TÉMA – 2. ČASŤ – Základom sebestačnosti je energetická nezávislosť. V rodinnej výstavbe ju reprezentujú energeticky pasívne, nulové či plusové domy. Ich realizácia si vyžaduje špeciálne riešenia koncepcie domu, stavebných konštrukcií, technických zariadení a budúcej prevádzky.

Úvodnú časť téme čítajte tu

Základom sebestačnosti je energetická nezávislosť. V rodinnej výstavbe ju reprezentujú energeticky pasívne, nulové či plusové domy. Ich realizácia si vyžaduje špeciálne riešenia koncepcie domu, stavebných konštrukcií, technických zariadení a budúcej prevádzky.

Predstava, že táto idea predstavuje samé pozitíva, je však mylná. Zavádzajúce je aj tvrdenie o jednoznačnej finančnej výhodnosti uvedenej koncepcie. Zdroje prírodnej energie sú síce zadarmo, prevádzkové zariadenia sú však stále pomerne nákladné.

Súčasné trendy
Ing. Karol Srdečný, energetický špecialista a audítor, certifikovaný konzultant pasívnych domov: „Nezávislosť možno zaplatiť peniazmi, ale aj komfortom či vlastnou prácou. Aj dnes možno žiť bez elektriny, nie však pohodlne. Technicky nie je problém vybudovať energeticky nezávislý dom. Aby v ňom však bolo teplo a svetlo, musí mať vlastný zdroj, čo niečo stojí. Zatiaľ je to takmer vždy drahšie, než si energiu kúpiť zo siete, z plynového potrubia alebo v uhoľných skladoch. Máme tú výhodu, že elektrická sieť je skoro všade. Mnoho „sebestačných“ domov teda využíva sieť ako poistku, keď osobitné zdroje zlyhajú či nestačia. Trend vlastnej elektriny sa zastaviť nedá. Nemala by nastať situácia, ktorú poznáme z teplárenstva: odber tepla klesá, náklady na rozvody zostávajú, teplo sa tak zdražuje, takže odberatelia viac šetria, zatepľujú, zaobstarávajú si kotolne – a predaj tepla naďalej klesá. Táto pozitívna spätná väzba pravdepodobne časom spôsobí rozpad teplárenských sietí. Pri elektrine sme na začiatku takého procesu, trend je však úplne rovnaký.

Rozdiel medzi pojmami

Moderné technológie, konštrukčné systémy a materiály skutočne umožňujú vyprojektovať a postaviť energeticky sebestačný rodinný dom. Ak však chcete v takom dome skutočne žiť, treba začať samotnou koncepciou stavby. Ujasniť si viaceré: život v meste alebo na vidieku, energetické možnosti vybranej lokality, dostupnosť miestnych klasických a alternatívnych zdrojov energie (napríklad zdroj vody pre tepelné čerpadlo) a mnohé ďalšie otázky.

Za optimálne sa všeobecne považujú miesta s maximálne možným ziskom slnečného žiarenia, za najvhodnejší tvar kompaktný objekt s minimom plôch, predstavujúcich tepelné straty. Orientácia stavby presklenými plochami a čo najväčším počtom okien na juh či juhozápad.

Vízia ostrovného domu

Jednoduchá teória, prakticky vzaté však ide o stavbu, ktorá nie je pripojená na distribučné energetické siete a spotrebúva len to, čo sama vyprodukuje. Napríklad elektrinu vyrába pomocou fotovoltických panelov (záložný zdroj tvorí benzínový alebo dieselový generátor) v kombinácii s dostatočne dimenzovaným akumulátorom, zaisťujúcim elektrickú energiu v čase, keď nesvieti slnko. Prebytočná elektrina zároveň musí ohrievať vodu v akumulačnom zásobníku.

