V soutěži o energetický projekt roku 2005 zvítězila tepelná čerpadla. A s rostoucími cenami energií se budou prosazovat čím dál víc.
Nevyrábět, ale přečerpávat
Technologie pro chlazení litoměřické výrobny rybích pochoutek společnosti Rybenor, která zároveň vytápí přilehlé ubytovny, měla podle původních plánů přijít na 8,5 milionu korun a ročně měla spotřebovat 5400 MWh energie. Řešení společnosti Hennlich Industrietechnik, resp. její divize G-Term, přišlo na 9,6 milionu, ale spotřeba energie se snížila o 50 procent.
Projekt G-Term zvítězil ve čtvrtém ročníku soutěže Energetický projekt, který vyhlašuje Ministerstvo průmyslu a obchodu. Kromě úspory energie má i významné ekologické přínosy: oproti srovnatelnému klasickému řešení umožnil snížit na polovinu emise CO2 a oxidů dusíku.
Objekt Rybenoru je pro využití tepelných čerpadel ideální, protože se v něm musí současně chladit i topit. Celá fabrika, s výjimkou chodeb a šaten, totiž musí mít teplotu mezi dvěma a dvanácti stupni. Topit se naopak musí v administrativních prostorách - a také je tam obrovská spotřeba teplé vody na čištění provozů a na sprchování zaměstnanců. Jde o padesát až šedesát kubíků ohřívané vody denně.
Stav, kdy současně systém pracuje obousměrně, tedy že současně ohřívá a jinde chladí, je ideální, ale není tomu tak po celou dobu provozu - a rovnováha mezi energií dodávanou a odebíranou není nikdy dokonalá. Takže rozdíly se dorovnávají vodou z Labe. Pokud je zapotřebí víc ohřívat než chladit, vezme tepelné čerpadlo energii z Labe, v opačném případě se přebytečná energie do Labe odvede. Umístění objektu na břehu řeky má velkou výhodu: studny, které slouží jako zdroj primární energie pro tepelná čerpadla, jsou jen pět nebo šest metrů hluboké a voda v nich je přitom filtrována přes sto metrů písku.
NEJEN PRO IDEÁLNÍ PODMÍNKY. Provozů, kde je třeba současně chladit a ohřívat, je spousta. Je to většina potravinářských výrob, ale také třeba mlékárny nebo pivovary. Ale nemusí jít jen o průmysl: velmi podobně z tohoto pohledu vycházejí třeba městská sportovní centra, kde vedle sebe stojí zimní stadion a bazén. V takových případech dokáže tepelné čerpadlo snížit energetickou náročnost na zlomkové hodnoty oproti stavu, kdy se teplo a chlad "vyrábějí" nezávisle na sobě.
Ale tepelné čerpadlo je využitelné i k samostatnému vytápění, například u rodinných domků. "Kvůli vyšší pořizovací ceně se taková investice vrátí zhruba do osmi let. Tedy - při současných cenách energií," říká Pavel Šumera, jednatel a spolumajitel společnosti Hennlich.
Osm let je dlouhá doba, ale, jak upozorňuje Pavel Šumera, celkovou kalkulací zásadně pohne případná klimatizace. Systém tepelného čerpadla umí i chladit a investice v tomto případě vychází levněji než klasické řešení v podobě izolovaných systémů pro topení a pro chlazení. S tím, že náklady na provoz se pak pohybují v rozmezí 20 až 50 procent. Ročně pak tepelné čerpadlo ušetří u standardního rodinného domu typicky 20 tisíc korun.
ZÁHADA. Existuje vůbec důvod, proč řešit topení a klimatizaci u rodinného domku jinak, než tepelným čerpadlem? Pavel Šumera říká, že jediným důvodem může být setrvačnost v myšlení, a to jak u stavebníků, tak u projektantů.
O tepelných čerpadlech a jejich výhodách mnoho nevědí ani stavebníci ani projektanti. Co se projektantů týče, u nich je asi problém s tím, že k hledání úsporných řešení nejsou nijak motivováni. "Proč by to dělali jinak, než jak to dělají už desítky let? Vždyť musíte mít důvod, abyste zvolil jiné než standardní řešení, které umíte, máte na ně normy...," tvrdí Pavel Šumera.
