Plánovaná nová obytná štvrť Mayer Malacky
Návrh moderného dekarbonizovaného energetického systému
Systém zásobovania teplom a chladom
Elektroenergetický systém
Možnosti rozvoja komunitnej energetiky v štvrti Mayer Malacky
Plánovaná nová obytná štvrť Mayer Malacky
Lokalita budúcej štvrte Mayer Malacky sa nachádza v katastrálnom území mesta Malacky (17 467 obyvateľov, 2 717 ha, 160 m.n.m) v časti Na Majeri v bezprostrednej blízkosti diaľnice D2 v smere Bratislava - Brno. Tvorí ju nezastavané 29-hektárové územie vo vlastníctve dvoch investorov. Lokalita je na severe ohraničená cestou na Rohožník, na juhu lesmi prírodnej rezervácie Malina a na východe susedí s bývalým poľnohospodárskym areálom s hospodárskymi a niekoľkými obytnými budovami. Na týchto susedných pozemkoch sa plánuje ďalšia bytová výstavba. Územný plán predpokladá, že lokalita bude perspektívne využitá na zmiešané bývanie v rodinných a bytových domoch pre približne 4 tisíc obyvateľov a spoločenské a komerčné aktivity.
Od roku 2016 sa začala príprava projektu novej štvrte Mayer Malacky formou medzinárodnej urbanistickej súťaže. Po nej nasledovali konzultácie a workshopy s cieľom overiť správnosť víťazného návrhu, doriešiť zásadné otázky týkajúce sa demografie, architektúry, mobility, spoločenskej udržateľnosti a adaptácie na zmenu klímy a dopracovanie zadania urbanistickej štúdie. Ide o prvý projekt s tak interdisciplinárne nastaveným procesom a komplexným riešením novej štvrte.
Výstupom tohto procesu boli princípy a odporúčania pre rozvoj štvrte, ktoré idú nad rámec bežných požiadaviek zadania pre urbanistickú štúdiu. Výsledný plán a princípy berú do úvahy okrem potreby adaptácie na klimatickú zmenu, udržateľnej mobility a odpadového hospodárstva, vyváženej zmesi funkcií pre spoločenskú pohodu a inovatívnych prvkov podporujúcich komunitný rozvoj aj potrebu moderného a dekarbonizovaného energetického systému. Nová štvrť má ambíciu stať sa prototypom modernej ekologickej štvrte prepojenej na pôvodnú štruktúru mesta Malacky.
Návrh (vrátane právnej analýzy) na stiahnutie: Moderný energetický systém pre štvrť Mayer Malacky - štúdia uskutočniteľnosti. Priatelia Zeme-CEPA, 2023.
Návrh moderného dekarbonizovaného energetického systému
Priatelia Zeme-CEPA iniciovali prípravu návrhu komplexného dekarbonizovaného a decentralizovaného systému zásobovania teplom a elektrinou pre budúcu štvrť Mayer Malacky. Výstavba štvrte na zelenej lúke – na rozdiel od transformácie existujúcich energetických systémov – umožňuje nastaviť energetický systém od začiatku tak, aby aplikoval inovácie a najlepšie dostupné technológie a skúsenosti z lokalít dobrej energetickej praxe v Európe a zároveň posúdiť podmienky pre aktívnu účasť spotrebiteľov energie na navrhnutom ekonomickom modeli energetického systému.
Návrh zároveň naznačuje cestu pre plánovanie a výstavbu nových dekarbonizovaných obytných štvrtí s vysokou mierou energetickej sebestačnosti, ako aj pre rozvoj energetických komunít a spoločenstiev na Slovensku.
Vypracovanie návrhu bolo kľúčovou súčasťou projektu Dekarbonizovaný energetický systém a možnosti komunitnej energetiky v novej sídelnej štvrti Mayer Malacky/štúdia uskutočniteľnosti, ktorý finančne podporila Nemecká spolková nadácia pre životné prostredie (DBU).
Lokalita plánovanej štvrte Mayer Malacky (zdroj: Imagine Development 2019)
Urbanistické riešenie štvrte Mayer Malacky (zdroj: Imagine Development 2019)
Systém zásobovania teplom a chladom
Systém zásobovania teplom a chladom bol posudzovaný formou troch variantných návrhov:
- Variant 1T - individuálne inštalácie tepelných čerpadiel vzduch/voda priamo v objektoch (chladenie zabezpečené reverzným chodom).
