Solární soustava pro CZT

Málokterému odborníkovi v tepelné technice se může podařit skutečně propočítat dopředu, jak nám sluníčko může „zatopit“, neboť do výpočtu vstupuje řada neznámých veličin, a to nejen fyzikálních. Teprve konkrétní řešení nám odhaluje některá úskalí investice do solární techniky. V tomto směru je studie, popsaná v článku, přínosná, vytváří základ, o kterém je možné diskutovat a je nutné ocenit odvahu autora s jejím zveřejněním. Za přínos článku považuji skutečnost, že ještě dříve, než dojde k realizaci vlastního zařízení, umožňuje odhadnout ekonomický přínos.

Recenzent: Miloš Bajgar

Úvod

Využití solární energie pro přípravu teplé vody a přitápění v soustavách CZT lze využít v otopných soustavách pro vícepodlažní bytové domy v sídlišti. Článek vycházející ze zpracované studie ukazuje konkrétní variantu zpracovanou pro CZT v menším městě.

Výtopna je osazena třemi kotli na zemní plyn a jedním kotlem na dřevní štěpku. Skutečně dosahovaný maximální výkon je 12 až 13 MW. Celkový počet napojených bytových jednotek je 1542, což představuje cca 3800 až 4100 obyvatel.

Nejpodstatnějším rysem uvažované solární soustavy je kombinace klasického velkoplošného kolektorového pole na plochých střechách budov a stávajícího zdroje tepla – výtopny. Další výhodou je přenos tepla soustavou CZT, při kterém je zajištěna částečná akumulace tepla ze solárních kolektorů a při vyregulované soustavě i konstantní a dostatečně nízká teplota zpátečky umožňující zvýšit tepelné zisky solární soustavy. Soustavy mohou být navrženy jako kombinované, tzn. že nejen připravují teplou vodu, ale pokrývají i část tepla pro vytápění a chlazení, aniž by docházelo v letním období k přebytkům.

Výtopna, díky solárnímu teplu, sníží v letním období také spotřebu dřevní štěpky. Zlepší se provoz štěpkového kotle, neboť odstávky v letním období budou méně časté a zvýší se účinnost spalování.

Osazením kolektorů na ploché střechy bytových domů dojde k prodloužení životnosti krytin, jelikož přímé sluneční záření bude stíněno s tím, že stíny jsou pohyblivé. Zastíněním střechy se také zlepší letní vnitřní klima v podstřešních bytech.

Bilance tepla a současného provozu

Pro návrh solární soustavy jsou důležité především tepelné bilance v letním období, kdy solární energie může pokrývat v závislosti na slunečním svitu až 95 % potřebného topného výkonu kotelny. Krátkodobý přebytek bude akumulován ve vyrovnávacím zásobníku.

Sezónní bilance vyrobeného a prodaného tepla je uvedena v tab. 1 a vychází z měření dodavatele tepla. Rozdíl obou hodnot představuje tepelné ztráty rozvodů tepla. Tepelné ztráty všech rozvodných potrubí činí v topné sezóně 8 až 22 %, kdežto v letním období (květen až září) 33 až 48 % vyrobeného tepla.

Tepelná bilance za letní období je vidět v tabulce, a to ve dvou variantách. V prvé je hodnoceno období červen až srpen, kdy se jedná pouze o přípravu teplé vody, kdežto v květnu a v září se již projevuje vliv přitápění.

Koncepce využití solární energie

Návrh solárních soustav pro centrální zásobování teplem si vyžaduje konkrétní přístup. Nejedná se o samostatné solární zařízení pro jednu budovu, ale o zařízení spolupracující se soustavou CZT ve městě se zahuštěnou zástavbou. V těchto případech se používají velkoplošné soustavy. Jsou specifické nejen oběhem teplonosné látky, ale také akumulací tepla a rozsahem absorpční plochy kolektorů. Výhodné jsou nižšími měrnými investičními náklady, snadnější obsluhou a větší spolehlivostí soustavy. Velkoplošné kolektory se vyrábějí s plochou v rozsahu 6 až 18 m² a mají vnitřní hydraulické zapojení odlišné od maloplošných s plochou cca 2 m².

