Jak postavit energeticky soběstačný dům?

V minulosti celkem nedávné – v Evropě ještě pár let po skončení 2. světové války – byl energeticky soběstačný každý venkovský statek. Jeho obyvatelé zajišťovali nejen energii, tedy dřevo z vlastního lesa a krmení pro tažná zvířata, ale stačili i pěstovat a prodávat nejrůznější potraviny, dobytek a jiné zboží. Dnes je možné, aby statek produkoval a prodával biopaliva (dřevo, štěpku, pelety nebo brikety ze dřeva, slámy, šťovíku nebo jiné plodiny, případně obilí, kukuřici na topení). Může také vyrábět elektřinu a přebytky prodávat. Znamená to však, že někdo z obyvatel se bude energiím věnovat profesionálně. Jde vlastně o specifické podnikání, kdy je energetická soběstačnost jen jakýmsi „vedlejším produktem“.

Podobně by mohl fungovat dům s vlastní vodní (nebo i větrnou) elektrárnou. Takových je ale málo, místa vhodná současně pro elektrárnu i pro dům jsou vzácná. Mnohem spíše se setkáme s požadavkem, aby energetika domu fungovala „samovolně“, bez větších nároků na obsluhu, podobně třeba jako „vodní hospodářství“ v případě domu s vlastní studnou a kořenovou čističkou. V tom případě si dům musí v podstatě vystačit jen se sluneční energií, která na něj dopadne. Takovému požadavku vyhoví třeba pasivní dům s fotovoltaickou elektrárnou na střeše.

Zbývá si ještě ujasnit, zda má být dům skutečně nezávislý – tedy takový, který vůbec není připojen k elektrické síti, případně plynovodu nebo rozvodu tepla. Toto řešení je pochopitelně nutné v případě, že chceme mít dům daleko od civilizace, kde by budování přípojek přišlo příliš draho. Nebo můžeme mít dům, který bude mít nulovou spotřebu pouze účetně. Takový dům je normálně připojen k elektrické síti. Má však také vlastní zdroj elektřiny. Podle potřeby pak elektřinu ze sítě odebírá nebo do ní vrací zpět. Víceméně teoreticky to může fungovat i s teplem, kdy dům v létě dodává přebytky ze solárního systému do veřejné sítě. V takovém domě se plateb za energie nezbavíme, ovšem při správném postupu budeme posílat účty za energie zase svým odběratelům.

Při řešení energetiky domu je třeba sestavit energetickou bilanci. Na straně „výdajů“ to znamená zjistit všechny tepelné ztráty, ale i teplo pro ohřev vody a odběr všech elektrospotřebičů. Nejde jen o žárovky, televizi a mixér, ale také oběhová čerpadla, ventilátory atd. Na straně „příjmů“ jsou to energetické zisky. Velká část elektřiny se v domácnosti přemění na teplo, které slouží k vytápění. Typickým příkladem je chladnička, která svou zadní stranou neustále hřeje. Někdy teplo odchází pryč ihned, například s teplou vodou z pračky. U moderních domů hrají velkou roli solární zisky jižním prosklením. Dokonce i každý obyvatel domu trochu „topí“, dospělý člověk v klidu vyzařuje 80 až 100 W.
To, co dům nepokryje vlastními zisky, musí dodat kamna nebo kotel. Samozřejmě je nutné mít i zdroj elektřiny.

Dosud platilo, a pro většinu současných domů stále platí, že největší množství energie připadne na vytápění domu. U pasivních domů to už platit nemusí. Spotřeba tepla na vytápění je zde menší než 15 kWh/m² za rok. To je asi 10 x méně, než mají současné novostavby a než vyžadují současné předpisy. Pasivní dům s podlahovou plochou 150 m² tak za rok spotřebuje pouze 2,3 tis. kWh. Roční potřeba tepla na ohřev vody pro čtyři osoby je 4 až 6 tis. kWh a spotřeba elektřiny pro domácnost asi 3,5 tis. kWh (ale i dvojnásobek).  Stále platí, že je levnější energii ušetřit, než ji vyrábět. Má-li být dům soběstačný, platí to dvojnásob. Kupovat třeba drahý solární systém a jím získané teplo pouštět do vzduchu špatně izolovanými stěnami není chytré ani hospodárné.

