Miroslav OVESNÝ
STANOVENÍ POTŘEBY ELEKTRICKÉ ENERGIE VE VOJENSKÝCH OPERACÍCH Abstract: The paper is focusing on electric energy support in multinational operations. It is evaluating data gained from Šajkovac base in Kosovo, where Czech armed forces have operated since 2002. These data are compared with calculation standards in documents of US Army and NATO. Optimal need of electric energy in multinational operation assessment is the key input of doctoral thesis Utilization of alternative energy sources in multinational operations and their influence on logistic support. 1
ODPOVĚDNOST ZABEZPEČENÍ ELEKTRICKOU ENERGIÍ
Elektrická energie je klíčovým faktorem pro zabezpečení činnosti vojenských jednotek v ČR i mnohonárodních operacích. Spolehlivé zásobení vojsk elektrickou energií v poli představuje, v dnešní době bouřlivého rozvoje elektrifikace a elektronizace mobilních zbraňových systémů a zvyšování pobytového komfortu vojsk, jeden z hlavních předpokladů úspěchu jakéhokoli armádního nasazení.[3] Jednotky Armády České republiky mohou být nasazeny kdekoliv ve světě, v operacích napříč různými spektry konfliktu. Odpovědnost za zabezpečení elektrickou energií není v současné době jasně definována. Doktrína bojového použití ženijního vojska pozemních sil, označení ATP-52(B) – Land force and combat engineer doctrine (STANAG 2394) stanovuje povinnost zbudování základny ženijním jednotkám, a podobně tak i realizaci nouzového zabezpečení elektrickou energií.[6] Nouzové zabezpečení je pak vykládáno jako schopnost ženijních jednotek zabezpečit sama sebe po dobu alespoň sedmi dnů. Poté povinnost přebírají jednotky logistické. Pokud se nejedná o krizové stavy, mají tento úkol na starosti pouze jednotky logistiky, podobně jako u zabezpečení vodou. Přes nejednoznačnost povinností jednotlivých druhů vojsk AČR v souvislosti se zabezpečením elektrické energie je jejich primární cíl společný. Činnost by měla zahrnovat komplexní realizaci zdrojů elektrické energie, rozvodných sítí, osvětlení, zjištění a kalkulace zdrojové potřeby atp. 2
ZPŮSOBY ZÍSKÁVÁNÍ ELEKTRICKÉ ENERGIE
Jednotky působící v mnohonárodních operacích mohou získávat elektrickou energii dvěma základními způsoby: • Nákupem elektrické energie od jiného dodavatele (civilní dodavatel, jiná vojenská jednotka). Není nutné blíže specifikovat, jak elektřinu vyrábí. Rozhodující bude její cena, spolehlivost dodávek a dlouhodobá udržitelnost.
98
•
Vlastní výrobou elektrické energie – v současnosti se jedná zpravidla o použití elektrocentrál1 využívající k výrobě elektrické energie spalování fosilních paliv. Význam těchto prostředků je v jejich trvalé připravenosti a rychlé dodávce elektrické energie. První způsob zabezpečení elektrickou energií je např. realizován na základně KAIA v Afghánistánu. Na základně Šajkovac v Kosovu zajišťuje dodávku elektrické energie kosovská energetická společnost KEK. Druhý způsob, vlastní výroba, není v soudobých operacích příliš často využíván a bývá označován jako záložní. V místech, kde není možné zásobování z veřejné distribuční sítě2, ať už z jakýchkoli důvodů, se využívají prostředky pro nouzové zásobování elektrickou energií, a to všemi druhy vojsk. Zcela nepostradatelné jsou elektrocentrály v civilní ochraně, záchranných a krizových útvarech a ve vojenské technice.[3] Výrobu elektrické energie je možné realizovat prostředky vlastními nebo pronajatými. Význam vlastní výroby elektrické energie narůstá v případě plánovaných operací Evropské unie. Jednotky EU BG (European Union Battlegroup) jsou předurčeny pro konflikty i v teritoriích, kde se nelze spoléhat na hostitelský stát, civilního dodavatele nebo samotnou existenci veřejné distribuční sítě. Takový by pravděpodobně byl předpokládaný konflikt v Čadu v roce 2009. Zde by jednotky Armády České republiky společně s Armádou Slovenské republiky působily bez výraznější pomoci jiných států. Reálné zapojení jednotek AČR je možno očekávat i v následujících letech, kdy ČR akceptovala účast na dalším společném působení v jednotkách EU BG.