3. HODNOCENÍ VYUŽITELNOSTI OBNOVITELNÝCH A NETRADIČNÍCH ZDROJŮ ENERGIE

Územní energetická koncepce Královéhradeckého kraje

3.

HODNOCENÍ VYUŽITELNOSTI OBNOVITELNÝCH A NETRADIČNÍCH ZDROJŮ ENERGIE

3.1

PŘEHLED OBNOVITELNÝCH A NETRADIČNÍCH ZDROJŮ ENERGIE A ZAŘÍZENÍ PRO JEJICH VYUŽITÍ Mezi obnovitelné zdroje energie patří : biomasa vypěstovaná za účelem energetického využití solární energie energie vodních toků energie větru citelné teplo okolí (voda, zemina, vzduch) K netradičním zdrojům energie patří : odpadní teplo odpad z dřevozpracujících závodů komunální odpad V případě solární energie se jedná o využití přímého slunečního záření, jinak jsou

všechny ostatní obnovitelné zdroje pouze transformovanou formou energie slunečního záření dopadající na zemský povrch, jako jediný vnější zdroj energie. Pro využití obnovitelných a netradičních zdrojů energie je možno využít zařízení, která jsou dále popsána. Rozsah využití těchto zdrojů energie a ekonomie provozu zařízení pro jejich využití je velmi rozdílná. To je dáno především : -

podmínkami jejich výskytu v území

-

dostupností a provozní spolehlivostí zařízení pro jejich využití

-

investičními a provozními náklady těchto zařízení

-

stavem informovanosti technické i laické veřejnosti

-

mírou finanční podpory využití těchto zdrojů

59 RAEN s.r.o. Praha

2003


3.1.1 BIOMASA Biomasa je surovina, jejíž produkty při spalování zatěžují životní prostředí méně než spalování jiných fosilních paliv. Jedná se nejen o oxidy síry, ale především o oxid uhličitý, s významným podílem na tvorbě skleníkového efektu. Z tohoto hlediska je spalování biomasy neutrální, oxid uhličitý uvolněný při spálení určitého množství biomasy je opět spotřebován při růstu stejného množství biomasy. V neposlední řadě může pěstování biomasy na současně nevyužité ladem ležící zemědělské půdě nahradit pěstování zemědělských plodin, pro které v současné době v důsledku nadprodukce není využití. Tím je možno významně přispět ke kultivaci krajiny a současně snížit nezaměstnanost v některých zemědělských oblastech. Nesporné výhody využití biomasy k energetickým účelům: - nižší negativní dopady na životní prostředí - zdroj energie má obnovitelný charakter - jde o tuzemský zdroj energie, tím se snižuje spotřeba dovážených energetických zdrojů - zdroje biomasy nejsou lokálně omezeny - řízená produkce biomasy přispívá k vytváření krajiny a péči o ni Pro získávání energie se využívá: a) Biomasa záměrně pěstovaná k tomuto účelu: - obilí, olejniny - energetické dřeviny a traviny b) Biomasa odpadní - rostlinné zbytky ze zemědělské prvovýroby a údržby krajiny: kukuřičná a obilná sláma, řepková sláma, zbytky z lučních a pastevních areálů, zbytky po likvidaci křovin a lesních náletů, odpady ze sadů a vinic - odpady z živočišné výroby: zbytky krmiv, odpady z přidružených zpracovatelských kapacit


2003


- komunální organické odpady z venkovských sídel, odpadní organické zbytky z údržby zeleně a travnatých ploch - organické odpady z průmyslových výrob, odpady z provozů na zpracování a skladování rostlinné produkce, odpady z dřevařských provozoven (odřezky, hobliny, piliny) - lesní odpady (dendromasa), dřevní hmota z lesních probírek, kůra, větve, pařezy, kořeny po těžbě dřeva, palivové dřevo, manipulační odřezky, klest

Způsoby získávání energie z biomasy : - termochemická přeměna

spalování zplyňování pyrolýza

- biochemická přeměna

alkoholové kvašení metanové kvašení

- chemická přeměna

esterifikace bioolejů

V praktickém použití převládá : - spalování biomasy (dřevní odpad, rychlerostoucí dřeviny a traviny pěstované pro energetické využití) - výroba bioplynu anaerobní fermentací (z ČOV, exkrementů zvířat, komunálních skládek) - výroba metylesteru kyselin bioolejů ze semen olejnatých rostlin


2003


Přehled energetické výtěžnosti jednotlivých druhů biomasy druh biomasy

výhřevnost

výnos pěstování

energetický výnos

biomasy

biomasy

biomasy

(GJ/t)

(t/ha)

(GJ/ha)

seno

12

2-8

24 - 96

sláma

14

3-6

42 – 84

rychlerostoucí dřeviny

10

8 – 12

80 – 120

řepka ozimá

17

5

85

miscanthus

18

15

270

konopí

18

11

198

křídlatka

20

19

380

čirok hyso

18

10

180

energetické rostliny*

* energetické rostliny jsou jednoleté i víceleté, plné využití připadá v úvahu až druhým nebo třetím rokem, dále je třeba v některých případech pro dokonalé spálení použít speciální spalovací zařízení s primárním, sekundárním a terciálním vzduchem, ve spalinách některých rostlin je vyšší koncentrace chloru !! Vliv vlhkosti biomasy na výhřevnost a měrnou hmotnost Druh paliva Polena (měkké dřevo)

Dřevní skupina

Sláma obilovin Sláma kukuřice Lněné stonky Sláma řepky

Obsah vody

Výhřevnost

% 0 10 20 30 40 50 10 20 30 40 10 10 10 10

MJ . kg-1 18,56 16,40 14,28 12,18 10,10 8,10 16,40 14,28 12,18 10,10 15,50 14,40 16,90 16,00

Měrná hmotnost (volně ložená) kg . m-3 335 375 400 425 450 530 170 190 210 225 120(balíky) 100(balíky) 140(balíky) 100(balíky)


2003


Bioplyn vzniká anaerobním kvašením kalů z čistíren odpadních vod (ČOV), exkrementů hospodářských zvířat a skládek komunálního odpadu (tzv. skládkový plyn). Výhřevnost bioplynu závisí na podílu CH4, H2, H2S a balastního CO2 a vlhkosti. Pro obsah 60%CH4 je výhřevnost suchého bioplynu cca 21 MJ/m3. Obvykle se výhřevnost dle obsahu CH4 a vlhkosti pohybuje v rozmezí 15 – 25 MJ/m3, nižších hodnot je obvykle dosahováno u bioplynu z kalů ČOV. Tvorba bioplynu : 1/ z exkrementů hospodářských zvířat – průměrné hodnoty skot

1,2 m3/den . ks

prasata

0,3 m3/den . ks

drůbež

0,015 m3/den . ks

2/ z odpadních vod (m3 bioplynu / m3 vody) splaškové

0,2

cukrovarské

5,0

škrobárenské

7,6

výroba sirupů

60,0

výroba bionafty

80,0

Referenční údaje z realizovaných projektů na výrobu bioplynu ze slamnatého hnoje lokalita

Hustopeče

Jindřichov

Výšovice

množství hnoje (t/den)

44

21

11

objem fermentoru (m3)

169

85

110

počet fermentorů

8

6

6

denní výroba bioplynu (m3/den)

1200

600

320

investiční náklady (mil. Kč/rok)

8,5 / 1986

5,5 /1989

3,5 / 1987

nákladová cena bioplynu (Kč/GJ) *

118

153

182

* jen z investičních nákladů pro 10 let provozu, 300 dní /rok a výhřevnost bioplynu 20 MJ/m3


2003


Způsoby využití biomasy k energetickým účelům Spalování dřeva Skladování, úprava a spalování dřevní hmoty Upravený, suchý a nadrcený dřevní odpad, který je obvykle dopravován pneumaticky se většinou skladuje v krytých zásobních silech. Pro vlhký dřevní odpad se také používají venkovní nekryté skládky, které mají menší pořizovací náklady, avšak vyžadují náročnější technologii spalování. Lesní štěpka, kůra nebo jiný kusový odpad se většinou skladuje na otevřených, nebo zastřešených skládkách, kde má možnost částečně vyschnout. Protože se jedná o většinou vlhký odpad, nemá být vrstva hmoty vyšší než 4 m, aby nedošlo k samovznícení. Touto podmínkou je také stanovena potřebná plocha a tím i velikost kryté skládky. Ze skládky se odpad transportuje přímo do kotelny ke spalování. K transportu se používají různé dopravníky, nebo mobilní traktorové nakladače. Potřeba velikosti skladovacích prostor se při přechodu vytápění z hnědého uhlí na dřevní hmotu zvýší až třikrát a ve srovnáním s černým uhlím dokonce na 7,5 násobek. Orientační hodnoty pro stanovení velikosti skladovacích prostor při použití některých vybraných paliv udává následující tabulka.

DRUH PALIVA Palivové dříví - polenové Palivové dříví - odřezky Štěpka Rašelina Sláma Dřevěné brikety Hnědé uhlí Černé uhlí

Hmotnost (kg/m3 ) 320 – 450 210 – 300 270 – 380 350 – 400 80 – 100 800 – 1100 650 – 780 770 – 880

Sklad. prostor (m3/MWh) 0,6 - 0,8 0,9 - 1,2 1,3 0,8 3 0,25 - 0,3 0,41 0,17


2003


Konstrukční řešení zařízení pro spalování dřeva. S ohledem na obsah vody v palivu je možno rozdělit spalovací zařízení na dvě základní skupiny : -spalovací zařízení na suchou dřevní hmotu, tzn. do max. obsahu vody W=30 %. -spalovací zařízení na vlhkou dřevní hmotu, tzn. do max. obsahu vody W=60 %. Spalovací zařízení na suchou dřevní hmotu Nižšímu obsahu vody v palivu odpovídá kratší doba potřebná pro jeho vysušení. Palivo vstupující do spalovací komory prochází oblastí vysokých teplot a tím se rychle vysouší. Za touto etapou pak probíhá uvolňování prchavé hořlaviny, kterou je nutno mísit se spalovacím vzduchem, aby došlo k jejímu dokonalému vyhoření. V případě dopravy paliva vzduchem (pneumatickou dopravou) do spalovací komory bude palivo obklopovat vrstva transportního a současně spalovacího vzduchu. Vlivem podtlaku v ohništi a vlivem difuze dojde k idealizovanému vytvoření vzduchového obalu. Skutečný tvar vzduchového obalu bude samozřejmě ovlivněn provozními podmínkami kotle. Při uvolňování prchavé hořlaviny z paliva dojde k jejímu smísení se spalovacím vzduchem a tím i k dokonalému vyhoření. Pokud větší částice paliva nestačí vyhořet ve vznosu, dojde k jejich vyhoření na pevném roštu, pod který se také přivádí spalovací vzduch. Při vyšším obsahu vody v palivu bude doba potřebná pro vyhoření částice delší, než doba jeho setrvání ve vznosu. Tím pak zmizí i žádoucí vliv obalové vrstvy spalovacího vzduchu a takto mokré palivo nebude již možné spalovat ve vznosu. Spalovací zařízení na vlhkou dřevní hmotu Jak vyplývá z popisu spalovacího zařízení na suchou dřevní hmotu, je nutné u tohoto typu zařízení zajistit delší setrvání paliva ve spalovací komoře. Vhodným typem spalovací komory pro toto palivo jsou následující druhy: -spodní (podsuvný) přívod paliva -spalovací zařízení systému Klemza Oba výše uvedené typy spalovacího zařízení jsou dostatečně známé a proto nejsou zde uváděny popisy jejich konstrukcí.


2003


Z porovnání obou uvedených systémů vyplývá následující závěr: -spodní přívod paliva vyžaduje plynulý přísun paliva, aby byl dosažen požadovaný poměr paliva a spalovacího vzduchu. Tím je však možné dosáhnout poměrně nízkého přebytku spalovacího vzduchu a to α = 1,2 až 1,3 při současné nízké ztrátě chemickým nedopalem. Vlivem nízkého přebytku spalovacího vzduchu α se dosáhne vyšších teplot ve spalovací komoře, lepšího přestupu tepla v ohništi a lepšího využití výhřevných ploch kotle. -spalovací zařízení systému Klemza je možno doplňovat palivem přerušovaně, přibližně každých 30 minut. Dle provedených měření je přebytek spalovacího vzduchu α podstatně vyšší, přičemž ztráta chemickým nedopalem je cca 2x vyšší, než u spodního přívodu paliva. Kotle systému Klemza se dosud používají, ale při návrhu nových zařízení se již používají pro vlhké palivo modernější kotle se spodním přívodem paliva.

Spalování slámy Skladování a úprava slámy před spalováním Svezená, balíkovaná sláma se skladuje obvykle v upravených zastřešených prostorách, jejichž velikost by měla odpovídat použitému výkonu kotlů. Tyto prostory sousedí přímo s vlastní kotelnou. U velkých skladovacích areálů bývá obvyklou výbavou portálový jeřáb, který dopravuje balíky slámy k rozdružovači, nebo je celé nakládá na dopravník, který je dopraví přímo do kotle. Instalované jeřáby používají i drapákové úchyty. V menších skladech jsou k dopravě balíků slámy používány vysokozdvižné vozíky nebo traktory s čelním nakladačem, případně nakladačem se speciální nabírací lopatou nebo lyžinami. Tato investice je méně nákladná a obvykle se používané vozíky uplatní nejen v kotelně. Dalším doplňkovým zařízením pro velké výtopny na spalování slámy jsou velkoobjemové lisy na slámu, dopravní a manipulační prostředky na balíkovanou slámu, sloužící k zajištění svozu lisované slámy do skladovacích prostor. Teprve při transportu slámy do kotle se použije rozdružovací zařízení na slámu a dopravníky řezané slámy. Jako lisy slámy slouží spolehlivě vysokotlaké lisy na slámu, ať již závěsné za traktory, nebo samojízdné, které obvykle má každé zemědělské zařízení.


2003


3.1.2 VYUŽITÍ SOLÁRNÍ ENERGIE Energii přímého solárního záření je možno využít pomocí -

fototermálních systémů (pro výrobu tepla)

-

fotoelektrických systémů (pro výrobu el. energie)

Protože fotoelektrické využití solární energie je jak z hlediska výtěžnosti (účinnost fotovoltaických článků) tak z hlediska ekonomického (měrné investiční náklady) zatím velmi nevýhodné, je využití solární energie v kraji uvažováno pouze v oblasti fototermálních systémů. Fototermální využití solární energie je možno zajistit pomocí : -

aktivních solárních systémů

-

pasivním využitím

Aktivní solární systém zajišťuje konverzi zářivé solární energie na ohřev vhodného media – obvykle voda nebo vzduch. Aktivní systém je tvořen plochou solárních jímačů, akumulátorem zachyceného tepla, propojovacím potrubím s čerpadly resp. ventilátory a regulačním systémem. Akumulátor může být v některých případech nahrazen větším objemem sol. jímačů, v případě rovnoměrného odběru ohřívaného media nemusí být vůbec instalován. Solární jímače jsou: - absorbery jímače bez transparentního krytu, bez nebo s tepelnou izolací neozářeného povrchu, obvykle plochého, méně častěji válcového tvaru - kolektory jímače tvořené absorbery bez nebo s tepelnou izolací uloženými pod transparentním krytem, obvykle plochého tvaru s jedním skleněným krytem, méně často válcového tvaru s vloženým absorberem ( trubka v trubce), ve vyjímečných případech zajišťuje transparentní kryt fokusaci sol. radiace na absorber o menší ploše


2003


Akumulátor tepla vyrovnává disproporci časovou i kvantitativní mezi požadovaným tepelným příkonem a obdobím se slunečním svitem. Volba vhodného způsobu akumulace a jeho objemu má značný vliv na dynamiku systému a tím účinnost a investiční náklady. Reálně lze uvažovat především vodní akumulátory (tlakové i beztlaké) případně u vzduchových systémů akumulátory s náplní tvořícím kanálky pro průchod vzduchu. Nevýhodou akumulátorů v solárních systémech pro ohřev vzduchu je, že mohou být provozovány buď v nabíjecím nebo vybíjecím režimu zatímco u vodních akumulátorů lze současně akumulátor dobíjet ze sol. systému i vybíjet do spotřebitelského okruhu. Regulace sol. systému zajišťující spínání a vypínání chodu oběhového čerpadla je odvozena z porovnávání teplot media v jímačích a spodní části akumulátoru, u složitějších systémů navíc teplot v jednotlivých sekcích potrubí mezi jímači a akumulátorem.

