Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u BPS Želatovice. Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u bioplynové stanice ŽELATOVICE

Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u BPS Želatovice

Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u bioplynové stanice ŽELATOVICE

ČERVENEC 2013


Zpracovatel:

SEVEn, Středisko pro efektivní využívání energie, o.p.s. 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. Bohuslav Málek (Externí spolupráce: Ing. Adam Moravec)

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 9 zemích EU a více informací o něm je možné nalézt na internetových stránkách www.biogasheat.org.

Červenec 2013

2


Obsah 1

Úvod - předběžná studie proveditelnosti ____________________________ 4

2

Informace o bioplynové stanici ___________________________________ 5

3

2.1

Umístění _________________________________________________________ 5

2.2

Technické informace _______________________________________________ 5

2.3

Ekonomické informace (motivující k využití tepla z BPS) _________________ 7

Stávající míra užití tepla z BPS ____________________________________ 9

4 Popis a stručná analýza možností využití tepla z BPS (s výběrem detailněji dále hodnocených) ________________________________________________ 10

5

4.1

Stávající spotřeby/spotřebitelé tepla (nyní z BPS nezásobované) _________ 10

4.2

Nové možné odběry tepla (v blízkém či vzdáleném okolí od BPS) _________ 10

Podrobné posouzení vybraných možností využití tepla z BPS _________ 11 5.1 Technické řešení _________________________________________________ 11 5.1.1 Varianta 1: Krytí stávajících tepelných potřeb objektů v areálu farmy ______ 11 5.1.2

Varianta 2: Chlazení mléka v dojírně (za pomoci absorpčního chladiče) ____ 12

5.1.3

Varianta 3: Sušení dřevní hmoty příp. dalších vhodných materiálů ________ 13

5.2 Ekonomické hodnocení ____________________________________________ 14 5.2.1 Varianta 1: Krytí stávajících tepelných potřeb objektů v areálu farmy ______ 14 5.2.2

Varianta 2: Chlazení mléka v dojírně (za pomoci absorpčního chladiče) ____ 15

5.2.3

Varianta 3: Sušení dřevní hmoty příp. dalších vhodných materiálů ________ 16

5.3

Rámcové právní podmínky _________________________________________ 16

5.4

Sociální hlediska _________________________________________________ 16

5.5

Finanční hlediska _________________________________________________ 17

5.6

Ekologické efekty_________________________________________________ 17

6

Souhrn předběžné studie proveditelnosti __________________________ 18

7

Závěry a doporučení dalšího postupu provozovateli bioplynové stanice

20

8 Příloha: Jak postupovat při uplaťnování nároku na provozní podporu za výrobu elektřiny v režimu KVET _____________________________________ 21 8.1

Definice užitečného tepla __________________________________________ 21

8.2

Výpočtová metodika procesu KVET _________________________________ 21

8.3

Uznatelné způsoby užití tepla pro BPS _______________________________ 22

8.4

Způsob prokazování ______________________________________________ 25

Červenec 2013

3


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 „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 AGRAS Želatovice a.s. (dále jen také „společnost“ či „investor“). Svou bioplynovou stanici ve svém středisku ve stejnojmenné obci 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.).

Červenec 2013

4


2

Informace o bioplynové stanici

2.1

Umístění

Bioplynová stanice byla postavena na západním konci areálu zemědělského podniku AGRAS Želatovice, a.s. (GPS: 49°26'40.081"N, 17°30'39.394"E) ležícího ve východní části stejnojmenné obce.

UMÍSTĚNÍ BPS

AREÁL AGRAS ŽELATOVICE

Obr. č. 1: Přehledná situace umístění BPS

2.2

Technické informace

Bioplynová stanice byla v areálu farmy v Želatovicích zprovozněna v roce 2011 Investor se rozhodl pro patentovanou technologii NatUrgas, kterou na českém trhu nabízí české zastoupení hornorakouské společnosti OÖ Gas-Wärme (ENSERV Bohemia). Jedná se o BPS, sloužící k výrobě bioplynu a jeho následnému energetickému využití, která je navázaná na stávající zemědělský areál. Vstupními surovinami pro fermentaci jsou chlévská mrva skotu (13 tis. t/rok), kejda prasat (11 tis. t/rok), kukuřičná siláž (9,4 tis. t/rok), cukrovarnické řízky (3 tis. t/rok) a travní senáž (0,18 tis. t/rok). Samotná stanice se sestává ze dvou hlavních fermentorů a sekundárního turbofermentoru. Užitný objem hlavního fermentoru bioplynu činí dvakrát 2 400 m³. V sekundárním turbofermentoru o užitném objemu 100 m³ dochází k odbourání zbytku fermentačních látek, které zbyly v substrátu po fermentaci v primárním - hlavním fermentoru. Jako sklad digestátu je využívána betonová jímka o objemu 6 600 m³ a další tři jímky nacházející se v areálu společnosti o objemu 3 x 1 000 m³. Siláže jsou uskladňovány v původních silážních žlabech zemědělské společnosti a ve vybudovaném silážním žlabu v těsné blízkosti bioplynové stanice. Pro dávkování vstupních substrátů je použit systém sestávající ze dvou míchacích kontejnerů s objemem cca. 70m³ připojené přiváděcím šnekem k lisovacímu zařízení. Z kontejnerů jsou pevné substráty podávány do směšovacího čerpadla, kde dochází k míchání s tekutou složkou, dále přes macerátor (RotoCut), kde jsou pevné částice rozmělněny a dávkovány do fermentorů. Bioplyn vznikající v reaktorech uniká z kvasné hmoty do prostoru plynu pod stropem reaktoru. Maximální stav naplnění reaktoru na bioplyn leží 1 m pod stropem reaktoru. Červenec 2013

