časopis podnikatelů v teplárenství

časopis podnikatelů v teplárenství
Obsah
RATE s. r. o. Štětí
Pavel Kaufmann, Michal Říha
2
Začíná, nebo se teprve rýsuje nová
etapa vývoje energetiky?
Jaroslav Kadrnožka
5
Perspektivní energetické plodiny a jejich
význam
Vlasta Petříková
12
Faktory ovlivňující ekonomiku plantáže
rychle rostoucích dřevin
Jaroslav Knápek, Jiří Vašíček, Kamila Havlíčková
17
Kotle na biomasu
Pavel Čermák
21
Zkušenosti s provozováním kotlů
na dřevní odpad
David Dub
23
Přechod řešení GIS v Pražské teplárenské, a. s.
na jednotné databázové úložiště Oracle
Zdeněk Švenka
26
Aktuality
27
CONTENS - INHALT
28
p j
Registrace: OŽU Pardubice č. j. 581/S1/92
Redakce a inzerce:
Teplárenské sdružení České republiky
Kontaktní osoba: Olga Stará
Bělehradská 458, 530 09 Pardubice 9
tel.: 466 414 444
fax: 466 412 737
e-mail: [email protected]
Redakční rada:
Ing. Michal Říha - předseda, Mgr. Pavel Kaufmann - místopřeedseda,
Prof. Ing. Jaroslav Kadrnožka, CSc. - čestný člen, Ing. Jiří Bartoš, CSc.,
Ing. Josef Bubeník, Doc. Ing. Karel Brož, CSc., Ing. Jiří Cikkhart, DrSc.,
Prof. Ing. Bedřich Duchoň, CSc., Ing. Vladimír Kohout, Ing. Vojtěcch Kvasnička,
Olga Stará, Ing. Miroslav Vincent, Ing. Vilibald Zunt
Výroba a distribuce:
Grafická úprava, sazba: Anna Benešová
Tisk: Garamon, s.r.o. Hradec Králové
Distribuce: Ferda Česká reklamní počta Hradec Králové
Zaregistrováno:
Ministerstvo kultury ČR, ev. číslo MK ČR - E - 6736 ze dne 10. 1. 1994
ISSN 1210 - 6003
Vychází jako dvouměsíčník v nákladu 1500 ks a toto číslo vyšlo
30. 4. 2005.
Cena předplatného je 480 Kč + DPH, pro zahraničí 780 Kč + DPH.
2
2005
ročník 15
Na obálce: Bytová zástavba
Veškerá autorská práva k časopisu 3T - Teplo, technika, teplárrenství vykonává vydavatel. Jakékoli užití časopisu nebo jeho části, zejménna šíření jeho
rozmnoženin, přepracování, přetisk, překlad, zařazení do jinéhho díla, ať již
v tištěné nebo elektronické podobě, je bez souhlasu vydavateele zakázáno.
Za obsah inzerce ručí zadavatel. Za původnost a obsahovou spprávnost jednotlivých příspěvků ručí autor. Rukopisy redakce nevrací. V případě přijetí
díla k uveřejnění redakce autora o této skutečnosti uvědomí. Právní režim
vydání nabídnutých autorských děl se řídí autorským zákoneem v platném
znění a dalšími navazujícími právními předpisy. Zasláním příspěvku autor
uděluje pro případ jeho vydání vydavateli svolení vydat jej v tištěné podobě v časopise 3T, jakož i v jeho elektronické podobě na innternetových
stránkách TS ČR, popř. CD - ROM nebo v jiné formě, jiným
m způsobem
v elektronické podobě. Autorská odměna je poskytnuta jednorázově
do 1 měsíce po uveřejnění příspěvku ve výši dle ceníku vydaavatele.
1
2/2005
RATE s. r. o. Štětí
Pojedete-li lodí po Labi z Mělníka do Roudnice, minete zhruba v polovině cesty na
pravém břehu Labe město Štětí s necelými devíti tisíci obyvatel, jehož levou polovinu
při pohledu z lodi tvoří průmyslový komplex papírenského závodu. Právě díky papírnám narostla polabská
obec Štětí do současné velikosti i rozlohy. Až do roku 1949, kdy se tento největší papírenský závod ve střední
Evropě začal stavět, převládalo zde zemědělství a drobná řemesla. První zmínkou o obci je kronikářský zápis
z roku 1314. Tři dny po bitvě na Bílé hoře, 11. listopadu 1618, německá vojska vracející se po vítězství vypálila
a zdecimovala městečko téměř k zániku. Osmnácté století znamenalo opětný rozvoj, zvláště řemesel. Raritou byl
cech punčochářů, který měl v tisícovém městečku 87 mistrů tohoto řemesla.
Představujeme . . .
Dnešní podoba Štětí je
převážně průmyslová. Kromě papíren je tu několik
drobných podniků o velikosti
kolem 100 zaměstnanců.
Z nich patří mezi nejváženější
městská Prádelna, a. s., která
díky vysoké kvalitě služeb
patří ke špičce v praní zdravotnického prádla a jejímiž
klienty jsou nejvýznamnější
pražské i regionální nemocnice. V posledních letech město
postavilo přes 200 nových Ing. Václav Veselý
bytů. Z nich je 48 v domě jednatel
s pečovatelskou službou. Daří
se i individuální výstavbě rodinných domků. K nejzajímavějším údajům z našeho pohledu však patří míra teplofikace
města. Je až neuvěřitelné, že ve Štětí je 95 % bytů napojeno
na dálkové vytápění a velká část zbývajících bytů má možnost
se na rozvody dálkového vytápění napojit nebo se s tím ve
výhledu počítá. V sídle společnosti RATE s. r. o. Štětí, která
byla založena v lednu 1994 jako firma zajišťující nákup, distribuci a prodej tepla na území města Štětí, nás přivítali její
jednatel Ing. Václav Veselý a technický ředitel Jaroslav Štíbr.
Úvod našeho setkání byl tradičně o historii firmy:
2
„Začátkem 90. let papírna ve Štětí začala s prvními
náznaky outsourcingu. Na řadu činností, které do té doby
provozovala sama, si začala najímat nově vznikající firmy
ve městě a regionu nebo podporovala jejich vznik například
z řad zaměstnanců papírny. Tak vznikla i naše společnost
TEREK. Ta se zabývala zajišťováním telekomunikačních
služeb pro papírnu a správou bytového fondu a ubytoven,
tedy realitami. Odtud TE jako telekomunikace a REK jako
realitní kancelář. Když už jsme spravovali bytový fond,
nebylo daleko k tomu, abychom pro něj začali zajišťovat
i tepelnou pohodu. To patří k základním starostem o byty.
V té době byl systém dálkového vytápění ve městě značně
roztříštěný. Sítě vlastnily papírny, město i bytová družstva
a neustále se řešily problémy, které si zainteresované strany
přehazovaly jako horký brambor. Proto jsme se rozhodli
vytvořit se společností Ratio společný podnik RATE, který
by dálkové zásobování teplem ve Štětí zastřešil. A posléze
jsme si vzali na starost i zásobování teplem v průmyslové
zóně a od roku 2004 v areálu papírny.“
To bylo asi rozumné rozhodnutí, spojit správu bytů
a jejich dálkové vytápění. Situace kolem vytápění se tak
určitě uklidnila?
„Ze začátku to byly krušné chvíle. Bylo potřeba udělat
pořádnou inventuru v zařízeních a rozhodnout, co s nimi
do budoucnosti. Ke své činnosti dnes máme v nájmu části
technologického zařízení, tedy horkovody, výměníkové
stanice, sekundární rozvody a ostatní příslušenství, od
města a papírny a využíváme i části vlastního majetku, který
společnost během doby získala. Firma RATE s. r. o. začala
spravovat šest sekundárních výměníkových stanic patřících
Frantschach Energo a.s., což je energetika dnešního papírenského komplexu Mondi. Spravuje rovněž čtyři výměníkové
stanice patřící městu Štětí, výměníkovou stanici v objektu
Prádelna, a.s., v areálu tělovýchovné jednoty, na koupališti
a 35 domovních horkovodních předávacích stanic. Od roku
1996 přibrala do správy dvě výměníkové stanice v areálu
papíren a v roce 2004 dalších 29 předávacích a výměníkových
stanic v areálu papíren.“
Aktivity společnosti RATE začaly pěkně narůstat. Jaké
máte plány do budoucna?
„V současné době pokračujeme v odkupu pronajatého
majetku od energetiky papírny i města. Zajišťujeme provoz
a obsluhu příslušné technologie, základní údržbu strojní
části, elektro, měření a regulaci. Dále provádíme na svěřeném zařízení na základě souhlasu majitelů technický rozvoj,
instalaci, odečty a ověřování měřičů tepla včetně fakturace.
Byty jsou vybaveny odpařovacími trubičkovými indikátory
ISTA nebo indikátory VIPA. K dispozici máme projekci
tepelnětechnického zařízení. Na území města provádíme
investičními akcemi další rozvoj teplofikace dle potřeb
města i soukromých odběratelů včetně podnikatelské sféry.
Je tu stále na sítích, rozvodech i ve stanicích co zlepšovat,
modernizovat a zefektivňovat.“
Působíte pouze na území města Štětí nebo se vám podařilo rozšířit pole působení i jinam?
„Začínali jsme ve Štětí. Dnes působíme v dalších třech
lokalitách. I když v nich jde v porovnání se Štětím o velice
malé dodávky tepla. Spíše se na nás sousední obce obrátily,
protože máme zkušenosti i odborníky, kteří teplu rozumí.
V obci Dolní Beřkovice spravujeme jednu výměníkovou stanici napojenou na horkovod z Mělníka. V Dolních Beřkovích
prodáme ročně kolem 3700 GJ tepla. V obci Mšené - lázně
Vraťme se zpátky do Štětí. Jak to vypadá s cestou tepla
k odběratelům?
„Z teplárny papírny vedou dva horkovody do města. Dříve
tu byl také parovod, který dodával energii do přilehlého areálu
za tratí, která město půlí na část s papírnou a část městskou.
Jeho odstávku jsme museli vyřešit rychlým vybudováním
nového horkovodu, abychom udrželi podnikatele ve městě.
Horkovody se teplo dostává do města. Rentgenem jsme si
zjistili u staršího horkovodu I jeho opotřebení v nejvíce namáhaných místech. To se pohybovalo kolem 12 %. Takový dobrý
výsledek je dán i tím, že tu máme kvalitní demineralizovanou
vodu z chemické úpravny papírny. Ta je dokonce používána
2/2005
Velké zásobníky s originálním řešením
i ve čtyřtrubkových systémech jako oběhová a topná voda až
do radiátorů v bytech.
Na druhé straně používáme pro ohřev teplé vody deskové
výměníky, kde musíme důsledněji kontrolovat jejich zanášení.
Kontrola spočívá ve sledování růstu diferenčního tlaku pomocí
výpočetní techniky. Při modernizaci výměníkových stanic
používáme vlastní originální řešení. Z velkých zásobníků jsme
odstranili vložky a ohříváme do nich vodu právě přes pájené
výměníky. Topná voda 60 stupňů teplá ohřívá teplou vodu
pro odběratele na 50 stupňů, aby docházelo k co nejmenším
usazeninám a zarůstání. Měření tlaku je kontinuální, a proto
je vyhodnocení poměrně rychlé a jednoduché. Po několikaměsíčním ověřovacím provozu si chceme zjistit, při jakých
změnách už je třeba výměníky vyčistit.
U nových a rekonstruovaných rozvodů už se snažíme
o výstavbu domovních předávacích stanic a chceme výrobu
teplé vody co nejvíce přiblížit konečné spotřebě. U individuální výstavby rodinných domků je to jasné, tam má každý
svoji výměníkovou stanici. A jak už jsme uvedli, odkupujeme
velké výměníkové stanice a modernizujeme je. Vzhledem
k výši přiměřeného zisku je to pro nás pěkně velké sousto.
Ročně si tak můžeme troufnout na jednu stanici. Tři už jsme
zvládli a dalších pět nás ještě čeká. V nich už jsme ale dílčí
modernizační kroky také udělali.“
Správa bytového fondu a dodávka tepla, tady se nabízí
možnost zajišťovat službu až na radiátor. Jak jste na to
připraveni?
„Samozřejmě že o takovou službu stojíme. Kde to jde, tam
ji nabízíme a provozujeme už dnes. Někde se to daří, jinde o ni
zatím nemají zájem. Nejlepší je to pro nás v místech, kde je
potřeba rekonstrukce topení pro špatný stav topení či přípravy
teplé vody, kde se projevuje hlučnost u předimenzovaných
systémů a další podobné pro odběratele nepříjemné nešvary.
Tam odběratele přesvědčíme, že je i v jeho zájmu, abychom
se mu o všechno starali k jeho spokojenosti.“
Domovní horkovodní předávací stanice
Město a papírna jsou vaši dva největší partneři. Vztahy
s nimi máte na dobré úrovni?
„Začali bychom papírnou. Z roční produkce teplárny
připadá na naši společnost asi 5 % výroby tepla. Sami vidíte,
Představujeme . . .
máme v pronájmu nízkotlakou plynovou kotelnu, která
ročně vyrobí kolem 2300 GJ tepla. Samostatnou kapitolou je
lokalita Hoštka - Kochovice.
I tady provozujeme nízkotlakou plynovou kotelnu. Před
10 lety byla vybavena řadou čtyř maďarských plynových
teplovodních kotlů 4 x 110 kW, již v té době zastaralé konstrukce. V současné době jsou provozuschopné jen dva kotle.
Kotelna nemá žádnou výkonovou rezervu. Nejsou ani náhradní díly, zatím se opravy řešily díly ze dvou odstavených
kotlů. Připravili jsme projekt náhrady starých plynových
kotlů novými kondenzačními kotli s decentrální přípravou
TUV v domě. K takovému zásahu však potřebujeme souhlas
všech majitelů bytů. A tady je kámen úrazu. Jediný byt zhatí
akci, která by prokazatelně přinesla minimální snížení ceny
tepla o 50 Kč/GJ. Současná cena v této lokalitě je 413 Kč/GJ.
Ani návštěva podobných kotelen, jakou v této lokalitě navrhujeme, všechny nepřesvědčila. Budeme tedy muset asi čekat
na úplné selhání kotelny, abychom mohli něco udělat.“
3
2/2005
že je to zanedbatelná část. Papírenská výroby je energeticky
velmi náročná. Maximální příkon do města je cca 35 MW.
I tak však vycházíme s teplárnou i papírnou dobře. Teplárna provedla výraznou ekologizaci zdroje. Základní fluidní
kotel spaluje hnědé uhlí včetně biomasy. Tady bychom chtěli
teplárně nabídnout vybudování řídicího systému soustavy
s primární akumulací do horkovodů, abychom co nejvíce
eliminovali potřebu využívat záložního kotle na mazut, který
citelně zvyšuje cenu dodávaného tepla.
S městem se rovněž dobře spolupracuje. Celé je vlastně
zónou pro dálkové vytápění, i když mezi domkáři máme také
jednoho, který vsadil na tepelná čerpadla. A ještě hned za tratí
je část zástavby starými rodinnými domky, které dosud kouří.
Budoucnost této oblasti není zatím definitivně určena. Měla
by tu být zelená zóna, která by ještě více oddělila papírnu od
města. Navíc tu žijí převážně starší občané, pro které by už
napojení na horkovod nebylo efektivní. Naopak v rozvojových
oblastech společně s městem investujeme do dalšího rozšíření
sítí. Po zkušenostech však již chceme, aby naše sítě vedly pouze
pod obecními pozemky, například chodníky. Jeden případ, kdy
potrubí vedlo pod pozemkem stavebníka, nás úplně vyléčil.
Ale ani s městem to vždy nebylo tak jednoduché. Když se
počátkem 90. let postavilo a zprovoznilo obchodní centrum,
tedy taková městská tržnice, celý objekt se vytápěl elektricky. Bylo to administrativně nejjednodušší. Každý měl svoje
elektrické hodiny a smlouvu s energetikou. Město bylo bez
starostí. Jenže elektřina je přeci jen drahá a tepelná pohoda
se proto trochu šidila. A tak se dalo město přesvědčit a předělalo topný systém na dálkové vytápění. Od loňského roku
už tržnici vytápíme dálkovým teplem ke spokojenosti všech
prodávajících i nakupujících.“
Představujeme . . .
Vedle rozsáhlé teplofikace vám do karet hraje i cena
tepla…
„Současná cena tepla včetně DPH je 287 korun za GJ.
Máte pravdu, že je to cena příznivá. Cena by měla růst
o 7,50 Kč/GJ plus inflaci. Samozřejmě za předpokladu, že
4
Dva z pěti věžáků na severovýchodě města
cena nakupovaného tepla poroste o inflaci, že nedojde k žádné
vážné havárii a že nákupní cena pronajatého majetku bude
příznivá. Pak budeme schopni odkoupit a modernizovat i zbývajících pět výměníkových stanic, jak již bylo uvedeno.
Pro veřejnost jsme připravili leták s několika tabulkami,
kde si mohou jednoduše zjistit, jak na tom jsou se spotřebou
tepla a s náklady na teplo v porovnání nejen s průměrem
v republice, ale i mezi jednotlivými lokalitami ve Štětí.
Nejnižší roční náklady jsou stabilně v pěti věžácích, které stojí
do kruhu na severovýchodním cípu města. V každém z nich
je 48 bytů, celkem 1200 obyvatel, takže skoro každý sedmý
obyvatel města. Od roku 1995 do roku 2003 se zde zvedly
náklady na teplo ze 402 na 582 Kč měsíčně. Zatímco náklady
na vytápění v bytě ve věžáku byly tak v roce 1995 zhruba 6,4 %
průměrné mzdy, v roce 2003 to byly už jen 4,4 % průměrné
mzdy. To je pro lidi zajímavé číslo.
U většiny dalších lokalit se náklady zvedly z 520 až 580 Kč
za měsíc na zhruba 680 až 750 Kč za měsíc. Největší náklady
mají byty v dvojdomcích. Ty jsou sice jen o trochu větší, asi
o 10 až 20 metrů čtverečních, ale jejich náklady jsou téměř
dvojnásobné a zvedly se z 837 Kč za měsíc
v roce 1995 na 1254 Kč za měsíc v roce
2003. Ač tyto domky byly budované jako
reprezentativní, použily se při jejich stavbě nevhodné materiály z hlediska tepelně
izolačních vlastností a je třeba je pořádně
zateplit.
Společnost RATE s. r. o. Štětí je již
deset let členem Teplárenského sdružení
České republiky. Ale možná ji v seznamu
členů už příští rok nenajdete. Ne, nemá
zaječí úmysly. Jen se připravuje na fúzi,
při které by jako dceřiná společnost
TEREKu splynula v příštích měsících
se svojí mateřskou společností TEREK.
I nadále však bude poskytovat obyvatelům
a podnikatelům ve Štětí služby spojené
s dálkovým vytápěním, které má v tomto
městě především díky ní dobré jméno.
Zástavba Štětí z ptačí perspektivy
Za rozhovor poděkovali
Pavel Kaufmann a Michal Říha
Začíná, nebo se teprve rýsuje nová
etapa vývoje energetiky?
2/2005
Jaroslav Kadrnožka
V článku je stručně popsán vývoj energetiky zhruba za poslední půlstoletí ve světě i u nás. Toto období je rozděleno na tři velmi rozdílné etapy, jsou podány charakteristiky těchto etap a jsou uvedeny jejich pozitivní a negativní stránky a zejména způsoby řešení hlavních problémů. Na základě tohoto zhodnocení uplynulého období je
proveden pokus o předpověď následující etapy, její charakteristiky, vyjmenování poznaných problémů a snad
i možnosti některých řešení.
PRVNÍ ETAPA:
„Energetických zásob je dostatek a nic nebrání jejich
stále intenzivnější těžbě a využívání“ – charakteristika
a příčiny náhlého ukončení
Tato etapa byla ve vztahu k zásobování lidstva energiemi
velmi optimistická až euforická. Vedle známých a ověřených
zásob uhlí byla nacházena další ložiska a další ložiska byla
předpokládána. Velmi rychle byla objevována ložiska ropy
a zemního plynu a v šedesátých letech minulého století se
začala rozvíjet síť ropovodů a později též plynovodů, která
dopravovala tyto suroviny levněji než dosud a s vysokou
přenosovou schopností na velké vzdálenosti. Cena ropy byla
nižší než 2 USD/barel.
K tomuto rozvoji těžby a využívání fosilních zdrojů energie
a vodních toků přistoupily první úspěchy a jimi vyvolané
ohromné naděje na využívání jaderné energie. Po nástupu
a rychlém zvětšování jednotkových výkonů jaderných elektráren založených na zpomalování neutronů a štěpení U235,
kterého je sice v přírodním uranu jen cca 0,7 %, i když zásoby uranu jsou velmi bohaté, vznikla představa o brzkém
vytvoření rychlých jaderných reaktorů, které budou moci
štěpit U238. Ještě na počátku sedmdesátých let bylo vážně
očekáváno, že elektrárny s rychlými jadernými reaktory budou komerčně nasazeny na konci osmdesátých let. Rovněž
vzhledem k problematice zvládnutí jaderné fúze byla rozšířená veliká euforie.