Účinnost solárních jímačů

Tato účinnost je dána jako poměr tepelného výkonu odvedené z jímače a solární (radiační) energie dopadající na osvětlenou plochu jímače: η

=

Qo / Ic . F

Qo

=

m . ( t2 -t1 ) . c

kde:

(-)

Qo - odvedený tepelný výkon

( kW )

Ic - intenzita solární radiace

( kW/m2)

F - plocha sol. jímače

( m2 )

m - průtok media sol. jímačem

( kg / s )

t1

- vstupní teplota media

( °C )

t2

- výstupní teplota media

( °C )

c

- měrná tepelná kapacita media

Závislost účinnosti

( kJ / kg . K )

jímače na provozních podmínkách t.j. intenzitě sol. radiace,

teplotě vzduchu a střední teplotě ohřívaného media závisející na měrném průtoku je dána křivkou účinnosti


2003


Pro zvýšení účinnosti jímačů pro dané provozní podmínky se používají konstrukční úpravy zajišťující snížení : - konvekční ztráty aplikací více transparentních krytů, vakuování prostoru mezi absorberem a transparentním krytem - radiační ztráty nanesením tzv. selektivní vrstvy na povrch absorberu pro snížení emisivity,nanesením průhledných vrstviček na vnitřní stranu transparentního krytu reflektujících tepelné záření zpět na absorber Účinnost sol. systému je odvozena od účinnosti sol. jímačů a navíc je ovlivněna měrnou velikostí akumulátoru, způsobem regulace dodávky tepla z jímačů do akumulátoru a úrovní tepelné izolace akumulátoru a propojovacího potrubí.

Pasivní využití solární energie je využíváno pro ohřev vnitřního prostoru budov přímým osluněním vytápěných částí budovy v důsledku vhodného architektonického řešení budovy a její polohy vůči světovým stranám. Osluněné místnosti jsou tedy přímými jímači tepla – vzhledem k nízké teplotě vzduchu v těchto místnostech (cca 20°C) je účinnost konverze zářivé energie na teplo podstatně vyšší než v případě aktivního solárního systému, ohřívajícího vodu v kolektorech na podstatně vyšší teplotu vytápějící otopná tělesa v interiéru budovy. Vzhledem k relativně nízkému zvýšení nákladů na stavbu budovy s pasivním využitím solární energie oproti stavbě klasické budovy je vytápění budov pasivním způsobem ve zdejších klimatických podmínkách ekonomicky vhodnější než při využití aktivního systému. Pasivní využití solárního záření se může podílet na celkové spotřebě energie pro vytápění budovy až cca 30%, tato hodnota je tím vyšší, čím je budova lépe tepelně izolována.


2003


Návrh a ekonomie provozu solárního systému Využití solární energie v kraji je možno tedy především uvažovat : -

pro ohřev TUV v bytových a rodinných domech (aktivní systémy)

-

pro vytápění bytových a rodinných domů (pasivní využití)

-

pro ohřev teplonosných medií v průmyslu a službách (aktivní systémy)

Obvykle je instalován solární systém ve dvouokruhovém provedení, s primárním okruhem solárních jímačů (mediem je nemrznoucí kapalina), který předává zachycenou solární energii do spotřebitelského okruhu pomocí výměníku. Dvouokruhový solární systém může být tedy provozován celoročně. Ekonomicky zdůvodnitelná je však i instalace jednookruhového systému (přimý ohřev media v jímačích jen v období nadnulových teplot vzduchu) v důsledku jednoduchosti a nižší investiční náročnosti. Množství zachycené solární energie během provozu jen v období nadnulových teplot vzduchu v porovnání s dvouokruhovým systémem (s celoročním provozem) je jen nepodstatně nišší, cca 90%. Dvouokruhový systém pracuje kromě toho s nižší účinností v důsledku teplotního spádu ve výměníku mezi primárním a spotřebitelským okruhem. Při průmyslových aplikacích solárních systémů je především v případech ohřevu vyšších množství technologické vody možné velké jímací plochy realizovat pomocí levných jednoduchých velkoplošných beztlakých absorberů nebo kolektorů instalovaných přímo na střechy průmyslových hal s malým sklonem. Tím je dosaženo značné snížení investičních nákladů, které se příznivě projeví na ekonomii provozu takového solárního systému. Měrné investiční náklady na dvouokruhový solární systém se pohybují obvykle v rozmezí cca 10 000 - 20 000 Kč/m2 jímací plochy. Je to dáno především druhem a dodavatelem jímací plochy (kolektory, absorbery), velikostí akumulátoru a složitostí systému (např. umístění a upevnění kolektorů a pod). Systémy s menší jímací plochou mají měrné investiční náklady vyšší v důsledku vyššího podílu pasivních komponent (akumulátor, rozvody, izolace, regulace). Solární systém je nutno vždy koncipovat jako bivalentní, tzn. v kombinaci s klasickým zdrojem tepla, který vyrovnává disproporce mezi okamžitým tepelným výkonem solárního systému, daným počasím, a požadavkem na dodávku tepla.


2003


Ekonomie provozu solárního systému je závislá především na způsobu jeho provozu vůči bivalentnímu klasickému zdroji tepla. Všeobecně lze říci, že je neekonomické provozovat solární systém na vyšší teploty ohřívaného media, neboť účinnost jímačů a tím využití dopadající solárního záření rychle klesá. Podíl dodávky tepla z klasického bivalentního zdroje by měl být tím větší, čím je levnější teplo jím dodané. Roční energetický zisk z 1 m2 solárního kolektoru, provozovaného ekonomicky na střední teplotu ohřívaného media, se v tuzemských podmínkách pohybuje v rozmezí cca 300 – 600 kWh. Nižší hodnoty platí pro ploché kolektory, vyšší pro válcové vakuované kolektory. Při srovnání s výše uvedenými měrnými investičními náklady na solární systém, je evidentní, že např. při náhradě tepla z přímotopných el. systémů (cena cca 1,3 Kč/kWh) se návratnost solárních systémů pohybuje řádově v desítkách let (bez uvažování provozních nákladů a nákladů na opravy a údržbu).


2003


3.1.3 VYUŽITÍ ENERGIE VODNÍCH TOKŮ Vzhledem k podmínkám v kraji (průtok, spád řek) je možno uvažovat především instalaci tzv. malých vodních elektráren (MVE) omezených instalovaným el. výkonem 10 MW. Základními prvky malé vodní elektrárny (MVE) jsou vodní dílo, vodní stroj a generátor el. energie. Vodní dílo je tvořeno vzdouvacím zařízením (hráz, jez), které zajistí současně s přivaděčem a odpadním kanálem (odvádějící vodu zpět do koryta) spád na vodním stroji. Přivaděče i odpadní kanály mohou být beztlakové (výkop v terénu) i tlakové (ocelové nebo železobetonové trouby). Vodním strojem je vhodný typ turbíny pro daný spád a průtok vody v dané lokalitě. Základní rozdělení turbín je na rovnotlaké (Peltonova, Bánki) a přetlakové (Kaplanova, Francisova, Reiffensteinova). Zatímco osa rovnotlakých turbín je horizontální, osa přetlakových turbín může být vertikální i horizontální. Typ turbíny je nutno zvolit podle průtoku a spádu. Pro dosažení co nejvyšší účinnosti turbíny je nutno lopatky rozváděcího i oběžného kola provést natáčivé. Turbína pohání přímo nebo přes převodovku generátor el. energie, který dle místních podmínek dodávky vyrobené el. energie může být jak synchronní, tak asynchronní. Průtok vody v daném profilu, který má být využit pro MVE, je určen tzv. „roční odtokovou závislostí“. Tato závislost určuje průtok po určitý počet dní v roce. Průtok se udává obvykle v členění po 30 dnech, za rok tedy 13 dat průtoku. MVE se obvykle výkonově dimenzují na 90 až 180 denní průtok. Pro orientační určení el. výkonu MVE lze použít vztahu : P = k.Q.H kde : P

el. výkon MVE

(kW)

k

koeficient

(-)

Q

průtok

(m3/s)

H

spád

(m)

velikost koeficientu se pohybuje obvykle v rozmezí 6,5 – 8,5 (závisí na účinnostech energetických přeměn jednotlivých částí MVE)


2003


3.1.4 VYUŽITÍ ENERGIE VĚTRU Větrné elektrárny jsou zcela nahodilým zdrojem el. energie vzhledem k velmi rozdílným rychlostem větru v různých lokalitách i během roku. Návrhu instalace větrné elektrárny musí předcházet určení větrné energie v dané lokalitě organizací, která disponuje kvalifikovanými odborníky a měřícím vybavením. Tím je možno eliminovat přehnaná očekávání o výrobě el. energie v daném místě. Dále je nutno zajistit výběr vhodného typu elektrárny pro dané podmínky. V současné době se jednotlivé větrné elektrárny vyšších výkonů (od stovek kW výše) obvykle nevybírají z výrobní řady dodavatelů, ale jsou koncipovány (rozměry a uspořádání) pro konkrétní podmínky lokality, kde mají být instalovány. Nejrozšířenějším typem jsou elektrárny s vodorovnou osou otáčení rotoru pracující na vztlakovém principu, méně instalované elektrárny se svislou osou otáčení pracují na principu jak vztlakovém, tak odporovém. Rotor pohání v případě elektráren nižších výkonů synchronní generátor buzený permanentními magnety, u vyšších výkonů jsou generátory asynchronní poháněné obvykle přes převodovku. Pro stanovení výroby využitelné el. energie z energie větru v dané lokalitě je nutno použít tzv. výkonovou charakteristiku větrné elektrárny od určitého výrobce, která udává závislost el. výkonu na rychlosti větru. Skutečné množství vyrobené el. energie je však navíc korigováno atmosférickými vlivy – srážky, turbulence, námraza, teplota vzduchu. Jmenovitého instalovaného výkonu elektrárna dosahuje při normované rychlosti větru (obvykle 13 m/s). Vzhledem ke statistickému rozložení a trvání rychlostí větru během roku je možno vyrobenou el. energii ve větrné elektrárně stanovit jako součin jmenovitého instalovaného výkonu (platný pro normovanou rychlost větru) a cca 1000 h/rok – i když větrná elektrárna je v provozu celoročně tj. 8600 hod/rok. To platí pro lokality s průměrnou roční rychlostí větru minimálně cca 5 m/s, obvykle v nadmořských výškách nad 700 m . S přihlédnutím ke konkrétním podmínkám provozu, může dle dosavadního měření kolísat množství vyrobené el. energie v jednotlivých letech u jedné elektrárny, v poměru až 1 : 2,5. Z hlediska dodávky el. energie je nutno respektovat, že el. výkon dodávaný z větrné elektrárny je značně nerovnoměrný s frekvencí řádově 10 cyklů/min. To je důsledek nerovnoměrného otáčení rotoru (rychlost větru v ploše rotoru není zcela konstantní).


2003


Větrné elektrárny nelze proto připojovat přímo na nn el. sítě (způsobily by rozkolísání napětí, eventuálně překračování nejvyššího dovoleného napětí), ale vždy přes transformátor vn/nn, který kolísání dostatečně zatlumí. Měrné investiční náklady na instalaci větrné elektrárny včetně projektových prací, úpravy terénu a vyvedení el. výkonu se pohybují v rozmezí cca 35 000 – 45 000 Kč / kWe jmenovitého instalovaného výkonu. Roční provozní náklady větrných elektráren dosahují obvykle hodnot v rozsahu 2 – 4 % investičních nákladů – tzn. cca 700 – 1800 Kč/r . kWe jmenovitého instalovaného výkonu.


2003


3.1.5 VYUŽITÍ CITELNÉHO TEPLA OKOLÍ A ODPADNÍHO TEPLA Citelného tepla okolí a odpadního tepla o nižších a středních teplotách lze využít pomocí tepelných čerpadel. Odpadního tepla o středních a vyšších teplotách lze využít pomocí tepelných výměníků.

3.1.5.1 Tepelná čerpadla Tepelné čerpadlo je zařízení, které odebírá teplo z media o nízké teplotě a dodává teplo na mediu o vyšší využitelné teplotě. Tepelné čerpadlo je tedy zařízení k přečerpávání nízkopotenciálního tepla na teplo na využitelné teplotní úrovni. Existují dvě základní skupiny tepelných čerpadel: - kompresorová

u kterých hnací mechanická energie pro pohon kompresoru může být zajištěna elektromotorem nebo spalovacím motorem - absorpční

u kterých hnací tepelná energie může být dodávána parou, horkou vodou, spalováním paliva nebo el. energií Měřítkem pro hodnocení provozu tepelných čerpadel je topný faktor ,který je definován jako poměr využitelného tepelného výkonu a hnacího příkonu. Protože topný faktor u absorpčních čerpadel je velmi nízký, dále jsou zmiňována jen kompresorová tepelná čerpadla (KTČ). Topný faktor ε je možno vyjádřit pomocí teplot vypařování a kondenzace chladiva. ε = [ TK / ( TK - TV ) ] . k

(-)

kde: TV

teplota vypařování

TK

teplota kondenzace

k

korekční součinitel respektující skutečný oběh; k = ( 0,4 ÷ 0,6 ) 75

RAEN s.r.o. Praha

2003


Z uvedeného vyplývá, že se vzrůstajícím rozdílem teplot (TK - TV) a tím i rozdílem teplot topného media ve spotřebitelském okruhu a nízkopotenciálního zdroje, klesá úměrně i hodnota topného faktoru a tím i hospodárnost celého zařízení. U KTČ nepřesahuje teplota topné vody 60°C (obvykle 55°C). To má vliv na dodatečné investiční náklady na úpravu plochy otopných těles v objektu, který je v současné době vytápěn z klasického zdroje teplovodním systémem 90/70°C. Při instalaci KTČ je nutno plochu těles zvětšit (cca 1,5 – 2x), pokud není již předimenzovaná. Tepelné čerpadlo může být koncipováno z hlediska druhu nízkopotenciálního a vytápěcího media jako : voda – voda země – voda vzduch – voda vzduch – vzduch V případě, že kompresor KTČ není poháněn elektromotorem, ale spalovacím motorem je jednak dosaženo podstatně příznivější konverze primární energie a jednak možných vyšších teplot ve spotřebitelském okruhu, v důsledku využití odpadního tepla motoru v chladicí vodě a ve spalinách pomocí výměníků zapojených v sérii s kondenzátorem KTČ. KTČ

nízkých výkonů pro využití v malých objektech jsou dodávána mnoha

tuzemskými i zahraničními výrobci a dodavateli v dostatečně jemné výkonové řadě. KTČ vyšších výkonů pro využití v průmyslu nebo komunálních zdrojích tepla, se v tuzemsku nevyrábí, je možno je však dodat od několika zahraničních výrobců. Měrné investiční náklady na KTČ dle výrobce se pohybují : pro nižší topné výkony (pod 20 kW) v rozmezí cca 15 – 25 mil.Kč / MW topného výkonu. pro vyšší topné výkony (nad 1 MW) v rozmezí cca 4 - 6 mil. Kč / MW topného výkonu. Měrné investiční náklady na kompletní systém pro využití nízkopotenciálního tepla pomocí KTČ (teplosměnná plocha pro nízkopotenciální zdroj, přívod hnacího a vývod využitelného výkonu, úpravy na spotřebiči tepla a pod.) se dle velikosti a složitosti pohybují v rozsahu cca 5 - 30 mil. Kč / MW topného výkonu.