5


Vznikající bioplyn se dostane přes trubkové spojení z ušlechtilé oceli z reaktoru bioplynu do fóliového zásobníku plynu, který se nachází v prostoru nad ním. Produkční kapacita posuzované BPS postačuje pro celoroční chod kogeneračního stroje GE Jenbacher, typ JGS 416 GS-B.LC se zážehovým 16-válcovým motorem J 416 GS-B25. Instalovaný maximální elektrický výkon jednotky je 1 131 kWe, na něj však jednotka byla rozšířena ale až v průběhu roku 2012, protože v okamžiku uvedení stanice do provozu byl od místního distributora povolen mezní el. výkon jen 1 MWel. Denní výroba elektřiny tak v současnosti může přesáhnout až 27 MWh, z toho vlastní technologická spotřeba stanice se pohybuje na úrovni cca 7 % celkové výroby a dalších několik procent denní výroby je účelně spotřebováváno v rámci areálu, kde se stanice nachází. Protože KGJ byla z počátku vystrojena bez spalinového výměníku, její využitelný tepelný výkon činil necelých 650 kW (644 kWt). K doplnění spalinového výměníku došlo až v roce letošním, a to z důvodu plánovaného využití tohoto tepelného výkonu pro dodatečnou výrobu elektřiny za pomoci tzv. náporové turbíny, která je unikátním zařízením vyvinutým v ČR. Díky instalaci spalinového výměníku se tak využitelný tepelný výkon jednotky zvedne o dalších více než 500 kW (jmenovitá hodnota dle výrobce činí 1 166 kWt). Spalinový výměník je zapojen do samostatného okruhu, tj. nikoliv do okruhu motorové chladící vody KGJ, a jako teplonosné médium využívá termoolej. Teprve ten předává získané teplo ze spalin do vodního okruhu (pro výrobu páry), v němž je zapojena náporová turbína. Takovéto zapojení má přispět k vyššímu el. výkonu turbíny, který má zdá se potenciál přesáhnout i více než 50 kWel. Nevyužité teplo z turbíny bude zřejmě mařeno na vzduchovém chladiči. Zatím je však turbína v režimu testování a hledá se co nejvhodnější způsob propojení s KGJ a optimální tlakové a teplotní parametry pracovních okruhů. V letošním roce pak investor hodlá realizovat poslední rozšíření el.a tepelného výkonu stanice, kterým bude (bez navýšení kapacity fermentorů) instalace další kogenerační jednotky MWM (vlastněné fy Caterpillar) o jmenovitém el. výkonu 800 kWe a tepelném cca 830 kWt. Jednotka bude využívat bioplyn z intenzifikované provozu, který má údajně pomoci navýšit produkční kapacitu bioplynu až na mezní el. výkon 1,6 MW (tj. el. výkon této druhé KGJ může činit cca 470 kW). Tomu by odpovídala hodinová produkce/spotřeba bioplynu cca 800 Nm3. Protože však nejbližší možné místo připojení do distribuční sítě povolené distributorem je cca 3 kilometry vzdušnou čarou směrem k Přerovu, investor bude muset současně položit VN kabel a přidat samostatný transformátor. Z důvodu nově instalované kapacity výroby elektřiny v letech 2012 a 2013 je tak investor částečně vázán a částečně motivován hledat pro vyráběné teplo smysluplné využití. Proto již nyní sám intenzivně hledá možná řešení. Všem zvažovaným opatřením byla proto věnována zvláštní pozornost.

Červenec 2013

6


Tab. č. 1 - Základní technické parametry instalovaných zdrojů el. a tepelné energie na BPS JGS 416 GS-B.LC

MWM TCG2016V16

NTR 90

Jmenovitý el. výkon [kW]

1131

800

90

Jmenovitá el. účinnost [%]

42,1

42,1

40 až 50

644 / 1166*

829

100 až 135**

chlazení motoru, oleje a 1. stupně pal. směsi

644

485

spaliny***

522

370

Předpokládaná roční výroby elektřiny brutto/netto [GWh]

9 / 8,4

3,8 / 3,6

Předpokládaná roční výroby tepla brutto/netto [GWh]

9,3 / 8

3,9 / 3,9

Zdroj

Mezní využitelný tepelný výkon [kW] z toho:

++

+

0,4-0,7

+

0,5-1

++

*) Bez / se spalinovým výměníkem **) Hodnoty platí při předpokládané el. účinnosti turbíny a tento výkon bude dostupný v kondenzátoru pracovního okruhu turbíny (tj. po vychlazení vodní páry na výchozí pracovní teplotu) ***) Při vychlazení spalin na teplotu ~ 150 °C +

) Hodnoty výroby netto respektují skutečnost, že el. výkon menší KGJ bude ponížen jen o vlastní spotřebu KGJ (2-3 %), transformační ztráty na VN a přenos po kabelu VN do vzdáleného přípojného místa (odhadovány celkem na 5 % brutto výroby); u výroby tepla netto se předjímá, že se rovná hodnotě brutto výroby z důvodu krytí technologické potřeby tepla BPS větší KGJ. ++

) Hodnoty výroby brutto/netto kalkulovány pro roční provoz 4 / 8 tis. hodin

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 musí investor hledat využití pro množství tepla odpovídající 10 % netto výroby elektřiny z té části el. výkonu, který byl navýšen v roce 2012 (tj. pro 10 % navýšeného el. výkonu, což je cca 13 kW, čemuž odpovídá cca 100 MWh nebo-li více než 350 GJ tepla za rok), jinak hrozí přeřazení bonifikace výroby z této části dodatečného el. výkonu z tarifu AF1 na AF2. Pokud by k tomu došlo, investorovi hrozí roční pokles v příjmech za elektřinu ve výši cca 0,5 mil. Kč/rok. Protože ale v letošním roce hodlá navíc instalovat další dva zdroje elektřiny (náporovou turbínu a pak další KGJ), bude platným cenovým rozhodnutím ERÚ (č. 4/2012) ještě motivován k využití tepla z těchto zdrojů ve výši odpovídající tzv. základnímu a doplňkovému bonusu v souhrnné výši 500 Kč za každou megawatthodinu elektřiny vyrobenou v režimu (vysokoúčinné) KVET. Bude-li nová KGJ provozována tak, aby el. výkon obou KGJ na BPS činil 1,6 MWel, mohl by její průměrný el. výkon dosahovat až hranice 470 kWel a o něco vyšší by byl i tepelný výkon. Při teoretickém využití el. výkonu této menší jednotky přes 8 tis. hodin v roce by tak bylo možné s její pomocí vyrobit dalších až 3,8 GWh elektřiny a 3,9 GWh tepla ročně. Které,

