ENERGETICKÁ STUDIE. projektu změny způsobu zásobování teplem obce Pražmo. Ing. Jiří NEZHODA, Ph.D. VŠB TU Ostrava

ENERGETICKÁ STUDIE projektu změny způsobu zásobování teplem obce Pražmo

Ing. Jiří NEZHODA, Ph.D. VŠB – TU Ostrava


IDENTIFIKAČNÍ ÚDAJE Objednatel studie : Obec Pražmo, Pražmo 153, 739 04 Pražmo Zástupce: Marek Kaniok, DiS - starosta Zpracovatel studie: Ing. Jiří NEZHODA, Ph.D. Bludovická 5/757, HAVÍŘOV IČO: 70642648 DIČ: CZ 7508065191 energetický auditor: č.osvědčení 34 zapsaný v Seznamu energetických auditorů, podle § 11 odst.1 písm. g) zákona č.406/2000 Sb. o hospodaření energií tel: 605 756 970, 596 994 238 e-mail: [email protected] Předmět studie: Studie změny zásobování teplem obce Pražmo má cílem je zmapovat současný stav energetického hospodaření obce Pražmo, identifikuje potenciál energetických a environmentálních úspor při změně způsobu zásobování teplem a teplou vodou, navrhne energetický zdroj s přihlédnutím k místním podmínkám a možnostem financování. Zároveň zjistí zajištění dostatečného množství paliva pro navržený způsob vytápění. V úvahu připadá centralizovaný způsob vytápění: vybudování systému centralizovaného zásobování teplem pro zásobování objektů v majetku obce, bytových domů a rodinných domů. Výstupem studie bude stanovení optimální varianty způsobu zásobování teplem obce Pražmo.


2


Úvod

Důvodem uvažované změny způsobu zásobování teplem obce Pražmo je především nutnost omezit produkci škodlivin z lokálních zdrojů na území obce.

Záměrem energetické studie je navrhnout a posoudit různé koncepce budoucího zásobování obce Pražmo teplem, včetně posouzení vhodnosti vybudování centrálního systému zásobování teplem. Součástí koncepce je také vyhodnocení využití technologie využívající jako palivo biomasu v rámci budování nové centrální kotelny. Při navrhování jednotlivých variant bylo bráno v úvahu i vytvoření podmínek pro financování ze zdrojů z OPŽP případně dalších zdrojů.


3


1 VÝCHOZÍ PODMÍNKY •

Obec Pražmo se nachází 11 km jihovýchodně od města Frýdek – Místek, rozloha 355 ha, přičemž 22 ha tvoří lesy, obec je součástí CHKO Beskydy.

•

Obec Pražmo leží v kotlině, obklopené horskými hřebeny s rozsáhlými porosty. Střed obce leží v nadmořské výšce 435 m n.m. V zimním období se projevují výrazné inverzní situace s vysokým znečištěním ovzduší, především z lokálních zdrojů.

•

Zástavba RD, bytových domů a provozoven se soustředila v údolí řeky Morávka, kde je většina budov. Obec má 989 obyvatel.

•

Území obce bylo částečně plynofikováno. Vzhledem k nárůstu cen zemního plynu však proběhnul návrat k vytápění pevnými palivy i v již plynofikovaných objektech. Bytové domy jsou vytápěny z centrální plynové kotelny.

Pro účel stavby nové centrální kotelny byly respektovány tyto technicko-ekonomické předpoklady: •

Znalost skutečné budoucí spotřeby tepla, odpovídající spotřebě při špičkovém a minimálním tepelném zatížení v ročních obdobích. Tím lze určit velikost a počet tepelných zdrojů.

•

Volba druhu biopaliva, a to s ohledem na místní poměry využitím dřevní hmoty ve formě štěpky, pilin, energetických rostlin (šťovík, sláma) apod. Fytomasa se získá z vlastních zdrojů nebo z lesních a dřevařských závodů.

•

Zajištění dodávek zvoleného paliva na předpokládanou životnost zařízení.

•

Pro případ neplánovaného nedostatku původního paliva uvažovat o palivu náhradním.

•

Po vyjasnění problematiky paliva je možno specifikovat typ spalovacího zařízení s vyhovující spalovací, příp. zplyňovací technologií výroby tepla.

•

Volba způsobu dopravy a přípravy paliva a to od zdroje k uživateli, typ skládky a vlastní doprava k zařízení a způsob dávkování.

•

Ekonomické zhodnocení nákladů investiční povahy a provozních nákladů.

•

Splnění ekologických požadavků pro malé a střední zdroje znečištění ve smyslu legislativy ČR (emise, odpady).

•

Finanční zajištění výstavby nové jednotky, vyžadující využití dotační politiky pro využívání obnovitelných zdrojů – biomasy.


4


1.1 Správní členění a obyvatelstvo Název obce:

Pražmo

Kód obce:

568 813

Rok založení:

1777

Celková rozloha :

355 ha

z toho lesní půda:

224 ha

Počet obyvatel:

989

Počet podnikatelských subjektů:

177

Počet bytových domů

12 (115 b.j.)

Počet rodinných domů

120

1.2 Podklady pro zpracování energetické studie -

-

-

Územní energetická koncepce Moravskoslezského kraje, vydaná opatřením Krajského úřadu Moravskoslezského kraje č.j.: ŽPZ/7727/04 ze dne 24. 8. 2004; Územní plán obce Pražmo ÚPN VÚC Beskydy (T-PLAN Praha – dokument byl schválen usnesením vlády České republiky č. 298 ze dne 25. 3. 2002, včetně jeho schválené Změny č. 1 a 2; Plán odpadového hospodářství Moravskoslezského kraje (FIFE, a.s., září 2003), schválený Zastupitelstvem Moravskoslezského kraje dne 30. 9. 2004; Program snižování emisí a imisí znečišťujících látek do ovzduší Moravskoslezského kraje, vyhlášený nařízením Moravskoslezského kraje č. 1/2004; Plán rozvoje vodovodů a kanalizací Moravskoslezského kraje (Sdružení firem KONEKO Ostrava, spol. s r.o. a VODING Hranice spol. s r.o., květen 2004), schválený Zastupitelstvem Moravskoslezského kraje dne 30. 9. 2004; Znečištění ovzduší na území České republiky v roce 2006 - tabelární přehled (Český hydrometeorologický ústav Praha, 2007);


5


1.3 Sídelní struktura Stávající struktura osídlení je dána dlouhodobým vývojem , který byl ovlivněn především přírodními podmínkami. Záměrem obce Pražmo je rozšíření možností výstavby zejména rodinných domů na nově vymezené zastavitelné plochy navazující na zastavěné území a zajištění jejich obsluhy z veřejné dopravní a technické infrastruktury.

Obr. č. 1 Letecký pohled na obec PRAŽMO

1.4 Geografické a klimatické údaje Z regionálního pohledu náleží obec do provincie Západní Karpaty, oblast Západobeskydského podhůří – Frýdecká pahorkatina. Obec Pražmo leží v bývalém okrese Frýdek - Místek v oblasti na přechodu mezi podnebím oceánským a vnitrozemským a má vyrovnané vlivy pevninského a oceánského podnebí. Klimatické podmínky jsou ovlivňovány rozsáhlým horským masivem Beskyd a jeho směrem napříč větrům, které přinášejí srážky. Převážná část území okresu je na návětrné straně Beskyd a patří mezi nejdeštivější oblasti v celé České republice.

1.5 Směr a rychlost větru Směr a rychlost větru jsou dominujícími meteorologickými charakteristikami, které mají rozhodující podíl na stabilitě přízemní vrstvy atmosféry a na transportu cizorodých látek obsažených v troposféře. Podílí se na difúzi lokálního měřítka i na transportu škodlivin globálního charakteru. Převládající proudění přichází ze západních směrů, což je dáno zejména geografickým uspořádáním krajiny. Druhým převládajícím směrem je proudění


6

ENERGETICKÁ STUDIE projektu změny způsobu zásobování teplem obce Pražmo z východu. Bezvětří je zastoupeno 4,5 % a je obdobím, kdy dochází ke zhoršeným rozptylovým podmínkám. Tab. č. 1 Roční chod relativních četností větru v % za období 1961 – 2006. Stanice Lučina – Žermanice.

Směr S SV V JV J JZ Z SZ Klid

I 10,3 7,7 3,1 9,2 10,9 34,3 10,0 10,3 402

II 12,5 13,1 6,0 9,8 10,7 25,5 8,0 10,5 3,9

III 11,2 13,0 6,6 8,9 13,1 28,1 7,0 8,3 3,8

IV 15,0 12,6 6,7 9,5 13,4 22,6 6,4 9,7 4,1

V 14,4 13,8 8,2 9,5 12,8 20,3 5,2 10,8 5,0

VI 14,7 12,2 6,5 8,5 11,1 22,6 7,0 12,4 5,0

VII 13,6 9,1 4,6 8,2 12,4 26,4 8,4 13,2 4,1

VIII 11,9 9,2 5,1 8,5 15,0 29,2 6,2 8,8 6,1

IX 11,0 9,6 3,8 8,2 14,8 30,6 7,5 9,6 4,9

X 10,5 10,0 5,0 8,9 14,6 29,3 8,8 7,2 5,7

XI 11,5 9,0 2,8 4,9 12,1 36,9 10,7 9,0 3,1

XII 10,9 7,7 3,3 5,6 10,3 38,2 9,0 9,5 4,6

Rok 12,3 10,6 5,1 8,3 12,6 28,7 7,9 10,0 4,5

1.6 Naměřené klimatické údaje Následující charakteristiky byly získány zpracováním údajů ze stanic Českého hydrometeorologického ústavu. Průměrná roční teplota se pohybuje kolem 8,0 °C. Průměrná měsíční teplota v prosinci dosahuje -0,5 °C a prosinec je nejchladnějším měsícem roku. Naopak nejteplejším měsícem roku za celé sledované období je červenec, jehož průměrná měsíční teplota se pohybovala okolo 17,3 °C. Tab. č. 2 Klimatické údaje za období 1961 – 2006. Stanice Lučina – Žermanice

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII SM/PR Max.T 13,6 19,0 23,7 27,4 30,5 33,3 34,0 33,9 32,3 26,6 20,9 18,2 Min.T -30,5 -29,6 -27,7 -9,1 -3,8 0,8 4,0 1,9 -3,4 -6,6 -17,5 -26,4 Prům.T -2,6 +1,0 3,0 7,9 12,9 15,9 17,3 17,0 13,5 9,0 3,8 -0,5 8,0 Srážky 35,8 37,2 39,9 59,2 99,4 117,8 117,9 103,3 70,2 48,8 56 43,5 829 Sl.svit 21,0 37,2 59,3 80,2 112,1 97,2 113,5 107,7 76,1 68,1 31,0 20,1 68,6 Vysvětlivky: T – teplota (°C), srážky - (mm), SM – roční úhrn (srážky), PR – roční průměr (teplota, sluneční svit)

1.7 Spotřeba paliv a energie – výchozí stav roku 2007 Odvozená data – jedná se nesledované údaje, které byly získány modelově na základě předem definovaných předpokladů a zjednodušení (např. spotřeba paliv v lokálních topeništích). Úprava vstupních údajů spočívala především v analýze a nastavení příslušných vazeb souvisejících údajů. Po analýze úplnosti kvality datových podkladů bylo rozhodnuto, že jako výchozí rok bude použit rok 2007. Celková dodávka paliv a energie byla klíčována (dělena) na dodávku použitou pro otop (vytápění), dodávku pro ohřev TUV a dodávku pro ostatní účely (technologie).


