Mít doma malou elektrárnu se zdá být skvělý nápad. Spálit palivo, teplem zahřát vodu tak, aby vznikla pára, a párou pak roztočit stroj, který vyrobí elektřinu. Na první pohled je to snadné, ale má to háček. Elektrárna totiž nevyrábí jen teplou vodu. Vyrábí energeticky mnohem nabitější přehřátou páru, která pak hýbe velmi účinnou rychlootáčkovou turbínou. Slovo účinnost je tady to nejdůležitější. Vysoce zahřátá pára se totiž díky ní může dostat do velké vzdálenosti a pak se využívat například právě k topení v domácnostech.
Domácí varianta?
Vytvořit tohle v domácích podmínkách bohužel nejde. Domácí rozvody vody se nevytápějí na bod varu, protože by vytvořený tlak nezvládly. Proto doma musíme fungovat s nižšími teplotami. I tak ale můžeme teplo, které bychom jinak poslali komínem pryč, využívat.
Pro domácí výrobu tepla a elektřiny si sice můžete pořídit kogenerační jednotku, ale bude tak drahá, že její návratnost bude v nedohlednu. Navíc vám nevyrobí dostatek energie pro celý dům.
Konkrétně jde o zbytkové teplo, jež můžeme nechat pracovat ve zvláštním stroji, který známe už více než 200 let. Jde o Stirlingův motor, což je tepelný stroj s takzvaným vnějším spalováním, což znamená, že využívá teplo z jiného zdroje. Transformace tepelné energie na mechanickou je zde ovšem méně účinná než u takzvaného Ottova motoru, tedy klasického zážehového agregátu s vnitřním spalováním.
Zaklínadlo kogenerace
To, co jsme výše popsali, je součinnost výroby tepla a elektrické energie, protože Stirlingovým motorem lze nadále vyrábět elektrickou energii. Tomuto souběhu se říká kogenerace, o kterou tolik usilujeme.
Kogenerační jednotky v dnešní době existují, ale je jich málo a jsou drahé. Proč? Právě proto, že se příliš nepoužívají a jde spíš o velké zdroje pro školy, nemocnice a podobně, kde můžeme vyvinout tolik tepla, aby dokázalo lépe pracovat s motorem. V domácnostech jde zatím jen o záložní zdroje. I přestože má tohle mnoho problémů, Evropa chce kogeneraci podporovat. Je to cesta, jak se alespoň z části dostat ze závislosti na externích energiích.
Jednoduchý model Stirlingova motoru, zdroj: Shutterstock
To, co se dnes v rámci kogenerace nejvíce prosazuje, je souběžné spalování biologického materiálu, výroby teplé vody a zároveň elektřiny. Biomasa, například v podobě peletek nebo dřevní štěpky, se může snadno dávkovat i automaticky a nechat hořet v kotli podle potřeby. Vyrobená teplá voda pak vytápí objekty a zbytkové teplo roztáčí motor generující elektřinu. Takto už fungují jak systémy pro domácnosti, tak i velké systémy, jako například velmi zajímavý projekt Univerzitního centra energeticky efektivních budov ČVUT v Praze, který se nazývá kogenerační jednotka Wave. Ovšem to je už opravdu velká kontejnerová jednotka, takže se pro vytápění soukromých rodinných domů nehodí.
Trochu jinak
A co kdyby nebyla výroba elektřiny sekundární funkcí? Co kdybychom k ní přidali i výrobu teplé vody? Na střechy domů si totiž můžete dát buď fotovoltaické panely (FVE), které vyrábí z dopadajících fotonů elektřinu, nebo fototermické panely, které využijí slunce pro přímý ohřev látky v oběhu (vody nebo nemrznoucí kapaliny).
Nedávno se pak poprvé objevily panely, které tyto dvě funkce spojují. Fotovoltaický panel, který propouští část světla, se přitom zahřívá, a tím předává své teplo nemrznoucí kapalině v panelu pod sebou. Ta pak ohřívá vodu v bojleru.
Kogenerační jednotky v dnešní době existují, ale je jich málo a jsou drahé. Proč? Právě proto, že se příliš nepoužívají, a zatím jde spíš o velké zdroje pro školy či nemocnice.
Nutno říct, že nejde o novinku. Už dříve podobné nápady existovaly. Problémem však bylo, že čím vyšší teplotu na panelech FVE zaznamenáváme, tím nižší mají účinnost. Naopak na termických panelech chceme mít teplotu vysokou. Nově vyvinuté moduly od společnosti Abora Solar to řeší speciální vrstvou na FVE a snížením teploty v termice rychlejší cirkulací. Takže sice v ní není tak vysoká teplota, ale zato ohřátou vodu rychleji odvádí do bojleru. Tato technologie je nicméně zatím velmi nová, musíme tedy počkat, zda vše opravdu půjde tak hladce, jak výrobce slibuje.
Závěrem lze říct, že si pro domácí výrobu tepla a elektřiny můžete sice pořídit kogenerační jednotku, ale bude tak drahá, že její návratnost bude v nedohlednu. Navíc vám nevyrobí dostatek energie pro celý dům. Zároveň, jak už jsme psali, Evropská unie se snaží podporovat vývoj a výzkum v této oblasti, takže se může stát, že za pár let třeba budeme z přebytků fotovoltaiky vyrábět vodík, a ten pak pro výrobu tepla využívat. Kdo ví.
foto: Shutterstock, zdroj: Autorský článek