[1] 3 VÝSTAVBA ZÁKLADNY A KALKULACE POTŘEBY ELEKTRICKÉ ENERGIE Kvalitně a účelně vybudovaná základna je nezbytná pro úspěšné plnění úkolů operace. Základna se stává místem, kde vojáci tráví většinu času, je pracovištěm na šest i více měsíců. Musí tedy umožňovat efektivní výkon služby, aktivní i pasivní odpočinek a poskytovat ochranu proti případnému napadení. Nedílnou součástí základny jsou zařízení zřizovaná pro logistiku - sklady, park techniky, praporní obvaziště a rovněž tzv. energocentrum. Jedná se o místo, kde se soustřeďují a synchronizují zdroje elektrické energie do jednoho celku. Tím je umožněno napojení téměř celé základny na jeden zdroj. Toto místo je pak chráněno prvky z obvodového perimetru tzv. ochrannými valy.[4] I přes významnou důležitost správně vybudované základny nemá v současné době Armáda České republiky žádný předpis, metodiku nebo podobný dokument, jak tyto základny stavět a jak účelně vybudovat energocentrum zabezpečující potřebu elektrické energie základny. K tomu je možno využít knihu doporučení armády USA nazvanou Base Camp facility standards for Contingency Operations[7], která poskytuje základní informace k výstavbě základny a jejich jednotlivých zařízení, minimální parametry pro 1
Elektrocentrály jsou mobilní přenosná nebo převozná soustrojí pro výrobu střídavého proudu v místech, kde není k dispozici stálá rozvodná síť elektrické energie a jako náhradní energetické zdroje v případech výpadku stálého rozvodu, a to v polních podmínkách i mírových posádkách. Jsou určeny zejména pro osvětlovací účely, k napájení radiostanic, k pohonu motorů nebo jiných elektrických zařízení. 2 Pod označením veřejná distribuční síť je myšlena rozvodná síť vytvořená jinou organizací nebo zahraniční vojenskou jednotkou
99
různé typy a velikosti základen, požadavky na implementaci energetických zdrojů atp. Příručka je primárně určena pro jednotky USAREUR, tedy americké jednotky v Evropě. Kde je to možné a ekonomicky výhodné, doporučuje realizovat energetickou síť tábora napojením na veřejnou distribuční síť jiného dodavatele. Menší nebo mobilní základní tábory, které napojit nelze, mohou zřídit centrální energocentrum schopné zásobovat 125 % maximálních požadavků tábora nebo používat decentrální uspořádání elektrocentrál (pro jednotlivá zařízení) s dostatečnou kapacitou zásobovat maximální požadavky. Kritickým zařízením je přidělena elektrocentrála náhradní. Nekritická zařízení mají kalkulovánu 10 % mobilní rezervu. Před samotnou výstavbou by již měly být dokončeny ekonomické analýzy definující nejméně náročnou variantu zásobování elektrickou energií. Stanovení počtu elektrocentrál by mělo zahrnovat vyhodnocení aktuálních a očekávaných potřeb s přihlédnutím k významně ovlivňujícím faktorům - např. nadmořská výška a teplota. Pokud je v operaci využíváno elektrocentrály, jako jediného zdroje elektrické energie, doporučuje se maximálně 50 % zatížení. Příručka předpokládá přesný propočet energetické potřeby a umožňuje využití i alternativních zdrojů elektrické energie. Druhým a zatím neschváleným pomocným dokumentem pro výstavbu základny je Draft - Scales and Standards for Deployable Force Infrastructure. Oproti předchozí příručce je důraz kladen na jednoduchou kalkulaci výstavby, provozu a údržby základen i kalkulaci potřeby elektrické energie.[8] Kalkulační koeficienty uvedené v přílohách umožňují snadný přepočet na libovolný počet osob a techniky. Doplněk B-2 je stanovuje pro dvě fáze operace3. Propočet potřeby elektrické energie je možno provádět dvěma základními způsoby: • kvalifikovaným odhadem (na základě určených standardů nebo zkušeností), • přesným propočtem potřeby elektrické energie. Přesný propočet potřeby elektrické energie je varianta časově velmi náročná. K výpočtu vyžaduje znalost příkonu spotřebičů a předpokládanou dobu jeho používání za den. Příkon se udává ve wattech (W), případně kilowattech (kW), doba použití v hodinách. Vzájemný součin udává spotřebu elektrické energie v kilowatthodinách (kWh) za zvolený časový úsek. Metodika pro její výpočet není ideální. I první zmiňovaná příručka kalkuluje s prostým součtem příkonu všech spotřebičů bez stanovení úseku denní doby jeho používání. Příkladem je klimatizace a topení. Tyto spotřebiče by neměly být zapínány současně. Přesto je jejich příkon kalkulován dohromady, což navyšuje plánovanou potřebu elektrické energie.