2003


Návrh instalace tepelného čerpadla nízkého výkonu (KTČ) do bytové a terciální sféry Tepelného čerpadla je v tomto případě využito pro vytápění a přípravu TUV. Protože dodávka tepla pro vytápění je během roku značně nerovnoměrná, navrhuje se tepelné čerpadlo vždy v bivalentním systému s klasickým zdrojem tepla. Instalovaný topný výkon tepelného čerpadla se v bivalentním zapojení navrhuje jen na pokrytí cca 60% max. požadovaného tepelného příkonu objektu. Tím je zajištěno vyšší roční využití výkonu tepelného čerpadla s nižšími investičními náklady. Bivalentní zdroj tepla (obvykle levný přímotopný el. kotel) potom kryje jen doplňkovou špičkovou potřebu tepla. Touto kombinací drahého, ale časově více využitého tepelného čerpadla a levného a méně časově využitého kotle je zajištěna uspokojivá ekonomie provozu systému s tepelným čerpadlem. Na rozdíl od původních instalacích tepelných čerpadel v našem státě, které jako nízkopotenciální zdroj tepla téměř výhradně používaly finančně nákladné zemní vrty, roste v současné době počet instalací tepelných čerpadel, kde zdrojem tepla je zemina, nebo vzduch. Tepelná čerpadla vzduch – voda mají výhodu v levném zdroji tepla (výměník malých rozměrů), který nevyžaduje rozsáhlé zemní úpravy v okolí vytápěného objektu. Úspora investičních nákladů vyvažuje nevýhodu nízkého topného faktoru v mrazivých dnech, kterých je však během roku jen velmi nízký počet. Pokud je vytápění objektu řešeno jako teplovzdušné, je možno využít tepelného čerpadla vzduch – vzduch. Výhodou tohoto provedení, kromě vysokého topného faktoru (v důsledku nízké teploty vytápěcího vzduchu), je možnost využít tepelného čerpadla v letním období k chlazení objektu (reverzace provozu tep. čerpadla na chladicí zařízení).

Návrh instalace tepelného čerpadla vysokého výkonu Tepelné čerpadlo může být instalováno buď do průmyslového provozu, nebo do většího komunálního zdroje tepla. Základní logickou

podmínkou z ekonomického hlediska pro nasazení tepelného

čerpadla v průmyslovém provozu je nemožnost využití odpadního tepla prostou rekuperací, která je ekonomicky výhodnější v důsledku podstatně nižších investičních nákladů a navíc nevyžaduje příkon hnací energie. 77 RAEN s.r.o. Praha

2003


Druhou podmínkou pro instalaci tepelného čerpadla je současná existence nízkopotenciálního (odpadního) i spotřebního tepla v určitých omezených teplotních oblastech podle možných pracovních oblastí tepelného čerpadla daných použitou pracovní látkou. Všeobecně lze říci , že KTČ ( s elektromotorem i plynovým motorem ) lze nasadit na nízkopotenciální odpadní tepla do teploty cca 30°C. Limitní teplota ohřevu (nebo předehřevu) ve spotřebitelském okruhu je u obvyklých instalací cca 50 - 60°C. Využití tepelných čerpadel v průmyslových závodech je uvažováno především do průmyslových technologií mezi zdroj technologického odpadního a spotřebiče ohřívacího tepla.Tyto instalace mají v porovnání s "klasickou" instalací TČ pro vytápění podstatně příznivější ekonomii provozu v důsledku vysokého počtu provozních hodin ( proti sezónnímu vytápění ) a příznivějšího topného faktoru následkem relativně vysoké teploty zdroje odpadní vody resp. vzduchu oproti nízké teplotě zdroje TČ při vytápění ( zemina, vzduch ). Dalším pozitivním efektem průmyslové aplikace TČ je relativně konstantní požadovaný výkon což snižuje investiční náklady v důsledku provozu TČ na téměř konstantní výkon proti kolísání jejich výkonu při vytápění. Při úvahách o instalaci TČ je nutno potenciální zdroje a spotřebiče tepla posuzovat též z hlediska vzájemných tepelných výkonů ,to jest k danému zdroji odpadního tepla v určité teplotní oblasti a daného výkonu musí existovat též spotřebič nejen ve vhodné teplotní oblasti, ale též odpovídajícího tepelného příkonu. Pro použití TČ využívajících teplo odpadních vod je možno v kraji uvažovat především technologie v oblastech : -textilního průmyslu -průmyslu papíru a celulózy -průmyslu koželužského Z hlediska ekologického je snížení teploty odpadních vod využitím části jejich tepelného potenciálu v TČ před vypuštěním mimo závod velmi žádoucí, neboť vyšší teplota odpadních vod vede ke snižování rozpustnosti kyslíku a tím ke snižování samočistící schopnosti vody. Klíčovou otázkou při využití odpadní vody jako nízkopotenciálního zdroje je její kvalita. Voda protékající výparníkem tepelného čerpadla nesmí obsahovat řasy, bakterie, suspendované a koloidní látky. Znečištění odpadních vod neodpovídá obvykle požadované kvalitě vody dle výrobců TČ. Proto je třeba každý případ realizace TČ posuzovat individuálně 78 RAEN s.r.o. Praha

2003


na základě chemického rozboru odpadní vody, z hlediska tvorby usazenin při změně teplot a mechanického zanášení. Vzhledem k tomu, že odpadní technologické vody obvykle před vypouštěním do kanalizace procházejí retenční nádrží je možno aplikovat vložený okruh výparníku TČ s upravenou vodou protékající vloženým výměníkem přímo ponořeným do retenční nádrže. Takto koncipovaná teplosměnná plocha je relativně dobře čistitelná při občasném vyjmutí z nádrže. Při instalaci tepelného čerpadla do komunálního zdroje tepla s velmi nerovnoměrnou dodávkou tepla pro vytápění během roku, jsou výhodou prakticky podstatně nižší měrné investiční náklady v porovnání např. s instalací do rodinného domu. V některých případech, kdy komunální zdroj tepla není příliš vzdálen od zdroje vhodného odpadního tepla (obvykle teplá odpadní voda z úpravny textilu, mlékárny, koželužny, čistírny odpadních vod) je však možno s výhodou využít tohoto zdroje tepla pro tepelné čerpadlo. V důsledku vyšší teploty odpadního media je tepelné čerpadlo provozováno s vyšším topným faktorem, než u „klasického“ nízkopotenciálního zdroje (vzduch, zemina). Nákladová cena tepla dodávaného takto provozovaným tepelným čerpadlem o vysokém výkonu může být plně konkurenční dodávce tepla z plynového zdroje. Rizikem v tomto případě je však jistota dlouhodobého provozu zdroje odpadního tepla. Instalace tepelného čerpadla by tedy v tomto případě měla být koncipována s přihlédnutím k případné možnosti přechodu na „klasický“ nízkopotenciální zdroj tepla.


2003


3.1.5.2 Výměníky tepla Pomocí výměníků lze využít především odpadního tepla z průmyslových a zemědělských provozů. Odpadní teplo může být vázáno na různá teplonosná media o různé teplotě. Nejobvyklejší jsou odpadní vody z textilního, potravinářského a chemického průmyslu o teplotách cca 40 – 90°C. Dále se jedná o odpadní horký vzduch, horké plyny, páru (brýdy), nebo spaliny z textilního nebo chemického průmyslu o teplotách cca 100 – 500°C. Lze instalovat výměníky různých druhů : -

trubkové

(voda – voda, pára – voda)

-

ploché

(voda – voda, vzduch – voda)

-

rotační

(vzduch – vzduch)

-

spalinové kotle

(spaliny – pára, spaliny – voda, spaliny – vzduch)

Účinnost výměníku bývá obvykle cca 70 – 80% a ekonomie provozu bývá při vyšším ročním využití velmi dobrá – návratnost investičních prostředků je obvykle kratší než 5 let.


2003


3.1.6 VYUŽITÍ KOMUNÁLNÍHO ODPADU

3.1.6.1 Spalovny Spalování komunálního odpadu, které splňuje zákonné emisní limity lze zajistit jen pro komunální odpad určitého složení a jen v případě spaloven vyšších výkonů, vybavených příslušnými zařízeními pro čištění spalin Výstavbu spaloven lze tedy uvažovat pouze pro větší města.

3.1.6.2 Výroba skládkového plynu Samovolně vznikající skládkový plyn ze skládek komunálního odpadu lze odsávat pomocí trubkových sond, instalovaných do hmoty skládky. Skládkový plyn po vyčištění je přiváděn do kogenerační jednotky s plynovým motorem, která zajišťuje výrobu el. energie a tepla v horké vodě.


2003


3.2 VÝSKYT A VYUŽÍVÁNÍ OBNOVITELNÝCH A NETRADIČNÍCH ZDROJŮ ENERGIE

3.2.1 BIOMASA Na území Královéhradeckého kraje se vyskytuje biomasa především ve formě : -

odpadů z dřevozpracujících závodů

-

obilní, kukuřičné a řepkové slámy

-

lesních odpadů (těžební zbytky, hmota z prořezávek a probírek)

Dále je na území kraje cca 90 000 ha nevyužité zemědělské půdy, kterou by bylo možno využít pro pěstování rychlerostoucích travin nebo dřevin pro výrobu tepla.

Odpady z dřevozpracujících závodů Jsou v současné době prakticky téměř ve všech případech využity pro výrobu tepla spalováním. Přehled množství spalovaných dřevních odpadů ve velkých a středních zdrojích je uvedeno v následující tabulce. Celkové množství spalované biomasy na stávajících velkých a středních zdrojích v kraji činí 52 775 t/r což při průměrné výhřevnosti biomasy 12 GJ/t představuje celkové množství energie v biomase 633,3 TJ/r. Z tohoto množství je zcela rozhodující provoz dvou velkých zdrojů v závodech ALFA Solnice (správní obvod Rychnov nad Kněžnou) a PIANA Týniště nad Orlicí (správní obvod Kostelec nad Orlicí). Podíl množství spalované biomasy vůči celkovému množství činí v těchto závodech : ALFA Solnice

38 %

PIANA Týniště nad Orlicí.

25 %


2003


Množství energie ve spalované biomase Okres / správní obvod

Velké zdroje (TJ/r) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 402,7 242 160,7 0 0 0 0 0 402,7

Okres Hradec Králové Hradec Králové Nový Bydžov Okres Jičín Jičín Hořice v Podkrkonoší Nová Paka Okres Náchod Náchod Jaroměř Nové Město nad Met. Broumov Okres Rychnov n. Kn. Rychnov nad Kněžnou Kostelec nad Orlicí Dobruška Okres Trutnov Trutnov Dvůr Králové n. Labem Vrchlabí Celkem kraj

Střední zdroje (TJ/r) 66,4 55,2 11,2 50,1 48,6 1,5 0 32,3 6,7 0 1,2 24,4 76,5 18,9 55,6 2 5,3 5,3 0 0 230,6


2003


Obilní, kukuřičná a řepková sláma Celkové roční množství slámy, které by bylo možno využít k energetickým účelům (je tedy již odpočteno množství slámy využívané v zemědělských závodech na podestýlku apod.) je uvedeno v následující tabulce Celkové množství slámy (t) Okres z řepky Hradec Králové Jičín Náchod Rychnov n.Kn. Trutnov Celkem

z kukuřice

10 954 9 449 11 359 10 699 5 224 47 685

Celkový součet (t)

z obilovin

4 008 1 809 0 483 0 6 300

7 484 6 516 4 070 3 900 2 524 24 494

22 446 17 774 15 429 15 082 7 748 78 479

Teoretický potenciál energie Při využití veškeré slámy v kraji v množství 78 479 t/r, při průměrné výhřevnosti slámy 15 GJ/t, by byl potenciál energie a instalovaný výkon spalovacího zařízení (pro dodávku tepla pro vytápění a TUV – při průměrné celoroční účinnosti spalování 75% a ročním využitím instalovaného výkonu 2000 hod): energie v biomase

1 177 185 GJ/r

instalovaný výkon

123 MW

Rychlerostoucí traviny a dřeviny Teoretický potenciál energie Při využití veškeré vhodné plochy o rozloze cca 90 000 ha, při průměrném energetickém výnosu v rozmezí 100 – 200 GJ/ha by byla energie v biomase a instalovaný výkon spalovacího zařízení (za stejných podmínek jako v předchozím případě): energie v biomase

9 000 000 - 18 000 000 GJ/r

instalovaný výkon

938 -

1 876 MW


2003


Lesní odpady Teoretický potenciál energie Lesní odpady se vyskytují ve formě těžebních zbytků (větve a špičky), hmoty z prořezávek a hmoty z probírek. Teoretický potenciál energie v těchto odpadech je následující : těžební zbytky

308 000 GJ/r

hmota z prořezávek

10 000 GJ/r

hmota z probírek

43 000 GJ/r

Při využití veškerých těchto odpadů by byla energie v biomase 361 000 GJ/r a instalovaný výkon spalovacího zařízení (za stejných podmínek jako v předchozím případě): energie v biomase

361 000 GJ/r

instalovaný výkon

38 MW

3.2.2 VYUŽITÍ SOLÁRNÍ ENERGIE

Průměrná hodnota intenzity solárního záření na území Královéhradeckého kraje činí cca 1 150 kWh/m2 horizontální plochy. V současné době je solární energie využívána pouze velmi ojediněle v rodinných domech nebo objektech terciální sféry. Téměř výhradně se jedná o využití solární energie pro přípravu TUV. Protože ekonomie provozu solárních fototermálních zařízení je v porovnání s klasickými zdroji tepla velmi nepříznivá, nelze očekávat větší rozmach v instalaci solárních zařízení ani v dalších letech při zdražování fosilních paliv. Ještě několikanásobně horší situace je v případě fotoelektrické konverze solární energie (fotovoltaické články pro přímou výrobu el. energie). Další limitou využívání solární energie je její nízká plošná intenzita, která je navíc během roku značně proměnná. Pro dosažení určitého výkonu je tedy nutno instalovat relativně velkou plochu, jejíž časové roční výkonové využití je navíc velmi nízké.


2003


Pro ilustraci uvádíme velikost a roční využití výkonu solárního systému o maximálním výkonu 10 kW. Max. výkonu bude dosaženo v optimálních letních podmínkách, při účinnosti cca 50%, roční zisk je uvažován 400 kWh/m2rok. plocha kolektorů

17 m2

dodávka tepla ze solárního systému

6 800 kWh/rok

roční využití instalovaného výkonu

680 hod/rok

Pro srovnání, např. plynový kotel o výkonu 10 kW zaujímá objem nepřesahující cca 100 dm3, kotel je navíc schopen krýt celoroční dodávku tepla pro vytápění a přípravu TUV s využitím instalovaného výkonu cca 2000 hod/rok. Pro možnost srovnání s ostatními obnovitelnými zdroji uvádíme teoretický potenciál dodávky tepla a odpovídající plochy kolektorů pro hypotetickou instalaci solárních systémů pro 1 000 rodinných domů pro přípravu TUV (plocha kolektorů 6m2/dům, měrné investiční náklady 15 000 Kč/m2). celková plocha kolektorů

6 000 m2

výroba tepla

8 640 GJ/r

investiční náklady

90 mil. Kč

3.2.3 VYUŽITÍ ENERGIE VODNÍCH TOKŮ Na území Královéhradeckého kraje jsou provozovány vodní elektrárny jednak společností VČE – elektrárny, s.r.o. a jednak nejrůznějšími subjekty v naprosté většině s dodávkou el. energie do sítě VČE a.s. Zbývající vodní elektrárny velmi malých výkonů s dodávkou el. energie pro vlastní spotřebu provozovatele nejsou uvedeny, celkovou bilanci ovlivní jen zanedbatelně. Vodní elektrárny větších výkonů provozované společností VČE – elektrárny, s.r.o. HK Labe

3 zdroje

750 kW

Jaroměř

1 zdroj

100 kW

Současná roční výroba el. energie pro průměrně "vodný" rok je přibližně 4 400 MWh


2003


Vodní elektrárny malých výkonů provozovaných nejrůznějšími subjekty počet elektráren

141

instalovaný výkon

21 509 kW

výroba el. energie

72 220 MWh/r

Celkový instalovaný výkon stávající

22,4 MW

Celková výroba el. energie stávající

76 620 MWh/r

Průměrný výkon elektrárny

156 kW

Roční využití instalovaného výkonu

3 427 hod/r

Úspora primárního paliva Při celkové účinnosti dodávky el. energie konečným spotřebitelům 29% (účinnost výroby el. energie v kondenzační tepelné elektrárně a s respektováním ztrát v rozvodu) představuje el. energie vyrobená ve vodních elektrárnách úsporu primárního paliva ve výši 951 145 GJ/r.

