Ako efektívne vykurovať rodinný dom s takmer nulovou potrebou energie?

Aký zdroj energie potrebnej na vykúrenie domu s takmer nulovou potrebou energie je pri zohľadnení širších faktorov naozaj cenovo efektívny?

Zmena klímy je jednou z najdôležitejších výziev súčasnosti pre ľudstvo a životné prostredie. S jej riešením by mala pomôcť Parížska dohoda, ktorej hlavným cieľom je udržať zvyšovanie priemernej celosvetovej teploty výrazne pod 2 °C v porovnaní s predindustriálnymi úrovňami a snažiť sa o obmedzenie tohto zvyšovania
do 1,5 °C. Tento cieľ sa má dosiahnuť dekarbonizáciou ekonomiky:

• dekarbonizácia vyvolá dodatočné náklady, ktoré zákonite zaplatia spotrebitelia, resp. daňoví poplatníci, preto je potrebné ju realizovať v súlade s filozofiou „hodnota za peniaze“, t. j. realizovať ekonomicky najefektívnejšie opatrenia s najnižšími nákladmi na tonu zníženia skleníkových emisií;
•  konkrétne riešenia by mali vychádzať z existujúcich reálnych podmienok v jednotlivých krajinách, t. j. mala by existovať voľnosť pri voľbe nástrojov dekarbonizácie v súlade s predpokladmi jednotlivých krajín;
• obnoviteľné zdroje energie (OZE) by teda nemali byť cieľom, ale jedným z možných nástrojov dekarbonizácie;
• v systéme cieľov je preto potrebné znižovanie emisií CO2 vnímať ako primárny záväzný cieľ a zvyšovanie podielu OZE ako nezáväzný indikatívny cieľ.
  Akékoľvek opatrenia by sa mali implementovať na základe zhodnotenia ich výhodnosti podľa princípu „hodnota za peniaze“, a to konkrétne pomocou nasledujúcich ukazovateľov:
• náklady na tonu zníženia skleníkových emisií: €/t CO2 (primárny ukazovateľ);
• náklady na tonu zníženia emisií tuhých znečisťujúcich látok (ďalej len „TZL“), €/t TZL;
• hodnotenie ekonomickej výhodnosti metódou Total Cost of Ownership („TCO“).
  Ukazovateľ €/t CO2 je vhodné použiť ako pri projektoch výmeny zdroja tepla za nový zdroj tepla s nižšími emisiami, tak aj pri nových projektoch či budovách (porovnaním „základnej“ nízkoemisnej alternatívy s uvažovanou alternatívou). Hodnotenie čisto ekonomickej výhodnosti pre spotrebiteľa sa vykoná metódou TCO
• celkové náklady spotrebiteľa (investičné a prevádzkové dokopy) za 15 rokov životnosti zariadenia na výrobu tepla.

Slovensko patrí medzi európske krajiny s najnižšou jednotkovou produkciou CO2 v sektore energetiky, t. j. pri výrobe elektrickej energie a tepla (obr. 1). Po odstavení elektrárne v Novákoch (ENO) a 100 % náhrade uhlia za biomasu/OZE v sektore vykurovania a chladenia sa slovenská energetika posunie z 9. na 6. miesto najmenej emisných energetík v rámci celej EÚ. Predbehne tak aj štáty s omnoho vyššou kúpyschopnosťou obyvateľstva. Opodstatnenosť tlaku na ďalšie znižovanie produkcie emisií v sektore energetiky sa preto stáva otáznou.

Naopak, v budúcnosti bude v SR výrazne narastať množstvo emisií zo sektora dopravy (nárast počtu áut na počet obyvateľov), je teda potrebné sa zamerať skôr naň.

Slovensko patrí medzi európske krajiny s najnižšou jednotkovou produkciou CO2 v sektore energetiky, t. j. pri výrobe elektrickej energie a tepla.