Vypadá to, že tlak musí přijít od stavebníků. Těm přece musí vadit nejenom, že musejí víc investovat a pak víc platit, ale také to, že mají v domě hned vedle radiátoru výměník pro klimatizaci. "A pokud měli štěstí na osvíceného projektanta, tak mají jediné těleso, takzvané čtyřtrubkové. To je sice jediná jednotka, která má ale uvnitř výměníky na chlazení - typicky jsou tam dva - a výměník na topení," vysvětluje Pavel Šumera.
Ale i toto řešení je nesmyslné, protože vlastně počítá se současným topením a chlazením. Jediné rozumné řešení přece je mít jeden výměník, v němž médium buď chladí nebo topí. "A tahat po domě jen jedny trubky. Jinak vyhodím z okna odhadem čtyřicet procent investičních nákladů," dodává Pavel Šumera.
NENÍ PODPORA. "Například ve Švédsku jsou tepelným čerpadlem vybaveny tři čtvrtiny nových rodinných domů, ve Švýcarsku je to každý druhý," říká Pavel Šumera.
Malý zájem o tepelná čerpadla oproti rozvinutějším zemím nejde jen na vrub nedostatečné státní podpory. Klimatizaci si zatím pořizuje jen zlomek stavebníků a osmiletá návratnost je dlouhá. "A všichni si ještě pamatují státní kampaň za topení elektřinou, a jak pak cena proudu vyskočila na pětinásobek. Lidé se obávají dalšího podrazu," vysvětluje Pavel Šumera.
Objektivně to však se zdražováním není tak zlé, protože s ekonomikou provozu tepelných čerpadel vždycky hne méně, než to původně vypadá. "Elektrický příkon představuje jen asi čtvrtinu tepelného výkonu celého zařízení. Takže když teď ČEZ zdražil proud pro tepelná čerpadla o 39 procent, provozní náklady standardního rodinného domu vzrostly jen o dva tisíce korun. Vytápění plynem je však dražší o pět tisíc - byť plyn zdražil méně," dodává Pavel Šumera.
ENERGY CONTRACTING. Řešení energetického zabezpečení Rybenoru, za něž G-Term dostal zmíněné ocenění, je zajímavé nejenom technologicky, ale také použitým modelem financování.
G-Term se obával, že vybudování výrobny, která splňuje všechny hygienické a další požadavky, je pro Rybenor investičně na hraně únosnosti. "Bylo jasné, že pokud by zkrachovali dřív, než splatí naši dodávku, tak nám vzniknou velké ztráty. Tak jsme si řekli, že jim pomůžeme přežít - ale také jsme chtěli svou investici ochránit. A nabídli jsme model financování zvaný energy contracting. Zjednodušeně řečeno, zákazník místo nákupu energetického systému a jeho provozování ve vlastní režii kupuje přímo energii," vysvětluje jednatel společnosti Hennlich.
Obavy se potvrdily: Rybenor splatil jen prvních pár splátek a šel do konkurzu. Technologie G-Termu není díky zvolenému financování součástí konkurzní podstaty. "Pokud se konkurznímu správci podaří najít zájemce, který by v objektu chtěl provozovat obdobnou činnost - a na objektu je nejcennější právě to, že splňuje přísné požadavky - tak můžeme uzavřít smlouvu s novým vlastníkem a jedeme dál," dodává Pavel Šumera.
GARANTOVANÉ ÚSPORY. Kromě prodeje zařízení a prodeje energie nabízí G-Term také smlouvy, kdy zákazník splácí podle toho, jakých úspor díky dodané technologii dosahuje. To vypadá lákavě, hlavně pro ty, kdo nechtějí investovat, a také technologii tepelných čerpadel moc nevěří. "Tento typ smlouvy máme v nabídce dva roky, ale zatím jsme žádnou neuzavřeli," říká však Pavel Šumera. "Zatím jsme nenarazili na zákazníka, který by tento vztah vyžadoval. A my dáváme přednost hlavně klasickému prodeji projekčních prací a technologií, jako druhou volbu pak nabízíme prodej energie. V těchto případech se k penězům dostaneme dřív," dodal.
