VUT BRNO, FSI EÚ. biomasa, ekonomická návratnost, kotel, kotelna, mezisklad, teplo, výkon, návratnost, zemní plyn

VUT BRNO, FSI – EÚ DIPLOMOVÁ PRÁCE 2008

JIŘÍ PETROVSKÝ BUDIŠOV – STUDIE KOTELNY NA BIOMASU

Anotace Tato diplomová práce obsahuje porovnání reálných možností rekonstrukce vytápění a ohřevu TUV ve třech veřejných budovách umístěných nedaleko od sebe v městysu Budišov s výsledným doporučením nejlepší varianty pro místní podmínky provozu. Práce obsahuje výpočty potřeb tepla jednotlivých budov, obecně teoretickou část sumarizující základní fakta o perspektivních palivech (biomase a zemním plynu), návrhy technických řešení zdrojů tepla na tato paliva a jeho případného rozvodu z centrální kotelny, jejich vzájemné porovnání z pohledu ekonomiky vlastní realizace i provozu, z pohledu dostupnosti paliv i ekologie.

Annotation This dissertation contains a comparison of the real possibilities for heating reconstruction and TUV reheating in three public buildings (located nearby one another) in Budišov township, with resulting recommendations of the best options for local operating conditions. The dissertation contains calculations of heating requirements for particular buildings, a generic theoretical part which summarizes basic data concerning long-term fuels (biomass and natural gas), proposals for technical solutions to heating sourcing concerning these fuels and its prospective distribution from a central boiler house, and its reciprocal comparison from the perspective of the economics of actual realization and operation, and from a perspective of fuel availability and ecology.

Klíčová slova biomasa, ekonomická návratnost, kotel, kotelna, mezisklad, teplo, výkon, návratnost, zemní plyn.

Key words biomass, economic rate of return, boiler, boiler – room, buffer stock, heat, output, natural gas

-1-



Bibliografická citace PETROVSKÝ, J. Budišov-studie kotelny na biomasu. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2008. 89 str. Vedoucí diplomové práce doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.

-2-



Čestné prohlášení Prohlašuji, že tuto diplomovou práci jsem vypracoval samostatně bez cizí pomoci. Vycházel jsem přitom ze svých znalostí, odborných konzultací a doporučené literatury uvedené v seznamu.

V Brně dne 20.5.2008

………………….. podpis

-3-



Poděkování Chtěl bych poděkovat všem lidem, kteří mi svým přístupem, znalostmi a zkušenostmi pomohli při vypracování této diplomové práce. Poděkování především vyjadřuji vedoucímu mé diplomové práce Doc. Ing. Janu Fiedlerovi, Dr..

-4-



Obsah: 1. 2.

Úvod ........................................................................................................................................6 Stávající situace.......................................................................................................................7 2.1. Klimatické poměry Budišova vyplývající z polohy:.........................................................7 2.2. Studie se vztahuje na tyto budovy v Budišově: ................................................................7 2.3. Výpočty potřeb tepla pro jednotlivé budovy z dostupných podkladů ..............................8 2.3.1. Škola ........................................................................................................................8 2.3.2. Zámek ....................................................................................................................18 2.3.3. Dům s pečovatelskou službou ...............................................................................27 2.3.4. Shrnutí potřeb tepla pro dvě budovy, tj. školy a zámku ( bez domu s pečovatelskou službou) .......................................................................................36 2.3.5. Kontrola výpočtu instalovaného výkonu ...............................................................42 3. Možné varianty řešení požadovaného instalovaného výkonu...............................................43 3.1. Varianty využívající jako hlavní palivo biomasu............................................................43 3.2. Varianty využívající jako hlavní palivo ZP ....................................................................44 3.3. Výstavba nutných technologických staveb .....................................................................45 3.3.1. Varianty izolované potrubní sítě:...........................................................................45 3.3.2. Návratnost investice realizace izolovaného potrubí pro dům s pečovatelskou službou...................................................................................................................52 3.3.3. Výpočet velikosti skladu a meziskladu na biomasu ..............................................55 3.3.4. Stanovení objem akumulátoru tepla ......................................................................58 4. Varianty řešení ......................................................................................................................60 4.1. Změna palivové základny z LTO na biomasu.................................................................60 4.1.1. Varianta A..............................................................................................................61 4.1.2. Varianta B..............................................................................................................64 4.2. Možné varianty řešení změny palivové základny z LTO na ZP .....................................66 4.2.1. Varianta C..............................................................................................................67 4.2.2. Varianta D..............................................................................................................70 5. Návratnost investice ..............................................................................................................73 5.1. Náklady na paliva............................................................................................................73 5.1.1. Náklady na TO za rok:...........................................................................................73 5.1.2. Náklady na ZP za rok: ...........................................................................................73 5.1.3. Náklady na štěpku za rok:......................................................................................73 5.2. Varianta biomasa.............................................................................................................75 5.3. Varianta ZP .....................................................................................................................80 6. Úvaha dostupnosti biomasy v oblasti Budišova....................................................................83 7. Porovnání variant ..................................................................................................................84 8. Závěr......................................................................................................................................85 9. Seznam použitých zdrojů ......................................................................................................86 10. Seznam použitých zkratek a symbolů .............................................................................87 11. Seznam příloh..................................................................................................................89