Budova s takmer nulovou potrebou energie

Budova s takmer nulovou potrebou energie je budova s veľmi vysokou energetickou hospodárnosťou. Takmer nulové alebo veľmi malé množstvo energie potrebné na užívanie takej budovy sa musí zabezpečiť efektívnou tepelnou ochranou a vo vysokej miere energiou dodanou z obnoviteľných zdrojov nachádzajúcich sa v budove alebo v jej blízkosti.

Novoprojektovaná budova musí vždy v prvom rade spĺňať minimálne požiadavky na energetickú hospodárnosť budov určené technickými normami (STN 73 0540-2 + Z1 + Z2: 2019). Ak je to technicky, funkčne a ekonomicky uskutočniteľné, minimálne požiadavky na energetickú hospodárnosť nových budov musí spĺňať aj existujúca budova po uskutočnení jej významnej obnovy. Projektant je povinný zahrnúť splnenie minimálnych požiadaviek na energetickú hospodárnosť budovy do projektovej dokumentácie na stavebné povolenie alebo na povolenie zmeny stavby.

Súčasná platná STN 73 0540-2 + Z1 + Z2: 2019: Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov sa v roku 2019 modifikovala a väčšina technických požiadaviek na stavebné konštrukcie budov s takmer nulovou potrebou energie (A0) – najmä súčiniteľ prechodu tepla konštrukcie (U) – sa nastavili „späť“ na bezprostredne nižšiu energetickú úroveň (ultranízkoenergetická úroveň výstavby – A1).

Samo osebe by toto zreálnenie tepelnotechnických požiadaviek pre budovy s takmer nulovou potrebou energie (A0) bolo správnym krokom. Muselo by však dôjsť aj k zodpovedajúcemu zvýšeniu škály globálneho ukazovateľa pre energetickú triedu A0  (príloha č. 3 k vyhláške MDVRR SR č. 364/2012 Z. z., tabuľka F), k čomu doposiaľ, nepochopiteľne, nedošlo. Za súčasných pravidiel sa totiž dostávame do situácie, keď požiadavku energetickej hospodárnosti budov kladenú na budovy s takmer nulovou potrebou energie (A0) splníme skôr výberom technológie prípravy energie než jej reálnou úsporou, čo je v rozpore so všeobecne platným princípom EÚ legislatívy „Energy Efficiency First“.

Emisie CO2 a rodinný dom s takmer nulovou potrebou energie

Napriek tomu, že súčasné znenie technických noriem (Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov.) stavia ultranízkoenergetický dom skoro na rovnakú úroveň ako dom s takmer nulovou potrebou energie, tak v duchu „Energy Efficiency First“ analyzujeme model rodinného domu v energetickej triede A0 spĺňajúci prísnejšie „odporúčané hodnoty“ (nielen povinné) už uvedenej normy.

Návrh domu s takmer nulovou potrebou energie s rozlohou 120 m2, zdroj tepla – kondenzačný plynový kotol.
Rodinný dom postavený súčasnými modernými technológiami:

• strop U = 0,10 W/(m2 . K);
• obvodová stena U = 0,11 W/(m2 . K);
  podlaha nad terénom (tzv. termodoska)
  U = 0,12 W/(m2 . K);
• okná U = 0,67 W/(m2 . K.);
• južná stena – veľká zasklená plocha – optimalizovaná (najväčší zisk slnečnej energie pri najmenšej tepelnej strate);
• rekuperácia vzduchu s účinnosťou 75 %;
• zdroj tepla umiestnený tak, aby sa minimalizovali straty v rozvodoch tepla a teplej vody.

Parametre danej budovy (rodinného domu) boli arbitrárne nastavené tak, aby jej potreba energie zodpovedala hornej hranici energetickej triedy A0, keďže chceme overiť/porovnať ekonomickú a environmentálnu výhodnosť použitia tepelných čerpadiel so štandardnou nízkoemisnou alternatívou prípravy tepla zo zemného plynu.

V zmysle vykonávacej vyhlášky MDVRR SR č. 364/2012 Z. z sa celková potreba energie budovy určí ako súčet potrieb energií pre jednotlivé miesta spotreby. Pri rodinných domoch je to súčet potrieb energie na vykurovanie a energie na prípravu teplej vody. Potreba energie na vetranie a chladenie sa pri rodinných domoch nehodnotí.