7


2 BILANCE SPOTŘEBY PRVOTNÍCH ENERGETICKÝCH ZDROJŮ 2.1 Analýza spotřebitelských systémů V této kapitole je provedena analýza spotřebitelských systémů a analýzy vývoje těchto sektorů a v členění: bytová sféra, občanská vybavenost, podnikatelský sektor a kvantifikace jejich energetických nároků.

2.2 Bytová sféra Údaje o domovním a bytovém fondu jsou nezbytnými podklady pro dopočet spotřeby paliv a energie v lokálních topeništích. Byla analyzovaná struktura a stáří domovního bytového fondu, způsob vytápění bytů a domů, způsob přípravy TUV a vývoj v bytové výstavbě. Struktura domovního a bytového fondu obce Pražmo, způsob vytápění bytů

počet trvale obydlených bytů

Trvale obydlené byty (děleno dle charakteru domu ) 160 140 120 100 80 60 40 20 0 bytové domy

rodinné domy

ostatní budovy

Počet bytů dle charakteru domu a způsobu vytápění 160 140 Rodinné domy

počet bytů

120

Bytové domy

100 80 60 40 20 0 uhli

dřevo


elektřina

plyn

8


Spotřeba energie na vytápění a přípravu TUV v bytové sféře

roční spotřeba tepla [GJ]

16000 14000 12000

Teplá voda

10000

Vytápění

8000 6000 4000 2000 0 Bytové domy

Rodinné domy

Z výše uvedených grafů je patrné, že: Z celkového počtu 287 bytových jednotek na území obce Pražmo je 42 % bytů v bytových domech. V celkovém počtu 135 domů pro bydlení převažují rodinné domy. 67 % bytových domů je vybaveno ústředním vytápěním a v roce 2007 bylo lokálně vytápěno 58 % domácností. Bilanční jednotkou, pro kterou byla vypočtena spotřeba paliv a energie v domácnostech / bytové sféře je obec.

2.3 Současná spotřeba paliv a energie v bytové sféře Spotřeba paliv a energie v sektoru bydlení (v domácnostech) je vyvolána především spotřebou na otop, ohřev teplé vody užitkové (TUV) a na ostatní účely, jakými je vaření a spotřeba nezáměnné elektřiny na osvětlení, el. spotřebiče apod. Podíl spotřeby na TUV a ostatní ve spotřebě stoupá s klesající spotřebou na vytápění, protože jejich spotřeba není předurčena tepelně – technickými vlastnostmi objektů, ale počtem členů domácnosti. Výstupy analýzy užití jednotlivých druhů paliv energie na uvedené účely v obci Pražmo je uveden na následujících grafech. Počet bytů dle charakteru domu a způsobu vytápění

počet bytů

250 200

Rodinné domy

150

Bytové domy

100 50 0 ústřední

etážové


kamna

9

ENERGETICKÁ STUDIE projektu změny způsobu zásobování teplem obce Pražmo Energetické nároky sektoru bydlení celkem 20172 GJ/rok

uhli 23% zemní plyn 47%

dřevo 23%

elektřina 7%

Téměř polovina domácností v Pražmě je zásobována teplem pro vytápění a přípravu TUV z centrální plynové kotelny, jedná se především o bytové domy. Území obce bylo z částečně již plynofikováno, ale vzhledem k nárůstu cen zemního plynu však hrozí návrat k vytápění pevnými palivy i v již plynofikovaných rodinných domech.

2.4 Podnikatelský a terciární sektor Tab. č. 3 Organizační formy podnikání v obci Pražmo:

Počet subjektů celkem podle Zemědělství, lesnictví, rybolov převažující Průmysl činnosti Stavebnictví Doprava a spoje Obchod, prodej a opravy motorových vozidel a spotřebního zboží a pohostinství Ostatní obchodní služby Veřejná správa, obrana, povinné sociální pojištění Školství a zdravotnictví Ostatní veřejné, sociální a osobní služby

177 53 20 17 4 51 22 2 1 7

Zdroj: Databáze ČSU pro rok 2007

Energetické nároky podnikatelského a terciálního sektoru celkem 1 275 GJ/rok

uhli 9% dřevo 25% zemní plyn 52% elektřina 14%


10


2.5 Zhodnocení vlivu energetického systému na životní prostředí Roční množství emisí sledovaných látek bylo pro zdroje znečištění zjištěno zpracováním údajů Registru zdrojů znečištění ovzduší (REZZO) a příslušných emisních faktorů. Byly stanoveny emisní faktory sledovaných látek (tuhé, SO2, NOx, CO a CxHy). Zhodnocení vlivu energetických systémů v obci na životní prostředí je zpracováno v následující tabulce: Tab. č. 4 Vliv energetických systémů na ovzduší obci Pražmo:

Emise znečišťujících látek v t/rok – rok 2007

Zdroj sektor bydlení

Tuhé látky

SO2

NOx

CxHy

CO

6,60

4,86

1,43

4,00

17,60

podnikatelský sektor

0,42

0,31

0,09

0,26

1,12

Celkem

7,02

5,16

1,52

4,25

18,72

Roční množství emisí sledovaných látek 20,00 Množství emisí [t/rok]

18,00 16,00 14,00

podnikatelský sektor

12,00

sektor bydlení

10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Tuhé látky

SO2


NOx

CxHy

CO

11


3 NÁVRH OPATŘENÍ PRO SNÍŽENÍ EMISÍ ŠKODLIVIN 3.1 Individuální změna způsobu vytápění v jednotlivých rodinných domech 3.1.1 Výchozí stav a předpoklady Porovnání jednotlivých způsobů vytápění a přípravy TUV pro typický rodinný dům je zpracováno na základě dále uvedených předpokladů. Rodinný dům je stávající se dvěma nadzemními a jedním podzemním podlažím. Počet obyvatel rodinného domu je pět. V každém nadzemním podlaží se nachází jedna bytová jednotka se shodným dispozičním uspořádáním (dva pokoje, předsíň, sociální zařízení, kuchyně). V podzemním podlaží se nachází kotelna, místnost pro uložení paliva a další příslušenství (sušárna, dílna, případně garáž). Zdrojem tepla pro vytápění a přípravu teplé užitkové vody v topném období je kotel na tříděné hnědé uhlí. Vytápění objektu je teplovodní, v každé místnosti nadzemního podlaží se nachází jedno topné těleso, dvě tělesa jsou uvažována rovněž v podzemním podlaží pro temperování příslušenství (celkem 12 topných těles). Teplá užitková voda je připravována ve dvou kombinovaných zásobníkových ohřívačích (0,12 m3 na každém nadzemním podlaží), v topném období ohřev převážně topnou vodou ze systému vytápění, mimo topné období ohřev pouze elektrickou energií. Pro porovnání je uvažováno s následujícími potřebami tepla pro vytápění a přípravu TUV.


12

ENERGETICKÁ STUDIE projektu změny způsobu zásobování teplem obce Pražmo Předpoklady pro odvození spotřeby hnědého uhlí a elektrické energie jsou následující. Výhřevnost hnědého uhlí: Účinnost ohřevu TUV: Účinnost uhelného kotle: Spotřeba tepla v palivu hnědé uhlí: Spotřeba elektrické energie:

18,4 MJ/kg 80 % 65 % 173,3 GJ, tj. 9,4.103 kg 12,4 GJ

3.1.2 Formulace variant Kategorie ozn. HU

Biomasa ČU, Koks

0 A. B. C. D. E. F. G.

Tepelná čerpadla

H. I. J. K.

ZP,LPG, LTO

Elektrická energie

L. M. N. O. P.

Varianta Hnědé uhlí spalované ve stávajícím kotli Hnědé uhlí spalované v moderním objektovém kotli Biomasa na bázi pelet spalovaná v objektovém kotli Biomasa na bázi briket spalovaná v objektovém kotli Biomasa na bázi dřeva spalovaná v objektovém kotli Černé uhlí spalované v objektovém kotli Koks spalovaný v objektovém kotli Tepelné čerpadlo voda - voda v kombinaci s elektrokotlem Tepelné čerpadlo vzduch - voda v kombinaci s elektrokotlem Tepelné čerpadlo země-voda v kombinaci s elektrokotlem Zemní plyn spalovaný v objektovém kotli Propan - butan (LPG) spalovaný v objektovém kotli

Palivo hnědé uhlí tříděné hnědé uhlí tříděné dřevěné pelety dřevěné brikety kusové dřevo černé uhlí koks teplo z podzemní vody + el. energie teplo ze vzduchu + el. energie

teplo ze země + el. energie zemní plyn propan butan ( LPG) extralehký nízkosírný topný Extralehký nízkosírný olej spalovaný v objektovém kotli olej Elektrokotel bez akumulace tepla elektrická energie Elektrokotel s akumulací tepla elektrická energie Elektrické přímotopné vytápění elektrická energie Elektrické akumulační vytápění


13

ENERGETICKÁ STUDIE projektu změny způsobu zásobování teplem obce Pražmo 3.1.3 Varianty změn vytápění Jsou uvažovány následující varianty změn vytápění, které jsou dále popsány podrobněji. A – Hnědé uhlí spalované v objektovém kotli Teplovodní systém vytápění zůstává zachován. Beze změny zůstává rovněž způsob přípravy TUV. Stávající uhelný kotel bude demontován a nahrazen kotlem na spalování hnědého uhlí se zásobníkem umožňujícím automatický provoz. B - Biomasa na bázi pelet spalovaná v objektovém kotli Teplovodní systém vytápění zůstává zachován. Beze změny zůstává rovněž způsob přípravy TUV. Stávající uhelný kotel bude demontován a nahrazen kotlem na spalování dřevěných pelet se zásobníkem umožňujícím automatický provoz.