Ako zdroj pitnej vody sa žiada vlastná studňa, kanalizačnú prípojku nahrádza ekologická domáca čistička odpadových vôd (DOČV). Na splachovanie toaliet, pranie, údržbu záhrady či umývanie auta sa využíva zrážková a šedá voda. Vykurovanie zabezpečujú kachle alebo kotol na drevo či palivo na báze drevnej hmoty. Potešujúce je, že znížiť celkovú spotrebu energie možno aj bez významnej redukcie životného štandardu či komfortu.

Šetrenie na prvom mieste

Výskumy potvrdzujú, že z celkového množstva spotrebovanej energie na prevádzku domácností (stavieb) sa efektívne využije len 40 až 45 %, pričom viac ako polovica celkovej spotreby ide na vykurovanie. Prioritná zásada prevádzky úsporných domov je preto neplytvať a minimalizovať celkovú spotrebu. To sa dá docieliť minimalizáciou tepelných strát stavby, výberom úsporných spotrebičov a optimalizáciou prevádzky domácnosti (nezaobstarávať si zbytočne „žravú“ veľkú chladničku, prať len naplnenú práčku, umývať naplnenú umývačku a podobne) s využitím energetických ziskov z alternatívnych zdrojov.

Bežná spotreba energie na vykurovanie rodinného domu sa pohybuje medzi 90 až 120 kWh na m2 vykurovanej plochy za rok. Trendom sú dnes pasívne domy, ktorých spotreba je menšia ako 15 kWh na m2 plochy. Všeobecne možno povedať, že pomyselnú „dláždenú“ cestu k ostrovnému bývaniu vytvárajú práve domy v pasívnom štandarde.

Energetická nezávislosť objektu

Dôležitá súčasť ostrovného domu je výroba a uchovávanie energie a tepla. Navrhované technické riešenie vychádza z miestnych podmienok, možno však povedať, že hlavnú zložku energetickej bilancie (FVE, termosolárny ohrev vody, akumulácia tepla) tvorí energia Slnka. Pre prípad nepriaznivých klimatických podmienok sa odporúča využívať na vykurovanie nezávislý zdroj tepla (kozub alebo kozubové kachle s teplovzdušným, prípadne teplovodným rozvodom, kotol na tuhé palivo) či bivalentný zdroj energie (elektrocentrála).

Efektívne je využitie tepla odchádzajúceho s odpadovou vodou – môže znížiť spotrebu až o jednu štvrtinu. Pri návrhu ostrovného domu sa treba zamýšľať aj nad ďalšími aspektmi, ako je vetranie, rekuperácia, pasívne chladenie (ohrev) domu, meranie a regulácia.

Zaujalo nás
Spoločnosť Tesla nedávno vybudovala v Austrálii najväčšiu Li-Ion batériu sveta, ktorá pozostáva z priemyselných úložísk Powerpack. Jej výkon dosahuje 100 MW, kapacita je 129 MWh. Tieto čísla však čoskoro „zblednú“, Tesla totiž vytvorí prepojením 50 000 domov vybavených solárnym systémom spoločnosti najväčšiu virtuálnu elektráreň sveta. Tá vďaka solárnym panelom a batériovým úložiskám Powerwall 2 dosiahne neuveriteľný výkon 250 MW a kapacitu na skladovanie elektrickej energie s objemom 650 MWh. To je podobná kapacita, ako dokáže poskytnúť veľká uhoľná elektráreň. Strešné solárne panely a batérie dostanú obyvatelia južnej Austrálie zadarmo. Domy budú generovanú elektrinu využívať, ich účty by mali podľa odhadov webu Clean Technica klesnúť až o tridsať percent. Nadbytočná energia, ktorú domy vytvoria, sa bude predávať do siete. Do konca roka 2018 by sa do virtuálnej elektrárne malo zapojiť prvých 1100 domov z nízkopríjmových komunít. Do štyroch rokov sa do projektu zapojí 50-tisíc domácností s nízkym príjmom.

