu.

Pro ČR je počítáno s následujícími hodnotami uhlíkové intenzity v Tab. 1. Pro následující analýzy jsou využity hodnoty součtu provozních emisí a LCA zdrojů elektrické energie. [6, 7, 8] V LCA je zahrnut i celý životní cyklus zdroje „cradle-to-grave“: výstavba, těžba a doprava paliva, provoz, likvidace.

2.1 Vývoj v České republice

V diagramu níže je zaznamenán vývoj energetického mixu a uhlíkové intenzity produkce elektrické energie v České republice mezi lety 2017 a 2025.

Obr. 1 Podíly jednotlivých složek energetického mixu a uhlíková intenzita výroby elektrické energie v České republice

Z diagramu je patrný pozvolný pokles podílu výroby elektrické energie z uhlí. V posledních 2 letech již uhlí bylo předčeno elektřinou z jádra. Pozvolna též narůstá podíl solární energie (z hodnoty 2,3 % v roce 2017 na 5,3 % v roce 2025). I přes pokles podílu uhlí na energetickém mixu se stále podílí na cca 80 % emisí z výroby elektrické energie.

Zajímavým výstupem je vývoj uhlíkové intenzity výroby elektrické energie. Ta se nyní pohybuje okolo 440 g CO_2eq/kWh, což značí pokles o více než 25 % díky poklesu podílu uhlí na energetickém mixu.

Dále je nutné poznamenat, že realita uhlíkové intenzity se výrazně liší od hodnot, které zmiňuje česká legislativa, konkrétně vyhláška o energetickém auditu, která pro elektrickou energii počítá s hodnotou 0,86 t/MWh, neboli 860 g/kWh [9]. Reálné hodnoty jsou dnes cca poloviční, a hlavně vyvíjejí se v čase.

3. Analýza emisní náročnosti rodinného domu

Pro analýzu poslouží nízkoenergetická dřevostavba nacházející se ve městě Rýmařov. Hlavním zdrojem tepla jsou krbová kamna, v nichž je spalováno kusové dřevo, která jsou vybavena výměníkem tepla napojeným na teplovodní dvoutrubkovou otopnou soustavu s deskovými otopnými tělesy. Dodatkovým zdrojem tepla je elektrokotel.

Teplá voda je připravována v akumulační nádrži o objemu 300 litrů, která je osazena dvěma výměníky tepla: První z nich je napojen na výše zmíněnou teplovodní dvoutrubkovou otopnou soustavu, druhý je pak napojen na okruh se dvěma solárními kolektory. Vybavena je i elektrickou topnou patronou.

Osvětlení budovy je řešeno standardními zářivkovými a LED svítidly.

Budova je osazena senzory, které měří jak energetické toky, tak stav vnitřního prostředí i venkovní meteorologické podmínky. Data byla sbírána s časovým krokem 15 minut od 1. ledna 2016 do konce roku 2022.

Obr. 2 Rodinný dům Rýmařov (zdroj: Kabele, Urban: Grant no: te02000077 Smart Regions – buildings and settlements information modelling, technology and infrastructure for sustainable development)

Obr. 3 Schéma systémů TZB v řešeném nízkoenergetickém rodinném domě včetně vyznačení měřicích míst

Provyhodnocení vyhodnocení emisní náročnosti posloužila denní data za rok 2019. Jedná se o rok, kdy systém spolehlivě data dodával. Data byla následně rozklíčována, což sloužilo jako podklad pro vyhodnocení provozní energetické náročnosti domu. [10]

Uhlíková intenzita výroby elektrické energie vychází z dat energetického mixu, která byla prezentována v předchozích kapitolách.

Pro hodnocení emisní intenzity vytápění kusovým dřevem byla použita hodnota 90 g CO_2eq/kWh vyrobeného tepla. Tato hodnota vychází z metodiky hodnocení životního cyklu (LCA), což zajišťuje konzistentní srovnání s emisní intenzitou elektrické energie získané z platformy Electricity Maps (Electricity Maps, 2026), která pro elektřinu rovněž poskytuje LCA hodnoty. Konvenční nulová hodnota dle čl. 38 nařízení Komise (EU) 2018/2066 a české vyhlášky č. 140/2021 Sb. nebyla použita, neboť uvažuje pouze přímé emise CO₂ ze spalování kompenzované krátkodobým uhlíkovým cyklem, avšak neodráží emise z těžby, zpracování a dopravy paliva ani emise produktů nedokonalého spalování (NMVOC, CH₄, N₂O, černý uhlík) s vysokým radiačním účinkem.

