Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u BPS Chabičovice. Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u bioplynové stanice CHABIČOVICE

Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u BPS Chabičovice

Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u bioplynové stanice CHABIČOVICE

Listopad 2014


Zpracovatel:

SEVEn, Středisko pro efektivní využívání energie () Americká 579/17, 120 00 Praha 2 T: +420 224 252 115 F: +420 224 247 597 Email: [email protected] Internet: www.svn.cz Kolektiv autorů: Ing. Tomáš Voříšek, Ing. Jaroslav Maroušek, Ing. Bohuslav Málek

Dovětek: Tato studie je součástí veřejně dostupného výstupu „D 3.5“ projektu „BiogasHeat“. Projekt je podporován Evropskou komisí v rámci programu Intelligent Energy for Europe (IEE). Výhradní odpovědnost za obsah tohoto dokumentu přebírají jeho autoři. Obsah materiálu nevyjadřuje stanovisko Evropské unie. Agentura EACI (Výkonná agentura pro konkurenceschopnost a inovace), která program IEE administruje, ani Evropská komise nejsou zodpovědné za jakékoliv využití informací obsažených v této publikaci. Pracovní aktivity projektu „BiogasHeat“ probíhají současně v 8 zemích EU a více informací o něm je možné nalézt na internetových stránkách www.biogasheat.org.

Listopad 2014

2


Obsah 1

Úvod - předběžná studie proveditelnosti ____________________________ 4

2

Informace o stanici _____________________________________________ 5

3

2.1

Umístění _________________________________________________________ 5

2.2

Technické informace _______________________________________________ 5

2.3

Ekonomické informace (motivující k využití tepla z BPS) _________________ 9

Stávající míra užití tepla z BPS ___________________________________ 10

4 Popis a stručná analýza možností využití tepla z BPS (s výběrem detailněji dále hodnocených) ________________________________________________ 11

5

4.1

Stávající spotřeby tepla v areálu farmy _______________________________ 11

4.2

Nové možné odběry tepla (v blízkém či vzdáleném okolí od BPS) _________ 11

Podrobné posouzení vybraných možností využití tepla z BPS _________ 13 5.1

Technické řešení – společné aspekty navržených variant řešení __________ 13

5.2

Ekonomické hodnocení ____________________________________________ 20

5.3

Rámcové právní podmínky _________________________________________ 23

5.4

Sociální hlediska _________________________________________________ 24

5.5

Finanční hlediska _________________________________________________ 24

5.6

Ekologické efekty_________________________________________________ 24

6

Souhrn předběžné studie proveditelnosti __________________________ 26

7

Závěry a doporučení dalšího postupu provozovateli bioplynové stanice

28

8 Příloha: Jak postupovat při uplaťnování nároku na provozní podporu za výrobu elektřiny v režimu KVET _____________________________________ 30 8.1

Definice užitečného tepla __________________________________________ 30

8.2

Výpočtová metodika procesu KVET _________________________________ 30

8.3

Uznatelné způsoby užití tepla pro BPS _______________________________ 31

8.4

Způsob prokazování ______________________________________________ 34

Listopad 2014

3

Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u BPS Žamberk

1

Úvod - předběžná studie proveditelnosti

Stěžejním cílem evropského projektu BiogasHeat je podporovat ekonomicky smysluplné a ekologicky žádoucí způsoby využití tepla ze stávajících a budoucích bioplynových stanic (dále jen také „BPS“). Právě z tohoto důvodu byla v ČR podobně jako v dalších zemích účastnících se projektu oznámena na jaře letošního roku národními partnery projektu časově omezená výzva s nabídkou bezplatného posouzení případných možností využití tepla (formou předběžné studie proveditelnosti) u limitovaného počtu konkrétních projektů BPS. Jednou z organizací, která o toto posouzení projevila zájem, je i společnost ZEMOS Zubčice spol. s r.o., (dále také jen „společnost“ či „investor“). Svou bioplynovou stanici ve svém středisku v obci Chabičovice společnost uvedla do provozu v roce 2011 a tento materiál hodnotí opatření, která byla v rámci osobní návštěvy a následných diskuzí se zástupci investora identifikována jako perspektivní. S cílem posoudit jejich technické předpoklady, možné ekonomické přínosy a v neposlední řadě i ekologické (pozitivní) dopady. A to za účelem nejen splnit podmínky investičních případně provozních forem podpory, které společnost k využití tepla motivují, příp. zavazují, ale hlavně také najít racionální a dlouhodobě perspektivní řešení, které se pro společnost nestane přítěží ale prostředkem k jejímu dalšímu hospodářskému rozvoji. Tato předběžná studie proveditelnosti by však neměla být považována za podklad pro konečné rozhodování, ale jako nezávislý názor zpracovatele, jakému z opatření dále věnovat pozornost a poté se definitivně rozhodnout o jeho případné ne-realizaci. Studie je zpracována na základě osobní prohlídky BPS a informací a podkladů od zástupců společnosti o stávající technologii BPS i zemědělského areálu, kde se nachází (např. energetický audit projektu BPS, historické spotřeby energií apod.)

Listopad 2014

4


2

Informace o stanici

2.1

Umístění

Bioplynová stanice se nachází v areálu společnosti ZEMOS Zubčice, spol. s r.o., ležícím cca 3 km východním směrem od města Český Krumlov. V areálu BPS je provozována intenzivní rostlinná a živočišná výroba, zahrnující chov skotu. Dislokace BPS do jejího areálu má přinášet několik pozitiv (napomůže v budoucnu se zpracováním kejdy, sníží podniku náklady za energie, minimalizuje vliv stanice na samotné město). Stanice je situována do jižní části areálu (GPS: 48°49'2.180"N, 14°22'3.075"E).

UMÍSTĚNÍ BPS

AREÁL FIRMY ZEMOS Zubčice, spol. s r.o.

Obr. č. 1: Přehledná situace umístění BPS

2.2

Technické informace

Bioplynová stanice byla vybudována dle technologického know-how německé společnosti AgriKomp, kterou na českém trhu zastupuje výhradní licenční partner AgriKomp Bohemia s.r.o. Tuzemský dodavatel eviduje ve svých referencích více než 90 realizací s výkonem od 250 kW do 2 MW a patří v ČR mezi přední firmy tohoto oboru. Funkční schéma bioplynové stanice dodavatele technologie AgriKomp je uvedeno na následujícím obrázku.

Listopad 2014

5


Charakteristickým znakem nasazené technologie jsou 2 zateplené betonové kruhové fermentory o objemu 2x1.880 m3, dofermentační nádrže o objemu 2.280 m3, uskladňovací nádrže fugátu o objemu 10.850 m3, strojovna s kogeneračními jednotkami s celkovým výkonem 1000 kWe, kiosková trafostanice, vlastního připojení k elektrické síti. Ze vstupního zásobníku se čerpá kejda a provozní voda čerpadlem do fermentorů, kde se míchá s další biomasou (kukuřičnou siláží, travní senáží a hovězím hnojem). Vielfrass je zařízení zajišťující vkládání obnovitelných surovin – kukuřičné siláže, travní senáže a pevného hovězího hnoje do fermentoru. Skládá se ze základní jednotky a trychtýře. Základní jednotka se skládá z příruby a z vany, a ve které je osazen hlavní vkládací šnek. Nad ním jsou osazeny dva rozdružovací šneky. Část vany, která přichází do kontaktu s hlavním šnekem, je opláštěna vyměnitelnými plastovými částmi z důvodu ochrany vany proti otěru. Aby se snížilo riziko koroze, je vana vyrobena z nerezové oceli. Trychtýř slouží jako zásobník a může být zvětšen až na objem 14 m3. Další výhoda zařízení je instalace vnější straně fermentoru. Protože žádná část vkládacího zařízení nevystupuje do prostoru fermentoru, nezabraňuje tak míchání procesu ve fermentoru a snižuje tak spotřebu energie. Fermentor a dofermentror jsou zateplené extrudovaným polystyrenem a vytápěné odpadním teplem z kogeneračních jednotek. Pro zvýšení výtěžnosti bioplynu je nutno substrát (digestát) zahřát na tzv. mezofilní teplotu prostředí. Mezofilní anaerobní fermentace probíhá při teplotě 45°C. Strop nádrží je tvořen dřevěnou konstrukcí stropu složenou z trámů a desek a elastickým gumotextilovým plynojemem, který je tvořen membránou Biolene. Biolene membrána je vyrobena z zušlechtěného EPDM kaučuku. Tento materiál se vyznačuje vysokou stabilitou proti UV záření a proti ozonu a dál nízkou propustností metanu. Dále je tento materiál vyznačuje vysokou roztažností a trvanlivostí, což umožňuje upevnění a utěsnění v profilovém zámku bez vytváření záhybů a následných netěsností. Biolene membrána se v praxi osvědčila u mnoha bioplynových stanic. Dřevěný strop rozděluje fermentor na dvě části, kdy v jedné je umístěna fermentující hmota a v druhé zase vytvořený bioplyn. Strop zabraňuje vniknutí gumotextilové folie do fermentující

Listopad 2014

6


hmoty v případě snížení tlaku bioplynu ve fermentoru. Z plynojemu je bioplyn o průměrném obsahu metanu 50 až 54% dopravován do strojovny kogeneračních jednotek a kogenerační jednotky následně pohání a vyrábí elektrickou energii. Kogenerační jednotka je tvořena pístovým dieselovým motorem a synchronním generátorem. Tekuté substráty budou do fermentoru dopravovány čerpadly, pevný substrát (tzn. kukuřice,) pomocí vkládacího masivního zařízení Vielfrass. Míchání digestátu se zajistí pomocí míchacího zařízení Padelgigant. Paddelgigant je zařízení vhodné pro fermentaci substrátu s vysokým podílem vláknitých obnovitelných surovin (např.kukuřice). Čtyři různě vyosená pádla vytvářejí různé směry pohybu fermentujícího digestátu a podporují jeho plné prokvašení. Spolehlivé míchání zabraňuje vzniku plovoucího "krytu" na hladině, pomalá obvodová rychlost podporuje vznik bakterií a vede k nízké spotřebě elektrické energie. Míchadlo není nutno seřizovat. Uložení venku je řešeno kuličkovými ložisky, ve fermentoru jsou naopak osazeny samomazné kluzné ložiska. Celková konstrukce je velmi robustní (cca. 1 850 kg). Jak je popsáno výše, suroviny do BPS jsou dvojího druhu podle homogenity, neboli podle obsahu sušiny. Surovina s nízkým obsahem sušiny - kejda a provozní voda je do fermentoru dávkována z přípravné vstupní jímky, o objemu cca 58 m3. Tato jímka slouží k prvotnímu promíchání suroviny a vyrovnání sušiny do hranice čerpatelnosti, tj. cca kolem 10%. Přípravná vstupní jímka je betonová průměru 5 m a výšce 3 m, podzemní a je vybavena vrtulovým lopatkovým míchadlem. Materiál s vyšším obsahem sušiny - silážovaná kukuřice je dávkována ze zařízení s objemem 50 m3. Tento dávkovač je vybaven váhou a řídícím článkem pro dávkování obsahu podle nastavených parametrů. Materiál je v dávkovači rozdružován vertikálními míchači. Surovina je do tohoto dávkovače nakládána teleskopickým kolovým manipulátorem, případně traktorem s čelním nakladačem a to ze silážních žlabů. Materiál je do fermentoru podáván z dávkovacího zařízení šnekovým dopravníkem. Vstupní suroviny jdou do fermentoru s objemem 2x1.880m3 (průměr 20 m, výška 6 m) a následně do dofermentoru s objemem 2.280 m3 (průměr 22 m, výška 6m). V tomto vertikálním betonovém kruhovém fermentoru probíhá celý proces mezofilní anaerobní fermentace při teplotě cca 43 °C, přičemž je materiál cca po 49 dnech čerpán do dofermentační nádrže. Fermentor je betonový, z vnější strany izolovaný kontaktním zateplovacím systém (8 cm polystyrénu) a je opláštěn pohledovým plechem, nebo dřevěnými palubkami (ve vertikálním směru). Fermentor je nejdůležitější část bioplynové stanice a na jeho funkci výrazně závisí efektivita tvorby bioplynu. Ve fermentoru bude surovina promíchávána míchacím zařízením Padelgigant. Fermentor je zakrytý vnější membránou Biolene, která současně slouží jako plynojem s objemem cca 2x2.090 m3 u fermentorů a 2.870 m3 u dofermentační nádrže. Do nádrží je také dávkován vzduch v určitém množství a periodách, který napomáhá k odstranění síry z bioplynu (síra poškozuje motory KGJ při spalování bioplynu). Fermentor je vybaven montážními otvory, prostupy na čerpání a dávkování suroviny a dále na čerpání do dalších fází postupu suroviny. To je následné uskladnění fugátu – vyhnilé suroviny. Celková doba zdržení substrátu ve fermentorech je kolem 49 dnů. Přičemž prostorové zatížení fermentoru je cca. 4,83 kg oTS/d na m3 prostoru.

