Tepelná čerpadla potřebují nízkoteplotní zdroj
Častým zdrojem nízkoteplotní energie pro tepelná čerpadla je hlubší horninové prostředí. Jeho využívání je spojeno s řadou povolení a ohlašovacích povinností.
Současný vývoj cen energie má kromě svých negativ i významné pozitivum a tím je potřeba energií šetřit. Jedním ze způsobů jak snižovat energetickou náročnost společnosti je využití tepelných čerpadel především pro ohřev topné a teplé užitkové vody. Tepelná čerpadla potřebují pro svůj provoz nízkoteplotní zdroj energie, kterým je v některých případech vzduch, daleko častěji však horninového prostředí, ze kterého je teplo získáváno buď pomocí horizontálně uloženého potrubí v malé hloubce pod povrchem terénu, vertikálně uloženého potrubí v hlubších vrtech nebo přímým odběrem podzemní vody, pokud se v zemských dutinách vyskytuje v potřebném množství. Věnujme se podrobněji právě získávání nízkoteplotní energie z hlubších partií horninového prostředí, které je v podmínkách České republiky nejvíce rozšířené a ročně je vybudováno mnoho tisíc vrtů, v nichž jsou uloženy vertikální kolektory s přenosným médiem a až několik set vrtů, které využívají teplo jímané z podzemní vody. První skupině objektů se zkráceně říká systém země-voda, druhé skupině objektů pak systém voda-voda.
Po déletrvajícím období nejistoty, co vlastně objekty systému země-voda a voda-voda z hlediska práva jsou, se dnes naštěstí stav vykrystalizoval. Vertikální kolektory systému země-voda a jsou dle výkladu Výkladové komise MZe čj. 18996/2002-6020 ze dne 8. 10. 2002 vodními díly ve smyslu § 55 zákona č. 254/2001 Sb. a vyžadují tedy povolení k realizaci ve smyslu § 15 zákona č. 254/2001 Sb. Totéž logicky platí pro objekty jímací a zasakovací systému voda-voda. Kdo může tyto objekty projektovat stanoví výklad stejné komise čj. 25714/02-6010 ze dne 4. 3. 2003. Je to osoba, která získala oprávnění podle zákona č. 360/1992 Sb., tedy osoba s autorizací pro obor vodohospodářské stavby. Znamená to tedy, že pro oba typy vrtů, v případě systému voda-voda i případných jiných objektů (šachtové studny, pramenní jímky, apod.), je nutné před jejich realizací vydání územního rozhodnutí, pokud orgán územního plánování od tohoto aktu neustoupí, a následně stavebního povolení. Nutnou součástí stavebního povolení v případě vrtů typu země-voda je i povolení k nakládání s vodami ve smyslu § 8, odstavec 1, písmeno b, bod 5 (jiné nakládání s podzemními vodami za účelem využití jejich energetického potenciálu) – viz zmíněný výklad MZe ze dne 8. 10. 2002, v případě objektů typu voda-voda je to povolení k nakládání s vodami ve smyslu § 8, odstavec 1, písmeno d (čerpání povrchových nebo podzemních vod a jejich následné vypouštění do těchto vod za účelem získání tepelné energie). V obou případech se tedy jedná až na výjimky o nakládání s podzemními vodami a k žádosti o vydání povolení k nakládání s nimi je ve smyslu vyhlášky č. 432/2001 Sb. zapotřebí doložit mj. i vyjádření osoby s odbornou způsobilostí ve smyslu § 9, odstavec 1 zákona 254/2001 Sb., tedy hydro-geologa. Posledním druhem podkladů, který je pro realizaci objektů typu země-voda a voda-voda zapotřebí v případě, že hloubka vrtů je větší než 30 m nebo těmito objekty jsou šachtové studny jakékoliv hloubky, je projekt prací prováděných hornickým způsobem, jehož obsah upravuje příloha č. 1 k vyhlášce č. 239/1998 Sb. Zatímco předchozí typy projektů pro územní řízení a stavební povolení vyžadují rozhodnutí správního orgánu (územní rozhodnutí, stavební povolení a povolení k nakládání s vodami) projekt prací prováděných hornickým způsobem je prováděcím projektem dodavatele a vůči orgánu státní správy, v daném případě vůči místně příslušnému Obvodnímu báňskému úřadu, má dodavatel těchto prací pouze nahlašovací povinnost.
