Využití sluneční energie

Abychom si rozuměli

Pokud si občas všímáte informací ve sdělovacích prostředcích všeho druhu, věnovaných problematice využívání obnovitelných zdrojů energie, můžete se setkat s několik pojmy, které se často zaměňují, ale ve skutečnosti je jejich význam trochu jiný. Abychom si rozuměli, tak se pokusíme hned v úvodu tuto terminologickou patálii vyřešit tak, že si vysvětlíme obsah tří důležitých pojmů.

Asi nejčastějším případem je vzájemná záměna pojmu obnovitelné zdroje energie a alternativní zdroje enegie. Je mezi nimi rozdíl? Pokud se nad obsahem pojmů zamyslíte, tak zjistíte, že rozdíl tam opravdu je a je docela podstatný.

Obnovitelné zdroje energie

Jedná se o zdroje energie, které se mohou samovolně obnovit přírodními procesy. Touto definicí samozřejmě nemáme na mysli to, že by se energie "obnovovala" z ničeho, ale je to myšleno tak, že tyto zdroje energie jsou z pohledu délky života člověka jako jedince, i délky existence vyspělejší civilizace čerpající tyto zdroje, prakticky nevyčerpatelné.

Typickým případem je právě energie Slunce. Termojaderný reaktor v nitru naší hvězdy, který je zdrojem jeho obrovské energie, pracuje více než 4 miliardy let a nejméně stejnou dobu ještě bude fungovat. Pokud bychom šli do důsledků, tak technicky vzato jsou všechny tyto "obnovitelné" zdroje energie vyčerpatelné, ale časový horizont vyčerpání je však velmi vzdálen. Stejnou logiku můžeme použít i pro jiné formy sluneční energie (energii větru, vody apod.).

Obdobná situace je s geotermální energií, což je energie v podobě tepla v nitru naší planety. I zde je toto teplo pocházející z období vzniku a formování planety "uzavřeno", ale i přes mohutné vrstvy zemského pláště a kůry se postupně uvolňuje a jádro tak v čase pomalu chladne. I zde však doba postupného chladnutí výrazně převyšuje pravděpodobnou délku existence vyvinuté civilizace.

Za další možný zdroj tepla v nitru Země se považuje rozpad radionuklidů, ale jaký je skutečný přínos tothot procesu k ohřevu resp. udržování teploty nitra zatím neí příliš jasný. Dokonce se objevují úvahy o tom, že podíl těchto procesů na ohřevu je velmi nízký.

Takže definice je celkem jasná = jedná se o zdroje energie, které se mohou samovolně obnovit přírodními procesy a jejich vyčerpatelnost výrazně převyšuje předpokládanou dobu existence vyspělé civilizace.

Alternativní zdroje energie

Jako alternativní zdroje energie označujeme všechny druhy a metody získávání (přeměn) energie, které jsou alternativou k majoritním zdrojům energie, které lidstvo v daném období používá. Tedy, může se jednat i o nové způsoby využití klasických zdrojů a metod.

Hezkým příkladem jsou alternativního zdroje kogenerační jednotky, které využívají například zemní plyn obvykle používaný pouze pro výrobu tepla. Kogenerační jednotky jsou v podstatě spalovací motory, které jako palivo používají zemní plyn (nebo jiné plynné či kapalné palivo). Tyto motory jsou schopny zároveň vyrábět (díky přeměně části energie obsažené v palivu na energii mechanickou) elektřinu, ale také teplo, které vzniká jako vedlější produkt spalovacího motoru (proto musíme mít v autě chladiče, abychom odváděli v tomto případě přebytečné teplo z procesu spalování). Pokud jsme však schopni zároveń využít jak elektřinu, tak i "odpadní" teplo, výrazně se zvyšuje účinnost celého procesu a zlepšuje ekonomika (viz obrázek níže). Kogenerační jednotky tedy jsou alternativou k plynovým kotlům.

Kogenerační jednotka je spalovací motor, který dodává jak teplo, tak elektřinu. Kogenerační jednotka na snímku je zčásti zásobována skládkovým plynem (metanem). Princip výhody kogenerace - společné výroby elektřiny a tepla.

Obdobný alternativní způsob je využití elektřiny v tzv. tepelných čerpadlech, které mohou díky kompresoru převádět tepelnou energii o nižším potenciálu na potenciál vyšší. Ve zjednodušené představě se jedná o "obrácenou" ledničku. Efekt je v tom, že na jednu kWh spotřebované elektřiny tepelný stroj získá 3 či více kWh tepelné energie z prostředí, do kterého je umístěn primární okruh (země, voda, vzduch apod.). Díky tomu výrazně zvyšujeme oproti klasickým způsobům (elektrickému přímotopnému či akumulačnímu) vytápění účinnost a efektivitu. Jedná se o alternativní zdroj ke stávajícícm klasickým zdrojů.

