Zachytávajme energiu z prírody

22.03.2013  |     

Ľuďom trvalo celé tisícročia, kým zistili, že tepelnú energiu možno získať aj bez toho, aby niečo spálili, a takmer ďalších sto rokov prešlo, kým si uvedomili, že na výrobu elektriny netreba rozbíjať atóm. Príroda je zdrojom nevyčerpateľného množstva energie. Nie je nutné ju krvopotne získavať. Prichádza k nám sama – slnečným žiarením, prúdiacim vetrom, tokom riek. Našou najväčšou úlohou a zároveň výzvou bolo a stále je zistiť, ako najefektívnejšie zachytiť časť z tejto energie do našich sietí.

Solárna energia

Táto energia patrí k obnoviteľným zdrojom. Možnosti, ktoré ponúka, nám doslova bijú do očí každý deň. Jej využívanie závisí od intenzity slnečného svitu v danej lokalite. V našich zemepisných šírkach je to približne 1 600 až 2 000 h ročne, čo umožňuje využívať slnečné teplo pasívnym aj aktívnym spôsobom – na podporu vykurovania a na prípravu teplej úžitkovej vody či na ohrievanie vody v bazéne. Čoraz častejšie sa skloňuje aj možnosť výroby energie pomocou fotovoltických článkov.
Pri pasívnom využívaní slnečnej energie budova získava slnečné teplo prostredníctvom sklenených plôch. Dôležitú úlohu zohráva najmä ich správna orientácia, prípadne ich jemné naklonenie smerom k slnečným lúčom. Aby v letných mesiacoch nedochádzalo k nekontrolovateľnému prehrievaniu, treba využívať vysokokvalitné okenné systémy v kombinácii s dômyselne navrhnutými tieniacimi prvkami a kontrolovaným vetraním. Optimalizácia tepelných ziskov si vyžaduje aj obsluhu, resp. automatické riadenie jednotlivých komponentov. Toto všetko sa, samozrejme, premieta do ceny budovy. 
Navyše, povedomie o aktívnom využívaní solárnej energie majú ľudia v súvislosti so slnečnými kolektormi, ktoré sa v našich podmienkach využívajú najmä na ohrev vody (dokážu pokryť 30 % ročných energetických potrieb na vykurovanie, vyššie pokrytie – až 60 % možno dosiahnuť v domoch s dobrými tepelnoizolačnými parametrami). U nás aj v zahraničí sú rozšírené ploché a rúrové kolektory, ktoré svojimi tvarmi a možnosťami umiestnenia priamo do plochy strechy dobre korešpondujú s dizajnom budovy. Najväčšiu účinnosť dosahujú koncentrické kolektory s parabolickým profilom, ktoré sa však pre vyššiu cenu používajú len výnimočne.
Fotovoltike, pri ktorej sa premieňa slnečné svetlo na elektrickú energiu, sa v ostatných rokoch začalo dariť aj na Slovensku. Napomohla tomu skutočnosť, že ceny fotovoltických článkov sa z roka na rok znižujú, zatiaľ čo účinnosť premeny slnečného žiarenia na elektrickú energiu sa vďaka technologickému pokroku stále zvyšuje. Pri zohľadnení zvýhodnenej výkupnej ceny zelenej elektriny je priemerná návratnosť takejto investície 8 až 10 rokov. Fotovoltické články sú pritom bezúdržbové a ich životnosť dosahuje približne 25 až 30 rokov. V súčasnosti už existujú fotovoltické články, ktoré dokážu efektívne využívať aj rozptýlené (difúzne) svetlo, vďaka čomu sa môžu aplikovať aj na zvislých stenách obvodových plášťov budov. 

