Cena Wernera von Siemens za zasklený fotovoltaicko-tepelný kolektor
Cenu Wernera von Siemense za nejlepší disertační práci zabývající se technologiemi spadajícími do konceptu infrastruktura a energetika získal doktorand Ústavu techniky prostředí Fakulty strojní ČVUT v Praze, Ing. Nikola Pokor-ný, PhD. Autor disertační práce „Zasklený fotovoltaicko-tepelný kolektor“, v krátkém rozhovoru prozradil víc, než stihl při květnovém slavnostním předávání cen.
Jaké téma jste v disertační práci řešil?
Téma disertační práce byl vývoj a výzkum nového solárního prvku, který kombinuje dvě konvenční technologie. Konkrétně se jednalo o zasklený kapalinový fotovoltaic-ko-tepelný (FVT) kolektor.
Přišel nápad na toto téma ze za-hraničí nebo z univerzitního prostředí?
Téma vzešlo od mého vedoucího Tomáše Matušky, který se už problematikou solární kogenerace zabývá řadu let. Hybridní kolektory začaly být středem pozornosti výzkumných center již v 70. letech, nicméně dosud se nepodařilo přenést výzkum úspěšně do praxe zejména u zasklené kapalinové varianty, která byla předmětem disertační práce.
Jak zapadá projekt zaskleného FVT kolektoru do hodnocené kategorie Chytrá infrastruktura?
Kategorie byla „Chytrá infrastruktura a energetika“. Do kategorie bylo možné přihlašovat práce zabývající se obnovitelnými zdroji energie.
O fotovoltatických panelech asi už slyšel každý, ale systém hybridního FVT kolektoru není tak známý. Jaký je jeho princip?
Jde o kombinaci fotovoltaického panelu a fototermického kolektoru. Nový solární prvek, díky současné produkci tepla a elektrické energie, využije více dopadající sluneční energie než konvenční technologie dostupné na trhu. V současné době jsou již na evropském trhu dostupné nezasklené FVT kolektory, které jsou však výhodné zejména pro nízkoteplotní aplikace jako je předehřev studené vody či v kombinaci s primárním okruhem tepelného čerpadla. Zasklený FVT kolektor, který byl předmětem disertační práce, vykazuje významně vyšší tepelnou účinnost v aplikaci pro přípravu teplé vody. Tepelná účinnost je srovnatelná s konvenčními fofotermickými kolektory, FVT kolektor však produkuje zároveň elektrickou energii.
Instalace zasklených FVT kolektorů je v současné době ekonomicky výhodná zejména u objektů s omezenou plochou střechy a velkou potřebou tepla jako jsou bytové domy či hotely.
O kolik procent je hybridní kolektor účinnější oproti FV panelům či fototermickým kolektorům?
Při porovnání výtěžnosti energie ze stejné plochy u hybridních kolektorů s konvenčním solárním systémem, který se bude skládat z 50 % z fotovoltaických panelů a z 50 % z fototermických kolektorů, celková roční produkce tepla a elektrické energie bude přibližně o 32 % větší u hybridního řešení nežli u systému s fotovoltaickými panely a fototermickými kolektory.
Je FVT kolektor shodný s tím, který byl použit na SAWERu nebo jde o jiné řešení?
Ano, jedná se o stejný FVT kolektor. V Dubaji byly kolektory zapojeny do nestandardní aplikace, kdy kromě výroby elektrické energie pro český pavilon dodávaly teplo pro předehřev regeneračního vzduchu v jednotce pro získávání vody ze vzduchu.
Lze předpokládat, že tento typ kolektoru bude průmyslově vyráběn a osazován u nás "na každé střeše"?
Průmyslová výroba je samozřejmě náš cíl. V současné době jsme schopni v našich dílnách vyrobit opakovaně jednotlivé prototypy kolektorů o stejných vlastnostech. Teď už to chce jen sehnat firmu, která by se zhostila sériové výroby.Instalace zasklených FVT kolektorů je v současné době ekonomicky výhodná zejména u objektů s omezenou plochou střechy a velkou potřebou tepla jako jsou bytové domy či hotely. Do budoucna lze uvažovat i o nasazení pro částečné dodávky tepla do soustav zásobování teplem po vzoru dánských solárních výtopen, opět s výhodou sekundární produkce elektrické energie. Nezbytnou podmínkou v českém kontextu však bude snížení teplot vody v rozvodech centralizovaného zásobování teplem tak, aby solární výtopny s FVT kolektory mohly být v provo zu s vysokou účinností a byly tak ekonomicky konkurenceschopné.
Nyní působíte na UCEEB ČVUT, ale disertační práci jste připravoval na Ústavu techniky prostředí Fakulty strojní. Byly na ÚTP vhodnější podmínky nebo šlo jen o návaznost na předchozí studium?
První experimenty s hybridními kolektory probíhaly v Solární laboratoři na střeše Ústavu techniky prostředí na Fakultě strojní ČVUT v Praze v Dejvicích. V dalších letech jsem byl čím dál více aktivní v Univerzitním centru energeticky efektivních budov ČVUT v Buštěhradě nejen díky možnosti využívat nejmodernější laboratorní zařízení, ale i zapojením do výzkumných projektů zabývajících se právě problematikou hybridních FVT kolektorů.
Dočkal jste se užitečné spolupráce nebo zásadních rad od vedoucího Vaší práce doc. Matušky či od kolegů anebo jste si musel vše vymyslet a odpracovat sám?
Samozřejmě jsem intenzivně spolupracoval nejen s vedoucím práce, ale i s ostatními kolegy, kteří na vývoji hybridního kolektoru pracovali. Často mi také pomohli i kolegové z Fakulty elektrotechnické, například při volbě nastavení experimentů pro měření elektrické části. Vedoucí práce je, dle mého názoru, velmi důležitý zejména v úvodu doktorského studia, kdy může doktorandovi pomoci s výběrem důležitých publikací, případně konkretizací výzkumných cílů. Můj vedoucí mi pomohl nejen v úvodu, ale zároveň kriticky nahlížel na veškeré publikace, které jsem během studia napsal, což je samozřejmě taky velmi důležité.
Práce na vývoji kolektoru a na disertační práci vyžadovala hodně času. Jak Vám to snášeli doma?
Během doktorského studia se nám narodily dvě dcery, tak to bylo vcelku intenzivní. Nicméně žena byla velmi tolerantní a dala mi spoustu času práci dodělat, dlužím jí teď hodně hodin strávených s dětmi a snažím se to stále všem vynahrazovat.
V centru UCEEB se řeší mnoho perspektivních projektů. Na čem nyní pracujete?
V současné době se zabývám řadou velmi zajímavých témat. Kdybych měl některé vyzdvihnout, tak jsou to například dva evropské projekty H2020 zaměřené na problematiku energeticky plusových čtvrtí. Právě hodnocení energetických konceptů městských čtvrtí z hlediska zásobování teplem se stává čím dál častěji náplní mé práce. Mimo to se věnuji vývoji mobilního zařízení pro získávání vody ze vzduchu. S kolegy jsme nad konceptem začali pracovat již před třemi lety díky projektu TAČR Zéta, který podporoval mladé vědce. Projekt zároveň reagoval na poptávku způsobenou úspěchem zařízení S.A.W.E.R. na EXPO Dubaji. V současné době pokračujeme už s komerčním partnerem za podpory Ministerstva průmyslu a obchodu na vývoji druhé generace mobilního zařízení pro získávání vody zevzduchu v rámci projektu OP PIK Aplikace.
Zdroj: www.fs.cvut.cz