Listopad 2014

7


Skladovací nádrže fugátu je dimenzována na minimálně 180 dní uskladnění. V tomto případě má velikost 10.850 m3. Uskladňovací nádrž č.1 je zakryta a vybavena potrubím na odvod bioplynu, dále je součástí také vrtulové ponorné motorové míchadlo. To zabrání občasným promícháním tvoření usazenin a plovoucího škraloupu. V nádrži je dále instalováno čerpadlo na plnění fekálních vozů, které fugát vyváží na pole. Fermentory i uskladňovací nádrž jsou provedeny jako částečně zapuštěné do země. Bioplyn o průměrném obsahu metanu 53% je z plynojemů fermentoru a dofermentační nádrže odváděn plynovým potrubím k technologii související s jeho energetickým využitím. Součástí tohoto je sušení plynu a jeho případné odsíření. Množství bioplynu je stanoveno na cca 9.641 m3/den, což je cca 401 m3/hod. Bioplyn je následně dopravován ke KGJ. Celé soustrojí motor-generátor, včetně výše zmíněného příslušenství a ostatních součástí je umístěno v nové budově strojovny, který má objem cca 348 m3, soustrojí je opatřeno řídícím a ovládacím rozvaděčem. Pro návrh kogeneračních jednotek byla z původních uvažovaných 3 výrobců kogeneračních soustrojí (GE Jenbacher, Schnell a český Tedom, s.r.o.) vybrána technologie společnosti Schnell. Realizované řešení je charakteristické 4 soustrojími Schnell-Scania EA 2507, jejichž technické parametry jsou uvedeny v následující tabulce. Výrobce

Schnell – Scania ES 2507

el.výkon [kW]

250

elektrická tepelný účinnost výkon [%] [kW]

43,0

232

tepelná účinnost [%]

39,9

spotřeba BP/hod.

celková účinnost

101

82,9

Přebytky bioplynu mohou být v případě poruchy kogenerace, nebo náhlého přebytku páleny na bezpečnostním hořáku (fléře). Elektrická energie je z kogeneračních jednotek vyvedena do veřejné distribuční sítě E.ON Distribuce, a.s., přes kioskovou trafostanici, dále je provedeno propojení zemním kabelem VN 22 kV k nově přeloženému vedení VN. Obchodní měření je umístěno v odděleném prostoru od silového zařízení na primární straně transformátoru u strojovny KGJ. Stávající produkce bioplynu dosahuje hodinově 400 Nm3, což umožňuje využívat plný výkon instalované kogenerační jednotky, kterou je Schnell-Scania EA 2507 od stejnojmenného německého výrobce. Jednotky jsou vybaveny soustrojím zážehový motor - el. generátor o jmenovitém el. výkonu 250 kWe (4 soustrojí), celkový příkon v palivu (bioplyn) dosahuje cca 2,26 MW. Jednotky jsou pro svůj provoz vybaveny uzavřeným chladícím okruhem (zajišťuje chlazení bloku motoru, prvního stupně plnící směsi, oleje a také spalin až na výstupní teplotu okolo 150 °C), z kterého je přes deskový výměník možné teplo odvádět k dalšímu užití – typicky o výstupní teplotě okolo 80 °C. Dle dodavatele kogeneračních jednotek má takto dále celkový využitelný tepelný výkon činit téměř 928 kWt. Teplo nepředané k dalšímu využití je za pomoci vzduchových chladičů, jež jsou součástí chladícího okruhu, vysáláno do ovzduší. Při plné výrobní kapacitě by tak stanice mohla denně vyrobit přes 40 MWh elektřiny a tepla a při očekávané intenzitě provozu všech jednotek během roku a odpočtu vlastních energetických potřeb by roční suma dále využitelného tepla mohla dosahovat více než 6 GWh.

Listopad 2014

8


To je pro srovnání více než 22 (!) tis. GJ tepla, které může krýt roční potřeby několika set domácností. Z tohoto důvodu je namístě hledat racionální možnosti pro jeho alespoň částečné využití.

2.3

Ekonomické informace (motivující k využití tepla z BPS)

Provozovatelé bioplynových stanic jsou dnes buď ekonomicky motivováni či dokonce i vázáni (podmínkami přiznané investiční případně i provozní podpory) zajistit pro vyráběné teplo z bioplynu alespoň částečné smysluplné využití. V případě hodnoceného projektu není investor vázán k využití množství tepla odpovídající %. Přesto je dle stávající formy provozní podpory danou, platným cenovým rozhodnutím ERÚ (č. 7/2013) ještě motivován k využití tepla z tohoto zdroje ve výši odpovídající tzv. základnímu bonusu za elektřinu vyrobenou v takzvané vysokoúčinné kombinované výrobě elektřiny a tepla (dále jen také „KVET“). Jeho hodnota činí pro letošní rok 45 Kč/MWh. Pokud by se tedy podařilo najít využití pro takový podíl výroby tepla, že celková efektivní účinnost využití bioplynu dosáhne alespoň 75 % (okolo 17 tis.GJ), veškerá vyráběná elektřina brutto by byla uznána jako vyrobená v režimu vysokoúčinné KVET a měla by nárok na výše uvedený příspěvek, což by znamenalo dodatečný výnos ve výši přesahující 350 tis. Kč/rok. Z výše uvedeného vyplývá, že provozovatel stanice je relativně významně motivován hledat pro vyráběné teplo smysluplné využití. Jaké způsoby využití tepla budou uznávány jako přípustné má v nejbližší době upřesnit výkladovým stanoviskem Energetický regulační úřad. V příloze uvádíme podrobný popis navrhovaných uznávaných způsobů s konkretizací postupu, jak je určit a dokládat s tím, že přípustné budou v zásadě tyto rámcové možnosti: 

krytí tepelných potřeb (vytápění, přípravy teplé vody, sušení, možné chlazení) objektů a zařízení, které jsou v blízkosti stanice a ve vlastnictví stejné právnické osoby a



dodávka dále využitelného tepla jiným subjektům (na základě vydané licence o výrobě a distribuci tepelné energie v souladu s energetickým zákonem 458/2000 Sb.);

Vše za předpokladu, že se jedná o teplo, které bude krýt ekonomicky odůvodnitelnou poptávku po teple či chladu a tedy, že je ekonomicky smysluplná. Protože v případě zeleného bonusu za kombinovanou výrobu elektřiny a tepla (zkráceně KVET) je tato provozní podpora vyplácena nikoliv za užitečně využité teplo, ale elektřinu, která byla vyrobena v režimu tzv. vysokoúčinné KVET, v příloze je stručně současně objasněna metodika výpočtu množství elektřiny s nárokem na tento zelený bonus. Pro bioplynové stanice s kogenerační jednotkou na bázi spalovacího motoru zjednodušeně platí, že množství elektřiny s nárokem na podporu (EKVET) je dáno jako součin hrubé (svorkové) výroby elektřiny (ESV) a poměru tepla uznaného jako užitečné (Quž) k jeho brutto výrobě (Qbrutto). Ve skutečnosti se ale pro tento účel používá koeficient „C“, který představuje skutečný poměr hrubé výroby elektřiny a tepla zaznamenané v daném období, jímž se násobí množství užitečného tepla dodaného k dalšímu užití mimo BPS:

Listopad 2014

9


EKVET = Quž * CSKUT, kde CSKUT = ESV / Qbrutto Za hrubou výrobu tepla Qbrutto se přitom rozumí jeho nejvyšší možná výroba v běžném provozu, což v případě KGJ se spalovacím motorem zahrnuje tepelný zisk z chlazení oleje, prvního stupně komprese palivové směsi, bloku motoru a také i chlazení spalin na obvyklou výstupní teplotu (150 až 180 °C). Nemá-li KGJ ale osazen spalinový výměník, pak by koeficient „C“ měl být stanoven podle vzorce: CSKUT = ηe,sv / (0,75 - ηe,sv) K metodice výpočtu množství elektřiny z vysokoúčinné KVET je nutné podotknout, že výše uvedený vzorec využívající koeficientu „C“ platí jen do určité hranice efektivní energetické účinnosti jednotky ve sledovaném období (typicky měsíc případně rok). Přesáhne-li ji, veškerá vyrobená elektřina je automaticky prohlášena jako za pocházející z vysokoúčinné KVET. Pro kogenerační jednotky na bázi stacionárních spalovacích motorů je touto hraniční účinností hodnota, kdy celková suma vyrobené elektřiny brutto a užitečného tepla odpovídá alespoň 75 % tepelného příkonu jednotky.

3

Stávající míra užití tepla z BPS

Teplo vyráběné na bioplynové stanici je dnes využíváno pro krytí technologické potřeby BPS a díky teplofikaci zemědělského areálu, v kterém se stanice nachází, i pro krytí tepelných potřeb farmy. Středisko Zemos Zubčice se zaměřuje především na intenzivní rostlinnou výrobu, živočišná výroba, zahrnující chov skotu je zde zastoupena bez větších nároků na tepelnou energii. Tato je mimo vlastní fermentační proces BPS využita k vytápění a přípravě TV v administrativních prostorách. Roční potřeba tepla pro tyto účely se pohybuje na úrovni 200 GJ, tedy dosahuje maximální výkonové potřeby okolo 40 kW.

Nadále tak bude možné hledat využití pro více než 70 % tepla vyráběného stanicí, čemuž v závislosti na intenzitě provozu odpovídá celoroční suma 6,2 GWh alias +/- 20 i více tisíc GJ tepla ročně.