Běžnou součástí velkých solárních zařízení je akumulace solární tepelné energie. Jedná se často o rozměrný prvek, investičně náročný, který se obtížně umísťuje do jednotlivých stávajících objektů. V daném případě tento prvek v jednotlivých bytových objektech odpadá, jelikož solární zařízení jsou integrována do sítě CZT a solární teplo je v případě potřeby ukládáno do vyrovnávacích zásobníků ve zdrojích tepla (výtopna, kotelna).

Všechny velké solární soustavy, které by mohly sloužit jako vzor, jsou provozovány technikou „nízkého průtoku“, tzv. Low-Flow. Tyto soustavy mají značně snížený průtok oproti malým soustavám, 15 až 18 l/(h·m²⁾ vůči 40 až 60 l/(h·m²). Jedná se o průtok v primárním okruhu kolektorů s nemrznoucí směsí, kde se při tomto výrazně sníženém průtoku projevuje řada rozdílů, které se stávají výhodnými, jsou-li jim přizpůsobeny všechny komponenty soustavy. Při sníženém průtoku se zvyšuje teplota kolektoru, a to až o 40 až 50 °C. Podaří-li se tuto teplotu převést přímo do horní části zásobníku, pak má spotřebitel k dispozici velmi rychle teplou vodu na požadované úrovni, což vede ke zkrácené době případného dohřívání. Aby se tato výhoda plně využila, náleží k Low-Flow konceptu logicky zásobník s nabíjením ve vrstvách (stratifikací).

U Low-Flow systémů mohou být použity trubky s menším průměrem, což vede nejen k menším tepelným ztrátám potrubí, ale i k materiálovým a cenovým úsporám.

Důležitý rozdíl oproti provozu v High-Flow systému malých soustav je v hydraulice a řazení kolektorů, zejména u středních až velkých soustav. Zatímco u High-Flow jsou kolektory řazeny převážně paralelně a jen málo do série (za sebou), je tomu u Low-Flow systému právě opačně. Sériové řazení vede k větší tlakové ztrátě kolektoru, kterou musí čerpadlo překonat. Přesto, díky výrazně menšímu průtoku solární kapaliny, zvláště u velkých kolektorových polí, je potřebný i menší výkon čerpadla než u High-Flow.

Na účinnost tepelného výměníku v solárním okruhu jsou kladeny velké požadavky. Proto se u velkých Low-Flow soustav v současnosti téměř bez výjimky používají samostatné vnější deskové výměníky vzhledem k několikanásobně vyššímu měrnému prostupu tepla. Při optimálně vyladěných komponentech a zejména dobrém vrstvení tepla v zásobníku, jsou oproti High-Flow systému možné o 5 až 15 % vyšší výnosy. U velkých soustav je akumulace řešena centrálním krátkodobým zásobníkem ve zdroji tepla pro cca 1 až 2 dny. Jeho měrná velikost vůči kolektorovému poli je menší než u jiných provedení, nicméně musí být použit. Důležitá je velmi nízká rychlost teplonosné látky proudící vestavbami v zásobníku. Tepelné izolace v těchto případech vycházejí nižší než u dlouhodobých, přesto by tloušťka neměla v žádném případě poklesnout pod ekonomické minimum.

Spotřeba teplé vody se u různých lokalit různí, proto je pro návrh soustavy výhodné použít výsledků přesného měření spotřeb TV.

Stupeň pokrytí potřeby a energetický zisk solárního zařízení

Stupeň pokrytí potřeby vyjadřuje podíl solární energie na celkovém množství energie vynaložené na ohřev vody. Příslušná hodnota se udává v procentech. Stupeň pokrytí potřeby (solar faction – SF) představuje míru úspor nakupovaných zdrojů energie a je to nejdůležitější ukazatel solárních zařízení, i když ne jediný.

SF = Qsol / Qzus 100 [%]

• Qsol … energie získána ze solárního záření – využitelná
• Qzus … celková potřeba energie v daném období

Pokud by stupeň pokrytí potřeby ze solárních zdrojů činil 100 %, dodávalo by veškerou energii solární zařízení, při 0 % by všechna dodaná energie pocházela z konvečního otopné soustavy. ­Reálně dosažitelný roční stupeň pokrytí potřeby činí u přípravy teplé vody ve vícebytových domech 30 až 60 %. Nevýhodou při vysokém stupni pokrytí potřeby jsou přebytky energie v letním období a z toho plynoucí nutnost odstávky zařízení. V popisovaném projektu stupeň pokrytí potřeby nedosahuje 50 %, proto jsou odstávky minimální až nulové, a zařízení je tedy lépe využito. Doba amortizace vložených prostředků je u těchto zařízení všeobecně kratší. V létě však energie ze solárních zařízení plně nepokryje spotřebu, což znamená, že doplňkové konvenční zařízení je v provozu i v letním období, se sníženým využitím a může to znamenat zkrácení doby životnosti kotle.