3
Fáze 1 - Infrastruktura by měla zahrnovat základní ubytování a služby: zabezpečení vodou, palivem, světlem a energií, zdravotnické zabezpečení a ochranu jednotek. Většina objektů pro práci a ubytování by měla být poskytována formou stanů. Fáze 1 je realizovatelná do šesti týdnů a je navržena pro 6 měsíců do započetí fáze 2. Fáze 2 - Infrastruktura fáze 2 nahradí stanové ubytování skromnými přístřešky, tzv. polo-trvalým ubytováním jednotek a vytvoří integrovaný systém ubytování, základních služeb a komfortu. Fáze 2 by měla být zrealizována v průběhu maximálně šesti měsíců a plánována pro délku operace od 6 měsíců do 5 let. Pro operaci je doporučena analýza nákladů a užitků (CBA) mezi polo-trvalou a trvalou infrastrukturou.
100
Odhad na základě určených standardů je způsob jednodušší, avšak nepřesnější. Pro výpočet je možné stanovit koeficienty vlastní nebo využít dokumentů pro výstavbu základny[8]. První fáze operace zde kalkuluje s potřebou elektrické energie 0,7 kW na osobu, druhá fáze 3,0 kW na osobu. Pro plánovaných 2770 vojáků České a Slovenské republiky v jednotkách BG EU v roce 2009 by potřeba elektrické energie činila v první fázi téměř 2 MW a v druhé fázi 8,3 MW elektrické energie na hodinu, neboli 48 MWh a 200 MWh na den. Základna Šajkovac byla plánována a dimenzována na 3 MW elektrické energie, její maximální spotřeba činila do 1 MW. Přitom počet vojáků základny činil průměrně 450. [5] 4 ANALÝZA UKAZATELŮ POTŘEBY ELEKTRICKÉ ENERGIE NA ZÁKLADNĚ ŠAJKOVAC V KOSOVU Česká republika v zahraničních operacích často profituje z možnosti využívat elektrickou energii od jiných subjektů, vojenských i civilních. Plná logistická samostatnost našich jednotek je příznačná právě pro operaci v Kosovu. Zásobování elektrickou energií s využitím vlastních elektrocentrál bylo realizováno na základně ŠAJKOVAC v Kosovu od roku 2002 do poloviny roku 2007. Vytvořené energocentrum (Obrázek 1) sestávalo z šesti elektrocentrál GEKO 250 KVA a několika dalších satelitních a záložních.
Obrázek 1 Energocentrum na základně Šajkovac v Kosovu
Náklady vlastního energocentra na výrobu elektrické energie byly velmi vysoké a vyžádaly si zefektivnění. Na základě požadavku Společného operačního centra MO byla cestou Vojenské ubytovací a stavební správy vystavena nová elektrická rozvodna, páteřní síť a základna byla přizpůsobena pro využívání elektrické energie z civilní distribuční sítě. Dodavatelem energie se stala kosovská energetická společnost KEK. První smlouva byla uzavřena v srpnu 2007 a aktualizována vždy každý rok. Původně využívané energocentrum se stalo zálohou pro případ absence energie civilního dodavatele. Z důvodu nespolehlivosti dodavatele a častých výpadků elektrické energie se zachování původního energocentra ukázalo jako velmi důležité. Analýza faktur firmy KEK od prosince roku 2009 do ledna roku 2011 a zavedení měření spotřeby elektrické energie prokázalo, že uvedené kalkulační standardy
101
elektrické potřeby stanovené v dokumentu Draft - Scales and Standards for Deployable Force Infrastructure jsou pro oblast Kosova nadhodnoceny ( Tabulka 1). Průměrná potřeba elektrické energie činila 1,28 kW na osobu. Maximální odběr základny byl nejvyšší v zimních měsících a dosahoval 2,10 kW na osobu. Předpokládá se, že současný stav odpovídá druhé fázi operace. Tuto potřebu by bylo možné ještě snížit efektivnějším využíváním elektrických spotřebičů.