C - Biomasa na bázi briket spalovaná v objektovém kotli Teplovodní systém vytápění zůstává zachován. Beze změny zůstává rovněž způsob přípravy TUV. Stávající uhelný kotel bude demontován a nahrazen kotlem na spalování dřevěných briket. D - Biomasa na bázi dřeva spalovaná v objektovém kotli Teplovodní systém vytápění zůstává zachován. Beze změny zůstává rovněž způsob přípravy TUV. Stávající uhelný kotel bude demontován a nahrazen kotlem na spalování dřeva. E - Černé uhlí spalované v objektovém kotli Teplovodní systém vytápění zůstává zachován. Beze změny zůstává rovněž způsob přípravy TUV. Stávající uhelný kotel bude demontován a nahrazen kotlem na černého uhlí. F - Koks spalovaný v objektovém kotli Teplovodní systém vytápění zůstává zachován. Beze změny zůstává rovněž způsob přípravy TUV. Stávající uhelný kotel bude demontován a nahrazen kotlem na koks. G - Tepelné čerpadlo voda - voda v kombinaci s elektrokotlem Teplovodní systém vytápění zůstává zachován, s ohledem na snížení jmenovitých parametrů z 90/70 °C na 55/45 °C budou odpovídajícím způsobem posíleny plochy topných těles, resp. topný systém bude zcela rekonstruován (výměna rozvodů tepla a topných těles). K ohřevu TUV bude využívána topná voda připravovaná tepelným čerpadlem. Stávající uhelný kotel bude demontován a v prostoru kotelny bude instalováno tepelné čerpadlo voda - voda s příslušenstvím a elektrokotel pro krytí špičkové potřeby tepla. Zdrojem tepla pro tepelné čerpadlo bude podzemní voda, sací a vratná studna budou vybudovány na pozemku rodinného domu. Elektrická přípojka rodinného domu bude posílena, je předpokládána dostatečná kapacita veřejného rozvodu el. energie. H - Tepelné čerpadlo vzduch-voda v kombinaci s elektrokotlem Teplovodní systém vytápění zůstává zachován, s ohledem na snížení jmenovitých parametrů z 90/70 °C na 55/45 °C budou odpovídajícím způsobem posíleny plochy topných těles, resp. topný systém bude zcela rekonstruován (výměna rozvodů tepla a topných těles). K Ing. Jiří NEZHODA, Ph.D. VŠB – TU Ostrava

14

ENERGETICKÁ STUDIE projektu změny způsobu zásobování teplem obce Pražmo ohřevu TUV bude využívána topná voda připravovaná tepelným čerpadlem, v době nízkých teplot venkovního vzduchu bude TUV ohřívána elektrokotlem. Stávající uhelný kotel bude demontován a v prostoru kotelny bude instalováno tepelné čerpadlo vzduch - voda s příslušenstvím (výparník bude umístěn vně objektu) a elektrokotel pro krytí celkové potřeby tepla a TUV. Zdrojem tepla pro tepelné čerpadlo bude venkovní vzduch. Elektrická přípojka rodinného domu bude posílena, je předpokládána dostatečná kapacita veřejného rozvodu el. energie. I - Tepelné čerpadlo země-voda v kombinaci s elektrokotlem Teplovodní systém vytápění zůstává zachován, s ohledem na snížení jmenovitých parametrů z 90/70 °C na 55/45 °C budou odpovídajícím způsobem posíleny plochy topných těles, resp. topný systém bude zcela rekonstruován (výměna rozvodů tepla a topných těles). K ohřevu TUV bude využívána topná voda připravovaná tepelným čerpadlem. Stávající uhelný kotel bude demontován a v prostoru kotelny bude instalováno tepelné čerpadlo země - voda s příslušenstvím a elektrokotel pro krytí špičkové potřeby tepla. Zdrojem tepla pro tepelné čerpadlo budou zemní vrty na vybudované na pozemku rodinného domu. Elektrická přípojka rodinného domu bude posílena, je předpokládána dostatečná kapacita veřejného rozvodu el. energie. J - Zemní plyn spalovaný v objektovém kotli Teplovodní systém vytápění zůstává zachován. Stávající uhelný kotel bude demontován a nahrazen kotlem na spalování zemního plynu s připojeným zásobníkem TUV. Předpokládána je existence středotlakého rozvodu zemního plynu s dostatečnou kapacitou na hranici pozemku rodinného domu. Bude instalován domovní regulátor tlaku plynu a přípojka zemního plynu na pozemku rodinného domu a provedeny další potřebné úpravy (vložkování komína). K - Propan-butan (LPG) spalovaný v objektovém kotli Teplovodní systém vytápění zůstává zachován. Stávající uhelný kotel bude demontován a nahrazen kotlem na spalování propan - butanu s připojeným zásobníkem TUV. Na pozemku rodinného domu bude instalován zásobník na propan - butan s příslušenstvím a provedeny další potřebné úpravy (vložkování komína). L - Extralehký nízkosirný olej spalovaný v objektovém kotli Teplovodní systém vytápění zůstává zachován. Stávající uhelný kotel bude demontován a nahrazen kotlem na spalování extralehkého nízkosirného topného oleje s připojeným zásobníkem TUV. V prostoru místnosti na uložení paliva bude instalováno olejové hospodářství a provedeny další potřebné úpravy (vložkování komína). M - Elektrokotel bez akumulace tepla Teplovodní systém vytápění zůstává zachován. Beze změny zůstává rovněž způsob přípravy TUV. Stávající uhelný kotel bude demontován a nahrazen elektrokotlem. Elektrická přípojka rodinného domu bude posílena, je předpokládána dostatečná kapacita veřejného rozvodu el. energie. N - Elektrokotel s akumulací tepla Teplovodní systém vytápění zůstává zachován. Beze změny zůstává rovněž způsob přípravy TUV. Stávající uhelný kotel bude demontován a nahrazen elektrokotlem s vodními Ing. Jiří NEZHODA, Ph.D. VŠB – TU Ostrava

15

ENERGETICKÁ STUDIE projektu změny způsobu zásobování teplem obce Pražmo akumulačními nádržemi. Elektrická přípojka rodinného domu předpokládána dostatečná kapacita veřejného rozvodu el. energie.

bude

posílena,

je

O - Elektrické přímotopné vytápění Stávající systém vytápění bude demontován (topná tělesa, rozvody tepla, uhelný kotel) a nahrazen přímotopnými elektrickými panely. Beze změny zůstává rovněž způsob přípravy TUV. Elektrická přípojka rodinného domu bude posílena, je předpokládána dostatečná kapacita veřejného rozvodu el. energie. P - Elektrické akumulační vytápění Stávající systém vytápění bude demontován (topná tělesa, rozvody tepla, uhelný kotel) a nahrazen elektrickými akumulačními kamny. Beze změny zůstává rovněž způsob přípravy TUV. Elektrická přípojka rodinného domu bude posílena, je předpokládána dostatečná kapacita veřejného rozvodu el. energie.


16

ENERGETICKÁ STUDIE projektu změny způsobu zásobování teplem obce Pražmo 3.1.4 Hodnocení variant:

ozn.

0 A. B. C. D. E. F. G. H. I. J. K. L. M. N. O. P.

Varianta

Hnědé uhlí spalované ve stávajícím kotli Hnědé uhlí spalované v moderním objektovém kotli Biomasa na bázi pelet spalovaná v objektovém kotli Biomasa na bázi briket spalovaná v objektovém kotli Biomasa na bázi dřeva spalovaná v objektovém kotli Černé uhlí spalované v objektovém kotli Koks spalovaný v objektovém kotli Tepelné čerpadlo voda-voda v kombinaci elektrokotlem Tepelné čerpadlo vzduch-voda v kombinaci s elektrokotlem Tepelné čerpadlo země-voda v kombinaci s elektrokotlem Zemní plyn spalovaný v objektovém kotli Propan- butan (LPG) spalovaný v objektovém kotli Extralehký nízkosírný olej spalovaný v objektovém kotli Elektrokotel bez akumulace tepla Elektrokotel s akumulací tepla Elektrické přímotopné vytápění Elektrické akumulační vytápění


CxHy t/rok

CO2 t/rok

Spotř. paliv GJ/rok

Spotř. el.en. GJ/rok

Spotř. energie celkem GJ/rok

Inv. nákl. tis.Kč/r

Paliv. nákl. tis.Kč/r.

Ost. nákl. tis.Kč/r.

Roční výr. nákl. tis.Kč/r.

0,42

0,08

14,71

173,3

13,4

186,7

0,0

18,6

1,1

19,7

0,03

0,29

0,07

12,29

142,6

13,4

156,0

75,0

13,4

1,1

24,3

0,02

0,03

0,01

0,01

13,53

140,8

13,4

154,2

105,0

31,3

1,1

46,2

0,11

0,02

0,03

0,01

0,01

14,40

146,3

13,4

159,7

31,0

33,1

1,1

38,3

0,13

0,02

0,04

0,01

0,01

17,10

150,2

13,4

163,6

31,0

14,2

1,1

19,4

0,04

0,08

0,01

0,23

0,05

12,57

146,3

13,4

159,7

29,0

22,8

1,1

27,7

0,01

0,09

0,01

0,25

0,05

13,39

146,3

13,4

159,7

29,0

29,6

1,1

34,5

0,00

0,03

0,02

0,00

0,00

3,59

0,0

45,6

45,6

455,0

15,6

1,4

76,9

0,00

0,04

0,03

0,00

0,00

5,02

0,0

63,8

63,8

480,0

22,1

0,8

86,0

0,00

0,03

0,02

0,00

0,00

4,03

0,0

51,2

51,2

590,0

17,4

1,4

96,4

0,00

0,00

0,01

0,00

0,00

3,54

140,4

1,2

141,6

85,0

32,3

1,5

45,0

0,00

0,00

0,01

0,00

0,00

9,32

140,4

1,2

141,6

130,0

64,8

1,5

83,3

0,01

0,01

0,03

0,00

0,00

10,69

143,7

1,2

144,9

130,0

44,8

1,5

63,4

0,00

0,08

0,06

0,00

0,00

9,85

0,0

125,0

125,0

35,0

54,2

0,0

58,8

0,00 0,00 0,00

0,08 0,08 0,08

0,06 0,06 0,06

0,00 0,00 0,00

0,00 0,00 0,00

10,35 9,85 9,93

0,0 0,0 0,0

131,4 125,0 126,0

131,4 125,0 126,0

230,0 80,0 280,0

36,4 54,2 35,3

0,0 0,0 0,0

66,7 64,8 72,1

Tuhé látky t/rok

SO2 NOX CO t/rok t/rok t/rok

0,08

0,17

0,03

0,06

0,14

0,10

17

ENERGETICKÁ STUDIE projektu změny způsobu zásobování teplem obce Pražmo 3.1.5 Pořadí variant :

ozn. Varianta

Tuhé látky t/rok

SO2 NOX CO VOC CO2 t/rok t/rok t/rok t/rok t/rok

Spotř. paliv GJ/rok

Spotř. el.en. GJ/rok

Spotř. energie celkem GJ/rok

Inv. nákl. tis.Kč/r

Paliv. nákl. tis.Kč/r.

Ost. nákl. tis.Kč/r.

Roční výr. nákl. tis.Kč/r.

Hnědé uhlí spalované ve stávajícím kotli Hnědé uhlí spalované v moderním objektovém kotli Biomasa na bázi pelet spalovaná v objektovém kotli Biomasa na bázi briket spalovaná v objektovém kotli Biomasa na bázi dřeva spalovaná v objektovém kotli Černé uhlí spalované v objektovém kotli

14

17

11

17

17

16

17

4

17

1

5

6

2

13

16

8

16

16

11

11

4

12

7

1

6

3

15

4

9

11

11

14

10

4

11

10

9

6

8

16

5

10

12

12

15

13

4

13

4

11

6

6

17

6

13

13

13

17

16

4

16

4

2

6

1

12

13

3

14

14

12

13

4

13

2

7

6

4

11

15

4

15

15

13

13

4

13

2

8

6

5

2

7

5

1

4

2

1

11

1

15

3

13

14

4

9

7

5

6

4

1

13

3

16

6

5

16

3

8

6

4

5

3

1

12

2

17

4

13

17

1

2

1

2

1

1

8

1

8

9

10

15

7

5

1

2

3

2

5

8

1

8

11

17

15

15

10

13

12

6

3

10

12

1

10

11

14

15

10

M.