- Variant 2T - centrálna dodávka vysokopotenciálneho tepla zaistená fototermickými panelmi, sezónnou akumuláciou vo forme horninového zásobníka tepla a centrálnym tepelným čerpadlom vzduch/voda. Chladenie bolo zabezpečené individuálnymi klimatizačnými jednotkami.
- Variant 3T - centrálna dodávka nízkopotenciálneho tepla akumulovaného vo zvodnenej vrstve (zásobník typu ATES) s využitím odpadného tepla objektov a prebytkov tepla z fototermických panelov. Tepelný komfort je zaistený individuálnou inštaláciou tepelných čerpadiel voda/voda v odberných miestach objektov, ktoré pri reverznom chode zabezpečujú aj chladenie (odpadné teplo objektov je navyše akumulované v zásobníku tepla).
Z energetického posúdenia všetkých troch variantov vyplynulo, že najväčšia produkcia tepla sa dosiahne vo variantoch 2T a 3T z dôvodu nutnosti pokrytia tepelných strát rozvodov tepla. Pre prevádzku variantov 2T a 3T je však potrebné menšie množstvo elektriny oproti variantu 1T. Varianty 2T a 3T vďaka sezónnej akumulácii umožňujú čiastočné zníženie spotreby elektriny v čase jej nedostatku v komunite a dodatočné spotrebovanie v čase, keď je dostupnejšia.
Variant 1T však preukazuje najnižšiu jednotkovú cenu tepla a chladu, a to vďaka najnižším kapitálovým nákladom (variant nevyžaduje externé rozvody tepla) aj prevádzkovým nákladom. Prevádzkové náklady variantu 1T boli najnižšie aj napriek tomu, že spotreba elektriny pre prevádzku bola vyššia oproti ostatným variantom. Dôvodom je hlavne cena elektriny, ktorá je štátom dotovaná pre domácnosti, a teda podstatne nižšia v porovnaní s cenou elektriny pre komerčné subjekty, medzi ktoré patria aj centrálne systémy zásobovania teplom a chladom.
Varianty 2T a 3T neboli cenovo konkurencieschopné s variantom 1T a pre účely ekonomického porovnania sa použilo alternatívne riešenie na báze jedného centrálneho tepelného čerpadla vzduch/voda pre každú komunitu (blok plánovanej štvrte). Porovnanie preukázalo hlavne konkurencieschopnosť variantu 3T, ktorý dokonca pre komunity s menšou dostupnosťou komunitnej elektriny vychádzal lepšie než riešenie vo forme centrálneho tepelného čerpadla. Najvyššiu jednotkovú cenu tepla a chladu predstavoval variant 2T, a to hlavne kvôli vysokým kapitálovým nákladom (potreba inštalácie špičkového zdroja tepla).
Z celkového ekonomického hľadiska sa dá konštatovať, že ekonomicky najvýhodnejším riešením je inštalácia individuálnych zdrojov tepla na báze tepelných čerpadiel vzduch/voda (variant 1T). Toto riešenie vyžaduje väčšiu angažovanosť majiteľov objektov (najmä údržbu a revízie), keďže sú aj vlastníkmi zdrojov tepla. Ako perspektívna alternatíva sa však ukazuje variant 3T, ktorý je konkurencieschopný aj s riešením vo forme centrálneho tepelného čerpadla.
Z hľadiska emisií skleníkových plynov je však variant 1T najhorší, najmä kvôli najvyššej spotrebe elektrickej energie. Naopak, najnižšie emisie CO2 predstavujú varianty 2T a 3T, pretože využívajú aj iné zdroje energie a technológie (fototermické panely, zásobníky tepla a podobne).
Uvedené návrhy tepelného hospodárstva nepredstavujú obmedzujúci rámec pre investora. V prípade záujmu o ďalšie rozpracovanie niektorého z navrhnutých variantov bude dôležité podrobnejšie posúdiť kapitálové a prevádzkové náklady jednotlivých variantov, pretože ich aktualizácia môže značne zmeniť ekonomické vyhodnotenie.
V návrhu je stručne načrtnutá aj problematika aktívnych odberateľov v teplárenstve (variant 2T a 3T) a spôsob ich fakturácie.
Podrobnejšie informácie o technických inováciách integrovaných do variantov 2T a 3T nájdete v rubrike Teplárenstvo.