TRH TEPELNÝCH ČERPADEL. Na trhu energií mají tepelná čerpadla naprosto zanedbatelný podíl. Je instalováno pár obřích tepelných čerpadel s tepelným výkonem nad jeden megawatt, například v děčínské teplárně. Pak je do tří set zařízení do 500 kW, ta bývají nasazována v administrativních budovách. A odhadem 5 tisíc malých tepelných čerpadel, která mívají typicky 10-20 kW, vytápí a klimatizují menší objekty, hlavně rodinné domy.
G-Term má podle Pavla Šumery zhruba třetinu trhu středních čerpadel (zakázka pro Rybenor, kde jsou dvě 500kW čerpadla, je největší, jakou firma dělala). A má asi desetinu trhu s malými tepelnými čerpadly.
Výkon tepelných čerpadel představuje asi čtyř až pětinásobek jejich elektrického příkonu. Před patnácti lety se tento poměr pohyboval v rozmezí 2,5-3, ale jeho další výrazné vylepšení Pavel Šumera nečeká. "Jsme už blízko hranice, kterou představují termodynamické zákony," říká.
Ale stále pokračuje vývoj nových tepelných médií, která fungují v širším spektru teplot. Na obzoru jsou chladiva, určená pro teploty až k devadesáti stupňům Celsia. To zpřístupní další oblasti pro využití tepelných čerpadel - což umožní vyrábět je ve větších sériích.
"Pokles ceny nebude výrazný, protože jsou to materiálově náročné strojírenské výrobky," tvrdí Pavel Šumera.
Přesto je jasné, že s výrazným rozšířením této technologie musíme počítat.
AUTOR: Petr Blažek
Příklady
OCENĚNÉ ŘEŠENÍ. Instalované zařízení bylo v plném provozu jen krátce. Detailní vyhodnocení jeho fungování ukázalo, že systém využívá 79 procent kondenzačního tepla při režimu chlazení a 40 procent výparného tepla při režimu vytápění, což výrazně zvyšuje efektivitu celého provozu. Instalované zařízení spotřebuje na jednu kilowatthodinu využité energie pouze 0,39 kWh elektrické energie. Projekt, podle něhož měl Rybenor původně vybudovat své energetické zařízení, přitom počítal se spotřebou 0,80 kWh. Takže energetická náročnost realizovaného systému je oproti původně projektovanému zhruba poloviční.
Srdcem oceněného projektu jsou dvě tepelná čerpadla o příkonu po 90 kW, která dávají celkový tepelný výkon 970 kW. Ta zajišťují trvalou dodávku chlazené nemrznoucí směsi do sítě, na niž jsou napojeny jednotlivé výměníky s ventilátory. Teplota v místnostech výrobny je udržována na požadované hodnotě termostaty, které ovládají chod ventilátorů.
Celý systém je rozdělen na dva okruhy, z nichž každý má svou vlastní strojovnu. Kondenzační teplo strojovny I je přednostně využito pro ohřev teplé užitkové vody a vytápění výrobního objektu, přebytky tepla jsou takzvaně "mařeny" ve výměnících ve strojovně II. Strojovna I chladí na vyšší teplotu, kondenzační teplo je v zimě využito k vytápění objektu administrativy. Tepelné čerpadlo ve strojovně II slouží pro vytápění objektu administrativy i v době mimo provoz chladicího zařízení, kdy je zdrojem tepla voda z podzemních vrtů. (Podrobnější porovnání najdete internetových na stránkách Ekonoma na www.ekonom.cz.)
ADMINISTRATIVNÍ BUDOVA HENNLICH. K vytápění a klimatizaci objektu o 3140 metrech čtverečních a s kubaturou přes 19 tisíc m3 stačí tepelné čerpadlo s příkonem 25 kW, které dává 130 kW tepelného výkonu. Investiční náklady na tepelné čerpadlo včetně vrtů byly 2,01 mil. Kč (alternativně zvažované dálkové vytápění by stálo 1,6 milionu). Za rok 2005 stálo topení i klimatizace 230 tisíc korun a firma má spočítáno, že 390 tisíc ušetřila. Zvýšenou investici tedy dostala zpátky za necelé dva roky - a klimatizaci i s jejím provozem má při tomto porovnání zdarma.