Červenec 2013

7


pokud by pro něj bylo nalezeno využití například alespoň z 50 % (tj. cca 7 tis. GJ/rok), by mohlo přinášet dodatečný příjem ve výši až 1,9 mil. Kč/rok. Případné využití zbytkového tepla vystupujícího z náporové turbíny pak může rovněž představovat teoretický potenciál dodatečných příjmů za zelené bonusy z KVET ve stejné jednotkové výši, jako u menší KGJ. I přesto, že teplo dodané ze spalinového výměníku větší KGJ do pracovního okruhu náporové turbíny je považováno jako teplo využité na dodatečnou výrobu elektřiny. Z výše uvedeného vyplývá, že provozovatel stanice je vázán i 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: 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)

Červenec 2013

8


3

Stávající míra užití tepla z BPS

Teplo vyráběné na bioplynové stanici je dnes fakticky využíváno jen pro krytí technologické potřeby BPS. Celková stávající výroba dále využitelného tepla na 1,1 MWe velké KGJ je odhadována po instalaci spalinového výměníku na cca 9,3 GWh za rok, z toho pro vlastní potřeby stanice bude zapotřebí ne více než 10-15 %, tj. 1-1,4 GWh ročně. Disponibilní produkce tepla tak může činit 8 až 8,3 GWh alias téměř 30 tis. GJ rok. Bude-li v brzké době uvedena do provozu turbína, pak na její chod, tj. pro dodatečnou výrobu el. energie, může připadat 200 možná i více kilowatt tepelného výkonu zajišťovaného spalinovým výměníkem stávající KGJ. Při trvalém provozu tak bude pro tento účel využito dalších 20 případně i více % jmenovitého tepelného výkonu jednotky. Po zprovoznění druhé KGJ dojde k dalšímu navýšení tepelného výkonu i výroby tepla, a to při plánovaném mezním navýšení produkce bioplynu i o cca 40 %. Využitelný tepelný výkon BPS tak bude dále navýšen a stanice bude vyrábět ročně i více než 40 tis. GJ tepla, pro které i po zprovoznění náporové turbíny nebude min. ze 70 % bez dalších opatření využití. Právě tyto hodnoty dokládají smysluplnost této studie s cílem identifikovat další možnosti, jak teplo smysluplně více využívat.

Červenec 2013

9


4

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

4.1

Stávající spotřeby/spotřebitelé tepla (nyní z BPS nezásobované)

V areálu AGRAS Želatovice se dnes nacházejí dva objekty vyžadující si pro svůj provoz tepelnou energii. Jsou jimi administrativní budova a dojírna. Teplo je potřebováno na udržování potřebné vnitřní teploty v topné sezóně a dále pak také na přípravu teplé vody. V dojírně je navíc celoroční potřeba chlazení mléka získávaného z dojení do jeho odvozu k dalšímu zpracování, což dnes zajišťují chladící jednotky poháněné elektrokompresory. Dalším odběratelem tepla se letos stane po uvedení do provozu technologie náporové turbíny, která bude využívat výraznou část tepelného potenciálu spalin větší z kogeneračních jednotek. Na zemědělský areál navazuje bytová zástavba obce, která má více než 500 stálých obyvatel a cca 200 objektů (čísel popisných). Obec je plynofikována, většina domů v obci tak využívá pro krytí tepelných potřeb zemní plyn. Kromě obytných staveb převážně charakteru řadové zástavby je v obci co do občanské vybavenosti OÚ, knihovna, MŠ a ZŠ, praktický lékař, prodejna potravin a restaurace. Vedení obce dále zvažuje novostavbu multifunkčního objektu namísto původní sokolovny. Kromě fy AGRAS působí v obci dále z významnějších podnikatelských subjektů (a tedy spotřebitelů energie) výrobce nealkoholických a alkoholických nápojů SANDRA, který má v jižní části obce výrobní a skladovací areál (č.p. 179, http://www.sandraprerov.com), dále nákladní dopravce Omega Servis holding a.s. (č.p. 147, http://www.omegaservis.com) a v obci má provozovnu výrobce drůbežího masa Xavergen (http://www.xavergen.cz). Ve vzdálenosti cca 1 kilometr od BPS jsou další dvě obce mající menší počet obyvatel (Tučín a Podolí) a cca 3 kilometry západním směrem se nachází východní předměstí Přerova, v kterém je mimo jiné i průmyslový podnik MEOPTA.

4.2

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

Ekonomická motivace využít teplo zejména z nové KGJ je natolik vysoká, že je na místě hledat racionální možnosti jeho využití i pro dnes neexistující potřeby. S ohledem na skutečnost, že investor má dnes v areálu volnou halu, kterou přebudovává na sušárnu různých sypkých materiálů, může se jednat o relativně významný odběr tepla, kterému z tohoto důvodu dále věnujeme detailní pozornost pro posouzení jednotlivých sledovaných aspektů tohoto možného opatření. Na základě osobní návštěvy a diskuzí vedených se zástupci společnosti AGRAS byly pro podrobnější posouzení vybrány následující tři možné varianty/opatření využití tepla z BPS:

Červenec 2013



Varianta 1: Teplofikace a krytí stávajících tepelných potřeb objektů v areálu farmy



Varianta 2: Chlazení mléka v dojírně (za pomoci absorpčního chladiče)