3.2.4 VYUŽITÍ VĚTRNÉ ENERGIE Průměrná roční rychlost větru na území Královéhradeckého kraje: - v okolí Trutnova přes 6 m/s - v severovýchodní oblasti okresu Rychnov n.K. a v oblasti mezi Trutnovem a Špindlerovým mlýnem 4 – 5 m/s - na ostatním území kraje méně než 4m/s V prostoru severně od Nového Hrádku byly realizovány 4 větrné elektrárny o celkovém instalovaném výkonu 1 600 kW (4 x 400 kW). Tyto větrné elektrárny, provozované VČE a.s. a dodávající el. energii do sítě 35 kV, jsou v současné době postupně uváděny do provozu, na konci roku 2002 získaly kolaudační rozhodnutí. 87 RAEN s.r.o. Praha

2003


Další rozšíření instalace větrných elektráren je otázkou nejen technicko – ekonomických podmínek, ale v řadě případů je nepřijatelné z hlediska ochrany přírody a dodržení hlukových podmínek za provozu. Jak vyplývá z uvedených údajů jsou podmínky pro využití energie větru jen na velmi malé části území Královéhradeckého kraje. Vzhledem ke statistickému výskytu rychlostí větru během roku a závislosti el. výkonu větrné elektrárny na třetí mocnině okamžité rychlosti větru, je roční využití instalovaného el. výkonu i v těchto relativně větrných lokalitách nízké – jen cca 1000 – 1500 h/r. Z toho důvodu by byl energetický přínos větrných elektráren v celkové energetické bilanci kraje velmi nízký.

3.2.5

VYUŽITÍ CITELNÉHO A ODPADNÍHO TEPLA

3.2.5.1 Tepelná čerpadla

Současný vývoj ceny zemního plynu a el. energie indikuje, že cena zemního plynu pravděpodobně poroste rychleji než cena el. energie. Tento předpoklad lze podpořit následujícími fakty. Zemní plyn je výhradně importovaným palivem a jeho cena kopíruje cenu ropy, která je silně ovlivňována vývojem mezinárodní situace. Zásoby plynu jsou dle současných prognóz, vzhledem ke spotřebě, omezeny na cca několik desetiletí. Naopak el. energie je vyráběna na tuzemských zařízeních (převážně v uhelných kondenzačních elektrárnách) s dodávkou tuzemského uhlí. Po vyčerpání tohoto paliva v tuzemsku (cca 40 – 50 let) je možno uhlí dovážet z lokalit, kde jsou zásoby odhadnuty na stovky let. Dalším tuzemským zdrojem el. energie jsou jaderné elektrárny. Vzhledem k možnosti zásobování území tohoto státu el. energií ze zahraničí (s podobným druhem zdrojů) je možnost dodávky el. energie značně flexibilní.


2003


V důsledku zmíněného předpokládaného vývoje cen plynu a el. energie lze tedy předpokládat i značné zvýšení zájmu o instalaci tepelných čerpadel. Navíc je třeba zdůraznit, že tepelná čerpadla, s pouhým zlomkem el. příkonu v porovnání s přímotopným nebo akumulačním el. vytápěním při stejném topném výkonu, jsou do budoucna podstatně perspektivnějším zařízením pro výrobu tepla z el. energie. Ekonomie provozu tepelného čerpadla je značně rozdílná z hlediska velikosti jeho výkonu, teploty zdroje nízkopotenciálního tepla a podmínek provozu. Instalace do rodinného domu tep. čerpadlo má nízký topný výkon s vyššími měrnými investičními náklady (cca 20 000 Kč/kW) zdrojem nízkopotenciálního tepla je zemina nebo vzduch o nízké teplotě, topný faktor dosahuje hodnoty průměrně cca 3 roční využití instalovaného výkonu je cca 2 600 hod/rok plocha otopných těles je cca 1,5 – 2 x větší než v případě vytápění klasickým zdrojem Instalace do průmyslového provozu s výskytem odpadního tepla tep. čerpadlo má vysoký topný výkon s nízkými měrnými investičními náklady (cca 4 000 – 9 000 Kč/kW) zdrojem nízkopotenciálního tepla je medium o vyšší teplotě, topný faktor může dosahovat hodnoty až cca 5 roční využití instalovaného výkonu je cca 4 000 hod/rok i více Zatímco návratnost investičních prostředků v prvním případě je cca 8 -

10 let,

v druhém případě může být téměř poloviční. Rovněž ekonomicky příznivě může být hodnocena instalace tepelného čerpadla do komunálního zdroje tepla (vysoký výkon, nízké měrné investiční náklady), případně navíc s možností využití odpadního zdroje tepla (např. ne příliš vzdálený průmyslový závod ve městě), který zajistí provoz tep. čerpadla při vyšším topném faktoru. Vždy je však nutno uvažovat náklady na zvětšení plochy otopných těles ve vytápěných objektech.


2003


Pro možnost srovnání s ostatními obnovitelnými zdroji uvádíme teoretický potenciál dodávky tepla z tepelných čerpadel a odpovídající instalované výkony, spotřebu el. energie a investiční náklady pro hypotetickou současnou instalaci tepelných čerpadel do rodinných domů a větších zdrojů tepla s časovým využitím instalovaného výkonu 3 000 hod/rok : a/ pro 1 000 rodinných domů instalovaný topný výkon 10 kW/dům měrné investiční náklady 20 000 Kč/kW průměrný topný faktor 3 b/ do větších průmyslových a komunálních zdrojů celkový instalovaný topný výkon 5 MW měrné investiční náklady 7 000 Kč/kW průměrný topný faktor 4,5 rodinné

velké

domy

zdroje

celkem

instalovaný topný výkon

(MW)

10

5

15

instalovaný el. příkon

(MW)

3,3

1,1

4,4

výroba tepla

(GJ/r)

108 000

54 000

162 000

spotřeba el. energie

(MWh/r)

9 900

3 333

13 233

úspora energie pro vytápění

(GJ/r)

72 360

42 000

114 360


(mil. Kč)

200

35

235

Rekuperace tepla pomocí výměníků Lze uplatnit především u zdrojů odpadního tepla o vyšší teplotě, tedy pravděpodobně ve větších průmyslových provozech. Z hlediska celkového instalovaného výkonu a úspory tepla se jedná o opatření s nižším účinkem.


2003


3.3

SHRNUTÍ VYUŽITÍ OBNOVITELNÝCH A NETRADIČNÍCH ZDROJŮ NA ÚZEMÍ KRÁLOVÉHRADECKÉHO KRAJE Z obnovitelných zdrojů energie je v současné době v Královéhradeckém kraji

především využívána energie biomasy (spalování odpadů z dřevozpracující výroby) a energie vodních toků (malé vodní elektrárny). Zcela ojediněle je v využívána energie solární pro ohřev teplé užitkové vody a je instalováno několik tepelných čerpadel malých výkonů pro dodávku tepla pro vytápění a ohřev teplé užitkové vody. V současné době jsou v kraji uváděny do provozu čtyři větrné elektrárny o celkovém instalovaném el. výkonu 1 600 kW. Do budoucna je možno dále využít energii z biomasy, spalováním lesního odpadu, odpadní slámy a rychlerostoucích travin nebo dřevin, pěstovaných na nevyužívané zemědělské půdě. Dále je možno především instalovat tepelná čerpadla jak malých výkonů (do rodinných domů), tak vyšších výkonů (do průmyslových provozu a komunálních zdrojů tepla). Je možno též využít spalitelných odpadů pro výrobu tepla v několika vybraných městských spalovnách vyšších výkonů. Ve všech těchto případech se jedná o instalaci zařízení, která jsou-li dobře navržena a provozována, mohou být ekonomicky rentabilní a mohou tak nahradit výrobu tepla v klasických tepelných zdrojích spalujících fosilní paliva. Využití solární energie pro ohřev TUV (solární systémy s kolektory nebo absorbery), nebo dokonce pro přímou výrobu el. energie (fotovoltaické články) je ekonomicky při současných cenách fosilních paliv a a el. energie nepříznivé, s návratností investičních prostředků řádově desítek let. Ani po výhledovém zdražení energie nebo zvýhodnění výkupních cen energie (viz dále uvedené výkupní ceny dle nařízení ERÚ) se situace výrazně nezmění.


2003


Přímé solární energie je možno také využít tzv. „pasivním“ způsobem u nově budovaných objektů – převážně rodinných domů - pro přitápění těchto objektů vhodným architektonicko – technickým návrhem stavby, včetně její orientace vzhledem ke světovým stranám. Takto lze při relativně nízkém zvýšení investičních nákladů na stavbu objektu, krýt až jednu třetinu celoroční spotřeby tepla na vytápění pomocí solární energie. Rovněž využití energie větru nezajistí v kraji výraznější úsporu energie. Přehled efektů při dosavadním a výhledovém využití obnovitelných a netradičních zdrojů energie podává následující tabulka stávající stav

Výroba tepla nebo el. energie Instalovaný tepelný nebo el. výkon

(GJ/r)

(MW)

(MWh/r)

výhled (GJ/r)

(MW)

(MWh/r)

Biomasa (energie v palivu) odpad z dřevozpracující výroby

633 300

53

700 000

59

lesní odpady*

0

0

361 000

38

odpadní sláma*

0

0

1 177 185

123

pěstování rychlerostoucích travin a dřevin*

0

0

13 505 000

1407

ohřev TUV v 1000 rodinných domech **

-

-

8640

4

Malé vodní elektrárny (výroba el. energie)

76 620

22,4

80 000

23,5

Větrné elektrárny (výroba el. energie)

1 800

1,6

2500

2,2

-

-

108 000

10

Solární energie (výroba tepla)

Tepelná čerpadla ** (výroba tepla) v 1000 rodinných domech

-

není známo

*

teoretický potenciál

**

ilustrativní příklad pro zvolený počet domů


2003


Celkový efekt v úspoře primárního paliva stávajícím využitím obnovitelných zdrojů : využitím biomasy

633 TJ/r

výrobou el. energie ve vodních elektrárnách

276 TJ/r

ve větrných elektrárnách Celkem

7 TJ/r 916 TJ/r

Vzhledem k celkové spotřebě primárních energetických zdrojů na území kraje ve výši 49 207 TJ/r, činí současný podíl obnovitelných zdrojů energie 1,9 %.

Při využití zmíněných zdrojů energie by nejvýznačnější podíl představovala výroba tepla z rychlerostoucích travin a dřevin, při využití celého teoretického potenciálu z celé plochy 90 000 ha by podíl úspor představoval 27,4 %. I při využití jen části této plochy by úspora byla velmi významná. Druhý největší podíl úspory primárních energetických zdrojů by představovalo spalování nevyužité slámy, úspora by při využití celého teoretického množství by činila přibližně 2,4 % stávající spotřeby energie. Využití lesních odpadů v rozsahu celého teoretického potenciálu by představovalo cca 0,7% stávající spotřeby energie. Výběr vhodných lokalit pro pěstování rychlerostoucích travin a dřevin na území Královéhradeckého kraje by bylo možno provést na základě analýzy, kterou pro vybrané lokality na území státu zpracovává VÚKOZ Průhonice, oddělení fytoenergetiky (ing. Weger). Pro zpracování této analýzy je nutno pro území kraje zajistit: -

digitalní mapy BPEJ (bonitačně pudně ekologicke jednotky) nebo pouze jejich část tzv. HPKJ (hlavní půdně klimatická jednotka)

-

digitalni mapy katastru v uzemí


2003


Doporučení pro podporu rozvoje obnovitelných a netradičních zdrojů energie Biomasa Nejvýznačnější zdroj z hlediska náhrady fosilních paliv Orientační ekonomické hodnocení využití - nákladová cena tepla dodávaného systémem CZT se zdrojem tepla spalující biomasu se pohybuje v rozsahu cca 300 – 500 Kč/GJ dle druhu a ceny paliva - při přiznání finanční dotace (SFŽP) cena klesne na cca 200 – 400 Kč/GJ Doporučení pro dosažení co nejlepší ekonomie provozu - biomasu především spalovat, zplyňování biomasy (včetně výroby bioplynu) je technicky složitější a investičně a provozně nákladnější Solární energie Doplňkový zdroj energie Orientační ekonomické hodnocení využití - při přímém využití pomocí aktivních systémů návratnost investičních prostředků jak při výrobě tepla, tak při výrobě el. energie cca desítky let (i při uplatnění výkupní ceny el. energie 6 Kč/kWh) - při pasivním využití pro přitápění objektů podíl využitelné solární energie na celkové spotřebě energie pro provoz budovy může činit až 40% Doporučení pro dosažení co nejlepší ekonomie provozu aktivní solární systémy (kolektory, absorbery) používat pro přípravu TUV nebo pro ohřev media s celoročním odběrem (průmysl, zemědělství) pro vytápění objektů je ekonomicky výhodnější pasivní způsob Malé vodní elektrárny Druhý nejvýznačnější zdroj z hlediska náhrady fosilních paliv Potenciál na území kraje již z velké většiny využit, lze předpokládat jen malé navýšení stávajícího rozšíření 94 RAEN s.r.o. Praha

2003


Větrné elektrárny Doplňkový zdroj energie Orientační ekonomické hodnocení využití návratnost investičních prostředků je při uplatnění výkupní ceny el. energie do sítě ve výši 3 Kč/kWh (nařízení ERÚ) relativně dobrá Doporučení pro dosažení co nejlepší ekonomie provozu měření průměrné rychlosti větru ve vybrané lokalitě odbornou společností s odpovídajícími zkušenostmi Tepelná čerpadla Mohla by představovat význačnější zdroj energie Orientační ekonomické hodnocení využití návratnost investičních prostředků dle velikosti a teploty nízkopotenciálního zdroje tepla relativně dobrá – cca 5 až 10 let Doporučení pro dosažení co nejlepší ekonomie provozu systémy s tepelnými čerpadly koncipovat bivalentně, s dimenzováním topného výkonu tepelného čerpadla cca 60 – 70% max. tepelného příkonu maximálně využívat možných nízkopotenciálních zdrojů tepla o vyšší teplotě

Podpora využití obnovitelných zdrojů pro výrobu el. energie Podmínky výkupu el. energie z obnovitelných zdrojů energie – cenové rozhodnutí ERÚ č.1/2002 z 27.11.2001 – minimální výkupní ceny el. energie Z malých vodních elektráren

1500 Kč/MWh

Z větrných elektráren

3000 Kč/MWh

Z biomasy nebo bioplynu

2500 Kč/MWh

Z fotovoltaických článků

6000 Kč/MWh


2003


3.4

KONKRÉTNÍ VYUŽITÍ OBNOVITELNÝCH A NETRADIČNÍCH ZDROJŮ ENERGIE V tomto odstavci jsou uvedeny informace o dosavadních instalacích a ilustrativní

návrhy na konkrétní využití obnovitelných a netradičních zdrojů energie pro vybrané lokality v Královéhradeckém kraji.