Hodnota 90 g CO_2eq/kWh leží uvnitř rozsahu 50–110 g CO_2eq/kWh publikovaného v recenzovaných LCA studiích vytápění kusovým dřevem v evropských podmínkách (Solli et al., 2009; Hočevar et al., 2024) a odpovídá kotli střední efektivity běžnému v českém rezidenčním sektoru. [11, 12]

Produkce tepla solárními kolektory pak v LCA hodnocení podle studií dosahuje hodnoty 22–24 g CO_2eq/kWh [13]. Pro další výpočty je počítána s hodnotou 23 g CO_2eq/kWh.

3.1 Vyhodnocení

V diagramu níže jsou znázorněny denní spotřeby elektrické energie, kusového dřeva a energie ze solárních kolektorů na denní bázi, a to pro vytápění, přípravu teplé vody a osvětlení rodinného domu za rok 2019.

Obr. 4 Spotřeby energie v rodinném domě

Diagram je takto souhrnný, aby poskytl celoroční obrázek o využívání jednotlivých energonositelů v domě. Zajímavé je období podzimu 2019, kdy došlo k výpadku dodávky kusového dřeva a jako zdroj tepla tehdy sloužil elektrokotel.

Následně prezentujme podobný diagram, kde jsou již vypočteny uhlíkové intenzity pro stejný rok provozu.

Obr. 5 Uhlíková intenzita ročního provozu rodinného domu podle energonositelů

Z diagramu je patrná dominance elektrické energie na emisích produkovaných v rodinném domě. Peaky v lednu 2019 jsou dány mimořádným využíváním elektrokotle. Největší produkce emisí byla ovšem na podzim 2019, což bude patrné i v měsíčním vyjádření emisí na diagramu níže.

Z čísel je patrný silný nárůst produkce emisí vyvolaný výpadkem dodávky dřeva.

Obr. 6 Uhlíková intenzita ročního provozu rodinného domu podle energonositelů – měsíční časový krok

Z dat v diagramu vyplývá, že v případě kombinace zdrojů tepla by uživatelé měli, pokud je snaha snížit emisní náročnost domu, upřednostnit nízkoemisní zdroje energie. V případě řešeného rodinného domu se jedná o krbová kamna s výměníkem do otopné soustavy.

4. Možnosti optimalizace emisní náročnosti budovy

Na základě výše popsané analýzy emisní náročnosti rodinného domu se nabízejí možnosti, jakým způsobem dále optimalizovat produkci emisí CO₂ v budovách. Základní opatření nejsou nepodobná těm, která mají vést ke snížení energetické náročnosti:

• Zateplení budov: Sníží celkovou spotřebu energie. Při zachování zdroje tak kromě energie na vytápění procentuálně klesnou i emise.
• Rovnotlaké větrání s rekuperací: Sníží tepelnou ztrátu větráním, tudíž i energii potřebnou na ohřev vzduchu. Díky tomu klesnou i emise potřebné na tento ohřev.
• Výměny vysokoemisních zdrojů tepla ve stávajících budovách za nízkoemisní: Nahrazení např. kotle na uhlí kotli na biomasu. Velkou a narůstající roli v tomto ponesou tepelná čerpadla, která se považují za bezemisní zdroj.
• Instalace solárních systémů pro redukci potřeby tepla a elektřiny: Jedná se o fototermické kolektory, které dokáží snížit potřebu tepla na přípravu teplé vody i o více než polovinu, a o fotovoltaiku, která vyrábí elektrickou energii přímo v budově, na níž je osazena.

Další možná opatření, která mohou dopomoci snížit emisní náročnost budov:

• Akumulace tepla a elektrické energie mezi dnem a nocí: Akumulační nádrže, bateriová úložiště. V případě využívání tepelného čerpadla vzduch/voda je zcela jistě vhodná denní akumulační nádoba, do níž se teplo akumuluje ve dne, kdy je uhlíková intenzita nižší (a zároveň je díky vyšší teplotě venkovního vzduchu lepší účinnost), namísto využívání bivalentního elektrokotle či elektrické topné patrony pro přímotopné vytápění či přípravu teplé vody.
• Využívání prediktivních modelů k optimalizaci energetických toků: Jedná se především o předpověď počasí a množství dopadajícího slunečního záření. Tomu lze přizpůsobit nabíjení/vybíjení baterií, případně ukládání tepla v akumulačních nádržích.
• Jako benefit může sloužit nákup elektřiny na spotovém trhu. Cena elektřiny klesá například v době vysoké produkce obnovitelnými zdroji.