V této době byly velmi intenzivně rozvíjeny těžební
kapacity a budovány elektrárenské výkony. Meziroční přírůstky spotřeby energie byly takové, že ke zdvojnásobení
výroby elektrické energie docházelo za 8 až 11 roků. V Československu bylo očekáváno dosažení spotřeby elektrické
energie na úrovni 100 TWh v období 1983 až 1985 a v roce
2000 dosažení spotřeby 300 až 360 TWh. (Srovnejme tyto
představy s dnešní skutečností v ČR, která je na úrovni cca
65 TWh a kdy po připočtení zhruba poloviny odpovídající
spotřebě Slovenska by celému Československu odpovídalo
cca 100 TWh, ale o přibližně 20 roků později). Ke zdvojnásobení spotřeby primárních energetických zdrojů docházelo
za 15 až 18 roků.
Předmětem vážného zájmu bylo hledání odpovědí na
otázky typu: Jak velká turbosoustrojí je možné při stávající úrovni techniky postavit? Bude možné postavit parní
turbíny na 2500 MW nebo na 3000 MW, případně i více?
Nebude limitujícím faktorem jednotkových výkonů turbosoustrojí alternátor a jeho chlazení, případně průhyb
rotoru? Jak velké elektrárny bude možné postavit na jednom místě, aby nedocházelo k citelnému zvýšení teploty
a vlhkosti ovzduší v okolí elektrárny? Bude to 12 000 MW,
15 000 MW nebo ještě více?
K uvedené euforii z prvních úspěchů dosažených při využívání jaderné energie a z rychlého zvětšování výkonů prvních
jaderných elektráren se připojila další euforie vyplývající
z prvních úspěchů při dobývání kosmického prostoru. Očekávalo se, že jaderný odpad bude snadno odstranitelný tím,
že bude dopraven na oběžnou dráhu kolem Země a bude mu
udělena rychlost jen o málo větší než 1. kosmická rychlost.
Velmi populární byl projekt sluneční elektrárny o výkonu
6000 MW na orbitální dráze. Podobně jako k nezodpovědnému vyčerpávání primárních energetických zdrojů docházelo
i k nehospodárnému spotřebovávání energie u konečných
uživatelů. Stroje a zařízení byly stavěny s minimálním nebo
žádným ohledem na úroveň spotřeby energie. Stavební objekty, průmyslové, budovy obytné nebo občanské vybavenosti,
byly stavěny a provozovány s ohromnými tepelnými ztrátami, s velikými prosklenými plochami, často s jednoduchým
zasklením, s velmi malou akumulační schopností.
Narůstajícího rozporu mezi velmi rychle rostoucím vytěžováním primárních energetických zdrojů, zejména ropy,
a reálnými zásobami využila nově vzniklá Organizace zemí
vyvážejících ropu – OPEC a zhruba v polovině sedmdesátých let minulého století zvýšila v několika rychlých krocích
razantně cenu ropy. Cena ropy vzrostla z úrovně pod 2 USD/
barel nejprve na 10 a vzápětí na 20 až 25 USD/barel a špičkově dosáhla přes 40 USD/barel. Svět užasl a došlo k první
a druhé energetické krizi, kterou skončila první etapa vývoje
energetiky. Došlo k vystřízlivění z předchozího euforického
období a velmi intenzívně začalo hledání východisek z této
situace, především možnosti náhrady ropy, ale to již patří do
následující etapy vývoje energetiky.
Teplo, technika, teplárenství
V minulém století bylo možno zaznamenat odlišné vývojové etapy energetiky, které se podstatně odlišovaly v přístupu
k opatřování energie, v čerpání primárních energetických zdrojů
(PEZ) a ve vztahu k přírodním zdrojům a k životnímu prostředí.
Druhou polovinu tohoto období autor rozdělil do následujících
tří etap, které se navzájem velmi výrazně odlišují.
5
2/2005
Teplo, technika, teplárenství
DRUHÁ ETAPA:
„Nejlepší energie je taková, která není spotřebována“
- charakteristika a použité metody řešení
6
Vedle hledání možností náhrady ropy je pro tuto etapu
charakteristické studium možností, hledání a uskutečňování
energetických úspor jak při energetických transformacích,
tak zejména v oblastech konečné spotřeby energie. Došlo
k zateplování budov, k zlepšování stavu v rozvodech energie,
zejména tepla, k podstatnému tlaku na zmenšení spotřeby
paliv v dopravě, k tlaku na výrobce všech strojů a přístrojů,
které spotřebovávají pro svou činnost energii, ke zmenšování
její spotřeby.
Velmi rozšířené individuální výtopny na lehké topné oleje
(LTO) byly nahrazovány jinými zdroji, včetně využívání
nízkopotenciálního tepla pomocí tepelných čerpadel. K významnému posunu došlo v koncepci automobilů a jejich
technického řešení, zejména hnacích jednotek.
U nás a obdobně v dalších zemích tehdejšího bloku zemí
s plánovaným hospodářstvím se ostří těchto dvou energetických krizí projevilo podstatně méně než v ostatních zemích,
protože ropa a zemní plyn byly z tehdejšího Sovětského svazu
dodávány sice za světové ceny, nikoliv však okamžitě, ale
podle průměru za posledních pět roků. Tato okolnost spolu
s těžkopádností plánovitého řízení národního hospodářství
vedla k tomu, že u nás a v dalších zemích tohoto typu nebyla
provedena technická ani ekonomická opatření pro podstatné
zvýšení hospodárnosti při využívání energetických zdrojů
v obdobném rozsahu, jako tomu bylo v zemích s tržním hospodářstvím. Mnoho potřebných opatření se začalo realizovat
až v devadesátých letech a dodnes se důsledky tohoto zpoždění projevují vyšší energetickou náročností národního hospodářství i bytové sféry a dalších oblastí života společnosti.
Úspornými opatřeními se podařilo stabilizovat trh s ropou
a snížit cenu ropy přechodně dokonce na 10 až 15 USD/barel.
V polovině a na konci devadesátých let se cena ropy opět
zvýšila a pohybovala se okolo 25 USD/barel. V souvislosti
se zvyšováním také ceny ropy došlo s určitým zpožděním
k obdobnému zvyšování ceny zemního plynu. I nadále lze
oprávněně očekávat, že vývoj v cenách ropy se bude s určitým zpožděním obdobným způsobem projevovat i na cenách
zemního plynu, snad jen s menšími výkyvy.
Významnou stránkou této etapy bylo úsilí o zmenšení
negativních vlivů energetiky na životní prostředí, které sice
bylo nastoupeno již v závěrečném období první etapy, ale
teprve v druhé etapě bylo rozvinuto tak, že přineslo velmi
zřetelné výsledky. Z počátku šlo především o podstatné zmenšení množství prachu vypouštěného do ovzduší, v další fázi
o podstatné zmenšení množství oxidů síry a potom o zmenšení oxidů dusíku vypouštěných s kouřovými a výfukovými
plyny do ovzduší.
Technická opatření na zmenšení koncentrace prachu,
oxidů síry a oxidů dusíku ve spalinách vypouštěných z energetických zařízení do ovzduší byla postupně zdokonalována
a zlevňována tak, že tyto problémy lze považovat v zásadě
za vyřešené.
Naše energetika v tomto období byla založena na dvou
základních pilířích:
a) na tuzemském uhlí (ke konci tohoto období dosáhla těžba hnědého uhlí téměř 100 mil. t/r – uvažme zásahy do
krajiny v severočeském revíru při skrývkovém poměru
4…7 m3/t a černého uhlí téměř 25 mil. t/r,
b) na jaderné energetice, která měla zajistit nejen výrobu
podstatné části elektrické energie, ale i tepla, přitom byly vypracovány projekty dopravy velkých výkonů tepla
na velké vzdálenosti.
TŘETÍ ETAPA:
Požadavek „trvale udržitelného rozvoje na Zemi“ se
nedaří zvládnout – nové požadavky si vynutily nové
přístupy, charakteristika a cesty k řešení nastolených úkolů
Požadavek trvale udržitelného rozvoje na Zemi samozřejmě předpokládá co největší úspornost ve spotřebovávání
primárních energetických zdrojů (PEZ) a do určité míry se
tedy shoduje s požadavky etapy druhé, ale navíc přistupují
požadavky na minimalizaci ovlivňování životního prostředí
procesy vyvolávanými člověkem. To v souvislosti s opatřováním energie znamená především zásadní zmenšení vypouštěného prachu, oxidů síry, oxidů dusíku a dalších škodlivin
do ovzduší. V jiné oblasti jde zejména o zastavení produkce
a vypouštění freonů, které významně začaly poškozovat ozonovou vrstvu v atmosféře. Obdobně velmi intenzívní nápravná
opatření byla nastoupena v oblasti ochrany vod. Přijímaná
opatření byla velmi drahá, ale je možno konstatovat, že bylo
dosaženo mnoha pozoruhodných úspěchů, i když k plné
spokojenosti je ještě velmi daleko.
Za významný mezník této etapy je možno považovat zjištění z přelomu osmdesátých a devadesátých let o zvyšující se
intenzitě skleníkového efektu v atmosféře v důsledku rostoucí
koncentrace skleníkových plynů v ovzduší (především oxidu
uhličitého, metanu a freonů), vedoucí ke zvyšování průměrné
globální teploty povrchu Země.
Vědeckými pracovišti byl v té době formulován požadavek na zmenšení produkce CO2, jako nezbytný předpoklad
k tomu, aby nedošlo k podstatnějšímu zvýšení průměrné globální teploty povrchu Země. Ten byl akceptován na summitu
Země v Rio de Janeiro v roce 1992, a aby nedošlo ke zvýšení
průměrné globální teploty povrchu Země o více než o l °C,
bylo by třeba do roku 2000 udržet produkci CO2 alespoň na
úrovni roku 1990, do roku 2005 bylo by třeba tuto produkci
snížit o 20 % a do roku 2020 ji dále ještě snížit o 50 %.
V následujících úvahách se autor opírá především o publikované studie, závěry a doporučení IPCC – Intergovernmental
Panel on Climate Chance, který byl sestaven v roce 1988 OSN
a dalšími světovými organizacemi pro studium klimatických
jevů a tento výbor a jeho pracovní skupiny vydávají periodicky velmi kvalifikované studie, závěry a doporučení.
Pokud není uvedeno jinak, je v úvahách o budoucnosti
časový horizont omezen na konec 21. století. Autor tohoto
článku zpracoval v roce 1993 prognózu růstu koncentrace CO2
v atmosféře do roku 2100 pro předpokládaný model zvyšování
spotřeby primárních energetických zdrojů a jejich skladbu
s promítnutím požadavků summitu Země z roku 1992 [1, 2].
Bylo prokázáno, že k tomu, aby nedošlo ke zvýšení globální
teploty více než o 1 °C , je nezbytné splnit alespoň požadavky
summitu Země 1992.
nepřesností a nejistot, které budou upřesňovány, a to ještě dlouhou dobu. Protože však jde o věci velmi závažné,
které se dotknou života většiny lidí na planetě a současně
potřebná opatření budou velmi drahá a jejich realizace si
vyžádá dlouhý čas, je třeba pro jejich řešení dosáhnout pokud
možno celosvětového koncensu. Myslím, že je zodpovědné
vidět problémy snad horší a obtížnější, než se může později
ukázat, hlavně však je třeba neztrácet čas. Bohužel od roku
1990 a nejméně od summitu Země v roce 1992 jsme ztratili
již příliš mnoho času.
Zvyšování koncentrace oxidu uhelnatého v ovzduší není
způsobeno jen spalováním fosilních paliv (viz výše), ale
plyne i z dalších poznatků a pozorování) a zvyšování teploty povrchu Země není způsobeno jen rostoucí koncentrací
oxidu uhličitého. Podstatné zmenšení plochy lesů a nárůst
zabetonovaných a jinak přetvořených ploch [na konci
20. století se zpevněné plochy (silnice, města a pod) v rozvinutých zemích zdvojnásobovaly průměrně za 18 roků
– není to dnes v souvislosti s explozí automobilizmu ještě
rychlejší?] způsobilo změnu odrazivosti povrchu planety.
Změna odrazivosti povrchu je způsobena též zmenšováním
plochy ledovců a ledového pokrytí Arktidy a Antarktidy.
Vzhledem k závažnosti tohoto problému budiž uvedeno
příkladně alespoň:
2/2005
1. Některé další faktory ovlivňující koncentraci
oxidu uhličitého v ovzduší a zvyšování průměrné
globální teploty zemského povrchu:
a) Jedním z nejvýznamnějších faktorů zajišťujících koloběh uhlíku v přírodě je fotosyntéza. Bohužel její
významná část – lesy – dnes zaujímá jen zhruba jednu
třetinu původní rozlohy lesů na Zemi, což platí i pro
naše podmínky, neboť původně bylo pokryto 90 %
našeho území lesy a dnes je to jen 30 %. Nejvydatnější
část světových lesů – tropické deštné pralesy – ubývá
velmi vysokým tempem. V letech 1995 až 1997 bylo jen
v Brazílii vykáceno více než 60 000 km2 pralesa, což je
plocha značně větší než Čechy. V období 1978 až 1996
bylo zničeno kolem 0,5 mil. km2 amazonského pralesa. Důvodem ničení těchto pralesů je získávání dřeva,
vypalování pralesů pro získání půdy a rozsáhlé požáry.
Obdobné procesy v ústupu pralesů bohužel probíhají
i v jižní Asii, v jižním Pacifiku a v Africe.
b) Mezi koncentrací CO2 v atmosféře a ve vodě moří a oceánů je rovnováha. Při změně atmosférické koncentrace
CO2 o 10 % se však koncentrace ve vodě změní jen
cca o 1 %. Přitom změna se odehrává jen ve vrchních
vrstvách (asi 100 m) a výměna se spodními vrstvami
probíhá velmi dlouho i staletí.
c) Podstatně se rovněž zmenšila intenzita spotřebovávání
CO2 při vytváření biomasy, včetně planktonu v mořích
a oceánech, protože dochází k jejich stále výraznějšímu
znečišťování a odhaduje se, že cca 25 % povrchu moří
a oceánů je trvale pokryto ropným filmem, který brání
pronikání CO2 do vody.
d) Rozpustnost plynů klesá s rostoucí teplotou. Při zvýšení
průměrné globální teploty na Zemi se zmenší rozpustnost plynů ve vodě a naopak část rozpuštěných plynů
ve vodě se uvolní do atmosféry.
Teplo, technika, teplárenství
Po pěti letech, po dlouhých jednáních v Kjótu, bylo dohodnuto snížení produkce CO2 průměrně o 5,5 % do roku 2012
vzhledem k roku 1990. Protokol z Kjóta však byl důsledku
negativních postojů především USA a Ruska ratifikován
v rozsahu potřebném pro nabytí platnosti teprve nedávno po
konečné ratifikaci Ruskem. Na druhé straně je třeba si uvědomit , že i plné uplatnění protokolu z Kjóta je pro zabránění
nepřijatelnému globálnímu oteplování naprosto nedostatečné.
Bohužel již bylo ztraceno mnoho drahocenného času, koncentrace CO2 v atmosféře neklesá, nýbrž stoupá a čím později
bude započato s razantním řešením tohoto problému, tím to
bude obtížnější a nákladnější.
Bohužel ke zvyšování koncentrace CO2 v atmosféře nedochází jen spalováním fosilních paliv. Velmi nepříznivě se
projevují další faktory, především úbytek lesů a znečišťování
moří a oceánů.
Velmi nepříjemnou okolností, která problém zvyšování
koncentrace CO2 v atmosféře podstatně ztěžuje, je dlouhodobý výskyt tohoto plynu v ovzduší (až 150 roků). Proto
je vytváření CO2 a jeho vypouštění do ovzduší do značné
míry aditivní proces, při kterém se bude jeho koncentrace
v ovzduší ještě dlouhou dobu zvyšovat i při snížení jeho
produkce spalováním fosilních paliv na zlomek dnešní
úrovně. Proto i při zcela nereálném scénáři opatřování
energie do roku 2100, při kterém by bylo 50 % primárních
energetických zdrojů (PEZ) kryto z obnovitelných zdrojů
energie (OZE), by koncentrace CO2 v ovzduší ještě dlouhou
dobu stoupala – viz dále.
Rozborem ledů z velmi silných vrstev bylo zjištěno, že
koncetrace oxidu uhličitého v ovzduší v ledových dobách
byly asi 200 ppm (v) (ppm = 10 - 6), v teplých obdobích pak
asi 225 ppm a na začátku průmyslové revoluce to bylo asi
280 ppm(v). V současné době se tato koncentrace blíží 400
ppm (v). Přitom se odhaduje, že zdvojnásobení koncentrace
způsobí zvýšení průměrné globální teploty o 2,5 až 5 °C.
Autor již zhruba před 10 lety v této souvislosti vyslovil hypotézu: Zvyšování intenzity skleníkového efektu
v ovzduší povede k zvětšení nerovnoměrnosti ohřívání
zemského povrchu a k zvětšení intenzity koloběhu vody
v přírodě a tudíž k nárůstu extrémů v meteorologických
situacích. Bohužel dále uvedené příklady pozorování
a zkušenosti vnímavého čtenáře stále více tuto hypotézu
potvrzují.
Uvedené problémy byly zejména v druhé polovině devadesátých let bagatelizovány představiteli uhelného a ropného
průmyslu i politiky, kteří v přijímání potřebných , samozřejmě
nikoliv levných opatření viděli nebezpečí ve snižování konkurenceschopnosti příslušných oborů a zemí. To je hlavním
důvodem smutné skutečnosti, že v tomto období bylo uděláno
pro nezbytné řešení problému tak málo. Přitom velmi mnoho
pozorování ukazuje, že intenzita skleníkového efektu vzrůstá
a že odhadované zvýšení globální teploty cca o 0,9 °C se již
projevuje. Autor tohoto příspěvku sesbíral již mnoho desítek
informací, které ukazují na rychlý nástup zvyšující se intenzity
skleníkového efektu.
Opakovaně se autor postavil na stanovisko předběžné
opatrnosti, často též publikované v materiálech IPCC:
v modelech opatřování energie v 21. století a v modelech
komplexního působení procesů opatřování a užití energie
na životní prostředí je pochopitelně dosud velmi mnoho
7
2/2005
Teplo, technika, teplárenství
2. Některá pozorování dokládající růst průměrné
globální teploty.
8
Přes poměrně malé zvýšení průměrné globální teploty od
počátku průmyslové éry (asi 0,9 až 1 °C) jsou v posledních
desetiletích pozorovány četné důsledky této změny. Je to patrné
proto, že velká část uvedeného zvýšení teploty proběhla v posledních 30 až 40 letech (asi 0,6 °C). Jako příklady lze uvést:
a) Oblast ledovců v Alpách se posouvá asi o 10 m ročně.
V roce 1850 se v Alpách rozkládaly ledovce na ploše
1800 km2 a dnešní rozloha je o více než třetinu menší.
Od roku 1850 ztratily ledovce v Alpách zhruba polovinu své hmotnosti a ledovcová skupina Goldberg ve
Vysokých Taurách dokonce tři čtvrtiny.
b) Průměrná teplota ovzduší v nejvyšší vrstvě atmosféry
(do 3000 m) v Rakousku se od poloviny 19. století
zvýšila o 1,8 °C.
c) V lednu 1995 se v Antarktidě rozlomil ledovec o ploše
2700 až 2900 km2 a o výšce asi 180 m. V únoru 1998
se v Antarktidě odštěpil ledovec o ploše asi 200 km2,
který během dvou měsíců roztál.
d) Do roku 1954 byl okraj ledu v Antarktidě přibližně na
61,5° jižní zeměpisné šířky, v roce 1974 však již na
64,3° jižní zeměpisné šířky. Posunutí o 2,8° představuje
úbytek ledovcového povrchu o 5, 65 mil. km2, tedy
téměř o jednu čtvrtinu, a od té doby hranice ledu dále
podstatně postoupila.
d) Tloušťka ledu v Arktidě se zmenšila o více než třetinu.
Podle studie NASA se teplota vody v Severním ledovém oceánu zvyšuje každých 10 let o 1,2 °C.
e) Ledovce v Himálaji a v celém světě rychle tají a v posledních 20 až 25 letech se tento proces výrazně
urychluje. Velmi významné změny byly zaznamenány
na Ajlašce. Z analýzy ledovců v Himálaji vyplynulo,
že průměrné teploty v posledních desetiletích byly
nejvyšší za celé tisíciletí.
f) V Patagonii ztrácejí ledovce asi 42 km3 svého objemu
ročně.
g) Podle zvětšování šíře letokruhů dochází ke zrychlování
růstu stromů (experimentuje i Ústav ekologie krajiny
AV ČR v Beskydech). Někteří tažní ptáci přestávají
na zimu odlétat. Podstatně četněji se projevuje start
druhého vegetačního cyklu v jediném roce (rozkvétání
na podzim).
h) Od roku 1912 zmizelo z nejvyšší africké hory Kilimandžáro nejméně 75 % sněhu. Vrcholek posvátné japonské
hory Fudži (3776 m) má již jen nepatrnou vrstvičku
sněhu nebo je bez sněhu.
i) Hladina světového oceánu se za posledních 100 let zvýšila asi o 18 cm, zvláště v posledních letech se tento trend
zrychloval. Zvýšení hladiny oceánů není způsobeno jen
táním ledu, ale též tepelným rozpínáním oceánů (při teplotě
blízké 0 °C je velmi malé, ale při 25 °C činí asi 300 ppm
(v), takže u vrstvy 100 m to činí zhruba 3 cm/ °C).
j) Mimořádně silný byl v letech 1997 až 1998 v Pacifiku
jev známý jako El Niňo, potom následovala rovněž silná
La Niňa a očekává se zesílení těchto jevů v dalších letech. Zvětšuje se četnost a intenzita hurikánů v Karibské
oblasti a v blízkosti jižního Japonska.
k) Mimořádná horka v roce 2002 způsobila jen v Evropě
nejméně 35 000 úmrtí. Hranice tzv. tropických nemocí
se na severní polokouli posouvá k severu.