Koks spalovaný v objektovém kotli Tepelné čerpadlo voda-voda v kombinaci elektrokotlem Tepelné čerpadlo vzduch-voda v kombinaci s elektrokotlem Tepelné čerpadlo země-voda v kombinaci s elektrokotlem Zemní plyn spalovaný v objektovém kotli Propan- butan (LPG) spalovaný v objektovém kotli Extralehký nízkosírný olej spalovaný v objektovém kotli Elektrokotel bez akumulace tepla

6

10

14

7

7

6

1

14

4

6

15

1

9

N.

Elektrokotel s akumulací tepla

9

14

17

10

10

9

1

17

7

13

13

1

12

O.

Elektrické přímotopné vytápění

6

10

14

7

7

6

1

14

4

8

15

1

11

P.

Elektrické akumulační vytápění

8

12

16

9

9

8

1

16

6

14

12

1

13

0 A. B. C. D. E. F. G. H. I. J. K. L.


18


Porovnání variant z hlediska pokrytí energetických potřeb

Porovnání emisí variant


19


3.2 Vybudování centrálního zásobování teplem 3.2.1 Výchozí stav a předpoklady Při řešení volby druhu rozvodné tepelné sítě byla pozornost zaměřena na problematiku: a) správné volby teplonosné látky, b) vlivu tepelných zdrojů, c) vlivu spotřebičů, d) nárokům na finanční zdroje, e) provozní spolehlivosti a nákladovosti , f) tepelným ztrátám, statickým a hydraulickým podmínkám. Při rozhodování o druhu teplonosné látky připadá v zásadě k řešení, zda má být tepelná síť teplovodní nebo parní. Oba druhy teplonosného média mají své výhody a nevýhody a je tedy třeba vždy uvážit výhodnost zvoleného média ze všech systémových hledisek. Obecně je však možné konstatovat, že pro zásobování čistě bytově - komunálních lokalit malého rozsahu je výhodnější navrhovat rozvody na bázi teplé vody, které pracují s vodou o teplotě 110 – 50 °C. Parní rozvody je možné doporučit především v systémech, kde převažuje technologická spotřeba vyžadující značné objemy tepla o vyšších teplotních parametrech. Důležitý aspekt při volbě rozvodové sítě sehrává i terénní profil, neboť u rozvodů se značnými výškovými rozdíly je v mnoha případech i pro bytově - komunální sektor výhodné realizovat parní rozvody. Z hlediska provedení teplovodů lze preferovat dvoutrubkové provedení z předizolovaného potrubí a to buď paprskovité nebo okružní, ovšem podložené ekonomickou výhodností. Předávací stanice, jež tvoří spojovací článek mezi primární sítí a vnitřními rozvody v domech, sloužící k transformaci parametrů teplonosné látky na hodnoty vhodné pro užití v odběratelské soustavě lze v zásadě volit dva způsoby připojení: - tlakově závislé, - tlakově nezávislé. Pro bytově - komunální sféru obecně upřednostňujeme tlakově nezávislé předací stanice. Pro zásobované objekty lze doporučit dvoustupňový rychloohřev v deskových výměnících s pasivní akumulační nádobou bez cirkulace TUV. Pro větší počet uživatelů TUV pak lze doporučit dvoustupňový rychloohřev bez akumulace ale s cirkulací TUV. 3.2.2 Návrh řešení Tepelná síť bude řešena jako předizolovaný, sdružený dvoutrubkový potrubní systém v bezkanálovém provedení s topným médiem (teplá voda) o parametrech 110/70 °C a max. přetlakem 1,0 MPa. Tyto parametry jsou určeny především pro zimní, tedy topné období. Dle provozních podmínek kotelny je možno snížit teplotní spád v letním období, (tj. v případě otopu pouze TUV), na parametry 90/60 °C. V jednotlivých odběrných místech (domech) budou instalovány tlakově nezávislé domovní předávací stanice. Hlavním úkolem Ing. Jiří NEZHODA, Ph.D. VŠB – TU Ostrava

20


předávacích stanic je zajistit úpravu parametrů dodaného teplonosného média na parametry vyhovující konečným uživatelům. Po této úpravě je teplonosné médium dopravováno systémy ústředního vytápění a rozvody teplé vody konečným uživatelům rodinných domech. Předpokládaná páteřní trasa centralizovaného zásobování teplem obce Pražmo


21


Parametry teplovodní sítě Teplotní spád Maximální přetlak Dimenze předizolovaného potrubí Předpokládaná délka páteřního teplovodu (včetně cirkulace) Předpokládaná délka přípojek (100 % připojení) Délka teplovodních rozvodů celkem Počet stanic v rodinných domech Počet stanic pro bytové domy

110/70 °C 1 MPa DN 25 - DN 150 4 700 m 2 100 m 6 800 m max. 120 stanic 1 centrální stanice

Investiční náklady pro systém centralizovaného zásobování teplem obce Pražmo: projekt rozvody a zemní práce – páteřní teplovod rozvody a zemní práce – přípojky domovní předávací stanice RD předávací stanice – ostatní CELKEM

750 000,28 200 000,10 500 000,3 000 000,500 000,42 950 000,-

Tab. č. 5 Přehled potřeb tepla

Druh odběru Vytápění bytových objektů Vytápění rodinných domů Občanská vybavenost Součet

Celkové odběry - zima [kW] [GJ] 1 469 7 932 1 450 7830 350 1 890 3 269 17 652


Druh odběru Příprava TUV bytových objektů Příprava TUV rodinných domů Příprava TUV Občanská vybavenost Součet

Celkové odběry – léto [kW] [GJ] 474 1 850 668 2 560 1 144 4 410


Druh odběru Vytápění Ohřev TUV Tepelné ztráty sítí Tepelné ztráty předávacích stanic Dodávka tepla do sítě CZT


Celková potřeba [GJ] 17 652 4 410 1 253 853 24 168

22


4 HODNOCENÍ VYUŽITELNOSTI ALTERNATIVNÍCH ZDROJŮ ENERGIE 4.1 Biomasa V současné době je biomasa podle dostupnosti v oblasti posuzované lokality představována hlavně dřevnými odpady a slámou ze zemědělských kulturních plodin. U dřevných odpadů se jedná především o energetickou štěpky, přepravovanou ze zdrojů výskytu do místa využití velkoobjemovými dopravními prostředky ve volně sypané formě. U slámy se bude jednat v plné míře o slámu řepkovou, kukuřičnou a u slámy z obilnin se jedná o část produkovaného objemu nevyužitého pro živočišnou zemědělskou výrobu. Jako nejvhodnější forma pro přepravu této biomasy se jeví velkoobjemové balíky, tvořené lisováním při sběru slámy na poli. Kvalita (výhřevnost) uvedených paliv je ve významné míře ovlivněna jejich vlhkostí. Proto by měla být tato paliva zásadně skladována v zakrytých skladech s delší dobou uložení. Díky krytému uskladnění se zabránění vlhnutí a naopak se umožní vysýchání obilovin. 4.1.1 Využití dřeva k energetickým účelům Dřevní odpady rozdělujeme podle místa zpracování dřevní hmoty na: - lesní dřevní odpad, - průmyslový dřevní odpad. Lesní dřevní odpad vzniká přímo v místě těžby (větve, špičky stromů, prořezávky) a většinou zůstává v lese a nevyužívá se. Tento lesní dřevní odpad je vhodný ke štěpkování. Štěpkování by se mělo provádět v místě těžby dřeva, aby byla z lesa dopravována spalitelná štěpka a tím se snížily ztráty dopravou lesního dřevního odpadu, které jsou dnes hlavní příčinou nevyužití lesního dřevního odpadu. Množství tohoto lesního dřevního odpadu lze odhadnout podílem těžby: • • • •

8 % v mýtné těžbě jehličnaté 12 % v mýtné těžbě listnaté 20 % v předmýtné těžbě jehličnaté i listnaté 3 m3/ha z prořezávek.

Průmyslový dřevní odpad vzniká na pilách a v závodech na zpracování dřevní hmoty. Jde převážně o piliny, odřezky, štěpky a dřevný prach. Množství nezpracovatelných zbytků dřevní hmoty je různé podle druhu zpracovávaného dřeva, způsobu zpracování a lze ho odhadnout takto, že z 1 m3 prořezané dřevní hmoty je: • 13 až 18 % pilin • 12 až 15 % odřezků • 2 až 4 % rozprachu Tab č. 9 Přehled energetického potenciálu dřevní hmoty v rámci okresu Frýdek – Místek

Plocha lesů

Těžba dřeva včetně těžby nahodilé

Dřevní odpad a palivové dřevo

Energetický potenciál

Reálný energetický potenciál

ha 62 789

b.k. [m3] 451 390

t/rok 99 306

GJ/rok 1 288 718

GJ/rok 644 359


23


Tab. č. 10 Cena energetické štěpky Kč/t

Sběr zbytků

Přibližován S 10% Štěpkování Doprava 1 Sklad mezisoučet Doprava 2 Celkem í ziskem

Veřejně prospěšná organizace (školní závod) 92 188 365 179 Malý dodavatel (komunální podnik) 104 0 601 201 Střední dodavatel (lesní závod) 92 182 318 179 Velkododavatel (lesní závod) 64 124 283 149

161

983

91

1075

1182

174

1080

91

1171

1288

166

936

91

1027

1130

131

751

76

827

910

4.1.2 Využití obilovin pro energetické účely Sláma zemědělských kulturních plodin, zejména obilovin a řepky, tvoří významný a nadějný zdroj biomasy pro energetické účely. Používá se sláma obilovin, kukuřice, řepky, pícnin pěstovaných na semeno, nekvalitní suché seno. Lisuje se do malých balíků, velkých válcových nebo hranatých balíků, briket nebo pelet. Spotřeba energie na tvarování slámy nepřesahuje 5 % energetického potenciálu slámy. Topeniště na spalování slámy musí být přizpůsobeno vysoké rychlosti zplyňování materiálu, musí zachytit vyšší podíl popela a zamezit usazeninám na roštových a teplosměnných plochách. Až 10 % popela ze slámy ulétává do komína a ten je třeba zachytit v odlučovačích. Tab. č. 11 Množství sklizně jednotlivých zemědělských plodin v rámci okresu Frýdek – Místek.

Obiloviny t/rok 32 516

Pšenice t/rok 16 848

Obilovina Ječmen t/rok 11 535

Ostatní t/rok 4 133

Kukuřice

Řepka

t/rok 3 272

t/rok 2 501

Tab. č. 12 Množství slámy dle poměru zrna ke slámě.