Maximální množství energie slunečního záření dopadajícího na vodorovnou plochu činí v našich zeměpisných šířkách asi 1100 kWh/m². Při přeměně energie slunečního záření na teplo však dochází ke ztrátám. Solární zařízení tak dosahují využitelného „energetického zisku“ asi 300 až 650 kWh/m². Tato hodnota závisí v prvé řadě na dimenzování kolektorové plochy. Předimenzovaná hodnota sama o sobě ještě nic nevypovídá o množství skutečně využitelné solární energie na výstupu ze zařízení, protože zde ještě musíme počítat se stagnací, ztrátami při akumulaci a zhoršením účinnosti kolektorů. Solární zařízení s vysokým solárním pokrytím tedy může být ekonomicky ztrátovější, než zařízení s menším pokrytím. Solární zařízení proto nemůžeme hodnotit jen podle stupně pokrytí potřeby nebo solárního zisku, nýbrž je nutno znát oba parametry.

Koncepce solární soustavy

Především dlouhodobě konstruktivní a vstřícné obchodní vztahy dodavatele tepla a odběratele tepla umožňují vznik solární soustavy pro přípravu teplé vody a přitápění. V daném případě se jedná o kombinovanou soustavu s celkovou kolektorovou plochou 1220 m². Solární soustava bude rozdělena na dva subjekty. Každý partner zainvestuje svou část. Solární teplo z kolektorů bude dodáváno do zdroje tepla – výtopny, kde bude centrální řízení a krátkodobá akumulace o celkovém objemu 80 m³. Kolektorové pole soustavy bude rozděleno na subjekty následovně:

• Výtopna – 770 m² brutto – dodavatel tepla
• Obyt. dům – 450 m² brutto – odběratel tepla
• Celkem 1 220 m² brutto

Bytový dům využije teplo ze svého kolektorového pole pro přípravu teplé vody a přitápění. Vzhledem k tomu, že v bytovém domě není prostor pro umístění akumulace, bude teplo tepelnou sítí odváděno do centrální akumulace v kotelně, vzdálené cca 100 m. Stejné množství tepla se vrátí tepelnou sítí zpět pro přípravu teplé vody a přitápění domu. Investiční náklad solární soustavy v obytném domě se tímto opatřením sníží o 25 až 35 %.

Výtopna bude mít solární pole umístěné na střechách výtopny a ve dvoře areálu výtopny. Na střechách bude umístěno 510 m², na terénu ve dvoře pak 260 m². Akumulace solárního tepla se umístí ve výtopně a bude vyrovnávat jak okamžité přebytky tepla solární soustavy, tak přebytečný výkon kotle na štěpku, čímž se příznivě sníží počet period najíždění tohoto kotle. Zásobník je beztlaký, teplovodní.

Solární teplo bude přednostně předáváno do tepelné sítě, pouze menší přebytky se krátkodobě uloží. Přednost ve vy­užití bude vždy dána solární energii. Vzhledem k tomu, že celkový počet bytů zásobovaných teplem z výtopny je 1542, provoz bude rovnoměrný a spolehlivý.

Sluneční záření

Solární zisky na plochu skloněnou pod úhlem 30° orientovanou k jihu jsou v letním období o cca 12 % vyšší než na vodorovnou plochu, v celoročním průměru pak o cca 20 % více. To představuje průměrný solární svit na plochu skloněnou 30° cca 1250 až 1300 kWh/(m^2·rok). Výkyvy mezi jednotlivými roky z měření v průběhu 12 let (1993 až 2004) jsou ±4 % odpočteme-li maximální a minimální hodnotu, celkově pak ±9 %. Kolísání tedy není příliš významné.

Solární pole – výtopna

Orientace plochých střech výtopny je 4° jihojihozápadně, což je přímo ideální. Úhel naklonění všech kolektorů bude zvolen 30°. Uchycení se předpokládá do konstrukce střechy bez zatěžujících betonových bloků, které by příliš zatížily lehkou střechu. Váha samotných kolektorů je 23 až 24 kg/m².