Listopad 2014

10


4

Popis a stručná analýza možností využití tepla z BPS (s výběrem detailněji dále hodnocených)

4.1

Stávající spotřeby tepla v areálu farmy

Jak už bylo uvedeno výše, stávající potřeby tepla v zemědělském areálu ZEMOS se do současné doby podařilo přepojit na volné výrobní kapacity BPS pouze velmi malou část potenciálních odběrů, v zásadě pak pouze pro vytápění a přípravu TV objektů přímo v areálu. Pro tento účel bylo položeno v areálu systém teplovodního potrubí o délce cca 200 m (výkopu) s předávacími stanicemi v jednotlivých vytápěných objektech. Teplo je do soustavy dodáváno z rozvaděče zřízeného ve strojovně kogenerace BPS. Další stávající potřeby tepla se v areálu nevyskytují.

4.2

Nové možné odběry tepla (v blízkém či vzdáleném okolí od BPS)

Při hledání nových možných odběrů tepla se typicky u bioplynových stanic umístěných v zemědělských areálech provozovatelé zaměřují na zavedení sušení různých materiálů, u nichž sušení přispívá k jejich ekonomickému zhodnocení. Nejčastěji jím je dřevo, ať už pro další materiálové užití nebo jako palivo. Někteří provozovatelé však přistupují i k sušení zemědělských materiálů, které si s ohledem na ceny konvenčních zdrojů tepla nemohli dříve dovolit (např. seno, sláma, různé byliny). Sušení těchto komodit zlepší přinejmenším jejich skladovatelnost. Zatím spíše v zahraničí se pak uplatňuje využití přebytků tepla pro sušení mechanicky odvodněných tuhých nezfermentovaných zbytků organické hmoty v digestátu, tzv. separát, který pak může nalézt využití jako koncentrované organické hnojivo, nebo stelivo anebo nejkrajnějším případě jako palivo. „Teplem z bioplynky“ se ale již vytápí například skleníky pro pěstování bylinek či ovoce, různé intenzivní chovy ryb anebo se konvertuje na chlad za pomoci absorpčních chladících jednotek. Teplo lze i využít pro dodatečnou výrobu el. energie (za pomoci parního motoru případně jednotky ORC); zpravidla však nemá toto řešení ekonomické opodstatnění, není-li elektřině přiznána stejná cena, jakou má el. energie ze samotné kogenerační jednotky. V případě stanic majících dostatečně veliký tepelný výkon a které jsou vybudovány v rozumné vzdálenosti od větší bytové, nebytové či průmyslové zástavby se pak jako ekonomicky nejvíce smysluplné může jevit uskutečnit výstavbu propojovacího teplovodu případně plynovodu s tím, že teplo by z bioplynové kogenerace bylo využito až v těchto vzdálených lokalitách. A právě tato poslední možnost se jeví u posuzovaného projektu jako perspektivní. Areál BPS stejně jako stanice leží necelé tři kilometry od okraje města Český Krumlov, v kterém se nachází vícero potenciálních spotřebitelů tepelné energie, zejména pak areál nemocnice Český Krumlov (dále jen „nemocnice“). Areál nemocnice se rozkládá na okraji města přímo v blízkosti výpadovky silnice číslo 157 z Českého Krumlova do Kaplice-nádraží, v jejíž blízkosti se nachází BPS Chabičovice. Dojezdová vzdálenost areál nemocnice a areál BPS je ca. 4,5 km. V areálu nemocnice se nachází 10 samostatně stojících a vzájemně navazujících vytápěných objektů zásobovaných, z centrální plynové kotelny osazené třemi kotli na zemní

Listopad 2014

11


plyn o součtovém tepelném výkonu 5,8 MW a dvěma kogeneračními jednotkami (dále jen KGJ nemocnice) na zemní plyn o jednotkovém výkonu 140 kW el a 212 kW tep. O 200 metrů jižním směrem od areálu nemocnice se pak nachází objekt MěÚ Český Krumlov a Hotel Vltava. Hotel Vltava nabízí ubytování až pro 78 osob, v 35 pokojích s vlastním sociálním zázemím, včetně společného zázemí má podlahovou plochu více než 1,5 tis. m2. Celý objekt je sice v současnosti vytápěn z centrální plynové kotelny, kde je současně připravována TV, instalovaný výkon kotelny je 120 kW, roční spotřeba zemního plynu je na úrovni 200 MWh. Objekt MěÚ je charakterizován provozem administrativního charakteru, energetické zásobování z centrální plynové kotelny je doplněno polem solárních panelů zajišťujících ohřev TV. Roční spotřeba zemního plynu se pohybuje okolo 700 MWh, celkový instalovaný výkon kotelny je více než 1,2 MW, což je s ohledem na potřeby objekty více než 2x předimenzovaný (velikost kotelny je dána historickým stavem s dodávkami tepla mimo vlastní objekt). V neposlední řadě je však nutné zmínit klíčový parametr potenciálně největšího odběru tepla – energetický systém nemocnice. V nemocnici došlo v průběhu minulých let k realizaci úsporného opatření ve zdrojové části, kdy do kotelny byl instalován nový teplovodní kotel včetně spalinového kondenzačního výměníku a dalších úprav a rekonstrukcí distribučního teplovodního systému. Tento projekt byl podpořen z dotačních fondů ČR, jejichž administrátorem je SFŽP a jedním z hlavních hodnotících kritérií byla úspora CO2. Tento fakt de-facto znemožňuje přijmout a nadále uvažovat s variantou, která se s ohledem na vzdálenost BPS a nemocnice nabízí, tedy s variantou s vymístěním 3 kogeneračních jednotek přímo do tepelného zdroje nemocnice. Ze získaných podkladů, dat a uskutečněných rozhovorů byly vytipovány jako nejvíce perspektivní tři možné rozvojové varianty využití tepla z BPS výstavbou teplovodu pro zásobování vybraných odběrů ve městě: 

Varianta 1: Výstavba teplovodu a krytí menší části tepelných potřeb objektů v areálu nemocnice Český Krumlov mimo dodávky tepla pro přípravu TV, bez podstatných úprav technologie a vybavení BPS



Varianta 2: Výstavba teplovodu a krytí podstatné části tepelných potřeb areálu Nemocnice Český Krumlov včetně dodávek tepla pro přípravu TV, včetně navýšení disponibility tepelného výkonu BPS instalací spalinových výměníků na KGJ



Varianta 3: Výstavba teplovodu a krytí podstatné části tepelných potřeb areálu Nemocnice Český Krumlov včetně dodávek tepla pro přípravu TV, včetně navýšení disponibility tepelného výkonu BPS instalací spalinových výměníků na KGJ a realizace zastřešení koncového skladu digestátu



Varianta 4: Výstavba teplovodu a krytí podstatné části tepelných potřeb areálu Nemocnice Český Krumlov včetně dodávek tepla pro přípravu TV, včetně navýšení disponibility tepelného výkonu BPS instalací spalinových výměníků na KGJ a realizace zastřešení koncového skladu digestátu, úprava provozního režimu BPS s navýšením materiálové produkce k 100% zajištění vyššího disponibilního tepelného výkonu BPS

Těmto variantám je dále věnována pozornost a posouzeny jejich možné technickoekonomické aspekty a ekologické ad. přínosy. Listopad 2014

12


5

Podrobné posouzení vybraných možností využití tepla z BPS

5.1

Technické řešení – společné aspekty navržených variant řešení

Předpokládaný rozsah dodávek tepla mimo areál BPS vychází ve všech 3 navržených variantách s dodávkami tepla do nemocnice Český Krumlov, které bude věnována velká část zaměření studie.

AREÁL NEMOCNICE ČESKÝ KRUMLOV

BPS

TEPLOVOD DÉLKY do 4,7 km

Obr. č. Mapa se zákresem vedení teplovodu z BPS do areálu nemocnice Český Krumlov

V základním scénáři návrhu definovaném jako varianta 1 se jeví jako řešitelné, že by stávající kotelna byla doplněna kompaktní předávací stanicí, jejíž sekundární strana výměníku by de-facto fungovala jako další z teplovodních zdrojů s nastavenou prioritou dodávek tepla dle jejich ekonomické efektivity pro provoz energetického systému nemocnice. V tomto scénáři pak priorita provozu vychází z nastaveného modelu, tedy KGJ nemocnice – teplovodní přivaděč z BPS – teplovodní kotle nemocnice. Druhý navržený scénář definovaný jako varianta 2 vychází ze základního předpokladu, že podmínky dodávek tepla z BPS jsou pro nemocnici natolik lukrativní, že provozování vlastních KGJ nemocnice vykazuje pro nemocnici horší ekonomické ukazatele, tedy v podstatě cena tepla z BPS umožňuje snížení celkových nákladů na energie v nemocnici více než vlastní provoz KGJ nemocnice. Tedy základní model provozu je definovaný prioritou provozu teplovodní přivaděč z BPS – teplovodní kotle nemocnice. V oblasti technologie BPS jsou, pro dosažení až 0,8 MW disponibilního tepelného výkonu dodávatelného do teplovodu, navrženy opatření s instalací dodatečných spalinových výměníků. Třetí navržený scénář definovaný jako varianta 3 doplňuje předchozí variantu o instalaci zastřešení koncového skladu digestátu a navýšení produkce bioplynu o ca. 30-40 Nm3/hod a tedy dalších 150-200 kW tepelného výkonu realizovaného jeho spalování v kotli s hořákem na bioplyn. Celkový disponibilní tepelný výkon dle takto navržených úprav činí až 1 MW. Čtvrtý navržený scénář definovaný jako varianta 4 doplňuje předchozí variantu o dodávky tepla do dalších oblastí, tedy pro objekty Hotelu Vltava, objekt městského úřadu Český Krumlov v ulici Kaplická a bytové doby v ulici Polská čp. 436-438, kdy zde bude uvažován jako prioritní odběratel nemocnice, což je s ohledem na potřeby výkonu těchto objektů podmíněno zvýšením materiálového využití v BPS a zajištění disponibility výkonu v zimních měsících více něž 1 MW.