Varianta 3: Sušení dřevní hmoty příp. dalších vhodných materiálů

10


5

Podrobné posouzení vybraných možností využití tepla z BPS

5.1

Technické řešení

5.1.1

Varianta 1: Krytí stávajících tepelných potřeb objektů v areálu farmy

V současnosti se v areálu družstva nacházejí (přes zimu vytápěné) objekty administrativní budovy a dojírny. Až do konce roku 2011 byly vytápěny teplovodně resp. teplovzdušně s využitím spalovacího zdroje tepla na zemní plyn, od roku 2012 však společnost oba objekty dovybavila el. ohřívači (elektrokotli) a začala je vytápět elektrickou energií. Důvodem k tomu byla snaha využívat elektřinu vyráběnou v BPS v co nejvyšší míře pro vlastní účely s předpokladem, že faktická cena takto spotřebované elektřiny je jen ve výši tzv. silové složky definované ve fixní výši cca 1-1,1 kč/kWh nepřímo regulátorem. Z důvodu závazku využít část tepla z výkonu KGJ Jenbacher navýšeného v roce 2012 se ale situace mění a investorovi záleží na tom, aby požadované množství tepla v odhadované minimální výši 350-360 GJ/rok zajistil. Předpokladem k tomu je však uskutečnit výstavbu propojovacího teplovodu v délce cca 250 metrů, kterou již investor v letošním roce provedl v nákladu cca 0,75 mil. Kč. Jaké přínosy lze z tohoto opatření očekávat shrnují historické statistiky spotřeby plynu v tabulce níže. Vyplývá za nich, že v letech 2010 a 2011 činila průměrná roční spotřeba tepla v objektech cca 11 500 m3 zemního plynu, což při uvažované výhřevnosti zemního plynu 34,5 MJ/m3 představuje cca 400 GJ. Protože se ale jedná o spotřebu paliva, je nutné tuto hodnotu korigovat na skutečné potřeby tepla, což při reálné min. účinnosti instalovaných kotlů 85% představuje potřebu tepla objektů na úrovni 340 GJ či jinak necelých 100 MWh ročně. V této výši se tak teoreticky může dnes pohybovat spotřeba elektřiny pro tyto účely za oba objekty. Tab. č. 2 - Fakturované historické spotřeby zemního plynu pro potřeby dojírny a administrativní budovy 3

Spotřeba ZP [m /rok]

Dojírna

Admin. budova

Celkem

2010

6 229

6 131

12 360

2011

5 527

5 073

10 600

Průměr

5 878

5 602

11 480

Připravované výkladové stanovisko ERÚ předjímá stanovit množství užitečného tepla u stávajících objektů na vytápění a přípravu teplé vody právě na základě historických spotřeb. Z výsledků vyplývá, že deklarované množství užitečného tepla pro stávající energetické potřeby obou objektů bude možné využít pro splnění podmínky využití tepla odpovídající 10 % netto výroby elektřiny z el. výkonu uvedeného do provozu v roce 2012 (tj. nad 350 GJ/rok). Spotřeba tepla těchto objektů (cca 340 GJ) je téměř na úrovni požadavku. Aby však byl požadavek bezpečně splněn, měla by být spotřeba užitečného tepla navýšena dalším vhodným způsobem.

Červenec 2013

11


Obr. č. 2: Situace rozmístění vytápěných budov v areálu AGRAS Želatovice

5.1.2


Provoz dojírny je dnes využíván ve třech směnách s jednotkovou produkcí mléka cca 5 tis. litrů na směnu (tj. 15 tis. litrů za den). Délka dojení v jedné směně je typicky 4-5 hodin s tím, že mléko je kontinuálně z dojírny odváděno do chladících zásobníků a ochlazeno z původní teploty cca +37 °C na +4 °C. Celkový počet chladících tanků je 4 (2 x 5 tis. a 2 x 6,5 tis. litrů mléka) a každý je pro chlazení mléka vybaven náplní chladicí vody o objemu cca 3 m3, která je udržována na teplotě blízké bodu mrazu. Voda je ochlazována za pomoci výměníku (výparníku chladícího okruhu) ponořeného do vodního zásobníku pod každým tankem. Zdrojem chladu je pro každý tank dvojice kompresorových chladících jednotek, každá s kompresorem o el. příkonu 4,5 kW. S ohledem na teplotní podmínky, při kterých je teplo odváděno kondenzátory chladičů, lze indikativní chladící výkon každé jednotky odhadovat na 15 až 20 kW. Nižší hodnota je očekávatelná v letním období a naopak vyšší v období topné sezóny. Čtyři z jednotek mají vzduchem chlazený kondenzátor (dvě ve venkovním prostředí, dvě uvnitř), a dvě pak kondenzátor ochlazovaný vodou, která posléze předehřívá zásobník teplé vody o objemu cca 1,6 m3 na teplotu okolo 40 °C. Spotřeba teplé vody není měřena, ale množství tepla na její přípravu je výrazně nižší, než jaké je množství tepla odebraného mléku. Při dané produkci mléka (cca 1 tis. litrů v přepočtu na hodinu směny dojení) a rozdílu teploty před a po zchlazení je maximální současná potřeba chladícího výkonu v rozmezí 30 až 40 kW při odhadované spotřebě elektřiny 8-9 kW. Další chladící výkon je pak potřeba pro udržení teploty mléka v tanku na požadované teplotní úrovni. Protože stávající chladící stroje jsou značně zastaralé (a tedy zřejmě dosahující nijak valné účinnosti či jinak spotřebovávající více elektřiny, než je potřebné) a z množství tepla odebraného mléku chladícími jednotkami je zpátky využita jen velmi malá část, lze uvažovat

Červenec 2013

12


o možnosti instalovat absorpční chladící stroj, který převezme část chladícího výkonu aniž by spotřebovával takové množství el. energie, jako je tomu dnes. Absorpční chladič by byl zapojen do stávajícího systému přes průtokový deskový výměník vsazený do potrubního přívodu mléka z dojírny do tanků a zajistil vychlazení mléka až na mezní teplotu +8 °C. Na výslednou teplotu +4 °C by byly využity stávající chladící tanky s kompresorovými jednotkami. Za pomoci absorpčního chlazení by tak mělo být odvedeno z mléka min. 34-35 kW tepla, čemuž by při dané účinnosti přenosu tepla měl stačit chladící výkon okolo 40 kW. Při 15hodinovém provozu denně by tak bylo potřeba zajistit 500 až 600 kWh chladu, v roční sumě pak 180 až 220 MWh (tedy v průměru 200 MWh). Z důvodu existence teplovodu mezi BPS a dojírnou se jeví jako ekonomicky racionální instalovat abs. jednotku případně do prostor dojírny. Jednotka by ale musela „spoléhat“ na zdroj tepla v podobě topné vody mající max. 90 °C, což by v praxi snižovalo účinnost výroby chladu na cca 70 % (tj. COP 0,7). Na výrobu průměrných 200 MWh chladu ročně by tak bylo zapotřebí cca 285 MWh tepla z BPS (alias cca 1 tis. GJ/rok). 5.1.3