Sebestačná výroba elektriny

Nezávislosť od centrálneho dodávateľa za istých okolností umožňujú obnoviteľné zdroje energie, malé elektrárne a batériové úložiska, ktoré však treba z času na čas „nakŕmiť“. Batéria je akumulátor energie, ktorú musí nejaký zdroj vyrobiť. Batérie sú zatiaľ drahé, obdobne ako pri fotovoltike však možno v budúcnosti predpokladať zlacnenie.

Technicky možno namiesto batérií využiť sieť, takmer nekonečný akumulátor. Letné prebytky by sa posielali do siete a v zime vybrali späť. Bohužiaľ, súčasná legislatíva a cenová politika také riešenie silne znevýhodňujú. Výnimkou je nemecká energetická skupina E. ON, ktorá na začiatku júna spustila službu virtuálnej batérie u našich susedov na českom energetickom trhu. Virtuálna batéria pracuje na princípe solárneho „cloudu“. Energiu zo svojej strechy, ktorú v danej chvíli nevyužijete, uložíte do svojej virtuálnej batérie. A odtiaľ si ju zasa jednoducho vezmete vo chvíli, keď ju budete potrebovať. Myšlienka je geniálne jednoduchá, uviesť ju do praxe bolo však ťažšie.

Keďže ide o cloudové riešenie, odpadá nutnosť inštalovať fyzickú batériu, ktorá vyžaduje ďalšiu investíciu a kladie nemalé nároky na priestor v objekte. Virtuálnu batériu možno kombinovať aj s fyzickou batériou.

Dilema o vhodnom palive

V projektoch vykurovania novostavieb a rekonštruovaných objektov sa ako alternatíva elektriny, plynu či tepelného čerpadla najčastejšie objavuje drevo a výrobky na báze drevnej hmoty. Samotné vykurovanie kusovým drevom sa hodí hlavne pre rodinné domy s výkonmi 5 až 15 kW (ročné náklady do zhruba 1000 €), vyšší výkon už z drevárne zožiera priveľa. Pre predstavu: z 1 kg dreva možno získať asi 4 kW výkonu.

Ponúka sa aj alternatíva vykurovania automatizovanými kotlami na pelety, vhodnými pre výkon okolo 100 kW. Pre vyššie výkony sa ako ekonomickejšie ukazujú štiepky alebo trebárs piliny. Existujú aj ďalšie formy biopalív – agropeliet alebo rastlinné pelety, vznikajúce lisovaním repkovej či obilnej slamy, slnečnice, sena a podobne.

Záložné zdroje
Závislosť na energetických sieťach so sebou nesie ešte jeden nežiaduci efekt. Stačí dobre cielený blesk, silný vietor, rozvodnený potok alebo fujavica, a dôjde k výpadku. Môže trvať dlho, než „mŕtve“ drôty znovu ožijú. Pomoc núkajú jednoduché, spoľahlivé a výkonné zariadenia – agregáty alebo elektrocentrály. Skladajú sa zo zážihového alebo vznetového motora a generátora či alternátora, ktoré slúžia na výrobu elektrickej energie. Zdrojom záložnej energie je teda motorová nafta a benzín. Výber ovplyvňuje predovšetkým značka, výkon, spotreba a cena. A aj určenie, aký typ spotrebičov musí zdroj poháňať, teda čo k nemu pripojíte.

Príroda ako priorita

„Top“ alternatíva obnoviteľného zdroja je slnečné žiarenie (ročné množstvo slnečného žiarenia dopadajúceho u nás, merané v mestách Komárno a Kysucké Nové Mesto je 3752 –3278 Wh/m2, rozdiel medzi severom a juhom krajiny nie je veľký, len 13 %), ktorého potenciál je využiteľný na výrobu tepla, elektrickej energie i chladu. Využiteľné sú aj vzduch, zem a voda. Ich energiu dokáže efektívne zužitkovať jedine tepelné čerpadlo, ktoré aj napriek pomerne značným vstupným investíciám patrí k najperspektívnejším zdrojom tepelnej energie vôbec (pozor však, TČ je elektrospotrebič, takže nezávislosť je diskutabilná).