Jak je u uvedeného výčtu zřejmé, příprava zdrojových objektů pro tepelná čerpadla systému země-voda nebo voda-voda je z hlediska správního řízení, tedy z hlediska jejich povolení a případně ohlášení, věc již na první pohled náročná, a to vůbec nemluvím o dalších povinnostech, jako je např. zpracování kompletní dokladové části projektu vrtů pro územní řízení a stavební povolení (vyjádření dotčených orgánů, vyjádření správců síti, údaje z katastrálního operátu), stanovisko správce povodí k nakládání s vodami a v některých případech i nutnost provedení hydrogeologického průzkumu ještě před projekční přípravou vrtů. Jsou tedy zapotřebí zpravidla 3 odbornosti, a těmi jsou autorizace v oboru vodohospodářské stavby, oprávnění v oboru hydrogeologie (obě odbornosti jsou provázeny použitím tzv. „kulatých“ razítek) a osvědčení v odbornosti báňský projektant, pokud jsou předmětem prací objekty prováděné hornickým způsobem, což je obvyklé. V ojedinělých případech se v průběhu správního řízení mohou vyskytnout i požadavky vázané na jiné specifické odbornosti (biologický průzkum, archeologický průzkum, rozptylové studie, apod.). Z toho vyplývá jediné. Chce-li zákazník, lhostejno či soukromník nebo organizace, provádět objekty pro získání nízkoteplotní energie systému země-voda nebo voda-voda v souladu s platnými právními předpisy, musí si s ohledem na složitost problematiky najmout profesionální firmu, která mu tyto služby, pokud možno včetně inženýringu, komplexně zajistí.
Provedení projekčních prací a jejich následná realizace profesionální firmou však mají přinejmenším stejně důležitý aspekt jako je soulad s právními předpisy, a tím je aspekt skutečně odborného návrhu a provedení prací tak, aby zdroje nízkoteplotní energie pro tepelné čerpadlo nejen sloužily s maximální efektivností, ale současně aby nepoškozovaly nebo negativně neovlivňovaly okolní prostředí, především vodní režim. Česká republika totiž, podíváme-li se na geologickou mapu Evropy, je charakteristická neobvyklou směsicí barev, přičemž každá barva na této mapě odpovídá jinému druhu hornin. Horniny se přitom od sebe, kromě minerálního složení, odlišují i fyzikálními vlastnostmi, mj. schopností vést či akumulovat v sobě vodu, vést či akumulovat v sobě teplo a pouze znalost geologické stavby území a výskytu podzemní vody je zárukou skutečně efektivního a současně nekolizního zásahu do horninového prostředí.
Mírou efektivity prací u vrtů systému země-voda je mj. tzv. měrný výkon jímání. Ten udává množství tepla ve watech získané z 1 m vrtu resp. z 1 m vertikálního kolektoru. Je významně závislý právě na charakteru prostředí v němž je vrt vybudován a pohybuje se v širokém rozmezí od 30 do 100 W/m. S největším měrným výkonem jímání je kalkulováno tam, kde zemské teplo je vertikálním kolektorům předáváno podzemní vodu s dostatečnou rychlostí proudění podzemní vody. Naopak s nejnižším měrným výkonem jímání je nutno kalkulovat v nesaturované zóně v klastických sedimentech typu písků, pískovců, štěrků, apod. Jen geolog resp. hydrogeolog je schopen přizpůsobit návrh vertikálních kolektorů místním podmínkám, resp. vybrat místa sondáže zajišťující maximální efektivitu prací, kterou daná lokalita nabízí.
Mírou nekoliznosti prací u vrtů systému země-voda je stupeň intaktního chování vertikálních kolektorů k okolnímu prostředí, především k podzemním vodám. Nezbytná je proto znalost počtu vodních útvarů na lokalitě a jejich charakter, tj. jejich geometrie, průtočnost, úroveň a sklon hladiny podzemní vody, apod. Existence vodních útvarů totiž jednak významně přispívá k efektivitě získávání zemského tepla a jednak je zde jedna významná limitující okolnost: v jednom vrtu nelze hydraulicky propojovat jednotlivé vodní útvary. Znamená to, že technologii vrtání a vystrojování vrtů systému země-voda je nutno přizpůsobit geologickému prostředí a stavům hladiny podzemní vody v jednotlivých vodních útvarech, což je samozřejmě věc úzce odborná.
Jak z uvedeného vyplývá, je riziko špatného návrhu či provedení prací nejen pro potenciálního uživatele, ale i pro místní horninové prostředí a především pro vodní a na vodu vázané ekosystémy velmi závažné a měl by proto být vždy v rukou odborníků. S jakými právními i faktickými problémy se tito odborníci potýkají se pokusím uvést v některém z dalších příspěvků, právě tak jako popsat realitu, která je mnohdy odborné projekci a realizaci zdrojů nízkoteplotní energie na hony vzdálená. Na úkor zákazníků, ale bohužel i na úkor image tepelných čerpadel a jejich dalšího využívání.
1 RNDr. Svatopluk Šeda, Orlická hydrogeologická společnost, spol. s r. o., 17. listopadu 1020, 562 01 Ústí nad Orlicí, E-mail: seda@orlicko.cz