Teplo spotřebovávané na sušení agrárních komodit, dřevní hmoty případně dalších surovin bude při splnění jistých podmínek uznáváno jako užitečné a tedy s nárokem na příspěvek KVET. Nově instalovaná kogenerační jednotka bude nabízet disponibilní tepelný výkon rovný de facto jeho hrubé výrobě (protože menší z jednotek vyrábí dostatek tepla pro krytí technologické potřeby BPS) a omezovat jej fakticky zdá se bude nejvíce množství vyráběného bioplynu. Při uvažované produkci bioplynu po intenzifikaci až 800 Nm 3/hod by reálný tepelný výkon mohl dosahovat až cca 480 kW. Teplo bývá standardně ve formě teplé vody s výstupní teplotou z KGJ ve výši max. 90 °C, principielně je ale možné i využívat teplo spalin, které po průchodu spalinovým výměníkem má nadále teploty nad 150 °C (míra dalšího vychlazení je však z důvodu přítomnosti sulfanu v bioplynu limitovaná, protože v případě dosažení rosného bodu by došlo ke kondenzaci vodních par ve spalinách, což by spolu se sírou vedlo k formování agresivních kyselin korodujících teplosměnné plochy). Využíván pro potřeby sušení sice může být i tepelný výkon (motorového okruhu) větší KGJ, z ekonomických důvodů by však jednoznačnou přednost měla mít menší KGJ protože každá kilowatthodina elektřiny vyrobené v režimu KVET u menší jednotky bude honorována 10krát vyšším příspěvkem v podobě zeleného bonusu. Protože technické řešení sušárny je de facto již známé (sušený materiál bude umístěn na volnou plochu uzavřeného skladu s částečně nepohyblivým perforovaným dnem, jímž bude procházet sušící vzduch, který bude předtím ohřát na požadovanou teplotu přes tepelný výměník voda-vzduch umístěný před sáním venkovního ventilátoru teplého vzduchu), zde se omezíme jen na stanovení množství uznatelného tepla a i materiálu, který by zde bylo možné dosoušet. Množství tepla využitelného na procesy sušení bude z hlediska přiznávání podpory za teplo a elektřinu pocházející KVET limitováno, a to v závislosti na druhu sušeného materiálu. Z prozatím uveřejněného návrhu výkladového stanoviska ERÚ pro definici užitečného tepla se jeví jako pravděpodobné následující limity (vyjádřeny v kWh tepla na tunu vstupního materiálu před sušením): •

Červenec 2013

dřevo pro materiálové využití – nejvýše 675 kWh

13


•

dřevo pro palivo ke konečné spotřebě – nejvýše 450 kWh

•

obiloviny a olejniny – nejvýše 75 kWh

•

kukuřice na zrno – nejvýše 300 kWh

Budou-li skutečné spotřeby v konkrétní aplikaci vyšší, započítat bude možné pouze tyto limitní hodnoty. Pokud je porovnáme s disponibilní produkcí tepla malou KGJ ve výši až 3,9 mil. kWh/rok, teoreticky by bylo možné s příspěvkem za KVET usušit následující množství výše uvedených materiálů z malé KGJ: •

dřevo pro materiálové využití – až cca 5,8 tis. tun/rok

•

dřevo pro palivo ke konečné spotřebě – až cca 8,7 tis. tun/rok

•

obiloviny a olejniny – až 52 tis. tun/rok

•

kukuřice na zrno – až 13 tis. tun/rok

Samozřejmě se jedná o teoretické hodnoty, které ve skutečnosti budou omezeny faktickou kapacitou sušárny. Ta bude omezena plochou a uskladnitelnou výškou, dále tepelným výkonem a přípustnou intenzitou sušení. Obecně platí, že na odpaření jedné tuny vody je zapotřebí teplo odpovídající 1,3 až 1,5 MWh a tedy jinými slovy při tepelném výkonu ve výši např. 0,5 MW bude možné zajistit hodinově odpaření cca 330 až 380 kilogramů vody. Průběh sušení však má své zákonitosti a omezení, a to nejen z hlediska teploty sušícího vzduchu, ale i intenzity provzdušňování a tedy rychlosti odparu vody. Investor bude k sušení produktů využívat halový objekt o půdorysné ploše 670 m2, který byl postaven na pozemku podniku, a kde bude instalována sušící technologie. Předpokládaný objem sušeného materiálu je 800-1000 kg/h (obsah vody 50-60 %) při celoročním provozu 24/7 s výjimkou nutných odstávek a údržby. U dřevní hmoty určené k následnému využití jako palivo je nutné podotknout, že usušený materiál bude muset být využit jen pro tzv. konečnou spotřebu, tj. spotřebován koncovými odběrateli. Nebude možné jej tedy beztrestně prodat subjektu, který by byl licencovaným výrobcem tepla nebo prostředníkovi, který tak učiní. Dále je nutné zdůraznit, že sušeny s nárokem na podporu mohou být i jiné výše neuvedené materiály, pokud výrobce prokáže, že to má ekonomické opodstatnění. Limity uznávaného tepla by pak byly přiznávány individuálně.