Plodina pšenice žito ječmen oves kukuřice na zrno řepka olejná

Poměr zrno:sláma 1:1,85 1:1,7 1:0,8 1:1,4 1:1,2 1:1,2-1,8

Z hodnot uvedených v předchozích dvou tabulkách bylo stanoveno množství využitelného energetického potenciálu zemědělské slámy v rámci okresu Frýdek - Místek, které je uvedeno v následující tabulce:


24


Tab. č. 13 využitelný energetický potenciál

Pšenice t/rok 6 234

Obilovina Ječmen t/rok 1 846

Ostatní t/rok 1536

Kukuřice

Řepka

t/rok 0

t/rok 4908

Využitelný reálný energetický potenciál z uvedeného množství je 60 754 GJ/rok. Množství reálného potenciálu bylo stanoveno na 25 % celkového potenciálu s ohledem na svozové vzdálenosti a koncentraci slámy a její využívání pro krmné účely. Tab č. 14 Cena energetické slámy Kč/t (při dopravě do 15 km)

hodn. slámy nákl. lis nákl. doprava Kč/t Kč/t Kč/t 250 117 139 250 117 70 270 117 139 270 117 70 450 117 139 450 117 70

cena Kč/t 506 437 526 457 706 637

sklad doprava cena zisk 10% Kč/t Kč/t Kč/t Kč/t 166 139 811 81 166 70 673 67 166 139 831 83 166 70 693 69 166 139 1011 101 166 70 873 87

cena Kč/t 892 740 914 762 1112 960

4.1.3 Využití rychlerostoucích energetických plodin Potencionálním, ale zatím jen omezeně využívaným zdrojem biopaliv jsou cíleně pěstované energetické rostliny. 4.1.4 Energetické dřeviny Z dřevin je nejznámější topol černý a balzámový, případně další topoly a jejich hybridy. Rovněž vrby přinášejí dobré výsledky. Z ostatních druhů, které jsou dosti přizpůsobivé, ale také méně výnosné, je možné jmenovat akát, olši, osiku i břízu. V současné době není však tento způsob získávání palivového dřeva u nás obvyklý. 4.1.5 Energetické rostliny Jako nejvýhodnější energetická rostlina se v našich podmínkách jeví vytrvalý šťovík "Uteuša", který je možno pěstovat na plantážích o minimálně 15-tileté životnosti s výnosy 20 t sušiny/ha a více. Bude však nutno hlouběji propracovat technologii pěstování, ošetřování a zvláště pak vyvinout chybějící mechanizaci, zejména sklizňové stroje, aby bylo možné předpokládané množství biomasy získat. Plantáže energetických rostlin je možno zakládat nejen na zemědělské půdě nepotřebné pro pěstování potravinářských plodin, ale i na antropogenních půdách.


25


Tab. č. 15 Výnosy suché hmoty jednoletých plodin v t/ha na zemědělské a antropogenní půdě

Plodina proso konopí Hyso čirok zrnový čirok cukrový súdánská tráva

Zemědělská půda

Antropogenní půda Důlní výsypka Složiště popele

7,1 8,06 10,33 8,89 10,51 8,7

Převrstvení zeminou

Zapravený popel

11,32 8,06 10,57 10,39 20,55 10,62

8,43 7,51 14,02 11,5 17,35 14,02

7,65 16,6 10,66 8,22 12,49 -

Významně produktivnější než rostliny jednoleté jsou vytrvalé rostliny viz. následující tabulka. Výnosy suché hmoty t/ha vytrvalých či víceletých rostlin Tab. č. 15 Výnosy suché hmoty víceletých plodin v t/ha

Průměrné výnosy (t/ha) Rostliny víceleté - vytrvalé netradiční, krmné planě rostoucí, okrasné Plodina: Výnos Plodina: Výnos šťovík krmný 43 křídlatka 37,5 mužák 11,2 topolovka 13,4 boryt 10,75 bělotrn 16,5 sléz kadeřavý 10,05 komonice bílá 20,1 sléz meljuka 7,57 vratič 17,4 jestřabina 5,27 pajasan žlaznatý 9,21 2-leté dřevo 16,97 Poznámka: Všechny uváděné výnosy jsou z pokusných plantáží, v běžných podmínkách zemědělské výroby jsou tyto výnosy o něco nižší. Nejvyšší výnos byl získán ve skupině krmných plodin a to šťovíkem krmným. Jedná se o křížence špenátu se šťovíkem tjanšanským, což je zárukou jeho vysoké produktivity, ale též vysoké kvality z krmivářského hlediska. Z planě rostoucích druhů rostlin se dosud jeví jako nejlepší křídlatka zajímavá tím, že má poměrně vysoký výnos a energetický obsah (v ČR však pěstování této rostliny není povoleno). Tab. č. 16 Výhřevnosti a měrné výnosy jednotlivého fytopaliva

Položka vlhkost výhřevnost výnos minnim. výnos prům. výnos optim.

Výnosy jednotlivého fytopaliva: sláma jednoleté energ. rostliny měrná jednotka obilní

% GJ/t t/ha t/ha t/ha

řepková orná půda antropog. půda

15 14 3 4 5


17 13,5 4 5 6

18 14,5 15 20 25

18 14,5 14 17 20

víceleté rostliny 17 15 15 20 25

26


Z hodnot uvedených v předchozích tabulkách bylo stanoveno množství využitelného energetického potenciálu energetických rostlin, který je uvedeno v následující tabulce. Tab. č. 17 Množství využitelného energetického potenciálu z energetických rostlin

Plocha využitelná pro energ. rostliny ha 100

Energetický potenciál GJ 30 000

Využití – reálný potenciál (odhad) % 30

GJ/rok 9 000

Množství reálného potenciálu bylo stanoveno s ohledem na svozové vzdálenosti a koncentraci ploch vhodných pro pěstování energetických rostlin s přihlédnutím k nižším výnosům energetických plodin při praktickém pěstování na 30 % celkového potenciálu.

4.1.6 Využití fytomasy z luk a pastvin pro energetické účely V následující tabulce je uveden přehled potenciálu fytomasy z luk a pastvin v okolí obce Pražmo. Tab. č. 18 Množství využitelného energetického potenciálu z fytomasy luk

Louky a pastviny – využitelná plocha ha 100

Fytomasa (seno) t/rok 1500

Energetický potenciál GJ 20 000

Využití – reálný potenciál (odhad) % 25

GJ/rok 5 000

Množství reálného potenciálu bylo stanoveno s ohledem na svozové vzdálenosti a koncentraci těchto ploch na 5 % celkového potenciálu. Poznámka: Energetické využití sena pro přímé spalování je v současné době problematické - vyžaduje buď speciální kotel (spékání popele) či využití tohoto sena k tvorbě bioplynu. Obě varianty jsou však značně investičně náročné.

4.2 Využití odpadů 4.2.1 Zpracování kalů z čistíren odpadních vod Čistění odpadních vod patří mezi ty přední lidské vynálezy, které nejvíce napomáhají k zachování samotné podstaty současné civilizace. Bohužel i technologie biologického čištění odpadních vod (BČOV) stejně jako jakákoliv jiná technologie, plodí své odpady – v tomto případě čistírenské kaly, které v současnosti představují jednu z nejobjemnějších odpadových komodit. Za již relativně dlouhou dobu existence BČOV byla vyvinuta řada způsobů zneškodňování kalů, případně i jejich využívání. Ve velké míře bylo v minulosti rozšířeno využívání kalů v zemědělství. Vzhledem ke zvyšujícím se hygienickým nárokům se stále více omezuje zemědělské využívání kalů. Navíc je aplikace kalů v zemědělství značně sezónního


27


charakteru, zatímco kaly jsou produkovány celoročně. Přitom se produkce čistírenských kalů neustále zvyšuje. Odhaduje se, že náklady spojené se zneškodňováním kalů činí v současné době asi 50 % veškerých provozních nákladů čistíren odpadních vod. Vzhledem k novým evropským směrnicím, které vyžadují čistírnu odpadních vod pro každou městkou aglomeraci, se očekává, že produkované množství kalů v Evropě se do roku 2010 zvýší asi o 10 % oproti stavu z roku 2007. Toto jsou hlavní důvody, proč se v posledních letech dostávají do popředí zájmu alternativní způsoby konečného zneškodňování čistírenských kalů. Kal v čistírně vzniká na několika místech. Jedná se především o tzv. surové primární kaly, tj. kaly, které se usadí z odpadní vody ještě před započetím biochemických procesů čištění a kaly biologické, tj. ty kaly, které vznikají v dosazovacích a aktivačních nádržích. Část aktivovaného kalu recirkuluje zpět do aktivačních nádrží pro udržení optimální koncentrace, zbylá část se však musí likvidovat. 4.2.2 Technologická řešení výroby biopaliva z čistírenských kalů Při výrobě palivové směsi z biologicky aktivních substrátů - odpadů je nutné zabezpečit jejich biochemickou stabilizaci. Jedná se stejný princip jako při výrobě kompostu, ale mnohem intenzivnější. Působením mikroorganismů a za přístupu vzdušného kyslíku dochází k aerobní stabilizaci zakládky. Na proces stabilizace má příznivý vliv intenzivní aerace a také počáteční obsah jednotlivých substancí. Nejrychleji do reakcí vstupují jednoduché organické látky. Intenzita této fáze závisí na celé řadě faktorů, jichž je využito při návrhu jednotlivých receptur. Cílem je, aby v zakládce neprobíhaly anaerobní procesy, jejichž doprovodnými znaky jsou emise hnilobných a kvasných plynů. Jsou-li do palivové směsi použity kaly z ČOV, které plní funkci tmelu, jenž váže jednotlivé složky a spoluvytváří na vyrobených granulích uzavírací vrstvu, musí se zabezpečit jejich hygienizace. To znamená, že se v zakládce musí usmrtit všechny patogenní mikroorganismy. V popisované technologii se toho dosáhne v prostředí probíhající termofilní aerobní fermentace. Tato fáze přímo navazuje na stabilizaci a často se obě fáze prolínají. Jejich zásadní odlišnost spočívá v teplotách zakládky. Termofilní reakce je iniciovaná celou skupinou mikroorganismů, které ke svému metabolismu vyžadují vzdušný kyslík. Při bouřlivém nástupu termofílní reakce se teplota zvýší až na 70 °C. Vysoká teplota a doba, jejího působení na zakládku určují rychlost fermentace. Intenzivní aerace nebo překopávání udržuje vysokou teplotu tak, aby došlo postupně k hygienizaci směsi. Při procesu hygienizace dochází k žádoucímu odpařování vody. Zvyšuje je se tak obsah sušiny, což zvyšuje energetickou hodnotu vyrobeného paliva. Působení teploty a probíhající biochemické reakce přirozeně působí na žádoucí homogenizaci zakládky. V následujícím textu je nastíněna obecná představa o fungování technologie, která je daná již funkčními zařízeními. Současná technologická představa spočívá ve vybudování haly s ocelovou konstrukcí, vedle které budou jako vstupní část technologie umístěny 3 zastřešené skladovací boxy vstupních surovin Jedná se o zásobník na odvodněný čistírenský kal, zásobník na dřevní štěpku a třetí zásobník bude určen na zelený odpad z údržby městské zeleně. Konstrukční řešení by mělo zabránit průniku srážkových vod do zásobníků. V prostorách nově vybudované haly budou instalována následující technologická zařízení:

Homogenizátor - Jedná se o nádobu, na jejímž dně jsou uloženy dva horizontální šneky velkého průměru jenž se otáčí proti sobě. Pro lepší nařezání a rozdrcení dřevní štěpky a Ing. Jiří NEZHODA, Ph.D. VŠB – TU Ostrava

28


zeleného odpadu jsou po obvodu šneku instalovány řezací nože. Šneky jsou schopny zpracovat i větší množství dlouhostébelnatého materiálu a jsou uzpůsobeny k rozebírání velkých kulatých balíků biomasy. Nejdříve se do homogenizátoru dávkuje stébelnatý materiál a dřevní štěpka. Po dokonalém rozřezání a promísení těchto komponent se přidají odvodněné stabilizované čistírenské kaly maximálně do vlhkosti 85 %. Mezi nosným rámem a samostatnou míchací nádobou jsou uloženy 3 tenzometry. Tímto tříbodovým vážícím systémem je možno navážit 15 různých receptur s 15 komponenty. Vyprazdňování homogenizátoru je umístěno uprostřed stroje a může být řešeno na pravou či levou stranu. Výsledkem tohoto procesu je homogenní směs o maximálním rozměru jednotlivých komponentů 50 mm. Doba procesu homogenizace je závislá na konkrétním složení směsi. Přibližně je možné počítat s dobou pracovního cyklu 45 minut, při němž se zpracuje 2000 kg směsi.