3.4.1 VYUŽITÍ BIOMASY

3.4.1.1 Informace o dosavadních vybraných instalacích v ČR Teplofikace města Hartmanice Na bázi spalování dřevního odpadu s podporou 80% dotace ze SFŽP. Instalace tří kotlů Volund Danstocker (Dánsko) o celkovém výkonu 4,38 MW do kotelny zásobující 400 bytů. Objem skladu paliva činí 4 500 m3. Palivem je dřevní odpad (piliny, štěpky) s vlhkostí do 50% a výhřevností cca 10 GJ/t. Spotřeba paliva cca 2 500 t/r, cena paliva s DPH včetně dopravy 246 Kč/prm. Teplo z kotelny je do bytů dodáváno pomocí teplovodních rozvodů 110/70°C (80/60°C v létě) o celkové délce 4000 m s 75 předávacími stanicemi. Dodávka tepla činí průměrně 15 000 GJ/r. Investiční náklady technologie

22 mil. Kč

teplovody

25 mil. Kč

předávací stanice

12 mil. Kč

stavba

16 mil. Kč

celkem

75 mil. Kč

měrné investiční náklady

17,1 mil. Kč/MW


2003


Nákladová cena tepla je 329 Kč/GJ s podílem jednotlivých nákladových položek palivo včetně dopravy el. energie

45% 8%

odpisy

18%

mzdy včetně pojištění*

14%

opravy a údržba

6%

ostatní

9%

* odpovídá pracovnímu úvazku pro 2,5 osoby

Centrální zdroj na spalování biomasy v Dešné S podporou 80% dotace ze SFŽP. Instalace dvou kotlů VERNER/STEP o celkovém výkonu 2,7 MW, do kotelny zásobující 96 bytů (320 obyvatel). Palivem je sláma obilní a řepková (cca 65%) resp. piliny (cca 35%) s výhřevností cca 14 GJ/t resp. 12,5 GJ/t. Spotřeba paliva cca 550 t/r resp. 40 t/r, cena slámy s DPH včetně dopravy 610 Kč/t. Teplo z kotelny je do bytů dodáváno pomocí teplovodních rozvodů o celkové délce 4000 m. Výroba tepla činí 6 500 GJ/r. ztráty v sítích jsou však 34%, takže dodávka tepla činí průměrně 4 300 GJ/r. Investiční náklady technologie, sklad paliva

21 mil. Kč

teplovody a předáv. stanice 17 mil. Kč celkem

38 mil. Kč

měrné investiční náklady

14,1 mil. Kč/MW

Nákladová cena tepla činí 260 Kč/GJ * odpovídá pracovnímu úvazku pro 2,5 osoby 97 RAEN s.r.o. Praha

2003


3.4.1.2 Ilustrativní návrhy pro využití biomasy spalováním

Týniště nad Orlicí V průmyslovém závodě Piana s.p. je velmi významným zdrojem energie dřevní odpad z výroby doplněný odpadním dřevem sváženým z širokého okolí. Po likvidaci fyzicky dožitého parovodu spojující horní a dolní závod Piana s.p. bude nutno dolní závod Piana s.p. zásobovat teplem z vlastního zdroje – spalujícího plyn, TTO, biomasu nebo uhlí. Stávající zdroj v horním závodě by v tomto případě měl 50% výkonovou rezervu a bylo by možné jej případně využít pro vytápění obytné sféry v okolí závodu. V současné době vyrábí v závodě Piana s.p. kotel na biomasu 67 000 GJ/r tepla, kotel na TTO 43 000 GJ/r tepla, přičemž průměrná kalkulovaná cena tepla z biomasy činí 90 Kč/GJ a z TTO 265 Kč/GJ. Po odpojení dolního závodu by při stávající spotřebě paliv byla rezerva ve výrobě tepla 55 500 GJ/r. Spotřeba tepla sídliště „U Dubu“ (včetně samoobsluhy, restaurace, a knihovny) vytápěná soustavou CZT činí 17 000 GJ/r, spotřeba tepla sídliště „Starý dub“ činí cca 10 000 GJ/r, spotřeba nové bytové výstavby (sídliště s 10 bytovými domy) je stanovena na cca 9 000 GJ/r. Celková spotřeba tří sídlišť a souvisejících služeb tedy činí 36 000 GJ/r. (Zdroj tepla v závodě Piana s.p. by kapacitně mohl zásobovat i sídliště „Střed“, vybudování tepelné přípojky by však mohlo být problematické - přechod železniční tratě). Současná věcně usměrňovaná cena tepla pro obyvatele sídliště „U Dubu“ je 316 Kč/GJ. V případě, že nový zdroj v dolním závodě bude spalovat plyn, TTO nebo uhlí, bylo by možno zdroj v horním závodě (především spalující biomasu) využít pro vytápění těchto sídlišť s cenou tepla nižší než je cena stávající.


2003


Návrh systému CZT pro dodávku tepla ze závodu Piana s.p. Zásobování teplem teplovodním předizolovaným potrubím (v závodě výměník pára/voda). Dodávka tepla na teplovodní rozvaděč plynové kotelny „U Dubu“ a dále do oblasti „Starý dub“ a nového sídliště. Celková dodávka tepla pro tři sídliště 36 000 GJ/r. 1/ Přípojka :

Piana s.p. – plynová kotelna „U dubu“

délka cca 400 m celkový tepelný příkon 4,5 MW světlost přípojky DN 250 investiční náklady cca 3,8 mil. Kč 2/ Přípojka :

Kotelna „U Dubu“ - sídliště „Starý dub“

délka cca 500 m celkový tepelný příkon 1,3 MW světlost přípojky DN 150 5x 100m příčné přípojky DN 80 k šesticím bytových domů investiční náklady cca 4,8 mil. Kč

3/ Přípojka :

Kotelna „U Dubu“ - nové sídliště 10 bytových domů

délka cca 300 m celkový tepelný příkon 1,2 MW světlost přípojky DN 150 800 m rozvody průměrně DN 80 investiční náklady cca 5,0 mil. Kč Celkové investiční náklady 13,6 mil. Kč, pro celkovou dodávku tepla 36 000 GJ/r by zvýšení nákladové ceny tepla vlivem odpisů bylo 19 Kč/GJ.


2003


Kromě navržené soustavy CZT pro využití tepla z biomasy v závodě Piana s.p. byla hodnocena též možnost využití biomasy pěstované pro účely spalování. Návrh soustavy CZT se zdrojem tepla spalující biomasu pro sídliště „Starý dub“ a nové sídliště 10 bytových domů Zdroj navrhujeme umístit do volného prostoru jihovýchodně od ulice U Dubu – dobře přístupný prostor pro dopravu paliva a pro umístění zásobníku biomasy. Dodávku tepla do obou soustav CZT pro 270 bytů (Starý dub) a 200 bytů (nové bytové domy) je možno stanovit na 19 000 GJ/rok. Tomu odpovídá max. tepelný příkon cca 2,6 MW (vytápění a TUV). Při respektování tepelné ztráty rozvodů (cca 4%) a zajištění výkonové rezervy je možno celkový instalovaný výkon zdroje navrhnout na 3,0 MW. Kromě kotlů by ve zdroji bylo též zařízení na skladování, úpravu a dopravu biomasy do kotlů – dle druhu spalované biomasy (štěpka, sláma, rychlerostoucí dřeviny). Dle druhu spalované biomasy by roční spotřeba paliva byla (účinnost spalování 75%): druh biomasy

vlhkost biomasy

výhřevnost

roční

spotřeba

biomasy

biomasy

(%)

(GJ/t)

(t/rok)

štěpka

40

10

2 660

sláma

15

14

1 900

jednoleté rostliny

20

12

2 220

Plocha pro pěstování 2 220 t/r jednoletých rostlin by byla cca 150 ha. Objem zásobníku biomasy (pro 7 denní provoz zdroje na max. výkon) pro štěpku

700 m3

pro slámu

900 m3

pro jednoleté rostliny

1 200 m3

Dodávka tepla ze zdroje k domům se předpokládá dvoutrubkovým předizolovaným potrubím (90/70°C) s předávacími stanicemi v jednotlivých domech.


2003


Rozvody tepla : (přibližně, bez znalosti přesného umístění zdroje a nových bytových domů) pro „Starý dub“ 500 m páteř DN 150 podél Družstevní ulice 5x 100m příčné přípojky DN 100 k šesticím bytových domů pro 10 nových bytových domů (odhad vzhledem k neznalosti přesného umístění) 200 m páteř DN 150 1 000 m rozvody průměrně DN 80 Kalkulace nákladové ceny tepla : Investiční náklady na CZT : zdroj (4 mil. Kč/MW)

12,0 mil. Kč

rozvody

9,0 mil. Kč

stavba

2,5 mil. Kč

celkem

23,5 mil. Kč

Mzdové náklady na provoz CZT : 4 pracovníci (včetně soc. a zdrav. pojištění)

0,7 mil. Kč/rok

Opravy a údržba :

0,3 mil. Kč/rok

Vlastní spotřeba el. energie zdroje : (úprava a doprava biomasy 160 MWh/rok, oběhová čerpadla 40 MWh/rok ) 0,7 mil Kč/rok Celkem roční provozní náklady bez paliva (odpisy 1,9 mil. Kč/rok) 3,6 mil. Kč/rok Pro dodávku 19 000 GJ/r je nákladová cena tepla bez paliva 189 Kč/GJ. Při uplatnění nevratné dotace na investice ze SFŽP (40%) by nákladová cena tepla klesla na 149 Kč/GJ (odpisy tvoří jen 53 % celkových provozních nákladů bez paliva).


2003


Cena tepla v palivu (dle spalované biomasy)

40 – 100 Kč/GJ

Při celoroční průměrné účinnosti zdroje 75% by byla nákladová cena tepla z CZT u konečných spotřebitelů : bez dotace

246 – 332 Kč/GJ

s dotací SFŽP

206 – 292 Kč/GJ


2003


Čermná nad Orlicí

Vytěsnění stávajícího dominantního paliva, hnědého uhlí, lze v obci kromě plynofikace případně předpokládat jen při přechodu na spalování biomasy. Pro tento záměr je však rozhodující dodávka vhodné biomasy v dostatečném množství a příznivé ceně. Protože v obci ani v blízkém okolí se nenalézá žádný zdroj s vyšším množstvím nevyužitého dřevního odpadu nebo slámy je pravděpodobně jediným potenciálním zdrojem biomasy pro obec pěstování plodin vhodných pro zdejší klima a druh půdy (rychlerostoucí dřeviny, energetické seno apod.). Protože tento druh biomasy vyžaduje speciální způsob spalování pro zajištění uspokojivé účinnosti a emisních limitů (primární, sekundární a příp. i terciární spalovací vzduch) nelze jej spalovat v malých lokálních zdrojích tepla ale vyžaduje kotle vyšších výkonů konstruovaných speciálně pro tento druh paliva. Biomasu by bylo možno v obci tedy spalovat pouze při vybudování sítě (sítí) centralizovaného zásobování teplem (CZT) s centrálním zdrojem tepla na biomasu. Sítě CZT je však ekonomicky zdůvodnitelné budovat pouze pro oblasti s vyšší plošnou hustotou spotřeby tepla. CZT lze tedy navrhnout prakticky jen pro Malou Čermnou, v které bydlí téměř dvě třetiny obyvatel obce a na jejímž území je umístěna většina objektů terciární sféry a všechny bytové domy. Návrh systému CZT se zdrojem spalující biomasu Systém CZT je navržen pro vytápění a přípravu TUV pro vybraných 15 větších objektů v Malé Čermné. Jedná se o teplovodní zdroj s rozvodem tepla teplovodním rozvodem dvoutrubkovým předizolovaným potrubím. Celkový jmenovitý výkon zdroje spalujícího biomasu je navržen na cca 0,8 MW, celková délka rozvodů činí 990 m. Systém CZT je navržen pro dodávku tepla pro následující objekty (dle situace) s max. tepelným příkonem (vytápění a TUV) pro výpočtovou teplotu okolí –15°C. Max. tepelný příkon je kalkulován buď z objemu a měrné objemové tepelné ztráty nebo z tepelné ztráty na bytovou jednotku.


2003


č.objektu

název objektu

rozměry

objem

tepelná ztráta

(m)

(m3)

(kW)

1

prodejna

12 x15 x3

540

20

2

restaurace

23 x17 x 6

2346

72

3

základní škola

20 x 20 x 6

2400

65

4

bytový dům

8 BJ

64

5

6 bytových domů

24 BJ

192

6

bytový dům

12 BJ

96

7

pošta a hasič.

26 x 11 x 6

1716

40

8

pekárna

26 x 7 x 3

546

15

9

2 bytové domy

22 BJ

176

Celkový max. tepelný příkon všech objektů činí 740 kW Teplovodní dvoutrubkový rozvod ze zdroje umístěného dle situace je navržen pro systém 90/70°C a rychlost proudění vody 1 m/s. Odpovídající délky, světlosti a investiční náklady na rozvody (včetně výkopových prací) jsou uvedeny v následující tabulce. úsek č.

délka úseku

přenášený

světlost

měrné IN na

IN na rozvody

výkon

potrubí

rozvody

(m)

(kW)

(mm)

(Kč/m)

(Kč)

1

90

221

65

3200

288000

2

100

157

50

2800

280000

3

150

92

40

2300

345000

4

30

343

80

3600

108000

5

100

151

40

2300

230000

6

70

55

40

2300

161000

7

90

15

25

1900

171000

8

120

64*

40

2300

276000

9

230

176

50

2800

644000

* průměr pro 3 bytové domy


2003


Celková délka rozvodů by byla 990 m a celkové investiční náklady na teplovodní rozvody by byly 2 503 000 Kč. Teplovodní rozvody by byly v jednotlivých objektech připojeny přímo na stávající topný teplovodní systém, do stávajících zásobníků pro přípravu TUV vytápěných el. energií by byly instalovány teplovodní vložky. Zdroj na spalování biomasy by měl jmenovitý výkon cca 800 kW. Celková dodávka tepla pro objekty připojené na CZT činí cca 4 000 GJ/r, při tepelné ztrátě rozvodů cca 4% by celková výroba tepla ve zdroji byla : Q = 4 000 / 0,96 = 4 170 GJ/rok Při průměrné celoroční účinnosti kotlů cca 75% by spotřeba tepla v palivu byla 5 560 GJ/rok. Dle druhu spalované biomasy by roční spotřeba paliva a plocha pro jeho pěstování byla : druh biomasy

vlhkost biomasy

výhřevnost

roční spotřeba

plocha pro pěstov.

biomasy

biomasy

biomasy

(%)

(GJ/t)

(t/rok)

(ha)

štěpka

40

10

552

-

sláma

15

14

395

100

rychlerost. dřeviny

28

11

502

50

jednoleté rostliny

20

12

460

30

Zdroj spalující biomasu by sestával : -

ze dvou kotlů, většího cca 650 kW a menšího cca 150 kW (pro letní provoz, jen příprava TUV)

-

zásobníku biomasy dimenzované pro cca 7 denní provoz na max. výkon kotlů

-

zařízení na přípravu a dopravu biomasy do kotle


2003


Objem zásobníku (energie v palivu pro 7 denní provoz na max. výkon - 420 GJ) pro štěpku

190 m3

pro slámu

250 m3

pro rychlerost. dřeviny

140 m3

pro jednoleté rostliny

320 m3

Investiční náklady na CZT : - zdroj (4 mil. Kč/MW)

3,2 mil. Kč

- rozvody

2,5 mil. Kč

- stavba

1,0 mil. Kč

celkem

6,7 mil. Kč

Mzdové náklady na provoz CZT : 2 pracovníci (včetně soc. a zdrav. pojištění)

0,3 mil. Kč/rok

Opravy a údržba :

0,1 mil. Kč/rok

Náklady na vlastní spotřebu el. energie zdroje :

0,2 mil Kč/rok

(úprava a doprava biomasy 40 MWh/rok, oběhová čerpadla 12 MWh/rok ) Celkem roční provozní náklady bez paliva 1,0 mil. Kč/rok (z toho odpisy 0,4 mil. Kč/rok) Nákladová cena tepla bez paliva : 1 000 000 / 4 000 = 250 Kč/GJ Při uplatnění nevratné dotace na investice ze SFŽP (40%) by nákladová cena tepla bez paliva klesla na 213 Kč/GJ. Cena tepla v palivu (dle spalované biomasy)

40 – 100 Kč/GJ

Při celoroční průměrné účinnosti zdroje 75% by byla nákladová cena tepla z CZT u konečných spotřebitelů : bez dotace

303 – 383 Kč/GJ

s dotací SFŽP

266 – 346 Kč/GJ


2003


TEPELNÁ ELEKTRÁRNA NA SPALOVÁNÍ BIOMASY, 10 MWe

Předmětem projektu je výstavba tepelné elektrárny o instalovaném elektrickém výkonu 11,5 MW , která má být vybudována v areálu ČKD MOTORY a.s. Plotiště na severozápadním okraji města Hradec Králové. Palivem pro elektrárnu má být při ustáleném provozu rychlerostoucí plodina - krmný šťovík. Tato plodina má být dodávána z lokalit nejen v Královéhradeckém kraji ale i v jižních Čechách a jižní Moravě. Na začátku provozu, kdy nebude ještě dostatečná plocha oseta šťovíkem, bude spalována směs obilní slámy a šťovíku. Vyrobená el. energie bude dodávána nově vybudovanou přípojkou 110 kV v délce cca 2 km do rozvodny VČE a.s. 110 kV Všestary a odtud do veřejné sítě.