5.2

Ekonomické hodnocení

Jednotlivé výše navrhované možnosti využití tepelné energie z BPS jsou níže posouzeny a vyhodnoceny po ekonomické stránce. 5.2.1

Varianta 1: Krytí stávajících tepelných potřeb objektů v areálu farmy

Využití tepla z BPS pro krytí tepelných potřeb administrativní budovy a dojírny je základní a ekonomicky racionální možností, protože v zásadě má potenciál napomoci splnit požadavek pro zachování tarifu AF1 pro výrobu elektřiny z rozšířeného výkonu u KGJ Jenbacher uskutečněném v roce 2012. Fakticky si tím investor sníží náklady za krytí potřeby tepla za pomoci elektroohřevu respektive v delší minulosti zemního plynu. Podle historických spotřeb zemního plynu (dosahujících cca 11,5 tis. m3/rok) by roční úspora nákladů za jeho nenákup mohla činit minimálně 130-150 tis. Kč bez DPH. Protože však dnes namísto zemního plynu využívá Červenec 2013

14


elektřinu, posuzovatel se domnívá, že skutečná úspora může být vyšší až o několik desítek tisíc korun ročně (!). Důvodem k tomu je fakt, že topení elektřinou dnes ve skutečnosti investorovi zvyšuje, než šetří náklady oproti užití zemního plynu. A to proto, že za každou spotřebovanou kilowatthodinu elektřiny je nutné započítat nikoliv jen silovou složku (1-1,1 Kč/kWh), ale i regulované poplatky za rozvoj OZE, DZ a KVET, které pro letošní rok činí 0,583 Kč/kWh (jak vyžadují vyhlášky ERÚ). A co víc, v důsledku instalace přímotopů lze předpokládat, že poplatek za rezervovaný příkon je také výrazně vyšší, než jaký by byl, pokud by elektřinou topeno nebylo. Na druhou stranu lze očekávat s provozem teplovodu vícenáklady na chod čerpací techniky, jejíž el. náročnost lze odhadovat na několik stovek kilowatthodin (alias jednotky tisíc Kč/rok), a také na přídavnou vodu a její chemickou úpravu. Celkové provozní vícenáklady tak odhadujeme na 15-20 tis. Kč/rok. Investice do teplovodu lze proto označit za ekonomicky racionální, s prostou dobou návratnosti v řádu 6 až 8 let, avšak pokud bychom započetli i hrozbu vyplývající ze změny tarifu z AF1 na AF2, pak by prostá návratnost byla kratší 2 let. 5.2.2


Pro objektivní posouzení ekonomické smysluplnosti zavedení absorpčního chlazení mléka byl kontaktován jeden z předních tuzemských dodavatelů této technologie společnost SOKRA, která na českém trhu zastupuje britského výrobce chladírenské techniky BROAD, s prosbou o cenovou nabídku dodávky absorpční jednotky požadovaného výkonu vč. montáže. Oslovený dodavatel nabídl jednotku BCTDH115(45)-80/90-6/12 a to za cenu cca 1,8 mil. Kč bez DPH vč. základního příslušenství (výměník, propojovací potrubí a armatury atd.). Protože se jedná o cenu indikativní, skutečná může být jak nižší, tak i ale vyšší (protože dodavatel doporučuje dovybavit jednotku o akumulátor chladu o objemu 2 m3, který nebyl součástí nabídky). Ekonomický přínos má být přitom dvojí. Na jedné straně by absorpční chladič měl napomoci výrazně snížit spotřebu elektrické energie na chod stávajících chladičů, na straně druhé skýtá příležitost výrazně si zvýšit množství užitečného tepla s následným navýšením množství elektřiny vyrobené v režimu (vysokoúčinné) KVET a tedy s nárokem na zelený bonus. První přínos lze kvantifikovat s vědomím, že i absorpční chladící stroj bude pro svůj chod potřebovat jisté množství elektrické energie (protože i v jeho případě je zbytkové teplo z kondenzátoru nutné odvádět do ovzduší za pomoci elektřinou poháněného ventilátoru). Pokud tuto skutečnost zohledníme (dodavatel deklaruje průměrnou spotřebu elektřiny okolo 3,5 kW), absolutní úspora by se tak pohybovala mezi 4 až 5 kW za hodinu aktivního chlazení či jinak až 75 kWh za den (v případě celkového počtu hodin dojení 15 hodin denně) a přes 27 MWh/rok (při 365 pracovních dnech). Tomu při variabilních nákladech za elektřinu (jak bylo vysvětleno výše) 1,6-1,7 Kč/kWh bez DPH odpovídá roční finanční úspora okolo 45 tis. Kč. Od této provozní úspory je však nutné současně odečíst náklady na pravidelnou údržbu a opravy, které dodavatel odhaduje jako procento celkové investice ve výši 2,5 % ročně alias 45 tis. Kč/rok – tedy de facto ve stejné výši, jako by byla úspora nákladů za nižší spotřebu elektřiny.

Červenec 2013

15


Smysluplnost investice bohužel neopodstatní ani přiznaný nárok na zelený bonus za KVET. Pokud by potřeby tepla byly kryty z nové KGJ, nárok na ZB za KVET ve výši 500 Kč/MWh elektřiny by mohla mít produkce cca 270-280 MWh elektřiny, což by znamenalo dodatečný výnos ve výši okolo 140 tis. Kč/rok. Již z těchto hodnot vyplývá, že ekonomické přínosy z instalace absorpčního chladiče by byly velmi malé a návratnost vložených prostředků naopak velmi dlouhá (nad 15 let). Spíše po seznámení se se stavem stávajících chladících zařízení doporučujeme zvážit jejich modernizaci – jejich účinnost výroby chladu nebude valná a zbytečně tak mohou spotřebovávat elektřiny víc, než by bylo skutečně potřeba. Při modernizaci/renovaci stávajícího systému chlazení doporučujeme opět instalaci chladicího zařízení s vodou chlazeným kondenzátorem o výkonu odpovídajícího potřebám teplé vody v dojírně. 5.2.3


Ekonomické hodnocení záměru sušárny je komplikováno faktem, že pro sušení bude využit stávající objekt resp. jeho obvodové konstrukce a nutné tak bude stavbu pouze uvést do řádného stavu a dovybavit technologií sušení (tj. provětrávanou podlahou, vzduchovody, ventilátorem). Z BPS je pak již rovněž vybudován teplovod. Pokud bychom předpokládali standardní investiční náklady na výstavbu objektu tohoto typu jako kompletní novostavby (měrná investice 3,5 tis. Kč/m2, bez nákladů na pozemek), při podlahové ploše 670 m2 by tedy investiční náklady na stavební část mohly činit necelých 2,4 mil. Kč. Technologie sušení však není započítána a lze ji pouze odhadovat na částku blížící se dalším 1 až 2 mil. Kč. Celkové náklady halového sušícího skladu tak mohou činit 3,4 až 4,4 mil. Kč. Ekonomické přínosy budou plynout zejména samozřejmě z produkce sušeného materiálu, který může být dále energeticky případně materiálově využit. Mají-li být sušeným materiálem piliny dále využité pro výrobu pelet, při modelové ročním množství 6,4 tis. tun by bylo možné získat v zelených bonusech KVET za využité teplo celkovou částku převyšující 1,4 mil. Kč/rok. Už z tohoto čísla je zjevné, že investice do sušárny může být ekonomicky výhodnou. Další ekonomické zhodnocení sušeného produktu již záleží na konkrétním případu nákupu suroviny a jejího následného prodeje konečnému spotřebiteli. Vlastní proces sušení má při následném využití jako palivo jednu výhodu, a tím je zvýšení absolutního množství dále získatelné energie (typicky o 10 až 15 %).

