Zkušenosti z Hannoveru: od prvního pasivního sídliště v Kronsbergu k sídlišti s nulovými emisemi zero:e

3.1. Konsekventní použití nástrojů veřejné správy (obsah ze zdroje [3])

Jako nejúčinnější způsob propagace nové výstavby ve standardu PD v Hannoveru se prokázalo rozhodnutí vydané v roce 2006 Radou města Hannoveru o  preferenčním převodu městských pozemků těm stavitelům a investorům, kteří budou stavět ve standardu PD. Časový rozvoj obytné plochy ve standardu PD ukazuje obr. 2.

Obr. 2 meziroční přírůstek obytné plochy v standardu PD, zdroj: Centrum ochrany klimatu Hannover

U nové výstavby v Hannoveru byly navíc ještě stanoveny tyto ekologické standardy:

• Provádění energeticky úsporného územního plánování optimalizovaného na využití solární energie (kompaktnost budov, jižní orientace budov nebo střešních ploch a hlavního obývacího prostoru, zajištění využití solární energie prostřednictvím nestíněných fasádních a střešních ploch a konstrukčních zadání s ohledem na výšku staveb a vzdálenosti mezi nimi)
• Stanovení vysokých energetických standardů a povinnosti využít poradenství ohledně smluv na nákup pozemků a veřejnoprávních smluv
• Energeticky úsporné rekonstrukce městských budov a uplatnění pasivního standardu u všech obecních novostaveb

3.2. Koncepce územního plánu (obsah ze zdroje [3])

V nově budované čtvrti „zero:e“ mají vzniknout atraktivní konkurence schopné nabídky pro výstavbu rodinných domů s možnostmi bydlení vhodného pro rodiny. Proto byla vypsána urbanistická soutěž a vypracován energetický plán města proKlima. Nová čtvrť zahrnuje celkem 330 bytových jednotek, což je

Obr. 3 Sídliště s nulovými emisemi  zero:e, zdroj: územní plán Hannover

největší evropské sídliště s nulovými emisemi. Kromě obytných domů vznikne v této čtvrti také obchod s potravinami ve standardu PD.

Aby bylo možné vytvořit optimální rámcové podmínky pro projekt, byla v územním plánu přijata různá rozhodnutí. Aby se například zabránilo zastínění okolních staveb, a to i když je slunce nízko, a aby přitom byla zajištěna kompaktnost stavby, bylo kromě ustanovení o dvou podlažích v  plné výšce vydáno také rozhodnutí o výšce budov formou určení obalové křivky (viz obr. 3). Tato obalová křivka určuje vzdálenosti a limitní výšky pro budoucí stavby. V rámci tohoto ustanovení je ponechána stavitelům rozhodující svoboda pro návrh staveb a tvaru střech, aby mohla být realizována individuální kvalitní architektura.

Obr. 3 zdroj: Akciová společnost AG Baufrösche und foundation 5+ (Architekti a krajinní architekti)
Jih	obalová křivka	systém jam a příkopů

3.3. Energetická koncepce

Cílem energetické koncepce u projektu „zero:e“ je na prvním místě důsledná minimalizace spotřeby energie pro výrobu tepla a elektřiny. Nevyhnutelně nutná zbývající energetická potřeba by měla být kompenzována účastí stavitelů na budování zařízení obnovitelných zdrojů energie. V zásadě bude kompenzace použita teprve tehdy, až budou vyčerpány všechny možnosti snižování emisí CO₂.
Možnosti dodávky energie

Rozmanitost stávajících možností a technologií dodávky energie pro pasivní domy vyvolává otázky týkající se způsobu dodávky, volby energonositele, celkových nákladů na systém a klimatických dopadů. Tyto otázky byly při vypracování energetické koncepce pro sídliště zero:e řešeny z pohledu stavitelů a místních distributorů energie pro individuální nebo skupinovou dodávku energie nebo pro přenos tepla z blízkého zdroje. Konkrétně byly zkoumány různé systémy dodávky energie pro dva různé typy pasivního domu (solitérní rodinný dům se 150 m² a řadový dům s pěti bytovými jednotkami po 120 m²).

U samostatně stojících rodinných domů jsou zdroje tepla a systém řízeného větrání s rekuperací umístěny uvnitř budovy (individuální dodávka). U  řadových RD je zdroj tepla v oddělené přístavbě (společná hlavní stanice, mimo tepelnou obálku). Příprava tepla zde probíhá centrálně a  je distribuována do všech pěti bytů. Větrací systém je centrální pro každý byt zvlášť se stejnými komponenty, jako jsou v samostatném RD.
Alternativně byla pro skupinu celkem 26 PD (13 RD, 8 polovin dvojdomků, 5 řadových domů s celkem 26 bytovými jednotkami a cca 3.750 m² vytápěné podlahové plochy) sledována kromě individuální přípravy tepla také dodávka tepla z blízkého zdroje z příslušné větší výtopny.