Popis navrženého opatření Navržená tepelná elektrárna na spalování biomasy sestává ze : -

skládky paliva – krmného šťovíku

-

dopravního systému paliva do dvou kotlů

-

dvou parních roštových kotlů

-

parního turbogenerátoru s kondenzační turbínou

-

vyvedení el. výkonu do sítě

Tepelná elektrárna je navržena s následujícími parametry : - instalovaný tepelný výkon kotlů

42 MW

- tlak a teplota páry

5,7 MPa / 510°C

- instalovaný elektrický výkon turbogenerátoru - spotřeba paliva (krmného šťovíku)

11,5 MW 79 200 t/r

- výhřevnost paliva

14 GJ/t

- výroba el. energie

80 500 MWh/r

- dodávka el. energie do sítě

70 000 MWh/r 107

RAEN s.r.o. Praha

2003


Příslib dodávek biomasy pro elektrárnu EKEZ s.r.o. u Hradce Králové Zemědělský subjekt, sídlo

příslib v t / r

ZESPO Písečná a.s., Písečná Družstvo Agricola, Bylany Kunvaldská a.s., Kunvald ZDERAZ, Proseč u Skutče SHR Dašek, Slavětín Z.A.S. Mlázovice Agro CZ Říkov, Česká Skalice ZEAS, Podhorní Újezd ZEM, Nový Bydžov Agropodnik Humburky SHR Farma Tichý, Záměl AKRA Jeníkovice (HK) ZOD Rasošky Zemědělské družstvo Králíky Zemědělské družstvo Libčany Zemědělské družstvo Ohnišov Slavonia, a.s. , Slavoňov Orlická s.r.o., Nebeská Rybná ZEAS Podorlicko, Trnov Beta-Agri, Černíkovice ZD Vlastníků, Tutleky SHR Seidl, Časy AGRA Ronov nad Doubravou Lovčická a.s., Lovčice SHR Hejzlar, Šonov Zemědělské družstvo, Dobruška AGRA Načešice FARMERS s.r.o., Burkoň, Poříčí Liponova a.s., Lipoltice Agrodružstvo Jeníkovice (Chrudim) Podchlumí a.s., Česká Rybná Farma Srch, Staré Hradiště Zemědělská a.s., Dřevíkov ZOD Stolany ZS J+V Slatiňany, Lukavice Náhořanská a.s., Nahořany V+H BETTA, Smidary Zemědělské družstvo, Miletín Agrodružstvo Provodov SHR Farma Lemberk, Dolany Volanická a.s., Volanice AGROS Kojice Zemědělské družstvo Chýšť, Vápno SHR Farma Dřeveš s.r.o. (Modr.) ZAS Roveň Zemědělské družstvo Mostek, Choceň CELKEM

720 1 200 300 600 240 500 360 240 1 500 300 400 500 100 2 000 350 88 1 630 50 400 1 250 240 180 3 600 480 350 500 1 200 4 100 2 000 1 700 600 600 110 275 240 528 2 400 300 1 200 100 840 1 200 2 400 730 200 800 39 601

oseto šťovíkem v roce 2003 25 ha

20 ha 10 ha 12 ha

2 ha

25 ha 18 ha 5 ha

30 ha 17 ha 30 ha

23 ha 10 ha 44 ha

6 ha 10 ha 10 ha 20 ha 2 ha

318 ha


2003


Palivo by bylo do skládky v elektrárně zaváženo v balících o hmotnosti 400 kg. Vzhledem k celoročnímu provozu elektrárny a omezené kapacitě skládky paliva v elektrárně (cca na 14 dní provozu), by muselo být palivo dodáváno kontinuálně během celého roku od smluvních dodavatelů (viz předchozí tabulka). Protože sklizeň šťovíku probíhá jednorázově jednou ročně, museli by dlouhodobější akumulaci tohoto paliva zajistit dodavatelé – smluvní zemědělské subjekty. Celkové investiční náklady na celý projekt byly stanoveny na 472 mil. Kč.

Ekonomie provozu elektrárny Náklady na palivo (1 100 Kč/t)

87,1 mil. Kč/r

Mzdové náklady (20 zaměstnanců)

7,0 mil. Kč/r

Opravy a údržba

13,9 mil. Kč/r

Režijní náklady (včetně likvidace popele)

10,0 mil. Kč/r

Tržby za dodávku el. energie do sítě (2,5 Kč/kWh)

175,0 mil. Kč/r

Rozdíl tržeb a nákladů

57,0 mil. Kč/r

Prostá návratnost

8,3 roku


2003


4.

HODNOCENÍ EKONOMICKY VYUŽITELNÝCH ÚSPOR Dostupný potenciál úspor ve spotřebě energie v kraji je souhrnem všech opatření

realizovatelných vzhledem k současnému stavu technického rozvoje a komerčně dostupných zařízení. Ekonomicky zdůvodnitelný potenciál energetických úspor je následně omezen na ta opatření, která zajistí úsporu energie při současném příznivém poměru vynaložených investičních a provozních nákladů na opatření a energeticky úsporných efektů vyjádřených ve finančních úsporách. Stanovení ekonomicky využitelných úspor je ovlivněno vnějšími ekonomickými podmínkami a tedy konkrétním scénářem státní energetické koncepce, který tyto podmínky v oblasti energetiky určuje. V této kapitole jsou specifikována opatření, která na základě současných ekonomických podmínek vykazují po jejich realizaci alespoň uspokojivý poměr finančních nákladů a výnosů. Dle konkrétního scénáře státní energetické koncepce, který bude v nejbližších letech preferován je potom možno podporovat ta úsporná opatření, která budou v rámci daných ekonomických podmínek vykazovat nejpříznivější ekonomické výsledky.


2003


4.1.

POTENCIÁL ÚSPOR U SPOTŘEBITELSKÝCH SYSTÉMŮ Dle rozboru spotřeby energie v kapitole 1.2 je spotřeba energie v bytové a terciární

sféře ekvivalentní spotřebě energie ve sféře průmyslové. Zatímco spotřeba energie v průmyslu je velmi různorodá z hlediska druhu výrobků a jejich množství, spotřeba energie v bytové a terciární sféře je vykazována na “unifikovaných” spotřebičích energie (vytápění, příprava TUV, el. spotřebiče). Proto následující skupina opatření na úsporu energie je specifikována především do bytové a terciární sféry, kde je možno lépe aplikovat „průřezová“ opatření.

Opatření pro snížení spotřeby energie - zlepšení tepelně izolačních vlastností budov - změna způsobu vytápění - měření a regulace dodávky tepla - snížení spotřeby el. energie - snižování měrné spotřeby energie na výrobek

Zlepšení tepelně izolačních vlastností budov u stávajících objektů - dodatečná izolace stěn a střech - výměna oken a dveří - snížení infiltrace utěsněním u nově budovaných objektů - obvodové stavební konstrukce nových objektů navrhovat a realizovat podle ČSN 73 0540 - Tepelná ochrana budov, případně její novelizace


2003


Opatření lze aplikovat nejen v bytové a terciární sféře ale též ve sféře průmyslové. Dosažitelný potenciál úspor se pohybuje podle druhu a rozsahu opatření v rozmezí cca 10 – 50%. Návratnost investičních prostředků vynaložených na tato opatření se pohybuje pro současné ceny energie v rozmezí cca 8 - 20 let. Všeobecně lze však doporučit aplikaci tohoto opatření na budovy jejichž tepelně izolační stav je nevyhovující a současně jsou vytápěny teplem o vyšší ceně. V takových případech je energetický i ekonomický efekt realizovaného opatření nejvýhodnější. Proto je nutno realizovat jednotlivá opatření postupně dle podílu energetické úspory a investičních nákladů.

Změna způsobu vytápění Jedná se prakticky pouze o větší a vyšší výrobní objekty v průmyslové a terciární sféře. Podstatné snížení spotřeby tepla na vytápění v tomto případě lze zajistit instalací sálavých panelů, nebo tzv. nivelátorů zajišťujících dodávku teplého vzduchu z prostoru pod střechou do přízemní pracovní zóny. Dosažitelný potenciál úspor se pohybuje v rozmezí cca 30 – 60%. Návratnost investičních prostředků vynaložených na tato opatření se pohybuje pro současné ceny energie v rozmezí cca 4 - 8 let.

Měření a regulace Je nutno zajistit nepřetápění vytápěných prostor, jak z hlediska výše teploty (snížení teploty vzduchu o 1°C představuje snížení spotřeby tepla o 6%), tak snížení vytápění na pouhé temperování, v období kdy prostor není využíván (např. tělocvičny ve školách). Další podstatné úspory lze dosáhnout snížením spotřeby teplé užitkové vody. Proto je možno doporučit tato opatření : - instalace termostatických ventilů na otopná tělesa - měřiče spotřeby tepla - rozdělovače topných nákladů - měřiče spotřeby teplé vody - zónové vytápění - ekvitermní programovatelná regulace vytápění 112 RAEN s.r.o. Praha

2003


Dosažitelný potenciál úspor se pohybuje v rozmezí cca 10 – 30%. Návratnost investičních prostředků vynaložených na tato opatření je podstatně kratší než v předchozím případě, obvykle se pro současné ceny energie pohybuje v rozmezí 1 – 5 let. Toto opatření je vhodné aplikovat v bytových domech a budovách průmyslové a terciární sféry, pro motivaci spotřebitelů tepla na úsporách. V rodinných domech s fakturačním měřením všech dodávaných forem energie je motivace na úsporách již automaticky zajištěna.

Snižování spotřeby el. energie - výměna žárovek za zářivky nebo výbojky - instalace nízkoenergetických spotřebičů (pračky, ledničky, výrobní stroje) Dosažitelný potenciál úspor se pohybuje v rozmezí cca 20 – 80%, podle druhu opatření. Návratnost investičních prostředků vynaložených na tato opatření se obvykle pro současné ceny energie pohybuje v rozmezí 1 – 5 let.

Snižování měrné spotřeby energie na výrobek Tohoto opatření lze dosáhnout : - záměnou stávajícího výrobního zařízení za jiné s nižší spotřebou - záměnou jednotlivých druhů energie - využitím odpadního tepla - změnou výrobních operací - změnou vyráběného sortimentu Jedná se o opatření v průmyslové, případně terciární sféře. Aplikace jednotlivých opatření a jejich rozsah je závislá na druhu výrobního zařízení a proto je velmi různorodá. Proto nelze všeobecně specifikovat ani úsporné energetické efekty, ani ekonomii těchto opatření. 113 RAEN s.r.o. Praha

2003


Možnost aplikace úsporných opatření u spotřebitelských systémů a stanovení výše potenciálu Vstupní údaje pro stanovení potenciálu úspor celková konečná spotřeba energie v kraji

30 800 TJ/r

z toho : vytápění

16 000 TJ/r

TUV

4 100 TJ/r

spotřeba el. energie bez el. en. na vytápění

9 200 TJ/r

teplo pro technologii

1 500 TJ/r

Zlepšení tepelně izolačních vlastností budov Opatření s působností na celém území kraje, převážně v bytové sféře, avšak částečně i ve sféře průmyslové a terciární. Dostupný potenciál vzhledem ke spotřebě tepla pro vytápění všech objektů v kraji a při průměrné výši úspory 40% lze stanovit na cca 6 400 TJ/r. Ekonomicky nadějný potenciál je stanoven při aplikaci u cca 20% budov (převážně bytových domů) na 1 280 TJ/r. Změna způsobu vytápění Týká se průmyslových závodů s většími a vyššími výrobními vytápěnými budovami. Pokud již není vhodný systém instalován (sálavé vytápění, nivelátory) je vhodné posoudit jeho výhodnost především v závodech s velkými zdroji tepla : ČKD MOTORY, Hradec Králové TANEX, Třebechovice pod Orebem AGS, Jičín RONAL, Jičín ZEMKO, Česká Skalice ČKD, Hronov RUBENA, Hradec Králové a Velké Poříčí STAVOSTROJ, Nové Město n. Metují GRAFITEC, Dobruška ŠKODA AUTO, Kvasiny 114 RAEN s.r.o. Praha

2003


ALFA, Solnice MONING – ELITEX, Týniště n. Orlicí KABLO, Vrchlabí TEXLEN, Rudník Dostupný potenciál při průměrné výši úspory 40% lze stanovit na cca 320 TJ/r. Ekonomicky nadějný potenciál lze při aplikaci u cca 25% budov stanovit na 80 TJ/r.

Měření a regulace Opatření s působností na celém území kraje, především v bytových domech. Dostupný potenciál vzhledem ke spotřebě tepla pro vytápění a přípravu TUV v kraji a při průměrné výši úspory 20% lze stanovit na cca 4 000 TJ/r. Ekonomicky nadějný potenciál lze však při aplikaci u cca 20% budov (především bytové domy) stanovit na 800 TJ/r.

Snižování spotřeby el. energie v domácnostech Opatření s působností na celém území kraje, především u osvětlení ale i u jiných el. spotřebičů, kromě topných (patří do zdrojů energie). Dostupný potenciál vzhledem ke spotřebě el. energie v domácnostech v kraji a při průměrné výši úspory 25% lze stanovit na cca 800 TJ/r. Ekonomicky nadějný potenciál lze však při aplikaci u cca 20% spotřebitelů stanovit na 160 TJ/r. Dostupný a ekonomicky nadějný potenciál úspor u spotřebitelských systémů (TJ/r) Druh opatření

Dostupný potenciál

Ekonomicky nadějný potenciál

Zlepšení tepelné izolace budov

6 400

1 280

Změna způsobu vytápění v průmyslu

320

80

Měření a regulace dodávky tepla

4 000

800

Snížení spotřeby el. energie v domácnostech

800

160

Celkem

11 520

2 320


2003


4.2.

POTENCIÁL ÚSPOR U VÝROBNÍCH A DISTRIBUČNÍCH SYSTÉMŮ

Potenciálu energetických úspor u výrobních systémů (zdrojů energie) je možno dosáhnout nejen snížením spotřeby paliv nebo el. energie dodávané na území kraje pro stávající zdroje energie (tepelné i elektrické), ale též vybudováním dalších zdrojů, které pro výrobu energie využívají buď obnovitelné zdroje energie (především biomasy) nebo vyrábějí energii s vyšší úrovní přeměny fosilního paliva (kombinovaná výroba tepla a el. energie v plynových kogeneračních jednotkách).

Zvýšení účinnosti využití paliv při výrobě tepla a el. energie záměnou kotlů za kotle s vyšší účinností - za modernější se stejným druhem paliva - za jiný druh paliva (uhlí za plyn) - za kondenzační kotle pravidelnou údržbou a opravami kotlů - čištění teplosměnných ploch - seřizování hořáků - zajištění těsnosti na straně spalin správným návrhem nových kotlů správným návrhem celkového instalovaného výkonu a skladbou výkonu vzhledem k průběhu odběru tepla během roku, tak, aby byly kotle provozovány při co nejvyšší účinnosti

kombinovanou výrobou tepla a el. energie (kogenerace) vhodným návrhem kogenerace do vhodných zdrojů, které v současné době vyrábí jen teplo


2003


Aplikace netradičních zdrojů energie spalování biomasy pro výrobu tepla a el. energie záměna přímotopných a akumulačních el. systémů za tepelná čerpadla

Snížení tepelných ztrát v rozvodech tepla zlepšení izolačních vlastností potrubí - výměna poškozené nebo provlhlé tepelné izolace - výměna čtyřtrubkových systémů za dvoutrubkové z přeizolovaného potrubí s předávacími stanicemi správné dimenzování světlosti potrubí - u nových systémů, dimenzovat světlost pro vyšší rychlosti proudění, avšak - s přihlédnutím k čerpací práci - u stávajících systémů, instalací tzv. letního potrubí o malé světlosti změna teplonosného media - záměna páry za horkou nebo teplou vodu (dovoluje – li to charakter spotřeby tepla a světlost potrubí vůči parametrům páry a rozdílu teplot vody z hlediska dosažení požadovaného výkonu)


2003


Možnost aplikace úsporných opatření ve výrobě a distribuci energie a stanovení výše potenciálu úspor

Výměna kotlů ve velkých a středních zdrojích Je doporučena záměna kotlů ve vybraných velkých zdrojích se záměnou druhu paliva a vyšší účinností, nebo se zachováním stávajícího druhu paliva ale výměnou za moderní konstrukci s vyšší účinností (fyzicky dožité kotle). U středních zdrojů je doporučena postupná výměna dožitých kotlů spalujících hnědé uhlí za moderní uhelné, nebo plynové kotle.