ODSTRAŠUJÍCÍ PŘÍKLAD. Jako extrémní příklad nesmyslného plýtvání energií popisuje jednatel společnosti Hennlich Pavel Šumera podnik, kde mají kompresor na vzduch, který dává pět megawatt tepelného výkonu. Vzduch se samozřejmě musí chladit a odpadní teplo se takzvaně maří v chladicích věžích. A v bezprostřední blízkosti ohřívají plynem tisíc kubíků vody denně.
Projekt G-Term zvítězil ve čtvrtém ročníku soutěže Energetický projekt, který vyhlašuje Ministerstvo průmyslu a obchodu. Kromě úspory energie má i významné ekologické přínosy: oproti srovnatelnému klasickému řešení umožnil snížit na polovinu emise CO2 a oxidů dusíku.
Objekt Rybenoru je pro využití tepelných čerpadel ideální, protože se v něm musí současně chladit i topit. Celá fabrika, s výjimkou chodeb a šaten, totiž musí mít teplotu mezi dvěma a dvanácti stupni. Topit se naopak musí v administrativních prostorách - a také je tam obrovská spotřeba teplé vody na čištění provozů a na sprchování zaměstnanců. Jde o padesát až šedesát kubíků ohřívané vody denně.
Stav, kdy současně systém pracuje obousměrně, tedy že současně ohřívá a jinde chladí, je ideální, ale není tomu tak po celou dobu provozu - a rovnováha mezi energií dodávanou a odebíranou není nikdy dokonalá. Takže rozdíly se dorovnávají vodou z Labe. Pokud je zapotřebí víc ohřívat než chladit, vezme tepelné čerpadlo energii z Labe, v opačném případě se přebytečná energie do Labe odvede. Umístění objektu na břehu řeky má velkou výhodu: studny, které slouží jako zdroj primární energie pro tepelná čerpadla, jsou jen pět nebo šest metrů hluboké a voda v nich je přitom filtrována přes sto metrů písku.
NEJEN PRO IDEÁLNÍ PODMÍNKY. Provozů, kde je třeba současně chladit a ohřívat, je spousta. Je to většina potravinářských výrob, ale také třeba mlékárny nebo pivovary. Ale nemusí jít jen o průmysl: velmi podobně z tohoto pohledu vycházejí třeba městská sportovní centra, kde vedle sebe stojí zimní stadion a bazén. V takových případech dokáže tepelné čerpadlo snížit energetickou náročnost na zlomkové hodnoty oproti stavu, kdy se teplo a chlad "vyrábějí" nezávisle na sobě.
Ale tepelné čerpadlo je využitelné i k samostatnému vytápění, například u rodinných domků. "Kvůli vyšší pořizovací ceně se taková investice vrátí zhruba do osmi let. Tedy - při současných cenách energií," říká Pavel Šumera, jednatel a spolumajitel společnosti Hennlich.
Osm let je dlouhá doba, ale, jak upozorňuje Pavel Šumera, celkovou kalkulací zásadně pohne případná klimatizace. Systém tepelného čerpadla umí i chladit a investice v tomto případě vychází levněji než klasické řešení v podobě izolovaných systémů pro topení a pro chlazení. S tím, že náklady na provoz se pak pohybují v rozmezí 20 až 50 procent. Ročně pak tepelné čerpadlo ušetří u standardního rodinného domu typicky 20 tisíc korun.
ZÁHADA. Existuje vůbec důvod, proč řešit topení a klimatizaci u rodinného domku jinak, než tepelným čerpadlem? Pavel Šumera říká, že jediným důvodem může být setrvačnost v myšlení, a to jak u stavebníků, tak u projektantů.
O tepelných čerpadlech a jejich výhodách mnoho nevědí ani stavebníci ani projektanti. Co se projektantů týče, u nich je asi problém s tím, že k hledání úsporných řešení nejsou nijak motivováni. "Proč by to dělali jinak, než jak to dělají už desítky let? Vždyť musíte mít důvod, abyste zvolil jiné než standardní řešení, které umíte, máte na ně normy...," tvrdí Pavel Šumera.
Vypadá to, že tlak musí přijít od stavebníků. Těm přece musí vadit nejenom, že musejí víc investovat a pak víc platit, ale také to, že mají v domě hned vedle radiátoru výměník pro klimatizaci. "A pokud měli štěstí na osvíceného projektanta, tak mají jediné těleso, takzvané čtyřtrubkové. To je sice jediná jednotka, která má ale uvnitř výměníky na chlazení - typicky jsou tam dva - a výměník na topení," vysvětluje Pavel Šumera.