Elektroenergetický systém
V rámci návrhu elektroenergetického systému sa posúdzovali tri varianty výroby vlastnej elektrickej energie.
Variant 1E počíta s priamou spotrebou elektriny vyrobenej strešnými inštaláciami fotovoltických panelov pre vlastnú potrebu v objektoch a na okamžité využitie nadbytkov pre účely zásobovania teplom a chladom. Finančná návratnosť jednotlivých kombinácií variantu 1E s vyššie uvedenými troma tepelnými variantami (1T, 2T, 3T) vo väčšine prípadov nepresahuje 10 rokov. V niektorých prípadoch je návratnosť dokonca menšia ako 5 rokov. Ekonomické vyhodnotenie tohto variantu však vychádzalo z ilustračného príkladu, v ktorom sa uvažovalo so stopercentnou vlastnou spotrebou vyrobenej elektriny v objekte. V prípade ďalšieho rozpracovania bude preto potrebné ekonomicky analyzovať aj predpokladané nakladanie s prebytkami nespotrebovanej vyrobenej elektriny.
Variant 2E uvažuje s využitím úložísk elektriny na odloženie nadvýroby najmä na použitie pre systém zásobovania teplom a na neskoršiu spotrebu v čase, keď fotovoltické panely elektrinu nevyrábajú. Úložiská (batérie) by mali byť obstarané postupne popri budovaní jednotlivých komunít (blokov novej štvrte), ale centrálne pre celú komunitu. Vyššia investičná náročnosť tohto variantu je vyvážená prínosmi z možných energetických aktivít, ktoré tento variant ponúka a ktoré komunite prinesú úspory a dokonca možné príjmy (napr. pri využití agregácie flexibility). Pri ďalšom rozpracovaní sa odporúča do tohto variantu začleniť aj konkrétny návrh a financovanie komunitného batériového úložiska vrátane jeho komunitného využitia a jeho vplyv na celkovú ekonomickú návratnosť takéhoto riešenia, ako aj prevádzku verejného osvetlenia (lampy, komunitné priestory, dopravné značenie a podobne), ktoré by mohlo byť v značnej miere napájané z elektriny akumulovanej v úložisku. Na rozdiel od variantu 1E si variant 2E vyžaduje osoby zodpovedné za správu spoločnej elektroenergetickej infraštruktúry.
Variant 3E uvažoval aj s využitím veternej energie na strechách objektov, avšak bol vyhodnotený ako neekonomický.
Možnosti rozvoja komunitnej energetiky v štvrti Mayer Malacky
Vhodné legislatívne prostredie podporujúce fungovanie energetických komunít/prosumerov by umožnilo účastníkom energetického systému zúčastňovať sa energetických projektov a zámerov na miestnej úrovni, formovať ich, zúčastňovať sa na rozhodovaní a ekonomicky sa v nich angažovať. To by zvýšilo energetickú efektívnosť, výkonnosť, decentralizáciu aj demokratizáciu lokálnych energetických systémov, a podporilo by to aj spoločenskú akceptáciu ich smerovania k bezuhlíkovým modelom s vysokou mierou energetickej sebestačnosti.
Energetické komunity a spoločenstvá (napr. vo forme družstiev) a aktívni odberatelia (tzv. prosumeri - spotrebitelia a zároveň producenti energie) sa však zatiaľ rozvíjajú najmä v západnej, resp. severozápadnej Európe. EÚ uznáva význam energetických komunít pre energetickú transformáciu, avšak únijná legislatíva neposkytuje dostatočný rámec pre ich rozvoj. EÚ však nabáda členské štáty, aby odbúravali diskriminačné prekážky, ktoré stoja v ceste ich rozvoja, pričom im ponecháva širokú voľnosť pri prijímaní konkrétnych opatrení.
Návrh energetického systému pre plánovanú štvrť Mayer Malacky sa preto zaoberal aj opisom legislatívneho prostredia pre vznik a fungovanie energetických komunít a prosumerov na Slovensku, identifikáciou bariér pre ich uplatnenie na lokálnej úrovni a náčrt spôsobov ich eliminácie. Súčasťou návrhu je právnu analýza s rámcovým návrhom odporúčaní pre štvrť Mayer Malacky a zovšeobecnenie odporúčaní pre účely plánovania a výstavby energetických infraštruktúr v rámci celej Slovenskej republiky.
Na stiahnutie: Právna analýza: Energetické komunity, spoločenstvá a aktívni odberatelia