Čím více se bude snižovat spotřeba energií, a tedy i skleníkových emisí z provozu nových budov, tím více bude nutné omezovat také emise spojené se samotnou výstavbou. „Požadavek evropské směrnice mluví o nulových emisích v celém životním cyklu budovy. Povede to k většímu používání přírodních materiálů, změně používaných konstrukcí budov nebo postupnému snižování potřeby cementu. Zázračná technologie s nulovými emisemi, které by ho zcela nahradily, ale nejsou na obzoru,“ upozorňuje Antonín Lupíšek, ředitel pro vědu a výzkum Univerzitního centra energeticky efektivních budov ČVUT.
Může se to stát. Navýšení bude samozřejmě záviset i na tom, s jakou stavbou tu novou budete porovnávat. Když dnes developer staví jen tak, aby splnil požadavky na minimum a dostal stavební povolení, a najednou by měl stavět emisně nulovou budovu, tak nákladově se k uvedenému navýšení může dostat. Ale kdo již dnes staví ve standardu A, toho už dramatický rozdíl v ceně pravděpodobně nečeká.
Antonín Lupíšek
Podle novelizované evropské směrnice o energetické efektivitě budov bude možné od roku 2028, respektive 2030 stavět pouze takzvané bezemisní budovy. Směrnice je definuje jako budovy s velmi nízkou spotřebou energie, která neprodukuje lokální emise skleníkových plynů. V čem budou jiné ve srovnání s těmi, které se staví teď?
U těchto budov se bude dál snižovat potřeba tepla na vytápění. To znamená, že se půjde na vyšší hodnoty tepelných izolací a ještě kvalitnějšího zasklení. U kancelářských budov, vzhledem k jejich přehřívání v létě a potřebě chlazení, se bude více pracovat s tím, jak velká má být celková prosklená plocha budovy. Protože hodně prosklené budovy s orientací na jih se už dnes hodně přehřívají, a je tedy často potřeba interiéry chladit třeba již v únoru. Takže je možné, že už se nebudou tolik stavět celoskleněné kancelářské budovy.
Bude nutné do budov instalovat další technologie, které se dnes moc nepoužívají?
V budovách bude určitě více technologií s chytřejším řízením. Směrnice požaduje, aby budovy na sobě měly i nějaké solární zařízení, ať už fotovoltaiku, nebo solární termické panely. V té době to už nebude nějak výrazně drahé, takže nebude důvod, proč na budově fotovoltaiku nemít, na střechách v každém případě a mnohem více se budou objevovat také instalace na jižních fasádách, kde to bude mít smysl.
Developeři, kteří staví budovy v kategorii A, říkají, že už jsou na hraně technologických možností, jak ještě dál snižovat energetickou náročnost. Dá se spotřeba ještě tlačit dolů?
Kdo staví v kategorii A, tak už se v podstatě pohybuje blízko parametrů, které bude směrnice požadovat. S velkou pravděpodobností bude třeba dál snížit energetickou náročnost o deset procent pod úroveň budov s téměř nulovou spotřebou energie podle dnešní definice. Významné přidávání další izolace by nedávalo smysl, protože je to ekonomicky i materiálově neefektivní. Bude proto třeba hledat úspory na straně zdrojů a efektivitě zařízení, kterými teplo a elektřinu zajistíme. Větší důraz se bude klást na zapojení obnovitelných zdrojů. Ve městech nebo obecně v případech, kdy je poměr dostupné plochy střechy pro solární zařízení omezený, se budou více využívat termické kolektory, které mají vyšší účinnost. Lze tak z menší plochy získat více energie na ohřev vody. Brzy čekám také rychlejší nástup hybridních kolektorů, které dodávají zároveň elektřinu i teplo a vytěží z metru čtverečního osluněné plochy skutečně maximum.
Jak si představit samotnou bezemisnost budovy?
Ve směrnici je požadavek, aby se bezemisnost počítala v celém životním cyklu budovy. Nezajímá nás tedy jen provoz budovy, ale také emisní náročnost materiálů, z nichž jsme budovu postavili. Dosud jsme to moc řešit nemuseli, protože při vysoké energetické náročnosti budov byly emise z provozu deseti- i patnáctinásobně vyšší, než emise spojené s materiály a výstavbou. Ale s tím, jak provozní spotřeba energie klesá, relativně roste podíl emisí svázaných s výstavbou. Takže se musíme zabývat i tím, z čeho budovu stavíme, jakou budou mít zabudované materiály životnost.
Přichází pro zajištění tepla pro budovu v úvahu něco jiného, než jsou tepelná čerpadla nebo případně fototermické panely?
