Moje nezávislost – Jak to funguje

Komplexní řešení energetické soběstačnosti

TECHNOLOGIE STAVBYDŘEVOSTAVBA NEBO ZDĚNÁ STAVBA

Pro energetickou soběstačnost není rozhodující technologie stavby jako taková (např. mokrá stavba nebo dřevostavba). Důležité je, aby provedená stavba měla požadované tepelně izolační vlastnosti.

Pro soběstačné domy musí být součinitel prostupu tepla obvodovými zdmi U nejvíce 0,16 W(m2.K).

Volbu technologie stavby tak ovlivňují zejména náklady, za kterých je dosažení žádoucích tepelně izolačních vlastností možné. Z tohoto úhlu pohledu i pohledu komfortu obyvatelnosti se nejlépe osvědčila difusně uzavřená dřevostavba s vnitřními zdmi z nepálených cihel.

Nejvhodnějším typem staveb pro soběstačné domy jsou stavby přízemní. Zde je zásadní, že plocha střechy pro umístění fotovoltaických panelů je totožná s obytnou plochou domu a tak lze na stavbu umístit dostatečně velký fotovoltaický zdroj.

Příčky nepálené

HSS balls – HEAT STORRAGE SYSTEM

Představujeme Vám špičkovou inovativní technologii, která umožňuje letní energetické přebytky přeměnit na teplo a to pak bezpečně skladovat několik měsíců pro jeho plné využití v topné sezóně.

K ukládání tepla je využívána speciální směs solí a jejich PCM vlastností, která je schopna bezpečně akumulovat využitelnou tepelnou energii až do 0,68 GJ na 1m3 objemu.

Tato směs je pak uložena ve vysoce izolovaných akumulačních nádržích kulového tvaru, umístěných do země pod domem. Tím jsou stabilizovány a zároveň minimalizovány tepelné ztráty prostupem a zajištěna vysoká uživatelská bezpečnost.

Uvnitř nádrží je pak teplo odvodný systém, napojený na speciální výměníky, umístěné nad nádržemi. Výměníky následně pracují se dvěma médii – ohřívají vzduch podle požadovaného výkonu systému vytápění budovy a vodu pro ohřev TUV.

Soběstačný dům je osazen vždy jednou nádrží na 6,25 m2 podlahové plochy domu. Dům o podlahové ploše 50m2 má tedy 8 vzájemně propojených nádrží o jednotlivém objemu 1,7m3. Tepelná kapacita zásobníků pak pro takový dům činí celkem 9,25 GJ využitelné energie. Při průměrné spotřebě tepla 0,18 GJ na 1m2 a topnou sezónu 225 dní, činí tepelná spotřeba domu o podlahové ploše 50m2 celkem 9 GJ.

Tepelné ztráty akumulačních nádrží jsou minimalizovány jak konstrukčním pojetím, tak mohutnou izolací.

Z hlediska konstrukce se na minimalizaci tepelných ztrát prostupem podílí jak zvolený tvar nádrží (koule jako těleso s nejmenším poměrem povrchu ku vnitřnímu objemu), tak jejich umístění do země v nezámrzné hloubce přímo pod podlahovou plochou domu.

Zásobníky samotné pak mají dvouvrstvou tepelnou izolaci. Vnitřní vrstva izolace je provedena 300 mm pěnového skla, vnější pak 200 mm tvrzeného PUR. Tepelné ztráty tak činí 0,015 W.h-1.na 1 m2 při plné akumulaci (322°C) a vnější teplotě 8°C.

Jak jsme do tepelných zásobníků uskladnili tolik energie? Využili jsme PCM (z anglického „phase change material“).

hss obr6

PCMAKUMULACE TEPELNÉ ENERGIE PŘI SKUPENSKÝCH ZMĚNÁCH LÁTEK

Klasický zásobník (kapalinový – vodní nebo suchý – štěrkový) je schopen pojmout množství energie, které je rovno součinu jeho hmotnosti, měrné tepelné kapacity a teplotního rozdílu mezi teplotními úrovněmi na počátku a konci „nabíjení“. Takový zásobník nazýváme kalorický.

Zásobník, kde se dodaná energie spotřebovává při tání náplně na rozrušení vnitřních vazeb v pevné látce, je schopen pojmout množství energie, které je rovno součinu jeho hmotnosti a měrného skupenského tepla tání. Takový zásobník nazýváme PCM.