Listopad 2014

13


5.1.1

Areál nemocnice Český Krumlov

Areál nemocnice leží ve vzdálenosti cca 4,5 km od BPS západním směrem. Zřizovatelem nemocnice je Jihočeský kraj a v areálu je zajištěna základní zdravotnická péče vyplývající z programu zřizovatele, který prostřednictvím společnosti Jihočeské nemocnice a.s. zajišťuje provoz celkem 8 nemocnic, ze kterých patří českokrumlovská k nemocnicím s největším územním dosahem a současně patří k jednomu z největších zaměstnavatelů v regionu. Léčba se odehrává v několika povětšinou samostatně stojících objektech po areálu majících celkovou lůžkovou kapacitu více než 250 lůžek, v roce 2013 navštívilo nemocnici více než 30 tis. pacientů, z toho 11 tisíc bylo hospitalizováno, bylo provedeno více než 3000 operací a více než 130 tisíc vyšetření a léčebných úkonů. V nemocnici pracuje ca. 410 zaměstnanců. Jak již bylo výše zmíněno, v letech 2012/2013 došlo k podstatné modernizaci vybavení centrálního teplovodního zdroje nemocnice, kdy došlo k úplnému odstranění parního systému (praní prádla probíhá dodavatelským způsobem v rámci holdingu jihočeských nemocnic, sterilizace je kompletně elektrická). Současně došlo k instalaci nového moderního kotle Viessmann (typ Vitoplex 200 SX2A) o výkonu 1,6 MW doplněném o spalinový kondenzační výměník, zajišťující předehřev centrálně připravované teplé vody (dále jen „TV“). Současný tepelný výkon „kotlové“ části kotelny činí 5,78 MW. V systému výroby tepla jsou dále instalovány dvě kogenerační jednotky spalující zemní plyn o výkonu 140 kW el a 212 kW tep. Schéma zapojení a koncepční návrh provozu vychází ze základního nastavení provozu KGJ nemocnice tak, aby kryly potřebu tepelné energie v mimotopnou sezonu a současně byl jejich roční objem motohodin < 4400 hod (hodnota vycházející z podmínek podpory výroby elektřiny v KVET, pro rok 2014 je platné rozhodnutí číslo ERÚ 4/2013). Ročně dnes areál spotřebuje jen možná polovinu spotřeby tepla respektive plynu před celkovou modernizací tepelného hospodářství, jehož součástí bylo v předchozích letech komplexní zateplení objektů. Z „nové“ centrální kotelny je vyvedena topná voda (dále jen ÚT) vyráběná ekvitermně kotli. ÚT je dále rozváděna dvojtrubním potrubím do připojených objektů, kde jsou předávací stanice tepla zajišťující ústřední vytápění, centrální příprava TV v podstatě kopíruje vedení teplovodu pro ÚT. Celkový objem odebraného ZP všemi spalovacími zdroji tepla v roce 2013 činil více než 610 tis. m3 = 6 438 tis. kWh spal. tepla za celkovou částku cca 6,51 mil.Kč bez DPH (odpovídá cca 315 Kč/GJ energie v palivu vyjádřené výhřevnosti, resp. 281 Kč/GJ energie v palivu vyjádřené spalným teplem). S ohledem na formu fakturace zemního plynu v kWh spalného tepla budou všechny dále uváděné údaje vztahující se ke spotřebě zemního plynu uváděny v kWh spalného tepla. Z tohoto množství na KGJ nemocnice v hlavní kotelně připadalo dle podružného měření 3,43 MWh, tedy více než 53 %. Zbývající spotřeba se odehrávala v teplovodních kotlích.

Listopad 2014

14


Obr. č. 2: Grafické znázornění potřeb tepelné energie a podíl jejich krytí provozem KGJ v areálu nemocnice ČK

Ekonomický přínos provozování kogeneračních jednotek nemocnice Český Krumlov Roční ekonomický přínos provozování KGJ nemocnice je při ročních motohodinách obou jednotek stanoven ve výši 987 tis.Kč. Provozem KGJ nemocnice při ročním proběhu jednotek na úrovni 4.400 motohodin je kryta potřeba tepla (převážně pak TV) ve výši 1,7 GWh (6,1 TJ). Pozn. Od července 2014 nejsou KGJ nemocnice provozovány z důvodu nemožnosti čerpání zelených bonusů vyplývajících z podpory kombinované výroby tepla a elektřiny. Důvodem je především administrativní nepřesnosti v zaknihování akcií Nemocnice Český Krumlov a.s.

Všechny dále uvažované varianty jsou dle analýzy provozu energetického systému nemocnice definovány pro základní předpoklad neprovozování KGJ nemocnice. Tedy základním limitujícím faktorem vstupujícím do výpočtu přínosů jednotlivých variant řešení je dosažení celkových nákladů na energie v areálu nemocnice minimálně na současné úrovni, tedy s respektováním zjištěných přínosů provozování KGJ nemocnice. 5.1.2

Varianta 1: Výstavba teplovodu a krytí menší části tepelných potřeb objektů v areálu nemocnice Český Krumlov mimo dodávky tepla pro přípravu TV

Vezmeme-li do úvahy, že průměrná účinnost výroby tepla na stávajících kotlích se může v celoroční sumě pohybovat v rozmezí 86 až 88 % v poměru ke spalnému teplu paliva (kotle jsou osazeny spalinovými kondenzačními výměníky, během návštěvy kotelny se teplota spalin pohybovala při provozu kotle a ohřevu TV na úrovni 60°C), tedy je zřejmé dosažení využití kondenzačního tepla spalin), z jedné spotřebované megawatthodiny tepla (vyjádřeno spalným teplem plynu) se tak může vyrobit průměrně ca. 870 kWh tepla. V roce 2013 tak kotle mohly vyrobit teplo měřené na patě zdroje v množství převyšujícím 2,6 GWh alias 9,4 TJ. Protože zde do výpočtu vstupuje nejen výroba tepla kotlů, ale i provoz KGJ nemocnice a dále pak venkovní teploty, od kterých se odvíjí množství spotřebovaného tepla k vytápění objektů, lze u části tepla dodávaného z centrální kotelny na vytápění očekávat korekci (snížení) spotřeby tepla o 5-10 %, tedy takto celková normovaná spotřeba tepla na vytápění a přípravu TV v areálu nemocnice činí 4,1 GWh (tedy 16,8 TJ). Promítnutí těchto hodnot do denních potřeb areálu ukazuje denní celkovou potřebu tepla na úrovni 29 MWh. Tedy při základním předpokladu 16 hodinového vytápěcího režimu objektů můžou dosahovat maxima potřeby výkonu zdrojové části ca. 1,8 MW.

Listopad 2014

15


Promítnutí těchto předpokladů do ročního průběhu pak lze očekávat roční překrytí disponibility tepelného výkonu (současný disponibilní tepelný výkon v BPS až 0,65 MW, resp. 0,5 MW na patě nemocnice) tepelného přivaděče z BPS a potřeb nemocnice ve výši 2,7 GWh (alias 9,7 TJ), při základním předpokladu max. dodávek výkonu z BPS do teplovodního přivaděče na úrovni 0,7 MW a výpočtových ztrát teplovodu 110 až 120 kW (roční ztráta teplovodu pak až 1 GWh(!). Dimenze teplovodu dle této varianty je dle propočtu tlakových ztrát a předpokládaného přenášeného výkonu volena DN 125. Maximální denní dodávky tepla do nemocnice se pak mohou pohybovat na úrovni 10 MWh. V technologii zapojení BPS jsou navrženy pouze nejnutnější úpravy v zapojení stávajících spalinových výměníků, bez dodatečných investic do vlastní technologie vedoucím ke zvýšení disponibility dodávaného tepelného výkonu do teplovodu. Teplovod by byl přiveden do areálu po v budoucnu upřesněné trase ideově naznačené na mapce výše, která platí pro všechny navržené varianty. V trase se nacházejí především pozemky Jihočeského kraje (ve správě Správy a údržby silnic, se kterou je předběžná trasa odsouhlasena) a dále pak pozemky města Český Krumlov (místní komunikace). Délka teplovodu by tak mohla činit 4,6 až 4,8 kilometry při případném narovnání trasy hlavního teplovodu by bylo možné od této sumy odečíst až 500m variantním řešením se zkrácenou verzí trasy je odbočení vedení teplovodu oproti znázorněnému řešení již na úrovni křížení komunikací Kaplická/Nemocniční/Nad nemocnicí, kdy by teplovod v podstatě kopíroval východní hranici areálu nemocnice a vedl by již po pozemcích nemocnice s redukcí vedení teplovodu ve zpevněných plochách a bez dalšího křížení teplovodu s komunikací bez možnosti jejího překopu – vstup do areálu nemocnice. 5.1.3

Varianta 2: Výstavba teplovodu a krytí podstatné části tepelných potřeb areálu Nemocnice Český Krumlov včetně dodávek tepla pro přípravu TV, včetně navýšení disponibility tepelného výkonu BPS instalací spalinových výměníků na KGJ

Ze základní definice variant vychází předpoklady pro variantu 2 z předpokladu „neprovozování“ KGJ nemocnice. V technologii zapojení BPS jsou navrženy další technologie vedoucí ke zvýšení disponibility dodávaného tepelného výkonu do teplovodu až na úroveň 0,8 MW na patě BPS, resp. 0,65 MW na patě nemocnice. 

Dodatečné spalinové výměníky využívající energii obsaženou ve spalinách vyšším stupněm vychlazení než jsou v současné době.

Dle typového listu provozovaných KGJ je tepelná energie odcházející ve spalinách uváděna ve výši 110 kW, z celkového tepelného výkonu kogenerační jednotky ve výši 232 kW. Z údajů uvedených v měřícím protokole č. 174/2014, provedeném společností Detekta sro. (viz. příloha) jsou zřejmé hodnoty objemových průtoků spalin za provozních podmínek okolo 1900-2000 m3/hod, při teplotách spalin 200-210 °C. Z toho lze stanovit, že teplota spalin na výstupu z motoru se pohybují okolo 380 °C. A tedy dalším dochlazením spalin na teplotu 120 °C lze získat dodatečný tepelný výkon na úrovni 30-40 kW. Celkem tedy lze získat až 160 kW. Pro přenos požadovaného tepelného výkonu (do 0,8 MW) by při standardních dopravních rychlostech teplonosného média (1-1,5 l/s) postačovala světlá tloušťka potrubí DN 125, jejíž

Listopad 2014

16


dimenzování je s ohledem na přepravní vzdálenost je stanovena na základě výpočtové tlakové ztráty. Při přijetí stejných předpokladů provozu energetického systému nemocnice jako v předcházející variantě, tedy při základním předpokladu 16 hodinového vytápěcího režimu objektů může pokrytí energetických potřeb nemocnice pro účely vytápění a přípravy TV z teplovodního přivaděče (s uvažovaným nepřetržitým disponibilním výkonem na hranici nemocnice až 650 kW) činit až 3,2 GWh (alias 11,5 TJ), při dosahovaných maximálních denních dodávkách tepla ve výši okolo 13 MWh. Grafické znázornění disponibility dodávek tepla z BPS názorně představuje následující obrázek.

Obr. č. 3: Grafické znázornění potřeb tepelné energie a podíl jejich krytí provozem KGJ v areálu nemocnice ČK a užití disponibility tepelné energie z BPS na úrovni 650 kW, při současném respektování předpokladu zachování provozu KGJ nemocnice

Pro srovnání s teoretickou disponibilitou dodávek do areálu nemocnice v případě dalšího neprovozování KGJ nemocnice znázorňuje následující obrázek.

Obr. č. 4: Grafické znázornění potřeb tepelné energie a podíl jejich krytí provozem KGJ v areálu nemocnice ČK a užití disponibility tepelné energie z BPS na úrovni 650 kW, při předpokladu neprovozování KGJ nemocnice

5.1.4

Varianta 3: Výstavba teplovodu a krytí podstatné části tepelných potřeb areálu Nemocnice Český Krumlov včetně dodávek tepla pro přípravu TV, včetně

Listopad 2014

17


navýšení disponibility tepelného výkonu BPS instalací spalinových výměníků na KGJ a realizace zastřešení koncového skladu digestátu Ze základní definice variant vychází předpoklady pro variantu 3 stejně jako předchozí varianta z předpokladu „neprovozování“ KGJ nemocnice. V následující části tak bude znázorněn model palivových nákladů zemního plynu v případě jejich provozování a neprovozování a s ohledem na maximální vyplnění prostoru dodávek tepla daných neprovozováním KGJ nemocnice, kdy dalším zvýšení disponibility tepelného výkonu bude užito v relativně dlouhém časovém úseku roku. 

