Tepelná energie

Úvod

Pro zachování nejzákladnějších životních funkcí potřebuje člověk mimo kyslíku,který získává ze vzduchu,tekutin a energie,které získává formou potravy poměrně úzké rozmezí tolerance teplot okolního prostředí.Mezní hranice jsou tvořeny několika málo desítkami stupňů Celsia pod a nad bodem mrazu.

I v takovýchto tolerancích teplot,které jsou k dispozici díky klimatickým podmínkám na většině povrchu Země,hledá člověk další zlepšení komfortu svého života a optimální tepelnou pohodu nachází okolo 20°C.V našem zeměpisném pásmu se přitom převážně jedná o potřebu výroby tepla za účelem vytápění obytných objektů.To je úkolem tepelné energetiky.
Pod pojmem tepelná energetika tedy rozumíme soubor všech činností souvisejících s výrobou a rozvodem tepla za účelem vytápění a často i ohřevu vody.


2. Historie a stávající stav v tepelné energetice


Historie tepelné energetiky je především historií schopností člověka zajišťovat si teplo pro své obydlí.Technická stránka je v historii spjata s objevy a vynálezy,které ve svých důsledcích vedli k novým konstrukčním a technologickým řešením zajišťujícím výrobu tepelné energie.Velký význam měly i objevy nových zdrojů energie.



V současné době je většina občanských staveb vytápěna teplem vznikajícím na bázi spalování paliv.
Stále užší je přitom souvislost výroby tepla s výrobou elektrické energie s použitím principu kogenerace.
Obecně se dá říci,že uspokojování trvale rostoucích energetických potřeb patří dnes k základním problémům civilizace.

Nejzávažněji přitom působí tyto rozhodující vlivy:
• Narůstající počet obyvatel
• Rostoucí energetické nároky člověka
• Konečná omezenost fosilních paliv
• Požadavek na ochranu životního prostředí

V České republice je situace navíc mnohem složitější než ve vyspělých státech světa a existují specifické komplikující faktory:

• Hluboce jsou zakořeněny názory a návyky z nedávno minulých let levné a volně dostupné energie
• Vlastní zdroje energie jsou představovány omezeným množstvím uhlí
• Šestinásobná spotřeba energie na jednotku hrubého domácího produktu (ve srovnání s vyspělými státy světa)
• Nízká motivace ke zvyšování účinnosti energetických systémů technickými opatřeními

Tepelná energetika se dnes stává i specifickou oblastí podnikatelských činností.V roli podnikajících subjektů dosud převažují stát a obce.Stát sehrává i roli regulátora (zejména z hlediska cen),neboť již uvedené obecné i specifické faktory nedávají dosud plné předpoklady k nastolení tržních mechanizmů v tomto odvětví.A jelikož se předpokládá
Pokračování v již započaté liberalizaci cen (ve skutečnosti v podstatném růstu cen),jde i o záležitost sociálně velmi citlivou.


3. Technické,ekonomické a právní aspekty dnešní tepelné energetiky

Tepelná energetika je složitou oblastí o níž existuje mezi lidmi jen velmi malá povědomost.Lidé o ní mají jen velmi málo informací,přestože se velké většiny lidí bezprostředně a velmi intenzivně dotýká.Náklady,která lidé za dodávky tepla platí totiž patří k nejvyšším položkám rozpočtů domácností i jiných teplem zásobovaných subjektů.
V další části této práce bude provedeno vysvětlení významu rozhodujících pojmů a termínů z oblasti tepelné energetiky.Součástí budou i odkazy na nejvýznamnější právní předpisy z této oblasti.

V tepelné energetice hrají důležitou roli tři významné skupiny,jejichž zájmy se částečně odlišují:

 Občané – se zájmem o co nejlevnější,bezporuchové zásobování teplem
 Města a obce – se zájmem zajistit dlouhodobý systém,zajistit financovatelnost rozvoje,dosáhnout spokojenosti převážné části obyvatelstva
 Provozovatelé – mající zájem na spolehlivém podnikání se slušnou rentabilitou


Nyní tedy již konkrétně k důležitým kategoriím.

Autorizace

Oprávnění,které vydává stát podle zákona č.222/1994 Sb.,v něm stanoví podmínky pro podnikání.Stát si tak zachovává svůj dozor v této oblasti prostřednictvím Státní energetické inspekce

Místní zdroje tepla

Zásobují teplem přímo jednotlivé spotřebitele nebo spotřebiče tepla (etážové topení,domovní zdroje tepla,lokální topidla)

Systém centralizovaného zásobování teplem

Jedná se o komplexní soustavy výroby a rozvodu tepla,složené ze samostatně provozovaných zdrojů tepla,rozvodů tepla,předávacích (výměníkových ) stanic a odběrných míst.

