Nahrazení stávajících jednofázových zásuvek a spotřebičů novými třífázovými

Další možnosti úspor elektrické energie jsou ve snížení ztrát tentokráte v běžných elektrických spotřebičích v domácnostech. Jde zde jednak o ztráty podle Joule Lenzova zákona v elektrických šňůrách od zásuvky ke spotřebiči a dále o ztráty teplem přímo v domácích spotřebičích. Konkrétně např. u běžné automatické pračky se při každém praní jen v 1,5 m dlouhém přívodním kabelu ztrácí kolem 0,03 kWh elektrické energie a při vyvářce se kondukcí a konvexí (sáláním a prouděním) pračky ztrácí další minimálně 1 kWh elektrické energie (jde vlastně o nechtěná přímotopná elektrická kamínka o výkonu přes 1 kW, neboť pračka jde jen s obtížemi kvůli vysoké teplotě, vlhkosti, otřesům a stísněnému prostoru uspokojivě tepelně zaizolovat). Přesto tyto ztráty můžeme výrazně snížit právě využitím vyššího, tzv. sdruženého napětí přivedeného až do spotřebiče, tedy třífázového přívodu (viz výše), k čemuž ale je nutná i třífázová zásuvka. Ty se zatím vyrábějí spíše pro průmyslové účely (a v domácnostech především pro spotřebiče s třífázovými motory), takže do nich nelze použít stávající vidlice běžných domácích spotřebičů. Není ale žádný problém vyrábět nově třífázové zásuvky i pro domácnosti (tedy se sdruženým napětím 400 V), které se nejen svými rozměry a vzhledem podobají těm klasickým na běžné napětí 230 V, ale je možné do nich připojovat bez problémů i dosavadní běžné vidlice spotřebičů na 230 V. Takové zásuvky (obr. 1) pak dokážou přenést ke spotřebiči bez problémů trojnásobný výkon (přes 11 kW), a navíc ještě s podstatně menšími ztrátami a bez nebezpečí přehřátí. Tento třífázový přívod energie až ke spotřebiči je též předpokladem pro významné úspory v samotných spotřebičích. Vyjdeme- li opět ze vzorce elektrické práce A = R I2 t, tak vidíme, že vliv na tvorbu ztrát v domácnostech má kromě velikosti proudu a odporu vodičů též čas t, po který je spotřebič v provozu. Takže snížit ztráty lze i zkrácením doby jeho provozu na nutné minimum jeho rychlejším zahřátím na požadovanou teplotu, což právě umožňuje uvedené dosažení vyššího příkonu těchto spotřebičů. Pak bude např. pračka prát (a tím současně zbytečně topit do vzduchu) jen po poloviční dobu, stejně jako myčka nádobí či sušička prádla nebo hrnec s vodou na brambory, kávovar a podobné spotřebiče. I zde je možné jít snadno realizovatelnou cestou využití třífázového rozvodu i v rozvodech od zásuvek ke spotřebičům a v nich samotných, tedy napětí 400 V místo dosavadních 230 V. Zavedení tohoto třífázového rozvodu do praxe u výrobců elektrických spotřebičů nic nebrání (u některých spotřebičů ho již běžně používají, viz domácí vodárny či domovní větší pračky či pece a mandly nebo elektrické trouby a varné desky) a tuto možnost jen uvítají. Třífázové motory mají navíc oproti jednofázovým větší účinnost, a tím nižší spotřebu, a jsou navíc lehčí a jednodušší (a bez poruchových a drahých rozběhových kondenzátorů). U menších akumulačních spotřebičů by navíc bylo možné lépe využít rozdělení pásem s nižší sazbou (na více kratších úseků), čímž by se mohla snížit jejich akumulační hmota (dokázala by se častěji a rychleji zvýšeným příkonem dostatečně nahřát). To vše by umožnilo další velké úspory investic do akumulačních systémů, pohonů a ohřevů a s tím související další úspory energií na jejich výrobu. Možné nevýhody zapojení teoreticky jsou: vybavovací proud pro jednofázové chrániče je 30 mA, zatímco pro třífázové je 100 mA, tedy více jak 3x vyšší, čímž se eliminuje vyšší počet fází resp. větší délka chráněného vedení, a při zkratu sice vypadnou zpravidla všechny fáze, ale u jednofázového jištění je známou skutečností, že málokdy je ten zkrat tak malý, aby vyhodil jen nejnižší jistič, takže většinou též vypadne nadřazený jistič a s ním všechny zásuvkové a často i světelné obvody.