5.3

Rámcové právní podmínky

Z pohledu podmínek poskytovaných provozních podpor by případná realizace všech opatření při splnění definovaných limitů spotřeby a dalších požadavků (např. průkazného doložení množství využitého tepla) byla s největší pravděpodobností považována jako uznatelný způsob užití tepla a lze je tedy považovat víceméně za rovnocenné. Z hlediska stavebního práva si zřejmě nejvíce času vyžádá zlegalizování realizovaných teplovodů, které bude muset projít stavebním řízením s vydáním povolení, stejně tak přestavba objektu na sušárnu. Instalace absorpčního chladiče pak ale zřejmě může být realizována jen na stavební ohlášení.

5.4

Sociální hlediska

Ze sociálního hlediska je využití tepla z BPS vítané tím více, čím z něj mohou nakonec mít prospěch (vyšší kvalitou života) zejména obyvatelé v blízkém okolí. Právě Červenec 2013

16


disponibilita relativně cenově výhodného tepla v množství, dostačujícího pro potřeby i celé obce, může být zásadním argumentem k tomu, že BPS bude místními obyvateli nakonec vítána a považována za prospěšnou (což dnes často nebývá). Z tohoto pohledu proto pouze poslední z analyzovaných možností má potenciál prospět časem lokálně – sušením dřevní hmoty bude možné získat více obnovitelného paliva, kterým mohou být vytápěny různé stavby v blízkém i vzdáleném okolí. I přesto, že obec je zřejmě dnes plynofikována, stojí za zvážení v budoucnu rovněž prověřit ekonomickou výhodnost vyvedení tepla teplovodem do obce případně hledat možnosti, jak pro teplo najít v obci využití (viz např. letní bazén, dodávka sušené štěpky pro místní stavbu multifunkční budovy, bude-li osazena kotlem na biomasu apod.). Principielně lze v delším horizontu uvažovat i o dodávce elektřiny přímým vedením pro nějaké vhodné (větší) odběry, jelikož její výroba je natolik velikou, že může pokrýt potřeby až několika tisíc běžných domácností.

5.5

Finanční hlediska

Finanční hledisko je zde chápáno v kontextu nároků na kapitál a možnosti jeho zajištění. Nejvýhodněji v tomto kritériu tak vychází investice do teplovodu, jehož ekonomické přínosy v provozu navíc umožní splacení investovaných prostředků v horizontu 6-8 let. I proto se jeví jako nejvhodnější způsob prokázání splnění požadavku na využití tepla ve výši 10 % netto výroby elektřiny z výkonu KGJ navýšeného v roce 2012. Instalace absorpčního chladiče si vyžaduje vyšší počáteční výdaj, protože ale jeho provozní přínosy jsou minimální, nejeví se jako rozumnou investicí. Výstavba sušárny sice může být kapitálově nejnáročnější, ale při dostatečném využití své kapacity může být i ona ekonomicky návratnou v rozumném horizontu několika let. Závěrem je možné doplnit, že v budoucnu by na smysluplné projekty na využití tepla mělo být možné získat i investiční podporu, v současnosti však nejsou k tomu známy žádné podrobnosti.

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. Každé z analyzovaných opatření se jeví jako schopné tomu dostát. Zavedením tepla z BPS do vytápěných objektů v areálu (dojírna, administrativní budova) dojde k vytěsnění elektrické energie respektive předtím zemního plynu. I přesto, že dnes využívaná elektřina je vyráběna z obnovitelného zdroje, její využití pro tento účel není ekologické, protože levněji a navíc bez dodatečných dopadů na ŽP může stejný tepelný komfort zajišťovat teplo z BPS a vyrobená elektřina může najít účelné využití na jiném místě a nahradit zde elektřinou vyrobenou z konvenčních elektráren. Výše absolutních úspor primární energie a emisí s tím spojených bude za jinak stejných podmínek odpovídat historickým spotřebám a průměrné energetické náročnosti výroby elektřiny konvenčním způsobem a průměrným emisním faktorům sledovaných škodlivin (CO2, TZL, SOx, NOx, CO ad). Odhadovaná úspora okolo 100 MWh elektřiny ročně přinese úsporu více než 300 MWh primární energie (odpovídá např. asi 100 tunám uhlí, pokud by

Červenec 2013

17


bylo využito pro její výrobu), 70 až 110 tun CO2 (vyšší hodnota, pokud by byla nahrazena elektřina z uhelné elektrárny, nižší, pokud by byl využit průměrný současný mix zahrnující i jádro, plyn a OZE) a jednotky až desítky kilogramů dalších sledovaných škodlivin. Principielně stejný efekt by mělo využití absorpčního chlazení mléka, které by nahradilo opět elektřinu zajišťovanou nakonec konvenčními zdroji. Zde by však úspora elektřiny potažmo primární energie a emisí by byla výrazně menší (méně než třetinová). Zavedení sušení dřevní hmoty k jejímu následnému využití jako paliva či jako suroviny do výroby pelet pak v principu může rovněž šetřit primární energii, a to prostě tím, že sušení vede k absolutnímu zvýšení energetické hodnoty hmoty (tedy lze z ní získat při následném spalování více tepelné energie) a při výrobě pelet šetří část dřevní suroviny, která by na tento účel musela být tak jako tak využívána. V konečném důsledku se tak k zákazníkům dostane více obnovitelného paliva, než by tomu bylo bez zapojení tepla z BPS.

