Dvouletý provoz nové administrativní budovy ve standardu nZEB potvrdil dosažitelnost stanovených cílů

V předcházejícím vydání jsme představili kancelářskou budovu společnosti Fenix Trading v Jeseníku ve standardu nZEB, která od svého otevření v červnu 2016 průběžně ověřovala spolupráci fotovoltaiky, elektrického sálavého vytápění a bateriového úložiště. Testovací provoz loni skončil a v závěru roku 2018 bylo možné nasbíraná data detailně vyhodnotit.

Spotřeba elektrické energie

Za období 2017/2018 celková roční spotřeba budovy činila 23,4 MWh·a^–1 (74 kWh·m^–2·a^–1). Výpočtový předpoklad pro návrh HFV systému přitom byl 27 MWh. Z bateriového úložiště bylo odebráno 4,0 MWh·a^–1 a budovou přímo využito 2,9 MWh·a^–1, rozdíl ve výši 1,1 MWh lze považovat za export mimo budovu. Z pohledu solárního pokrytí (soběstačnosti) se budova v letních měsících pohybovala v rozmezí 50–70 % v závislosti na potřebě a výrobě energie. V dílčích spotřebách energie byla absolutně dominantní dílčí spo­třeba energie na vytápění ve výši 10,5 MWh·a^–1 (33,3 kWh·m^–2·a^–1), což představuje cca 44 % celkové spotřeby energie budovy. Dalšími dominantními, ale stálými spotřebami byla zásuvková spotřeba energie a energie na provoz serverů, zabezpečovacích zařízení, apod. Tato roční spotřeba dosahuje 7,9 MWh·a^–1 (25,1 kWh·m^–2·a^–1) a její podíl byl 32 % z celkové roční spotřeby energie.

Vytápění

Zajímavým vývojem prošla spotřeba energie na vytápění, jejíž podíl na celkové spotřebě rok od roku klesal. Vliv na spotřebu mělo samozřejmě počasí, ale zásadní bylo i optimální provozní nastavení všech systémů budovy. Z hlediska počasí byla první zima nejchladnější (průměrná teplota v sezoně 2016/2017 byla 1,1 °C, což je v Jeseníku hodnota cca o 2 °C nižší, než je dlouhodobý normál), další dvě zimy už byly teplejší a měly podobnou průměrnou teplotu: 2,1 °C za topné období 2017/2018) a 2,8 °C v poslední topné sezoně 2018/2019. V první topné sezoně (2016/2017) byla spotřeba elektrické energie na vytápění zatím nejvyšší a tvořila až 48 % z celkové spotřeby energie budovy. Důvodem vyšší spotřeby v prvním roce provozu nebylo jen chladnější počasí, projevily se i dětské nemoci projektu. Například automatický režim venkovních žaluzií bránil v prvních měsících provozu využití plánovaných tepelných zisků. Poznatky a nasbíraná data z prvních dvou topných sezon se plně uplatnily v posledním topném období 2018/2019, kdy došlo k významnému poklesu potřeby energie na vytápění. Důvodem poklesu byly samozřejmě teplejší zimy, to by však na tak výrazné snížení spotřeby nestačilo. Hlavní úspory přinesly jak vyšší tepelné zisky z oslunění – zde se projevila výhoda decentralizovaného systému elektrického sálavého vytápění, tak zejména optimální nastavení útlumové (noční) tep­loty. Tato optimalizace útlumové teploty vyplynula z testů, které probíhaly na konci topné sezony 2017/2018 a v jejichž rámci se měřilo, který provozní režim komfort/ útlum je z hlediska spotřeby energie na vytápění nejefektivnější. Tedy zda je ekonomičtější v noci netopit, nebo jen minimálně a pak akceptovat vyšší ranní špičku, nebo kam až nenechat objekt ochladnout. Testovaly se různé režimy – od udržování konstantní teploty po celých 24 hodin, až po nastavení nočního útlumu o cca 5 °C. Nejlépe pak vycházel útlum o 2 °C. To se také plně projevilo ve spotřebě energie na vytápění během topné sezony 2018/2019 – spotřeba energie na vytápění v této zatím poslední topné sezoně byla objektivně nejnižší za celou dobu provozu objektu. Energetické nároky na vytápění se v otopné sezoně 2018/2019 (říjen – únor) snížily o 27 % (ve srovnání se stejným obdobím v letech 2017/2018) a vůči první topné sezoně 2016/2017 byly nižší až o třetinu (o 34 %)!