Stávající

Doporučené

Snížení spotřeby paliva

Název a lokalita zdroje výkon kotlů (MW) KOH-I-NOOR, Broumov 5,2 Broumovské strojírny, Hynčice 5,9 CUKROVAR, České Meziříčí 39 NUTRICIA, Opočno 11 ČEZ, TDK Dvůr Kr. n. L. 109 TIBA, Mostek 6 ČKD MOTORY, Hradec Králové 26 FOMA BOHEMIA, Hr. Králové 26,8 KRKONOŠ. SÝRÁRNY, Jičín 10 MAVE, Vršce 4,9 SAINT – GOBAIN, Kostelec n. O. 13,5 MONING-ELITEX, Týniště n.O. 12 HARPEN – TNA, Náchod 50 ZEMKO, Česká Skalice 18 KOVOPOL, Police n. Met. 8,7 STAVOSTROJ, Nové Město n.M. 23,2 DEVA, Nové Město n. M. 7,1 NOBYKO, Nový Bydžov 16,2 PROMIL, Nový Bydžov 12 TEPEL. HOSP., Rychnov n. Kn. 26,8 KOVEX VD, Rychnov n. Kn. 15 KDR – KOVODR. Rychnov n.Kn. 6 ČEZ, EPO2, Trutnov 400

druh paliva

spotřeba paliva (TJ/r) LTO 31,6 ZP 39,9 HU 289,2 TTO 100 HU 1467 HU 49,2 HU 95,4 ZP 64,7 ZP 27,1 LTO 61,5 ZP 67,1 HU 89,2 HU 1098 ZP 84,7 TTO 23,4 HU 129,2 ZP 34,1 TTO 16,9 ZP 101,6 HU 223,1 LTO 48,2 ZP 13,2 HU/CU 10341,2

výkon kotlů (MW) 5 6 39 9 109 4 14 26,8 10 5 13,5 10 50 18 5 14 7 6 12 24 8 3 400

druh paliva spotřeba paliva (GJ/r) ZP 28 ZP 38,5 HU 257,5 ZP 87,5 HU 1393,6 HU 43,8 ZP 70,5 ZP 62,5 ZP 26,2 ZP 54,5 ZP 64,8 ZP 65,9 HU 1065 ZP 81,8 ZP 20,5 ZP 95,4 ZP 32,9 TTO 15,9 ZP 98,1 ZP 164,8 ZP 42,7 ZP 12,7 HU/CU/DŘ 10341,2


2003

(TJ/r) 3,6 1,4 31,7 12,5 73,4 5,4 24,9 2,2 0,9 7 2,3 23,3 33 2,9 2,9 33,8 1,2 1 3,5 58,3 5,5 0,5 0


VĚZEŇ.SLUŽBA, M. Svatoň. AVON AUTOMOTIVE, Rudník TEXLEN - LENA, Rudník KABLO ELEKTRO, Vrchlabí ŠKO - ENERGO, Vrchlabí Celkem

2,7 15,9 24 17,7 36 948,6

HUTR ZP ZP ZP ZP

16,9 180 262,9 28,2 149,4 15132,9

2,7 16 24 5 36

ZP ZP ZP ZP ZP

12,5 173,9 253,9 27,2 144,3 14776130

Střední zdroje (při úplné náhradě uhelných kotlů plynovými) Správní obvod

Broumov Dobruška Dvůr Králové n. Lab. Hořice v Podkrkonoší Hradec Králové Jaroměř Jičín Kostelec n. Orl. Náchod Nová Paka Nové Město n. Met. Nový Bydžov Rychnov n. Kněžnou Trutnov Vrchlabí Celkem

snížení spotřeby uhlí (TJ/r) 7,8 20 37,7 50,2 110,3 56,2 132,2 84,4 40,7 88,1 14,5 49,2 15,9 34,6 8,7 750,5

zvýšení spotřeby plynu (TJ/r) 6,0 15,3 28,8 38,4 84,3 43,0 101,1 64,5 31,1 67,4 11,1 37,6 12,2 26,5 6,7 573,9

snížení spotřeby paliva (TJ/r) 1,8 4,7 8,9 11,8 26,0 13,2 31,1 19,9 9,6 20,7 3,4 11,6 3,7 8,1 2,0 176,6

výkon kotlů (MW) 1,4 3,6 6,8 9,1 19,9 10,1 23,9 15,2 7,3 15,9 2,6 8,9 2,9 6,2 1,6 135,5

Celkové snížení spotřeby primárních paliv navrženou výměnou kotlů ve velkých a středních zdrojích 533,4 TJ/r


2003

4,4 6,1 9 1 5,1 356,8


Pro stanovení spotřeby paliva z množství vyrobeného tepla byly použity následující průměrné celoroční účinnosti kotlů průměrné celoroční účinnosti kotlů HU LTO TTO ZP

stávající (%)

nové (%)

65 78 77 85

73 82 88

U tepláren TDK ve Dvoře Králové a TNA v Náchodě je stávající spotřeba energie v palivu udána provozovatelem teplárny. U TDK se předpokládá náhrada všech tří dožitých uhelných kotlů (celkem 109 MW) z roku 1955 a 1968 za nové uhelné kotle s účinností vyšší o 5% než stávající kotle. U TNA se předpokládá náhrada uhelného kotle 50 MW z roku 1969 za nový uhelný kotel (nebo rekonstrukce teplosměnných ploch stávajícího kotle), to bude mít za následek zvýšení účinnosti o 3% v porovnání se stávajícím kotlem. V případě EPO2 v Trutnově se nepředpokládá výměna nových kotlů z r. 1996 a 1998, ale jejich úprava pro možnost spalování dřeva ve směsi s uhlím v poměru 10% dřeva a 90% uhlí. U středních zdrojů spalujících hnědé uhlí je úspora energie v palivu stanovena za předpokladu úplné náhrady všech uhelných kotlů kotli plynovými. Velmi nízká poměrná úspora primární energie v palivu záměnou druhů spalovaných paliv je především důsledkem následujících faktů : - u zdroje s nejvyšší výrobou tepla, elektrárny EPO2 v Trutnově nedojde ke zvýšení účinnosti kotlů, ale jen náhradě části uhlí dřevem - u dalších dvou největších zdrojů TDK a TNA dojde po výměně (nebo rekonstrukci) kotlů jen k nevýraznému zvýšení účinnosti – o 5% resp. 3%

Stanovení investičních nákladů na výměnu kotlů z měrných inv. nákladů : cca 2,0 mil. Kč/MW plynové a TTO kotle do výkonu cca 20 MW včetně plynové přípojky cca 3,5 mil. Kč/MW uhelné do výkonu cca 20 MW včetně zauhlování, odstruskování a odpopílkování cca 5,0 mil. Kč/MW uhelné granulační včetně zauhlování, odstruskování a odpopílkování 120 RAEN s.r.o. Praha

2003


Výkony nově instalovaných kotlů a investiční náklady Kotle plynové TTO uhelné roštové uhelné granulační Celkem

(MW) 410 6 94 108 618

mil. Kč 820 12 328 540 1700

Uvedená celková úspora primárního paliva v důsledku výměny kotlů ve velkých zdrojích je vyvolána snahou o zajištění spolehlivosti zdrojů tepla. Navrženou výměnu nelze tedy posuzovat jen z ekonomického hlediska, jedná se prakticky o náhradu dožitých zařízení. Výměna kotlů všech uhelných kotlů ve středních zdrojích (bez ohledu na stáří a fyzický stav) je brána jako dostupný potenciál. Ekonomicky nadějný potenciál je následně stanoven na 60% dostupného. U tohoto opatření je tedy dostupný potenciál 530 TJ/r a ekonomicky nadějný potenciál je stanoven na 460 TJ/r.

Aplikace kombinované výroby tepla a el. energie (kogenerace) ve velkých a středních zdrojích Kombinovaná (společná) výroba tepla a el. energie zajišťuje značnou úsporu primárních paliv (až 40%) v porovnání s oddělenou samostatnou výrobou tepla a el. energie. Kogeneraci lze aplikovat na území celého kraje do vhodných stávajících nebo nových zdrojů – jedná se prakticky pouze o velké a střední zdroje. Pro zajištění uspokojivé ekonomie provozu kogeneračního zařízení je nutno, aby

zdroj splňoval určité podmínky a aby

kogenerační zařízení bylo vhodně navrženo (z hlediska jmenovitého výkonu) a vhodně provozováno (denní a roční harmonogram provozu). U nově budovaných zdrojů, nebo při rekonstrukci stávajících zdrojů s tepelným výkonem vyšším než 5 MW je dle zákona č.406/2000 Sb. nutno vždy posoudit možnost aplikace kombinované výroby.


2003


Vzhledem k velmi širokému a neznámému rozsahu provozních podmínek velkých a středních zdrojů na území kraje nelze jednoznačně stanovit kam by bylo kogenerační zařízení vhodné instalovat. Dimenzování kogenerační jednotky pro dané provozní podmínky zdroje, kde má být instalována je podřízeno požadavku zajištění příznivější ekonomie provozu teplárny (s kog. jednotkou) v porovnání s pouhou výtopnou (bez kog. jednotky). Je třeba si uvědomit, že měrné investiční náklady na kogenerační jednotku produkující elektrický a tepelný výkon jsou mnohonásobně vyšší než na kotelní zařízení o stejném tepelném výkonu. Pro ekonomické hodnocení provozu kog. zařízení je nutno posuzovat odděleně parní kogeneraci, která má nízký poměr vyráběné el. energie vůči teplu, ale páru je možno kromě plynu též vyrábět z levnějšího paliva (uhlí, těžký topný olej, spalitelné odpady). Naproti tomu plynová kogenerace může spalovat pouze dražší zemní plyn (avšak též bioplyn, dřevoplyn nebo jiné odpadní plyny), poměr vyrobené el. energie vůči teplu je však mnohem vyšší. Protože ve většině velkých zdrojů s výrobou páry o vyšších parametrech je již parní soustrojí (protitlaké nebo kondenzační odběrové) instalováno, je možno další instalace kogeneračních zařízení předpokládat především ve zdrojích tepla spalujících zemní plyn – kogenerační jednotky s plynovými motory. Dostupný potenciál úspory primárního paliva je možno stanovit z celkového instalovaného výkonu velkých a středních plynových zdrojů 1050 MW (bez KRPA Hostinné, kde je již plynová kogenerace provozována a se zanedbáním provozu několika malých kog. plynových jednotek v některých zdrojích CZT). Instalovaný elektrický výkon kogeneračních jednotek, které by byly instalovány do plynových zdrojů tepla je možno – pro zajištění jejich ekonomického provozu - stanovit z podmínky celoročního využití vyrobeného tepla v těchto jednotkách. Za předpokladu běžného provozu většiny zdrojů s dodávkou tepla prakticky pouze pro vytápění a přípravu TUV, je možno minimální letní tepelný výkon zdrojů brát cca 20% max. zimního výkonu. Pro kog. jednotky s plynovým motorem je pro střední výkonovou velikost podíl tepelného a elektrického výkonu cca 1,4. Celkový el. výkon instalovaných kogeneračních jednotek by tedy byl cca 150 MW (1050 . 0,2 / 1,4). Úspora primárního paliva aplikací kogenerační jednotky s plynovým motorem při porovnání s výrobou el. energie v klasickém kondenzačním cyklu je cca 6 GJ/MWhe.


2003


Dostupný potenciál při provozu kog. jednotek s ročním využitím instalovaného výkonu cca 5 000 h/r by byl tedy 4 500 TJ/r (150 . 5000 . 6 /1000). Ekonomicky nadějný potenciál úspory primárních paliv je v důsledku reálného ekonomického stimulu pro instalaci kogenerace brán cca 20% z dostupného, t.j cca 900 TJ/r.

Aplikace netradičních a obnovitelných zdrojů energie Z netradičních a obnovitelných zdrojů lze na základě ekonomie provozu a využití potenciálu v kraji (viz kapitola 3.0) doporučit pro realizaci především využití biomasy a tepelných čerpadel. Tím dojde k úspoře klasických paliv (využití biomasy) a el. energie v přímotopném a akumulačním odběru (tepelná čerpadla). Biomasa Spalování biomasy je vhodné podporovat především v oblastech kraje, které nejsou zatím plynofikovány a vzhledem k lokálním podmínkám (poměr vzdálenosti od stávajících plynovodů a potenciální spotřeby plynu) nemá VČP a.s. zájem tyto oblasti plynofikovat. Na území kraje je však mnoho obcí, které také zatím nejsou plynofikovány, ale VČP a.s. má zájem je plynofikovat. Protože v poslední době klesá zájem o plynofikaci vzhledem k vývoji ceny zemního plynu, je možno v těchto obcích také, alespoň částečně, uvažovat o spalování biomasy jako alternativy k zemnímu plynu. Přehled zatím neplynofikovaných obcí Správní obvod Broumov Dobruška Dvůr Králové n. Lab. Hořice v Podkrkonoší Hradec Králové Jaroměř Jičín

zájem VČP o plynofikaci 4 14 21 16 5 4 56

nezájem VČP o plynofikaci 4 7 0 0 0 0 0


2003


Kostelec n. Orl. Náchod Nová Paka Nové Město n. Met. Nový Bydžov Rychnov n. Kněžnou Trutnov Vrchlabí Celkem

13 16 2 11 0 14 12 6 194

0 3 0 1 0 0 7 0 28

Jako zdroj biomasy je z ekonomického hlediska vhodné dát přednost odpadní biomase ve všech formách před jejím pěstováním pro spalování. Odpadní biomasa ve formě dřevního odpadu je z velké většiny spalována v místě jejího vzniku – především u dřevozpracujících provozů (viz přehled stávajícího využití biomasy v kapitole 3.0). Kromě nevyužitého dřevního odpadu jako další odpadní biomasu je tedy možno uvažovat slámu (obilní nebo řepkovou). Dále je možno spalovat dřevní odpad ze základní úpravy dřeva na území lesních závodů – např. z odkornění – který není využíván pro jiné účely (např. prodej kůry pro využití při pěstování rostlin). Připravovaná aktivita EPO2 na spalování biomasy ve směsi s uhlím s předpokládanou spotřebou biomasy až 100 000 t/r je motivována možností prodeje takto vyrobené el. energie za velmi výhodnou cenu 2,5 Kč/kWh (dle cenového rozhodnutí ERÚ č.1/2002 z 27.11.2001). Pro srovnání uvádíme, že stávající celkové množství spalované biomasy ve velkých a středních zdrojích v kraji činí 52 800 t/r. Z tohoto množství je ve dvou největších zdrojích v závodech ALFA Solnice a PIANA Týniště nad Orlicí spalováno 33 250 t/r. Nárůst dalšího množství biomasy pro spálení v množství cca 100 000 t/r bude tedy pravděpodobně obtížné zajistit, vzhledem k další připravované akci na území kraje pro využití biomasy na výrobu el. energie s předpokládanou vysokou spotřebou – cca 80 000 t/r (část tohoto množství však bude dodávána z oblastí mimo území Královéhradeckého kraje). Jedná se o výstavbu elektrárny spalující biomasu (zpočátku slámu, později šťovík) situovanou do areálu ČKD MOTORY u Hradce Králové, kterou bude provozovat společnost EKEZ s.r.o. v Hradci Králové. Elektrárna pracující v kondenzačním cyklu bude mít instalovaný el. výkon 11,5 MW a bude dodávat do sítě 70 000 MWh/r el. energie. Podrobnější informace o elektrárně jsou v kapitole 3.0.