Povede to k tepelným čerpadlům, ale ve městech také k renesanci a transformaci systémů centrálního zásobování teplem (CZT), které budou postupně přecházet na nízkoemisní a bezemisní zdroje tepla. Ať už tím zdrojem v budoucnu budou třeba malé modulární jaderné elektrárny, nebo tepelná čerpadla, která budou brát teplo z řeky, čističky odpadních vod nebo z podloží. U menších měst, kde jsou dobré rozptylové podmínky, se do CZT mohou zapojit i biomasové výtopny nebo bioplynové kogenerační jednotky.
V souvislosti s bezemisními budovami se hovoří i o jejich zapojení do různých energetických společenství, z nichž budou získávat bezemisní energii. Je to reálné očekávání?
Zapojení do energetických komunit bude důležitým prvkem zvyšování podílu obnovitelné energie na konečné spotřebě. Podle toho, jaký bude v jednotlivých budovách provoz a profil spotřeby a výroby, se mohou párovat třeba kancelářské budovy nebo školy s bytovými domy. Teď hodně řešíme poptávky municipalit na stude proveditelnosti městských energetických společenství a často doporučujeme pokrýt dodávky elektřiny pro čističky odpadních vod fotovoltaikou instalovanou na obecních budovách, jako jsou školy nebo stadiony.
Mají budovy jako velké objekty potenciál zapojit se i do nových služeb flexibility k vyrovnávání přenosové soustavy?
S tím, jak se instalují chytré elektroměry, porostou možnosti, jak s flexibilitou pracovat ještě ve větším měřítku než dnes. Třeba bude možné odkládat v čase spotřebu na vytápění nebo chlazení nebo akumulovat teplo či chlad. V případě využití na větším bloku budov je takto možné využít zajímavé kapacity výkonové rovnováhy, což půjde zohlednit ve finanční bilanci nákladů na energie. To vše může zlepšit ekonomiku provozu budov a na druhé straně pomoci elektrické síti.
Jak by takové odložené vytápění nebo chlazení vypadalo v praxi?
Úzce to souvisí s řízením budovy a jeho propojením s predikcí spotřeby, výroby a ceny energie v síti. To dává prostor, abychom mohli pracovat s odkladem spotřeby. Vzhledem k tepelné akumulační schopnosti jak konstrukcí budovy, tak setrvačnosti systémů pro vytápění a chlazení lze krátkodobě snížit spotřebu, aniž by si uživatel všiml nějaké změny. Ve špičce může u velké budovy i čtvrthodinové nebo půlhodinové omezení odběru udělat hodně vůči přenosové soustavě, a budova a její uživatelé to přitom téměř nepoznají. Ještě vyšší potenciál se nabízí v případech, kdy jsou uživatelé budovy ochotni akceptovat dílčí snížení nebo zvýšení teploty během dne o jednotky stupňů. Touto problematikou se aktuálně zabýváme v mezinárodním projektu GLocalFlex.
Může být flexibilní ve spotřebě energie i rezidenční budova?
Pokud má budova fotovoltaiku a bateriové uložiště, tak může vystupovat jako aktivní účastník trhu s energiemi. Spolupracujeme například s firmou AERS, která vyrábí bateriová uložiště. Vyvíjeli jsme algoritmy, které slouží jako nadřazené řízení bateriových uložišť spojených s fotovoltaikou. Díky naší službě PVForecast systém ví, jakou lze očekávat výrobu z fotovoltaické elektrárny na střeše domu. Zároveň stahujeme údaje o aktuálních cenách elektřiny na spotovém trhu a také víme, jak se dům energeticky chová. Takže například umíme řídicí jednotce poslat informaci, že v následujících pěti minutách bude výhodné nabíjet baterii z fotovoltaiky, za dvě hodiny prodávat část elektřiny do sítě a v noci nabíjet ze sítě, když je elektřina levná. Nejde tak už jen o strategii co nejvíce využít vyrobenou elektřinu přímo v budově, ale zlepšujeme ekonomiku provozu budovy prodejem do sítě, když jsou ceny elektřiny na spotovém trhu vysoké, a nákupem ze sítě, kdy jsou ceny nízké, nebo dokonce záporné.
Když se posuneme k materiálové stránce budov, čím by se daly v masové výstavbě nahradit cement nebo ocel, které jsou emisně náročné?
To je náročný úkol a nebude to levné. Nejde totiž jen o náhradu fosilních paliv ve výrobních procesech za elektřinu. Například u výroby minerální vaty je potřeba vysokých teplot, které se dosahují díky plynovým hořákům, aby se materiál roztavil a z taveniny se vyrobila vlákna. U cementu zase oxid uhličitý vzniká při chemické reakci v samotném výrobním procesu. Stejné je to u oceli, kde zatím existuje jen jedna experimentální ocelárna ve Švédsku, kde se k redukci železa používá vodík místo koksu. Takže neprodukuje skleníkové emise.
Dají se snížit zabudované emise úpravou konstrukce budov?