Pokud se nad věcí zamyslíme, dojdeme k názoru, že obnovitelné zdroje energie jsou podmnožinou alternativních zdrojů energie.

Energeticky úsporná opatření

Spotřebu energie (tepla, elektřiny apod.) mohu v běžné praxi snižovat dvěma základními způsoby: (1) na zdroji - zvýším efektivitu a účinnost přeměn paliv a energií na teplo na zdroji nebo (2) snížím celkovou tepelnou ztrátu objektu či technologie - snížím potřebu a tedy i spotřebu tepla (následně paliv a energie).

Energeticky úsporné opatření je tak každé technické či organizační opatření vedoucí ke snížení potřeby a spotřeby energie ve všech podobách. Důležité je si uvědomit, že v praxi rozlišujeme různé druhy energeticky úsporných opatření. Například i podle toho, jaké musíme na jejich realizací vynaložit náklady. Většina veřejnosti si pod pojmem energeticky úsporné opatření představuje investičně náročné opatření (výměna zdroje tepla, technologie, zateplení objektu apod.).

Z pohledu nákladnosti však existují i další skupiny. Skupina investičně nenáročných opatření mohou také vést k relativně vysokým úsporám, ovšem při mnohem menším objemu vydaných prostředků. Typickými příklady mohou být například: (a) výměna starých klasických žárovek za kompaktní zářivky - tam kde je to vhodné a účelné; (b) výměna či modernizace prvků regulace; (c) použití termoregulačních ventilů u radiátorů apod.

Poslední skupinou energeticky úsporných opatření jsou tzv. beznákladová opatření, která nic nestojí, maximálně trochu přemýšlení, organizace či vlastního úsilí. Například pečlivější používaní a nastavení regulačních prvků při vytápění (od termoregulačních ventilů až po náročné a programovatelné systémy regulace vytápění či osvětlení). Do této kategorie patří i staré, známé a osvědčené... "nesvítíte zbytečně?", tedy kontrola zhasnutí či vypnutí elektrických spotřebičů, které právě nepoužíváte a nemusí být zapnuty. Někdy stačí pečlivá evidence spotřeb energií a paliv, která nám napomůže zjistit případné problémy na zdroji či v oblasti spotřeby, případné i havárie.

 

Techniky a metody využití sluneční energie

O problematice metod, forem a techniky k využívání sluneční energie ve všech jejich podobách již bylo řečené a napsáno více než dost. Jedná se o velmi rozsáhlé a v některých paritích i relativně náročné téma. My se však na stránkách věnovaných naší nejbližší hvězdě chceme dotknout jen některých, z našeho pohledu docela zajímavých oblasti, a to především s ohledem na využití této obnovitelné energie ve všech jejich podobách v oblasti bydlení..

Nejprve si však některé věci zopakujme a přehledně rozdělíme. V oblasti bydlení je možné prakticky využít:

  • Sluneční energii
    • pasivní využití slunečního záření
    • pro přípravu teplé vody, případně pro přitápění, ohřev vody v bazénech aj.
    • pro přímou výrobu elektřiny (fotovoltaické panely)
  • Energie biomasy
    • pro vytápění a přípravu teplé vody
  • Energie okolí
    • pro vytápění a přípravu teplé vody
  • Energie větru (v sektoru bydlení jen velmi ojediněle)
    • výroba elektřiny (vytápění, dodávka do sítě)
  • Energie vody (v sektoru bydlení jen velmi ojediněle)
    • výroba elektřiny, případně mechanická práce

Na těchto stránkách se téměř nebudeme věnovat energii větru a vody, jelikož to nepovažujeme, s ohledem na zaměření těchto stránek, jako zásadní témata. Příliš prostoru nevěnujeme ani problematice využití energie okolí (tepelná čerpadla) a energie biomasy. Jedním z důvodů je velká šíře těchto témat, která už je mimo rozsah a účel těchto webových stránek. Naopak se zaměříme na využití přímého slunečního záření.

 

Chcete vědět více?

Další informace k jednotlivým tématům najdete na níže uvedených odkazech.

Solární systémy a jejich využití
Energie biomasy
Energie okolí a další

 

Stručné shrnutí

Následující shrnutí a závěry vyplývají z podrobnějších kapitol, které jsou uvedeny formou odkazů v kapitole výše. Problematika obnovitelných či alternativních zdrojů je velmi rozsáhlá a zasahuje do celé řady dalších oblastí. Jednak z pohledu techniky a technologií, ale také vlivů, které tuto oblast silně ovlivňují, tedy ekonomika, legislativa, politika atd.Opět připomínáme, že se zaměřujeme spíše na sektor bydlení, nikoliv na celou škálu aplikací využívání a ekonomiky alternativních zdrojů energie současné doby.