Zakrytí koncového skladu digestátu s předpokládaným navýšením produkce bioplynu ve výši 30-40 Nm3/hod a tedy dalších 150-200 kW tepelného výkonu z bioplynového kotle

Součástí navrženého řešení dle této varianty je tak i instalace bioplynového kotle o předpokládaném výkonu do 200 kW (výkon je volen vyšší než předpokládané navýšení produkce bioplynu zakrytím koncového skladu digestátu. Pro přenos požadovaného tepelného výkonu (okolo 1 MW) by při standardních dopravních rychlostech teplonosného média (1-1,5 l/s) postačovala světlá tloušťka potrubí DN 150, s ohledem na vzdálenost je stanovena výpočtová tlaková ztráta více než 600 kPa. V případě užití dimenze potrubí o úroveň nižší, tedy DN125, již vzniká tlaková ztráta na úrovni 1.200 kPa, čímž se již blíží k předpokládané tlakové odolnosti běžně provozovaných technologií výměníků, čerpadel atd. Při přijetí stejných předpokladů provozu energetického systému nemocnice jako v předcházející variantě, tedy při základním předpokladu 16 hodinového vytápěcího režimu objektů může pokrytí energetických potřeb nemocnice pro účely vytápění a přípravy TV z teplovodního přivaděče (s téměř nepřetržitým uvažovaným disponibilním výkonem na hranici nemocnice až 0,9 MW) činit až 3,8 GWh (alias 13,7 TJ), při dosahovaných maximálních denních dodávkách tepla ve výši okolo 18 MWh. 5.1.5

Varianta 4: Výstavba teplovodu a krytí podstatné části tepelných potřeb areálu Nemocnice Český Krumlov včetně dodávek tepla pro přípravu TV, včetně navýšení disponibility tepelného výkonu BPS instalací spalinových výměníků na KGJ a realizace zastřešení koncového skladu digestátu, úprava provozního režimu BPS s navýšením materiálové produkce k 100% zajištění vyššího disponibilního tepelného výkonu BPS

Tato třetí rozvojová varianta staví principielně na předchozí variantě č.3 a umožňovala by dále navýšit využití disponibilní tepelné kapacity na straně BPS a teplovodu, který by byl vybudován dále i pro vyjmenované objekty Městského úřadu, hotelu a dvou bytových domů v ulici Polská. Všechny jmenované objekty jsou topologicky v předpokládané trase teplovodu, s minimálními délkami teplovodního rozvodu k jejich napojení. 

Zvýšení materiálového využití kapacity BPS s cílem produkce bioplynu k zajištění potřebného disponibilního tepelného výkonu BPS

Tedy prodloužením teplovodu o ca. 150 metrů by pak bylo možné rozšířit odběr tepelné energie z BPS o dalších 50-600 MWh, přičemž maximální disponibilní denní dodávky do těchto objektů by se pohýbali až na úrovni 4 MWh/den, tedy až 250 kW. Tedy celkový objem dodávané tepelné energie z teplovodu do objektů v Českém Krumlově se pohybuje na úrovni 4,9 GWh (resp.17,6 TJ)

Listopad 2014

18


Pro přenos požadovaného tepelného výkonu (do 1,3 MW) by při standardních dopravních rychlostech teplonosného média (1-1,5 l/s) postačovala světlá tloušťka potrubí DN 150, jejíž dimenzování je s ohledem na přepravní vzdálenost je stanovena na základě výpočtové tlakové ztráty.

Celkový objem dodávek tepla lze v této chvíli ale pouze a jen odhadovat, protože přednostně budou kryty potřeby tepla na straně nemocnice. Pokud by v průběhu zimy bylo možné alokovat na tyto další odběry ve městě reálně v průměru 200 až 300 kW tepelného výkonu a mimo hlavní topnou sezónu tím zajistit téměř veškeré potřeby tepla, může celková prodejů tepla těmto odběrům dosahovat až několik tisíc GJ tepla (reálný odhad je 3 až 5 tis. GJ/rok.

Listopad 2014

19


5.2

Ekonomické hodnocení

Jednotlivé výše navrhované možnosti využití tepelné energie z BPS jsou níže posouzeny a vyhodnoceny po ekonomické stránce. Ekonomické hodnocení je provedeno s využitím kritéria prosté návratnosti na základě empirických odhadů o měrné investiční náročnosti, výše stanovených možných prodejích tepla a z toho vyplývajících tržeb při dané smluvní prodejní ceně, a dodatečných provozních nákladech a výnosech (za zelený bonus za KVET). Varianta 1: Výstavba teplovodu a krytí menší části tepelných potřeb objektů v areálu nemocnice Český Krumlov mimo dodávky tepla pro přípravu TV Investiční náklady:

29 až 31 mil. Kč (21 - 22 mil. Kč na teplovod vč. oprav povrchů dotčených komunikací a věcných břemen + 0,5 mil. Kč na výstavbu předávací stanice nemocnice + 1,9 mil.Kč na výstavbu čerpací stanice a úpravu zapojení technologie BPS včetně záložního kotle na bioplyn + 4 mil. Kč náklady na inženýrské práce a rozpočtovou rezervu)

Roční prodej tepla:

2,65 až 2,7 GWh resp. 9,6 až 9,7 TJ/rok

Příjmy z prodeje tepla:

1,8 mil. Kč/rok (při ceně odpovídající 60 % palivových nákladů nemocnice na výrobu tepla ze zemního plynu, čemuž odpovídá průměrná jednotková cena tepla ve výši 190 Kč/GJ podle odebraného množství tepla)

Příjmy za ZB za KVET:

90 tis. Kč/rok potenciál dodávek tepla umožňuje dosažení úrovně výroby elektřiny v režimu KVEt na úrovni 35%

Dodatečné provozní náklady: 0,1 až 0,15 mil. Kč/rok (zejména spotřeba elektřiny na čerpací práci, odhadována na 70-75 MWh/rok, dále doplňování vody, servisní prohlídky, výkaznictví pro ERÚ apod.) Prostá návratnost:

16 až 17 let

Varianta 2: Výstavba teplovodu a krytí podstatné části tepelných potřeb areálu Nemocnice Český Krumlov včetně dodávek tepla pro přípravu TV, včetně navýšení disponibility tepelného výkonu BPS instalací spalinových výměníků na KGJ Investiční náklady:

31 až 32 mil. Kč (21 až 22 mil. Kč na teplovod vč. oprav povrchů dotčených komunikací a věcných břemen + 0,5 mil. Kč na výstavbu předávací stanice nemocnice + 3,2 mil.Kč na úpravy v technologii zapojení BPS vedoucích k navýšení disponibility tepelného výkonu, instalaci spalinových výměníků na stávající KGJ s vyšší úrovní vychlazení spalin, výstavbu čerpací stanice a úpravu zapojení technologie BPS včetně instalace záložního kotle na bioplyn + 5 mil. Kč náklady na inženýrské práce a rozpočtovou rezervu)


3,1 až 3,3 GWh resp. 11 až 12 TJ/rok

Listopad 2014

20



2,4 až 2,6mil. Kč/rok (při ceně odpovídající 70 % palivových nákladů nemocnice na výrobu tepla ze zemního plynu, čemuž odpovídá průměrná jednotková cena tepla ve výši 210 Kč/GJ podle odebraného množství tepla, s ohledem na výše definované přínosy provozování KGJ nemocnice je cena tepla stanovena tak, aby kryla celkové ekonomické přínosy provozování KGJ nemocnice)


100 až 120 tis. Kč/rok potenciál dodávek tepla umožňuje dosažení úrovně výroby elektřiny v režimu KVEt na úrovni 41%

Dodatečné provozní náklady: 0,1 až 0,15 mil. Kč/rok (zejména spotřeba elektřiny na čerpací práci, odhadována na 75-80 MWh/rok, dále doplňování vody, servisní prohlídky, výkaznictví pro ERÚ apod.) Prostá návratnost:

12 až 13 let

Varianta 3: Výstavba teplovodu a krytí podstatné části tepelných potřeb areálu Nemocnice Český Krumlov včetně dodávek tepla pro přípravu TV, včetně navýšení disponibility tepelného výkonu BPS instalací spalinových výměníků na KGJ a realizace zastřešení koncového skladu digestátu Investiční náklady:

38 až 40 mil. Kč (27 až 28 mil. Kč na teplovod vč. oprav povrchů dotčených komunikací a věcných břemen + 0,5 mil. Kč na výstavbu předávací stanice nemocnice + 8,2 mil.Kč na úpravy v technologii zapojení BPS vedoucích k navýšení disponibility tepelného výkonu, instalaci spalinových výměníků na stávající KGJ s vyšší úrovní vychlazení spalin, výstavbu čerpací stanice, zakrytí koncového skladu digestátu s navýšením produkce bioplynu a úpravu zapojení technologie BPS včetně instalace záložního kotle na bioplyn + 4 mil. Kč náklady na inženýrské práce a rozpočtovou rezervu)


3,7 až 3,9 GWh resp. 13,5 až 14 TJ/rok


3,0 až 3,1 mil. Kč/rok (při ceně odpovídající 80 % palivových nákladů nemocnice na výrobu tepla ze zemního plynu, čemuž odpovídá průměrná jednotková cena tepla na úrovni 230 Kč/GJ, podle odebraného množství tepla, s ohledem na výše definované přínosy provozování KGJ nemocnice je cena tepla stanovena tak, aby kryla celkové ekonomické přínosy provozování KGJ nemocnice)


0,13 až 0,14 mil.Kč/rok rok potenciál dodávek tepla umožňuje dosažení úrovně výroby elektřiny v režimu KVEt na úrovni 49%

Dodatečné provozní náklady: 0,1 až 0,15 mil. Kč/rok (zejména spotřeba elektřiny na čerpací práci, odhadována na 75-80 MWh/rok, dále

Listopad 2014

21


doplňování vody, servisní prohlídky, výkaznictví pro ERÚ apod.) Prostá návratnost:

11 až 12 let

Varianta 4: Výstavba teplovodu a krytí podstatné části tepelných potřeb areálu Nemocnice Český Krumlov včetně dodávek tepla pro přípravu TV, včetně navýšení disponibility tepelného výkonu BPS instalací spalinových výměníků na KGJ a realizace zastřešení koncového skladu digestátu, úprava provozního režimu BPS s navýšením materiálové produkce k 100% zajištění vyššího disponibilního tepelného výkonu BPS Investiční náklady:

40 až 42 mil. Kč (27 až 28 mil. Kč na teplovod vč. oprav povrchů dotčených komunikací a věcných břemen + 0,5 mil. Kč na výstavbu předávací stanice nemocnice + 8,2 mil.Kč na úpravy v technologii zapojení BPS vedoucích k navýšení disponibility tepelného výkonu, instalaci spalinových výměníků na stávající KGJ s vyšší úrovní vychlazení spalin, výstavbu čerpací stanice, zakrytí koncového skladu digestátu s navýšením produkce bioplynu a úpravu zapojení technologie BPS včetně instalace záložního kotle na bioplyn + 2 mil.Kč rozšíření teplovodu do ostatních objektů mimo nemocnici + 4 mil. Kč náklady na inženýrské práce a rozpočtovou rezervu)