Rozmístění kolektorů respektuje nástavbu. Uprostřed bude ponechána ulička pro obsluhu a kontroly. Pole bude rozděleno do větví A a B po cca 60 až 85 m² absorpční plochy. Tím se zkrátí přípojné potrubí na minimum, neboť kolektory tvoří části jednotlivých větví.

Kolektorové pole C je umístěno na ploše dvora na západní straně pozemku. Sklon kolektorů i rozteče jsou stejné pro všechna pole, tj. 30° a 3,7 až 3,9 m. V tomto případě je výhodnější uložit kolektory na betonové patky, volně umístěné na terénu. Propojovací potrubí bude vedeno volně nad terénem.

Solární pole – obytný dům

Plocha střechy panelového domu má celkem 1394 m² (11,8 × 118 m). Na tuto plochu je možno umístit max. 450 m² (brutto) velkoplošných kolektorů. To představuje absorpční plochu cca 410 m². Kolektorová plocha bude rozdělena na dvě stejné poloviny po 180 m², eventuálně 225 m² celkové plochy (podle konkrétních možností umístění kolektorů). Sklon kolektorů je 30°. Obě poloviny pole budou napojeny do předávacích stanic.

Kolektorové pole na jihozápadním konci budovy bude vzdáleno od sousední výškové obytné budovy cca 36 až 39 m. Při převýšení budovy 17 m nad středem kolektorů dojde v období listopad až leden k zastínění 2 řad kolektorů, což činí 6 % celkové kolektorové plochy. Vzhledem k tomu, že v této době je solární zisk pouze 4,6 % celoročního množství, bude ztráta slunečního zisku cca:
0,06 × 0,046 = 0,0028 tj. cca 0,3 %.

Celoroční přínos této plochy činí 5,7 % celkového ročního množství. Umístění kolektorů až k jihozápadnímu konci střechy je mnohonásobně přínosnější než zimní ztráta.

Návrh solární soustavy

Výtopna zásobuje celkem 1542 bytových jednotek. Pouze pro přípravu teplé vody s cca 45 až 50procentním ročním solárním pokrytím by bylo zapotřebí 2900 až 3400 m^{2 absorpční kolektorové plochy,} pro kterou však na střeše není dost ­místa.

Solární soustava bude tvořit jeden funkční celek. Tepelná energie z kolektorových polí bude přivedena do solární strojovny ve výtopně, kde bude umístěna akumulace. Objem akuzásobníku pro solární teplo bude 30 m³.

Výkon solární soustavy závisí kromě solárního záření na teplotě zpátečky ze sítě. Bylo dojednáno, že stávající deskové výměníky budou zbaveny inkrustací, čímž se teploty zpětné vody sníží o cca 10 až 12 °C. To již je významné. V současné době se teploty zpátečky pohybují v průměru 57 až 58 °C s krajními hodnotami 55 až 62 °C. Snížení na cca 40 až 45 °C by bylo ideálním stavem.

Solární technologie kombisoustav

Využitím poznatků z realizací velkých solárních soustav se dospělo ke koncepci s nízkým průtokem, která je ekonomičtější vzhledem k investičním nákladům i provozu. Nízký průtok umožňuje použít trubky o cca 2 dimenze menší. Velkoplošné soustavy jsou sestavovány z kolektorů o ploše 6 až 18 m2, nejčastější rozměr bývá 6 × 2 m, even­tuálně 5 × 2 m. Jejich hydraulika umožňuje zapojení 6 až 8 ks kolektorů do série, která tvoří jednu větev, čímž zcela odpadá část potrubí na střeše, kterou by si vyžádala instalace z kolektorů s malou plochou.

Oběhová čerpadla jsou menší a levnější, spotřebují méně elektrické energie, protože čerpají menší oběhové množství tekutin.

Hlavní přednost Low-Flow systému (nízký průtok) představuje i při krátkém slunečním svitu dosažení teplot 60 až 70 °C, které umožňují ohřát vodu na potřebnou teplotu, a tím ušetřit primární energii (palivo). Po cca 10 až 15 minutách je možno již využívat solární energii, což u klasických systémů možné není. To vše je podmíněno úpravou solárního zásobníku. Instalují se stratifikační vestavby, které umožňují ukládání tepla do různých výškových úrovní podle teploty vstupní vody. Nejvyšší teplota je nahoře a může být ihned odebírána. Nejnižší teplota je u dna a je odebírána jako vstup do kolektorů. Při průtoku kolektorem je dosahován rozdíl teplot 20 až 45 °C v závislosti na intenzitě solárního záření. Průtok je v závislosti na rozdílu teplot regulován. Používána jsou oběhová čerpadla s elektronickou regulací otáček, a tedy výkonu.