Globálnym alebo hlavným hodnotiacim ukazovateľom energetickej hospodárnosti budovy je primárna energia, ktorá sa určí vynásobením potreby energií (vykurovania a prípravy teplej vody) faktormi primárnej energie, ktoré sú určené pre jednotlivé energetické nosiče (tu elektrická energia a zemný plyn).

Ekonomické hodnotenie akéhokoľvek systému, teda aj vykurovacieho, je vhodné vykonať už spomínanou metódou Total Cost of Ownership (ďalej len „TCO“). Do takého hodnotenia vstupujú sumy vynaložených vstupných finančných prostriedkov, väčšinou výška investičných nákladov (CAPEX) a prevádzkové náklady (OPEX), a to počas životnosti, resp. sledovaného obdobia. V tomto prípade ide o obdobie 15 rokov.
Hodnota za peniaze: cieľom analýzy rôznych vykurovacích systémov je zhodnotiť, či peniaze investora (majiteľa domu) budú skutočne vynaložené najlepšie, ako je možné na dosiahnutie stanoveného cieľa (vykurovanie a príprava teplej vody) a na zníženie produkcie emisií CO2.

Analýza TCO pre dva rozdielne zdroje tepla pre analyzovaný rodinný dom
Ak sa bude analyzovaný rodinný dom vykurovať plynovým kondenzačným kotlom, kompletné náklady na 15 rokov (TCO) sú vo výške 10 733 €. Pri tepelnom čerpadle vzduch/voda sú kompletné náklady vo výške 14 671 €, čo je o 3 938 € viac ako pri vykurovaní plynovým kondenzačným kotlom.

Plynový kondenzačný kotol vyprodukuje za 15 rokov prevádzky 15 504 kg CO2 a tepelné čerpadlo 3 727 kg CO2, čo predstavuje rozdiel 11,7 tony CO2.
Cena zníženia emisií (hodnota za peniaze) z 15 504 kg CO2 (plynový kotol) na 3 727 kg CO2 (tepelné čerpadlo) je 300 €/t CO2. Cena emisnej povolenky je v súčasnosti 62,32 €/t CO2 (cena v januári 2024) , t. j. spotrebiteľ by za 1 tonu ušetrených emisií skleníkových plynov zaplatil približne 4,8-násobne viac, než v súčasnosti platia priemyselné podniky za 1 tonu emisií.

Záver

Z hľadiska hodnoty za peniaze a pri dosiahnutí toho istého cieľa (zabezpečenie tepelnej pohody v rodinnom dome) za najnižšie celkové náklady sa zemný plyn javí ako vhodnejší zdroj tepla v budovách s takmer nulovou potrebou energie (trieda A0). Je to najmä z dôvodu výhodného pomeru ceny nízkoemisného kondenzačného kotla (vrátane inštalácie), vysokej účinnosti, nízkych prevádzkových nákladov, jednoduchosti ovládania (regulácie), skutočného komfortu, dostupnosti a šetrného vplyvu na životné prostredie (v porovnaní s tuhými palivami vrátane biomasy).

V prospech zemného plynu hovorí aj pomer nákladov na energie. Cena zemného plynu je približne 2,5- až 3-krát nižšia ako cena elektrickej energie. Aj z tohto dôvodu sa stráca „čaro“ tepelného čerpadla.

Ak by jediným kritériom pri výbere zdroja tepla bola snaha o znižovanie emisií skleníkových plynov – spotrebiteľ by za 1 tonu ušetrených emisií skleníkových plynov zaplatil približne 4,8-násobne viac, než v súčasnosti platia priemyselné podniky za 1 tonu emisií.

www.spp-distribucia.sk

Zdroj: text Ing. Radovan Illith, PhD., SPP – distribúcia, a. s.
foto SPP – distribúcia, a. s., isifa/Shutterstock