1- Extrémní klimatické podmínky – Tímto pojmem popisuji přirozené zejména zimní meteorologické podmínky ve střední Evropě víceméně z hlediska množství dopadajícího slunečního záření, jeho kvality a venkovních teplot pro využití slunečních kolektorů k vytápění.
2- Sluneční strategie – Pojem zavedl německý aktivista, politik a předseda společnosti EUROSOLAR Dr. Herman Scheer. Člověk se vyvíjí tisíce let jen díky Slunci a všem jeho transformovaným formám energie, momentální odklon k fosilním a jaderným zdrojům energie je jen dočasný, sluneční strategie nehovoří o krytí podílu z OZE na celkové spotřebě v několika jednotkách či desítkách procent, ale o absolutní nezávislosti na neobnovitelných zdrojích energie.
3- Kvalita energie – Tento pojem zavádím pro vyšší srozumitelnost zejména neodborné veřejnosti, v zásadě bychom mohli hovořit o vnitřní energii nebo používat další termíny čistě termodynamického charakteru. Kvalita energie jako pojem používaný v tomto dokumentu zaštiťuje ovšem hlubší souvislosti spojené zejména s užitnou hodnotu energie, využitelnost přirozené energie pro člověka. Teplota, množství, stabilita, užitná forma energie a další vlastnosti související s využitelností a vazbou na obnovitelné zdroje energie jsou zahrnuty pod tímto pojmem
4- OZE – Obnovitelné zdroje energie – přímé sluneční záření, voda, vítr, biomasa, geotermální energie, energetické zdroje, které se stačí regenerovat v průběhu jejich spotřeby, energetické zdroje eliminující tvorbu skleníkových plynů, jediné zdroje energie na Zemi, na které má člověk přirozené právo.
5- Úsporná energetická opatření – Rozumíme všechna opatření vedoucí ke snižování spotřeby primárních zdrojů jaderných a fosilních. Světová ekonomika a moderní
„demokracie“ je v této oblasti prakticky kontraproduktivní, protože je měřena spotřebou. Veškerý úspěch OZE je neodmyslitelně spjat s úspornými energetickými opatřeními.
6- Přirozená nestabilita – Konzervativním argumentem skeptiků na OZE je jejich nestabilita den/noc, vichřice/bezvětří, povodně/sucha… Všechny tyto přirozené vlastnosti jsou však jen určitou statistickou funkcí, v přírodě jinak není nic systémů pro přitápění, zejména kvalita budov a kvalita topných soustav.
8- Stagnační stav – Stav kolektoru, při kterém nedochází k odběru energie a
Solární fototermální systémy
v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel
- disertační práce -
9- Stratifikace – U solárních systémů se tento pojem využívá zejména k popisu teplotního vrstvení v solárních zásobnících. Dobrá stratifikace znamená velké teplotní rozdíly v zásobníku, nedegradaci kvality energie a lepší teplotní poměry na kolektoru, tedy vyšší výtěžnost solárních systémů.
10- Pasivní forma – V tomto bodě myšleno bez využití tepelného transformátoru, běžně se tento pojem využívá ve smyslu tepelných zisků okny a transparentními plochami, více v odstavci: Teorie pasivity.
11- Společensko-ekonomický paradox – Moderní civilizace a společenský rozvoj jsou velmi závislé na spotřebě energie. Čím více energie spotřebujeme, čím více vyrobíme a upotřebíme produktů závislých na energii, tím jsme ze společenského pohledu úspěšnější. Tento model jednoznačně brání prosazování úsporných energetických opatření a výraznému posunu ve využívání obnovitelných zdrojů energie. Užitná energie, převážně fosilního původu, je dnes naší nejsilnější drogou a demokratická západní civilizace jejím největším dealerem. Koncentrované fosilní energetické zdroje produkují obrovské ekonomické zisky, tedy prostředky politické vůle. Výraznému rozvoji obnovitelných zdrojů energie dnes nebrání technologické nedostatky, nýbrž politická rozhodnutí a kapitál produkovaný bez přidané hodnoty – drancováním nerostného bohatství.