Provoz bateriového úložiště

Bateriové úložiště se ukázalo jako velmi flexibilní nástroj optimalizace spotřeby budovy v průběhu 24hodinového cyklu, prokázala se také jeho schopnost práce s ohraničeným příkonem při uspokojení všech potřeb. Budova mohla být i v zimním období provozována s jističem 3 x 25 A, ačkoliv by jí výkonově odpovídal spíš jistič 3x 40 A.

Kvalita vnitřního prostředí

V budově byly po celou dobu testovacího provozu monitorovány parametry vnitřního prostředí v rozsahu měření teploty vzduchu, relativní vlhkosti vzduchu, těkavých organických látek (VOC) a koncentrace CO₂. Teplota vzduchu a relativní vlhkost vzduchu byla snímána ve všech prostorách, CO₂ a VOC byly navíc monitorovány pouze v kancelářích. Budova splňovala nejvyšší kategorii vnitřního prostředí I pro teplotu vzduchu a koncentraci CO₂ po většinu provozní doby.

Ideální provozní režim

Během uplynulých dvou let provozu byla budova a její technické systémy provozně nastaveny na ideální provozní režim – vzhledem k požadovanému stavu vnitřního prostředí. Na základě zjištění a dílčích experimentů byla provedena některá specifická nastavení a současně vznikla sada doporučení pro systém vytápění, VZT, chlazení a dalších provozních systémů. Podrobnou hodnoticí zprávu vypracovali pracovníci UCEEB Praha v prosinci 2018 a vedení holdingu Fenix ji má k dispozici a její závěry prezentuje na odborných konferencích a seminářích.

Testy chování administrativního centra za běžných nebo mezních stavů

V květnu 2018 proběhly v Jeseníku testy ČEZ distribuce, v jejichž průběhu se měřilo chování administrativního centra za běžných nebo mezních stavů – například „vyhlazený“ diagram odběrového místa vůči distribuční síti, ostrovní provoz bilanční (s připojením k síti), distributorem vynucená dodávka elektrické energie do sítě, omezení přetoku výkonu z FVE do sítě na předem domluvenou hodnotu instalovaného výkonu FVE nebo distributorem omezená spotřeba na předem dohodnutou mez. Testy prokázaly, že uvedený koncept je schopen účinně kooperovat v rámci budoucích „smart grids“, i současného řízení DS pomocí HDO.

Obr. 6 • Hodnocení koncentrace CO₂ pro budovu FOC v Jeseníku

Budoucnost je ve spojení elektrického vytápění, fotovoltaiky a chytré akumulace energie

Akumulační systémy se postupně stávají součástí nově stavěných budov, zejména tam, kde je zároveň umístěna fotovoltaická elektrárna a instalováno velkoplošné elektrické vytápění, případně vytápění elektrickými sálavými panely. Ostatně i výsledky z provozu administrativního centra Fenix Trading v Jeseníku dokazují, že decentralizovaná výroba elektřiny ve spojení s její akumulací má potenciál výrazně snížit spotřebu a zvýšit energetickou nezávislost provozovatele.

Akumulační energetické stanice a jejich uplatnění v průmyslu, obchodu i výstavbě pro bydlení

Společnost Fenix Group má zájem o hladký rozvoj tohoto konceptu, a proto na jaře 2016 spoluzaložila a financuje rozvoj startupu AERS s.r.o. Jednou z klíčových zájmových oblastí tohoto startupu je vývoj, výroba a podpora distribuce akumulačních energetických stanic, což jsou zařízení, sloužící k akumulaci elektrické energie, s využitím energie získané z distribuční sítě i OZE a řízeným využíváním vlastní spotřeby. V současnosti je v provozu ve výrobním areálu Fenix Group velké bateriové úložiště pro zajištění bez výpadkové dodávky energie a snížení energetických odběrových maxim. V této části projektu bude ČVUT UCEEB zajišťovat dlouhodobý monitoring a konzultace při testování integrace velkého úložiště do průmyslové výroby.

Pro rodinné domy má nyní AERS v nabídce výkonovou akumulační stanici AES 10 a její výkonovou optimalizaci, stanice AES 6. Křest této bateriové akumulační stanice, a s ním spojené představení modulárních akumulačních stanic od společnosti AERS, se uskutečnil v září 2018 v průběhu veletrhu FOR ARCH. Další veletržní prezentací byla expozice AERS na konferenci Smart Energy Forum na začátku listopadu. Začátkem roku 2019 se nová akumulační stanice stane součástí několika připravovaných pilotních projektů. Jedním z nich je další společný projekt Fenix Group a ČVUT UCEEB, který se připravuje v oblasti rodinných domů. Kromě obou uvedených partnerů se do něj zapojí i další subjekty.