Vynášecí pás - Dokonale promíchaná a homogenizovaná směs je dopravována pomocí pásového vynášecího dopravníku na naskladňovací pásy fermentačních boxů. Fermentační box - box je tepelně izolovaný kontejner, ve kterém jsou nainstalovány překopávací pásové dopravníky a radiální provzdušňovací ventilátory. Po naskladnění boxu je reaktor uzavřen a zahájí se bez přidání mikrobiálních preparátů proces fermentace. Při tomto procesu dochází ke zvyšování teploty na 65-70 °C a k bouřlivému vývoji vodní páry. Po dosažení teploty 55 oC je z důvodů urychlení a udržení optimálních aerobních podmínek pro fermentaci směs překopávána a zároveň provzdušňována. Vzduch je systémem kanálků zaváděn do celého objemu kompostované hmoty. Při teplotě 65 °C dochází k rozvoji termofílních organismů, které rychle asimilují látky, jenž jsou zdrojem fekálního zápachu, nedochází tedy k zamořování ovzduší v okolí výrobny. Zároveň tato teplota zabezpečuje spolehlivou hygienizaci fermentovaného materiálu. Vzduch, který provzdušňuje zakládku si spolu s vlhkostí odnáší i teplo. To je v novém zařízení možné využít např. k finálnímu dosoušení fermentátu nebo k rychlejšímu nastartování fermentačního procesu v sousedních boxech


29


Vzdušina vystupující z boxu je vedena přes biofiltr, ve kterém jsou zachycovány zbytkové pachové složky od plynu. Filtrační náplň biofíltru tvoří aktivní fermentát, který se po ztrátě filtrační schopnosti zpracuje ve fermentoru. Po ukončení hygienizačního a fermentačního procesu je sypané biopalivo za pomocí vyskladňovacího zařízení a korečkového elevátoru dopraveno do skladu paliva. V případě, že linka pokračuje granulací návazný dopravník dopraví sypné palivo do mezizásobníku a z něho šnekovým dopravníkem ke granulátoru. Celková doba zdržení směsi ve boxu je průměrně 3 dny, záleží však na množství vstupující vody (vlhkost vstupních surovin) a na charakteru fermentovaného materiálu. Předpokládaný výkon výše popsaného fermentačního boxu je 8,5 tun zfermentované směsi o vlhkosti 60 % za 72 hodin. Spotřeba elektrické energie na výrobu jedné tuny sypaného biopaliva je 22,5 kWh. Zvolenou formu paliva ovlivňuje zejména typ kotlové jednotky, kde se bude vyrobené palivo energeticky využívat. Je třeba mít na paměti, že volně sypané palivo má až 4x větší objem než granule. Tomu musí odpovídat především dopravní cesty ke kotli, skladovací prostory na palivo, dopravní podmínky a vzdálenost výrobce paliva od tepelného zdroje.

Systém rozvodu vzduchu k aeraci zakládky


Sací otvor ventilátoru k aeraci zakládky

30


Prstencový granulátor - ze zásobníku sypaného biopaliva je směs dopravována šnekovým dopravníkem do prstencového granulátoru. Za společného působení tlaku, tepla a vlhka dochází ke vzniku granulí, jejíž průměr závisí na velikosti otvorů v protlačovací matrici. V případě použití dřevních pilin osahující lignin není nutné přidávat žádné další pojivo. Vyrobené granule jsou dopravovány elevátorem do zásobníků. Předpokládané technické parametry prstencového granulátoru jsou uvedeny v následující tabulce. Technické parametry prstencového granulátoru GP - 300 Pracovní šířka matrice [ mm ] Pracovní průměr matrice [ mm ] Průměr mixeru [ mm ] Délka mixeru [ mm ] Příkon hlavního motoru [ kW ] Výkon [ t/hod ] Orientační hmotnost [ kg ]


304 90 300 1 300 15-45 0,5 - 2.5 1 500

31


4.2.3 Bilance výroby paliva z kalů ČOV Suroviny:

kaly z ČOV biomasa

Výstup:

sypané biopalivo granulované biopalivo

2 000 t/rok 2 000 t/rok

30 % seno, sláma (20 % H2O) 30 % dřevní odpad(40 % H2O) 40 % kaly (85 % H2O) VSTUP DO FERMENTORŮ: 5 800 t/rok směsi (52 % H2O)

75 % H20 => sušina 500 t 30 % H20 => sušina 1 400 t 30 % H20 20 % H20

H20 1 500 t H20 600 t

2 714 t/rok 2 375 t/rok

1 740 t/rok 1 740 t/rok 2 320 t/rok

2 784 t sušiny 3 016 t vody

VÝSTUP Z FERMENTORŮ – VSTUP DO SUŠKY: 2 784 t sušiny 4 800 t/rok směsi (42 % H2O) 2 016 t vody VÝSTUP ZE SUŠKY: 3 164 t/rok úsušku (12 % H2O)

2 784 t sušiny 380 t/rok vody

Linka pro sypané biopalivo sestává z těchto strojů a zařízení: -

nakladač míchací a řezací zařízení naskladňovací pás se shazovacím zařízením fermentory EWA-FERM(4 ks) vyskladňovací pás zakládací dopravní pás se shazovačem pomocné konstrukce vzduchotechnika

Linka pro granulované biopalivo sestává z těchto strojů a zařízení: -

nakladač míchací a řezací zařízení naskladňovací pás se shazovacím zařízením fermentory EWA-FERM(4 ks) vyskladňovací pás mezizásobník kompletní šnekový dopravník granulátor prstencový elevátor zásobník kompletní


32


-

pomocné konstrukce vzduchotechnika

Investiční náklady linky pro sypané biopalivo: projekt 680 000,stavba 2 850 000,technologie 9 420 000,elektro, MaR 900 000,kompletace 400 000,montáž 700 000,uvedení do provozu 260 000,CELKEM 15 210 000,Investiční náklady linky pro granulované biopalivo: projekt 820 000,stavba 3 050 000,technologie 10 860 000,elektro, MaR 1 200 000,kompletace 480 000,montáž 960 000,uvedení do provozu 320 000,CELKEM 17 690 000,Zastavěná plocha pro linku sypaného biopaliva bude cca 850 m². z toho část je řešena jako přístřešek, výška cca 4,5 m. Zastavěná plocha pro linku granulovaného biopaliva je cca 900 m², výška cca 4,5 m, z toho část jsou venku umístěné podjezdné zásobníky. Součástí budovy je rozvodna a sociální zřízení. Kaly z ČOV nelze dle platné legislativy skladovat. Místo překládky kalů, na kterém je umístěno množství pro dvoudenní provozní potřebu, je umístěno v hale na ploše 5x5 m. Pro meziskladí biomasy je v prostoru haly vymezena plocha cca 110 m². Výrobní náklady linky sypaného biopaliva: PHM el. energie náhradní díly personál

3 000 l/rok 61 000 kWh/rok (bez osvětlení) 40 000 Kč/rok 350 000 Kč/rok

Výrobní náklady linky granulovaného biopaliva: PHM el. energie náhradní díly personál

1 500 l/rok 309 000 kWh/rok (bez osvětlení) 200 000 Kč/rok 350 000 Kč/rok

Cena paliva z čistírenských kalů Sypané Granulované

1 200 Kč/t 1 380 Kč/t

109 Kč/GJ 125 Kč/GJ


33


4.2.4 Stručný popis technologie: Vstupní suroviny se v poměru 1 hmotnostní díl kalů a 1 hmotnostní díl biomasy naloží nakladačem do míchacího a řezacího zařízení. Po smíchání a rozřezání na požadovanou velikost je směs vyskladněna na naskladňovací pás a dopravena k plnícímu zařízení fermentačního reaktoru. Po naplnění je fermentační reaktor uzavřen a proces fermentace zahájen. Proces je řízen automaticky v závislosti na teplotě fermentovaného materiálu. Uvnitř reaktoru je směs převrstvována a provzdušňována. Po několika dnech je ukončena hygienizační fáze fermentačního procesu a prosušení a pomocí vyskladňovacího zařízení (je součástí reaktoru) je fermentát - sypné biopalivo vyskladněno. Vyskladňovacím pásem, korečkovým elevátorem a návazným dopravníkem je biopalivo dopraveno na hromadu a je připraveno k další expedici. V případě, že linka pokračuje granulací návazný dopravník dopraví sypné palivo do mezizásobníku, z něho šnekovým dopravníkem ke granulátoru. Po granulaci jsou granule dopraveny korečkovým elevátorem a dopravním pásem do jednoho z podjezdných zásobníků. V příloze „Příkladné uspořádání“ jsou znázorněny obě varianty, které mohou nebo nemusí být společně realizovány.


34


5 KONCEPCE ZÁSOBOVÁNÍ TEPLEM Úkolem této části studie je variantně navrhnout technické řešení, definovat hlavní technické parametry tepelného zařízení, vymezit investiční nároky jednotlivých variant, posoudit možností kombinované výroby elektrické energie z biomasy a případně vytvořit podmínky pro financování vlastní rekonstrukce ze zdrojů EU. Studie se tedy zabývá vybudováním nového samostatného zdroje tepla v areálu bývalého zemědělského družstva vyvedení výkonu na CZT obce Pražmo a to v následujících variantách: Výchozí předpoklady při tvorbě a hodnocení jednotlivých variant: •

provozovatelem tepelného zařízení je ve všech variantách obec Pražmo popř. specializovaná provozní společnost

•

předmětem investic není odběrné tepelné zařízení odběratele za předávacím místem

•

předávacím místem pro dodávky tepla je výstup z výměníkových stanic

•

v kalkulacích cen energií je zahrnuto nájemné za energetické zařízení, jehož výše vlastníkovi slouží na pokrytí nákladů spojených s realizací (splácením) investice

•

veškeré náklady na výrobu tepla jsou v jednotlivých variantách uváděny bez DPH pokud není uvedeno jinak,

Varianta 1.