Nejsou záplavy v Čechách a v sousedních zemích v roce
2002 a katastrofální zničení podtatranských lesů v listopadu
2004 také důsledkem těchto procesů?
3. Některé očekávatelné důsledky zvýšení intenzity
skleníkového efektu.
a) Zvýšení globální teploty povede k zvýšení odparu z řek,
moří a oceánů, čímž se zvýší koncentrace vodní páry
v ovzduší a následně i intenzita skleníkového efektu.
b) Větší odpor proti vyzařování ze zemského povrchu do
kosmu, způsobující zvýšení globální teploty Země, povede
k zvětšení nerovnoměrnosti v ohřívání zemského povrchu,
k zvětšení intenzity koloběhu vody v přírodě a bude příčinou podstatně extrémnějších meteorologických situací.
c) Zvýšení teploty zemského povrchu bude velmi nerovnoměrné a v některých oblastech paradoxně může dojít
i k podstatnému ochlazení. Takovým místem by mohla
být severozápadní Evropa (ochlazení až o 5 °C), dosud
výrazně oteplovaná Golfským proudem, který by se
pravděpodobně odklonil od Evropy.
d) Rozsáhlá území budou zaplavena moři a oceány – do
roku 2100 se očekává zvýšení hladiny o 0,88 m.
e) Změna klimatu povede k velkým změnám v rostlinné
a živočišné říši.
f) Analyzované mechanizmy zvyšování teploty zemského
povrchu ukazují, že tento proces bude rychlejší než
zvyšování koncentrace oxidu uhličitého v ovzduší.
g) Globální oteplování může vyvolat i větší intenzitu
a četnost zemětřesení (tání ledovců, změny v rozloze
a tvaru moří a oceánů způsobí změny v rozložení tlaků
na zemské kry).
h) Na našem území lze očekávat střídavé projevy vlivu
ochlazování a vlhka ze severozápadu Evropy a horka
a sucha postupujícího z jihu.V roce 2075 se na našem
území očekává v létě teplota asi o 6 °C vyšší a v zimě
asi o 3 °C vyšší. Srážky v zimě o 20…30 % větší a v létě
o 10 % menší. Teploty nad 40 °C v létě budou běžné.
Rovnováha na planetě Země je tedy velmi křehká a člověk
v poslední době uvolnil síly a způsobil změny, které mohou
tuto rovnováhu velmi silně porušit, což může mít pro život
živočišného druhu Homo sapiens nedozírné důsledky. V této
souvislosti autor vyslovil již před zhruba deseti léty hypotézu:
Limitujícím faktorem při opatřování energie nebude vyčerpání světových zásob fosilních paliv, nýbrž ovlivňování složení
atmosféry Země těžbou a spalováním fosilních paliv. Dnes je
možné tuto hypotézu rozšířit tak, že se netýká jen atmosféry,
ale komplexně veškerých podmínek na Zemi.
Zásadní obrat a snížení příspěvku ke zvětšování intenzity
skleníkového efektu na globální oteplování planety může
přinést snížení produkce oxidu uhličitého při spalování
fosilních paliv v řádech miliard až desítek miliard tun CO2
ročně. Dosažení tohoto cíle je tedy ekonomicky nesmírně
náročné a efektivní mohou být především takové technologie, které při minimálních investičních nákladech přinesou
maximální efekt.
V uplynulých letech byl význam OZE a jejich schopnost
řešit a dokonce vyřešit diskutované problémy naprosto
nesmyslně, bez elementární znalosti věci a nezodpovědně
přeceněn a nepříznivé, a to velmi nepříznivé důsledky bude
sklízet lidský rod na této planetě v příštích desetiletích. Nejde
jen o ztrátu 5 až 10 let, ale i o promrhané prostředky, které
mohly být využity pro skutečně reálné a zodpovědné řešení
těchto problémů. První důsledky se již objevují, protože velké
energetické společnosti avizují pro příští léta zdražování energií a zdůvodňují to (reálně a věrohodně) zklamáním z OZE
a nutností investovat do jiných technologií.
V druhém období (od konce devadesátých let dosud) nastoupila euforie z obnovitelných zdrojů energie (OZE): voda,
vítr, sluneční energie, biomasa, dokonce i u nás geotermální
energie atd. Pro OZE je charakteristické, že jejich potenciál
a efektivnost využití velmi podstatně závisí na místních podmínkách a bezhlavé přenášení výsledků z využívání některého
druhu OZE a některé oblasti jinam je velmi zrádné a nezod4. Snad nastupující etapa vývoje energetiky – pokus
povědné. Obecně však je třeba říci, že rozvíjení OZE je velmi
o představu o jejím charakteru a možných důsledžádoucí všude tam, kde vykazuje srovnatelnou efektivnost
cích a nejjednodušší náznaky některých řešení.
s jinými technologiemi na úsporu fosilních paliv (viz tab. 2)
tak, aby z disponibilního objemu finančních prostředků bylo
O nastupující etapě je možné si udělat jen hrubé představy
dosaženo co největšího souhrnného efektu.
vyplývající z dosavadních tendencí, očekávatelných problémů
V našich podmínkách se ve vodních elektrárnách velkých a podmínek pro jejich řešení.
i nejmenších vyrábí cca 3…3,5 % elektrické energie, což
Nepochybně budou pokračovat snahy po snižování produkpředstavuje asi 1 % PEZ, a tento potenciál je v podstatě již ce CO2 u elektráren na fosilní paliva cestou nastoupenou již
vyčerpán (tím nelze zpochybňovat velký význam vodních v prvním období předchozí etapy – zvyšování účinnosti:
elektráren v elektrizační soustavě - tato okolnost vedla k velmi a) u parních elektráren dalším zvyšováním stavů vstupní páry do
nákladné stavbě dvou přečerpávacích vodních elektráren).
turbíny a zpravidla dvojím přihříváním páry na superkritické
Efektivnost tolik veřejnosti prezentovaných větrných eleka ultrasuperkritické stavy např. 30 MPa/600/620 °C, nebo
tráren nepotřebuje komentáře po nahlédnutí do tab. 2. Ještě
dokonce na 35 MPa/700/720 °C, velmi podrobným promenší význam mohou mít fotovoltaické elektrárny.
pracováním regenerace tepla, zlepšením termodynamické
účinnosti turbíny a dalšími opatřeními bude možné dosáhV přístupových jednáních o vstupu ČR do EU však bylo
nout u uhelných elektráren účinnosti až 50 %,
z naší strany stvrzeno, že do roku 2010 dosáhne výroba
elektřiny z OZE 8 % z celkové výroby elektřiny. Pro splnění b) dalším rozvíjením paroplynových elektráren cestou zvytohoto úkolu je tedy třeba dosáhnout do roku 2010 výroby
šování účinnosti plynové turbíny zvyšováním teploty před
cca 4,5 % elektrické energie
z biomasy, protože jiný vý- Tab. 1 Uhlíkatá paliva a měrná produkce CO2
znamnější OZE u nás není
palivo
uhlík
černé uhlí
hnědé uhlí
zemní
ropa
k dispozici. To je samozřejplyn
mě motivováno výkupními
cenami elektřiny z OZE,
a proto v ČR nastal boj
voda v palivu
0
0,01…0,12…0,25
0,20…0,32…0,45
0
0
o biomasu.
[kg/kg]
Obecně se však stále
více prosazuje názor, že
popeloviny v palivu
0
0,03…0,12…0,20
0,05…0,12…0,20
0
0
OZE je třeba využívat v co
[kg/kg]
největší míře, ale touto
cestou nelze vyřešit prouhlík v hořlavině
1
0,72…0,82…0,92
0,64…0,70…0,77
0,75
0,85
blém, který před lidstvem
[kg/kg]
stojí. Podle jednoho scénáře
WEC (World Energy Conference), který předpokláuhlík v palivu
1
0,45…0,62…0,79
0,22…0,39…0,58
0,75
0,85
[kg/kg]
dá naprosto nedosažitelné
50 % pokrývání energetických potřeb pomocí OZE,
výhřevnost
33,9
20,8…24,3…30,7
11,2…17,9…24,0
46,1
41,0
koncentrace CO2 v ovzduší
[MJ/kg]
stoupá do roku 2040…2050
[1]. Proto se hledají nové
měrná produkce CO2
3,67
1,66…2,29…2,89
0,82…1,44…2,12
2,75
3,12
postupy a cesty pro zmen[kgCO2 /kg
gpal]
šení produkce a vypouštění
CO2 do ovzduší, ale toto by
mělo charakterizovat již
měrná produkce CO2
108,3
80,0…94,1…98,1
72,0…80,4…88,4
59,7
76,1
[kgCO2 /GJ]
další (čtvrtou) etapu vývoje
energetiky.
2/2005
Teplo, technika, teplárenství
V prvním období (zhruba první dvě třetiny devadesátých let)
této etapy převládala elementární a zdánlivě nejjednodušší doporučení k řešení problémů: především zvýšení účinnosti elektráren
na fosilní paliva všemi technickými disponibilními prostředky
a zde to vedlo k velkému rozvoji a rozšíření paroplynových elektráren, využívání paliv s nižším podílem uhlíku (viz tab. 1).
9
Teplo, technika, teplárenství
2/2005
10
turbínou a stlačením v kompresoru, případně dvojím přívodem tepla do cyklu a tím podstatným zlepšením podmínek
pro parní cyklus a jeho účinnost takových elektráren se
bude blížit 70 %,
c) při spalování zemního nebo obdobného plynu se bude dále
využívat nižšího podílu uhlíku v palivu (viz tab. l), nevýhodou
však je, že teplo v zemním plynu v porovnání s uhlím je již
dnes (2…3) – krát dražší a v průběhu příštích desetiletí se bude
s největší pravděpodobností tento poměr dále zvyšovat.
Velmi podstatnou roli bude sehrávat jaderná energetika, která
stojí před svojí renesancí. Již dnes je ve vývoji nejméně 100 nových konceptů jaderných reaktorů od nejmenších výkonů až po
výkony elektrárenských bloků 1500 a více MW a nejrůznějšího
určení (od miniaturních jaderných výtopen přes vysokoteplotní
reaktory, včetně reaktorů s rychlými neutrony). K tomu je však
potřebné konečně překonat černobylský komplex a snažit se
vidět věci reálně, komplexně a ve prospěch dlouhodobého
přežití lidského rodu na této planetě.
Dále se velmi intenzivně začínají zkoumat technologie na zachycování CO2 ze spalin vzniklých spalováním fosilních paliv,
především uhlí, v takové míře, že po dvou předchozích široce
aplikovaných technologiích zaměřených na čištění spalin před
jejich vypouštěním do ovzduší, desulphurizaci a denitrifikaci,
lze očekávat další etapu v této oblasti – dekarbonizaci.
První úlohou v tomto procesu je zachycení oxidu uhličitého ze spalin. Je však třeba si uvědomit, že k tomu, aby
tato opatření splnila potřebným způsobem svůj úkol, by bylo
nutné zachytit miliardy tun oxidu uhličitého ročně. Vedle
vypírek spalin různými chemikáliemi za vzniku použitelných nebo nepoužitelných produktů by bylo možné použít
i fyzikální procesy, jako je např. adsorpce a absorpce. Dosti
frekventované jsou informace o vhodném použití pro tento
účel molekulárních sít. Slabinou těchto postupů je jednak
ohromné objemové množství spalin, které je nutné podrobit
procesu, jednak nízká koncentrace CO2 ve spalinách při spalování paliva v proudu vzduchu – zhruba 10…20 % vzhledem
k podílu dusíku ve vzduchu a k obsahu uhlíku v palivu. Proto se hledají cesty k odstranění těchto nedostatků a jedním
z teoretických možných řešení je spalování fosilního paliva
v proudu kyslíku. Pak by spaliny z fosilních paliv obsahovaly v podstatě jen CO2 a vodní páru (a nepatrné koncentrace
z některých příměsí v palivu). Modifikací tohoto procesu
je tlakové zplynění tuhého fosilního paliva (uhlí) v proudu
kyslíku, případně i vodní páry a tím rovněž zmenšení objemu
média, z něhož je třeba CO2 separovat. Tyto procesy by si
však vyžádaly ohromná množství kyslíku, který lze získat
ze vzduchu buď energeticky velmi náročnými kryogenními
procesy, nebo opět pomocí molekulárních sít. Tato síta však
pracují z elementárních fyzikálních důvodů tím efektivněji,
čím vyšší teplotu má separované médium.
Je evidentní, že aplikování těchto separačních metod je energeticky velmi náročné a neobejde se bez podstatného zvýšení
vlastní spotřeby energie v průběhu energetických transformací
z primární formy. Tato spotřeba energie může činit až 30 % a to
by nakonec opět zvyšovalo spotřebu fosilních paliv.
Zdá se, že problému vlastní separace je věnována velká
pozornost, a obecně si lze představit, že bude nalezeno nějaké
řešení, případně i více řešení, více či méně vyhovujících kladeným požadavkům a ekonomicky snad i přijatelných. Bohužel
v této fázi přichází onen známý nerudovský problém: Kam
s ním? Tento problém je však o mnoho řádů větší, protože nejde
o jeden slamník, ale jde o miliardy tun CO2 ročně v této čisté
formě nebo ve formě nějakých (nezbytně stabilních) sloučenin.
Některá principiální řešení jsou evidentní a takové návrhy se
i v literatuře objevují, např. vhánění separací získaného CO2 do
podzemí do vytěžených ložisek zemního plynu. Totéž by bylo
možné u vytěžených podzemních ložisek uhlí, ale musela by se
tato ložiska velmi spolehlivě utěsnit. Podle jiných návrhů by bylo
možno CO2 v tuhé formě (tzv. suchý led) ukládat ve vytěžených
solných dolech. Toto by bylo samozřejmě možné i ve vytěžených
uhelných a rudných dolech, ale muselo by být nějakou formou
zabráněno uvolňování CO2 v plynné formě a jeho úniku.
Z uvedeného stručného rozboru je patrné, že pro uložení
dekarbonizací získaného oxidu uhličitého dosud nebylo ani
v náznacích nalezeno řešení, které by mohlo být přijatelné
z hlediska energetického, ekonomického, ale především
z hlediska kapacitního (miliardy tun ročně).
Jinou cestou je nikoliv ukládání CO2, ale rozložení na uhlík
a kyslík. Docházelo by
Tab. 2 Srovnání technologií na úsporu fosilních paliv podle měrné energetické a ekonomické efektivnosti
tak vlastně k regenera(měrné úspory za rok vztažené na jednotku vynaložených investic)
ci jak uhlíku z paliva,
tak kyslíku z ovzduší
a obě tyto látky by byly
Technologie
měrná úspora [kg mp/r.kKč]
jen transportními médii.
Rozklad oxidu uhličitého
jaderná elektrárna (JETE)
56
je však energeticky velnasazení měřicí a regulační techniky ve vytápěcích systémech
50…60
mi náročná endotermní
(6)…28…40…(100*)
kombinovaná výroba elektřiny a tepla (KVET)
reakce. Bohužel na planetě Zemi dosud není
zateplení vytápěných obytných a obdobných stavebních objektů (**)
12…20
k dispozici jiný nefosilní
2…65
elektrárny, teplárny a výtopny na biomasu
zdroj energie, dostatečně
přídavné spalování biomasy v uhelném kotli parní elektrárny (*)
170…350
masivní v potřebné husnahrazení starších uhelných elektráren novými elektrárnami
totě (sluneční energii lze
s nadkritickými stavy páry
2,5… 20
jednoznačně vzhledem
větrné elektrárny v ČR
5….9
k hustotě energetického
fotovoltaické elektrárny v ČR
0,6…2
toku vyloučit), než je
jaderná energie. A tím
se dostáváme znovu
* - platí pro rekonstrukce a modernizace stávajících tepláren, při nichž se dále využívá větší část stávajícího zařízení a objektů
k nezastupitelné úloze
** - polovina vynaložené investice započtena na úsporu energie, druhá polovina na zlepšení úrovně a vzhledu domu
Literatura
[1] Kadrnožka, J.: Prognóza růstu koncentrace CO2 v ovzduší a rozbor opatření
pro zabránění zvyšování intenzity skleníkového efektu. Zpráva VUT- KTJEZ
– 0373/93.
[2] Kadrnožka, J.: CO2 – a new Global Problem of the Humanity. Pittsburgh Coal
Conference Proceedings „Coal – Energy and Environment“, Sept. 12 - 16, 1994,
p. 1587 - 1591.
[3] Bradley, R, L. jr.: Climat Alarmism reco
vydal The Institute of Economic Affairs
c.
žka, CS
Kadrno
(IEA) 2003, české vydání VŠB
roslav ké v Brně
Ja
.
g
Prof. In čení technic rství
– Technická univerzita Ostrava, 2004.
ný
éu
o inže
Vysok
o
strojníh
5
Fakulta á, 616 69 Brn 541 143 34
k
ic
fax:
z
,
c
3
r.
7
Techn
tb
5
u
1 142
.fme.v
tel.: 54 adrnozka@eu
k
e-mail:
2/2005
Americká politika v oblasti zemního
plynu
Americká národní petrolejářská rada (NPC)
uveřejnila dva scénáře k zajištění soběstačnosti
země na dodávkách zemního plynu. Zpráva analyzuje nabídku a poptávku a infrastrukturu pro
zemní plyn v USA v blízké, střední a vzdálenější
budoucnosti (do roku 2025). Cílem vypracovaných
doporučení je zachovat kritické výhody zemního
plynu pro ekonomiku a životní prostředí Severní
Ameriky. Analýza dochází k závěru, že současné
vyšší ceny zemního plynu jsou výsledkem posunu
v rovnováze mezi nabídkou a poptávkou. Uvádí
se v ní, že se Severní Amerika blíží k období, kdy
již nebude soběstačná v uspokojování rostoucí
spotřeby zemního plynu, protože produkce z tradičních zásob USA a Kanady již dosáhla svého
vrcholu. Podle NPC spočívá řešení ve zvýšení
energetické účinnosti a úsporných opatřeních,
ve využívání alternativních energetických zdrojů
pro průmyslové spotřebitele a výrobu elektřiny,
včetně obnovitelných zdrojů, ve využívání zásob
zemního plynu z dříve nedostupných oblastí USA,
v dovozu zkapalněného zemního plynu a zemního plynu z arktických oblastí. K tomu musí být
překonána místní opozice proti výstavbě nových
terminálů zkapalněného zemního plynu a musí
být vypracovány efektivní procesy umožňující
zvýšený rozsah vr tacích a průzkumných prací
v Rocky Mountains. Ve zprávě se dále uvádí, že
regulační bariér y týkající se dlouhodobých smluv
na dopravu a skladování plynu brzdí investice do
infrastruktur y. Předpokládá se, že tyto investice
musí být v průměru 8 miliard USD za rok, aby
byla udržena spolehlivost existující infrastruktury.
Mezi neurčitosti ovlivňující rovnováhu mezi nabídkou a poptávkou patří počasí, ekonomický růst
a regulace v oblasti emisí oxidu uhličitého.
(Power Engineering, 2003, č. 11, s. 48)
Kogenerace jako prostředek
ke snížení výpadků elektřiny v USA
Při vyšetřování příčin výpadků elektřiny v létě
2003 v USA a Kanadě ve výboru Kongresu pro
energii a obchod konstatoval výkonný ředitel Asociace kombinované výroby tepla a elektřiny USA
(US CHPA), že kogenerace může nejlépe přispět
ke snížení pravděpodobnosti příštích výpadků
elektřiny. V minulosti představovala kombinovaná
výroba elektřiny a tepla v USA daleko větší podíl,
než je tomu dnes (v roce 1940 to bylo 20 %, nyní
jen 8 %). Širší využívání kogenerace má potenciál
vyplnit mezeru vytvořenou nedostatečnou kapacitou přenosové sítě a nedostatkem výroby elektřiny.
Při svém založení v roce 1999 si Asociace US CHPA
dala za cíl zdvojnásobit do roku 2010 kapacitu
kogeneračních elektráren ze 46 GWe v roce 1998
na 92 GWe. Podle poradenské firmy Energy and
Environmental Analysis činil v roce 2002 výkon
těchto elektráren již 77 GWe.
(Power Engineering, 2004, č. 3, s. 50)
Teplo, technika, teplárenství
jaderné energie pro příští desetiletí na Zemi, alespoň z pozice dnešních
znalostí. Protože realizovat potřebná opatření je třeba rychle (mnoho
věcí již mělo být dávno uděláno a ztracený čas bude draze zaplacen),
musíme vycházet z dnešních disponibilních znalostí.