Tepelná izolace u pasivního domu se používá v síle až 40 cm. Je zřejmé, že takovou tloušťku izolační hmoty nelze nahradit žádným zdivem. Proto jsou stěny vždy kombinací několika materiálů. Konstrukční možnosti jsou široké a rozhodně nelze říci, že některý typ je ideální pro všechny domy. Můžeme použít zděnou konstrukci, dřevostavbu, betonové stěny ve ztraceném bednění a další a další. Zcela zásadní je důsledná eliminace tepelných mostů. Nejsou-li tepelné mosty potlačeny, uniká jimi srovnatelné množství tepla jako zbytkem konstrukce; pak už moc nepomůže zvyšovat dále sílu izolace ve stěně pasivního domu.  Totéž platí o izolaci střechy a podlah, které se u běžné výstavby leckdy podceňují.  Často se zmiňuje nutnost kompaktního tvaru budovy. Nejde o neporušitelné dogma, ale při kompaktním tvaru se snáze vyhneme potížím s různými tepelnými mosty, které vyplynou ze složitější konstrukce. Čím je budova kompaktnější, tím méně má ochlazovaných ploch.

Naprosto zásadní je použití větracího zařízení s rekuperací tepla z odváděného vzduchu. Dům se už nevětrá otevřenými okny. Většina oken může být pevně zasklená, což snižuje jejich cenu. Odváděný vzduch v zimě předehřívá čerstvý venkovní vzduch, čímž výrazně klesá potřeba tepla pro větrání. Pro přívod vzduchu se někdy používá podzemní potrubí, kde se vzduch v zimě ohřeje a v létě ochladí.

Pokud nemáme na pozemku ropný vrt, je pro soběstačný dům solární energie klíčová.
Vždy platí, že je jednodušší získat teplo než elektřinu. Nejjednodušší a nejefektivnější je využití pasivních zisků, tedy sluneční energie dopadající do interiéru okny a prosklením. Jednou z důležitých funkcí centrálního větracího systému je právě využití přebytků slunečního tepla z jižních místností (v rekuperátoru), případně odvod tepla do ostatních místností domu (při cirkulaci).

Pro ohřev vody na mytí, případně i pro přitápění, je nutný aktivní systém se solárními kolektory. Na trhu je velké množství vesměs kvalitních kolektorů, které dokáží pokrýt teplo pro ohřev vody po větší část roku. Čím větší pokrytí potřeb má slunce zajišťovat, tím větší musí být akumulační nádrž. Cena tlakových nádrží je poměrně vysoká, proto se pro objemy přes 1 m³ používají beztlakové nádrže. Náklady na akumulaci jsou významné a jsou i důvodem, proč většina domů s nízkou spotřebou není zcela soběstačná. Levnější bývá energii kupovat, nežli utrácet za drahý akumulátor.

I když Slunce svítí zadarmo a dosud jeho paprsky nejsou ani zdaněny, sluneční energie zadarmo není. Solární systém něco stojí a za dobu své životnosti přinese jen omezené množství kilowatthodin. Něco málo stojí i údržba.

Ze Slunce lze kromě tepla získat i elektřinu, a to překvapivě jednoduše – pomocí fotovoltaických panelů. Panely lze umístit na střechu domu, pokud není vhodně orientovaná, pak třeba na pozemek u domu. Významná je jejich poloha – panely na fasádě (ve svislé poloze) přinesou o třetinu méně energie než panely uložené šikmo se sklonem 35° až 50°. Naopak pro zvýšení přínosu existují různá polohovací zařízení, která však zvyšují náklady a nelze je umístit jednoduše na střechu domu.  Fotovoltaické panely dodávají stejnosměrný proud, který lze relativně jednoduše skladovat v akumulátorech. Dům může být vybaven spotřebiči na stejnosměrný proud (prodávají se např. pro autokaravany). Jinou cestou je doplnit systém střídačem, který proud převede na střídavý, takže domácnost může používat běžné spotřebiče. Tuto možnost využijí spíše domy připojené k síti.