Tepelné čerpadlá 

Lepšie pochopenie fyzikálnych zákonov, ktoré umožňujú posun bežne dostupného nízkopotenciálneho tepla na vyššiu teplotnú úroveň, otvorilo dvere vývoju tepelných čerpadiel. Roky výskumu a inovácií viedli k vzniku takých zariadení, ktoré dokážu pracovať vysoko efektívne a návratnosť investície do takéhoto systému je prijateľná nielen pre veľké firmy, ale aj pre bežných občanov. K možnosti širšieho využívania tepelných čerpadiel viedli aj zmeny noriem a legislatívy, ktoré si vyžiadali stavbu energeticky úspornejších budov a renováciu tých, ktoré prísnejšie nároky nespĺňajú. Objem tepelnej energie, ktorú dokáže tepelné čerpadlo vyprodukovať, pokiaľ je jeho zdrojom vzduch, voda alebo pôda (nie termálny prameň či odpadové teplo), totiž dokáže plne pokryť iba nároky kvalitne izolovaného objektu, ktorý aspoň pasívne získava aj teplo zo slnečného žiarenia a využíva kontrolované vetranie s rekuperáciou. Tepelné čerpadlá dokážu ohriať vodu na teplotu 55 až 60 °C, najnovšie modely dokonca až 70 °C. Napriek tomu sú však štandardne vybavené elektrickou špirálou, ktorá sa používa ako náhradný zdroj tepla pri mínusových teplotách, keď by bolo používanie čerpadla ekonomicky nevýhodné. Spriemerované energetické nároky na chod samotného tepelného čerpadla za celý rok pritom obvykle nepresahujú 1/3 jeho vlastnej produkcie. Zdrojmi energie, z ktorých dokážu tepelné čerpadlá odoberať teplo, sú pôda (vertikálne vrty alebo horizontálne kolektory), voda (studne, vodné toky, vodné plochy) alebo vzduch (z exteriéru alebo z interiéru – napr. z pivnice, povaly, z vetracieho systému). Zdrojom tepla môže byť aj akumulátor, ktorý je vybudovaný na tento účel (napr. nádrž s vodou) alebo slnečný kolektor, ktorý tepelnému čerpadlu predhrieva vodu. Vysoké vstupné náklady a prakticky žiadna podpora zo strany štátu robí z tepelných čerpadiel pre väčšinu Slovákov len nesplniteľný sen. Postoj Európskej únie k využívaniu obnoviteľných zdrojov, ako aj celkový vývoj spoločnosti jasne ukazuje, že skôr či neskôr sa budú musieť vytvoriť podmienky umožňujúce masovejšie využívanie tepelných čerpadiel aj na Slovensku. 

Geotermálna energia

Pri pátraní po využiteľných zdrojoch prírodnej obnoviteľnej energie majú veľký význam špecifiká tej-ktorej lokality. Obrovský potenciál predstavuje napríklad geotermálna energia. Na Slovensku máme dokopy 25 lokalít s geotermálnymi vodami, ktoré v hĺbkach do 5 000 m dosahujú teplotu 45 až 150°, takže by dali využiť na tieto účely. Mnohé z nich sa však nevyužívajú vôbec, ani na termálne kúpele či vykurovanie skleníkov. Doteraz sa obce do takýchto investícii radšej nepúšťali pre obavy, že vstupné investície do projektu by boli vysoké a na ich návratnosť by bolo treba dlho čakať. Problémy s dodávkami ruského plynu v uplynulom roku však upozornili na to, aké výhody by priniesla nezávislosť od plynu, a postupne sa začali zvažovať aj perspektívne dlhodobé úspory, ktoré by vykurovanie geotermálnou vodou v budúcnosti prinieslo. Medzi slovenských priekopníkov vo využívaní geotermálnych vrtov na vykurovanie domácnosti patrí Galanta, nasleduje ju Šaľa a plány na ekologické a úsporné vykurovanie geotermálnou energiou už existujú aj v Seredi, vo Veľkom Mederi a o takejto možnosti uvažujú aj v Piešťanoch. Najväčší potenciál má však Košická kotlina. Výdatné horúce podzemné pramene s potenciálom približne 300 MWt sa nachádzajú len necelých 15 kilometrov od Košíc pri Ďurkove. Tieto pramene by dokázali vykurovať až 40 % Košíc. V Čechách bolo takýchto lokalít objavených 28 a medzi najvýznamnejšie projekty tohto typu patrí geotermálna elektráreň v Litoměřiciach a tiež realizácia teplárne v Děčíne.  