S jadernou energií získanou syntézou lehkých jader (deuteria, tritia)
nebude možné ještě velmi dlouho počítat. I když lze očekávat, že ohromné pracovní úsilí a vynaložené prostředky se brzy projeví uskutečněním
aspoň laboratorní a velmi krátkodobě řízené termonukleární reakce,
k reálnému převedení do technické realizace (termonukleární reakce
proběhne při teplotách řádově milionů °C) a k masovému nasazení je
velmi, velmi daleko.
Závěrem této části je možné konstatovat, že v opatřování energie stojí
před lidstvem velmi mnoho neobvykle obtížných problémů, mnoho věcí je
dosud nejasných a těžko předvídatelných, ale určitě je třeba počítat s tím,
že cena energie bude velmi vysoká.
11
2/2005
Perspektivní energetické plodiny
a jejich
význam
Vlasta Petříková
Pro zajištění až 8 % energie z alternativních zdrojů do r. 2010 dle indikativních cílů České republiky je nezbytné
důsledné využívání biomasy nejen z odpadních hmot a vedlejších produktů, ale téměř z 50% záměřeně pěstovaných energetických rostlin, zvláště bylin. Toto pěstování je podporováno Ministerstvem zemědělství (2000 Kč/ha),
neboť se jedná o zcela nový program nepotravinářské produkce. Biomasa takto vypěstovaná je ale dražší než
biomasa z odpadních hmot (i když je řádově levnější než z rychle rostoucích dřevin). Je proto nezbytné, aby byla
podpořena též z resortu průmyslu, kde tuto biomasu využívají jako zdroj energie obdobně jako ostatní energetické
zdroje (např. uhlí). Význam pěstování energetických rostlin spočívá vedle vlastního energetického zdroje také
v ekologických i sociálních aspektech. Biomasa je energie obnovitelná, která nepřispívá k dalšímu zvyšování CO2
v ovzduší a omezuje tak nepříznivý vliv skleníkového efektu. Ten se začíná projevovat již zřetelně i v ČR, kde
se zvýšila průměrná teplota ovzduší za posledních 82 let o celé 2 °C a výrazně se zvýšily škody vyplacené pojišťovnami za živelné pohromy. „Pěstování energie“ umožní efektivní využití orné půdy, které je v ČR téměř 500 tis. ha
a která není nezbytná pro výrobu potravin. Důsledně obdělané pozemky nejsou pak zaplevelené a přispívají ke
kulturnosti krajiny. Rozšíření sortimentu energetických plodin je rovněž v zájmu biodiverzity rostlinných druhů,
což je i přínosem k ekologické stabilitě přírodního prostředí. Víceleté a vytrvalé energetické plodiny, zejména
plodina Uteuša (Rumex OK 2), mají navíc protierozní vlastnosti, neboť udržují pozemek po celý rok pod vegetací
a lze je tak využít i místo zatravňování. Pěstování, zpracování a přeprava energetické biomasy je zdrojem celé
řady nových pracovních příležitostí, což má nesporný vliv na zlepšení sociálních podmínek zvláště v okrajových
regionech s vysokou nezaměstnaností. Fytoenergetika umožní vznik nových průmyslových odvětví, což přispěje
i k rovnoměrnému rozvoji ekonomiky v jednotlivých regionech.
VÝZNAM BIOMASY PRO ENERGII A EKOLOGII
Teplo, technika, teplárenství
Význam energetické biomasy se v poslední době stále
zvyšuje. Tradiční fosilní zdroje jsou limitovány, neboť jsou
vyčerpatelné a jejich intenzivní využívání nepřispívá k trvale
udržitelnému rozvoji na Zemi. Nejdůležitější ze všech zdrojů
obnovitelné energie je právě biomasa, protože zaujímá až 75 %
v rámci všech obnovitelných zdrojů (voda, vítr, solární energie
apod.). Její výhodou je i to, že ji lze „konzervovat“ – může
se usušit, uskladnit a použít v době, kdy je potřeba. Zdrojem
biomasy jsou nejen odpadní hmoty, ale je nezbytné ji získávat
rovněž záměrným pěstováním vhodných druhů rostlin.
12
Pěstování energetických plodin nemusí přitom spočívat jen
ve významu získávání energie. Je to pouze jedna z důležitých
forem hledání nových přírodních zdrojů, což má mnohem širší
a závažnější souvislosti. Je to otázka vlastního přežití celé naší
planety, která musí řešit 3 současné velmi akutní problémy:
1. zajistit výživu pro přelidněnou Zemi,
2. najít náhradu za fosilní zdroje energie,
3. udržet přijatelné životní prostředí bez zásadních změn
klimatu.
°C
Graf č. 1
Všechny 3 aspekty přitom potřebují současně rozvíjet ekonomiku na vysoké úrovni. Pokud se řeší jednotlivé oblasti samostatně, vznikají tak zcela protichůdné
tlaky, což plodí nejen dilema, ale protože se jedná o problémy
3, je to složité trilema. Velmi výstižně na to upozornil již
v r. 1995 YODA ve své přesvědčivé publikaci s příznačným
názvem -TRILEMA. Bohužel zastánci jednotlivých výše zmíněných oblastí zájmů nejsou většinou ochotni tyto souvislosti
vnímat a hledat tak řešení společně. Např. hrozba skleníkového efektu není stále ještě brána všeobecně v úvahu a spoléhá
se na to, že tyto problémy jsou velmi vzdálené. Trvalo celých
7 let, než známý Kjótský protokol konečně letos podepsalo
Rusko a kdy tedy bude již platný. Chybí však podpis stále
ještě největšího znečišťovatele, jakým jsou např. USA. Přitom
hrozba globální změny klimatu se začíná projevovat stále
zřetelněji, a to nejen neobvykle častými a velmi intenzivními
hurikány a tajfuny ve vzdálených zemích, ale i u nás. Lze to
demonstrovat např. na extrémních rozdílech průběhu počasí
v r. 2002 s rozsáhlými záplavami a bezprostředně nato v r. 2003
s extrémním suchem. Názorný je i nárůst průměrných ročních
teplot, které se podle údajů HMÚ zvýšily za posledních 82 let
(od r. 1921 do r. 2002) o celé 2 °C (Petříková 2004), viz graf 1,
a také se zvýšily náklady na úhradu škod za živelné pohromy,
vyplacené Asociací českých pojišťoven (2004).
Souvislost mezi intenzitou spotřeby fosilních paliv a skleníkovým efektem dokládá především světová statistika.
Bylo totiž prokázáno, že při stoupající spotřebě fosilních
paliv a v důsledku toho rostoucím zatížení ovzduší skleníkovými plyny vzrůstá průměrná teplota ovzduší na celé planetě.
Důsledek těchto vlivů se ale projevuje se značným opožděním,
a to výskytem živelných katastrof. Tuto skutečnost dobře
vyjadřují náklady pojistných událostí: zatímco výše uvedené
hodnoty vzrůstají během 20 let (od r. 1970) téměř plynule,
Využití pěstovaných energetických plodin má ale nejpřímější význam jako konkrétní obnovitelný zdroj energie.
Pro ČR je pro zajištění indikativních cílů energie z biomasy
v r. 2010 potřeba téměř z celé poloviny získat biomasu záměrným pěstováním. Vyplývá to z výpočtů CZ Biom z r. 2003,
jak je zřejmé z připojeného přehledu:
druh biomasy
náklady za živelné pohromy začaly prudce vzrůstat až od
r. 1990, kdy se za pouhých 8 následujících let zvýšily desateronásobně (Worldwatch Institute 2002). Následující období
zmíněných statistik nemám zatím k disposici, ale nastalý trend
by se zcela jistě v uvedených údajích potvrdil.
Celou složitou problematiku zmíněného trilema je třeba
řešit souběžně a podle jednotlivých oborů ji kompletovat jako
kamínky do mozaiky. Využívání biomasy pro energii je jedním
z významných příspěvků k řešení tohoto obrovského problému. Jednou z konkrétních možností, jak přispět k omezení
skleníkových plynů, je zajistit co nejvíce ploch pod intenzivní
vegetací, která dokáže přebytek CO2 z ovzduší odčerpávat pro
své fotosyntetické procesy. Vhodnými plodinami jsou proto
i energetické plodiny, zvláště vysoce vzrůstné a takové, které
vytváří intenzivní zelený pokryv po celý vegetační rok.
Pěstování energetických rostlin má rovněž přímý význam
pro zemědělce, neboť jim nabízí zcela nový netradiční program. Jedná se o nepotravinářskou produkci, která tak nemusí
čelit ostré konkurenci na přetíženém trhu s potravinami. Důležité je i to, že je v ČR v současné době cca 1 milion ha půdy
(orné + louky a pastviny), která není potřebná pro zajištění
potravin, a tak se na těchto plochách mohou pěstovat plodiny
nepotravinářské. Důsledné a účelné obdělání veškeré půdy,
která pak nebude zaplevelená, přispěje k zachování celkového
pěkného vzhledu krajiny a lepšího životního prostředí. Zavedením dalších netradičních druhů rostlin, jakými jsou většinou
energetické plodiny, se zároveň posílí druhová biodiverzita,
což přispívá rovněž ke stabilitě ekosystémů.
Víceleté a zejména vytrvalé druhy energetických rostlin mají
navíc význam protierozní. Např. energetická plodina Uteuša
(Rumex OK 2) začíná po letní sklizni brzy nově obrůstat,
takže začátkem srpna bývá zpravidla již pole opět zelené. Na
rozdíl od běžných zemědělských plodin, kdy je po orbě půda
vystavena půdní a větrné erozi, je po sklizni Rumexu toto nebezpečí zcela vyloučeno. Je to tudíž ideální protierozní plodina,
protože dokáže po celý rok a po celou dobu trvání porostů (cca
zmíněných 10 let) udržet pozemek pod plnou vegetací, stále
zelený. Plně se tak vyrovná travním porostům, které jsou dosud
doporučovány jako výhradní protierozní opatření. Oproti tradičnímu zatravňování má energetický Rumex další významnou
výhodu a to ve sklizené biomase. Zatímco po posekání travních
porostů jsou často problémy, jak trávu využít (někdy bývá
dokonce obtížným odpadem), energetická biomasa je kvalitní
obnovitelný zdroj energie, který je v současné době dokonce
nedostatkový. Po zavedení „spoluspalování“ biomasy s uhlím
bude jistě energetická biomasa vyžadována a vykupována bez
problémů v nejrůznějších formách.
teplo
elektřina
PJ
PJ
GWh
dřevo a dřevní
odpad
24
33,1
25,2
427
sláma obilnin
a olejnin
11,7
15,7
11,9
224
energetické
rostliny
47,1
63
47,7
945
bioplyn
16,3
21,8
15,6
535
133,6
100,4
2231
celkem
100
Zdrojem energetické biomasy jsou nejvýhodnější vedlejší
produkty, jako je např. sláma nebo dřevní a lesní odpady.
V současné době nejsou však v ČR ještě důsledně všechny
odpadní zdroje využívány ke všeobecné škodě celého programu „fytoenergetiky“. V zájmu nezbytného rozvoje tohoto
nového odvětví je třeba naučit se efektivně využívat nejen
zdroje odpadní, ale rovněž pěstovat netradiční plodiny s cílem
záměrné produkce energetické biomasy a tyto programy pro
zemědělce důsledně podporovat.
PĚSTOVÁNÍ ENERGETICKÝCH PLODIN
Pěstováním energetických rostlin, resp. rostlin bylinného
charakteru, se zabývám již více než 15 let, a to jak v pokusech (např. Petříková V. at all. 1996), tak v poslední době
při ověřování v provozních podmínkách (např. Petříková
V. 2002, Petříková V. 2003 a další). V rámci Výzkumného
ústavu rostlinné výroby jsme vyzkoušeli za tu dobu celou
řadu nejrůznějších druhů, jejichž výběr se řídil především
vysokými výnosy a možností relativně snadné úpravy
pro energetické využívání. Jednou z prvých plodin byla tzv.
sloní tráva – Miscanthus, kterou již v 80. letech doporučovali
Miskanthus - Bavorsko
Teplo, technika, teplárenství
Graf č. 2
z toho
celkem
v%
2/2005
13
14
2/2005
Sveřep
Obdobně, jako je zatím rozpracováno pěstování energetického šťovíku, je třeba přistoupit i k provoznímu ověřování
ostatních druhů vytrvalých energetických rostlin (viz uvedený
seznam). Toto ověřování je ale velmi náročné jak organizačně,
tak finančně. V zájmu žádoucího zásadního rozvoje fytoenergetiky je však nutné zajistit dostatek biomasy i z těchto zdrojů.
Je proto potěšitelné, že máme v současné době příslib určité
podpory z MZe k zahájení tohoto provozního ověřování pro
další cca 3 plodiny. Pěstování energetické biomasy je navíc
nová šance pro zemědělce, kteří tak mohou pěstovat netradiční
plodiny s nepotravinářskou produkcí a se zajištěným odbytem.
Biomasa ze záměrného pěstování plodin výhradně pro energii
je ale dražší než biomasa odpadní. Je proto nezbytné, aby
takto získaná biomasa byla podpořena též z resortu průmyslu,
kde tuto biomasu využívají jako zdroj energie obdobně jako
ostatní energetické zdroje (např. uhlí).
Literatura
1. HOSTÝNEK J. (2004): Průměrné roční teploty v ČR od r. 1921 do r. 2002.
Písemné sdělení, 2004 .
2. PETŘÍKOVÁ V. – VÁŇA J. – USTAK S. (1996): Pěstování a využití technických a energetických plodin na rekultivovaných pozemcích. Metodiky
pro zemědělskou praxi č. 17, 24 stran, ÚVTIZ Praha,1996.
3. PETŘÍKOVÁ V. (2002): Zkušenosti z provozního pěstování energetického
šťovíku. Sborník: Energetické a průmyslové rostliny VIII, s. 25 – 30,
Chomutov 2002.
4. PETŘÍKOVÁ V. (2003): Pěstování energetických rostlin a jejich využití.
Alternativní energie VI, č. 5, 2003, s. 24 – 26.
5. YODA (1995) Trilema
6. Energy and the Climate (2000): Worldwatch Institute, Spring 2000.
7. Náhrada škod za živelné pohromy v ČR (2004):
Asociace českých pojišťoven, ú
c.
Písemné sdělení.
vá, DrS
masu
bio
tříko
sta Pe
žení pro
Ing. Vla – České sdru
CZ Biom 507
yně
ká
Drnovs Praha 6 – Ruz
169 00 356 940
y.cz
3
tel.: 23 etrikova@voln
vp
email:
Teplo, technika, teplárenství
přibližně od 6 do 10 t/ha. Provozní porost energetické plodiny
Rumex OK 2 byl založen poprvé v ČR v roce 2000 na ploše
22 ha a v r. 2005 je tedy již v šestém roce vegetace. V současné době se v celé ČR osevní plochy této energetické plodiny
blíží k cca 1000 ha. Veškeré oseté plochy jsou sledovány
a získané zkušenosti jsou průběžně hodnoceny. Získání těchto
výsledků a provozních zkušeností nám umožňuje efektivní spolupráce se soukromou firmou Dibaq a. s. (resp. Fytena s. r. o).
Pro obecné doporučení pěstitelům je přitom prověření výsledků z výzkumu v provozu naprosto nezbytné. V současné
době je k dispozici již řada zkušeností, ale je nutné je dále
doplňovat a zdokonalovat, aby se dařilo zajišťovat spolehlivě
výnosy suché hmoty kolem 10 t/ha, pokud možno na všech
pěstitelských stanovištích. Vytrvalost této plodiny v provozních podmínkách zatím odhadujeme na cca 8 -10 let, avšak
není vyloučeno, že se na některých pozemcích udrží déle (snad
i 20 let, jak deklarují autoři odrůdy z Ukrajiny).
V průběhu sledování provozních ploch plodiny Uteuša
byla potvrzena především vysoká vitalita této plodiny, která
se projevuje velmi raným obrůstáním. Zpravidla již v polovině
dubna vytváří růžice přízemních listů a spolehlivě tak kryje
povrch půdy. Koncem dubna pak začne rychle vytvářet plodonosné odnože, které ke konci května dorůstají až do výšky
1,8 – 2,5 m. Rumex dozrává v prvé dekádě července, kdy se
pro energetické účely sklízí celá nadzemní hmota této plodiny,
včetně semene, které zvyšuje výhřevnost sklizené biomasy.
Krmný šťovík – Rumex OK 2 je řádná zemědělská plodina
a je nutné jej přísně odlišovat od známých plevelných druhů.
Bohužel stále ještě u nás převládají obavy z jeho nekontrolovatelného šíření. Šlechtitelé z Akademie věd z Kyjeva již
tyto obavy vyloučili a v několika bodech nám popsali své
průkazné výsledky. Jedním z bodů, které dokazují ušlechtilost této plodiny, je její neschopnost odolávat konkurenci
jiných druhů rostlin. Bylo to potvrzeno v pokusech, když byl
Rumex OK 2 vyséván ve směsi s vojtěškou a různými druhy
trav. Po vysetí šťovík dobře vzešel, ale ve 3. roce vegetace
šťovík z porostu zcela zmizel a zůstala pouze jednoduchá
vojtěškotrávní směs. Tyto výsledky jsou dokladem toho, že
se šťovík nemůže samovolně šířit, protože jej ostatní druhy
rostlin jednoznačně potlačí. Tento výsledek byl u nás plně
potvrzen, a to zcela náhodným „pokusem“. Dodatečně bylo
totiž zjištěno, že určitá část 22 ha pozemku, kde byl Rumex
zaset již v r. 2000, náleží k přilehlému lesu. Na jaře r. 2003
byla proto tato část pozemku oddělena a oplocena a byly zde
přímo do porostu šťovíku vysázeny lesní stromky. Porost šťovíku v oplocence nebyl v r. 2003 a 2004 již nijak ošetřován
ani sklízen. Rostliny šťovíku byly zesláblé a neduživé, ale
přesto semena plně dozrála. Vypadaná semena mohla proto
vzejít a porost šťovíku teoreticky posílit. Výsledek byl ale
zcela opačný. V létě r. 2004 se na oplocené ploše vyskytovaly rostliny šťovíku jen ojediněle, byly očividně zesláblé
a vytvořily již jen přízemní růžici listů bez plodonosných
lodyh. I kdyby se tedy stalo, že nějaké semeno vyklíčí mimo
pěstitelskou plochu, nemůže okolní přírodu nijak ohrozit, neboť nesnese konkurenci jiných druhů. Energetický šťovík není
tudíž hrozbou pro okolní přírodu, ale je významnou novou
zemědělskou plodinou. Jeho pěstitelská technologie se však
bude i nadále ověřovat a upřesňovat, ale rozhodující je, aby
to probíhalo přímo v provozních podmínkách, protože jenom
tak lze dosažené výsledky spolehlivě ověřit a dále zlepšovat
a poskytnout pak zemědělcům věrohodné zkušenosti.
15
2/2005
Faktory ovlivňující ekonomiku plantáže
rychle rostoucích dřevin
Jaroslav Knápek, Jiří Vašíček, Kamila Havlíčková
Referát se zabývá diskuzí o faktorech potenciálně ovlivňujících cenu cíleně pěstované biomasy na výmladkových
plantážích rychle rostoucích dřevin. Mezi nejdůležitější faktory kromě relace mezi nabídkou a poptávkou po
„dřevnaté“ biomase (zpravidla ve formě štěpky) patří poplatky za nájmy pozemků, cena pracovní síly, míra
mechanizace jednotlivých činností, výše dotací či jiných forem podpor a výše vlastní produkce dřeva ve vazbě
na výkyvy počasí a podmínky stanoviště. Všechny tyto faktory způsobují to, že rozptyl možné budoucí ceny této
formy cíleně pěstované biomasy je poměrně značný.
ÚVOD
Současná cena biomasy jako paliva (často ve formě odpadní biomasy ze zemědělské výroby či z dřevozpracujícího
průmyslu) se pohybuje ve velmi širokém rozmezí, které lze
odhadnout až na cca 35 – 100 Kč/GJ tepla v palivu. Současné ceny biomasy však mají relativně omezenou vypovídací
schopnost, a to především z následujících důvodů:
Teplo, technika, teplárenství
• v podstatě neexistuje trh s biomasou (štěpkou), cenová úroveň štěpky (resp. dřevní odpadní biomasy)
má výrazně lokální charakter,
• zdroje relativně levné odpadní biomasy (např. z dřevozpracujících výrob) jsou omezené a při nárůstu
spotřeby se budou rychle vyčerpávat.
16
Situaci na trhu s biomasou velmi významně mění podpora
využití biomasy pro výrobu elektřiny, a to zejména uvažované
spoluspalování biomasy ve velkých elektrárenských a teplárenských zdrojích. Výrazný nárůst poptávky po biomase pak
nevyhnutelně způsobuje poměrný rychlý růst její ceny – příkladem je období 2003 – 2004, kdy se podle různých pramenů
cena biomasy zvýšila o cca 1/3 i více.
Je zřejmé, že nárůst využití biomasy tak, jak je předpokládán Státní energetickou koncepcí ČR z 2004 (SEK), nebude
možné zajistit jinak, než cíleným pěstováním různých forem
biomasy (energetické dřeviny, byliny apod.) – viz tab. 1.
