V odpovědi se zaměříme na otázku vaření v domácnosti na různých spotřebičích. Pro zjednodušení budeme ohřívat 10 litrů vody, aby nám při ohřevu z 10 °C na 100 °C vyšla cca 1 kWh. Do výpočtu zahrneme cenu ohřevu a emise oxidu uhličitého (CO₂), které nám zohlední účinnost výroby energie. Soustředíme se pouze na elektřinu a zemní plyn, protože tyto formy energií se zpravidla používají k vaření v domácnosti. Do celkové účinnosti výroby elektřiny a zemního plynu se pouštět zatím nebudeme, je to otázka celého životního cyklu. Srovnání přibližných účinností jednotlivých spotřebičů vypadá následovně:
Indukční varná deska využívá měděnou cívku umístěnou pod sklokeramickou deskou. Cívka vytváří střídavé magnetické pole, které vytváří vířivé proudy ve vodivém dně nádoby. Tyto proudy způsobují přímý ohřev dna nádoby. Doba ohřevu je velmi krátká. Je to asi nejúčinnější způsob vaření, účinnost dosahuje 85–90 %. Projevují se pouze ztráty přestupem tepla z pláště hrnce do okolí.
Rychlovarná konvice je založena na topné spirále umístěné ve dně nádoby. Je to také jeden z nejúčinnějších způsobů ohřevu vody (účinnost 80–90 %). Specializovaný design minimalizuje tepelné ztráty, doba ohřevu je velmi krátká. Projevují se pouze ztráty přestupem tepla z pláště konvice do okolí.
Mikrovlnná trouba je zařízení využívající k ohřevu mikrovlny o frekvenci cca 2,45 GHz. Ty rozkmitávají molekuly vody v potravinách, které se zahřívají třením, a ohřívají tak potraviny zevnitř. Účinnost ohřevu v mikrovlnné troubě je 60–80 % [1]. Zbývající energie se ztrácí přeměnou na teplo v mikrovlnném zařízení, pohlcením ve stěnách trouby, odrazem mikrovln od kovových stěn apod. Tento postup je vhodný spíše pro ohřev menšího množství vody. Má nízké tepelné ztráty, které se projevují pouze přestupem tepla z potraviny do vnitřku trouby.
V případě halogenových varných desek je zdroj tepla vnější, a to silné wolframové vlákno uvnitř křemenné trubice naplněné halogenovou látkou (vlastně velká žárovka). Účinnost je kolem 55–65 %. Projevují se navíc ztráty přestupem ze zdroje do hrnce.
Elektrická litinová plotýnka má jakožto zdroj tepla vnější topnou spirálu. Její účinnost je kolem 50–60 %. Projevují se navíc ztráty přestupem ze zdroje do hrnce.
U zemního plynu je zdrojem tepla vnější plamen. Účinnost je jen 35–45 %. Projevují se ztráty přestupem ze zdroje do hrnce a prouděním spalin kolem hrnce.
Ve všech případech uvedených výše se předpokládá vaření s použitím pokličky, která snižuje tepelné ztráty odparem. Vaření bez pokličky zvyšuje tepelné ztráty o přibližně 10–15 % [2].
Z přehledu v tabulce na konci odpovědi vyplývá, že nejnižší spotřebu má indukce a rychlovarná konvice, nejvyšší spotřebu má ohřev na zemním plynu. Rychlovarná konvice a indukční sporák vychází nejlevněji, rozdíl v ceně oproti zemnímu plynu však není příliš významný, protože plyn je celkově levnější. Zemní plyn má při současném způsobu výroby elektřiny nejnižší emise CO₂. Pokud však podíl obnovitelných a jaderných zdrojů při výrobě elektřiny vzroste (emise CO₂ klesnou), emise v případě použití zemního plynu, indukční varné desky a rychlovarné konvice budou stejné.
Pro Zeptej se vědce odpovídal Jirka
Pro zájemce
Průměrné ceny energií pro domácnosti v ČR k roku 2024:
Elektřina:
- Průměrná cena: cca 5,50–6,50 Kč/kWh včetně distribuce
- Roční záloha pro průměrnou domácnost: 20 000 Kč až 25 000 Kč
- Velmi závisí na tarifu a dodavateli
Zemní plyn:
- Průměrná cena: cca 2,50–3,50 Kč/kWh včetně distribuce
- Roční záloha pro průměrnou domácnost: 15 000 Kč až 20 000 Kč
- Velmi závisí na tarifu a dodavateli
| Účinnost | Spotřeba | Průměrná cena | Celková cena | Měrné emise | Emise CO₂ | Měrné emise | Emise CO₂ | |
| % | kWh na 10 l pro var 100 °C | Kč/kWh | Kč | kg CO₂e/kWh | kg CO₂ | kg CO₂e/kWh | kg CO₂ | |
| 1. Indukce: 85–90 % | 90 | 1,16 | 6,50 | 7,55 | 0,5 | 0,58 | 0,4 | 0,46 |
| 2. Rychlovarná konvice: 80–90 % | 90 | 1,16 | 6,50 | 7,55 | 0,5 | 0,58 | 0,4 | 0,46 |
| 3. Mikrovlnná trouba: 50–70 % | 70 | 1,49 | 6,50 | 9,71 | 0,5 | 0,75 | 0,4 | 0,60 |
| 4. Halogen: 55–65 % | 65 | 1,61 | 6,50 | 10,46 | 0,5 | 0,80 | 0,4 | 0,64 |
| 5. Elektrická plotýnka: 50–60 % | 60 | 1,74 | 6,50 | 11,33 | 0,5 | 0,87 | 0,4 | 0,70 |
| 6. Vařič zemní plyn: 35–45 % | 45 | 2,32 | 3,50 | 8,13 | 0,2 | 0,46 | 0,2 | 0,46 |
Zdroje:
[1] Hradílek, Lázničková, Král: Elektrotepelná technika, 2011, ISBN 978-80-01-04938-9. [online] Dostupné z https://www.mpo-efekt.cz/upload/7799f3fd595eeee1fa66875530f33e8a/cvut-3-elektrotepelna.pdf
[2] Ladislav Tintěra (2003) Úsporná domácnost. Era, Brno. ISBN 978-80-86517-16-2.
[3] EPRI/ACEEE (2014): Induction Cooking Technology Design and Assessment, ACEEE Summer Study Proceedings. Dostupné z: https://www.aceee.org/files/proceedings/2014/data/papers/9-702.pdf
Další čtení prověřené autorem:
Václav Černý (8/2005) Elektrický ohřev mikrovlnný (10 – dokončení). Časopis pro elektrotechniku ELEKTRO z vydavatelství FCC PUBLIC. [online] Dostupné z http://www.odbornecasopisy.cz/elektro/casopis/tema/elektricky-ohrev-mikrovlnny-10-dokonceni–13513
Kol. autorů (2018) E-MANUEL Elektronická učebnice fyziky pro gymnázia. 10. Tepelné jevy. Měření účinnosti ohřevu. Registrační číslo a název projektu: CZ.02.3.68/0.0/0.0/18_067/0012345 [online] Dostupné z https://e-manuel.cz/kapitoly/tepelne-jevy/praktika/mereni-ucinnosti-ohrevu/