Kotelna na zemní plyn s předpokládaným 100 % připojení RD ( cca 120 RD a občanská vybavenost )

Varianta 2.

Kotelna na biomasu s předpokládaným 100 % připojení RD ( cca 120 RD, bytové domy a občanská vybavenost )

Varianta 3.

Kotelna na biomasu s napojením 75 % připojení RD ( cca 90 RD a občanská vybavenost )

Varianta 4.

Kotelna na biomasu s napojením 50 % připojení RD ( cca 60 RD )


35


Varianta I – Kotelna na zemní plyn s předpokládaným 100 % připojením RD ( cca 120 RD a občanská vybavenost ) Jako srovnávací alternativu v rámci opatření pro snížení emisí z lokálních topenišť především rodinných domů navrhujeme vybudovat centrální plynovou kotelnu s teplovodními kotli o celkovém výkonu 2,0 MW. Kotle budou osazeny automatickým řídícím systémem. Tento zdroj tepla bude sloužit pro vytápění a dodávku teplé užitkové vody pomocí nově vybudovaného centralizovaného zásobování tepla pro 120 rodinných domů a občanskou vybavenost. Bytové domy jsou v současné době napojeny na centrální plynovou kotelnu a jejich napojení nemá požadovaný efekt z hlediska snižování emisí v posuzované lokalitě. Předpokládá se umístění výtopny v samostatném objektu : Kotelna Osazení dvěma kotli o výkonu 2 x 1,0 MW - Výbava teplovodního okruhu (rozdělovače, oběhová čerpadla, zařízení pro udržování tlaku v síti, pro chem. úpravu vody a doplňování ztrát oběhové vody), vč. veškerého dalšího příslušenství - Rozvodna nízkého napětí, velín včetně měřícího, regulačního a automatizačního zařízení Investiční náklady kotelny na zemní plyn Var. I: projekt 680 000,stavba 550 000,technologie 6 500 000,elektro, MaR 300 000,montáž 500 000,CELKEM 8 530 000,Investiční náklady pro systém centralizovaného zásobování teplem Var. I: projekt 750 000,rozvody a zemní práce – páteřní teplovod 28 200 000,rozvody a zemní práce – přípojky 10 500 000,domovní předávací stanice RD 3 000 000,předávací stanice – ostatní 200 000,CELKEM 42 750 000,Investiční náklady celkem

51 280 000,- Kč


36


Varianta II – Kotelna na biomasu s předpokládaným 100 % připojením RD ( cca 120 RD , bytové domy a občanská vybavenost ) Jako představitel požadovaného zdroje tepla na biomasu byla zvolena teplovodní výtopna o kapacitě cca 3,4 MW. Dva kotle o výkonu 1,7 MW budou spalovat biomasu. První z nich je uzpůsoben pro spalování dřevní štěpky včetně naštěpovaného odpadu, palivem druhého nového kotle bude balíkovaná sláma. Kotle budou osazeny automatickým řídícím systémem spalování od kyslíkové sondy, zajišťující optimální spalování ve všech provozních stavech. Tento zdroj tepla bude sloužit pro vytápění a dodávku teplé užitkové vody nově vybudovaným centralizovaným zásobováním tepla pro 120 rodinných domů, bytové domy a občanskou vybavenost. Předpokládané průměrné kvalitativní znaky výše uvedených paliv před spalováním: dřevní štěpka: vlhkost 25 % výhřevnost 13 GJ/t objemová hmotnost 200 kg/m3 sláma: vlhkost 10 % výhřevnost 15 GJ/t objemová hmotnost 200 kg/m3

Předpokládá se umístění výtopny v samostatném areálu, obsahujícím následující objekty: 1) Kotelna: Osazení dvěma kotli o kapacitě po 1,7 MW (spalovací zařízení + výměník) vč. podávání paliva, odpopelňování s dopravou popela do kontejneru, umělého tahu (mechanické odlučovače popílku, kouřové ventilátory, komín). 2) Provozně sociální přístavek - Výbava teplovodního okruhu (rozdělovače, oběhová čerpadla, zařízení pro udržování tlaku v síti, pro chem. úpravu vody a doplňování ztrát oběhové vody), vč. veškerého dalšího příslušenství. - Rozvodna nízkého napětí, velín včetně měřícího, regulačního a automatizačního zařízení. - Sociální zázemí obsluhy. 3) Krytý sklad paliva - Mobilní zařízení pro manipulaci s velkoobjemovými balíky slámy - Zařízení pro manipulaci s dřevní stěpkou - Zařízení pro rozdružování balíků a slámy a dopravu paliva do kotelny 4) Teplovodní rozvody k odběratelům tepla v provedení z předizolovaného potrubí, uloženého v zemi. 5) Obslužné komunikace skladu paliva a kotelny 6) Energetické přípojky (elektřina, voda, kanalizace, slp) 7) Oplocení Technologické schéma a orientační dispozici tohoto zdroje uvádíme na následujících stranách.


37


Legenda k následujícímu obrázku : 1. Krytý sklad vč. mobilní mechanizace pro manipulaci 2. Rozdružovací zařízení balíků slámy 3. Doprava paliva do kotlů 4. Spalovací zařízení kotle 5. Výměník tepla kotle, kapacita 1 MW 6. Odpopelňování kotlů vč. kontejneru na popel 7. Mechanické (cyklónové) odlučovače popílku 8. Kouřové ventilátory 9. Komín 10. Oběhová teplovodní čerpadla (do 110 °C) 11. Chemická úprava doplňovací vody 12. Zařízení pro vydržování tlaku v síti 13. Směšovací zařízení pro primární regulaci teploty topné vody 14. Měřící zařízení spotřeby tepla jednotlivých odběratelů (pro každého odběratele jedno měření)

Technologické schéma zařízení


38


Stavební dispozice

Investiční náklady kotelny na biomasu Var. II: projekt stavba technologie elektro, MaR montáž CELKEM

750 000,1 450 000,13 260 000,500 000,700 000,16 660 000,-

Investiční náklady pro systém centralizovaného zásobování teplem Var. II: projekt rozvody a zemní práce – páteřní teplovod rozvody a zemní práce – přípojky domovní předávací stanice RD předávací stanice – ostatní CELKEM Investiční náklady celkem

750 000,28 200 000,10 500 000,3 000 000,500 000,42 950 000,59 550 000,- Kč


39


Varianta III – Kotelna na biomasu s předpokládaným 75 % připojením RD ( cca 90 RD a občanská vybavenost ) Varianta je technicky shodná s Variantou II, pro pokrytí požadované kapacity se předpokládá osadit dva kotle o výkonu 1,0 MW spalující biomasu. První z nich je uzpůsoben pro spalování dřevní štěpky včetně naštěpovaného odpadu, palivem druhého kotle bude balíkovaná sláma. Ostatní popis viz Varianta II. Investiční náklady kotelny na biomasu Var. III: projekt stavba technologie elektro, MaR montáž CELKEM

750 000,1 450 000,9 282 000,500 000,700 000,12 682 000,-

Investiční náklady pro systém centralizovaného zásobování teplem Var. III: projekt rozvody a zemní práce – páteřní teplovod rozvody a zemní práce – přípojky domovní předávací stanice RD předávací stanice – ostatní CELKEM Investiční náklady celkem

750 000,28 200 000,7 875 000,2 250 000,500 000,39 575 000,52 257 000,- Kč


40


Varianta IV – Kotelna na biomasu s předpokládaným 50 % připojením RD ( cca 60 RD) Varianta je technicky shodná s Variantou II a III, pro pokrytí požadované kapacity se předpokládá osadit dva kotle o výkonu 0,6 MW spalující biomasu. Oba dva budou uzpůsobeny ke spalování dřevní štěpky včetně naštěpovaného odpadu. Ostatní popis viz Varianta II. Investiční náklady kotelny na biomasu Var. IV: projekt stavba technologie elektro, MaR montáž CELKEM

250 000,850 000,6 520 000,400 000,600 000,8 620 000,-

Investiční náklady pro systém centralizovaného zásobování teplem Var. IV: projekt rozvody a zemní práce – páteřní teplovod rozvody a zemní práce – přípojky domovní předávací stanice RD CELKEM Investiční náklady celkem

750 000,28 200 000,5 250 000,1 500 000,35 700 000,44 320,- Kč


41


5.1 Stanovení ceny tepla Na základě rozboru výše uvedených podkladů jsme sestavili tabulku, kde z jednotlivých měrných nákladů stávajících objektů a ceny biomasy stanovena přibližná cena vyráběného tepla. Tabulka je sestavena pro investora s přispěním podpory a dotace OPŽP a bez této dotace. Ze souhrnné porovnávací tabulky je možno posoudit vliv předpokládané dotace.

Varianta

Investice [tis. Kč]

Cena paliva [Kč/GJ]

Cena tepla bez dotace [Kč/GJ]

Cena tepla včetně dotace [Kč/GJ]

I II III IV

51 280 59 550 52 257 44 320

285 125 128 132

533,6 352,7 473,8 599,3

414,7 250,5 277,2 305,5

Navržená řešení se týkají výstavby nového centrálního zdroje tepla. Předpokládáme, že jako kotelna a sklad paliva bude nově postavený, nebo upravený stávající objekty ZD. Tím se sníží stavební náklady a zároveň i cena paliva. Z pohledu investora, obce Pražmo, je navržené řešení svým rozsahem investice a může využít možnosti zažádat o podporu ze OPŽP ČR. Za předpokladu, že bude přiznána dotace na uvedenou akci, je výše podpory max. 80 = IN a dotace činí max. 80 % z přislíbené podpory. To znamená, že investor musí mít k dispozici vlastně jen 20 % investičních prostředků, což je za stávající situace velice výhodné. Jak vyplývá z uvedených výsledků analýzy, cena tepla u jednotlivých velikostí systémů CZT se pohybuje bez využití dotace, podle topného výkonu zdroje od 600 do 352 Kč. Při stejné ceně paliva, ale s dotací vychází cena tepla od 250 do 277 Kč/GJ, doba odepisování investice 12 let a 30 let, což je doba, která odpovídá ekonomické životnosti zdroje a rozvodů tepla. Všechny ostatní parametry jsou u varianty bez dotace stejné, dotace umožní snížení ceny tepla. Cena 1 GJ tepla do 280 Kč, maximálně 300 Kč je akceptovatelná, ale přes 400 Kč je velmi vysoká. Z čehož vyplývá, že jedinou cestou pro realizaci menších centrálních zdrojů je využití dotace. Ve všech výpočtech jsou totiž pro zjednodušení počítány vlastní finanční prostředky vložené ihned v plné výši. Hlavním problémem širšího využití centrálních zdrojů tepla v obcích jsou především vysoké náklady na pořízení zdroje (nejedná se jen o kotel, či kotelnu, ale o teplovody, předávací stanice atd.) u malých zařízení se potřebné vícenáklady hůře amortizují v celkových nákladech. Celé hodnocení je provedeno zjednodušujícím způsobem. Cena tepla je pro jednotlivé varianty volena tak, aby se projekt udržel v chodu a nebyl prodělečný. Vyskytuje se však problém, že cena tepla v udané výši nemusí a dle současných zkušeností, ani není akceptována odběrateli. Zdroj teplo nevyrábí v předpokládaném objemu a cena se dále zvyšuje. Projekt z tohoto důvodu skončí nebo je nutno hledat dodatečné dotace a podpory pro jeho provoz.