Ale i toto řešení je nesmyslné, protože vlastně počítá se současným topením a chlazením. Jediné rozumné řešení přece je mít jeden výměník, v němž médium buď chladí nebo topí. "A tahat po domě jen jedny trubky. Jinak vyhodím z okna odhadem čtyřicet procent investičních nákladů," dodává Pavel Šumera.
NENÍ PODPORA. "Například ve Švédsku jsou tepelným čerpadlem vybaveny tři čtvrtiny nových rodinných domů, ve Švýcarsku je to každý druhý," říká Pavel Šumera.
Malý zájem o tepelná čerpadla oproti rozvinutějším zemím nejde jen na vrub nedostatečné státní podpory. Klimatizaci si zatím pořizuje jen zlomek stavebníků a osmiletá návratnost je dlouhá. "A všichni si ještě pamatují státní kampaň za topení elektřinou, a jak pak cena proudu vyskočila na pětinásobek. Lidé se obávají dalšího podrazu," vysvětluje Pavel Šumera.
Objektivně to však se zdražováním není tak zlé, protože s ekonomikou provozu tepelných čerpadel vždycky hne méně, než to původně vypadá. "Elektrický příkon představuje jen asi čtvrtinu tepelného výkonu celého zařízení. Takže když teď ČEZ zdražil proud pro tepelná čerpadla o 39 procent, provozní náklady standardního rodinného domu vzrostly jen o dva tisíce korun. Vytápění plynem je však dražší o pět tisíc - byť plyn zdražil méně," dodává Pavel Šumera.
ENERGY CONTRACTING. Řešení energetického zabezpečení Rybenoru, za něž G-Term dostal zmíněné ocenění, je zajímavé nejenom technologicky, ale také použitým modelem financování.
G-Term se obával, že vybudování výrobny, která splňuje všechny hygienické a další požadavky, je pro Rybenor investičně na hraně únosnosti. "Bylo jasné, že pokud by zkrachovali dřív, než splatí naši dodávku, tak nám vzniknou velké ztráty. Tak jsme si řekli, že jim pomůžeme přežít - ale také jsme chtěli svou investici ochránit. A nabídli jsme model financování zvaný energy contracting. Zjednodušeně řečeno, zákazník místo nákupu energetického systému a jeho provozování ve vlastní režii kupuje přímo energii," vysvětluje jednatel společnosti Hennlich.
Obavy se potvrdily: Rybenor splatil jen prvních pár splátek a šel do konkurzu. Technologie G-Termu není díky zvolenému financování součástí konkurzní podstaty. "Pokud se konkurznímu správci podaří najít zájemce, který by v objektu chtěl provozovat obdobnou činnost - a na objektu je nejcennější právě to, že splňuje přísné požadavky - tak můžeme uzavřít smlouvu s novým vlastníkem a jedeme dál," dodává Pavel Šumera.
GARANTOVANÉ ÚSPORY. Kromě prodeje zařízení a prodeje energie nabízí G-Term také smlouvy, kdy zákazník splácí podle toho, jakých úspor díky dodané technologii dosahuje. To vypadá lákavě, hlavně pro ty, kdo nechtějí investovat, a také technologii tepelných čerpadel moc nevěří. "Tento typ smlouvy máme v nabídce dva roky, ale zatím jsme žádnou neuzavřeli," říká však Pavel Šumera. "Zatím jsme nenarazili na zákazníka, který by tento vztah vyžadoval. A my dáváme přednost hlavně klasickému prodeji projekčních prací a technologií, jako druhou volbu pak nabízíme prodej energie. V těchto případech se k penězům dostaneme dřív," dodal.
TRH TEPELNÝCH ČERPADEL. Na trhu energií mají tepelná čerpadla naprosto zanedbatelný podíl. Je instalováno pár obřích tepelných čerpadel s tepelným výkonem nad jeden megawatt, například v děčínské teplárně. Pak je do tří set zařízení do 500 kW, ta bývají nasazována v administrativních budovách. A odhadem 5 tisíc malých tepelných čerpadel, která mívají typicky 10-20 kW, vytápí a klimatizují menší objekty, hlavně rodinné domy.