S použitím modelových výpočtů nákladů v závislosti na investiční ceně, provozních a spotřebních nákladech (porovnání celkových nákladů) byl proveden výpočet ekonomické výhodnosti, energetické spotřeby a dopadů na ovzduší u různých variant dodávky tepla pro každou bytovou jednotku.

Dále uvádíme shrnutí výsledků tohoto průzkumu pro přípravu tepla pomocí následujících alternativních systémů:

• Lokální individuální příprava pomocí kompaktního agregátu s tepelným čerpadlem se solárním systémem pro přípravu teplé pitné vody a bez něj
• Lokální individuální příprava pomocí kondenzačního plynového kotle se solárním systémem pro přípravu teplé pitné vody a bez něj
• Lokální individuální příprava pomocí primárních peletových kamen se solárním systémem pro přípravu teplé pitné vody
• Společná výtopna pro řadové domky s kondenzačním plynovým kotlem se solárním systémem pro přípravu teplé pitné vody a bez něj
• Společná výtopna pro řadové domky s peletovým kotlem se solárním systémem pro přípravu teplé pitné vody a bez něj
• Společná výtopna pro řadové domky s kogenerační jednotkou na zemní plyn se zásobníkem
• Dodávka tepla z blízkého zdroje s kogenerační jednotkou na zemní plyn a s kondenzačním plynovým kotlem jako kotlem pro špičkový výkon a  se zásobníkem
• Dodávka tepla z blízkého zdroje s peletovým kotlem se solárním systémem pro přípravu teplé pitné vody a bez něj a se zásobníkem

Porovnání jednotlivých možností přípravy tepla (obsah ze zdroje [4])

Pro samostatně stojící RD a dvojdomky je z ekologického hlediska nejlepším výsledkem pro dodávku tepla dle očekávání příprava pomocí primárních peletových kamen v kombinaci se solárním systémem. Z ekonomického hlediska představuje tento způsob přípravy naopak nejdražší alternativu přípravy.

V ekologickém žebříčku se pro lokální varianty přípravy umístily relativně těsně za sebou kompaktní agregát s tepelným čerpadlem a  kondenzační plynový kotel, přičemž kompaktní TČ těsně vede. Primární pec přitom vykazuje v porovnání s kompaktním agregátem s TČ podle  [4] bilanci CO₂ o cca 32 % nižší. Z hlediska celkových ročních nákladů se kompaktní agregát s TČ a kondenzační plynový kotel zase naopak umístily před primární pecí. Kompaktní TČ se solárním systémem je přitom dobře o 20% levnější než primární pec se solárním systémem.

Při ekologickém hodnocení dodávky tepla pro RD prostřednictvím rozvodu tepla z blízkého zdroje se pohybuje centrální peletový kotel se solárním systémem nebo bez něj v důsledku ztrát distribucí za lokální primární pecí, avšak ještě před lokálním kompaktním TČ. Celkové roční náklady na tuto centrální dodávku tepla se přitom pohybují na úrovni lokálního kompaktního TČ nebo kondenzačního plynového kotle a tím jsou nižší než náklady lokální primární pece.

Centrální příprava dálkového tepla pomocí kogenerační jednotky na zemní plyn nemá z ekologického hlediska i z hlediska celkových nákladů žádné výhody oproti centrální přípravě pomocí peletového kotle.
Přestože systém tepla z blízkého zdroje s peletovými kotli je podle horní argumentace zajímavou variantou přípravy, nebyla tato varianta v projektu „zero:e“ realizována.

Pro toto rozhodnutí byly mimo jiné podstatné tyto důvody:

• Z důvodu nízké spotřeby tepla v pasivním sídlišti už provozování systému přestává být pro dodavatele energie ekonomicky zajímavé.
• Kvůli plošně rozsáhlému snížení spotřeby tepla stoupá procentuální podíl ztrát vedením při dodávce tepla z blízkého zdroje na 40% až 50%. Pasivní dům (1,5 litru) by se tím stal v důsledku ztráty účinnosti fakticky 3-litrovým domem.
• Za předpokladu velmi hustého zastavění (délky sítí < 20 m pro každou bytovou jednotku) s velmi kvalitní tepelnou izolací rozvodů je možno realizovat síť systému dálkového tepla pro pasivní domy s rozumným výsledkem. Na doplnění by však musela být realizována přípojná větev na systém tepla z blízkého zdroje. V celkovém součtu by tato opatření prodej těchto systémů výrazně ztížila.
• Systémy individuální přípravy tepla upřednostňuje mnoho zákazníků, aby si zachovali nezávislost na provozovatelích nebo bytových družstvech.