Méně ortodoxní přístup k energetické soběstačnosti počítá i s použitím paliva z nejbližšího okolí domu. Teoreticky lze jistě přeměnit zahradu na plantáž energetických rostlin nebo koupit k domu i kousek lesa.  Dřevo lze spalovat v nejrůznějších kotlích a kamnech, oblíbená jsou interiérová kamna, která část výkonu předají do ústředního topení nebo akumulační nádrže, z níž si dům odebírá teplo podle potřeby. Výhodou je, že i topit můžeme tehdy, kdy se to hodí nám. Kromě tepla lze ze dřeva získat i elektřinu, vyžaduje to však podstatně složitější zařízení, než jsou kamna či kotel. Například německá firma Solo nabízí kogenerační jednotku se Stirlingovým motorem. Elektrický výkon cca 10 kW, tepelný cca 30 kW. Palivem by měly být dřevní peletky nebo štěpka. Cena je okolo 1 000 000 Kč, takže takovéto řešení asi nebude pro každého.

Pokud může být dům připojený k elektrické síti, je levnější a jednodušší využít ji jako nekonečně velký akumulátor elektřiny. Přebytky elektřiny se dodávají do sítě a v případě potřeby se naopak elektřina odebírá. Příslušná „domácí elektrárna“ pak samozřejmě musí splňovat technické požadavky majitele sítě; pro provoz je nutná i určitá administrativa, např. získání licence pro výrobu elektřiny. Výhodou může být rozdíl mezi výkupní cenou elektřiny a nákupní cenou elektřiny ze sítě. Elektřina pro domácnost dnes stojí od 1,2 do 4,5 Kč/kWh, podle typu sazby. Výkupní cena z obnovitelných zdrojů je poměrně příznivá (v roce 2007 to je 13,46 Kč/kWh pro elektřinu ze slunečního záření a 2,34 Kč/kWh pro elektřinu ze dřeva). Pokud však chceme dům zcela nezávislý na síti, je třeba zdroj elektřiny doplnit regulací pro tzv. ostrovní provoz. Regulace musí být schopna reagovat na náhlou zátěž a odlehčení (při zapnutí a vypnutí silnějšího spotřebiče, třeba pračky). Zejména fotovoltaické panely potřebují i akumulátory pro provoz v době, kdy slunce nesvítí. To dále zvyšuje náklady.

Současné technologie umožňují bez větších problémů postavit dům, který bude energeticky soběstačný a přitom poskytovat svým obyvatelům stejný nebo ještě větší komfort jako konvenční výstavba. Z různých studií i několikaletých praktických zkušeností vyplývá, že dům v pasivním standardu nemusí být o více než 10 % dražší než konvenční výstavba.  Náklady na energetický systém domu jsou dalším, velmi významným zdražením. Tyto náklady lze chápat jako útratu, která zvýší hodnotu domu podobně jako třeba bazén nebo garáž, které také nejsou pro bydlení nezbytné. Je na každém, jak se svými penězi naloží; energetická nezávislost se v budoucnu může ukázat jako velká výhoda – zejména při růstu cen energií nebo poklesu příjmů domácnosti.

V jiném případě můžeme peníze za energetický systém domu brát jako investici, která bude přinášet zisk. Dostatek energie pro dům pak bude jen vedlejším produktem takovéhoto podnikání v energetice. Příkladem může být provoz rozsáhlejší fotovoltaické elektrárny a prodej elektřiny do sítě. Investice by měla mít jistý výnos za určitého rizika, v případě energeticky soběstačného domu půjde o poměrně nízké riziko, ale také o relativně nízké výnosy.  Nezapomínejme, že dům není stroj na výrobu energie. Mělo by se v něm především dobře bydlet!