Dodávka tepla pro vytápění

Vytápění je obvykle nahrazováno pojmem ústřední topení (zkratka ÚT).Účelem dodávky tepla je výhradně potřeba tepla pro vytápění bytových a nebytových prostorů k zajištění tepelné pohody či k udržování optimální požadované teploty prostředí,především pak v zimním období.

Dodávka tepla v teplé vodě

Účelem dodávky je výhradně ohřev teplé vody.Obvyklá zkratka je TUV (teplá upravená voda). TUV může být ohřívána formou lokálního ohřevu (tj. v místě spotřeby,např.
průtokovým ohřívačem ),nebo centrálním ohřevem (obvykle mimo objekt spotřeby)a je
dodávána samostatným rozvodem.

Výhřevnost paliva

Je to množství tepla,které se dá získat dokonalým spálením paliva (zjednodušené vyjádření).Uvádí se v GJ na technickou jednotku množství paliva.Přitom je jeden
Joul ( 1 J) jednotkou množství energie podle soustavy SI.

Účinnost energetické přeměny ( ETA )

Jde o poměr mezi množstvím tepla vystupujícího ze zařízení a množstvím tepla vstupujícího do zařízení.Je vyjádřeno v procentech.

Ztráty tepla

Pod tímto pojmem se rozumí předání tepla mimo účel vytápění či ohřevu teplé vody.Ztráty jsou způsobené vedením,sdílením a sáláním tepla¨
Provozovatel

Podnikatelský subjekt,který zajišťuje provoz zařízení pro výrobu a rozvod tepla a to
Včetně činností souvisejících s prodejem těchto produktů zákazníkovi.

Topné období

Období,ve kterém je prováděna dodávka tepla pro otop.Je stanoveno vyhláškou č.
245/1995 Sb.

Účtovací období

Období,za něž je pro odběratele tepla prováděno stanovení ceny provedené dodávky a následné finanční vyrovnání.Stanoví se výhradně smluvně v rámci vztahů mezi dodavatelem a odběratelem.Obvykle se účtovací období kryje s kalendářním rokem a vyúčtování se provádí k 31.12.

Cena

Uvádí se zpravidla jako jednotková cena tepla v Kč/GJ.Konkrétní pravidla pro stanovení ceny tepla jsou upravena komplexem cenových předpisů navazujících na zákon č.526/1990 Sb.
O cenách a pravidly věcné regulace stanovenými a kontrolovanými pověřenými orgány státní správy ( Státní energetická inspekce,Finanční úřady ).


4. Perspektivy tepelné energetiky

Stanovení budoucích trendů je obecně v energetice velmi složité.Vyspělé země se přesto trvale pokoušejí prognózovat budoucí vývoj a zejména stanovit opatření v požadovaných oblastech.
V České republice je v současné době vypracován dokument Energetická politika,který byl schválen usnesením vlády ČR č.50 ze dne 12.ledna 2000

Energetická politika z pohledu tepelné energetiky

Celý dokument byl zpracován ministerstvem průmyslu a obchodu,ve spolupráci s ostatními ministerstvy,zejména ministerstvem životního prostředí a ministerstvem financí.Energetická politika stanovuje strategické cíle s výhledem na 15 až 20 let.Je založena na stejných principech jako energetická politika Evropské unie.Zdůrazňuje tedy požadavky na
zajištění :
 Cílů ochrany životního prostředí
 Bezpečnosti dodávek
 Podpory konkurenční schopnosti

Z konkrétních strategických cílů,které se dotýkají tepelné energetiky,jsou v Energetické koncepci obsaženy tyto :

 Podporovat ekonomicky efektivní rozvoj kogeneračních jednotek na výrobu tepla a elektřiny.Kombinovaná výroba je z fyzikálního hlediska velmi výhodná a má za účel komplexní využití prvotního paliva,neboť výrobou další formy energie dochází k vyššímu energetickému využití zdroje.V podstatě jde o výrobu elektřiny,přičemž jako vedlejší produkt vzniká teplo.Podporu realizovat dotačními a daňovými nástroji.
 Vytvářet legislativní prostředí pro spolupráci výrobců tepla a výrobců elektřiny s regionálními distribučními společnostmi,dodávajícími elektřinu a zemní plyn
 Postupně iniciovat vytvoření efektivního způsobu regulace systému centrálního zásobování teplem na regionální úrovni
 Všestranně podporovat opatření vedoucí ke snížení spotřeby energií


Česká energetická agentura (ČEA)

ČEA je nástrojem státu pověřeným snižováním energetické náročnosti.Byla založena v roce 1955 a od roku 1996 je pověřena přípravou,vyhlašováním a řízením Programů státních podpor úspor energie zaměřených na snižování energetické náročnosti,vyššího využívání obnovitelných a druhotných zdrojů energie a rozvoje kombinované výroby el.energie a tepla.
V rámci těchto programů obdrželi jejich realizátoři ze státního rozpočtu 2 744 mil.Kč.