4,7 až 5 GWh resp. 17 až 18 TJ/rok


4,2 až 4,3 mil. Kč/rok (při ceně odpovídající 80 % palivových nákladů nemocnice na výrobu tepla ze zemního plynu a 80% palivových nákladů ostatních napojených spotřebitelů tepla, čemuž odpovídá průměrná jednotková cena tepla na úrovni 230 Kč/GJ, resp 290 Kč/GJ podle odebraného množství tepla, s ohledem na výše definované přínosy provozování KGJ nemocnice je cena tepla stanovena tak, aby kryla celkové ekonomické přínosy provozování KGJ nemocnice)


0,15 až 0,18 mil.Kč/rok rok potenciál dodávek tepla umožňuje dosažení úrovně výroby elektřiny v režimu KVEt na úrovni 63%

Dodatečné provozní náklady: 0,9 až 1 mil. Kč/rok (zejména náklady na materiálové navýšení produkce bioplynu – až 1 GWh a spotřeba elektřiny na čerpací práci, odhadována na 90-100 MWh/rok, dále doplňování vody, servisní prohlídky, výkaznictví pro ERÚ apod.) Prostá návratnost:

11 až 11,5 let

Z výše uvedeného vyplývá, že ekonomicky nejvýhodněji vychází výstavba teplovodu s předpokládaným navýšením disponibilního tepelného výkonu v BPS až na úroveň max. 1,3

Listopad 2014

22


MW a rozšíření dodávek tepla i mimo areál nemocnice napojením objektů v blízkosti předpokládané trasy teplovodu. Vyvolané investiční náklady (mimo vlastní teplovodní přivaděč) kryjí dostatečné příjmy z prodeje tepla a návratnost zkracuje především možnost dodávek tepelné energie do nemocnice i v letním období. Jednou z podmínek této varianty je tedy nabídka „lukrativní“ ceny tepla pro nemocnici tak, aby celkové náklady na energie nemocnice byly nižší než v případě provozování vlastních KGJ nemocnice. Bohužel špatná ekonomika výstavby „velmi dlouhého teplovodu“ negativně ovlivňuje všechny rozvojové varianty. Tento fakt má za následek, že všechny rozvojové varianty mají racionální ekonomický základ jen při souběhu nevratné podpory na krytí části investičních nákladů a současně maximalizaci možných dodávek tepla vytipovaným odběratelům. Při odhadovaných investičních nákladech samotného teplovodu z BPS na hranice pozemku nemocnice ve výši min. 26-28 mil. Kč a maximálně realizovatelného užití tepla bez dalších investic ve výši 2,3 GWh nepostačuje k zajištění mezní návratnosti do 10 let. K zajištění vyššího disponibilního výkonu jsou nutné další úpravy technologického vybavení BPS až k maximalistické variantě (varianta 4) s navýšením materiálového využití vsádky BPS tak, že disponibilní výkon je možné zvýšit až na hodnotu 1,3 MW přímým spalováním bioplynu v kotli.

5.3

Rámcové právní podmínky

Právní rámec pro realizaci zvažovaných rozvojových variant bude ve fázi projektové přípravy a vlastní realizace určen stavebním zákonem (zákon č. 183/2006 Sb., v platném znění). Pro výstavbu teplovodu(ů) bude zapotřebí získat územní rozhodnutí a následně stavební povolení. Nezbytným podkladem pro vydání územního rozhodnutí bude získání souhlasu vlastníků dotčených pozemků, které budou muset souhlasit s umístěním teplovodu na jejich pozemku formou věcného břemena příp. odprodeje dané části pozemku. Protože dodávky tepla zakládají obchodní vztah mezi výrobcem-dodavatelem a odběratelem, vlastník BPS bude povinen splnit požadavky energetického zákona (zákona 458/2000 Sb.), tj. zejména získat oprávnění - licenci na výrobu a rozvod tepelné energie (viz §5 zákona). Co vše je k tomu splnit přehledně popisuje metodický pokyn Energ. regulačního úřadu1 a případně také seznam Často kladených dotazů pro oblast teplárenství, který je uveřejněn na internetových stránkách úřadu2. Relevantní je pak i právní úprava pro výplatu provozní podpory za výrobu elektřiny ve vysokoúčinné KVET. Zde je relevantní vyhláška MPO č. 453/2012 Sb., dále registrační vyhláška ERÚ č. 346/2012 Sb. a cenové rozhodnutí ERÚ pro příslušný kalendářní rok. Výše uvedené právní dokumenty mají obecnou platnost a jejich ustanovení by bylo nutné splnit v jakékoliv rozvojové variantě. Navržené rozvojové varianty jsou si v tomto směru tedy v zásadě rovny.

1

) Metodický návod ERÚ k podávání žádostí o udělení licence na podnikání v energ. odvětvích: http://www.eru.cz/user_data/files/licence/info_pro_zadatele/metod_pokyn_011_2009.pdf 2

) Viz: http://www.eru.cz/dias-read_article.php?articleId=879#1

Listopad 2014

23


Současně je nutné podotknout, že z hlediska platné legislativy není vyžadováno, aby „licencovaný“ dodavatel tepla garantoval nepřerušené dodávky po celý rok. Energetický zákon umožňuje (§ 76 odst. 4) přerušit nebo omezit dodávku tepelné energie v nezbytném rozsahu a na nezbytně nutnou dobu ve vymezených případech. A co víc, připouští (§ 77 odst. 4), aby odběratel měl současně vedle své tepelné přípojky vlastní náhradní či jiný doplňkový zdroj tepla, budou-li s tím obě strany souhlasit. Garance dodávek tepla tak může být pouze smluvního charakteru (pokud nebudete muset vlastní spalovací zdroj na zemní plyn vůbec používat, ušetříme vám navíc i na stálém poplatku za kapacitu).

5.4

Sociální hlediska

Ze sociálního hlediska je využití tepla z BPS vítané tím více, čím z něj může nakonec mít (ekonomický) prospěch blízké okolí stanice a jeho budoucí odběratelé. Z tohoto pohledu je možné na hodnocené rozvojové varianty pohlížet podle toho, jak nízkou cenu tepla a v jakém množství je možné odběratelům nabídnout a tím jim napomoci snížit stávající náklady na krytí tepelných potřeb. Nejlepší poměr cena/množství poskytuje varianta č. 4, ostatní dvě varianty jsou již výrazně v tomto směru horší. Bohužel relativně vysoké investiční náklady zejména třetí a čtvrté rozvojové varianty v poměru k množství užitečně využitého tepla výrazně snižují potenciál nabídnout teplo z BPS levněji, než jak si jej odběratelé zabezpečují současným způsobem a s ohledem na technologické vybavení areálu nemocnice, coby hlavního odběratele.

5.5

Finanční hlediska

Finanční hledisko je zde chápáno v kontextu nároků na kapitál a možnosti jeho zajištění. Investiční náklady každé z variant vycházejí ze základní varianty a z faktu že jednotlivé varianty vždy rozšiřují původní variantu nejen z pohledu disponibility dodávek tepla, tak i z pohledu výše investic nutných k tomuto navýšení objemu tepla. Vždy se však jedná o financování dané varianty budoucím dodavatelem tepla. V oblasti části investic, kterou by zřejmě měl nést zřizovatel/vlastník potenciálního odběratele se nepředpokládají dodatečné náklady. Při hodnocení z pohledu investora tak zřejmě nejvýhodněji bude v tomto hledisku vycházet varianta 1, avšak za cenu velmi nízké disponibility dodávek tepla mimo BPS.

5.6

Ekologické efekty

Protože fakt, že využití či nevyužití tepla z BPS nemá vliv na množství emisí vypouštěných KGJ do ovzduší ani neovlivňuje množství spotřebovaných vstupních surovin, jakékoliv smysluplné využití by mělo principielně přinášet absolutní úspory jiných paliv a forem energie a co víc, snižovat i dopady na ŽP, přinejmenším z hlediska emisí škodlivin vypouštěných do ovzduší. Každá z analyzovaných rozvojových variant se jeví jako schopná tomu dostát. Výstavbou teplovodu do nemocnice Český Krumlov bude možné eliminovat spálení 350 i více tisíc m3 zemního plynu ročně (v případě varianty 1, resp.2). Tomu odpovídá úspora emisí NOx v množství převyšující 700 kilogramů ročně a CO na úrovni stovky kilogramů. Největší úsporu však omezení spotřeby zemního plynu přinese v emisích CO2, které mohou poklesnout o 700 tun (!) za rok. V případě přijetí varianty 3 a 4, které vyžadují navýšení produkce bioplynu v BPS a jeho následné spalování v bioplynovém kotli v průběhu mrazových špiček se jedná o navýšení

Listopad 2014

24


spalování bioplynu v řádově o 100 resp. 300 tis.m3/rok. Navýšení produkce bioplynu tak umožní další vytěsnění spalování zemního plynu ve zdroji(ch) odběratele ve výši 50 resp. 150 tis.m3/rok, tedy takto definované dodatečné navýšení produkce škodlivin je možné očekávat ve výši několika desítek kilogramů NOx a 10 kg CO. Naproti tomu, s ohledem na posuzování produkce CO2 spalováním bioplynu s 0 faktorem, dojde k dalšímu snížení produkce CO2 o 100 t/rok.

Listopad 2014

25


6

Souhrn předběžné studie proveditelnosti

Na základě výše uvedených skutečností hodnotíme jednotlivá navržená opatření (varianty) ze sledovaných hledisek subjektivním pohledem následovně. Jednotlivé varianty jsou z hlediska sledovaných aspektů klasifikovány číslicemi 1 až 5 s tím, že minimum (1) charakterizuje velmi špatné postavení daného opatření ze sledovaného hlediska a naopak maximum (5) velmi dobré podmínky či předpoklady naznačující naplnění objektivního optima daného aspektu. Výsledné hodnocení, i přesto, že je do jisté míry subjektivní, napomáhá k objektivizaci posouzení jednotlivých variant a zohledňuje v tom nejen technicko-ekonomické, ale právní, sociální a ekologická hlediska, která mohou nezanedbatelným způsobem rovněž ovlivnit faktickou realizaci.