HSS balls pak využívají vlastností PCM i kalorických zásobníků na maximum. Speciální směs solí vytváří vícefázový PCM efekt díky rozdílným teplotám tání jednotlivých složek. Tak je skupenské teplo tání využíváno postupně při různých teplotách od 89°C až do 322°C. Teplotní strop je pak rozhodující i z hlediska kalorického ukládání energie.

graf_skupensketeplo-660x440-2343441681

VÝMĚNÍK T.O.S.ČERPÁNÍ ENERGIE PRAKTICKY BEZ TEPELNÝCH ZTRÁT

Aby byla izolace HSS balls dokonalá, nesmí být zásobník trvale propojen s žádným výměníkem. Každá HSS ball tak má uvnitř uzavíratelný teplo odvodný systém (T.O.S.), který se k výměníku připojuje pouze tehdy, když má být naakumulovaná energie čerpána a to způsobem, který nebude odvádět ze zásobníků tepla zbytečně více, než je jeho aktuální potřeba.

Vedení tepla ze zásobníku do výměníku je prováděna prostřednictvím teleskopické tyče z tepelně vysoce vodivého materiálu. Ta se z výměníku do zásobníku zasouvá postupně vždy dle potřeb intenzity čerpání tepla. T.O.S. následně teplo předá do radiátorů výměníků (každá HSS ball má svůj výměník), kde teprve dochází k tepelné výměně mezi topnými médii – vzduchem pro podlahové vytápění budovy, vodou pro ohřev TUV.

Tím, že je každý výměník zároveň topným tělesem, odpadají ztráty při přeměně i vedení. Pokud není výměník propojen se zásobníkem (neprobíhá čerpání tepla), je teplo v zásobníku zcela izolováno bez tepelných mostů.

DŮM S KOULEMI BOKORÝS

VYTÁPĚNÍ BUDOVYTEPLOVDUŠNÉ PODLAHOVÉ TOPENÍ

Radiátory výměníků po připojení na teplo odvodný systém zásobníků přijímají uskladněné teplo a sáláním toto teplo uvolňují – usměrněné podlahovým labyrintem – do vytápěných prostor. Pokud je tepelná výměna přirozeným prouděním vzduchu v labyrintu nedostatečná k udržení požadovaného tepelného komfortu, je zvýšen výkon radiátoru, popřípadě sepne nucený oběh vzduchu.

Již samotné podlahové rozvržení umístění zásobníků tepla a jejich výměníků umožňuje velmi efektivní způsob řízení tepelné výměny.

Každý výměník vyhodnocuje své prostředí samostatně. Tak je možné řídit tepelný komfort v jednotlivých místnostech a zároveň optimalizovat vytápěcí výkon. Tím činí topení vytápěnému prostředí flexibilním (například radiátory výměníků blíže otevřenému oknu se budou snažit kompenzovat toto lokální ochlazení).

Vzájemné propojení zásobníků balancovacími mosty zajišťuje soustavné vyrovnávání teploty mezi všemi zásobníky. Tím je zajištěna trvalá vyváženost topného systému jako takového a i při vysoké uživatelské flexibilitě prakticky vylučuje tepelné ztráty přenosem.

DŮM S KOULEMI PŮDORÝS

OHŘEV TEPLÉ VODYKOMBINOVANÉ ZDROJE

Ohřev teplé vody je zajišťován kombinací dvou nebo tří zdrojů. Poprvé přímý ohřev elektřinou z nezávislé fotovoltaiky, zálohovaný elektřinou z domovního ostrovního systému. Ten může být nahrazen stejně zálohovaným, ale účinnějším ohřevem prostřednictvím fototermických kolektorů. Podruhé je ohřev vody zajišťován souběžně prostřednictvím HSS, pokud jsou připojeny výměníky (tedy např. je topná sezóna).

Radiátory výměníků HSS balls jsou schopny předat dostatečné množství tepelné energie i vodě, jakožto topnému médiu, díky vestavěnému trubičkovému labyrintu. Vzájemně napojený uzavřený vodní topný okruh se pak na druhé straně setkává v labyrintu ohřívače vody.