V oblasti výroby tepla šlo o tyto směry úspor :

• Solární energie
• Tepelná čerpadla
• Spalovny odpadů
• Využití bioplynu
• Kogenerace

Celkem byla státem podpořena opatření zajišťující úspory tepla ve výši 2 159 395 GJ/rok
To vše jsou důkazy o správnosti státních podpor v této oblasti.Činnost ĚA je koncepčně jedním z pilířů Energetickém politiky pro příští léta.


Energie je život,ale…

Technický pokrok zařadil člověka do situace totální závislosti na energiích.Tepelná energie jsou společně s elektrickou energií těmi nejdůležitějšími.Místem její rozhodující spotřeby jsou především sídelní útvary – města.Hlavními problémy jsou zde účinnost přeměny energií právě na tepelnou a především ztráty tepla.
Markantní plýtvání teplem se uskutečňuje hlavně díky špatným izolačním vlastnostem stavebních konstrukcí obytných domů.
Nejvíce tepla tak uniká:


Netěsnícími dveřmi a okny 40 %
Vnějšími stěnami 15 –35 %
Střechou 10 – 15 %



Vzniká tak tepelné přesycení města.Provedená měření prokazují,že tepelné rozdíly mezi městem a jeho okolím činí u mnohomilionových měst více než 10°C a u menších měst
5 – 10 °C.To jsou zjištění alarmující.
Nároky na energie přitom samozřejmě neustále rostou:

Období KJ /osoba /den

Starověk až středověk 50 000
19.století 170 000
Dnes v rozvinutých zemích 400 000
Tendence ( bez zásahů ) 600 000



Energetické nároky západních měst se podstatně liší od nároků sídel v nerozvinutých zemích.
Tak např. obyvatel USA užívá každodenně 50 krát více energie než obyvatel Bangladéše.

Přitom 91 % energie využívané v Bangladéši pochází z obnovitelných zdrojů,v USA naopak
92,5 % energie z neobnovitelných zdrojů.


Šance lidstva spočívá v hledání netradičních zdrojů energie

Co vše k netradičním zdrojům řadíme.Určitě se jedná především o solární energii.Záměrně a cílevědomě se pro vytápění a ohřev vody využívá stále velmi málo.Přesto se solární energie
v centrech osídlení velmi silně projevuje.Ohřívá atmosféru i hmotu měst tak,že v teplém období není nutné vytápění a v některých částech světa je dokonce nutné,aby byla obydlí ohřátá solární energií ochlazována formou nasazení klimatizace.
Nejdůležitějším uplatněním solární energie je její aktivní funkce při fotosyntéze.Ta je předpokladem pro existenci jakéhokoliv rostlinstva,mimo jiné je pak pěstování vhodných technických plodin považováno za jednu z možností k získání obnovitelného zdroje
energie,která by se uvolňovala při spalování těchto plodin.
Dalším přírodním zdrojem energie je síla větru,která sice od doby větrných mlýnů v podstatě není využívána,samotný vítr ale přispívá k významnému oteplování či ochlazování obytných sídel.
Další možnosti pro výrobu energie a tedy i tepla spočívají ve využití energie tekoucí vody,bioenergie ( získané rozpadem organických látek ),ale i energie mořského příboje.

Většinu energie pro výrobu tepla ovšem lidstvo stále získává spalováním fosilních paliv.Tedy konkrétně uhlí,ropy a zemního plynu.Ohrožení budoucnosti lidstva spočívá v omezenosti jejich zdrojů a v doprovodném znečišťování životního prostředí.


5. Závěr

Oblast energií je je již dnes poměrně často deklarována jako klíčová,zejména jako nezbytná podmínka úspěšného ekonomického rozvoje.Od deklaraci k činům však patrně povede velmi dlouhá cesta.Vznik Energetické politiky a především vládního návrhu zákona o hospodaření energií jsou mimořádně významné kroky.
Teplo včetně spotřeby teplé vody tvoří asi 60 % spotřeby energií a rozhodně je tedy nezbytné se jeho výrobou a vším ,co s ní souvisí,důsledně zabývat.Jistě jde i o prioritní příležitost k soustředění vědeckého,podnikatelského i občanského potenciálu.