Podíl cíleně pěstovaných energetických dřevin a bylin
v TJ tepla v palivu (mimo biomasu pěstovanou pro produkci
bionafty a biolihu) pak dle [1] bude dosahovat cca 50 – 60 %
z biomasy jako celku.
Pro investory do technologií a výrob využívajících biomasu jako vstupní surovinu je budoucí cena biomasy jedním
Tab. 1 – Předpoklad vývoje užití biomasy dle SEK
PJ
2000
2005
2010
2015
Biomasa
18
62
121
146
Druhotné teplo
20
20
20
20
Ostatní OZE
6
9
13
14
Odpady
0
2
5
7
44
93
159
187
40,9 %
66,7 %
76,1 %
78,1 %
CELKEM
- podíl biomasy
z klíčových vstupních parametrů. Nejde přitom zdaleka jen
o oblast energetiky, tedy o investice do výstavby či rekonstrukcí výtopen a tepláren na biomasu nebo elektráren nejrůznějších velikostí spalujících čistou biomasu či její směs
zpravidla s uhlím. Týká se to i dalších odvětví využívajících
např. štěpku (či jinou formu biomasy) jako vstup do výroby
(výroba dřevovláknitých surovin).
Investoři při zvažování rizik spojených s investováním
musí brát do úvahy možný vývoj ceny biomasy po celou
dobu životnosti projektu. Jedním z rozhodujících faktorů,
který bude ovlivňovat cenu biomasy v budoucnosti, jsou
marginální náklady na obstarávání biomasy. Pakliže se naplní
předpoklady o rychlém zvyšování podílu biomasy na PEZ,
nevyhnutelně dojde k rychlému vyčerpání zdrojů relativně
levné zbytkové biomasy a rozhodující se stanou dodávky
cíleně pěstované biomasy. Cenu takto získávané biomasy je
však poměrně obtížné odvozovat na základě současných údajů,
neboť výši ceny bude do budoucna ovlivňovat vícero často
protichůdných faktorů. Proto je třeba k odhadům budoucích
cen biomasy publikovaným v současnosti přistupovat s opatrností a znalostí možných rizik zvýšení ceny. Určitým vodítkem
zde mohou být dlouhodobé marginální náklady (LRMC) na
energie – viz např. [5].
ODVOZENÍ CENY BIOMASY POMOCÍ
MATEMATICKÝCH MODELŮ
Pro odhad ceny biomasy (štěpky) z výmladkových plantáží rychle rostoucích dřevin (RRD) lze použít ekonomické
modely plantáží RRD, kdy v modelech jsou zakomponovány
předpoklady, za kterých by mohly být jednotlivé projekty
plantáží realizovány. Principy tvorby těchto ekonomických
modelů a výpočtů ceny biomasy
metodikou minimální ceny jednotky produkce jsou podrobně
2020
2025
2030
popsány např. v [2], [3].
173
228
242
Vlastní výpočet ceny pěsto20
20
20
vané biomasy vychází z výpočtu
15
14
13
čisté současné hodnoty (NPV)
hotovostních toků generovaných
7
7
8
projektem
za jeho celý životní
215
269
283
cyklus, kdy je hledána taková cena
80,5 %
84,8 %
85,5 %
biomasy (tzv. minimální cena
FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ CENU BIOMASY
Z VÝMLADKOVÝCH PLANTÁŽÍ RRD
V prvé řadě je nutné respektovat již zmíněný fakt, že základním určujícím faktorem pro cenu biomasy je vztah mezi
poptávkou a nabídkou na trhu s biomasou, resp. s její určitou
formou (štěpka, sláma apod.). I když jsou jednotlivé formy biomasy (štěpka, sláma, energetické byliny) často zjednodušeně
považovány za substituty bez omezení, technologie pro jejich
využívání nejsou zpravidla (v běžném provozu) univerzální
do té míry, aby se jednotlivé druhy biomasy daly bez omezení
nahrazovat. Proto je možné, že po některých formách biomasy
může být vyšší poptávka (např. po štěpce) než po jiných.
Obecně je tedy nutné rozlišovat mezi faktory ze strany
poptávky a faktory ze strany nabídky. Mezi faktory, které
potenciálně mohou ovlivňovat poptávku po biomase, patří
2/2005
Obr. 1 Struktura minimální ceny biomasy z výmladkových
plantáží RRD
především růst ceny tzv. „klasických“ PEZ, jako jsou uhlí,
ropa a zemní plyn. Obecně platí, že při růstu cen určitých
komodit (zde klasických PEZ) trh začne vyhledávat substituty
dosavadních dodávek. Zvýšení obecné cenové hladiny PEZ
zvýší konkurenceschopnost biomasy (ale i ostatních OZE).
Růst ceny „klasických PEZ“ může být v zásadě vyvolán
dvěma základními vlivy:
• Převahou poptávky po určité komoditě nad její
nabídkou. Zejména v případě ropy a zemního plynu
se zde budou promítat vlivy globálního trhu s těmito
komoditami. Vzhledem ke stále rostoucí celosvětové
poptávce zejména po ropě a zemním plynu (vyvolané
mj. hospodářským růstem zemí typu Číny a Indie)
se dá dlouhodobě očekávat spíše růst než pokles
cen. V případě uhlí je situace poněkud složitější.
I když uhlí je domácí komodita a na jeho náklady
těžby nemají bezprostřední vliv změny na globálním
trhu ropy a zemního plynu, nelze v delším horizontu
očekávat to, že by při výrazném trvalejším růstu cen
ropy a zemního plynu se neobjevily tlaky i na růst
ceny uhlí. Navíc v horizontu cca po roce 2020 (při
zachování současných limitů těžby uhlí) se začne
projevovat nedostatek tuzemského uhlí, což může
vyvolat tlak na růst jeho ceny.
• Uvalením spotřebních daníí (resp. tzv. „ekologických“ daní) na „klasické“ (především fosilní) PEZ.
Efektem je pak celkové zvýšení ceny z pohledu
spotřebitele. Např. MŽP [1] předpokládá ekologickou
daň k roku 2015 na hnědé energetické uhlí cca ve výši
10 Kč/GJ tepla v palivu, u tříděného hnědého uhlí cca
31 Kč/GJ, u černého energetického uhlí 17,5 Kč/GJ,
u zemního plynu pak cca 36 Kč/GJ atd.
Mezi další faktory, které potenciálně budou zvyšovat poptávku po biomase a tím zvyšovat i její cenu, patří především
podpora využití OZE pro výrobu elektřiny anebo tepla.
Strana nabídky odráží ekonomiku cíleného pěstování biomasy z pohledu potenciálních investorů. Každý racionální
(soukromý) investor, ať už se nám to líbí či nikoliv, je primárně
zaměřen na dosažení jím požadovaného zhodnocení vloženého kapitálu při respektování rizika daného typu podnikání.
Z pohledu investora je tedy rozhodující to, zda se mu podaří
dosáhnout alespoň (z jeho pohledu) minimální ceny biomasy
zaručující mu dosažení jím požadované úrovně ekonomické
Teplo, technika, teplárenství
jednotky produkce), aby NPV projektu bylo rovno nule. Investor pak realizuje výnos z vloženého kapitálu ve výši diskontu,
který odráží míru rizika daného typu podnikání. Pro investora
je takto spočtená cena limitem, pod kterou nesmí jít, aby posuzovaný projekt nebyl pro něj ekonomicky nevýhodný.
Skutečná cena biomasy, stejně tak jako každé jiné komodity
bude vytvářena na základě vztahu mezi nabídkou a poptávkou
a bude odrážet i event. (státní) zásahy – intervence – na příslušném trhu (dotace, stanovená minimální výkupní cena, povinnost
výkupu apod.). Skutečná cena biomasy tak může být vyšší
i nižší než minimální cena odhadnutá pomocí ekonomických
modelů. V dlouhodobém horizontu však díky principu vyrovnávání nabídky a poptávky bude cena biomasy mít tendenci
odrážet dlouhodobé marginální náklady na její získávání.
Současné znalosti o ekonomice výmladkových plantáží
RRD jsou do určité míry omezené kvůli zatím malému množství realizovaných ploch (řádově pouze desítky hektarů), krátkosti experimentování (max. cca 10 let), stále nevyřešenému
způsobu sklizně dřevin z rozsáhlých ploch výmladkových
plantáží a i nedostatečné znalosti vlivu zakomponování krajinných funkcí do rozsáhlých ploch plantáží. V neposlední řadě
je stále předmětem výzkumu i optimalizace výběru stanovišť
pro jednotlivé typy klonů použitých pro výsadbu (zpravidla
mix topolů černých a vrb) a produkční křivka výmladkové
plantáže RRD po dobu její životnosti (20 – 25 let).
Při aplikaci dosavadních znalostí a zkušeností s výmladkovými plantážemi RRD lze minimální cenu odhadnout ve
výši cca 140 – 150 Kč/GJ za předpokladu mechanizované
sklizně (náklady na sklizeň cca 600 Kč/t), průměrného výnosu biomasy ve výši cca 150 GJ/ha/rok, současné cenové
úrovně dalších služeb potřebných pro založení a provozování
výmladkové plantáže pouze s inflačním nárůstem a bez
jakýchkoliv dotací. Minimální cena zde představuje cenu
produkce v počátečním roce realizace výmladkové plantáže
(rok 2004), která při každoročním navýšení o inflaci zaručí
pokrytí všech výdajů po dobu 20 let doby životnosti plantáže a výnos z vloženého kapitálu ve výši diskontu (zde 9 %)
– blíže viz [3]. Váhu jednotlivých složek minimální ceny
prezentuje obr. 1.
Při započítání současné výše dotace na založení výmladkové plantáže ve výši 60 tis. Kč/ha pak minimální cena biomasy
z pohledu investora vychází ve výši cca 100 Kč/GJ.
17
2/2005
efektivnosti projektu. Pokud nebude moci svoji produkci
prodávat alespoň za minimální cenu, investuje své prostředky
do jiných projektů.
Jak již bylo uvedeno, minimální cena je odvozena pomocí
ekonomického modelu daného projektu, který zachycuje
všechny typy aktivit s projektem spojených. Mezi nejdůležitější vstupní parametry ovlivňující minimální cenu biomasy
z výmladkových plantáží RRD patří:
•
•
•
•
•
•
•
výše dotací,
diskont odrážející rizikovost daného typu podnikání,
výše produkce biomasy,
náklady na založení výmladkové plantáže,
způsob zajištění sklizně a náklady na sklizeň,
způsob zajištění péče o plantáž a náklady na ni,
náklady na nájem půdy.
Diskont a výše produkce biomasy
Teplo, technika, teplárenství
Diskont obecně odráží rizika daného typu podnikání. Při
pěstování biomasy na výmladkových plantážích RRD existují
především následující rizika:
18
• Riziko nepříznivého počasí (např. extrémní sucha),
zejména pokud by se opakovalo několik let po sobě.
Výhodou výmladkových plantáží RRD na rozdíl od
energetických bylin, jako je např. šťovík, je 3 – 6 leté
obmýtí. Tzn., že jednoletý výkyv ve výnosu (přírůstku) biomasy se neprojeví tak výrazně jako u sklizně
v jednoletém období. Toto riziko se dá při výpočtech
minimální ceny do jisté míry snížit tím, že budou uvažovány výnosy nikoliv pro optimální podmínky, ale
pro průměrné klimatické podmínky. Při výpočtech,
jejichž výsledky jsou prezentovány v tomto referátu, je uvažována konzervativní výše výnosu částka
150 GJ/ha.rok, která se vztahuje k průměrným až
méně vhodným klimatickým a půdním podmínkám. Ve vhodnějších podmínkách lze dosáhnout
významně lepších výnosů.
• Riziko volby nevhodné lokality či nevhodné skladby klonů. Toto riziko lze podstatně snížit pečlivou
přípravou projektu a výběrem schválených klonů.
• Riziko neuplatnění produkce. Zde může dojít ke dvěma
základním situacím, resp. k jejich kombinaci. Jednak
teoreticky může dojít k převisu nabídky nad poptávkou,
což je však vzhledem k záměrům SEK, ale i k obecnému tlaku na vyšší využívání OZE málo pravděpodobné.
Spíše může dojít k situaci, že biomasa z výmladkových
plantáží RRD nebude čistě ekonomicky v určitém období plně konkurenceschopná s biomasou získávanou
jiným způsobem – např. pomocí pěstování energetických bylin. Zde ovšem hraje roli i fakt, že výmladkové
plantáže RRD kromě vlastní produkční funkce mají
i nezanedbatelné krajinné funkce.
Dominantním rizikem z výše uvedených rizik je riziko
nepříznivého počasí. Toto riziko je sice obecně spojeno
s využíváním OZE, v případě pěstování biomasy má však
významně vyšší váhu, než je tomu např. u větrných či vodních
Obr. 2 Závislost minimální ceny biomasy z výmladkových
plantáží RRD na diskontu
elektráren. Nepříznivé větrné podmínky po část roku mohou
být plně či alespoň částečně kompenzovány ve zbylém období roku. Vzhledem k pravidlům výkupu elektřiny z OZE je
de facto jedno (z pohledu provozovatele), v které části roku
je produkce dosaženo. V případě pěstování biomasy však
nepříznivé podmínky po část roku mohou zásadně limitovat
celoroční produkci.
Uplatnění produkce je v případě biomasy rovněž spojeno
s poněkud vyšším rizikem než např. prodej elektřiny/tepla
vyrobeného na bázi OZE.
Z tohoto důvodu je třeba při výpočtech minimální ceny
použít vyšší diskont, než např. v případě výpočtu minimální
ceny elektřiny z větrné elektrárny. Závislost minimální ceny
na diskontu uvádí následující obr. 2.
Závislost minimální ceny na průměrném hektarovém výnosu (v přepočtu na GJ, cca 18 GJ = 1 tuna sušiny) uvádí obr. 3.
Relativní plochost křivky (menší citlivost minimální ceny) je
způsobena tím, že podstatná část nákladů (kromě nákladů na
založení plantáže a režie) je závislá na výši výnosu biomasy
v obmýtí. Většina nákladových položek je totiž odvozena od
množství zpracovávané biomasy (např. náklady na pronájem
sklízecí techniky).
Způsob zajištění sklizně a s tím spojené náklady
Jedná se o klíčovou položku. Vzhledem k vysoké pracnosti
při tzv. „klasické sklizni“ (posekání křovinořezem, ruční vytahání na okraj pole) je v zásadě nemožné uvažovat tento způsob
sklizně při realizaci větších rozloh výmladkových plantáží,
a to ze dvou důvodů. Sklizeň výmladkové plantáže se předpokládá v relativně krátkém období leden až březen. To by při
velkých rozlohách výmladkových plantáží nárazově vyžadovalo velké nároky na pracovní sílu, pro kterou by po zbytek
roku nebylo jiné využití. Navíc náklady na pracovní sílu, které
se po vstupu ČR do EU budou dále zvyšovat (vyšším tempem
než obecná inflace), neúměrně biomasu prodražují. V zásadě
bez speciální sklízecí mechanizace nelze uvažovat o realizaci
velkých ploch výmladkových plantáží RRD. Zde prezentované výpočty jsou zpracovávány s využitím kalkulací mechanizovaného sklízení výmladkových plantáží RRD (s přímým
štěpkováním při sklizni); náklady na sklizeň a seštěpkování
se předpokládají cca ve výši 600 Kč/t sušiny. Při teoretickém
předpokladu použití klasického – ručního – způsobu sklizně
se minimální cena štěpky zvyšuje o cca 1/3.
V ČR se pro zakládání výmladkových plantáží RRD zpravidla uvažují směsi vhodných klonů topolu a vrb. Takovýto
Náklady na založení výmladkové plantáže
Náklady na založení výmladkové plantáže mají svým
způsobem obdobu investičních nákladů s tím rozdílem, že se
zde nepořizuje hmotný či nehmotný investiční majetek, ale
výmladková plantáž, která má zajišťovat po dvacet let produkci
biomasy. Dalším rozdílem je zde to, že investor nemá díky
závislosti na počasí jistotu, že se vysazené řízky úspěšně uchytí
a že nebude muset výmladkovou plantáž zakládat znovu.
Náklady na založení výmladkové plantáže jsou významnou částí celkových nákladů plantáže. Orientačně lze tyto
náklady odhadnout na cca 80 – 90 tis. Kč/ha v prvních dvou
letech. Zde je nutné si uvědomit i fakt, že první výnosy jsou
až po 3 – 6 letech a že maxima produkce výmladková plantáž
dosahuje až cca v 10 – 12 letech po založení výmladkové
plantáže. Z tohoto hlediska se jedná o relativně rizikovější
podnikání, než je tomu v případech jiných typů OZE (a je
to jeden z dalších důvodů pro volbu vyššího diskontu než
v případě jiných OZE). Proto je v případech výmladkových
plantáží RRD nejefektivnějším způsobem podpory podpora
(dotace) na založení výmladkové plantáže, která tak pro
investora významně snižuje riziko investice do výmladkové
plantáže RRD.
2/2005
Obr. 4 Závislost minimální ceny biomasy z výmladkových
plantáží RRD na roční dotaci v tis. Kč/ha.rok
Dotace
Klíčovým hlediskem při stanovení minimální ceny biomasy
z výmladkových plantáží RRD je výše podpory. V roce 2004
došlo ke změně způsobu podpory při zakládání výmladkových
plantáží RRD (i matečnic) v souvislosti se zásadní úpravou
způsobu finančních podpor v zemědělství tak, aby bylo možno
čerpat podporu ze strukturálních fondů EU – programu HRDP.
Na založení matečnic (reprodukčního porostu) je v případě
dodržení podmínek možno získat dotaci 75 000 Kč/ha a na
založení výmladkové plantáže RRD (produkčního porostu)
60 000Kč/ha, která významným způsobem snižuje minimální
cenu, a to na cca 100 Kč/GJ. Dotace se vyplácí až po úspěšném
založení porostu, pro které je nutno dosáhnout ujímavosti
75 % (ztráty 25 % jedinců z počtu uvedeném v projektu).
Podmínky pro dosažení na dotaci jsou mj. obmýtní cyklus
3 – 6 let, alespoň 15 let fungování plantáže, použití dřevin,
resp. jejich klonů dle Věstníku MŽP, zpracování projektu
výmladkové plantáže autorizovaným projektantem. V zásadě
asi nejvíce limitující podmínkou je však nutnost doložení
vlastnictví pozemku nebo nájemní smlouvy na dobu alespoň
15 let. V současné době je cca 90 % zemědělské půdy obhospodařováno nájemci, nikoliv vlastníky. Uzavření nájemní
smlouvy na takto dlouhou dobu při neujasněných podmínkách
nájmů zemědělské půdy v současnosti (viz např. v září 2004
zamítnutý návrh zákona o povinných pronájmech půdy)
a očekávaném relativně rychlém růstu ceny nájmu půdy, se
proto může stát jedním z klíčových omezení.
V případě dotací poskytovaných ročně a vázaných na
hektar půdy lze průběh minimální ceny v závislosti na výši
dotace zobrazit následujícím obrázkem.
Pronájmy půdy
Obr. 3 Závislost minimální ceny biomasy z výmladkových
plantáží RRD na průměrném výnosu biomasy v GJ/ha.rok
V současné době nejsou náklady na nájem půdy rozhodující ani příliš podstatnou položkou minimální ceny biomasy.
V současnosti se náklady na pronájem 1 ha zemědělské půdy
pohybují cca na úrovni 700 Kč a oproti jiným nákladovým položkám jsou zatím téměř zanedbatelné. Dlouhodobě lze však
očekávat postupné vyrovnávání ceny nájmů s ostatními zeměmi EU, dle [4] je současná průměrná výše nájmů zemědělské
půdy v zemích EU cca 10x vyšší. To by pak mělo přibližně
stejný relativní dopad, i když s opačným znaménkem, jako je
roční dotace vázaná na hektar půdy – viz obr. 4.
Teplo, technika, teplárenství
kombinovaný porost je méně náchylný na působení vnějších
vlivů (počasí, škůdci apod.). To však může komplikovat
mechanizovanou sklizeň tím, že kmínky mohou být různého
průměru, což způsobuje komplikace při nastavení strojů.
Současně je nutné monitorovat průměr kmínků, aby nebyl
překročen maximální průměr, který je mechanizace schopna
zpracovat – cca 7 cm. Z tohoto důvodu bude pravděpodobně
nutné zvažovat i délku jednotlivých obmýtí.
Realizace velkých ploch výmladkových plantáží RRD by
umožnila reálně uvažovat o nasazení drahé speciální sklizňové
mechanizace, resp. by vytvořila vznik subjektů nabízejících
novou službu – pronájem této speciální techniky. Lze odhadnout, že teprve řádově při plochách několika set hektarů lze
očekávat možné nasazení této techniky.
Mechanizovaná sklizeň (spolu s optimalizací postupů
založení výmladkové plantáže a péče o plantáž zejména v prvních letech po založení) umožní snížit náklady na produkci
biomasy a zvýšit její konkurenceschopnost. To však nevyhnutelně přináší s sebou i fakt, že pěstování biomasy pomocí
výmladkových plantáží RRD bude vytvářet pouze omezené
množství nových pracovních míst a že dříve uváděné, často
velmi optimistické odhady vzniku nových pracovních míst
z titulu cíleného pěstování biomasy pro energetické účely
pravděpodobně nedojdou naplnění.