5. Závěr

Článek se zabývá prvotní analýzou emisní náročnosti provozu rodinného domu. Díky této analýze lze vypozorovat chování uživatelů domu a navrhnout opatření, která povedou k plnění cílů Evropské komise z hlediska uhlíkové neutrality v budovách.

Poděkování

Tato práce byla podpořena grantem SGS26/007/OHK1/1T/11.

Literatura

1. EVROPSKÝ PARLAMENT A RADA EVROPSKÉ UNIE. Směrnice Evropského parlamentu a Rady (EU) 2024/1275 ze dne 24. dubna 2024 o energetické náročnosti budov (přepracované znění) [online]. In: Úřední věstník Evropské unie. L, 2024/1275, 8. 5. 2024 [cit. 2026-05-18]. Dostupné z: https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2024/1275/oj.
2. KABELE, Karel. Dopady evropské směrnice EPBD IV o energetické náročnosti budov na řešení systémů vytápění a chlazení budov [online]. TZB-info. 27. 3. 2025 [cit. 2026-05-18]. ISSN 1801-4399. Dostupné z:
   https://vytapeni.tzb-info.cz/28241-dopady-evropske-smernice-epbd-iv-o-energeticke-narocnosti-budov-na-reseni-systemu-vytapeni-a-chlazeni-budov.
3. JAROŠOVÁ, Lenka. EPBD IV: Nová éra energetické náročnosti budov [online]. CRIF-ESG.cz. 17. 10. 2024 [cit. 2026-05-18]. Dostupné z: https://www.crif-esg.cz/epbd-iv-nova-era-energeticke-narocnosti-budov/.
4. ENTSO-E. Actual Generation per Production Type: Czech Republic [online databáze]. Brusel: European Network of Transmission System Operators for Electricity. [cit. 2026-05-18]. Dostupné z: https://transparency.entsoe.eu/
5. ELECTRICITY MAPS. Czechia: Live electricity data [online]. Kodaň: Electricity Maps ApS [cit. 2026-05-18]. Dostupné z: https://app.electricitymaps.com/map/zone/CZ/live/fifteen_minutes.
6. ELECTRICITY MAPS. Default emission factors [online wiki]. GitHub, akt. 29. 5. 2024 [cit. 2026-05-18]. Dostupné z:
   https://github.com/electricitymaps/electricitymaps-contrib/wiki/Default-emission-factors.
7. IPCC. Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. Annex III: Technology-specific Cost and Performance Parameters. Cambridge University Press, 2014.
8. EVROPSKÁ UNIE. Nařízení Komise (EU) 2018/2066 ze dne 19. prosince 2018 o monitorování a vykazování emisí skleníkových plynů podle směrnice 2003/87/ES, čl. 38.
9. ČESKO. Vyhláška č. 140/2021 Sb., o energetickém auditu. Sbírka zákonů ČR. 31. 3. 2021, částka 56, příloha č. 4. Dostupné z: https://www.zakonyprolidi.cz/cs/2021-140.
10. HORÁK, Ondřej. Energetická náročnost budovy – výpočet a realita. Disertační práce. Praha: Fakulta stavební ČVUT v Praze, 2024.
11. SOLLI, C., REENAAS, M., STRØMMAN, A. H. a E. G. HERTWICH. Life cycle assessment of wood-based heating in Norway. The International Journal of Life Cycle Assessment. 2009, 14(6), 517–528.
    https://doi.org/10.1007/s11367-009-0086-4.
12. HOČEVAR, M. et al. Life Cycle Assessment of Using Firewood and Wood Pellets in Slovenia as Two Primary Wood-Based Heating Systems and Their Environmental Impact. Sustainability. 2024, 16(4), 1687.
    https://doi.org/10.3390/su16041687.
13. MILOUSI, M., SOULIOTIS, M., ARAMPATZIS, G., & PAPAEFTHIMIOU, S. (2019). Evaluating the Environmental Performance of Solar Energy Systems Through a Combined Life Cycle Assessment and Cost Analysis. Sustainability, 11(9), 2539. https://doi.org/10.3390/su11092539.