Energeticko – ekonomická analýza rodinného domu s takmer nulovou potrebou energie

Zmena klímy je jednou z najdôležitejších výziev súčasnosti pre ľudstvo a životné prostredie. Pomôcť v riešení by mala 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 tým pádom 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 mali byť implementované na základe zhodnotenia ich výhodnosti podľa princípu „Hodnota za peniaze“ a to konkrétne cez ukazovatele:

• 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, ale aj pri nových projektoch/budovách (porovnaním „základnej“ nízkoemisnej alternatívy s uvažovanou alternatívou). Hodnotenie čisto ekonomickej výhodnosti pre spotrebiteľa sa vykoná metódou Total Cost of Ownership (TCO) – celkové náklady spotrebiteľa (investičné a prevádzkové dokopy) za 15 rokov životnosti zariadenia na výrobu tepla.

Slovensko patrí v Európe medzi krajiny s najnižšou jednotkovou produkciou CO2 v sektore energetiky t.j. pri výrobe elektrickej energie a tepla (obrázok č. 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 stáva tým pádom otázna. Naopak, v budúcnosti budú v SR výrazne narastať emisie zo sektoru dopravy (nárast počtu áut na počet obyvateľov), na ktorý je potrebné sa namiesto tohto zamerať.

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 musí byť zabezpečené efektívnou tepelnou ochranou a vo vysokej miere energiou dodanou z obnoviteľných zdrojov nachádzajúcich sa v budove alebo v jej blízkosti.

Novo projektovaná 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 splnenie minimálnych požiadaviek na energetickú hospodárnosť budovy zahrnúť do projektovej dokumentácie na stavebné povolenie alebo na povolenie zmeny stavby.

Súčasná platná norma „Tepelná ochrana budov - Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov“ STN 73 0540-2 + Z1 + Z2: 2019 bola v roku 2019 modifikovaná a väčšina technických požiadaviek na stavebné konštrukcie budov s takmer nulovou potrebou energie (A0) - najmä súčiniteľ prechodu tepla konštrukcie (U), boli nastavené „späť“ na bezprostredne nižšiu energetickú úroveň (ultranízkoenergetická úroveň výstavby - A1). Samo osebe by toto zreálnenie tepelno-technických 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 č. 364/2012 Z. z., tabuľka F.), k čomu nepochopiteľne doposiaľ nedošlo. Za súčasných pravidiel sa totiž dostávame do situácie, kedy požiadavky energetickej hospodárnosti budov kladené 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“ (nie len povinné) vyššie uvedenej normy.

Návrh domu s takmer nulovou potrebou energie o rozlohe 120 m2, zdroj tepla - kondenzačný plynový kotol.

Rodinný dom postavený súčasnými modernými technológiami:

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

DISCLAIMER: Parametre danej budovy (rodinného domu) boli arbitrárne nastavené tak, aby jej potreba energie zodpovedala hornej hranici energetickej triedy A0, nakoľko chceme overiť/porovnať ekonomickú a environmentálnu výhodnosť použitia tepelných čerpadiel voči štandardnej nízkoemisnej alternatíve prípravy tepla zo zemného plynu.

V zmysle vykonávacej vyhlášky 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).

Vykurovací systém, ktorého súčasťou je aj príprava teplej vody, je neoddeliteľnou súčasťou rodinného a bytového domu, pričom jeho výber je potrebné a vhodné dôkladne zvážiť ešte pred samotnou výstavbou príslušnej budovy. Voľba systému ovplyvní, pozitívne alebo negatívne, tepelnú pohodu v dome, samotný komfort bývania, ale najmä celkové finančné náklady na inštaláciu a prevádzku vykurovacieho systému na dlhú dobu. Majiteľ domu (investor) by si mal sám, aspoň orientačne, overiť, akú hodnotu získa za vynaložené peniaze a kto bude skutočný prijímateľ výhod pri zvolenom, či naopak nezvolenom vykurovacom systéme.

Ekonomické hodnotenie akéhokoľvek systému, teda aj vykurovacieho, je vhodné vykonať už spomínanou metódou Total Cost of Ownership (ďalej len „TCO“). Do takéhoto hodnotenia vstupujú sumy vynaložených vstupných finančných prostriedkov, spravidla výška investičných nákladov (CAPEX) a prevádzkové náklady (OPEX) a to po dobu životnosti, resp. sledovaného obdobia.  V tomto prípade sa jedná 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 pre dosiahnutie stanoveného cieľa (vykurovanie a príprava teplej vody) a vynaložené náklady na zníženie produkcie emisií CO2.

Analýza TCO pre dva rozdielne zdroje tepla pre analyzovaný rodinný dom

V prípade, ak analyzovaný rodinný dom bude vykurovaný plynovým kondenzačným kotlom, tak kompletné náklady na 15 rokov (TCO) sú vo výške 9 390 €. Tepelným čerpadlom vzduch – voda sú kompletné náklady vo výške 13 142 €, čo je o 3 184 € viac ako plynovým kondenzačným kotlom. Plynový kondenzačný kotol vyprodukuje za 15 rokov prevádzky 15 486 kg CO2 a tepelné čerpadlo 3 722 kg CO2, čo je rozdiel 12 ton CO2.

Cena zníženia emisií (hodnota za peniaze) z 15 819 kg CO2 (plynový kotol) na 3 722 kg CO2 (tepelné čerpadlo) je 271 € /tonu CO2. Pričom cena emisnej povolenky je v súčasnej dobe 34,5[1] € /tonu CO2  t.j. spotrebiteľ by za 1 tonu ušetrených emisií skleníkových plynov zaplatil cca 7,85 násobne viac než v súčasnej dobe platia priemyselné podniky za 1 tonu emisií.

Z pohľadu hodnoty za peniaze - dosiahnutie toho istého cieľa (zabezpečenie tepelnej pohody v rodinnom dome) za najnižšie celkové náklady sa javí zemný plyn 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 šetrnom vplyve 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 3x 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 cca 7,85 násobne viac než v súčasnej dobe platia priemyselné podniky za 1 tonu emisií.

autor článku: Ing. Radoval ILLITH, PhD.