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

5 5 4 2 4 5 25

5 1 5 2 3 4 20

5 3 5 3 3 3 22

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

Červenec 2013

18


Červenec 2013

19


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 a ověřují správnost již učiněných nebo uvažovaných kroků. Jelikož je ale zjevné, že realizací opatření č. 1 a 3 zůstane na BPS nadále vysoký disponibilní potenciál tepla, je na místě i s ohledem na lokalizaci stanice nadále se zabývat možnostmi, jak teplo smysluplně využívat, a to zejména i mimo areál farmy. Výchozí podmínky se jeví jako relativně příhodné. I proto se jeví jako příhodné v započaté spolupráci pokračovat a aktivně se společnými silami snažit o další zefektivnění provozu BPS do budoucna.

Červenec 2013

20


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).

Červenec 2013

21


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. 3: 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. 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, připravuje v současnosti ERÚ vydání upřesňujícího výkladového stanoviska. Z prvních neoficiálních návrhů vyplývá, že bude mít podobu pozitivního a případně i negativního seznamu, u nějž budou definována některá kvantitativní případně jiná omezení

Červenec 2013

22


na množství tepla, které bude pro daný účel možné uplatnit (spotřebovat). S cílem eliminovat nadměrné spotřeby tepla, které nebudou mít skutečný užitek. Je pravděpodobné, že za užitečné teplo z bioplynových stanic (případně dalších druhů OZE) bude uznáváno teplo využité pro: 

Vytápění budov a příprava teplé vody Užitečným teplem se zde rozumí dodávka tepla konečnému odběrateli použitá 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 uznávány spotřeby u existujících staveb odpovídající průměrné spotřebě v minulých letech. U nových objektů pak v souladu s platnými předpisy upravujícími tepelně-technické vlastnosti staveb a limity spotřeby tepla na přípravu TV (tj. vyhlášky č. 78/2013 Sb., respektive v příloze č. 2 vyhlášky č. 194/2007 Sb., kterou se stanoví pravidla pro vytápění a dodávku teplé vody, měrné ukazatele spotřeby tepelné energie pro vytápění a pro přípravu teplé vody a požadavky na vybavení vnitřních tepelných zařízení budov přístroji regulujícími dodávku tepelné energie konečným spotřebitelům.)



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 (předávací stanice).



Vytápění chovů hospodářských zvířat Limity spotřeby: Uznávány budou spotřeby až do následujících limitů (bez potřeby jejich doložení měřením): • Drůbež:

1250 kWh/VDJ

• Prasnice: při 1. zapuštění: v dospělosti: • Selata: • Prasata: • Akakultury:



1500 kWh/VDJ 700 kWh/VDJ 1050 kWh/VDJ 225 kWh/VDJ jednotky megawatthodin v přepočtu na tunu produkce akvakultury

Sušení dřeva a agrárních komodit Za užitečné teplo bude považováno teplo, které je využité pro účely: • sušení dřeva v surovém stavu pro následné materiálové využití, • sušení agrárních komodit, u nichž to přispívá vyššímu ekonomickému ohodnocení,

Červenec 2013

23


• sušení dřeva použitého pro výrobu paliva, avšak pouze v případě že toto palivo není následně použito k výrobě elektřiny nebo tepla nebo elektřiny a tepla, na které je nárokována podpora. 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 stanovena jednotně ve výši maximálně 1,5 MWh/t . Limitní množství odpařené vody, vyjádřené v kilogramech, a výsledné hodnoty mezní spotřeby tepla v přepočtu na tunu materiálu vstupujícího do procesu sušení jsou pro níže uvedené materiály definovány jako následující: • dřevo pro materiálové využití – nejvýše 450 kg vody resp. 675 kWh • dřevo pro palivo ke konečné spotřebě – nejvýše 300 kg vody resp. 450 kWh • obiloviny a olejniny – nejvýše 50 kg vody resp. 75 kWh • kukuřice na zrno – nejvýše 200 kg vody resp. 300 kWh 

Šlechtění a množení rostlin (skleníky) Limity spotřeby: Indikativní hodnotou pro vytápění skleníků v České republice bude měrná spotřeba tepla ve výši 500 kWh/m2.rok (při požadavku na udržení vnitřní teploty 20°C) v závislosti na požadované teplotě.

Další zvažované přípustné způsoby užití tepla jsou následující: Teplo dodané pro potřeby chlazení. Typickými příklady dodávky tepla pro potřeby chlazení je klimatizování veřejných i soukromých budov, klimatizování prostor pro skladování potravin (ryby, maso, ovoce, zelenina), chlazení mléka. Procesní teplo pro dezinfekci nebo pasterizaci vstupních substrátů (je-li to vyžadováno legislativou, tj. nařízení EU č. 1774/2002) Teplo dodané na průmyslové procesy (pokud zde teplo kryje ekonomicky odůvodněnou poptávku, případně že nahrazuje jinak využívaná fosilní paliva) Za užitečné teplo z obnovitelných zdrojů se nepovažuje zejména využití tepla: Teplo pro ohřev substrátu ve fermentoru bioplynové stanice. Procesního teplo pro sušení fermentačního zbytku (digestátu) za účelem výroby organických hnojiv. Procesního teplo pro sušení fermentačního zbytku (digestátu) za účelem výroby paliv. Procesního teplo pro hygienizaci/pasterizaci složek substrátu vstupujícího do fermentoru v případě, že nejsou vyžadovány platnými právními předpisy, Teplo pro dodatečnou výrobu elektřiny (např. využitím ORC jednotky).

Červenec 2013

24


8.4

Způsob prokazování

Při dokladování množství tzv. užitečného tepla bude nutné postupovat v souladu s ustanoveními připravovaného výkladového stanoviska ERÚ, až bude fakticky uveřejněno (předpoklad podzim 2013). Jakékoliv deklarované množství užitečného tepla pro daný účel by měl být přitom výrobce schopen 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.). 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 možné 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.

Červenec 2013

25

Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u BPS Želatovice. Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u bioplynové stanice ŽELATOVICE

Recommend Documents