12- Současná technologická úroveň – V oblasti OZE narážíme jakoby na nepřekonatelné bariéry pro výraznější prosazování čisté současné obnovitelné energie, protože nejsme schopni nových komplexních pohledů. Jednotlivé technologie a jejich účinnost posuzujeme odtažitě v kontextu se současnými konvenčními technologiemi pracujícími s fosilními a jadernými zdroji energie.
Účinnost fotovoltaických článků generujících el. energii je sice pouze 15 %, ale jaká byla účinnost přeměny biologických látek na uhlí a jaká je účinnost dalších transformací při přeměně uhlí na „čistou“ elektřinu? Kolik stál první elektronický počítač před padesáti lety, a co uměl v porovnání s dneškem? Používá stejný výchozí materiál – polovodičový křemík. Jak by asi dnes vypadal spalovací motor, kdyby Rudolf Diesel v roce 1913 pokračoval ve vývoji motoru pro spalování arašídového oleje u svých naftových motorů? Technologie pro využití OZE se budou stále vyvíjet, bude stoupat jejich účinnost a klesat jejich cena. Výrazně se ovšem tyto technologie začnou podílet na celkové spotřebě pouze při snižování současné primární spotřeby. Pokud dnes umíme stavět domy s měrnými náklady na vytápění 15 kWh/m2/rok s investičním navýšením okolo 20 % a staví se stále domy s měrnými náklady 100 kWh/m2/rok, asi to není v pořádku.
13- Omezené prostředky – Kvalitní měření vyžaduje profesionální vybavení v podobě čidel a periferních zařízení pro sledování fyzikálních veličin (teplota, průtok, sl. k základnímu ověření hypotéz a myšlenek představených v této práci.
14- Termální W peak – Zavedením špičkového výkonu termálního kolektoru, pro jehož definici by bylo možné použít standardních podmínek jako pro fotovoltaiku s doplněním střední teploty na kolektoru, navrhuji Tm=50 °C. Získáme nový jasný parametr pro netechnické pojetí, snazší orientaci a zkvalitnění marketingu v této oblasti.
15- Praxe – Většina vlastních myšlenek a názorů je podložena třináctiletými zkušenostmi s návrhy a realizacemi solárních termálních systémů, přes 200 realizovaných systémů a více než 2 500 m2 instalovaných solárních zařízení, v současné době realizuji pře 50 instalací ročně
16- Chování uživatele – Každý bydlící zasahuje do řízení topného systému zejména tím, že nastavuje požadavky na vytápění a ohřev teplé užitkové vody, o každý 1 °C vyšší požadavek na teplotu v místnosti znamená až 6%-ní zvýšené náklady na vytápění. Přetechnizovanost dnešní doby nás navádí ke sterilizaci prostředí, k udržování konstantní teploty v průběhu celého roku… Tyto a mnohé další trendy
Solární fototermální systémy
v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel
- disertační práce -
odklonu od přirozených přírodních podmínek jednak negativně ovlivňují náš zdravotní stav a zároveň zhoršují efektivitu solárních systémů. Pokud bychom se začali chovat více v souladu se slunečním zářením, ovlivníme také výtěžnost slunečních kolektorů. Solární teplo přináší zajímavý paradox: čím ho máme více, tím více jej máme využívat, a tím více jej získáme. Není možné koupat se a topit jen v létě, kdy je slunečního tepla dostatek, a v zimě odletět do teplých krajů, ale do jisté míry se přizpůsobit lze.
17- Tepelný paradox – U solárních systémů, kde účinná přeměna slunečního záření na teplo kopíruje jeden ze základních přírodních jevů umožňující život na Zemi, dochází k zajímavému efektu: „Čím více solární energie využiji ke svému prospěchu, o to více energie ze Slunce získám pomocí identické technologie a s vyšší účinností přeměny. Tohoto poznatku zatím není příliš využíváno.
18- SFŽP, Zelená úsporám – Státní fond životního prostředí spadající pod Ministerstvo životního prostředí vytváří podpůrné programy pro využívání obnovitelných zdrojů energie a prosazování úsporných energetických opatření. Jedním z těchto programů je projekt „Zelená úsporám“, který je zaměřen na domy pro bydlení a podporu instalací slunečních kolektorů, tepelných čerpadel, kotlů na biomasu, zateplování a výměnu nekvalitních oken.