2003


Nákladové ceny tepla vyrobeného z biomasy u systémů CZT v malých obcích (cca 300 – 800 obyvatel) se pohybují v rozsahu cca 250 – 380 Kč/GJ (viz kapitola 3) V případě spalování paliva v malých lokálních kotlích je cena nižší, cca 200 – 300 Kč/GJ v důsledku úspory odpisů za investici na rozvody CZT, mzdové náklady a el. energii na oběhová čerpadla. Tyto nákladové ceny tepla platí pro cenu tepla v palivu v rozsahu 40 – 100 Kč/GJ. Měrné investiční náklady na systém CZT se zdrojem spalující biomasu se pohybují (dle délky a složitosti rozvodů) v rozsahu cca 4 – 8 mil. Kč/MW instalovaného tepelného výkonu. Celkový možný energetický potenciál v biomase pěstované na území kraje pro účely spalování a odpadní slámy a lesních odpadů byl stanoven (dle kapitoly 3) na cca 15 200 TJ/r. Dostupný potenciál úspor primárních fosilních paliv s respektováním stávajícího již spalovaného množství biomasy je tedy cca 15 800 TJ/r. Protože tohoto potenciálu nebude zcela využito jsou pro základní bilanční rozvahy uvedeny směrné hodnoty pro dodávku tepla pomocí CZT (vytápění a TUV) se spalováním biomasy pro 1 000 bytů : dodávka tepla

50 000 GJ/r

instalovaný výkon zdroje

7 MW


28 – 42 mil. Kč

Ekonomicky nadějný potenciál k roku 2022 je brán ve výši 2 500 TJ/r, přičemž podíl EPO2 se předpokládá 1 200 TJ/r (vytěsnění hnědého uhlí spalováním 100 000 t/r biomasy), podíl EKEZ 800 TJ/r (výroba el. energie na území kraje navíc, tedy úspora primárních paliv z celospolečenského hlediska) a ostatních aktivit celkem 500 TJ/r (výroba tepla spalováním biomasy pro 10 000 bytů)


2003


Tepelná čerpadla V současné době nelze stanovit budoucí míru zájmu o tepelná čerpadla jak v bytové, tak v průmyslové a terciární sféře. Úroveň úspor energie aplikací tepelných čerpadel a nutné investiční a provozní náklady jsou pro ilustraci stanoveny pro typické instalace v následující tabulce pro tyto podmínky : - měrné investiční náklady jsou vztaženy na topný výkon TČ 1 MW - v RD a BD se předpokládá TČ zapojené bivalentně s elektrokotlem pro krytí špiček v odběru el. energie (inst. výkon TČ 65%. inst. výkon elektrokotle 35% max. příkonu domu), cena el. energie 1,15 Kč/kWh - příprava TUV se předpokládá cca 20 hod/den s využitím akumulačních nádrží - u průmyslových aplikací se předpokládá dvousměnný provoz - u TUV a PRŮM je teplem z TČ nahrazován zemní plyn v ceně 0,6 Kč/kWh, cena el. energie pro TČ je 1,25 Kč/kWh Symboly :

RD

rodinný domek, TČ pro vytápění a ohřev TUV

BD

bytový dům, TČ pro vytápění a ohřev TUV

TUV

ohřev jen TUV v BD nebo zdroji CZT

PRŮM

ohřev technologického media (voda,vzduch) RD

BD

TUV

PRŮM

Měrné investiční náklady

(mil. Kč)

20

10

6

7

Topný faktor

(-)

3

3

3,5

4,5

Využití instalovaného výkonu

( h/r )

2600

2600

7000

4000

Spotřeba el. energie

(MWh/r)

867

867

2000

889

Výroba tepla

(GJ/r)

9360

9360

25200

14400

Zisk z výroby tepla

(mil. Kč/r)

3,0

3,0

4,2

2,4

Náklady na el. energii

(mil. Kč/r)

1,0

1,0

2,5

1,1

Zisk - náklady

(mil. Kč/r)

2,0

2,0

1,7

1,3

Návratnost

(r)

10,0

5,0

3,5

5,4


2003


Na základě hodnot uvedených v tabulce je instalace tepelných čerpadel (kromě rodinných domů na základě aktivity soukromých majitelů) doporučována především v oblasti vyšších výkonů s nižšími měrnými investičními náklady. Aplikaci tepelných čerpadel lze předpokládat nejvyšší v bytové sféře, podstatně méně ve sféře průmyslové a terciární. V bytové sféře lze teoreticky tepelná čerpadla instalovat do všech rodinných a bytových domů, které mají instalován dostatečný el. příkon. Na území kraje se tedy jedná o desetitisíce objektů. Instalaci tepelných čerpadel je možno uvažovat i do zdrojů CZT, především pro předehřev TUV – jedná se pouze o systémy CZT s centrální přípravou TUV (čtyřtrubkový rozvod TUV). V průmyslové sféře lze uvažovat instalaci tepelných čerpadel pouze do závodů s ohřevem vyššího množství vody nebo vzduchu, přičemž toto medium je po využití v technologii ze závodu vypouštěno o teplotě vyšší než je teplota okolí. Na území kraje se jedná především o textilní úpravárenské závody, mlékárny, koželužny a zemědělské závody (především živočišná výroba). V terciární sféře je vhodné přednostně tepelná čerpadla navrhovat do nemocnic, méně do škol a úřadů v důsledku nízkého časového využití a nízké spotřeby TUV. Doposud zmiňované aplikace tepelných čerpadel byly posuzovány z hlediska ekonomické výhodnosti jejich provozu. Ekonomická výhodnost náhrady stávajícího způsobu výroby tepla tepelným čerpadlem však nemusí automaticky zajistit též výraznější úsporu primárního paliva. Z tohoto hlediska je nutno zcela jednoznačně rozlišovat zda tepelné čerpadlo nahrazuje - jiný způsob výroby tepla pomocí el. energie (přímotopy, akumulační kamna) - výrobu tepla pomocí zemního plynu nebo jiného paliva Při výrobě tepla v el. přímotopech nebo akumulačních kamnech je množství energie přivedené v el. energii a vyrobeného tepla prakticky stejné – „topný“ faktor je 1,0. Při náhradě těchto zařízení tepelným čerpadlem s topným faktorem cca 3,0 jsou tedy ušetřeny dvě třetiny el. energie při stejné výrobě tepla. Úspora primárního paliva při aplikaci tepelného čerpadla tedy také činí dvě třetiny původního množství paliva na výrobu el. energie. Při výrobě tepla pomocí spalování fosilního paliva odpovídá spotřeba primárního paliva množství vyrobeného tepla a účinnosti kotle. Např. při spalování zemního plynu s celoroční účinností cca 85% je pro výrobu 1 GJ tepla nutno spotřebovat 1,18 GJ primárního paliva. 127 RAEN s.r.o. Praha

2003


Při náhradě plynového kotle tepelným čerpadlem provozovaným s průměrným topným faktorem 3,0 je spotřeba primárního paliva Spp na výrobu 1 GJ tepla : Spp = 1 / (3,0 x 0,29) = 1,15 GJ V uvedené bilanci je nutno respektovat celkovou účinnost výroby el. energie z primárního paliva včetně ztrát v přenosu (29%) mezi elektrárnou a tepelným čerpadlem. Je tedy evidentní, že při náhradě plynového kotle tepelným čerpadlem bude úspora primárního paliva zcela zanedbatelná. Při náhradě jiného paliva spalovaného s nižší účinností (uhlí, dřevo) by byla úspora vyšší, taková aplikace tepelného čerpadla je však ekonomicky neatraktivní vzhledem k nízké ceně takového paliva. Na základě uvedených faktů je tedy evidentní, že úspory primárních paliv lze dosáhnout pouze v případě, že tepelné čerpadlo nahradí el. přímotopné nebo el. akumulační vytápění. Dle údajů v kapitole 2.1 je spotřeba el. energie pro výrobu tepla (vytápění a příprava TUV) v domácnostech 997 TJ/r. Spotřeba el. energie v průmyslové a terciární sféře pro vytápění a přípravu TUV je odhadnuta ve výši 200 TJ/r Při úplné náhradě stávajících elektrotopných systémů tepelnými čerpadly (s průměrným topným faktorem 3) by úspora el. energie činila tedy cca 790 TJ/r a celkový instalovaný el. příkon tepelných čerpadel by činil cca 70 MW. Tyto hodnoty lze tedy brát jako dostupný potenciál úspor. Ekonomicky nadějný potenciál k roku 2022 je stanoven jako 30% dostupného, tedy 320 TJ/r ve snížení spotřeby el. energie. (Úspora primárního paliva odpovídající tomuto množství el. energie je však při její výrobě v kondenzačním cyklu 1 100 TJ/r).


2003


Snížení tepelných ztrát v rozvodu tepla Celkový dostupný potenciál ve snížení ztrát rozvodů tepla v rámci celého kraje je stanoven při průměrném snížení stávajících ztrát o 20% na cca 1500 TJ/r. Ekonomicky nadějný potenciál 380 TJ/r je stanoven pro vybrané rozvody tepla, jejichž stávající vyšší tepelné ztráty je ekonomicky výhodné snížit vhodnou rekonstrukcí. Jedná se o následující navržené rekonstrukce. Město Broumov Rozvody v soustavě CZT na sídlišti Křinice (inst. výkon zdroje 4,0 MW) jsou staré 30 let. Rozvody jsou čtyřtrubkové a jsou průběžně opravované, tepelná ztráta činí cca 7%. Především z důvodů spolehlivosti dodávky tepla pro obyvatelstvo je navržena rekonstrukce těchto rozvodů na předizolovanou dvoutrubku s předávacími stanicemi. Investiční náklady jsou stanoveny na cca 12 mil. Kč. Město Dvůr Králové nad Labem Rozvody v soustavě CZT jsou staré až 48 let, jejich celková délka činí 23 km. V současné době je max. dodávka tepelného výkonu do CZT cca 70 MW. V důsledku snižování množství dodávaného tepla za posledních 10 let, se tepelné ztráty zvýšily z cca 15% na cca 25%. Způsob případné kompletní rekonstrukce rozvodů je možno upřesnit až po rozhodnutí, zda bude dodáváno teplo do závodu Zálabí a Vorlech podniku TIBA. V případě, že by TIBA ukončila činnost bez náhrady, tj. odběru tepla pro podobné technologie vyžadující technologickou páru, je možno případně CZT zajistit i pomocí horkovodních nebo teplovodních rozvodů. Při zachování provozu TIBY Postupná výměna parních rozvodů za parní vakuové v průběhu období cca 15 let Celkové náklady na úplnou rekonstrukci cca 150 mil. Kč


2003


Při likvidaci podniku TIBA bez náhrady se spotřebou technologické páry Var.I Vybudování nových horkvodních rozvodů v centru města s předávacími stanicemi v zásobovaných objektech. Rekonstrukce zdroje – výměna olejových hořáků na 3 kotlích spalujících LTO z roku 1982 (celkový instalovaný výkon 15,6 MW) na dvoupalivové hořáky ZP/LTO. Případná likvidace uhelných kotlů z r. 1955 a 1968 (celkový instalovaný výkon 108 MW). Posouzení a případná instalace kogenerační jednotky (jednotek) s plynovým motorem o celkovém instalovaném el. výkonu do 5 MW (limitní výkonová hodnota pro vyšší výkupní cenu el. energie do distribuční el. sítě, viz nařízení ERÚ). Výstavba lokálních plynových zdrojů tepla pro odběratele mimo centrum města (nemocnice, ZOO). Celková investiční náklady na horkovodní rozvody včetně PS cca 150 mil. Kč. Celkové investiční náklady na rekonstrukci a výstavbu nových zdrojů mimo centrum města cca 60- 140 mil. Kč, horní hranice platí při instalaci kogenerační jednotky. Celkové investiční náklady na Var.I cca 210 – 290 mil. Kč. Var.II V centru města vybudovat plynové teplovodní kotelny (90/70°C) s dodávkou tepla pomocí stávajících čtyřtrubkových rozvodů (v dalších cca 15 letech). Výstavba lokálních plynových zdrojů tepla pro odběratele mimo centrum města (nemocnice, ZOO). Celková investiční náklady na plynové teplovodní kotelny cca 60 mil. Kč. Celkové investiční náklady na rekonstrukci a výstavbu nových zdrojů mimo centrum města cca 60 mil. Kč. Celkové investiční náklady na Var.II cca 120 mil. Kč – po 15 letech další náklady na rekonstrukci stávající čtyřtrubkové soustavy v centru města. Město Týniště nad Orlicí Rozvody ve dvou soustavách CZT („U Dubu“ a „Střed“) jsou staré 38 a 23 let a jsou za hranicí své životnosti. Instalované tepelné výkony zdrojů jsou 2,3 MW („U Dubu“) a 1,8 MW („Střed“).


2003


Je navržena rekonstrukce za čtyřtrubkové přeizolované rozvody, akce je již projekčně připravena. Investiční náklady jsou stanoveny v soustavě „U Dubu“ na 7 mil. Kč a u soustavy „Střed“ na 4 mil. Kč.

Město Vamberk Vybudování tepelné přípojky ve městě Vamberk z uhelného zdroje závodu ESAB do plynového zdroje CZT „Struha“ pro dodávku tepla do stávajících sídlišť a pro novou výstavbu. Přípojka je navržena pro využití předimenzovaného výkonu ekologizovaného uhelného zdroje se současným podstatným snížením ceny tepla pro obyvatelstvo.

Přípojka by byla realizována jako teplovodní o parametrech : spojovací potrubí ESAB – zdroj CZT „Struha“ DN 250 o délce cca 1,5 km potrubí zdroj CZT „Struha“ – nová výstavba, DN 150 o délce cca 0,5 km okruhové potrubí cca DN 50 - 100, dle umístění bytových a rodinných domů nové výstavby o délce cca 1 km Po realizaci tohoto opatření by bylo dosaženo : zvýšení stávající dodávky tepla ze zdroje ESAB s.r.o. o 48 600 GJ/r tj. o 33%, zvýšení max. dodávaného výkonu zdroje ESAB o 8,2 MW tj. o 75%, Změna bilance v dodávce paliv a el. energie : snížení spotřeby zemního plynu o 1 550 000 m3/r zvýšení spotřeby hnědého uhlí o 3 600 t/r zvýšení spotřeby el. energie na oběhová čerpadla o 300 MWh/r Investiční náklady na opatření : vybudování teplovodní přípojky ESAB – Struha

13 mil. Kč

vybudování teplovodní přípojky Struha – Nová výstavba a teplovodních rozvodů

7 mil. Kč

Celkem IN

20 mil. Kč


2003


Město Trutnov a okolí Rozvody v soustavě CZT se zdrojem v elektrárně EPO2 pomocí parní a horkovodní větve zásobují nejen město Trutnov, ale i široké okolí. Celková délka parních rozvodů činí 38 km, horkovodních rozvodů 34 km. Rozvody jsou průběžně opravovány, výměnou vybraných úseků za předizolované nebo parní vakuové potrubí. Je připravován přechod parovodů Krkonoše, Poříčí a Radvanice na horkovody. Alternativně je zásobování Radvanic posuzováno z lokálního zdroje na biomasu, který by zajišťoval základní zatížení. Špičky v odběru tepla by byly kryty z elektrokotle napájeného el. energií vyrobenou v EPO2. Je posuzována výstavba záložních zdrojů pro lokality odběru z horkovodu Trutnov a Úpice, z důvodů zvýšení spolehlivosti dodávky tepla – rozvody jsou staré 30 let. Dodávka tepla z horkovodu Úpice a parovodu Krkonoše má být zahušťována připojováním dalších odběratelů na trase rozvodů.

Město Vrchlabí Plánované rozšíření stávající soustavy CZT pro zásobování teplem další nové zástavby na Liščím kopci a oblasti směrem do centra města zajistí zvýšení stávající dodávky tepla až o 50% . Investiční náklady na rozšíření CZT jsou stanoveny na cca 6 mil. Kč.

Dostupný a ekonomicky nadějný potenciál úspor u výrobních a distribučních systémů (TJ/r) Druh opatření

Dostupný potenciál

Ekonomicky nadějný potenciál

Výměna kotlů

530

460

Kombinovaná výroba tepla a el. energie

4 500

900

Spalování biomasy

15 800

2 500

Tepelná čerpadla

790

320

Snížení tepelných ztrát rozvodů

1500

380

Celkem

22 820

4 560


2003

3. HODNOCENÍ VYUŽITELNOSTI OBNOVITELNÝCH A NETRADIČNÍCH ZDROJŮ ENERGIE

Recommend Documents