19
2/2005
V této souvislosti lze jen pro zajímavost uvést následující úměru. Při konzervativním předpokladu výnosu biomasy
je 100 tis. ha ekvivalentní cca 15 PJ ročně. Při dotaci cca
6 – 7 tis. Kč/ha/r je možné dosáhnout ceny biomasy, která se
již blíží současné ceně tříděného uhlí. Celkový nárok na dotace
by pak pro těchto 100 tis. ha byl 600 – 700 mil. Kč ročně.
Poděkování
4. ZÁVĚR
Z výše uvedené diskuse vyplývá, že se do budoucnosti
bude otevírat prostor pro vyšší konkurenceschopnost cíleně
pěstované biomasy, přičemž jedním z významných zdrojů
(např. i k příznivým krajinným funkcím) nesporně budou
výmladkové plantáže RRD.
Teplo, technika, teplárenství
Cena biomasy bude především určována vztahem mezi nabídkou a poptávkou po jednotlivých formách biomasy, cenovým
vývojem „klasických“ PEZ, regulací a zásahy ze strany státu
(dotace apod.). Konkurenceschopnost biomasy bude záležet i na
vývoji tzv. minimální ceny produkce (zde množstevní jednotky vypěstované biomasy), která zajistí atraktivitu investice do pěstování
biomasy pro potenciální investory. Zde je zcela klíčovým faktorem
výše a struktura budoucích dotací. V současné době podpory pro
zakládání produkčních, resp. reprodukčních plantáží řeší nařízení
vlády č. 308/2004. Forma podpory je obdobná investičním dotacím
s tím, že se vyplácí až po doložení předepsané ujímavosti porostu.
Pro investora zde tedy zůstává poměrně vysoké riziko a navíc si
počáteční financování musí stejně zajistit.
Dotace, která je ekvivalentní cca 6 – 7 tis. Kč/ha/r, umožňuje
dosáhnout ceny biomasy ve formě štěpky (včetně dopravy do
20
vzdálenosti cca 20 km) ve výši okolo 100 Kč/GJ, což je již
hodnota, která v porovnání s cestou tepla v palivu u substitutů
(zemní plyn, elektřina, tříděné uhlí) začíná být zajímavá. Navíc
jde o cenu, která by mohla být dlouhodobě udržitelná a kterou
by s růstem zkušeností se zakládáním a provozem výmladkových plantáží bylo pravděpodobně možné ještě snižovat.
Tyto výsledky byly získány s přispěním grantového projektu
QF4127 „Metodika analýzy potenciálu biomasy jako obnovitelného zdroje pro zájmová území“ financovaného z výdajů na výzkum
a vývoj z rozpočtové kapitoly Ministerstva zemědělství ČR.
Literatura
[1] Scénář MŽP pro aktualizaci Státní energetické koncepce České republiky.
MŽP 2003
[2] Knápek, J. - Vašíček, J. - Havlíčková, K.: Ekonomika plantáže rychle
rostoucích dřevin. In: Lesnická práce. 2003, roč. 82, č. 6, s. 25 - 27, ISSN
0322 - 9254
[3] Havlíčková, K. - Knápek, J. - Vašíček, J.: Výmladkové plantáže rychle
rostoucích dřevin - možné projekty na úrovni obcí. In Obnovitelné zdroje
energie pro venkov i teplárenství. Pardubice: Parexpo, 2004, s. 1 - 8.
ISBN 80 - 239 - 2824 - 4.
[4] Hospodářské noviny. 27. 9. 2004, s
, CSc.
Knápek
[5] Vítek, M.: Marginální náklady
roslav
k
Ja
e
.
íč
g
š
v Praze
a
In
chnické
g. Jiří V
na teplo v systému CZT.
Doc. In soké učení te ha 6
vy
2
Pra
In: 3T. Teplo, technika,
České á 2, 166 27
334 23
k
x: 233
teplárenství. 2001, č. 5, s. 7 - 12.
Technic 353 379, fa cz
t.
4
u
tel.: 22 [email protected]
ISSN 1210 - 6003.
il: k
e-ma
á
vlíčkov
mila Ha
u
Ing. Ka ý ústav
zahrad
n
Výzkum u a okrasnou
n
ji
ra
k
ice
pro
Průhon
koz.cz
252 53 avlickova@vu
h
:
il
a
e-m
Problémy plynových elektráren v USA
Velká země, velké problémy
V 90. letech, kdy se v USA zpomaloval ekonomický růst a začala klesat průmyslová výroba, nastal boom ve výstavbě plynových
obchodních elektráren (merchant plants). Poptávka po zemním
plynu pro tyto elektrárny rostla a s ní rostly i jeho ceny a cenová
nestálost pokračuje až dodnes. Tyto dva faktory přispěly ke vzniku
dnešní neradostné situace pro mnohé obchodní elektrárny. Jejich
provoz je nákladný z důvodu vysoké ceny paliva a jejich výkony
nejsou dnes zapotřebí. Někteří z budovatelů těchto elektráren
zbankrotovali, například společnost Mirant. Jiní velcí hráči, například společnost Duke Energy, mají menší příjmy a ceny jejich
akcií prudce klesly. Mnohé z nových obchodních elektráren jsou
dnes k prodeji na trhu a ty, které byly již prodány, byly koupeny
s velkou slevou. Podle The Wall Street Journal jsou v současné
době k dispozici na trhu plynové elektrárny o výkonu vyšším než
40 000 MWe. Tato okolnost představuje vážnou překážku ve snaze
investovat kapitál do nových elektráren.
Nedostatek elektřiny, který v roce 2003 postihl více než
polovinu čínských provincií a oblastí, se má v letošním roce
ještě vyostřit a nebude vyřešen přinejmenším do roku 2006.
Očekávaná krize ur ychlila výstavbu nových elektráren. Od
listopadu 2003 byla zahájena výstavba nebo bylo dosaženo
významného pokroku při dokončování elektráren o celkovém
výkonu 14 400 MWe. Výpadky proudu v roce 2003 byly způsobeny třemi hlavními faktory:
• nedostatkem výrobních kapacit,
• nedostatkem paliva,
• nedostatečnou přepravní infrastrukturou.
Ve zprávě Královské technické akademie (Royal Academy
of Engineering) se uvádí, že elektřina z příbřežních větrných
farem je minimálně dvakrát dražší než z konvenčních zdrojů.
Nejlacinější elektřina ve Spojeném království pochází z plynových a jaderných elektráren a činí asi 2,3 pence/kWh. Náklady
na elektřinu z pevninských větrných farem jsou 3,7 pencí/kWh
a z příbřežních větrných farem 5,5 pencí/kWh.
Má se za to, že se nedostatek elektřiny podaří vyřešit,
až budou do provozu uvedeny elektrárny o výkonu alespoň
5000 MWe. Rychlý růst industrializace vede k výraznému
zvýšení poptávky po elektřině. Například v roce 2003
se poptávka zvýšila o 15 % a v roce 2004 se očekává růst
o 11 %. Do roku 2005 a 2006 by se měla snížit na 8,5, resp.
7 %. Jednou z příčin nerovnováhy mezi nabídkou a poptávkou
je nedostatek uhlí, které se podílí na instalovaném výkonu
elektráren pětasedmdesáti procenty. Další příčinou je zastaralá železniční síť, která není schopna dopravit dostatečné
množství uhlí z uhelných dolů na západě a severu země do
oblastí spotřeby, které jsou na východě a na jihu. Navzdor y
problémům s dodávkami uhlí jsou ve výstavbě další velké
uhelné elektrárny v provincii Guangdong a Jiangsu. V pr vém
případě se jedná o výstavbu uhelných elektráren o výkonu
6000 MWe a v druhém případě o uhelnou elektrárnu o výkonu
2400 MWe.
(Electrical Review, 2004, č. 3, s. 5)
(Power, 2004, č. 2, s. 16)
(Power Engineering, 2004, č. 3, s. 22)
Náklady na výrobu elektřiny ve Spojeném
království
2/2005
Kotle na biomasu
Pavel Čermák
Článek hodnotí vliv vlastností paliva na volbu technologie spalování biomasy. Stručně popisuje některé dánské
kotle na spalování dřevní hmoty nebo slámy. Firma Clauhan zastupuje dánské výrobce na českém trhu a má
řadu instalací, které jsou již dlouhodobě v provozu.
Spalování biomasy má následující přednosti:
• domácí zdroj,
• obnovitelnost zdrojů,
• CO2 neutrálnost ve srovnání s jinými palivy,
• likvidace jinak nevyužitelných odpadů (např. kůra),
• nižší cena paliva ve srovnání s ušlechtilými palivy.
DRUHY BIOMASY
• dřevní hmota,
• sláma (různé druhy: obilí, řepka .....),
• odpady z dřevařské výroby.
Dřevní hmota
Charakteristické hodnoty pro spalování:
• obsah vody • obsah popela • výhřevnost • zrnitost
Obsah vody nejpodstatněji ovlivňuje způsob spalování dřeva.
Z tohoto hlediska je možno rozlišit dřevo na mokré a suché.
U mokrého dřeva po vytěžení se obsah vody pohybuje i nad
60 %. Vcelku velice rychle obsah vody klesá atmosférickým
sušením - skladováním na hodnoty max. 50 %. V této podobě
lze dřevo již spalovat a dosahovat vysoké tepelné účinnosti. Za
hranici pro spalování považujeme 60 % vody. Nad 60 % je spalování dřeva z energetického hlediska značně problematické,
protože spotřeba tepla na odpaření tak velkého množství vody
v palivu činí spalování takřka nemožným a neefektivním.
Dřevo suché je odpadním produktem z dřevařské výroby.
Obsah vody je také velice proměnlivý a za suché dřevo považujeme dřevo s obsahem vody nepřesahujícím cca 20 %. Často
jsou spalováním likvidovány i hobliny a brusný prach.
Obsah a složení popelovin ve dřevě je významně ovlivněn
druhem dřeviny, místem kde rostlo, způsobem těžby, manipulací a skladováním. U mokré dřevní hmoty nepřesahuje
2 %, u kůry jsou hodnoty vyšší, až 6 %. S vysušením dřeva
se samozřejmě podíl popela mění. Chemické složení popela
velmi ovlivňuje technologii spalování. Je třeba přihlédnout
k vlastnostem popela při návrhu zařízení tak, aby nedocházelo
ke struskování v topeništi, k zanášení tahů kotle a snižování
přestupních součinitelů tepla a účinnosti zařízení. Také pro
dimenzování odlučovacího zařízení popílku ze spalin je velmi
důležité znát složení popelovin a jejich granulometrii.
Velmi důležité je také znát složení a vlastnosti popelovin
pro volbu použitého zazdívkového materiálu, protože praktické zkušenosti a provedené zkoušky naši firmu vedly k velmi
obezřetnému výběru zazdívkových materiálů. Běžné zazdívkové materiály mají v kotli na dřevo omezenou životnost.
Výhřevnost dřevní hmoty je dána především obsahem
vody, pohybuje se od cca 2000 kcal/h do 4000 kcal/h. Obsah
prchavé hořlaviny je cca 75 - 85 %.
Zrnitost a homogenita paliva výrazně ovlivňuje výběr a použití technologie pro manipulaci s palivem a vlastní spalovací
zařízení. Zrnitost rozhodujícím způsobem ovlivňuje volbu
způsobu skladování a transportu paliva do kotle a výběr typu
spalovacího zařízení - roštu.
Častým požadavkem je spalování různých druhů dřevního
odpadu v jednom zařízení. Na základě zkušenosti je možno
konstatovat, že směšování je možné, ale je nutno vzít zřetel na
určité technické limity dané vybraným způsobem transportu
paliva a typem spalovacího zařízení.
Sláma
Sláma je také velmi dobře využitelná jako palivo, a to
obilní i řepková. Předpokládáme přepravu v balících jednotného rozměru pro určité zařízení, což umožňuje automatizaci
skladování, přepravy do kotle i dobré spalování.
Vlastnosti slámy jsou proměnlivé, lze počítat cca s:
vlhkost
popel
síra
chlor
teplota tavení popela °C
prchavé látky
výhřevnost
cca
cca
cca
cca
%
%
%
%
%
MJ/kg
14 - 18
3-5
0,05 - 0,25
0,15 - 0,7
více než 750
cca 64
14 - 15
Odpady z dřevní hmoty
Odpady z výrobků ze dřeva jsou také velmi speciální záležitostí. Nejrozšířenější je odpad z dřevotřískových desek,
který je zvláštním odpadem z hlediska našeho zákona o odpadech, a tak je třeba žádat o definování limitů a podmínek
nejen dle zákona, ale i individuálně.
Další dřevěný odpad, např. zbytky z obalového materiálu,
starý nábytek atd., je velice často natolik znečištěný příměsí
umělých hmot a nátěrů, že je nutno jej považovat za odpad,
který je kontaminován a patří do spalovny. Při posuzování
paliva je nutno vzít v úvahu jeho cenu, která se různí a je
silně ovlivňována přepravními náklady.
Teplo, technika, teplárenství
BIOMASA JAKO PALIVO
21
2/2005
KOTLE NA SPALOVÁNÍ DŘEVNÍ HMOTY
Teplo, technika, teplárenství
Firma Clauhan dodává na český trh dánské teplovodní
a horkovodní kotle Danstoker na spalování dřevní hmoty
vybavené různými typy roštů a příslušenství firmy Argusfyr
pro paliva suchá i vlhká. Typová řada kotlů Multimiser
a HHF je ve výkonové řadě od 220 do 4400 kW. Kotel může
být vybaven pro spalování štěpky do 40 mm, pilin a prachu
podhrnovacím roštem.
Podávání paliva na rošt se provádí mechanicky šnekem.
Regulace výkonu je prováděna přerušováním provozu šneku.
Intervaly podávací a klidové jsou cca do 10 sec., čímž jde
v zásadě o kontinuální proces. Dopravní systém je vybaven
automatickým protipožárním zařízením, které brání zpětnému
prohoření do dopravní trasy. Celý proces včetně skladování
je možno plně automatizovat. Stupeň automatizace je pouze
otázkou ceny. I v nejjednodušším provedení je provoz vlastního kotle, spalovacího a odlučovacího zařízení bezobslužný
a zahrnuje nezbytné automatické ochrany.
Pro palivo s podílem větších kusů se dodává hydraulicky
poháněný pohyblivý rošt. Velikost paliva je limitována přepravními cestami. Musí být použity redlery, pásy, případně
jeřáb, který dopraví palivo do násypky kotle. Dále na rošt je
palivo posouváno hydraulickým pístem.
Pokud je požadavek na dodávku páry pro technologii nebo
výrobu elektrické energie, je pro výrobu páry k dispozici typová
řada kotlů DHF od 0,8 t/h páry (400 kW) do 8 t/h (5000 kW).
Provedení kotlů je standardně pro 8,3 bar, 12,3 bar, max. tlak
je 15 bar. Vybaveny mohou být topeništěm s podhrnovacím
roštem Argusfyr nebo posuvným roštem. Podávání paliva do
násypky stupňového roštu může být řešeno různým způsobem.
Pro kusový odpad je nejvhodnější jeřáb s automatizovaným
provozem, který zahrnuje i obsluhu skladu paliva. Vlastní
podávání paliva na rošt se provádí hydraulickým pístem, který
umožňuje citlivé dávkování. Dopravní systém je zabezpečen
proti požáru. Pohon roštu je také ovládán hydraulicky, což
umožňuje řídit citlivě spalovací proces. Vzhledem k vyšším výkonu zařízení je zde již efektivní nasazení složitější
regulační techniky řízené počítačem, který kontroluje celý
proces vč. skladování. U zařízení vyššího výkonu, kde jsou
požadavky i na tuhé částice v emisích vyšší, je možno použít
multicyklon a k dosažení špičkové účinnosti odloučení je
22
Princip spalování slámy
využíváno textilních filtrů. Tento typ filtru je však třeba chránit předřazeným mechanickým odlučovačem a bypasem před
požárem. Taktéž je možno využít elektrofiltru.
Pro kotle s posuvným roštem je jako palivo možno bez
problémů využívat kůru, případně určitý podíl sekané řepkové
slámy. Jak bylo prokázáno měřeními, které provedly nezávislé
autority, kotle spolehlivě vyhovují emisním limitům.
KOTLE NA SPALOVÁNÍ SLÁMY
Slámu lze využít jako palivo při respektování jejích vlastností, které ovlivňují spalovací proces. Především je třeba
slámu sklidit s vlhkostí max. 20 % a skladovat v suchu. Při
návrhu zařízení je nutno brát v úvahu i vlastnosti popelovin,
tj. především nízké teploty měknutí, tání a tečení.
Kotle nabízené firmou Clauhan pro spalování slámy jsou
výrobkem firmy Lin-ka s tlakovým systémem Danstoker,
která se na toto palivo specializuje. Kotle do 1,5 MW v teplé
vodě řady H-Kedler s výkony od nejmenších až po 1500 kW
spalují rozdruženou slámu v celovychlazeném topeništi.
Kotle vyšších výkonů až do 8 MW spalují slámu slisovanou
do velkých balíků Heston, ze kterých jsou odřezávány bloky,
které jsou zasouvány hydraulickým pístem do kompletně
vychlazené spalovací komory, kde hoří. Spaliny pak proudí
přes konvekční svazek.
Kotle na obilní slámu firmy Lin-ka se staví jako teplovodní.
Provoz je plně automatický. V provozu jsou desítky instalací
nejrůznějších výkonů.
ZÁVĚR
Spalování biomasy je finančně velmi efektivní. Jeden m3
zemního plynu lze nahradit cca 2,5 ÷ 3,8 kilogramy biomasy
(množství podle výhřevnosti). Cena paliva je velmi proměnlivá,
závisí na přepravní vzdálenosti. Je možno však konstatovat, že
přes vyšší investiční náklady ve srovnání s plynem je spalování
biomasy ekonomické. Z hlediska ekonomického je nižší cena
paliva – biomasy – zcela rozhodující pro ekonomiku výtopny.
Dalším aspektem je roční využití zdroje tepla, případně možnost kogenerace, která může efektivnost zdroje zvýšit.
Při výběru paliva – biomasy – na základě dánských zkušeností nelze doporučit neomezené míchání různých paliv
(sláma – dřevo). Vede k technickým
problémům a zvyšuje náklady
Teplovodní kotel Multimiser s hydraulicky poháněným roštem
Brno
n s.r.o.
Clauha va 5, 602 00
o
ik
n
fá
2
Šte
09
1 214
tel.: 54 213 001
1
.cz
4
5
:
x
fa
lauhan z
info@c
e-mail: ww.clauhan.c
w
http//:
Zkušenosti s provozováním kotlů
na dřevní odpad
2/2005
Ladislav Dub
Naše společnost provozuje od r. 1995 kotel Volund-Danstoker o výkonu 5 MW, sytá pára 1,2 MPa, palivo biomasa.
K dnešnímu dni jsme na tomto kotli vyrobili 810 TJ tepla. Pro
tuto výrobu jsme spálili cca 135 tis. tun biomasy. Od prosince
2003 máme ve stadiu provozních zkoušek kotel Kohlbach
- Hoval o výkonu 6 MW, pára 1,5 MPa 230 °C, palivo biomasa. Od prosince 2004 kolaudace a trvalý provoz.
Roční spotřeba biomasy obou kotlů činí cca 40 tis. tun.
K těmto dvěma kotlům je připojena malá parní protitlaká
turbína o výkonu 160 kW a další turbína 1 MW s protitlakým
i kondenzačním modulem. Tato (1 MW) turbína je v provozu
v protitlakém režimu v době, kdy je zajištěn odběr páry pro
město. V době nízkého odběru páry městem je turbína provozována v kondenzačním režimu.
Vzhledem k množství spalované biomasy a tím i vyrobené
energie se řadíme k jedněm z největších výrobců energie
z biomasy v ČR. Kromě výrobců se směsným spalováním.
Palivem jsou drcené odpady především z dřevařské prvovýroby, a to především loupaná kůra. V menší míře odebíráme
odpadní dřevo ze zpracovatelského průmyslu. Vlastní zdroj
paliva nemáme. Svozová vzdálenost je do cca 100 km. Převážná složka ceny paliva, cca 70 %, je doprava a manipulace
na skládce. Štěpku či lesní štěpku téměř neodebíráme pro
její vysokou cenu.
Vlhkost paliva se pohybuje v rozmezí 30 - 50 %, přičemž
při dodávce paliva je u horní hranice vlhkosti, po skladování
na hromadě skládky ztrácí vlhkost až ke 30 % vody.
Pro náš provoz udržujeme velikost skládky na hodnotách
5 až 10 tis. tun paliva, což je při naší spotřebě 40 tis. tun
zásoba na cca 75 dnů. Manipulace na skládce je zajišťována
čelním nakladačem s drticí lopatou o objemu 5 m3. Samotná
doprava do kotle je zajišťována mostovým jeřábem nebo
přímým zakládáním paliva čelním nakladačem na posuvnou
podlahu kotle Kohlbach.
Oba kotle (Volund-Danstoker a Kohlbach-Hoval) jsou
konstruovány pro spalování sypkého paliva do velikosti frakce
cca 10 cm, přičemž do kotle Kohlbach je možno dopravit jednotlivá dřeva téměř libovolné délky do průměru cca 12 cm.