19- Tepelný transformátor (TT) – Tímto pojmem nazývám aktivní výkonový prvek solárních systémů, který se stal hlavním optimalizačním opatřením popisovaným a experimentálně ověřeným v této práci. V zásadě se jedná o chladicí zařízení, kterým zvyšujeme účinnost slunečních kolektorů a zároveň u akumulačních zásobníků zvětšujeme kapacitu a stratifikaci.
20-
Výkonová cena – Cena zařízení vztažená na efektivitu, účinnost a přínos. Jinými slovy se jedná o užitnou hodnotu daného zařízení.21-
CSP – Zkratka pro „solární koncentrační elektrárny“ (Concentrated Solar Power). Ty se dělí na: CST – koncentrační solární elektrárny tepelné, CPV – koncentrační fotovoltaické články a CPT – hybridní koncentrační systémy fotovoltaické i fototermální.22- CPC - Compound Parabolic Concentrator, konstrukční typ slunečního kolektoru s vakuovými trubicemi a parabolickými zrcadly.
23-
Funkce „Ready“ – Řízené vybíjení solárních zisků pro potřeby praní, mytí nádobí a nadstandardního vytápění, pokud je k dispozici dostatek solárního tepla, je možné ovlivnit spotřebu, a tím získat více solárního tepla uvolněním kapacity zásobníku a snížením provozní teploty na slunečních kolektorech a zvýšenou účinností vlastní transformací slunečního záření na teplo24 - Fuzzy logika (česky též mlhavá logika) – Podobor matematické logiky odvozený od teorie fuzzy množin, v němž se logické výroky hodnotí mírou pravdivosti. Liší se tak od klasické výrokové logiky, která používá pouze dvě logické hodnoty - pravdu a nepravdu, obvykle zapisované jako 1 a 0. Fuzzy logika může operovat se všemi hodnotami z intervalu <0; 1>, kterých je nekonečně mnoho. Fuzzy logika náleží mezi vícehodnotové logiky. Fuzzy logika může být pro řadu reálných rozhodovacích úloh vhodnější než klasická logika, protože usnadňuje návrh složitých řídících systémů. [Wikipedia]
25 – Funkce „Not necessary“ – Řízené nevybíjení – šetření, inverzní funkce k funkci
„Ready“, kdy při opravdu nepříznivých podmínkách pro „čisté“ neřízené zdroje a aktivaci této funkce pro přípravu TUV nebo vytápění budou omezeny také výdaje omezením našeho komfortu spojeného s přípravou TUV a vytápěním.
26 – Pracovní faktor – popisuje podobně jako u tepelných čerpadel topný faktor poměr skutečného přínosu slunečních kolektorů ku elektrické energii potřebné k pohonu oběhových čerpadel primárního okruhu a řídícího systému. Tento faktor je u solárních systému velmi vysoký, u samotížných systémů může dosahovat až nekonečna.
27 - Externalita – Vyjadřuje zpravidla vnější účinek nějakého ekonomického nebo společenského rozhodnutí, činnosti, tzn. část dopadů činnosti, kterou nese někdo jiný než její původce. Jako externality se označují náklady či výnosy jiných subjektů, za které se neplatí: původce si tyto výnosy (tzv. pozitivní externality) nemůže přivlastnit, příp. tyto náklady (tzv. negativní externality) od něj nelze
Solární fototermální systémy
v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel
- disertační práce -
vymáhat. Příkladem negativních externalit je např. znečištění životního prostředí způsobené ekonomickou aktivitou, těžbou nerostného bohatství, spalováním fosilních zdrojů nebo provozováním jaderných elektráren, jejichž dopad může mít nekonečný vliv na životní prostředí a rizika s tímto spojená nejsou započtena v ceně produkované a prodávané energie (zdravotní rizika, sanace ekologických škod…). Výskyt externalit často vede ke globálně neoptimálnímu rozhodování, neboť tržní subjekty nic nemotivuje k omezení jimi způsobených negativních externalit. Tyto negativní externality však postihují společnost jako celek. [26]
28 - TZB – Technické zařízení budov.