G-Term má podle Pavla Šumery zhruba třetinu trhu středních čerpadel (zakázka pro Rybenor, kde jsou dvě 500kW čerpadla, je největší, jakou firma dělala). A má asi desetinu trhu s malými tepelnými čerpadly.
Výkon tepelných čerpadel představuje asi čtyř až pětinásobek jejich elektrického příkonu. Před patnácti lety se tento poměr pohyboval v rozmezí 2,5-3, ale jeho další výrazné vylepšení Pavel Šumera nečeká. "Jsme už blízko hranice, kterou představují termodynamické zákony," říká.
Ale stále pokračuje vývoj nových tepelných médií, která fungují v širším spektru teplot. Na obzoru jsou chladiva, určená pro teploty až k devadesáti stupňům Celsia. To zpřístupní další oblasti pro využití tepelných čerpadel - což umožní vyrábět je ve větších sériích.
"Pokles ceny nebude výrazný, protože jsou to materiálově náročné strojírenské výrobky," tvrdí Pavel Šumera.
Přesto je jasné, že s výrazným rozšířením této technologie musíme počítat.
AUTOR: Petr Blažek
Příklady
OCENĚNÉ ŘEŠENÍ. Instalované zařízení bylo v plném provozu jen krátce. Detailní vyhodnocení jeho fungování ukázalo, že systém využívá 79 procent kondenzačního tepla při režimu chlazení a 40 procent výparného tepla při režimu vytápění, což výrazně zvyšuje efektivitu celého provozu. Instalované zařízení spotřebuje na jednu kilowatthodinu využité energie pouze 0,39 kWh elektrické energie. Projekt, podle něhož měl Rybenor původně vybudovat své energetické zařízení, přitom počítal se spotřebou 0,80 kWh. Takže energetická náročnost realizovaného systému je oproti původně projektovanému zhruba poloviční.
Srdcem oceněného projektu jsou dvě tepelná čerpadla o příkonu po 90 kW, která dávají celkový tepelný výkon 970 kW. Ta zajišťují trvalou dodávku chlazené nemrznoucí směsi do sítě, na niž jsou napojeny jednotlivé výměníky s ventilátory. Teplota v místnostech výrobny je udržována na požadované hodnotě termostaty, které ovládají chod ventilátorů.
Celý systém je rozdělen na dva okruhy, z nichž každý má svou vlastní strojovnu. Kondenzační teplo strojovny I je přednostně využito pro ohřev teplé užitkové vody a vytápění výrobního objektu, přebytky tepla jsou takzvaně "mařeny" ve výměnících ve strojovně II. Strojovna I chladí na vyšší teplotu, kondenzační teplo je v zimě využito k vytápění objektu administrativy. Tepelné čerpadlo ve strojovně II slouží pro vytápění objektu administrativy i v době mimo provoz chladicího zařízení, kdy je zdrojem tepla voda z podzemních vrtů. (Podrobnější porovnání najdete internetových na stránkách Ekonoma na www.ekonom.cz.)
ADMINISTRATIVNÍ BUDOVA HENNLICH. K vytápění a klimatizaci objektu o 3140 metrech čtverečních a s kubaturou přes 19 tisíc m3 stačí tepelné čerpadlo s příkonem 25 kW, které dává 130 kW tepelného výkonu. Investiční náklady na tepelné čerpadlo včetně vrtů byly 2,01 mil. Kč (alternativně zvažované dálkové vytápění by stálo 1,6 milionu). Za rok 2005 stálo topení i klimatizace 230 tisíc korun a firma má spočítáno, že 390 tisíc ušetřila. Zvýšenou investici tedy dostala zpátky za necelé dva roky - a klimatizaci i s jejím provozem má při tomto porovnání zdarma.
ODSTRAŠUJÍCÍ PŘÍKLAD. Jako extrémní příklad nesmyslného plýtvání energií popisuje jednatel společnosti Hennlich Pavel Šumera podnik, kde mají kompresor na vzduch, který dává pět megawatt tepelného výkonu. Vzduch se samozřejmě musí chladit a odpadní teplo se takzvaně maří v chladicích věžích. A v bezprostřední blízkosti ohřívají plynem tisíc kubíků vody denně.
Zdroj:EKONOM
Sdílet článek na sociálních sítích