Některé specifické problémy spalování biomasy spočívají
především v tavení popelovin na vratné klenbě vyzdívky
a napékání na všech šamotových částech spalovací komory.
Toto je více problém kotle Kohlbach, kde je dosahováno
vyšších teplot, především při spalování paliva s vlhkostí pod
40 %. Tento problém se daří částečně řešit ochlazováním
spalovacího prostoru recirkulací kouřových plynů.
Dalším problémem je zvýšené nebezpečí abrazí ve spalinové cestě, a to jak na tlakové části (žárové trubky) především
u kotle Volund-Danstoker, tak v dalších kouřových cestách,
Kondenzační modul TG 100 kW
Vnitřní sklad paliva
Teplo, technika, teplárenství
Firma IROMEZ s. r. o. Pelhřimov je společnost složená z fyzických osob a vlastní teplárenské zařízení. 80 %
spalovaného paliva je biomasa. Od r. 1995 je v provozu kotel Volund - Danstocker 5 MW, od r. 2004 je v plném
provozu kotel Kohlbach - Hoval 6 MW. El. energie 1 MW kondenzační + 160 kW protitlaká. Roční spotřeba
biomasy je 40 tis. tun, roční výroba el. energie 5 500 MWh. Spalována je především kůra z dřevařské prvovýroby.
U kotle Kohlbach dochází ke značně rychlému opotřebování (v řádu měsíců provozu) odlučovače popílku, palivových cest odvodu popela v podkotlí a k překračování teploty tání popela ve spalovací komoře. U kotle Volund
dochází v intervalu několika let k poškození žárových trubek vlivem abrazivních částic v kouřových plynech.
Výkonové problémy nejsou u žádného zařízení.
23
2/2005
především na odlučovačích vlivem abrazí způsobených
úletem částic při spalování. V našem případě je nutné měnit
některé žárové trubky, a to asi 1x za 3 roky.
Problémy abrazí žárových trubek v parním výměníku kotle
Kohlbach nám zatím nejsou známy. Vzhledem k nižším rychlostem proudění doufáme, že v tomto kotli nebudou. U dodávky
tohoto kotle (Kohlbach) se jako vážný problém projevilo úplné
prometení odlučovače, a to po cca 3000 hodinách maximálního výkonu. Podle našeho názoru abraze způsobují spíše
nespálené částice paliva, které dosahují velikosti 0,5 - 1 mm
a poddimenzování velikosti odlučovače jejímž následkem jsou
příliš vysoké rychlosti spalin. Inertní část popílku, která dosahuje frakce do 0,05 mm poškozování nezpůsobuje. Vzhledem
k nutnosti trvalého max. výkonu není možné výrazně omezit
úlet do kouřových cest. Problémy s plněním emisních limitů
ve všech druzích škodlivin nejsou.
Teplo, technika, teplárenství
Světové trhy zdůrazňují potřebu rozvoje
jaderných elek tráren v USA
24
Nejnovější ekonomické údaje ukazují, že se světová
ekonomika začíná opět rozvíjet po několika letech poklesu.
Z historického hlediska je jasné, že ekonomický rozvoj vytváří
větší poptávku po energii a není důvodu se domnívat, že tomu
bude tentokrát jinak. Po zvážení všech realistických scénářů
zásobování světa energií je zřejmé, že v Americe bude třeba
dále rozvíjet jadernou energii. V USA byli lidé přehnaně spokojeni, pokud jde o zásobování elektřinou. Energie bylo dostatek,
rozvoj zemního plynu před několika lety vedl k očekáváním
o nepřetržité dodávce laciného zemního plynu k výrobě elektrické energie, poptávka po elektřině byla po několik let mírná.
V roce 2001 to bylo vůbec podruhé za posledních padesát
let, kdy v USA došlo k poklesu výroby elektřiny. Věci se ale
změnily. Snížení daní umožnilo růst ekonomiky ve 3. čtvrtletí
2003 o 8,2 % a ekonomové očekávají v roce 2004 růst o téměř
6 %. Loňská vlna veder v Evropě zvýšila poptávku po klimatizačních zařízeních a zdá se, že Japonsko se rovněž dostává
ze stagnace z posledních patnácti let. Těchto několik příkladů
naznačuje, že lze očekávat výrazný růst spotřeby energie ve
světě. Ti, kdo provádějí podrobné analýzy spotřeby energie,
potvrzují rostoucí trend. Například Mezinárodní agentura pro
energii (IEA) zvýšila v polovině roku 2003 svou předpověď růstu
celkové spotřeby surové ropy o 160 000 barelů/den pro rok
2003 a o dalších 90 000 barelů/d v roce 2004. IEA podpírá
své odhady rychlým rozvojem ekonomiky v Číně a zlepšenou
ekonomickou situací v ostatních částech světa. IEA se dále
Výroba el. energie probíhá na dvou turbosoustrojích, z nichž jedno o výkonu 160 kW
pracuje pouze v protitlakém provozu a to pouze
na kotli Volund s roční výrobou 600 tis. kWh.
Jedná se o soustrojí MVG 550 výr. K.K.K.
Na kotel Kohlbach je připojeno kondenzačně
odběrové turbosoustrojí CSTG s max. výkonem
1000 kW, výrobce PBS Velká Bíteš. Roční výroba tohoto soustrojí představuje cca 5000 MWh.
V případě tohoto turbosoustrojí se jako veliká
přednost projevuje možnost rychlé změny kondenzačního výkonu ve prospěch odběru. Toto umožňuje
udržovat max. výkon kotle bez ohledu na potřeby
dodávky tepla do tepelné sítě.
Z tohoto důvodu předpokládáme vysoké roční
využití max. výkonu kotle blížící se 8000 hod. Naše
dodávka el. práce je vyvedena přes vlastní trafo
6/22 kV do sítě E.ON. Smlouva se týká pouze dodávané práce. Výkonový diagram ani platby za výkon nejsou
předmětem smlouvy. E.ON vyžaduje pouze oznámení pro
dispečink o najíždění soustrojí z nulového výkonu.
Ze schématu je patrné uspořádání soustrojí, jedná se o dvě
turbíny (protitlakou a kondenzační) se dvěma převodovkami
pro společný generátor. Při provozu pouze protitlakého modulu, tedy s plným odběrem tepla pro město, je mechanicky
odpojena hřídel kondenzačního modulu.
Celé zařízení je ve zkušebním provozu, je převážně
financováno z běžných komer
úvěrů a částečně z úvěru
, s.r.o.
Iromez em 2005
sp
dodavatelského.
Pod ná elhřimov
P
393 01 349 216
5
tel.: 56 323 439
5
z.cz
fax: 56 omez@irome
ir
e-mail: ww.iromez.cz
w
http://
domnívá, že spotřeba elektřiny se v Evropě a v USA zvýší do
roku 2020 o 30 % a více než zdvojnásobí v Asii a ve zbytku
světa. Podle US Energy Information Agency (EIA) se má do
roku 2025 zvýšit světová spotřeba komerční energie o 58 %,
přičemž nejrychleji poroste spotřeba zemního plynu k výrobě
elektřiny. EIA rovněž predikuje do roku 2025 růst spotřeby
obnovitelných zdrojů energie o 56 %, přičemž největší podíl
bude připadat na velké vodní elektrárny v rozvojových zemích.
EIA poznamenává, že spotřeba uhlí klesá tam, kde se k výrobě
elektřiny ve zvýšené míře používá zemní plyn, a to díky jeho
ekologickým výhodám. Avšak v rozvíjejících se ekonomikách
hlavně v Asii spotřeba uhlí i nadále poroste. Vzniká otázka, jak
za této světové energetické situace bude v příštích patnácti
letech uspokojen růst poptávky po elektřině v USA o 30 %.
Odborníci předpokládají, že trh zemního plynu a ropy zůstane
i nadále napjatý. Přitom ekologové jsou jak proti uhlí, tak proti
jaderné energii. Námitky ekologů jsou i proti výstavbě velkých
vodních elektráren a ekologové dokonce bojují i proti novým
větrným elektrárnám v USA. Protože obnovitelné zdroje energie
nemohou unést břímě větší spotřeby energie v USA, nezbývá
jiná alternativa než přídělový systém v oblasti energie. Ze
zkušeností je ale zřejmé, že přídělový systém způsobuje vážné
ekonomické a sociální problémy. Závěr se zdá být zcela jasný:
další rozvoj životní úrovně vyžaduje budování nových uhelných
a jaderných elektráren, a to bez ohledu na protesty ekologických extremistů. Je čas již začít, než USA pocítí nedostatek
elektrické energie.
(Powe r Engineering, 2004, č. 1, s. 20)
2005
ánku Kogenerace
čl
v
i
ým
en
ed
uv
y
věr
zá
i
m
erý
kt
ně
s
a
ik
Polem
na bázi spalovacích motorů
h
lze říci, že při instalaci kogeneračníc
Na základě výsledků rozptylové
uspal
pně
výto
ti
jednotek dojde opro
ie je pak orgánem ochrany ovzduší
stud
jící zemní plyn k nárůstu emisí oxidů
staod vydáno rozhodnutí, které umístění
dusíku maximálně 5,4 krát na rozdíl
uší
ovzd
ání
išťov
cionárního zdroje zneč
o
až 43 násobného navýšení uváděnéh
rozástí
Souč
volí.
povolí, nebo nepo
v článku.
hodnutí mohou být i přísné podmínky
pro provozování zdroje. Dalším kroPorovnání zvýšení imisí z KVET pro
uší
kem z hlediska orgánů ochrany ovzd
po
použití v městské zástavbě.
nec
je povolení stavby zdroje a nako
ření
změ
a
uvedení zdroje do provozu
1. Úvahy uvedené v této části člán
áemisí znečišťujících látek, které prok
ku prof. Kadrnožky nejsou vedeny
tů,
limi
ních
emis
koge
ost
ých
že plnění stanoven
správným směrem. Velik
může být vydáno povolení k trvalému
nerační jednotky by měla být pro
ženavr
avbě
zást
tské
měs
provozu zdroje. Ponechme tedy hod
instalaci v
h
k
čníc
Stanovení toku znečišťujících láte
na především tak, aby jednotka byla nocení vlivu instalace kogenera
na
ory
jednotek se spalovacími mot
v provozu celoročně a kopírovala
Správně jsou citovány stávající
é energie odborném posudku autorizovaných
trick
elek
ram
diag
žový
zátě
emisní limity pro plynové výtopny
osob a odpovědných pracovníků orzásobovaného objektu a aby vyroa pro stacionární spalovací motory.
běChy
eno.
mař
gánů ochrany ovzduší a nevycházejme
bené teplo nebylo
V poznámce je pak uveden komentář
být
e
můž
pak
gie
z generalizovaných úvah, které mnohjící tepelná ener
ukazující, že spalovací motory pouh
na
pová
naku
či
ch
kotlí
v
dy, bohužel, nevycházejí ze správnýc
vyráběna
žívané v kogeneračních jednotkách
ze sítě CZT. Uvedeným požadavkům teoretických základů.
spalující zemní plyn jsou vybaveny
odpovídá zpravidla nasazení jedzážehovým zařízením, ale protože jde
Shrnutí
notek o tepelném výkonu 300 – 500
,
zpravidla o upravené motory vznětové
uvažovaným
ku
člán
v
ti
opro
byv.
W/o
ovat
je třeba pro výpočet emisí uvaž
Principem vhodného nasazení koge.
obyv
kW/
3
–
2
To
rů.
emisní limity vznětových moto
neračních jednotek v městské zástavbě
nů
orgá
tupu
ovšem neodpovídá přís
by měla být instalace jednotek vyráišťujících látek nelze
zneč
ptyl
Roz
2.
adě
příp
v
é
kter
ochrany ovzduší,
bějících tepelnou a elektrickou energii
z výchozího předpokladu, že
tat
počí
zezaří
m
hový
záže
otek
vybavení jedn
v místě spotřeby, což přináší nejen
látky ovlivňují sloupec vzduchu
tyto
tů
limi
ních
emis
ní
plně
dují
ním poža
2
výhody z hlediska účinnosti využití
3
o výšce 1 m nad plochou 1 km . Jen
mg/m
500
tedy
–
ry
moto
hové
záže
pro
primární energie a z hlediska znečišťosamotná kouřová vlečka bude mít
ale v některých oblastech
(normální stavové podmínky, suchý
stních podmínek vání ovzduší,
trno
pově
iny
větš
za
%)
5
íku
plyn, referenční obsah kysl
i problémy.
větší převýšení než 1 m způsobené
.
pro oxidy dusíku vyjádřené jako NO2
Jak vyplývá z této polemiky, nelze
hustoty spalin na výstupu
ílem
rozd
ozoprov
otky
jedn
být
ou
Výjimkou moh
jednoduše říci, že masivní nasazení
ína a hustoty okolního vzdukom
z
je.
zdro
žní
zálo
jako
e
vané pouz
KVET se spalovacími motory ve velchu (způsobeno především rozdílem
spavé
písto
rní
ioná
stac
nové
Pro
kých městech a v průmyslových aglo
teplot). Zmiňovaný předpoklad
ku
dusí
kých
y
ogic
oxid
ekol
pro
álně
jsou
ry
„lok
z
je
moto
h
cí
acíc
lova
- mer
nízkých komínů je pro většinu insta
stanoveny od 1. 1. 2008 přísnější
hledisek“ nežádoucí. Při posuzování
avbě
zást
tské
měs
v
ale
vný,
sprá
lací
nízem
í
ován
emisní limity. Pro spal
vlivu jednotlivých zdrojů na kvalitu
lní výška komína
imá
min
e
můž
se
je
rech
moto
ch
ho plynu ve vznětový
ovzduší je třeba vždy pečlivě zvažovat
3,
ího požadavky zákona
ujíc
splň
mg/m
500
ota
hodn
tem
emisním limi
lokální podmínky spolu se snahou
86/2002 Sb. pohybovat významně
č.
rech
moto
ch
hový
záže
v
í
ován
pro spal
zvyšovat účinnost využití primárních
nad 10 m.
oven
stan
je
s
smě
ou
chud
ch
ující
spal
zdrojů energie a omezovat celkové
ících látek do ovzduší.
limit 250 mg/m3.
í zdroje musí emise znečišťuj
stěn
umí
í
álen
schv
Pro
invlivu
Ekologické hodnocení
být dle zákona č. 86/2002 Sb. zpraIng. Vlastimil Dvořák
stalace decentralizované KVET ve
tylová studie, která se
rozp
na
cová
ve
plyn
ní
zem
Ing. Tomáš Bičák
ch
zdrojích spalující
stem znečištění ovzduší
nárů
vá
zabý
kobje
tedy
je
Plynoprojekt, a. s.
rech
moto
spalovacích
obeným instalací nového zdrozpůs
pro
tů
limi
ních
ká č. p. 689/40
emis
laňs
ití
Lub
použ
za
tivnější
je a porovnává výsledné znečištění
pro
či
m
zení
2 - Vinohrady
a
zaří
m
Prah
hový
21
záže
120
se
je
zdro
s platnými
litě
loka
é
dan
v
uší
ovzd
upů
post
ití
e-mail: [email protected]
nové zdroje. Potom za použ
ty.
limi
i
ním
imis
ky
rnož
Kad
.
uvedených v článku prof
Teplo, technika, teplárenství
V článku „Kogenerace na bázi
spalovacích motorů z energetických,
globálně ekologických a lokálně ekologických hledisek“, který byl zveřejněn v šestém čísle loňského ročníku
časopisu 3T, autor hodnotí kladně
využití plynových spalovacích motorů
z energetického hlediska. Dochází však
ina základě některých nesprávně použ
ru,
závě
k
adů
tých výchozích předpokl
že v městské zástavbě je jejich masivní
inasazení z lokálně ekologických hled
í.
douc
sek nežá
25
2/2005
Přechod řešení GIS v Pražské teplárenské, a. s.
na jednotné databázové úložiště Oracle
Zdeněk Švenka
Teplo, technika, teplárenství
Společnost Pražská teplárenská, a. s., již po mnoho let využívá jako jeden z důležitých systémů svého informačního
zabezpečení geografický informační systém (dále jen GIS). Systém zpracovává a poskytuje integrované informace
o území zájmu společnosti, zdrojích, tepelných sítích a zákaznících. GIS se uplatňuje v celé škále podnikových
činností od rozvojových, obchodních a provozních útvarů, útvarů správy majetku až po útvary technické dokumentace a podporuje celou řadu podnikových činností, jako je správa provoznětechnických informací, správa
nemovitého majetku, výpočty v tepelné síti, podpora marketingových a obchodních činností. Velmi důležité je
zajištění plošného šíření geografických údajů pro všechny potřebné uživatele.
26
Systém GIS PT vznikl v několika etapách a je provozován
již více než 6 let. Původní jádro systému bylo navrženo a pořízeno na začátku tohoto období. Postupně se systém skládal
z mnoha dalších komponent pořízených v různé době v rámci
realizace celé řady aplikačních úloh. Původní správa systému
a zpracování dat se odehrávaly v systému MGE a v relační
databázi Oracle. Pro analýzy se využívá produkt GeoMedia, zpřístupnění GIS dat na intranetu umožňuje aplikace
GeoMedia Web Map (MGE, GeoMedia a Geomedia Web
Map jsou produkty firmy Intergraph) v kombinaci s řešením
HDT vyvinutém naší firmou, která je po celou dobu rovněž
implementátorem systému GIS PT.
Od samotného začátku bylo důležitým požadavkem zajištění
maximální bezpečnosti datové základny a monitorování změn
formou elektronického podpisu. V roce 1998 byla jedinečným
řešením implementace modulu MGE GeoData Manager, která
umožnila současný transakční přístup více uživatelů k centrální
geografické databázi. Ochrana souběžné editace databáze byla
chráněna na úrovni jednotlivých mapových prvků, nikoliv
souborů. U mapových prvků byla ukládána i časová složka
a verifikační složka umožňující kontrolu.
Zvolená technologie jádra systému postupně přestávala
vyhovovat novým požadavkům a navíc její údržba kladla
čím dál tím vyšší nároky na náklady a odborné zabezpečení.
Proto bylo rozhodnuto o přechodu jádra na novou technologii
založenou na produktu GeoMedia Profesional a především na
zcela jiné ukládání a uspořádání datové základny kompletně
v databázi. To umožnilo přenést celou správu dat a tedy i řešení historie a transakcí na úroveň databáze a využívat stan-
dardní postupy a řešení jako u všech ostatních databázových
aplikací. Navíc bylo možné využít vlastnosti nových verzí
a modulů databázového systému Oracle, především Oracle
Locator, pro uložení a správu grafických dat projektu GIS
a Oracle Workspace Manager pro uchování historie dat a pro
řešení dlouhých transakcí při práci s grafickými daty.
O realizaci bylo rozhodnuto v průběhu loňského roku
a práce byly zahájeny na podzim. Na začátku tohoto roku byl
zahájen ověřovací provoz a od dubna je celé řešení v plném
provozu. Přestože se jednalo o výraznou technologickou
změnu, samotný přechod nebyl pro běžné uživatele zásadní
změnou, protože jak již bylo zmíněno, pro řešení koncových
pracovišť byla již dříve technologie Geomedia využívána.
To výrazně snížilo celkové náklady na školení a přípravu
pracovníků, protože změna se týkala pouze pracovníků správy
GIS a všichni ostatní uživatelé mají k dispozici stále stejné
prostředí. Změnu zaznamenali jen díky rozšíření funkčnosti
o možnost využití úloh historie.
Využití GeoMedia Professional sjednotilo celou technologii práce s grafickými daty na jednotnou platformu, což
celé řešení výrazně zjednodušilo. Do budoucna bude zároveň
snazší vývoj dalších komponent a realizace nových úloh,
stejně jako integrace s dalšími provozovanými systémy IT. To
je důležitým předpokladem pro další zhodnocení současného
systému a zvýšení jeho přín
pro celou společnost.
ka
k Šven
eně
Ing. Zd s r. o.
ha 8
ol.
p
s
I
S
00 Pra
H
8, 186 0
a
v
o
k
ít
9
V
7
2 318
tel.: 22 6 610 049
60
mobil: [email protected]
in
e-mail: ww.hsi.cz
w
http://
Palivové články a teplárenství v SRN
Spolkový svaz pro kombinovanou výrobu
elektřiny a tepla /KWK/ a Svaz pro životní
prostředí a ochranu přírody se obávají, že
vleklý vývoj palivových článků vrhne špatné
světlo i na ostatní technologie kombinované
výroby. Zatímco parní teplárny jsou dávno zavedené a k dispozici, jsou také dnes i motorové
blokové teplárny, spalovací turbíny a dnes již
i Stirlingovy motory, palivový článek čeká už
160 let na průlom k svému zavedení a v tomto
desetiletí nebude hrát významnější roli. Je to
dáno především stále ještě nedokonalou zralostí systémů s palivovými články a vysokými
náklady. Budoucnost palivových článků při
jejich použití jako elektráren je nejistá, uvádějí oba zmíněné Svazy ve svém stanovisku.