Veterné elektrárne

Jedným z obnoviteľných energetických zdrojov, ktoré sa u nás využívajú takisto len v malej miere, je vietor. Hoci z hľadiska čistoty získavania energie patrí k najekologickejším alternatívnym zdrojom, najväčším nedostatkom tohto prírodného živlu je jeho nestabilita a nevyspytateľnosť, ktorá je napríklad v porovnaní so slnečným žiarením omnoho výraznejšia. Nerovnomernosť a nepravidelnosť takto vyrábanej elektriny zvyčajne spôsobuje veľké výkyvy, s čím bezprostredne súvisia mnohé problémy v energetickej sieti, do ktorej sa dodáva. K ďalším nedostatkom veterných elektrární, na ktoré sa často upozorňuje, sú akustické a svetelné emisie, ktoré produkujú. Najmä pre zvýšený hluk je nutné budovať veterné elektrárne v dostatočnej vzdialenosti od osídlených oblastí. Odblesky lisov rotora zasa môžu spôsobovať nepríjemnosti ľuďom pracujúcim v cestnej aj leteckej doprave. 
K výhodám veterných elektrární patrí, že základňa ich veže zaberá minimálnu plochu, takže v ich okolí možno aj naďalej využívať poľnohospodársku pôdu takmer v pôvodnom rozsahu. Samotná výstavba veternej elektrárne spravidla netrvá dlhšie ako rok. Oveľa zdĺhavejšou fázou je ich projekcia, pri ktorej treba posúdiť parametre veterného zdroja, čo môže trvať aj niekoľko rokov. 
Pre jednotlivcov, ktorí majú záujem postaviť si malú veternú elektráreň priamo pri rodinnom dome, je dôležitý údaj o priemernej ročnej rýchlosti vetra v danej lokalite. Aby prevádzka malej veternej elektrárne bola naozaj efektívna, táto hodnota by mala byť najmenej 5 m/s.

Vodné elektrárne

Využívanie prúdu riek na roztáčanie turbín produkujúcich elektrinu nie je nijaká novinka. Vodné elektrárne sú dlhodobo celosvetovo veľmi rozšírené nielen pre jednoduchosť princípu, na ktorom pracujú, ale aj vďaka svojej mimoriadnej až 90-percentnej účinnosti premeny mechanickej energie na elektrinu. Oproti iným zaužívaným spôsobom výroby elektriny v tepelných a jadrových elektrárňach sú vodné diela z hľadiska množstva produkovaných emisií mimoriadne ekologické. Aj napriek protestom ochranárov sa napokon mnohé vodné diela, ktoré zmenili ráz krajiny a vodného toku, ukázali ako pozitívne pri zachytávaní vôd a ochrane ľudských sídel. V Čechách sa vodná energia podieľa na celkovej výrobe 3 %, pričom v rámci obnoviteľných zdrojov je to až 54 %. Na Slovensku sa hydroenergetický potenciál využíva asi na 60 % a na celkovej spotrebe elektriny sa podieľa 12 až 18 %. Najväčšie rezervy ešte ponúkajú malé vodné elektrárne, ktoré by sa dali zrealizovať na riekach Hron, Váh a Poprad. Od ich realizácie zatiaľ investorov odrádzajú vysoké investičné náklady s návratnosťou približne 20 rokov. S nárastom cien fosílnych palív a zvýšením výkupnej ceny zelenej elektriny by sa však tento postoj mohol postupne zmeniť. 


Text: Ing. arch. Anna Pálfiová
Foto: isifa.com, Dano Veselský
Zdroj: Všetko o úsporách energie JAGA GROUP

Mohlo by vás tiež zaujímať:

Foto dňa

Jednopodlažný pasívny dom odkazuje na typické vidiecke osídlenia

Mojdom.sk  odporúča

Najnovšie príspevky