Velkoplošné kolektory mají speciálně upravené hydraulické zapojení, které umožňuje potřebný průtok při větších sériích kolektorů, a tím optimální tla­kovou ztrátu a také rozdíl teplot. ­Absorpční plocha je selektivní a běžně dosahuje hodnot a = 85 %, e = 0,05. ­Kolektory výrazně zrychlují montáž, která se provádí autojeřáby na připravené uložení. Například plochu kolektorů 400 m² je možno osadit během 5 až 6 hodin.

Možné stagnační stavy (bez průtoku látky kolektory) si vyžadují odborný návrh expanzní nádoby, která vychází výrazně větší, než u obdobných otopných soustav. Důležité jsou oddělovací nádoby, které chrání membrány expanzních nádob před vysokými teplotami na primární straně. Řízení zajišťuje speciální software, který bere ohled na algoritmy potřebné pro nízký průtok a také rozsah soustavy. Přizpůsobuje se pro každý jednotlivý projekt.

Investiční náklady

Ve stupni studie lze určit s dostatečnou přesností plochu potřebného kolektorového pole, které je vodítkem pro výpočet investičních nákladů na solární soustavu. Významný vliv má způsob a velikost akumulace solární energie, který je nutno vždy zohlednit. V případě obytného domu jsou zahrnuty náklady na čistění deskových výměníků od inkrustací a případné úpravy DPS pro snížení teploty zpáteček. Započteno je standardní uložení kolektorů, které v praxi musí upřesnit statik, ale v případě úprav by se nejednalo o zásadní změny. Montáž kolektorových ploch se uvažuje pomocí autojeřábů na připravené uložení. Akumulační zásobník bude sestaven na místě z vyrobených a povrchově upravených dílů. Investiční náklady jsou vypočteny v cenové hladině 2009. Následující přehled zahrnuje dodávky, montáž včetně uvedení do provozu.

Výtopna

• Kolektorové pole vč. montáže (770 m²) – 7 680 tis. Kč
• Uložení kolektorů, propojení – 1 102 tis. Kč
• Potrubí, strojovna – 2 010 tis. Kč
• Akumulace tepla – 640 tis. Kč
• MaR, PC, SW – 570 tis. Kč
• Motorická instalace – 380 tis. Kč
• Stavební pomocné práce – 270 tis. Kč
• Celkem – 12 652 tis. Kč bez DPH

Měrný náklad na m² celkové kolektorové plochy vycházel 16,8 tis. Kč/m².

Obytný dům

• Kolektorové pole vč. montáže (450 m²) – 4 390 tis. Kč
• Uložení kolektorů, propojení – 660 tis. Kč
• Potrubí, strojovna – 915 tis. Kč
• Akumulace tepla ve výtopně, MaR, PC, SW – 340 tis. Kč
• Motorická instalacev195 tis. Kč
• Stavební pomocné práce – 85 tis. Kč
• Celkem – 6 585 tis. Kč bez DPH

Při investici se nepočítá s obnovou krytiny střechy. Nové uložení stávající krytinu nepoškodí. Měrný náklad vychází na 14 900 Kč/m² celkové plochy kolektorů, jelikož akumulace tepla je zahrnuta v solární soustavě výtopny. V bytovém domě bude pouze zařízení primárního okruhu, tj. deskový výměník, ­oddělovací nádoba, expanzní nádoba, doplňování a MaR.

Solární zisk soustavy a solární pokrytí

Výtopna – obytný dům

Jako minimální solární zisk kolektorů je možno uvést 410 kWh/(m²·rok), což závisí na provozním středním rozdílu teplot a solárním pokrytí. V případě výtopny uvažujeme střední teplotu v absorbéru 60 až 70 °C. Bude-li zpátečka na úrovni 42 až 45 °C, můžeme počítat s nižší teplotou absorbéru 60 °C, a tím i vyšším solárním ziskem. Pro studii však uvažujeme stávající teplotu absorbéru 70 °C.