Na jedné straně vyvolávaly aliance výrobců
a pilotní projekty velké naděje, na druhé straně
se vrací vystřízlivění nejen z hlediska stále
odsouvaného okamžiku hromadného zavedení
palivových článků, ale též z hlediska perspektivy trhu. Místopředseda KWK požaduje
vytvoření příznivých rámcových politických
podmínek pro kombinovanou výrobu a novelizaci teplárenského zákona. Pak by se mohlo
nadšení pro palivové články změnit v nadšení
pro kombinovanou výrobu jako celku.
Energie a Management č. 3/2005, str. 15
První virtuální elektrárna
Ve velíně městských podniků v Unna (SRN)
byla dána do provozu první „virtuální“ elektrárna, tvořená pěti blokovými teplárnami,
dvěma větrnými parky, fotovoltaickým zařízením a vodní elektrárnou. V tomto systému
je optimalizována výroba elektřiny v daných
podmínkách podle její prognózované potřeby
a nákupních podmínek dodavatele. Systém
energetického managementu EUS Maximus
DSC napojuje informačně-technicky vzdálená
zařízení. Učící se prognózovací systém rozezná změněné rámcové podmínky a pružně je
promítá do provozního režimu.
Energie Spektrum č. 1 - 2/2005, str. 9
Zařízení pro kontrolu kanálových
tepelných sítí
V Hamburku se již 14 let používá dálkově ovládané zařízení pro kontrolu kanálových tepelných
sítí, což přineslo snížení nákladů na zjišťování
netěsností potrubí a jejich lokalizaci. Kontrola
umožnila přesně plánovat a kalkulovat náklady
na údržbu kanálových sítí. Zařízení je tvořeno
dvěma stejnými 8 cm vysokými a 16 cm širokými housenkami - přístroji s pásovými podvozky,
poháněnými elektromotory. Řídí se pomocí
kabelu a pohybuje se prostorem mezi přívodním
a vratným potrubím. Většinou je řízený první díl
ve směru jízdy, druhá část elektronicky řízená
sleduje stejnou stopu. Pro uvolnění na překážkách, které stojí v cestě, je možné řídit oba díly.
První je odlehčen od zatížení vlečeným lanem,
které v těchto případech převezme druhý díl.
Lze překonávat překážky vysoké až 7 cm a byly
také zvládnuty změny směru o 90°. Normální
délka jízdy (která je určována kabelem) je
200 m. Na obou koncích kompletu jsou videokamery, halogenové reflektory, výkyvné senzory
teploty a vlhkosti. Po nalezení místa poruchy lze
pořídit barevnou fotografii. Vysouvací zaměřovací vysílač udá místo poruchy, takže odpadá
pracné a nákladné hledání.
Euro Heat and Power č. 12/2004, str. 52
Zplyňování biomasy v pevném loži
Klasické zplyňování biomasy v pevném loži
má být podle technologie fy GNS Halle zdokonaleno použitím katalyzátoru a využitím
odpadového tepla. Tím se má zvýšit zplyňovací
výkon (množství zplyňované biomasy), účinnost a výtěžek elektřiny a naopak náklady na
výrobu elektřiny se mají snížit na polovinu.
Energie Spektrum č. 1 - 2/2005, str. 59
Obnovitelné zdroje energie
v teplárenství
Použití obnovitelných zdrojů v teplárenství závisí na řadě faktorů. Disponibilita i cena těchto
zdrojů mohou být v jednotlivých případech
velmi různé. Většina možností využití místních
zdrojů (geotermální nebo sluneční energie,
biomasa) musí být pečlivě prozkoumána. Je
nutno vyhodnotit současnou situaci a co možná nejspolehlivěji odhadnout pravděpodobné
scénáře dalšího vývoje. Klíčovými otázkami
přitom mohou být:
- jaká je zbytková technická životnost a finanční hodnota výrobních zařízení,
- jaké jsou pravděpodobné výrobní náklady při
stávajících podmínkách,
- jaká je pravděpodobná budoucí potřeba tepla
při respektování vlivu úsporných opatření
resp. zvyšování energetické účinnosti,
- zda stávající zařízení odpovídá budoucím požadavkům na ochranu životního prostředí.
Jestliže odpověď na jednu nebo více otázek
vede k tomu, že záměr na uplatnění obnovitelných zdrojů je vhodný a potřebný a tyto zdroje
mohou snížit nebo stabilizovat ceny energie pro
odběratele, pak je nutno záměrem se zabývat
a dále jej propracovávat.
Danish Board for District Heating - DBDH
č. 4/2004, str. 18
Zařízení na bioplyn v Německu
Zájem o bioplyn, získávaný především z dorůstajících zdrojů, stoupá. Koncem 2004 bylo
v Německu celkem 2500 zařízení na bioplyn
s celkovým instalovaným elektrickým výkonem
500 MW. Ve srovnání s r. 2003 vzrostl počet
podniků zabývajících se bioplynem o 50 %.
Bylo podáno 2000 žádostí o povolení zařízení na
bioplyn. Někteří odborníci se ovšem obávají, že
asi až třetina návrhů nemusí být zpracována kvalifikovaně a s dostatečnými zkušenostmi. Varují
proto před přehnanou euforií, aby se neopakovaly chyby jako u větrné energie. Je nutno mít
rovněž na zřeteli, že nová zařízení na dorůstající
2/2005
Energie a Management č. 3/2005, str. 1
Elektrárna se zplyňováním dřeva
Městské podniky v Cáchách budují první velkou elektrárnu v Německu, která bude pracovat
se zplyňováním dřeva (podle metody fy Choren). Ve zplyňovacím zařízení je integrována
parní turbína, vyrobený dehtuprostý plyn se
bude využívat v motorových teplárenských
agregátech (spalovacích motorech se současnou dodávkou tepla). Celý komplex bude mít
součtový výkon 10 MW
We.
Energie a management č. 1 - 2/2005, str. 9
Testování Stirlingova motoru
Od února 2005 se ve výtopně ve Fürthu (SRN)
testuje spolehlivost Stirlingova motoru, který
má elektrický výkon 9 kW
We a tepelný 26 kWt.
Palivem je zemní plyn spalovaný v hořáku,
který ohřívá integrovaný kotel. Tepelný výkon
se vyvádí do tepelné sítě a vyrobená elektřina
se dodává do veřejné elektrické sítě. Ročně má
být motor v provozu po dobu 5000 h. Stirlingův
motor od stejného výrobce (fa Solo) je rovněž
v provozu již od r. 1997 ve španělském zkušebním solárním zařízení v Almerii, kde k ohřevu
využívá sluneční energii, soustřeďovanou
parabolickým zrcadlem.
Energie a Management č. 1 - 2/2005, str. 13
Hlavními body dalšího programu německého
teplárenského výzkumného ústavu (FFI) jsou:
doprava chladu, ukládání předizolovaných
potrubí v kanálech a kontrola stavu zařízení.
Euro Heat and Power č. 12/2004, str. 60
Fa Siemens PG byla pověřena zpracovat
podrobné plány na výstavbu paroplynové
elektrárny s celkovým výkonem 1200 MW
v Lubminu u Hamburku. Elektrárna má mít dva
bloky a v provozu má být v r. 2007.
Energie a Management č. 3/2005, str. 7
Obvyklá cena elektřiny z kombinované výroby
elektřiny a tepla /základního proudu/ na lipské
energetické burze vzrostla v posledním čtvrtletí
2004 proti předcházejícímu čtvrtletí z hodnoty
29,69 Euro/MWh o 0,31 Euro/MWh.
Energie a Management č. 3/2005, str. 16
Upravený osobní automobil Hysum 3000 (odlehčený, speciální pneumatiky aj.) poháněný
palivovými články uskutečnil rekordní jízdu
z Berlína do Barcelony. Na cestu dlouhou
3000 km spotřeboval 3,3 kg vodíku, což odpovídá spotřebě benzinu 0,4 l na 100 km.
EM Brennstoffzellen - Magazin č. 4/2004, str. 14
Zařízení na získávání bioplynu od fy Schmack
(SRN) pro v St. Veithu Rakousko má výkon
postačující provoz blokové teplárny 1 MW
We.
Energie a Management č. 3/2005, str. 10
Aktuality
Aktuality
biomasu nesmí okolí obtěžovat zápachem jako
některá zařízení pracující s odpady /mastnými/,
aby se tak předešlo vzniku občanských iniciativ
vystupujících proti těmto zařízením.
27
2/2005
Contens
Inhalt
Has New Period of Power Engineering Already Started?
Fängt eine neue Etappe des Energiewesens an oder zeichnet sie sich erst ab?
Jaroslav Kadrnožka
The article briefly describes the development of power engineering within the last fifty years
in our country and worldwide. The period is divided into three different stages, characterizing
the individual stages and indicating their positive and negative aspects as well as possible
ways of problem solving. Based on the evaluation of the previous period, an attempt is made
to predict the oncoming stages, its characteristic features including the list of problems that
have already been known and the methods of their handling.
Jaroslav Kadrnožka
Im Artikel wird die Entwicklung des Energiewesens annähernd für das letzte Halbjahrhundert
weltweit und auch bei uns beschrieben. Dieser Zeitraum ist in drei sehr unterschiedliche
Etappen eingeteilt, es werden die Charakteristika von diesen drei Etappen dargestellt sowie
ihre positiven beziehungsweise negativen Seiten angeführt und vor allem wird die Art und
Weise der Lösung von Hauptproblemen erläutert. Aufgrund dieser Auswertung des vorigen
Zeitraumes wird ein Versuch um die Prophezeiung der folgenden Etappe durchgeführt,
ihrer Charakteristik inklusive der Aufzählung und Benennung der erkannten Probleme und
vielleicht auch der Möglichkeiten von einigen Lösungen.
Importance of Perspective Energy-Producing Plants
Vlasta Petříková
To provide for up to 8% of energy from alternative resources before the year 2010 in
compliance with the indicative targets of the Czech Republic, it is essential to appropriately
use the biomass from waste material and from by-products as well as to cover about 50%
consumption by growing energy-producing plants. The Ministry of Agriculture strongly
supports growing such plants (2000.- CZK/ha) because it presents a new non-food production
programme. The biomass which is grown this way is more expensive than that produced from
waste material (although cheaper than the biomass made of fast growing woody plants). It
is important that biomass production is equally supported by industrial sector because they
use biomass as an energy resource the same way as other energy resources, e.g. coal. The
significance of energy-producing plants is, besides being energy resource, in environmental
and social aspects. Biomass presents a renewable energy resource that does not contribute
to further CO2 increase while limiting unfavorable greenhouse effect. The greenhouse
effect obviously starts appearing in the Czech Republic where the average air temperature
within the last 82 years has increased by 2°C . At the same time, the indemnity insurance
for natural perils has significantly increased, too. “Energy growing” will enable effective
utilization of arable land that has not been used for food production so far, which covers
about 500 thousand hectares in the Czech Republic. Appropriately subdued lands are weed
and they contribute to good appearance of the landscape. Extending the energy-producing
plants range supports bio-diversity of plants which improves ecological stability of natural
environment. Perennial energy-producing plants, especially the plant Uteusa (Rumex OK 2)
have anti-erosion properties that help maintaining the land green for all year round. Growing,
processing and transport of energetic biomass creates numerous new jobs which contributes
to the improvement of social conditions especially in boundary regions typical for high rate
of unemployment. Fyto-power engineering will assist in creation of new industrial branches,
contributing to balanced development of economics in the individual regions.
Factors Affecting Fast-Growing Plants Economics
Jaroslav Knápek, Jiří Vašíček, Kamila Havlíčková
The contribution lists the factors that possibly influence the price of the biomass produced
with the help of epicormic fast-growing wood plantations. Among the most important factors,
besides the supply-demand relation for “woody” biomass (usually in the form of wood-chips),
there are the land leasing fees, price for labour, the extent of mechanization of the individual
activities, the amount of subsidies and the proper wood production in relation to weather
oscillation and site conditions. All these factors result in possible significant variations of
the price for the produced biomass
Biomass Boilers
Pavel Čermák
The article evaluates the impact of fuel properties on selection of technology for biomass
burning. Several Danish boilers for burning woody material and straw are described. The
company Clauhan represents Danish producers on Czech market. numerous installations
have been in operation for quite some time.
Working Experience of Wood Waste Boilers Operation
David Dub
IROMEZ s.r.o., a limited company of Pelhřimov comprising physical entities, is an owner
of a heating facility. Biomass presents 80 % of the wood burnt at the facility. Since 1995, a
Volund Danstocker 5 MW, and since 2004, a Kohlbach - Hoval 6 MW boilers have been in
operation. Electric energy: 1MW condensation + 160 kW back pressure. Annual biomass
consumption is 40 thousand tons, annual electric energy production is 5, 500 MWh. Mostly
the bark of basic wood industry is burnt. The Kohlbach boiler experienced fast wearing within
several month operation of the fly-ash separator, fuel path of heat outlet in the basement
and exceeding the ash melting process temperature in combustion chamber. Volund boilers:
heating tubes are damaged at several year intervals due to abrasion particles in gas fumes.
Power output problems do not occur at any device.
GIS of Pražská Teplárenská, a.s. transferred to standardized datastore system
Oracle
Contens - Inhalt
Zdeněk Švenka
The company Pražská teplárenská, a.s. has been using the GIS system as an important system
of information security for many years. The system provides for integrated information
about the company interest area, resources, heating networks and customers. GIS serves
many areas of the company activities beginning from the development, sales and operational
departments, property administration as far as technical documentation processing. The
system supports numerous company activities, e.g. operational and technical information
administration, immovable assets administration, heat network calculations, marketing and
sales support. Providing for areawide spread of geographic data for all the users presents
one of the most important aspects of the system.
28
Perspektive energetische Bodenerzeugnisse und deren Bedeutung
Vlasta Petříková
Für die Versicherung bis zu 8 % der Energie aus den alternativen Quellen bis zum Jahr 2010
ist es nach den indikativen Zielen der Tschechischen Republik notwendig, die Biomasse
ganz konsequent zu nutzen und zwar die Biomasse nicht nur aus der Abfallmasse und aus
Nebenprodukten, sondern auch aus fast 50 % durch den gezielten Anbau der energetischen
Pflanzen, insbesondere vom Gewächs. Dieser Anbau wird durch das Landwirtschaftliche
Ministerium gefördert (2000 Kč pro Hektar) denn es handelt sich ein ganz neues Programm
der landwirtschaftlichen Produktion, die keine Nahrungsmittel herstellt. Die auf diese Weise
produzierte Biomasse ist jedoch teurer ale die Biomasse aus der Abfallmasse (wenn auch in
der Größenordnung billiger als aus dem schnell wachsenden Gehölz). Es ist also notwendig
diese Produktion auch aus dem Industrieressort zu unterstützen, wo man diese Biomasse
als Energiequelle nutzt, genauso wie die anderen energetischen Quellen (z.B. Kohle). Die
Bedeutung des Anbaus von energetischen Pflanzen besteht neben der eigenen energetischen
Quelle auch in ökologischen und sozialen Aspekten. Die Biomasse stellt die erneuerbare
Energie dar, die zur weiteren CO2 Erhöhung in der Atmosphäre nicht beiträgt und auf
diese Weise den negativen Treibhauseffekteinfluss einschränkt. Dieser beginnt auch in der
Tschechischen Republik sich deutlich bemerkbar zu machen, denn die durchschnittliche
Atmosphärentemperatur hat sich in den letzten 82 Jahren um ganze 2 Grad Celsius erhöht
und deutlich haben sich auch die durch die Versicherungsanstalten ausbezahlten Schäden
für die Naturkatastrophen erhöht. „Der Energieanbau“ ermöglicht effektive Ausnutzung des
Ackerbodens, und es gibt in der Tschechischen Republik ca. 500 000 Hektar Ackerboden,
der für die Nahrungsmittelproduktion nicht notwendig ist. Gründlich und regelmäßig bebaute
Gründstücke sind dann nicht verunkrautet und tragen dann zur Kulturlandschaft bei. Die
Sortimenterweiterung des energetischen Bodenerzeugnisses ist ebenfalls in Interesse der
Bioverschiedenheit der Pflanzenarten und dadurch dient es auch als Beitrag zur ökologischen
Stabilität der natürlichen Umwelt. Mehrjährige und energetische ausdauernde Pflanzen, vor
allem das Bodenerzeugnis Uteuša (Rumex OK 2), haben darüber hinaus Erosionsschutzeigensc
haften, denn sie erhalten das Grundstück das ganze Jahr hindurch unter der Vegetation aufrecht
und man kann sie also auch anstelle der Begrasung ausnutzen. Der Anbau, die Verarbeitung
und die Beförderung der energetischen Biomasse ist ebenfalls die Quelle von einer Reihe der
neuen Arbeitsgelegenheiten und so hat es einen unstreitigen Einfluss auf die Verbesserung der
sozialen Bedingungen insbesondere in Randregionen mit der hohen Quote der Arbeitslosigkeit.
Das Pflanzenergiewesen ermöglicht die Entstehung von neuen Industriezweigen und trägt somit
auch zur gleichmäßigen Wirtschaftsentwicklung in den einzelnen Regionen bei.
Die Faktoren, die die Plantagenwirtschaft des schnell wachsenden Gehölzes
beeinflussen
Jaroslav Knápek, Jiří Vašíček, Kamila Havlíčková
Der Beitrag beschäftigt sich mit der Diskussion über die Faktoren, die potenziell den Preis
der mit Hilfe der Ausschlagplantagen von schnell wachsendem Gehölz gezielt angebauten
Biomasse beeinflussen. Unter die wichtigsten Faktoren gehören, außer dem Verhältnis
zwischen dem Angebot und der Nachfrage nach der „hölzernen“ Biomasse (in der Regel in der
Form eines Hackschnitzels), auch die Gebühren für die Grundstückmieten, Arbeitkraftpreis,
die Stufe der Mechanisierung von einzelnen Tätigkeiten, die Höhe der Dotationen oder der
anderen Förderungsformen sowie die Höhe der eigenen Holzproduktion in der Abhängigkeit
von den Wetterschwankungen beziehungsweise die Standortbedingungen. Alle diese Faktoren
verursachen, dass die Preisschwankungen des zukünftigen Preises dieser Form der gezielt
angebauten Biomasse verhältnismäßig erheblich ist.
Kessel für die Biomasse
Pavel Čermák
Der Artikel bewertet den Einfluss der Brennstoffeigenschaften auf die Auswahl der
Technologie der Biomasseverbrennung. Ferner beschreibt der Artikel einige dänische Kessel
für die Verbrennung der hölzernen Biomasse beziehungsweise des Strohs. Die Firma Clauhan
vertritt die dänischen Produzenten auf dem tschechischen Markt und besitzt eine Reihe von
Installationen, die schon langfristig im Betrieb sind.
Erfahrungen mit dem Betreiben der Kessel für den Holzabfall
David Dub
Die Firma IROMEZ s.r.o. Pelhřimov (IROMEZ, GmbH Pelhřimov) – die aus den natürlichen
Personen zusammengesetzte Gesellschaft – besitzt eine Heizwerkanlage. 80 % des
verbrannten Brennstoffes bildet die Biomasse. Seit 1995 ist der Kessel Volund – Danstocker
5 MW im Betrieb, seit 2004 ist dann im vollen Betrieb der Kessel Kohlbach - Hoval mit
der Leistung von 6 MW der elektrischen Energie, wobei 1 MW Kondensationsenergie ist
und 160 kW mit dem Gegendruckverfahren. Der Jahresbedarf der Biomasse beläuft sich
auf 40 000 Tonnen, die Stromjahresproduktion beträgt dann 5 500 MWh. Es wird vor allem
die Borke aus der primären Holzproduktion verbrannt. Beim Kessel Kohlbach kommt es
zu einer schnellen Abnutzung (in der Größenordnung handelt es sich um Monate) beim
Entstauberbetrieb, bei den Brennstoffwegen
g des Ascheabzugs
g im unterem Kesselraum und es
kommt auch zur Überschreitung der Ascheschmelztemperatur in der Verbrennungskammer.
Beim Kessel Volund kommt es im Abstand von einigen Jahren zur Beschädigung der
Brennröhren durch den Einfluss von abrasiven Teilchen in den Rauchgasen. Es gibt keine
Leistungsprobleme bei den Anlagen.
Übergang der GIS – Lösung im Betrieb Pražské Teplárenské, a.s. (Prager
Heizwerk, AG) auf einen Dateilagerungsraum Oracle
Zdeněk Švenka
Die Gesellschaft Pražská teplárenská, a.s. (Prager Heizwerk, AG) nutzt seit vielen
Jahren als eines der wichtigen Systeme ihrer Informationsabsicherung das geographische
Informationssystem (ferner nur GIS). Das System bearbeitet sowie bietet die integrierten
Informationen über das Interessengebiet der Gesellschaft, über die Quellen, Heizwerknetze
und über die Kunden. GIS setzt sich in einer großen Skala der Betriebstätigkeiten von
den Entwicklungseinheiten, Handels- und Betriebsabteilungen, von den Abteilungen der
Vermögensverwaltung bis zu den Abteilungen der technischen Dokumentation, und unterstützt
eine Reihe von Betriebstätigkeiten, wie zum Beispiel die Verwaltung der betriebs-technischen
Informationen, die Verwaltung des immobilen Vermögens, die Berechnungen im Wärmenetz,
die Unterstützung der Marketing- und Handelstätigkeiten. Sehr wichtig ist die Absicherung der
Flächenverbreitung der geographischen Angaben für alle bedürftigen Nutzer.