U posuzovaných řadových domů se samostatnou společnou hlavní výtopnou umístěnou mimo tepelnou obálku vycházejí ztráty distribucí v porovnání s výše uvedeným systémem dálkového tepla výrazně nižší. Bilance CO2 peletového kotle se solárním systémem nebo bez něj se pohybuje asi o 50% níže než lokální kompaktní TČ, bilance CO₂ kondenzačního kotle ve společné výtopně se pohybuje téměř o 15 % výše než kompaktní TČ. Bilance CO₂ centrální kogenerační jednotky leží jen nepatrně pod bilancí lokálního kondenzačního plynového kotle.

Celkové roční náklady pro přípravu tepla pomocí peletového kotle ve společné výtopně se pohybují jen o něco výše než náklady kondenzačního kotle, avšak níže než náklady lokálního kompaktního TČ. Kogenerační jednotka na zemní plyn ve společné výtopně vykazuje nejvyšší celkové roční náklady. Z ekonomického a ekologického hlediska tedy představuje peletový kotel optimální variantu přípravy tepla pro posuzovanou řadu řadových RD se společnou výtopnou. Realizaci této varianty přípravy tepla by však mohlo ze strany stavitelů konkurovat přání získat nezávislost a zabránit možným problémům při vyúčtování tepla, ve vlastnických vztazích, ve společenství provozovatelů atd. Proto je třeba počítat s tím, že volba lokálního kompaktního TČ bude preferována a budou rovněž respektovány i  jeho vyšší náklady. S ohledem na zvýšené znečištění vzduchu jemným prachem a omezené zdroje u pevné biomasy stejně jako na zvyšující se podíl energie z obnovitelných zdrojů v energetickém mixu to je při nízké absolutní spotřebě tepla u pasivního domu z ekologického hlediska přijatelné.

Další posuzování ekonomičnosti provozu plynárenské sítě z pohledu dodavatele plynu je analogicky jako u provozování sítě dálkového vytápění z důvodu nízké spotřeby tepla v sídlišti „zero:e“ vychází jako ekonomicky nevýhodné. Z tohoto důvodu se v sídlišti „zero:e“ nebude realizovat rozvod plynu.

Shrnutí porovnání možností dodávky energie

Zásobování teplem vázané na rozvodné sítě pro teplo z blízkého zdroje nebo na rozvod plynu se z ekonomických důvodů v sídlišti typu „zero:e“ nejeví příliš rozumné. Jako energonositel vázaný na rozvodnou síť se tedy v  sídlišti „zero:e“ nabízí pouze elektřina a stavitelé si pro přípravu tepla mohou v rámci stávajících možnosti vybrat mezi alternativami kompaktní TČ nebo vytápěcí systém na bázi biomasy. Využití solární energie pro přípravu teplé pitné vody, která pokrývá minimálně 60% spotřeby tepla pro teplou vodu, je přitom stanovena obecně platnými předpisy. Jako alternativa k solárnímu termickému systému je přijatelný také fotovoltaický systém s minimálním výkonem 1,5 kW_p pro každou bytovou jednotku.

Kompenzace potřeby zbývající energie pro klimatickou neutralitu

Při určování požadavku na kompenzaci byla použita za základ průměrná spotřeba tříčlenné domácnosti. Pro výpočet spotřeby elektřiny pro domácnost (bez spotřeby elektřiny pro výrobu tepla) se předpokládalo vybavení domácností energeticky úspornými domácími spotřebiči. Přitom vychází na jednu bytovou jednotku spotřeba ve výši 2.400 kWh/a. Tato hodnota odpovídá rovněž zkušenostem z pasivního sídliště v Kronsbergu.

Pro přípravu tepla byla vypočtena potřebná kompenzace ve výši 1.600 kWh/a celkové elektrické energie na jednu bytovou jednotku. Přitom se předpokládalo využití solárního termického systému, který pokryje cca 60% požadavku na teplou vodu.

Ve srovnání s novostavbou podle současných právních norem v Německu se pasivní technologií výstavby dosáhne snížení emisí skleníkových plynů při přípravě tepla až o 87%.

V celkovém součtu vychází potřebná roční kompenzace ve výši 4.000 kWh nebo 900 kg CO₂ na jednu bytovou jednotku. To znamená při počtu 330 bytových jednotek roční požadavek kompenzace ve výši 1320 MWh nebo 297 tun CO2 pro celé sídliště. Realizace kompenzačního požadavku by měla být řešena výrobou elektrické energie na reaktivované vodní elektrárně v Hannoveru.