Roční solární zisk vychází poměrně vysoký, neboť je zajištěn kontinuální odběr tepla s malými výkyvy, které vyrovnává krátkodobá akumulace. Vyšší teplota u absorbérů s vysoce selektivním povrchem již nehraje tak zásadní roli.

Okamžitý výkon solárního pole o celkové ploše 770 m² bude v závislosti na intenzitě solárního záření a teplotě absorbéru, max. 300 až 400 kW. Kolektorová plocha na obytném domě může mít maximální výkon 140 až 190 kW. Okamžitý přebytek výkonu se automaticky uloží do solárního vyrovnávacího zásobníku ve výtopně. Pro další úvahy vycházíme ze solárního ročního zisku.

• Výtopna – 335,21 MWh/rok
• Bytový dům – 195,90 MWh/rok
• Celkem – 531,11 MWh/rok, tj.1912 GJ/rok

V letním období (květen – září) činí solární zisk 67 % celoročního množství tj. 355,8 MWh tj. 1281 GJ. V tomto období je prodej tepla pro přípravu TV a přitápění celkem 9927,6 GJ. Solární pokrytí bude cca 1281/9927,6 = 12,9 %. V měsíci červnu až srpnu pak pokrytí vychází 788,9/3781,6 GJ = 20,9 %.

Z výtopny je zásobováno 1542 bytových jednotek s cca 3800 obyvateli. Pro 50% solární pokrytí potřeby tepla pro přípravu teplé vody by bylo zapotřebí cca 3500 až 4000 m² kolektorové plochy, tedy více, než je k dispozici. Nicméně i tento krok ukazuje, že solární zdroje mohou sehrát důležitou roli při využívání obnovitelných zdrojů ve městech ve spojení s CZT, byť v některých případech to bude vyžadovat spolupráci více investorů.

Ceny solární energie

Náklady spojené se získáváním solární tepelné energie je možné ve studii získat pouze výpočtem ze známých ukazatelů. Stálou položkou jsou čerpací práce primárního a sekundárního okruhu. Servisní práce a údržba budou zpočátku minimální až nulové, po letech se objeví, ovšem v hodnotách podstatně nižších než je běžné. Nejvýraznější položkou jsou odpisy zařízení.

Přehled ročních provozních nákladů:

• Čerpací práce – 58 tis. Kč; 58 tis. Kč
• Servis – 62 tis. Kč; 62 tis. Kč
• Údržba – 95 tis. Kč; 95 tis. Kč
• Odpisy IN – 221 tis. Kč^*; 866 tis. Kč^x
• Součet – 436 tis. Kč; 1081 tis. Kč

^*) Se státní podporou 75 % z znatelných nákladů
^x) Bez státní podpory

Z uvedených podkladů vychází následující ceny:

• a) cena = 228,00 Kč/GJ, tj. 0,82 Kč/kWh_tep (bez DPH) s podporou
• b) cena = 565,40 Kč/GJ, tj. 2,04 Kč/kWh_tep (bez DPH) bez podpory

Vypočtená cena je bez zisku. Pokud by byla soustava realizována s nevratnou dotací investorům, kteří jsou nepodnikatelskými subjekty (například bytová družstva, společenstva vlastníků bytových jednotek), a kteří mohou čerpat podporu z operačních programů, snížil by se investiční náklad a cena tepla by vyšla nižší než průměrná cena z CZT 544,1 Kč/GJ.

Na závěr

Zásadní otázkou týkající se tohoto projektu, ale i současně většiny projektů využívajících obnovitelné zdroje energie je, zda musí být využití těchto zdrojů podporováno. Oponenty se požaduje, aby tržně konkurovaly fosilním zdrojům energie, jejichž ceny jsou však skrytě dotovány. Vzniká to tím, že v jejich cenách nejsou zahrnuty škody na životním prostředí vlivem vypouštěných znečisťujících látek, škody na zemědělské rostlinné výrobě, ve snížené produkci i kvalitě dřeva v lesních porostech, na mimoprodukčních funkcích lesa, škody na zdraví lidí, škody ze zvýšené koroze a destrukce stavebních materiálů atd. a pochopitelně také škody na změně klimatu vlivem CO₂. Tyto škody jsou doposud hrazeny z příjmů státního rozpočtu, tedy od všech subjektů. Například je nenápadně po drobných částkách platíme ve zvýšeném využívání léků, ale i v takových maličkostech, jako jsou zvýšené náklady za úklid prachu, opravy ochranných nátěrů atd. Proto považuji za rozumné, že část finančních prostředků získaných od daňových plátců je využívána na podporu výzkumu. V řadě „dotovaných“ projektů jde o výzkum v praxi, který se, včetně souvislostí s netechnickými a společenskými problémy, v laboratorním měřítku provést nedá.