Proveditelnost Technická Ekonomická Právní Sociální Finanční Ekologická Celkem

Varianta 1

Varianta 2

Varianta 3

Varianta 4

4 2 4 4 2 4 20

4 2 4 4 2 4 20

4 3 4 4 2 5 22

4 3 4 5 2 5 23

Vysvětlivka: 1 – velmi špatné podmínky/neproveditelné, 2 – dostatečné, 3 – uspokojivé, 4 – dobré, 5 – velmi dobré (výborné)

Listopad 2014

26


Listopad 2014

27


7

Závěry a doporučení dalšího postupu provozovateli bioplynové stanice

Protože provozovatel bioplynové stanice z racionálních důvodů řeší možné smysluplné způsoby využití tepla aktivně sám, zjištění a doporučení předběžné studie proveditelnosti v podstatě spíše napomáhají upřesnit si technicko-ekonomické parametry jednotlivých konkrétních opatření resp. rozvojových variant a současně je „objektivizovat“ pro případné vyjednávání s dotčenými stranami (budoucími odběrateli tepla). Z posuzovaných možností využít disponibilní produkce tepla z bioplynové stanice pro jejich dodávky nově vybudovaným teplovodem do českokrumlovské nemocnice případně blízkoležících dalších větších odběratelů vyplývá, že čím vyšší by dodávky užitečného tepla byly, tím lepších ekonomických výsledků měřených prostou dobou návratnosti by bylo možné teoreticky docílit. S růstem dodávek tepla se však zvyšují počáteční investice (a úpravy bioplynové stanice pro schopnost potřebám tepla zejména v chladných dnech obstát), což by si vyžadovalo pro splnění předpokládaných návratností zvyšování průměrné ceny tepla. Skutečné prodejní ceny tepla však nemohou vznikat na základě opodstatněných investic, ale musí respektovat představy potenciálních zákazníků. Tím hlavním, který rozhoduje o smysluplnosti záměru, je nepochybně nemocnice. Bioplynová stanice může nemocnici „nabídnout“ za malých dodatečných investic celoroční tepelný výkon odpovídající cca 650 kW, a to v místě předávky tepla (tj. kotelně nemocnice). Tento tepelný výkon je podmíněn instalací dodatečných spalinových výměníků pro vyšší vychlazení spalin kogeneračních jednotek, případně navýšením produkce bioplynu o několik desítek kubíků hodinově (150-200 kW výhřevnosti bioplynu) v nejchladnějších dnech roku a jejich využití v bioplynovém kotli, který by byl rovněž na stanici instalován jako záložní a špičkový zdroj tepla. Investiční náklady propojovacího teplovodu včetně výše uvedených a dalších nezbytných součástí by dosahovaly podle expertního odhadu částky cca 30 mil. Kč (bez DPH) a teplovod se jeví jako technicky i z hlediska majetko-právních vztahů jako uskutečnitelný. Nabízený výkon může v ročním souhrnu teoreticky krýt až téměř 80 % stávajících potřeb tepla nemocnice, čemuž odpovídají užitečné dodávky tepla dosahující více než 13 tis. GJ/rok. Nemocnice však dnes disponuje lukrativním zdrojem tepla (třebaže je nyní z legislativních důvodů dočasně neprovozuje), kterým je dvojice kogeneračních jednotek na zemní plyn. Ty dnes kryjí více než 35 % potřeb tepla. Tomu odpovídá roční výroba tepla převyšující 6 tis. GJ/rok z celkových více než 16 tis. GJ/rok, které nemocnice pro svůj provoz potřebuje (zbytek zajišťují kondenzační kotle na zemní plyn). Díky existující veřejné podpoře za vysokoúčinnou kombinovanou výrobu elektřiny a tepla (KVET) umožňují plynové kogenerace nemocnici využívat je jako přednostní zdroj tepla s velmi nízkými výrobními náklady (náklady na provoz KGJ, tj. spotřebu plynu a pravidelný servis a opravy, do značné míry refundují příjmy z prodeje elektřiny a přiznávaný zelený bonus za KVET). Pokud by kogenerační jednotky nemocnice opět zprovoznila a využívala je jako v předchozích letech bez omezení, dodávky užitečného tepla z BPS by s ohledem na uvažované ceny tepla nebyly konkurenceschopné a pro nemocnici by bylo výhodné nakupovat jen tu část možných dodávek tepla z bioplynové stanice, které by jinak musely být vyrobeny výtopensky v kotlích na zemní plyn (výše potenciálních dodávek by poklesla k hranici cca 9 tis. GJ/rok). To by z pohledu dodavatele tepla z bioplynové stanice omezilo výši potenciálních příjmů na řádově 2,0 až 2,5 mil. Kč (bez DPH), aby odběr tepla byl pro nemocnici ekonomicky výhodný a snížil náklady výroby absolutně o již zajímavých 10 až 15 % (či absolutně o 30 až 50 Kč/GJ bez DPH).

Listopad 2014

28

Předběžná studie proveditelnosti_BPS Chabičovice

BiogasHeat

Pokud by z různých důvodů kogenerační jednotky v nemocnici nebylo možné dále v budoucnu provozovat, potenciál prodejů tepla z bioplynové stanice by se mohl zvýšit o řádově cca 4 tis. GJ/rok. Cena těchto dodatečných prodejů tepla by musela být vyjasněna, pokud by byla totožná, jako pro „prvních“ 9 tis. GJ/rok, umožnila by zvýšit prodeje o řádově cca 1 mil. Kč/rok. Ani tyto dodatečné příjmy však zřejmě nezajistí, aby prostá návratnost do teplovodu byla za dobu kratší než 10 let, pokud zohledníme náklady spojené s provozem teplovodu (spotřeba elektřiny na čerpací práci, dohled, servisní prohlídky atd., které mohou činit 5-10 % odhadovaných příjmů). Případné získání investiční podpory by mohlo sice snížit investiční náklady o 25-30 %, reálná návratnost by se však zřejmě stejně pohybovala na hranicí 10ti let, pokud by část investice nekrytá dotací byla profinancována za pomoci bankovního úvěru. To se jeví s ohledem na možné nejistoty budoucího vývoje jako příliš dlouhá doba, i proto, že by bylo nutné uzavřít smlouvu o dodávkách tepla na více než deset let, což může být pro zřizovatele nemocnice neakceptovatelné. Navýšení dodávek tepla tím, že by byly připojeny další subjekty v okolí nemocnice (MěÚ a další), příliš ekonomiku projektu nezlepší, hlavně proto, že dále zvýší potřebné investice a dodávky tepla by těmto odběratelům byly realizovány jen v přechodové topné sezóně a létě (pokud by v chladných dnech přednostně byly kryty potřeby nemocnice). Z výše uvedeného vyplývá, že záměr propojit bioplynovou stanici s kotelnou nemocnice CK teplovodem se nejeví za stávajících podmínek jako ekonomicky smysluplný, a to proto, že vykazuje příliš dlouhou dobu návratnosti, kterou by žádná ze smluvních stran zřejmě nebyla ochotna akceptovat. Zpracovatel nicméně poznamenává, že ekonomicky nadějné by mohlo být alternativní řešení. Pokud by v budoucnu KGJ na zemní plyn v nemocnici nebyly z nějakých důvodů již provozovány, bylo by dobré ověřit možnost jejich nahrazení dvěma jednotkami na bioplyn, které by byly z bioplynové stanice do stávající strojovny kogenerace v nemocnici přesunuty. Investiční náklady na přesun jednotek, vyvedení el. výkonu do distribuční sítě3 a stavbu propojovacího plynovodu by mohly být možná i jen poloviční (tj. do 15 mil. Kč), a to při obdobných objemech využitého tepla a možná ještě větších ekonomických přínosech z pohledu nemocnice. Takovéto řešení by však podstatně (několikanásobně) zvýšilo emise škodlivin (NOx, CO a CO2) produkovaných v areálu nemocnice a naráželo by na závazky, které nemocnice dnes má vůči dotačním programům, s jejichž pomocí v nedávné minulosti tepelné hospodářství modernizovala. Má-li však požadavek na snížení emisí časové omezení, lze doporučit tomuto záměru věnovat pozornost a v případě, že se tyto předpoklady potvrdí, nebát se jej uskutečnit. Byl by ekonomicky pro obě strany skutečně výhodným. Závěrem ještě poznamenáváme, že kromě hodnocených variant by si podrobnější posouzení zasloužilo i řešení, které by spočívalo v dodávkách tepla spíše do bližších a potenciálně menších odběrů, jako je například plánovaný rozvoj lihovaru v obci Chabičovice, či předběžné plány na rozšíření golfového centra (ca. 1,2 km jižně od BPS - Village golf hotel Svachův Dvůr) s výstavbou venkovního bazénu.

3

) Jmenovitý el. výkon dvou kogeneračních jednotek na bioplyn by činil 500 kWel a tím by převyšoval potřeby nemocnice; z tohoto důvodu by bylo nezbytné instalovat v blízkosti strojovny samostatný NN/VN transformátor a vyráběnou elektřinu přímo dodávat do distribuční sítě. Listopad 2014

29

SEVEn


BiogasHeat

8

Příloha: Jak postupovat při uplaťnování nároku na provozní podporu za výrobu elektřiny v režimu KVET

8.1

Definice užitečného tepla

Protože teplo u BPS vzniká jako současný či vedlejší produkt spalování bioplynu pro (primární) výrobu elektřiny v motorové kogenerační jednotce, bývá označováno při splnění dalších podmínek jako tzv. užitečné teplo či teplo z kombinované výroby elektřiny a tepla (KVET) a je mu přiznávána i provozní podpora ve formě zeleného bonusu vypláceného za každou kilowatthodinu elektřiny pocházející právě z režimu KVET. Přesnou definici užitečného tepla či jinak tepla z KVET od letošního roku uvádí zákon o podporovaných zdrojích (zákon č. 165/2012 Sb.) a rovněž i evropská legislativa (Směrnice 2012/27/EU). Národní legislativa za něj (užitečné teplo) rozumí teplo vyrobené v procesu KVET sloužící pro dodávky do soustavy zásobování tepelnou energií nebo k dalšímu využití pro technologické účely s výjimkou odběru pro vlastní spotřebu zdroje a tepelné energie využité k další přeměně na elektrickou nebo mechanickou energii. Evropská legislativa jej definuje mírně odlišně, a to jako teplo, které je vyrobeno v procesu KVET a slouží k uspokojování ekonomicky odůvodněné poptávky po teplu a chladu.

8.2

Výpočtová metodika procesu KVET

Protože způsob výpočtu KVET byl v jednotlivých zemích EU častokrát praktikován odlišně, došlo od letošního roku k harmonizaci výpočtové metodiky v rámci celé EU. Do českého právního řádu ji zavádí vyhláška Min. průmyslu a obchodu č. 453/2012 Sb. (na úrovni EU ji řeší výše uvedená směrnice a prováděcí Rozhodnutí EK č. 2008/952/ES a č. 2011/877/EU). Jejím základním východiskem je podmínka, že výroba elektřiny a tepla v režimu plnohodnotné KVET musí přispívat k úspoře tzv. primární energie v určité výši. Jednoduše řečeno, pokud by stejné množství elektřiny a užitečného tepla mělo být vyrobeno ze stejného paliva odděleně, byla by spotřeba tohoto paliva vyšší. Evropská definice KVET vyžaduje alespoň 10 % úsporu primární energie, česká u výroben do 1 MWe je mírnější (což je možné) a vyžaduje jen kladnou hodnotu tohoto tzv. parametru ÚPE; nad 1 MWel již ale také alespoň 10 % hodnotu UPE. Tuto podmínku může v praxi splnit jen tzv. vysokoúčinná KVET, za níž je označována taková, jejíž celková účinnost konverze vstupního paliva (či primární energie) na dále užitečně využitou elektřinu a teplo dosáhne definované minimální úrovně. U kogeneračních jednotek se spalovacím motorem bez ohledu na druh paliva je za elektřinu z vysokoúčinné KVET považováno veškeré množství vyrobené elektřiny naměřené na „svorkách“ generátoru kogenerační jednotky nebo sériové sestavy kogeneračních jednotek jen v případě, pokud celková účinnost, do níž je započítáno i užitečné teplo, dosáhne za vykazované období alespoň 75 % (tato limitní hodnota rovněž platí pro KVET zařízení na bázi parní protitlaké turbíny, plynové turbíny, mikroturbíny, stirlingova motoru, palivového článku, parního stroje a organického Rankinova cyklu).