V současné době je možné v sektoru bydlení využívat tři základní druhy obnovitelné energie:
  • energii přímého slunečního záření
  • energii biomasy (ve všech podobách)
  • energii okolí, případně geotermální

Systém solárních kolektorů na mateřské školce v Hluku.Dnes již existuje (a je na trhu běžně dostupná) široká paleta vyzkoušených technických zařízení a technologií k využívání vyjmenovaných druhů energie a jejich přeměny na potřebnou formu (obvykle teplo nebo elektřinu). Vývoj těchto technologií je motivován jednak novými objevy, materiály, ale především obecnou poptávkou, která je z velké míry vyvolána dotační politkou jednotlivých zemí či ekonomických uskupení (EU). Dotační politika je pak dána politickými rozhodnutími, což však bohužel vede nejen k pokřivení přirozeného trhu, ale má také negativní dopady na koncovou cenu těchto zařízení. Zcela se vyhneme problematice nastavování podmínek pro podporu využívání obnovitelných zdrojů formou dotací k výkupním cenám (obvykle elektřiny).

Přesto všechno je v tuto chvíli určitá forma podpory potřebná. Jednak to vede k oslabení investiční bariéry, která bránila a někde ještě brání tomu, aby si tato zařízení pořizovala širší skupina občanů, ale má také pozitivní dopad z hlediska osvěty a publicity. V každém případě by se měla aplikace využívání obnovitelných zdrojů energie posuzovat z hlediska ekonomické efektivity (klidně včetně započtení dotace), ale reálně, na základě skutečností a nikoliv vymyšlených údajů.

V posledních letech stát připravil několik systémů dotačních programů pro občany České republiky. V posledních letech se dotační programy (Zelená úsporám a Nová zelená úsporám) začaly ve větší míře prosazovat také do sektoru bydlení. Šlo nejen o podporu pořízení nového ekologického kotle na biomasu, či pořízení solárního systému na přípravu teplé vody či přitápení, pořízení tepelného čerpadla, ale konečně také na snižování primární spotřeby, tedy na energeticky úsporná opatření (výměna oken, dveří, zateplení obvodového zdiva, stropů, střech apod.).

Při úvaze o využití obnovitelných zdrojů je vždy nutné reálně a se znalostí věci posoudit technické možnosti a ekonomické či jiné přínosy dané instalace. Případná pochybení vedou ke zbytečný výdajům, případně zvýšeným provozním nákladů díky náročnější údržbě, předimenzování či poddimenzování systémů pro daný objekt a typ provozu atd. V případě větších instalací se po několika letech mohou takováto pochybení stát zdrojem ekonomických problémů provozovatelů i odběratelů. Typickým příkladem je třeba vybudováí většího zdroje tepla na biomasu s podceněním místních možností produkce paliva, jeho pozdější nutností dovážet jej z větších vzdáleností, za výrazně zvýšených nákladů (nehledě na případné zvyšování ceny paliva, se kterým se většinou při navrhování v nějaké výši počítá).

Pokud se podíváme na celý sektor produkující a využívající obnovitelné zdroje energie, můžeme jeho základní pozitiva shrnout do několika bodů:
  1. Nová odvětví průmyslu – zaměstnanost
  2. Regionální pozitivní dopady – lepší životní prostředí, zaměstnanost, apod.
  3. Při rozumných dotačních podmínkách návratná investice
  4. Velmi vhodnými zdroji v případě nízkoenergetických a pasivních domů
  5. Efektivní využití OZE mnohdy podmíněno energeticky úspornými opatřeními
  6. Významným faktorem při využití OZE je snižování energetické náročnosti
Pole větrných elektráren při cestě z Mikulova do Vídně.
 

Na druhou stranu musíme otevřeně připustit i některé nevýhody či omezení, které mohou v jejich dalším rozšiřování významně bránit. Jaké jsou tedy problémové rysy obnovitelných zdrojů energie v dnešní době?

  1. V současné ani blízké budoucnosti zřejmě obnovitelné zdroje energie nebudou ani zdaleka schopny pokrýt kompletní energetickou potřebu České republiky, ani se na ni podílet převážnou měrou. Zatím se vždy bude jednat spíše o doplňkové zdroje do energetického mixu státu.
  2. Již v dnešní době se začíní stále více poukazovat na negativní dopady využívání obnovitelných zdrojů energie za podpory politické reprezentace a dotačních systémů. To bohužel vede k distorzi trhu (inovace, cenová politika apod.). Díky neuváženým systémům dotační či jiné podpory, také k vyčerpávání vody a krajiny pro pěstování plodin a dřevin výhradně pro energetické účely. To pak vede k omezování produkce potravin a k růstu jejich celosvětových cen. Jak se v poslední době ukazuje, ekonomický a ekologický přínos těchto energetických plodin je velmi problematický.
  3. Nemalým problém je také zábor ploch (zejména pro pěstování výhradně energetických využívaných plodin a ploch pro fotovoltaické elektrárny).
  4. V případě velkých zdrojů elektřiny z obnovitelných zdrojů pak mohou nastávat problémy v přenosové soustavě (rozvodech vysokého napětí) ve chvílích rychlých náběhů těchto zdrojů nebo naopak výpadků.