Opět neexistuje jedno zázračné řešení, ale bude se jednat o soubor malých zlepšení, které v celku mohou mít velký efekt. Můžeme si pomoci lepším dimenzováním konstrukcí. Dnes se třeba často nevyplatí dělat různé tloušťky stropních desek v jednom domě. Je ale možné, že v budoucnu to smysl bude dávat, když cena emisí CO2 bude vysoká. Bude to o něco složitější na výpočty a modelování, budou se lišit výšky bednění, ale může se tím ušetřit třeba pět procent materiálu. Dají se také používat různé druhy betonu na různých místech v budově, aby se snížil obsah zabudovaných emisí CO2. Pomoci může v některých případech používání betonů s obsahem recyklované složky. Na trhu už jsou dvě takové technologie. Pracuje se také na tom, jakými materiály částečně cement v betonu nahradit, ale zatím není připravená alternativa, která cement rychle zcela nahradí.
Ovlivní nové požadavky i použití izolačních materiálů, jako je minerální vlna nebo polystyren, které mají vysokou uhlíkovou stopu?
Trend je postupně vyrábět tyto izolace s lepšími izolačními vlastnostmi, takže se pak na budově používá méně materiálu. Typickým příkladem takového vývoje je šedý polystyren, kterému se příměsí grafitu snížil součinitel tepelné vodivosti. Na řadě konstrukcí se dají použít tepelné izolace na bázi přírodních materiálů. V dřevostavbách se hodně používá dřevovlákno. Začínají se používat také přírodní izolace na bázi slámy, a to i v průmyslovém měřítku. V některých aplikacích by se v budoucnu mohlo uchytit mycelium, což je houba vyrostlá na biologickém materiálu, například pilinách, která se nechá prorůst a následně usmrtí mikrovlnným zářením. Vznikne tak deska s poměrně dobrými izolačními vlastnostmi.
Budeme umět do deseti let stavět budovy, které v životním cyklu budou mít nulové skleníkové emise?
Je několik přístupů, jak bezemisnosti dosáhnout. Podle jedné z možných metodik se započítává uhlík akumulovaný v dřevostavbě. Tím se vytvoří prostor pro použití oceli nebo dalších materiálů, které mají kladnou emisní stopu. Ve výpočtech se také často počítá s úsporou emisí díky tomu, že se pro výrobu materiálů nevyužívá český energetický mix, který je emisně náročnější, ale obnovitelné zdroje v místě. Bude záležet na tom, jak se emise v životním cyklu budou podle české implementace směrnice počítat.
Bude se více stavět ze dřeva, které se zatím u velkých budov příliš nepoužívá?
Ano, dřevostavby se budou stavět čím dál častěji. Dřevo se také může výhodně využívat v kombinaci s klasickými materiály. U nás v centru máme experimentální budovu s velice subtilním železobetonovým skeletem z vysokopevnostního betonu. Obvodový plášť, střešní konstrukce a vnitřní příčky tvoří dřevěný rám s tepelnou izolací. Takže využíváme beton a ocel jen tam, kde to je ze statického hlediska nutné a kde je to výhodné z hlediska požární odolnosti a akustiky. Obvodový plášť na bázi dřeva je alternativou k plášťům z hliníku a dalších kovů. Vyvinuli a aplikovali jsme ho už při rekonstrukci školy v Českobrodské ulici v Praze na energeticky plusový standard.
Pracujete i na novém konceptu budovy s nulovými emisemi v celém životním cyklu. Jak bude vypadat?
Jedná se o projekt CITI-CAN podpořený v rámci Operačního programu Technologie a aplikace pro konkurenceschopnost. S firmou Designové dřevostavby z Trojanovic pracujeme na vývoji 3D prefabrikace pro výstavbu bytových domů. Hlavním použitým materiálem jsou křížem lepené panely z masivního dřeva. Systém je navržen pro bytové domy se třemi až čtyřmi podlažími. Na střeše se počítá s fotovoltaikou, budou tam zelené fasády, tepelné čerpadlo, vzduchotechnika s rekuperací a chytrým řízením. V roční bilanci by měla být budova energeticky pozitivní.
Velcí developeři hovoří o tom, že nové požadavky zdraží výstavbu a tím i byty. Odhady se pohybují od 10 do 30 procent. Hrozí, že bezemisní budovy budou dražší?
Může se to stát. Navýšení bude samozřejmě záviset i na tom, s jakou stavbou tu novou budete porovnávat. Když dnes developer staví jen tak, aby splnil požadavky na minimum a dostal stavební povolení, a najednou by měl stavět emisně nulovou budovu, tak nákladově se k uvedenému navýšení může dostat. Ale kdo již dnes staví ve standardu A, toho už dramatický rozdíl v ceně pravděpodobně nečeká.