42


Závěr Definitivní porovnání variant CZT s vlastním zdrojem tepla pro obec Pražmo je možné provést až po detailním průzkumu zájmů obyvatel obce a podnikatelských subjektů o dodávky tepelné energie se soustavy centralizovaného zásobování teplem. Nejvhodnější podmínky pro vybudování zdroje na spalování biopaliva z regionu obce je prostor bývalého družstva a to zejména z důvodů dopravních, manipulace s palivem a skladování paliva. Vybudování soustavy CZT s centrálním zdrojem na biomasu je výhodné za těchto podmínek: •

cena tepelné energie ve výši do 300 Kč/G,

•

přijatelné vymezení dlouhodobých podmínek pro změnu ceny tepelné energie,

•

předávací místo pro dodávky tepla při výše uvedené ceně tepla - na výstupu z výměníkových stanic.


43


OBSAH Energetická studie ...................................................................................................................... 1 projektu změny způsobu zásobování teplem obce Pražmo ........................................................ 1 Identifikační údaje ...................................................................................................................... 2 Objednatel studie : .................................................................................................................. 2 Zpracovatel studie: ................................................................................................................. 2 Předmět studie: ....................................................................................................................... 2 1 Výchozí podmínky ............................................................................................................. 4 1.1 Správní členění a obyvatelstvo ................................................................................... 5 1.2 Podklady pro zpracování energetické studie .............................................................. 5 1.3 Sídelní struktura.......................................................................................................... 6 1.4 Geografické a klimatické údaje .................................................................................. 6 1.5 Směr a rychlost větru.................................................................................................. 6 1.6 Naměřené klimatické údaje ........................................................................................ 7 1.7 Spotřeba paliv a energie – výchozí stav roku 2007 .................................................... 7 2 Bilance spotřeby prvotních energetických zdrojů .............................................................. 8 2.1 Analýza spotřebitelských systémů ............................................................................. 8 2.2 Bytová sféra................................................................................................................ 8 2.3 Současná spotřeba paliv a energie v bytové sféře ...................................................... 9 2.4 Podnikatelský a terciární sektor................................................................................ 10 2.5 Zhodnocení vlivu energetického systému na životní prostředí ................................ 11 3 Návrh opatření pro snížení emisí škodlivin...................................................................... 12 3.1 Individuální změna způsobu vytápění v jednotlivých rodinných domech .............. 12 3.1.1 Výchozí stav a předpoklady ............................................................................. 12 3.1.2 Formulace variant ............................................................................................. 13 3.1.3 Varianty změn vytápění.................................................................................... 14 3.1.4 Hodnocení variant: ........................................................................................... 17 3.1.5 Pořadí variant : ................................................................................................. 18 3.2 Vybudování centrálního zásobování teplem ............................................................ 20 3.2.1 Výchozí stav a předpoklady ............................................................................. 20 3.2.2 Návrh řešení...................................................................................................... 20 4 Hodnocení využitelnosti alternativních zdrojů energie .................................................... 23 4.1 Biomasa .................................................................................................................... 23 4.1.1 Využití dřeva k energetickým účelům.............................................................. 23 4.1.2 Využití obilovin pro energetické účely ............................................................ 24 4.1.3 Využití rychlerostoucích energetických plodin................................................ 25 4.1.4 Energetické dřeviny.......................................................................................... 25 4.1.5 Energetické rostliny.......................................................................................... 25 4.1.6 Využití fytomasy z luk a pastvin pro energetické účely................................... 27 4.2 Využití odpadů ......................................................................................................... 27 4.2.1 Zpracování kalů z čistíren odpadních vod........................................................ 27 4.2.2 Technologická řešení výroby biopaliva z čistírenských kalů........................... 28 4.2.3 Bilance výroby paliva z kalů ČOV................................................................... 32 4.2.4 Stručný popis technologie: ............................................................................... 34 5 Koncepce zásobování teplem ........................................................................................... 35 5.1 Stanovení ceny tepla................................................................................................. 42 Obsah………………………………………………………………………………………….44 Příloha – přehled realizovaných projektů nových soustav CZT se zdrojem na biomasu ……45


44


Příloha – přehled realizovaných projektů nových soustav CZT se zdrojem na biomasu Lokalita

Nová Pec, o. Prachatice

podpora Instal. Výkon Náklady formou Rok zprovoz. výkon (MW) (MW) tis. Kč dot./zvýh. půjč. 1996

3,3 (2,2+1,1)

3,3

25600

80/0

Palivo nákup vč. DPH Kč/t,m3 štěpka 150-250 Kč/m3

Roční Kč/GJ vč.DPH dodávka Kč GJ 270

3700

Výrobce kotle

Počet napoj. objektů

Zajímavosti, dostupnost paliva

Danstoker

48

dobrá dostupnost paliva

356

37000

Kohlbach

73

2,5MW+3,5MW s blokem ORC 79% do tepla 18% gen. el. energie 600 kW, dostupnost paliva cca do 20 km

Trhové Sviny, o. Č. Budějovice

1999

2,5+3,5 ORC

6

106000

50/30

štěpka 150 Kč/m3

Hoštětín, o. Uherské Hradiště

2000

0,7

0,7

32000

80/10

štěpka 280 Kč/m3

paušál 3315+ 206

3849

Kara

65

kofinancováno nizozemskou vládou

Hartmanice, o. Klatovy

2000

4,4 (2x1,7+0,88)

4,4

18732

80/0

štěpka 270 Kč/m3

350

15700

Danstoker

75


Bouzov, o. Olomouc

2001

2,4 (1,8+0,6)

2,4

40000

60/20

štěpka 1000 Kč/t

270

19000

Step Trutnov

116

spolu se štěpkou spalován i šťovík

Moravany u Kyjova, o. Hodonín

2001

0,35

0,35

6290

40/40

štěpka 180-360 Kč/m3

280

1500

Hamont

4


2001

9 (2x4,5)

59/35


80

štěpka, piliny nakupovány převážně od dopravců, připojeno 6 z 9 tisíc obyvatel

Bystřice nad Pernštejnem, o. Žďár n. Sáz.

9


134631

390

85000

45

Urbas


Lokalita

podpora Rok Instal. Výkon Náklady formou zprovoz. výkon (MW) (MW) tis. Kč dot./zvýh. půjč.

Palivo nákup vč. DPH Kč/t,m3

Kč/GJ Roční vč.DPH dodávka Kč GJ

Výrobce kotle



Velký Karlov, o. Znojmo

2001

1

1

242249

40/35

sláma 700 Kč/t

300

*

Tractant Fabri

73


Třebívlice, o. Litoměřice

2001/02

0,38 (0,3+0,08)

0,38

4289

40/0

štěpka 350 Kč/m3

370

800

Ekoefekt Litvínov

12

spalování štěpky v kombinací nízkosírným uhlím v poměru 7/3

Jindřichovice pod Smrkem

2001/02

0,35 (0,20+0,15)

0,35

1965

70/0

štěpka z obecních zdrojů

450

2614

Tractant Fabri

5


Žlutice, o. Karlovy Vary

2002

7,9 (3x1,8+2,5)

7,9

106405

70/10

sláma 1100 Kč/t

378

35000

Verner

520 byt. jedn.

1x štěpka 2x sláma 1x kombinovaný

Roštín, o. Kroměříž

2002

4

4

69405

30/30

sláma 600 Kč/t

296

11000

LIN-KA

154

dostatek obilné i řepkové slámy

80/0

piliny- 100 kč/m3 štěpka150 Kč/m3

290

5400

Verner

24

původně místní zdroj pilin, dnes dováží štěpku

*

vzhledem k omezenému množství slámy je produkce tepla z biomasy pouze zlomek možné roční výroby (až 45 000 GJ) sláma se musí dovážet z velké vzdálenosti.

Rybniště, o. Děčín

Nový Bor, o. Česká Lípa

2003

2003

1 (0,6+0,4)

2,2

1

2,2


22719

15246

40/40

sláma 1200 Kč/t

450

6500

46

Tractant Fabri


Lokalita

podpora Rok Instal. Výkon Náklady formou zprovoz. výkon (MW) (MW) tis. Kč dot./zvýh. půjč.


Kč/GJ Roční vč.DPH dodávka Kč GJ

Výrobce kotle



Zlaté Hory, o. Jeseník

2003

5 (2x2,5)+0,1el.

5

48507

50/30


366

24125

Danstoker

522 byt. jedn.

technologie v kombinavci s výrobou elektřiny s protitlakou turbínu s generátorem 100 kWel, palivo dováženo ze vzdáleností 20 a 55 km

Slavičín, o. Zlín

2003

1,6

1,6

46783

50/30

štěpka 300 Kč/m3

481

20000

Kohlbach

35


Dříteň, o. Č. Budějovice

2004

2,0 (2x1,0)

2

33794

50/37

z obecních zdrojů

260

9000

Imaveco

105 RD, 100 byt. jedn.

štěpka z obecních zdrojů, prořezávky atp.

Kašperské Hory, o. Klatovy

2006

4 (1,6+2,4)

4

80985

80/0

*

300

21000

Schmid

105

většina obecních zdrojů biomasy leží v CHKO Šumava - problematická dostupnost

Valašská Bystřice, o. Vsetín

2006

1,5 (0,6+0,9)

1,5

37465

80/0

piliny- 450 kč/t

255

12825

Verner

70

dostatek paliva z místních dřevařských podniků

85/0

štěpka 1050 Kč/t sláma 1100 Kč/t

148

komplexní projekt řeší bioplynovou stanici, kotelnu na spalování biomasy a peletizační linku. Kotel na spalování slámy 800 kW, spalování štěpky 400 kW

Kněžnice, o. Nymburk

2006

1,2 (0,8+0,4)

1,2


111622

260

*

47

Step Trutnov


Lokalita

Planá u Mar. Lázní

Třebíč

podpora Rok Instal. Výkon Náklady formou zprovoz. výkon (MW) (MW) tis. Kč dot./zvýh. půjč. 2006

2006

3,4 (2x1,7)

15 (7+3+5) +ORC

3,4

15


43400

232500


81/0

štěpka 1100 Kč/t

52/25

vlastní systém štěpka + nákup slámy

Kč/GJ Roční vč.DPH dodávka Kč GJ 350

378

36360

171981

48

Výrobce kotle



TTS, Tensa

700 byt. jedn.

jeden kotel štěpka, jeden sláma

5412 byt. jedn.

výtopna 5 MW sláma, 3 + 7 MW štěpka s ORC blokem - elektrický výkon 1 MW, vlastní ucelený systém využití zbytkové biomasy

TTS

ENERGETICKÁ STUDIE. projektu změny způsobu zásobování teplem obce Pražmo. Ing. Jiří NEZHODA, Ph.D. VŠB TU Ostrava

Recommend Documents