Cenu Wernera von Siemense za nejlepší absolventskou práci zabývající se technologiemi spadajícími do konceptu infrastruktura a energetika získal doktorand Ústavu techniky prostředí Fakulty strojní ČVUT v Praze Nikola Pokorný, autor disertační práce Zasklený fotovoltaicko-tepelný kolektor. V krátkém rozhovoru nám poodhalil více o svém řešení.
Jaké téma jste řešil ve své disertační práci? Tématem disertační práce byl vývoj a výzkum nového solárního prvku, který kombinuje dvě konvenční technologie. Konkrétně se jednalo o zasklený kapalinový fotovoltaicko-tepelný (FVT) kolektor.
Kde se nápad na toto téma zrodil? Téma vzešlo od mého vedoucího Tomáše Matušky, který se problematikou solární kogenerace zabývá už řadu let. Hybridní kolektory začaly být středem pozornosti výzkumných center již v 70. letech, nicméně dosud se nepodařilo přenést výzkum úspěšně do praxe zejména u zasklené kapalinové varianty, která byla předmětem disertační práce.
Jak zapadá projekt zaskleného FVT kolektoru do hodnocené kategorie Chytrá infrastruktura vyhlášené v rámci Ceny Wernera von Siemense? Kategorie byla nazvána Chytrá infrastruktura a energetika, a bylo tedy možné přihlašovat i práce zabývající se obnovitelnými zdroji energie.
O fotovoltaických panelech asi už slyšel každý, ale systém hybridního FVT kolektoru už tak známý není. Jaký je jeho princip? Jde o kombinaci fotovoltaického panelu a fototermického kolektoru. Nový solární prvek díky současné produkci tepla a elektrické energie využije více dopadající sluneční energie než konvenční technologie dostupné na trhu. V současné době jsou již na evropském trhu dostupné nezasklené FVT kolektory, které jsou však výhodné zejména pro nízkoteplotní aplikace, jako je předehřev studené vody, či v kombinaci s primárním okruhem tepelného čerpadla. Zasklený FVT kolektor, který byl předmětem disertační práce, vykazuje významně vyšší tepelnou účinnost v aplikaci pro přípravu teplé vody. Tepelná účinnost je srovnatelná s konvenčními fototermickými kolektory, FVT kolektor však produkuje zároveň elektrickou energii. Instalace zasklených FVT kolektorů je v současné době ekonomicky výhodná zejména u objektů s omezenou plochou střechy a velkou potřebou tepla, jako jsou bytové domy či hotely.
O kolik procent je hybridní kolektor účinnější oproti FV panelům či fototermickým kolektorům? Při porovnání výtěžnosti energie ze stejné plochy u hybridních kolektorů s konvenčním solárním systémem, který se bude skládat z 50 % z fotovoltaických panelů a z 50 % z fototermických kolektorů, bude celková roční produkce tepla i elektrické energie u hybridního řešení větší přibližně o 32 %.
Jde o shodný FVT kolektor, jaký byl použit na zařízení S.A.W.E.R., prezentovaném na výstavě Expo v Dubaji? Ano, jedná se o stejný FVT kolektor. V Dubaji byly kolektory zapojeny do nestandardní aplikace, kdy kromě výroby elektrické energie pro český pavilon dodávaly teplo pro předehřev regeneračního vzduchu v jednotce pro získávání vody ze vzduchu.
Lze tento typ kolektoru průmyslově vyrábět a osazovat u nás v rámci dnes tolik prosazovaných střešních instalací? Průmyslová výroba je samozřejmě naším cílem. V současné době jsme v našich dílnách schopni opakovaně vyrobit jednotlivé prototypy kolektorů o stejných vlastnostech. Teď už to chce jen sehnat firmu, která by se zhostila sériové výroby. Jak jsem zmínil, instalace zasklených FVT kolektorů je dnes ekonomicky výhodná zejména u objektů s nevelkou plochou střechy a velkou potřebou tepla. Do budoucna lze uvažovat také o nasazení pro částečné dodávky tepla do soustav zásobování teplem po vzoru dánských solárních výtopen, opět s výhodou sekundární produkce elektrické energie. Nezbytnou podmínkou v českém kontextu však bude snížení teplot vody v rozvodech centralizovaného zásobování teplem tak, aby solární výtopny s FVT kolektory mohly být v provozu s vysokou účinností, a byly tak ekonomicky konkurenceschopné.
Nyní působíte na UCEEB ČVUT, ale disertační práci jste připravoval na Ústavu techniky prostředí Fakulty strojní. Byly na ÚTP vhodnější podmínky, nebo šlo jen o návaznost na předchozí studium? První experimenty s hybridními kolektory probíhaly v Solární laboratoři na střeše Ústavu techniky prostředí na Fakultě strojní ČVUT v Praze- Dejvicích. V dalších letech se však mé aktivity čím dál více přesouvaly do Univerzitního centra energeticky efektivních budov ČVUT v Buštěhradě, a to nejen pro větší možnosti využívat nejmodernější laboratorní zařízení, ale také kvůli zapojení do výzkumných projektů zabývajících se právě problematikou hybridních FVT kolektorů.
Nakolik vám s řešením problematiky pomáhal vedoucí vaší práce doc. Matuška a další kolegové? S vedoucím práce i s ostatními kolegy, kteří na vývoji hybridního kolektoru pracovali, jsem samozřejmě spolupracoval velmi intenzivně. Často mi pomáhali také kolegové z Fakulty elektrotechnické, například při volbě nastavení experimentů pro měření elektrické části. Vedoucí práce je podle mého názoru velmi důležitý zejména v úvodu doktorského studia, kdy může doktorandovi pomoci s výběrem důležitých publikací, případně konkretizací výzkumných cílů. Můj vedoucí mi však pomohl nejen v úvodu, ale i později hlavně tím, jak kriticky nahlížel na veškeré publikace, které jsem během studia napsal. To je také velmi důležité.
Na čem v UCEEB pracujete nyní? V současné době se zabývám řadou velmi zajímavých témat. Vyzdvihnout mohu například dva evropské projekty H2020 zaměřené na problematiku energeticky plusových čtvrtí. Právě hodnocení energetických konceptů městských čtvrtí z hlediska zásobování teplem se stává čím dál častější náplní mé práce. Mimo to se věnuji vývoji mobilního zařízení pro získávání vody ze vzduchu. S kolegy jsme nad konceptem začali pracovat již před třemi lety díky projektu TA ČR Zéta, který podporoval mladé vědce. Projekt zároveň reagoval na poptávku způsobenou úspěchem již zmíněného zařízení S.A.W.E.R. na Expu Dubaji. V současné době pokračujeme už s komerčním partnerem za podpory Ministerstva průmyslu a obchodu na vývoji druhé generace mobilního zařízení pro získávání vody ze vzduchu v rámci projektu OP PIK Aplikace. /lak/