Poznámka recenzenta

Na základě vlastních zkušeností připojuji pár poznámek, které mohou čtenářům přispět k utřídění poznatků o využití solární techniky na panelových domech v systémech centralizovaného zásobování teplem. Neboť v tomto sektoru neplatí jen fyzikální zákony, ale zejména zákony ekonomické a zákony mezilidských vztahů. Podle údajů obsažených v článku autora je možné učinit několik závěrů (viz též tabulka):

• Pokud na instalaci zařízení nebude získána dotace, oproti průměrné ceně tepla se bude každým rokem generovat provozní ztráta ve výši cca 40 700 Kč.
• Realizací navržené solární soustavy se ročně oproti průměrné ceně tepla ušetří 604 400 Kč. Při celkovém investičním nákladu 19 237 000 Kč vychází doba návratnosti zařízení 31,8 let, s uvažovanou 75 % dotací pak 8,0 let. Bohužel i „dotovaná“ návratnost 8,0 let je výrazně za hranicí návratnosti, o které je většina investorů ochotná uvažovat.
• Jako kritický bod investice do popsaného solárního zařízení vidím uzavření dohody mezi dodavatelem tepla a jeho odběratelem, tedy nejspíše majitelem zdroje tepla na jedné straně a na druhé města či obce, bytového družstva a nebo společenství majitelů bytových jednotek. Pro smluvní ujednání je nutné vyřešit způsob měření množství tepla skutečně dodaného slunečními kolektory do vody, jeho využitelnosti dané teplotou, garantovat jeho přednostní využití, a především stanovit obvyklý odběrový profil tepla, který zásadním způsobem ovlivní ekonomiku. Vyřešit tyto smluvní problémy není lehké například ani v projektech financovaných z úspor energie, formou energetických služeb tzv. EPS, kde stojí proti sobě subjekty, které se chtějí dohodnout a jejichž rozhodnutí není podřízeno družstevní nebo jiné formě kolektivního rozhodování.
• I perfektní technické řešení, pokud se v praxi začne potýkat s nejistotou v ekonomické a právní oblasti, může narazit. Tyto nejistoty z části vytváří daná úroveň ceny tepla. Pokud si představíme investici do alternativní technologie zdroje tepla a roční úspory provozních nákladů s ní spojených, snadno zjistíme, jaká by musela být cena tepla, aby to bylo ekonomicky obhajitelné. Současní investoři považují za optimální dobu návratnosti v rozmezí 3 až 5 let. Z toho vyplývá, že je nutné hledat soustavy CZT s vyšší než průměrnou cenou tepla. V Česku se, podle údajů ERÚ, vyskytují soustavy, kde se ceny tepla vyšplhaly i nad 800 Kč/GJ.
• Moje zkušenosti jsou spíše negativní, ale to neznamená, že popsaná studie nemá šanci na úspěch, pokud investor přistoupí na danou míru rizika, že dotaci nemusí získat, bude mu vyhovovat delší doba návratnosti. Výhodou bude, pokud půjde o investici v CZT pracujícím s vyšší cenou, než je celostátní průměr.

Podmínkou dlouhé životnosti je kvalitní technické řešení, jehož detaily nejsou v článku popsány. Z řady doporučení proto zmíním alespoň jedno. K poškození kolektorových polí vzrůstem tlaku může dojít i nesprávným umístěním pojistných ventilů ve strojovně. Při umístěním pojistných ventilů přímo za kolektory se musí řešit otázka svodu a likvidace nemrznoucí směsi, kterou není možné pustit do kanalizace.

Je dobré, že o autorem navrženém řešením bude možné na základě zveřejnění v časopise veřejně diskutovat a každý si může udělat závěr podle svého vztahu k ekonomice a životnímu prostředí.

---

Solar thermal system for district heating

The author describes the technical design of solar thermal system for district heating system. Included are design principles of large solar systems. Projects in this scale must be properly evaluated economically in advance. The real price of energy from a solar thermal system must be compared with other energy prices in the market. This type of project can be supported by a grant.

Keywords: solar thermal system, district heating, large scale solar system