Voda z vlastných zdrojov

Závislosti na verejnej vodovodnej sieti sa zbavíte iba vlastnou studňou. Na jej vybudovanie musíte získať stavebné povolenie. V praktickej rovine treba nájsť prameň. „Pátranie“ po vode aj samotnú realizáciu diela zverte autorizovanej firme.

Bonus zrážkovej vody

Zrážková voda zvyčajne nemá problémy s kvalitou, problémy sú skôr s jej množstvom a skladovaním. Bežný rodinný domček potrebuje na efektívne využívanie dažďovej vody nádrž s objemom zhruba 4–6 m3. Existuje ešte jeden zdroj vody – voda prečistená, vyžaduje však zariadenie schopné prečistiť časť odpadovej vody tak, aby sa mohla vrátiť do obehu. Prax pozná niekoľko spôsobov čistenia:

  • Úprava čistej úžitkovej vody na pitnú – používa sa, ak nie je k dispozícii zdroj pitnej vody. Okrem filtrácie vyžaduje dezinfekciu a pravidelnú kontrolu.
  • Úprava znečistenej vody na úžitkovú – spätné prečistenie šedej vody s použitím trebárs na pranie. Filtrovať možno v osobitnej DOČV alebo koreňovej čističke.
  • Úprava odpadovej vody na polievanie záhrady alebo na vypustenie do vodného toku. Na tento účel slúžia DČOV a koreňové čističky.

Príklady:

Projekt ostrovného domu českého architekta Pavla Fojta vznikol už v roku 2002. Jediný zdroj elektriny je solárna elektráreň s výkonom 2,5 kWp, o teplo sa stará primárny zdroj, kotol Dakon s výkonom až 34 kW s akumulačnou nádobou na 4 500 litrov. FV elektráreň s akumuláciou má riadenú distribúciu elektriny, na kúrenie sa využíva stratifikačná akumulačná nádoba, v ktorej sa prietokovo ohrieva aj voda. Náklady na prevádzku: ročne 8 m3 dreva, každé dva mesiace asi 10 kg propán-butánu na varenie, 100 l nafty a 4 l oleja na prevádzku elektrocentrály. Voda sa čerpá zo studne.

Ostrovný unikátny dom „vyrástol“ aj vo Veľkom Lapáši na Slovensku, autorka návrhu je Ing. arch. Martina Kratochvílová (spoločnosť Archistat). Vďaka kvalitnému zatepleniu obvodových múrov bez tepelných mostov a drevohliníkovým oknám s tepelne izolačným trojsklom dom získal energetický certifikát triedy A. Vodu čerpá priamo na pozemku z vrtu z hĺbky 55 m. Na ohrev sa používa prebytková elektrina, vyrábaná 48 fotovoltickými panelmi. Sú umiestnené na streche s ideálnym sklonom a orientáciou.

V zime dom vykurujú drevom, masívnou akumulačnou pecou typu Tirolsko. Teplo sa šíri teplovzdušnými prieduchmi. V prechodnom období príjemnú teplotu v interiéri udržia izolácie a rekuperácia. Odpad rieši biologická čistička. Prevádzkové náklady: v lete majitelia platia iba za pripojenie k internetu. Keď je silná zima, spália asi 6,5 m3 dreva. Pripočítať treba asi 400 eur ročne za naftu do agregátu vyrábajúceho elektrinu. Ten sa využíva na dobitie batérií v zime, keď sneží, prší alebo je hmla.

Text: Petr Saulich, Daniela Baronová Birová, foto: Shutterstock, Pavel Šich, archív

Súvisiace články

Kľúčové slová

One Comment

Napíšte nám

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *