Net Zero: Jsme připraveni na bezemisní svět?

Evropská unie se chce do roku 2050 zbavit emisí CO2 (Net Zero), což ovšem není tak snadné a jednoznačné, jak se nám přednáší. Plyn CO2 patří mezi základní molekuly, které umožňují život na naší planetě. V současné době se množství CO2 v atmosféře pohybuje kolem 400 mg/l. Stávající premisa přitom je, že CO2 je příčinou oteplování Země. Z historie je ovšem známo několik období ledových dob, kdy teplota klesla pod hodnoty, které velmi omezily život na Zemi. Podívejme se na celou tuto problematiku o něco blíže…

Před 400 miliony lety trvala doba ledová asi 50 milionů let, které předcházel obsah CO2 ve vzduchu asi 5 500 mg/l (přibližně 10× víc než dnes). Následně se teplota zvedla a vydržela vysoká po dobu asi 50 milionů let, přitom se obsah CO2 postupně snižoval až skoro na dnešní úroveň – a pak následovala další doba ledová trvající pár desítek milionů let.

A po ní se po dobu asi 150 milionů let teplota opět vrátila na předchozí úrovně [1]. Křivka obsahu CO2 ve vzduchu nekoreluje s křivkou teploty a dlouhodobě objem oxidu stále klesá. Ano, klima se momentálně otepluje, a je pravda, že tento nestabilní fenomén neumíme matematicky popsat, ale ani počasí neumíme odhadnout na dobu delší než pár dní. Přesto klima předpovídáme na desetiletí dopředu…

Evropa a uhlíkové plyny

Evropa, jednoduše řečeno, bojuje s větrnými mlýny. Omezení výronů CO2 v Evropě nemá velký vliv na celosvětovou produkci tohoto pro rostliny blahodárného plynu. A když říkáme blahodárného, je to doslova – vědci již prokázali [2, 3], že zvýšený obsah CO2 ve skleníku zvyšuje výnosy a snižuje odpar z listů.

Je samozřejmě také pravda, že Spojené arabské emiráty zasáhly deště až biblických rozměrů, které se rovněž přisuzují změně klimatu – silnice se změnily v řeky a vyprahlá poušť pocítila, jak zničující mohou být záplavy. K nejhorší bouři za posledních 75 let ale možná přispěli sami šejkové, protože od roku 2021 si „vyrábějí déšť“. Patrně to tedy způsobil sice omezený, ale stále umělý zásah člověka do koloběhu vody.

Současnou situaci tak lze komentovat prakticky takto – novodobí křižáci vytáhli do boje s jimi nenáviděným plynem. Jako kdysi, i dnes je hlavním motivem bohatství získané bojem (kdysi s barbary, nyní s klimatem). Uhlí se nyní nahrazuje pálením biomasy, kterou je ovšem často třeba vozit přes celou zeměkouli, aniž bychom si do důsledku uvědomili, že spálení biomasy pro získání jednotky tepla, započte-li se i doprava většího objemu hmoty, znamená mnohem větší vývin CO2 než pálení uhlí samotného.

Dalším příkladem zásahu člověka do soustavy tepelných bilancí zeměkoule je Čína, která zatočila s exhalacemi oxidů síry. Paradoxně tím výrazně oteplila Tichý oceán. To, co u nás probíhalo v 80. a 90. letech, odsíření průmyslu a dopravy, v Číně začalo zhruba od roku 2010 [4]. Exhalace oxidů síry v Číně klesly natolik, že výrazně klesl jejich „ochlazovací“ efekt.

Je Česká republika připravená?

Ve zkratce lze konstatovat, že naše společnost není na Net Zero zásahy do hospodářství připravena, ani se na ně technicky nepřipravuje. Připomeňme si proto, co by tato politika znamenala pro úzkou část hospodářství v oblasti domovních instalací. Musela by se změnit celá skladba energetického hospodářství, včetně zajištění zálohování energie. Strojírenství by muselo přestat vyrábět plynové vařiče, sporáky a kotle. Musela by se rychle převést hlavní část produkce na čistě elektrická zařízení. Obyvatelstvo by se muselo donutit, aby svoje funkční plynové spotřebiče vyhodilo a nahradilo je elektrickými. V řadě případů by se musely změnit rozvody NN a VN. A tak dále…

Aktuálně lze odhadovat, že 80 % sídel vaří a vytápí plynem. V roce 2013 se elektřina vyráběla (podle ERÚ) z 50 % z fosilních paliv. První důležitou složkou přechodu na bezuhlíkový provoz sídel by proto bylo zajištění dostatečného zdroje el. energie. Občasné zdroje energie (dále jen OZE) nemohou plyn plně nahradit, jak se již ukazuje v západní Evropě. Akumulace energie na dobu delší než pár hodin zatím není spolehlivě vyřešena. Obyvatelstvo totiž nebude ochotno vařit jen v okamžicích, kdy svítí slunce nebo fouká vítr. Ledničky a mrazničky (neřku-li další přístroje) také vyžadují trvalý přístup k elektrické energii.

Příliš si nepomůžeme ani při nahrazení metanu vodíkem. Stávající rozvody plynu, převážně z PE potrubí, umožňují přepravu vodíku pouze ve směsi se zemním plynem v maximálním objemu 25 %. Ostatně, v současné době se kraj od kraje mění i složení samotného dodávaného plynu v souvislosti s odchodem od ruského plynu – a nedělá to právě dobrotu. Cech instalatérů by určitě do budoucna měl (pokud tak již neučinil) proškolit své členy tak, aby byli schopni reagovat na změnu složení plynu.

Norský plyn totiž obsahuje několikanásobně vyšší množství sirovodíku (sulfanu, H2S), i když je v souladu s normou. Při hoření tak dochází k nedokonalému spalování sirovodíku (obr. 1, 2). Vzniká také sulfid měďnatý (chemický vzorec CuS) slučováním mědi se sírou za vyšší teploty Cu + S → CuS. Je to černá práškovitá látka, nerozpustná ve vodě, rozpouští se však v běžných kyselinách (lépe za horka). Výstupem jsou voda a síra nebo sulfátové soli, které se usazují na plynových zařízeních, zejména hořácích (obr. 3).

Důležitý je v těchto případech zejména materiál potrubí ve spotřebiči. Zdá se totiž, že problémy nejsou registrovány u plynových technických zařízení s ocelovým potrubím (trubkami), vyskytují se výhradně tehdy, pokud byla pro potrubí použita měď a přísun vzduchu je z interiéru.

Bez plynu, ale s… řadou problémů?

Zda a jak bychom případně upustili od závislosti na plynu, zatím nebylo na úrovni vlády zmíněno. Je ovšem třeba vzít v potaz, že na úrovni EU se tato otázka již řeší. Lze proto předpokládat, že bude postupně nutno vybudovat vedle regulačních stanic plynu trafostanice. Současně se pravděpodobně budou muset zesílit kabelové rozvody a zkontrolovat vlastnosti vnitřních instalací pro výměnu sporáků, ohřívačů a kotlů, případně posoudit možnost použití tepelných čerpadel. Velmi pečlivě se musí zvážit proveditelnost jejich použití v plošné instalaci.

Také je třeba provést hydrogeologický průzkum v případě, že se uvažuje o použití tepelných čerpadel voda/voda. Pokud se investor rozhodne pro využití zemního čerpadla jako zdroje tepla, musí si uvědomit, že na povrchu zemního čerpadla bude snížená teplota, která se může projevit na růstu rostlin na povrchu. Zároveň se musí posoudit stav, kdy budou tepelná čerpadla dálkově vypínána v době odběrové špičky. Tepelná čerpadla totiž zvyšují odběr elektrické energie v době, kdy byly vyčerpány optimální hodnoty teplot pro jejich provoz, a z tepelného čerpadla se v tomto období stává de facto elektrokotel.

Rovněž ohřívání vody musí být řešeno alternativně a nejspíše zásadně akumulačním systémem. Musí se zrušit soustavy ohřívání vody průtokovým nebo výkonným systémem s malou akumulací vody. Bude se muset upravit vyhláškou předepsaný požadavek na dodávku teplé vody [6] – tedy …Teplá voda je dodávána celoročně tak, aby měla na výtoku u spotřebitele teplotu 45 °C až 60 °C, s výjimkou možnosti krátkodobého poklesu v době odběrných špiček spotřeby v zúčtovací jednotce. Dodávka je uskutečňována denně nejméně v době od 6.00 do 22.00 hod… Tuto skutečnost, potažmo vyhlášku v aktuálním znění, zatím nikdo ani řešit nezačal.

Více potenciálních problémů než řešení?

Někteří uživatelé již tyto problémy s nadšením řeší a na základě dohody mezi vlastníky jednotek dodávku upravují tak, aby uspořili náklady na energie. A tedy i například doplňují stávající kotelnu akumulací tak, aby mohli využít solární ohřívání vody na střeše objektu. Při návrhu stávajících strojoven, zejména u léty prověřených budov, jakých je u nás spousta, kdysi ovšem nikoho nenapadlo, že nebude k dispozici takové množství tepla, které je v daném okamžiku potřeba. Nové akumulační nádrže se tak „cpou“ do stávajícího prostoru a nikdo se nezajímá o to, že se nedodržují bezpečnostní předpisy pro obsluhu a údržbu zařízení (obr. 4).

Pro dodržení těchto podmínek je nutno navrhovat mnohem větší rozměry strojoven. S ohledem na to, že je potřeba volit objem akumulace vody nejen vzhledem k nižší teplotě vody, které je možno dosáhnout při použití OZE, ale i pro překrytí výpadku OZE, kdy nebude k dispozici dostatečné množství energie k okamžitému ohřátí vody, bude stanovení minimálního objemu akumulace teplé vody vyžadovat kvalifikovanou diskuzi odborníků tak, aby norma [7] mohla pomoci při návrhu ohřívání vody podle systému ohřívání vody.

Jde to lépe? Ano, ale pozor na kvalitu vody

Při návrhu nových objektů by se mělo zvážit lokální ohřívání vody. Tento způsob ohřívání vody na druhou stranu omezuje přímé využití OZE. Jeho výhodou jsou krátké rozvody teplé vody, které sníží ztráty tepla rozvodů teplé vody v objektu. Nevýhodou je nutnost osazení akumulačních ohřívačů v místě spotřeby. To bývá většinou na úkor úložného prostoru poblíž odběru vody. Vedle návrhu způsobu ohřívání vody se musí majitel nebo provozovatel objektu zabývat ochranou vody před mikrobiálním znečištěním. Přerušovaná dodávka teplé vody může tento problém totiž zvýšit.

Do poloviny minulého století byla přerušovaná dodávka teplé vody v celé řadě obytných domů. Statistika onemocnění způsobených mikrobiálním znečištěním vody se nevedla, a tak nevíme, co přerušovaná dodávka teplé vody způsobila v populaci. První zmínky o možné kontaminaci pitné vody se tak objevily až v osmdesátých letech [8]. Termická dezinfekce se objevila jako spásná metoda pro omezení hygienického rizika v rozvodech vody. Tento způsob řešení prevence rizika zavádějí pracovníci profese MaR bez ohledu na materiály potrubí a dopady na uživatele (kam se řadí například možnost opaření).

Energie získaná z OZE ovšem nestačí k dosažení takové teploty vody, která je pro správně aplikovanou termickou dezinfekci vody potřebná. Jediný způsob zajištění hygieny vody při zmíněných nových nárocích na zvětšení akumulace teplé vody je tak chemická dezinfekce. Návrh řešení chemické dezinfekce vody pak musí být součástí návrhu systému ohřívání vody.

Dodatečné pokusy ochránit vodu jsou velmi drahé a často pak dodavatel zařízení nezkoumá systém ohřívání a materiál rozvodu vody. Jeho návrh bývá založen na množství látky, která má hygienu vody zajistit bez ohledu na následné zdržení vody v systému.

Ale přestaňme strašit! Hygiena rozvodů vody se musí řešit v nemocnicích, sociálních zařízeních a v objektech, kde jsou hromadné sprchy (např. plavecké bazény) a, ruku na srdce, ani nyní nemáme dostatek informací o stavu hygieny rozvodů vody, zejména např. ve stávajících bytových objektech. Bakterie jsou všude a vždycky budou.