Listopad 2014

30

SEVEn


BiogasHeat

Je-li celková účinnost KGJ menší (< 75 %), pak množství elektřiny pocházející z (vysokoúčinné) KVET již netvoří veškerou výrobu, ale jen její určitou část, a to ve výši odpovídající poměru užitečného tepla (Quž) k jeho brutto výrobě (Qbrutto). Ve skutečnosti se ale pro tento účel používá koeficient „C“, který představuje skutečný poměr hrubé výroby elektřiny a tepla zaznamenané v daném období, jímž se množství užitečného tepla dodaného mimo výrobnu násobí. (EKVET = Quž * CSKUT, kde CSKUT = ESV / Qbrutto). Zde je nutné poznamenat, že za hrubou výrobu tepla (Qbrutto) se rozumí jeho nejvyšší možná výroba v běžném provozu, což v případě KGJ se spalovacím motorem zahrnuje tepelný zisk z chlazení oleje, prvního stupně komprese palivové směsi, bloku motoru a také i chlazení spalin na obvyklou výstupní teplotu (150 až 180 °C). Nemá-li KGJ osazen spalinový výměník, pak by koeficient „C“ měl být stanoven podle vzorce (CSKUT = ηe,sv / (0,75 - ηe,sv). Bližší znázornění výpočtu hodnoty EKVET ukazuje obrázek 2 níže.

Obr. č. 5: Diagram výpočtu množství elektřiny pocházející z (vysokoúčinné) KVET pro případ KGJ

V druhém kroku je pak zapotřebí ověřit právě zmiňovanou dosaženou hodnotu ÚPE. Zde je výpočtový postup nepoměrně složitější a my se z důvodu složitosti pouze omezíme na empirické zjištění, že je-li množství elektřiny z KVET stanoveno výše popsaným způsobem, tento požadavek bez problémů splní.

8.3

Uznatelné způsoby užití tepla pro BPS

Samotný způsob určení množství užitečného tepla (Quž) dnes není legislativou jednoznačně předepsán a v podstatě z hlediska právního řádu je možné vycházet pouze z platných definic uvedených výše. Obecně platí, že za užitečné teplo by mělo být považováno takové, které pochází z KVET a slouží k uspokojování ekonomicky odůvodněné poptávky po teplu a chladu.

Listopad 2014

31

SEVEn


BiogasHeat

Jelikož však tato definice v některých případech užití tepla může být nedostatečná a vést k případům, že by teplo sice bylo využíváno, ale přidanou ekonomickou hodnotu nijak nevytvářelo, ERÚ vydalo upřesňující výkladové stanovisko č. 3/2013.4 Z tohoto cenového rozhodnutí vyplývá, že de-facto má podobu pozitivního a případně i negativního seznamu, u nějž jsou definována některá kvantitativní případně jiná omezení na množství tepla, které je pro daný účel možné uplatnit (spotřebovat). S cílem eliminovat nadměrné spotřeby tepla, které nemají skutečný užitek. Za užitečné teplo z bioplynových stanic (případně dalších druhů OZE) je uznáváno teplo využité pro: 

Vytápění budov a příprava teplé vody

Užitečným teplem se rozumí dodávka tepla konečnému spotřebiteli nebo odběrateli tepelné energie použité pro vytápění budov nebo k přípravě teplé vody (TV), kde spotřeba tepla nepřekračuje z hlediska celoročního tepelného komfortu potřebu tepla, která by byla za tržních podmínek uspokojena nákupem tepla z jiného zdroje. Limity spotřeby: budou definovány na základě měrných ukazatelů pro množství tepla potřebného pro vytápění budov a pro přípravu teplé vody jsou uvedeny ve vyhlášce č. 78/2013 Sb. a vyhlášce č. 194/2007 Sb. 

Dodávka tepla do soustavy CZT (provozovaná licencovaným subjektem) Limity spotřeby: Při vyvedení tepla z BPS do soustavy CZT bude za užitečné teplo možné považovat teplo skutečně do soustavy předané v předávacím místě stanovené měřením, při dodržení podmínek pro držitele licence na výrobu tepelné energie a případně licence na rozvod tepelné energie dle ustanovení zákona č. 458/2000 Sb. Umístění měřícího zařízení vycházejí z ustanovení §78 zákona č. 458/2000 Sb. a zákona č. 505/1990 Sb.



Sušení dřeva a agrárních komodit

Sušením se rozumí proces, jehož cílem je vyšší ekonomické zhodnocení vstupních produktů nebo materiálů. Dodané teplo slouží ke snížení obsahu vody v sušeném produktu nebo materiálu a k tomuto procesu dochází v prostorách k tomu určených a příslušnými orgány schválených. Za užitečné teplo je považováno zejména teplo, které je využito při těchto procesech • sušení dřeva v surovém stavu pro následné materiálové využití – sušením dřeva v surovém stavu pro materiálové vy užití se rozumí úprava dřeva snížením jeho vlhkosti, jejíž hodnota vyhovuje obvyklým standardům pro jeho další využití (například v nábytkářském průmyslu nebo stavebnictví) • sušení agrárních komodit - sušení obilovin, olejnin, trav, léčivých rostlin, koření, sena atd. které je prováděno především za účelem zvýšení jejich ekonomického zhodnocení a dále za účelem zlepšení skladovatelnosti těchto zemědělských produktů, kdy je potřeba docílit požadovaného obsahu vody v produktu.

4

) Viz zde: http://www.eru.cz/cs/-/vykladove-stanovisko-energetickeho-regulacniho-uradu

Listopad 2014

32

SEVEn


BiogasHeat

• sušení dřeva použitého pro výrobu paliva – sušení dřeva ze surového stavu do stavu s nižším obsahem vody a vyšší výhřevností, avšak pouze v případě, že takto upravené dřevo není prokazatelně dále používáno jako palivo k výrobě elektřiny tepla nebo elektřiny a tepla, na které je nárokována podpora elektřiny nebo provozní podpora tepla dle ustanovení zákona č. 165/2012 Sb. Limity spotřeby: Množství tepla účelně využitého na sušení bude limitováno hranicí obvyklého množství vody, které je nutné z daného materiálu sušením odstranit, a mezní účinnosti sušení, která je bez ohledu na typ sušárny vyjádřena množstvím tepla potřebného k odpaření 1 tuny odpařené vody. 

Vytápění chovů hospodářských zvířat Za užitečné teplo je považováno teplo dodané pro vytápění objektů sloužících k chovu vybraných druhů hospodářských zvířat, které z hlediska tepelného komfortu chovaných zvířat vytápění objektů vyžadují. K vytápění objektů pro chov hospodářských zvířat dochází v prostorách k tomu určených a příslušnými orgány schválených. Limity spotřeby: Maximální množství dodaného tepla, které může být považováno za užitečné teplo, je závislé na počtu a hmotnosti chovaných zvířat a obvyklé potřebě tepla v různých stádiích životního cyklu chovaných .zvířat



Dodávka tepla pro akvakultury Limity spotřeby: Za užitečné teplo je považováno teplo dodané k zajištění tepelných podmínek pro intenzivní chov vodní fauny nebo flory v zařízeních k tomu určených a příslušnými úřady schválených. Intenzivním chovem vodní fauny nebo flory, neboli akvakulturou, se rozumí obhospodařování vodních ploch s cílem dosažení dlouhodobě stálých výnosů vodní fauny a flory (např. ryb, humrů, raků, krabů, krevet, mušlí, řas a jiných vodních organismů) za předpokladu, že produkce těchto intenzivních chovů je určena především k následnému prodeji.



Pěstování rostlin ve sklenících Limity spotřeby: Za užitečné teplo je považováno teplo sloužící pro podnikatelskou činnost spojenou s pěstováním a šlechtěním rostlin v prostorách k tomu určených a příslušnými orgány schválených. V tomto případě se za ekonomicky odůvodnitelnou poptávku po teple rozumí spotřeba tepla pro zajištění vhodných podmínek pro pěstování těchto rostlin, jejichž produkce je určena především k následnému prodeji



Hygienizace/ pasterizace složek substrátu vstupujícího do fermentoru Limity spotřeby: Za užitečné teplo je považováno teplo použité pro hygienizaci/pasterizaci pouze těch složek substrátu vstupujících do fermentoru, u kterých to je vyžadováno platnými právními předpisy.



Chlazení Limity spotřeby: Za užitečné teplo je považována tepelná energie dodaná pro výrobu chladu, pokud je chlad následně využíván pro klimatizování budov, chlazení prostor pro skladování potravin, chlazení potravin, chlazení stájových objektů pro chov vybraných hospodářských zvířat.

Listopad 2014

33

SEVEn


BiogasHeat

Za užitečné teplo z obnovitelných zdrojů se nepovažuje zejména dodávka tepla:

8.4

-

pro ohřev substrátu ve fermentoru bioplynové stanice,

-

pro sušení fermentačního zbytku (digestátu) za účelem výroby organických hnojiv,

-

pro sušení fermentačního zbytku (digestátu) za účelem výroby paliv,

-

pro hygienizaci/pasterizaci složek substrátu vstupujícího do fermentoru v případě, že nejsou vyžadovány platnými právními předpisy,

-

pro dodatečnou výrobu elektřiny (např. využitím ORC jednotky, tepelně hladinový generátor atd),

-

z výroben elektřiny, u kterých jsou pro krytí tepelných potřeb využívány neobnovitelné zdroje (např. fosilní paliva).

Způsob prokazování

Při dokladování množství tzv. užitečného tepla bude nutné postupovat v souladu s ustanoveními výkladového stanoviska ERÚ 3/2013. Jakékoliv deklarované množství užitečného tepla pro daný účel je přitom výrobce vždy povinen doložit pro případ možné kontroly hodnověrným způsobem (tj. např. měřením spotřebovaného tepla dodaného třetím stranám, počtem stavů hospodářských zvířat, dodacími listy nakoupených surovin pro sušení apod.). Současně pak výrobce vždy nese odpovědnost za stanovení prokazovaného množství tepla. Bude-li současně výrobce nárokovat zelený bonus za KVET, bude povinen podat na MPO žádost o vydání osvědčení o původu elektřiny z vysokoúčinné KVET, jejíž vzor je uveden v příloze č. 3 vyhlášky č. 453/2012 Sb. Pro vyplácení zelených bonusů za KVET pak bude nutné provést registraci do systému OTE v souladu s ustanovením vyhlášky ERÚ č. 346/2012 Sb. A následně pak vyplňovat pravidelné měsíční výkazy. V nich je kromě hodnot výroby užitečného tepla rovněž nutné uvádět účinnosti (hrubé) výroby elektřiny a tepla, jejichž prostřednictvím se ověřuje splnění ustanovení vyhlášky MPO č. 441/2012 Sb., o stanovení minimální účinnosti užití energie při výrobě elektřiny a tepelné energie. Má-li být teplo prodáváno pro zisk třetím stranám, bude pak nutné v souladu s Energetickým zákonem (zákon č. 458/2000 Sb.) rovněž získat licenci na výrobu a rozvod tepla a stát se licencovaným dodavatelem.

Listopad 2014

34

SEVEn

Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u BPS Chabičovice. Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u bioplynové stanice CHABIČOVICE

Recommend Documents