Tím jsme samozřejmě témata ani zdaleka nevyčerpali, ale snad jsme upozornili alespoň na ty hlavní body, se kterými se dnes musejí jak státy, tak firmy i občané vyrovnávat.

 

Závěr

Jak už to v životě bývá, není nic úplně černé, ani nic úplně bílé. Proto je potřeba si zachovat zdravý rozum a kritický přístup k problematice využívání obnovitelných zdrojů energie nejen v podmínkách Střední Evropy. Základním východiskem rozumného využívání obnovitelných zdrojů energie je skutečnost, že tento zdroj (zdroje) mají svůj reálný a neodiskutovatelný potenciál. Je však nezbytné reálně a odpovědně prověřit v konkrétním případě jeho ekonomickou výhodnost, případně jiná kritéria, podle kterých se jako investoři rozhodujeme (například zlepšení kvality ovzduší, provozní důvody apod.).

Jako velmi nadějný, z pohledu zvýšení potenciálu využití obnovitelných zdrojů energie, jsou také energeticky úsporná opatření v oblasti budov. Díky nim je možné ke krytí (výrazně snížených) tepelných ztrát objektu a jeho potřeb využít obnovitelné zdroje energie i přes jejich nepravidelnost a nižší plošné hustoty energií.

Při rozhodování o využití těchto zdrojů nepodceňovat kvalitní technický či technicko-ekonomický návrh, realizační projekt, včetně řízení realizace s důrazem na případné reálné splnění požadavků pro přiznání dotace. V posledních letech jsou vyhlášeny některé formy dotační podpory. Je však nutno zvážit a vybrat tu optimální variantu pro právě ten váš záměr, včetně posouzení, zda se vůbec o dotaci ucházet a zkomplikovat si s ní realizaci záměru. Z druhé strany je pak úkolem politiků a úředníků v nastavení rozumných, transparentních a spravedlivých podmínek pro případné zájemce o tyto dotace.

Jde prostě o to, poznat, pochopit a akceptovat skutečný potenciál a význam obnovitelných zdrojů enegie a začít jej realizovat sami u sebe a od sebe…

Připravované akce

Přednáška "Zpráva o zatmění Slunce 21. srpna"
16. 10. 2017, 19:00 hodin, Zlín

 


Vyhledávání

 

Novinky a aktuality

Pozorování Slunce 2016

21.01.17

Už tradičně vám předkládáme další roční souhrn o pozorování projevů sluneční aktivity na Hvězdárně Valašské Meziříčí. V roce 2016 byl velmi znatelný pokles aktivity, ale i přesto bylo co pozorovat: tranzit Merkuru přes sluneční disk, eruptivní protuberance, erupce, zajímavé skupiny slunečních skvrn. Nabízíme vám ohlédnutí za rokem 2016 včetně galerie těch nejvydařejnějších snímků i animací zajímavých projevů sluneční aktivity.

Pozorování sluneční aktivity - srpen a září 2016

04.10.16

V měsících srpen a září se výrazně zvýšil počet aktivních oblastí, ale na četnosti a mohutnosti erupcí se to příliš neprojevilo. V srpnu se nám podařilo napozorovat tři eruptivní protuberance, kterým předcházely erupce v aktivních oblastech NOAA 12572 a 12573. V polovině září byla zahájena dlouho očekávaná rekonstrukce budovy odborného pracoviště Hvězdárny Valašské Meziříčí, což znamená pozastavení veškeré observační činnosti až do konce roku 2016.

Pozorování sluneční aktivity - červen a červenec 2016

03.10.16

Letní pozorovací sezóna se vyznačuje větším počtem jasných dnů s dobrými pozorovacími podmínkami. I s klesající sluneční aktivitou se nám proto v těchto dvou měsících podařilo napozorovat řadu zajímavých jevů. V červnu jsme pozorovali 13 dnů (5 aktivních oblastí) a v červenci 21 dnů (8 aktivních oblastí). Podařilo se nám však napozorovat pouze 3 sluneční erupce, jelikož většina erupcí se odehrávala v době, kdy bylo u nás Slunce pod obzorem nebo nám nepřálo počasí.