Tepelné ztráty z výměny tepla mezi radiátorem výměníku a vodním topným okruhem, stejně jako tepelné ztráty na vedení, jsou plně využity k vytápění prostor.

sov

OSTROVNÍ ELEKTRÁRNAZDROJE A UKLÁDÁNÍ ENERGIE

Každý soběstačný dům má svou vlastní ostrovní elektrárnu, kombinující zpravidla dva zdroje – fotovoltaický zdroj a větrný generátor. Výkon těchto zdrojů je dimenzován vždy s ohledem na klimatické podmínky v místě stavby a charakter a počet jeho obyvatel. Zkrátka jinak velký zdroj bude v domě filosofa v horách a jinak velký v domě kutila v nížinách.

Základní úvahou je, aby energetické zdroje vyrobily dostatek elektrické energie o zimním slunovratu při konvektivní oblačnosti – nejslabší období. Případné energetické přebytky jiného období jsou použity pro mobilitu nebo ukládány do zásobníků HSS balls.

Důležitým regulačním prvkem je baterie a její kapacita. U soběstačných domů by kapacita baterie měla pokrýt plnou energetickou spotřebu obyvatel domu po dobu nejméně tří dnů, lépe pak sedmi. Takovéto dimenzování baterií zajišťuje regulaci mezi výrobou energie a její spotřebou, umožňuje překlenutí nepříznivých povětrnostních vlivů a v neposlední řadě výrazně prodlužuje životnost baterií díky malému cyklickému zatížení.

Špičkovou technologií pro baterie je LTO technologie (Lithium titanate oxid). Pro aplikace ve fotovoltaických elektrárnách soběstačných domů je velmi zajímavá životnost baterie – až 50 000 cyklů při 80% Dod. To je při dvou plných nabíjecích cyklech denně více než 60 let. Dalším špičkovým parametrem jsou vybíjecí proudy, které dosahují trvale 15C, tedy patnácti násobek své proudové kapacity (např. 100Ah baterie je schopna trvale poskytovat proud 1500A!). Nabíjet lze baterie až 6C, tedy šestinásobkem proudové kapacity (např. 100Ah baterii lze nabíjet proudem až 600A!). Díky těmto parametrům lze mít v elektrárně kapacitou podstatně menší baterii, než např. Li Ion nebo LiFePO4.
Ačkoli jde o technologii velmi novou a zdánlivě velmi drahou na pořízení, tak z hlediska nákladů na jeden nabíjecí cyklus je LTO baterie zcela suverénně nejlevnější, snadno překonává i cenu Pb baterií. LTO technologie tak poskytuje baterie na celý život.

Elektrárna včetně baterie je vždy provedena v designovém řešení. Nevyžaduje tak zvláštní zázemí (šetří místo) a stává se zajímavým a vkusným doplňkem interiéru.

Energetické systémy jsou zcela automatické a nevyžadují žádnou zvláštní obsluhu nebo znalosti na straně vlastníka – uživatele. Možnost vzdáleného monitoringu a správy, stejně jako servis 24, jsou samozřejmostí.

MP3+BSS LFP čisté

ELEKTROMOBILPROPOJENÍ DOMU A ELEKTROMOBILU

Elektromobil není jen ozdobou, ale je plnohodnotnou součástí energetických systémů domu. Dovede nejen efektivně zužitkovat energetické přebytky domu, ale také může posloužit jako jeho záložní zdroj, popřípadě k rozšíření bateriové kapacity domu.

Takto ale nelze použít každý elektromobil. Z tohoto důvodu spolupracujeme s čínskou automobilkou GREEN CARS. Ta dodává základ elektromobilu, jako rám, karoserii, motor, interiér. Naše společnost pak doplňuje baterie a obslužnou a řídící elektroniku. Tím je zajištěna kompatibilita systémů soběstačného domu a auta.

Elektromobil je dále vybaven vlastní fotovoltaickou střechou o výkonu 260Wp, která dovede za pěkného, slunného dne dodat bateriím energii na ujetí až 25 km. Samotný elektromobil má dojezd cca 220 km na jedno nabití.

Technologie baterií auta je totožná s technologií baterie domu. Pokud zákazník pro dům a auto zvolí LTO baterie, pak může využít technologických vlastností tohoto typu baterie k expresnímu nabíjení autobaterií s nabíjecím časem 25 minut 85% kapacity. U ostatních technologií baterií je doba nabíjení elektromobilu průměrně 6 – 8 hodin.

car

Jaká je cena soběstačných domů od freeENERGY4U?

Podívejte se na jednoduchou ekonomiku soběstačných domů