Kvalita a úspora přichází i odjinud

Velmi důležitým, ale dosud podceňovaným prvkem soustavy ohřívání a rozvodů vody je návrh tepelné izolace. Podle platné vyhlášky [9] je rozhodující kritérium pro návrh tloušťky tepelné izolace hodnota λ kolem 0,040 W/m2 podle použitého materiálu. Pro běžné dimenze potrubí vnitřního vodovodu je přitom tloušťka izolace závislá na vnějším průměru potrubí. Problémy se vyskytují při vedení potrubí v prostorech stání motorových vozidel. Aby se zajistilo dostatečné odvětrání spalin, je nejčastěji prostor propojený s venkovním prostorem tak, že teplota vzduchu je blízká venkovní teplotě. Návrh tepelné izolace potrubí musí odpovídat předpokládaným nízkým teplotám prostoru.

Závěr

Nelze zpochybnit, že se klima mění, ale jak velkou roli v tom sehrál člověk, je v současné době těžké určit. Jisté ovšem je, že uhlí a ropné produkty byly původně organického původu, a i proto je v nich zabudován uhlík. A pokud by se lidstvu podařilo dosáhnout snížení obsahu CO2 pod hodnotu 130 mg/l vzduchu, přestanou – o čemž nikdo nemluví – růst rostliny. Pokud bychom tak uspěli, museli bychom nakonec pálit vápenec, aby se množství tohoto životodárného plynu zvýšilo na potřebné úrovně.

Pokroku a změně se samozřejmě do cesty stavět nemůžeme, ale je důležité, abychom správně vyhodnotili, která z navrhovaných opatření jsou skutečně smysluplná (např. šetření energií, úpravy hospodaření s vodou). Čím dříve si toto ujasníme, tím dříve zachráníme naše hospodářství před vnucovaným mesianismem ve jménu klimatické hysterie. Začít můžeme například s ukončením zelených dotací, aby sama ekonomika pomohla rozhodnout, který z potenciálních energetických mixů je ten skutečně správný a výhodný. Nechme pracovat postupný vývoj techniky, jako tomu bylo ještě nedávno [11].

Pokud totiž politici u nás začnou myslet Net Zero vážně, bude se muset společnost rychle připravovat na zchudnutí, protože navrhovaná opatření – i za použití dotací – nejsou právě levná, a to ani při pořízení, ani při provozu. A to nemluvíme o nutnosti vzdělání nových profesí, „převýchovy“ cechovních pracovníků a učňů, z nichž nejcitelněji to pocítí zřejmě v elektro oblasti. Pokud tedy projdeme všechny důvody a potenciální problémy, je poměrně jasné, že abychom byli plně připraveni vydat se „zelenou cestou“, měli bychom celé Net Zero odložit o nějakých třicet let, abychom na něj vůbec byli připraveni technologicky.

Ing. Zdeněk Žabička
Emeritní projektant v oboru TZB a vodního hospodářství. Člen komory autorizovaných inženýrů a techniků, pro kterou je řadu let zkušebním komisařem.

Článek vyšel v časopisu TZB 2/2024.

Literatura:
[1] T. Gallagher, Paleoklimatologie, část 3, 2022

[2] I. R. Plimer, Konec poplašných zpráv o Modré planetě, Fragment, Praha, 2013

[3] W. Happer, přednáška pro John Locke Foundation, 8. 9. 2014

[4] Studie v Proceedings of the National Academy of Science phys.org
[5] Foto Ing. Machalec
[6] Vyhláška č. 194/2007 Sb., kterou se stanoví pravidla pro vytápění a dodávku teplé vody
[7] ČSN 060320 Tepelné soustavy v budovách – Příprava teplé vody – Navrhování a
projektování (vydána 1. 9. 2006)
[8] Žabička, Z., Baláž, M.: Komentář k ČSN 73 6655. Praha: Vydavatelství norem, 1989.
[9] Vyhláška č.193/2007 Sb., kterou se stanoví podrobnosti účinnosti užití energie při
tepelné energii a vnitřním rozvodu tepelné energie a chladu
[10] Z. Žabička, Reflexní termoizolace, Časopis CTI info, 4/2023
[11] L. Baleka, Zakázat plynové kotle v EU je nesmysl, Novinky.cz, 15. 2. 2024