29 - TV – Teplá užitková voda dříve také označována (TUV).
Solární fototermální systémy
v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel
- disertační práce -
Literatura
[1] Cenek, M. a kol.: Obnovitelné zdroje energie. FCC PUBLIC 2001, ISBN 80-900759-5-9
[2] Balák, R.: Nové zdroje energie. SNTL 1989
[3] Ochrana, L.: Obnovitelné a druhotné zdroje energie. Energetický institut Praha 1991
[4] Mittermair, Sauer, Weise: Zařízení se slunečními kolektory. HEL Ostrava 1992
[5] Schultz, H.: Teplo ze slunce a země. HEL Ostrava 1999
[6] Henze, A., Hillebrand, W.: Elektrický proud ze slunce. HEL Ostrava 2000, ISBN 80-86167-12-7
[7] Karamanolis, S.: Sluneční energie. MAC, s.r.o. Praha 1996 [8] Cihelka, J.: Solární tepelná technika. Praha 1994
[9] Haller, A., Humm, O., Voss, K.: Solární energie, využití při obnově budov.
Grada 2001, ISBN 80-7169-580-7
[10] Ladener, H., Späte, F.: Solární zařízení. Grada 2003 [11] Kleczek, J.: Sluneční energie. Praha 1981
[12] Scheer, H.: Sluneční strategie, politika bez alternativy. Nová Země 1999, ISBN 80-902535-0-4
[13] Humm, O.: Nízkoenergetické domy. Grada 1999
[14] Ladener, H.: Jak pořídit ze staré stavby nízkoenergetický dům. HEL Ostrava 2001, ISBN 80-86167-16-X
[15] Lázňovský, M., Kubín, M., Fišer, P., Malina T.: Vytápění rodinných domků.
Praha 1996
[16] Mrázek, K., Šustr, K., Janouš A.: Moderní vytápění bytů a rodinných domků. SNTL 1989
[17] Dufka, J.: Vytápění domů a bytů. Grada 1997
[18] Tintěra, L. a kol.: Úsporná domácnost. ERA Brno 2002
[19] Řehánek, J., Janouš, A., Kučera, P., Šafránek, J. Tepelně-technické a energetické vlastnosti budov. Grada 2002
[20] Remmers, K.-H.: Velká solární zařízení. ERA21, ISBN: 978-80-7366-110-6 [21] Žeravík, A.: Stavíme tepelné čerpadlo. ISBN: 80-239-0275-X
[22] SUN@WIND ENERGY – International issue 4/2007, ISBN: 1861-2741 74714
[23] Goswami, Y.: Advances in solar energy. Earthscan 2005
[24] Andrews, J., Jelley, N.: Eneregy science. Oxford University Press 2007 [25] Cengel, Y.: Thermodynamics and Heat Transfer. University of Nevada 1997 [26] Wikipedia, internet-
(
http://www.ez2c.de/ml/solar_land_area/,...)[27] Matuška,T.: články na portálu TZB-INFO [28] Chudoba, J.: konzultace, stavební firma
[29] Štětina, J.: Přednáška - Přenos tepla zářením, VÚT Brno
Solární fototermální systémy
v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel
- disertační práce -
Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel
Přílohy
P01 – Technický list kolektoru H400V P02 – Technický list zásobníku Solarito II
P03 – Technický list tepelný transformátor TT01
P04 – Technický list sekundární akumulační zásobník ALFA01 P05 – Počet hodin chodu soárního ohřevu porovnávaných sol.
systémů
P06 – Obrazová příloha
P07 – Struktura ceny solárních systémů P08 – Hydraulické schéma včetně řízení -C2- P09 – Ukázka měřených dat
P10 – Pyranometr RS81
P11 – Měřená data 8. týden 2010 – tabulky,grafy P12 – Měřená data 12. týden 2010 – tabulky,grafy P13 – Reálné související ceny
P14 – Hydrometeorologická data