Zrušení přípravy a rozvodů teplé vody

Obrovský potenciál úspor se nově nachází u tolik populárních malých průtokoných elektrických ohřívačů vody, které mohou mít nyní příkon jen max. 3 kW, čímž dokážou malý pramínek vody ohřát z 8 oC jen na 38 oC, což sice na opláchnutí rukou stačí, ale na sprchování, nebo dokonce na napouštění vany rozhodně ne. Při trojnásobném příkonu 9 kW by to už žádný problém nebyl a ušetřil by se investičně i provozně nákladný dvojí rozvod vody – studené a horké, protože nyní by stačil rozvod pouze studené vody až k umyvadlu, sprše či vaně, a ta by se v případě potřeby během několika vteřin ohřála na požadovanou teplotu v potřebném množství. A v neposlední řadě by došlo k obrovským úsporám tepelné energie, která se nyní ztrácí v bojlerech a v trubkách ve zdech bytů, domů a budov.

Masivní podpora elektromobility u občanů

A konečně realizace tohoto návrhu by silně podpořila i zavádění elektromobility pro běžné užití občany, neboť navrhovaná domácí třífázová zásuvka by umožnila jejich nabíjení třikrát rychleji, než současné domovní zásuvky, a navíc vyšší možnost využívání levnější elektřiny přes signál HDO (hromadného dálkového ovládání) v době její vyšší výroby než spotřeby, tedy když příliš svítí
slunce nebo fouká vítr. Tím by jistě došlo k vyššímu využívání především elektromobilů občany, což by dále silně omezilo emise ze spalovacích motorů.

Náklady a využití

Při nových instalacích a kompletních rekonstrukcích nejsou náklady žádné, spíše půjde o úspory na materiálu a práci (méně vodičů a s nižší cenou). Při úpravách pak jde jen o přidání vodičů nebo jejich výměnu za nový kabel, což při lištových a trubkových rozvodech je finančně i časově nenáročné. Pro plné využití je pak vhodná ještě výměna stávajících jednofázových zásuvek za navržené třífázové, což je otázka několika minut a cca 100 Kč. Pro výrobce též nejde v mnoha případech o žádné nové úpravy (varné desky, bojlery apod.), u jiných jsou úpravy minimální. Zde je třeba mít na paměti, že využívání třífázového rozvodu je sice především vhodné pro výkonové spotřebiče (např. tepelné – pračky, varné desky, myčky, sušičky, konvice, klima apod.), ale týká se i těch s menší spotřebou (např. fény, dobíječky, rychlovarné konvice, světla apod.), které i když budou i nadále pracovat s napětím 230 V, při zapojení do třífázové sítě budou přesto přispívat k úsporám energie v rozvodech budov podobně jako ty třífázové. Pro stavební firmy a následně uživatele bytů a domů a kanceláří či firem by pak vypuštění přípravy (bojlery, ohřívače, kotle) a rozvodů teplé vody znamenalo nejen podstatné zjednodušení výstavby, ale především investiční a provozní úspory v řádu desítek či stovek tisíců Kč na byt či dům a milionů Kč na kancelářské a provozní budovy, takže celosvětově by šlo jistě ročně o miliardy € nebo dolarů.

Závěry

Při využití navrhovaných třífázových rozvodů v budovách a třífázových přívodů ke spotřebičům s možností zvýšení jejich příkonu na trojnásobek současných možností lze celkové ztráty teplem snížit zhruba o polovinu a souhrnné úspory elektrické energie všude na světě (a zvláště pak v Americe, kde se používá napětí dokonce jen 110 V) lze s velkou dávkou jistoty odhadovat minimálně v řádu stovek TWh elektrické energie ročně. To je opravdu obrovský potenciál úspor, který lze navíc po dohodě s výrobci poměrně jednoduše a rychle realizovat a který by umožnil okamžitě uzavřít stovky tepelných elektráren a razantně tak bez námahy snížit emise skleníkových plynů. A minimálně 50% úspory plastů a mědi, jejichž výroba je obzvláště energeticky náročná, na bytové rozvody elektrické energie či rozvody teplé vody jsou ještě dalším bonusem navíc. A k tomu lze připočítat i nezanedbatelnou úsporu času, neboť pračka nám vypere za poloviční dobu, v myčce nádobí se voda ohřeje za třetinu doby stejně jako voda v kávovaru. A navíc by to byl další impulz pro využívání obnovitelných zdrojů elektrické energie a elektromobility.

Autor: JUDr. Ing. et Ing. Mgr. Petr Měchura
Autor je předním odborníkem v oblasti vytápění, spalování a úspor energií a mj. stojí například za zavedením tzv. kotlíkových dotací