Solární ohřev vody na českém trhu
© Fotolia.com
V článku se uvádějí ekonomické a technické souvislosti uplatnění tepelných solárních soustav pro ohřev vody na českém trhu. V tom jsou zahrnuty investiční náklady, dotační tituly, provozní možnosti a také předpokládatelná životnost, která je přibližně dvojnásobná než ekonomická návratnost.
Úvod
Solární tepelné soustavy pro ohřev vody v domácnostech se v České republice realizují již více než 40 let, ve větším množství pak v novodobé historii s rozvojem národních dotačních programů a zejména v rámci programů Zelená úsporám a Nová zelená úsporám (NZU). Solární tepelné soustavy pro ohřev vody jsou i přes rozvoj fotovoltaických systémů a snahu o zvýšení využití jejich produkce v místě stále v kurzu. Bližší pohled na statistiku NZU v roce 2017 ukazuje, že solární tepelné soustavy pro ohřev vody, případně v kombinaci s přitápěním ve srovnání s jednoúčelovými fotovoltaickými systémy určenými pouze pro ohřev vody jsou stále žádanou technologií. V tabulce 1 jsou porovnány vyplacené dotace v kategorii C.3 Nové zelené úsporám v roce 2017.
| Oblast podpory /Typ zdroje | Počet žádostí | Dotace [tis. Kč] |
|---|---|---|
| C.3.1 – Instalace solárního termického systému pro přípravu TV | 775 | 27 371 |
| C.3.2 – Instalace solárního termického systému pro přípravu TV a přitápění | 608 | 30 692 |
| C.3.3 – FV systém pro přípravu teplé vody s přímým ohřevem | 132 | 4 636 |
| C.3.4 – FV systém bez akumulace elektrické energie s tepelným využitím přebytků a celkovým využitelným ziskem ≥ 1 700 kWh/rok | 447 | 24 988 |
| C.3.5 – FV systém s akumulací elektrické energie a celkovým využitelným ziskem ≥ 1 700 kWh/rok | 44 | 3 135 |
| C.3.6 – FV systém s akumulací elektrické energie a celkovým využitelným ziskem ≥ 3 000 kWh/rok | 204 | 20 688 |
| C.3.7 – FV systém s akumulací elektrické energie a celkovým využitelným ziskem ≥ 4 000 kWh/rok | 28 | 4 258 |
Cílem článku je ukázat rozmezí energetické kvality a ekonomické výhodnosti solárních tepelných (fototermických) soustav pro přípravu teplé vody na českém trhu, to znamená podívat se blíže na investiční náklady v souvislosti s úsporou, kterou solární soustavy nabízejí.
Solární ohřev vody
Solární tepelné soustavy pro přípravu teplé vody nabízí na českém trhu stovky dodavatelů. Pro účely analýzy bylo osloveno nejznámějších 60 společností. Odpověděla zhruba třetina, nicméně pouze 16 jich dodalo cenovou nabídku s dostatečně detailní a porovnatelnou specifikací, tzn. že bylo možné ověřit, že nabídka obsahuje opravdu dodávku na klíč se vším potřebným materiálem, prací a dopravou.
Společnostem byl jako podklad pro vypracování nabídky zaslán jednotně vyplněný dotazník se specifikací počtů členů konkrétní rodiny (4 osoby), zdroje tepla pro dohřev vody (stávající zásobník TV napojený na plynový kotel), geometrických parametrů střechy pro instalaci kolektorů (sklon 30°, orientace 40° na východ, max. hrubá plocha kolektorů 7 m2, možnost instalace na přístřešku ve vzdálenosti cca 15 m od strojovny) a další doplňující informace (lokalita, adresa, apod.).
Pro daný účel nabídla většina společností solární soustavu se dvěma plochými kolektory s plochou apertury mezi 3,5 a 4,8 m2, pouze dvě společnosti nabídly soustavu s jedním trubkovým solárním kolektorem o ploše jen 2,8 m2. Solární soustavy byly nabízeny jako předřazené stávajícímu systému ohřevu vody a byly vybaveny solárním akumulačním zásobníkem s jedním trubkovým výměníkem v dolní části. Objem solárních zásobníků se pohyboval mezi 200 a 300 l. Výstup teplé vody ze zásobníku je zapojen do stávajícího zásobníku, který přebírá funkci případného dohřevu, pokud solární zisky v zimním období nestačí pro přípravu požadované teploty vody.
Investiční náklady
Obr. 1 – Investiční náklady nabízených solárních soustav
Obr. 2 – Měrné solární zisky u nabízených solárních soustav
Obr. 3 – Solární pokrytí potřeby tepla u nabízených solárních soustav
Obr. 4 – Příklad stanovení návratnosti solární soustavy
Obr. 5 – Ekonomická návratnost nabízených solárních soustav
Na obr. 1 jsou v grafu porovnány investiční náklady s DPH získané z cenových nabídek. Investiční náklady zahrnují: solární kolektory, potrubí a tepelné izolace kolektorového okruhu, solární zásobník teplé vody, nemrznoucí kapalinu, regulaci, pojistné a zabezpečovací prvky, montáž a dopravu. Celkové investiční náklady se pohybují v širokém rozmezí mezi 80 a 130 tis. Kč. Zákazník má tedy dobrý důvod nechat si zpracovat nabídek více. Vyplatí se to.