Měsíc Prosinec Leden Únor Březen Duben Květen Červen Červenec Srpen Září Říjen Listopad Prosinec Leden
2009 2010 2010 2010 2010 2010 2010 2010 2010 2010 2010 2010 2010 2011
Celková spotřeba (KW) 560 146,39 581 619,50 634 518,50 609 325,50 398 363,00 300 094,25 302 083,57 262 270,97 291 730,55 310 172,58 370 844,30 435 516,55 510 770,23 528 458,35
Průměrná Průměrná Průměrná spotřeba za spotřeba na den spotřeba za hodinu hodinu a osobu - 450 (KW/den) (KW/hod) osob (KW/hod/os) 18 069,24 752,88 1,67 18 761,92 781,75 1,74 22 661,38 944,22 2,10 19 655,66 818,99 1,82 13 278,77 553,28 1,23 9 680,46 403,35 0,90 10 069,45 419,56 0,93 8 460,35 352,51 0,78 9 410,66 392,11 0,87 10 339,09 430,80 0,96 11 962,72 498,45 1,11 14 517,22 604,88 1,34 16 476,46 686,52 1,53 17 047,04 710,29 1,58
Tabulka 1 Přehled energetických ukazatelů – Šajkovac KOSOVO
Obrázek 2 Potřeba okamžité elektrické energie (Šajkovac Kosovo – prosinec 2009 až leden 2011)
Potřeba elektrické energie na základně Šajkovac v průběhu hodnoceného období značně kolísala. Je to dáno prostředím podobným České republice a nutností v zimním období přitápět. U standardů[8] není specifikováno, zda kalkulují záložní zdroj energie či nikoliv. Pokud ne, na základě provedené analýzy je možno konstatovat, že koeficient pro druhou fázi operace je vysoký. Pokud standardy zahrnují i potřebný záložní zdroj, bude předpoklad 102
3 kW na osobu a den optimální či spíše nedostatečný. Pokryje totiž pouze 70 % maximální zimní potřeby a zbylých 30 % tvoří zálohu pro případ výpadku některého ze zdrojů. ZÁVĚR Vytvoření standardů potřeby zabezpečení elektrickou energií je důležitým faktorem pro předběžnou kalkulaci nákladů operace. Ozbrojené síly České republiky nemají v současné době žádný platný dokument, který by tyto energetické standardy stanovoval. Kalkulované standardy by měly být univerzálně platné pro jakýkoliv plánovaný zdroj elektrické energie, tedy elektrocentrály, distribuční síť civilního poskytovatele nebo i alternativní zdroje energie. LITERATURA [1] HANUS, J., VALISKA, D., PECINA, M., KORECKI, Z. Logistická podpora EU BATTLE GROUP v krizových operacích [studie]. Brno: Ústav strategických a obranných studií, 2009. 162 s. [2] KYJOVSKÝ, X. Elektrocentrály a jejich využití v operacích [osobní sdělení]. Brno, 2009, 2010, 2011. [3] NEHODA, J. Nouzové zdroje energie [přednáška]. Brno: Univerzita obrany, 2007. [4] ŠTOLLER, J., ZEZULOVÁ, E. Skladba základny AČR v zahraničních misích. In Vojenské rozhledy 4, 2010. Ministerstvo obrany ČR. ISSN 1210-3292. [5] ŠTOLLER, J. Výstavba základny Šajkovac [osobní sdělení]. Brno, 2010, 2011. [6] STANAG 2394 - Doktrína bojového použití ženijního vojska pozemních sil - ATP52(B). [7] Base Camp facility standards for Contingency Operations. [online]. 15. 11. 2001 [cit. 2011-03-20]. Dostupné z <www.aschq.army.mil/supportingdocs/Red_Book_Construction.doc> [8] Draft - Scales and Standards for Deployable Force Infrastructure. Březen, 2004.
103