Energetická bilance
Pro získání představy o energetických přínosech jednotlivých nabízených solárních tepelných soustav byla použita metoda výpočtu podle TNI 73 0302 [2] používaná v rámci programu Nová zelená úsporám pro zhodnocení instalace. Pro výpočet byly uvažovány účinnostní charakteristiky konkrétních nabízených solárních kolektorů, jednotné klimatické údaje (v souladu s TNI 73 0302) a jednotná potřeba tepla na přípravu teplé vody pro 4 osoby.
Pro jednotlivé nabídky byly vyhodnoceny roční solární přínosy a roční úspora energie zemního plynu. Byly stanoveny standardní srovnávací parametry solárních soustav jako měrný využitý solární zisk a solární pokrytí potřeby tepla. Měrné využité zisky solárních soustav se pohybují mezi 430 a 520 kWh/m2.rok (viz obr. 2). Vysoké hodnoty měrných zisků nad hladinou 400 kWh/m2.rok souvisí s relativně úsporným dimenzováním plochy solárních kolektorů v nabídkách, odrážejícím se v solárním pokrytí potřeby tepla mezi 52 a 60 %, s výjimkou nabídek s trubkovými kolektory s pokrytím pouze 39 % (viz graf na obr. 3).
Roční úspora a návratnost
Pro stanovení ekonomické úspory byla určena úspora energie. Úspora energie není rovna energetickému (tepelnému) přínosu solární soustavy, neboť je ovlivněna účinností plynového kotle, jehož energii solární soustava nahrazuje. Pro plynový kotel v rodinném domě (atmosférický, bez modulace) byla uvažována v souladu s TNI 73 0331 [3] účinnost 75 %. Pozn.: Účinností se zde má na mysli provozní stupeň využití, který vztahuje produkci tepla kotlem ke spalnému teplu zemního plynu. Cena energie zemního plynu pro účely výpočtu byla uvažována 1,44 Kč/kWh včetně DPH podle konkrétního dodavatele, nicméně s uvažovaným růstem 5,6 %, který byl odvozen z desetiletého trendu růstu ceny energie zemního plynu.
Návratnost solární soustavy pak byla stanovena jako průsečík investičních nákladů a rostoucí provozní úspory (viz graf na obr. 4). Cena peněz (diskont) nebyla uvažována vzhledem k předpokladu, že rodina si na solární soustavu nepůjčuje z banky, ale používá vlastní úspory uložené na účtu se zanedbatelným spořicím úrokem 0,1 %. Porovnání návratnosti nabízených solárních soustav je uvedeno graficky na obr. 5.
Závěr
Pro konkrétní nabídky solárních tepelných soustav pro ohřev vody v rodinném domě byly vyhodnoceny a porovnány energetické a ekonomické parametry. Nabízené soustavy výrazně nevybočují z běžného dimenzování s výjimkou nabídek solárních soustav s trubkovými kolektory. Návrhová plocha solárních fototermických kolektorů se pohybuje mezi 3,5 a 4,8 m2, což je v podstatě rozmezí žádostí o dotaci udávané ve statistikách programu podpory Nová zelená úsporám.
Je zřejmé, že návratnost různých solárních soustav nabízených pro jednu konkrétní instalaci se liší. Nicméně ze vzorku trhu lze učinit obecnější závěry. Návratnost solárních tepelných soustav pro ohřev vody bez využití dotace se pohybuje mezi 14 a 17 lety, pokud nepočítáme extrémy. V případě využití dotace 35 tis. Kč v rámci oblasti podpory C.3.1 programu Nová zelená úsporám by reálná návratnost klesla na rozmezí 9 až 12 let.
Přitom lze očekávat životnost solárních kolektorů na úrovni 25 až 30 let. Pokles jejich účinnosti s časem je nevýznamný, s výjimkou lokalit s vyššími koncentracemi tuhých částic ve vzduchu. Pak je nutné zajistit čištění solárních kolektorů, nicméně na většině území České republiky postačuje samočištění ve formě běžných srážek. U zásobníků teplé vody (solárních nebo běžných) se životnost může pohybovat okolo 10 až 15 let, závisí vždy na jejich tlakovém namáhání, zvoleném materiálu apod. Nemrznoucí teplonosná kapalina degraduje především u předimenzovaných solárních soustav s častými stagnačními podmínkami doprovázenými varem kapaliny. U výše uvedených solárních soustav vzhledem k relativně úspornému dimenzování by k tomu nemělo často docházet a lze odhadovat výměnu kapaliny po cca 10 letech (nebo tehdy, až pH klesne pod hodnotu 7).
Odkazy
- Statistika programu podpory Nová Zelená úsporám, Státní fond životního prostředí 2018.
- TNI 73 0302 Energetické hodnocení solárních tepelných soustav – Zjednodušený výpočtový postup. ÚNMZ, Praha 2014.
- TNI 73 0331 Energetická náročnost budov – Typické hodnoty pro výpočet. ÚNMZ, Praha 2013.
The authors describe the economic and technical connections related to the use of thermal solar water heating systems on the Czech market. This includes investment costs, grant titles, operating options, and an estimated lifetime that is roughly twice as high as the economic return.