-5-



1. Úvod Zadání pro diplomovou práci pochází z městysu Budišov (http://www.oubudisov.cz). Cílem diplomové práce je stanovit potřeby dodávek tepla tří veřejných budov pro vytápěni a ohřev TUV, navrhnout parametry instalovaného zdroje, provést základní ekonomickou rozvahu zdroje tepla a zhodnotit dostupnost paliva a ekonomiku provozu po celou životnost instalovaného systému. Zadavatele, tedy městys Budišov, zvláště zajímá posouzení rentability a proveditel- nosti vytápění biomasou a to pro možnost získat na výstavbu kotelny nespalující fosilní palivo dotaci z fondů Ministerstva životního prostředí a EU ve výši 70% nákladů na realizaci.

obr.1 Letecký pohled na Budišov – vlevo ZŠ ve středu zámek [1]

-6-



2. Stávající situace 2.1.

Klimatické poměry Budišova vyplývající z polohy:

Městys leží v oblasti Českomoravské vysočiny v nadmořské výšce 480 m, 10 km severozápadně od Třebíče. Průměrná roční teplota vzduchu je + 6,4 °C. Topné období zde trvá přibližně 250 dnů v roce a průměrná denní teplota vzduchu v topném období je okolo + 2,5 °C. Pro případné vytápění biomasou je zajímavý údaj o zemědělské a lesní půdě v majetku městysu Budišov. Zemědělská půda zabírá 931 ha, z toho orná půda 780 ha, zahrady 33 ha, ovocné sady 8 ha, louky 88 ha a pastviny 22 ha. Lesní půda má 279 ha.

2.2.

Studie se vztahuje na tyto budovy v Budišově:

A/ základní škola Zastavěná plocha 2789 m2. Tepelným zdrojem současného systému vytápění a ohřevu TUV jsou dva kotle na lehký topný olej, každý o instalovaném výkonu 200 kW. Technologie spalování LTO je zastaralá a cena paliva v současnosti nevýhodná, navíc do budoucna bude pravděpodobně zatížena vyšší ekologickou daní než například přibližně stejně výhřevný zemní plyn.

obr. 2 Snímek budovy školy[1]

B/ dům s pečovatelskou službou Zastavěná plocha 588 m2. I zde je zdrojem tepla kotel na LTO o výkonu 50 kW. Výpočtově vychází, že je zbytečně předimenzován a tedy není provozován v oblasti optimálního výkonu. Nehledě k neperspektivní technologii paliva je jeho provoz nehospodárný.

-7-



C/ zámek Zastavěná plocha 4212 m2. Zdroji tepla jsou rovněž kotle na LTO s instalovaným výkonem 2x 250 kW, navíc v havarijním stavu.

obr. 3 Snímek zámku [1]

2.3.

Výpočty potřeb tepla pro jednotlivé budovy z dostupných

podkladů Pro výpočet potřeb dodávek tepla jsem vycházel z dodaných podkladů spotřeby paliv pro jednotlivé budovy v období od roku 2000 do 2006. Při známé výhřevnosti použitých paliv je pak možno stanovit potřeby dodávek tepla jednotlivých objektů. Sedmiletá perioda je dostatečně dlouhá, aby vypočtené hodnoty byly relevantní pro dimenzování zdroje/ů tepla.

2.3.1. Škola Tab. 1 Poskytnuté informace z mětysu Budišov 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Leden 10000 9400 10904 10996 11362 11128 17577

Únor Březen Duben Květen Čer. Červ. Srp. Září Říjen Listopad Prosinec 11500 9800 9057 0 0 0 0 0 4274 7800 8506 9950 7300 1900 0 0 0 0 2953 5900 8018 9902 9057 2887 5280 0 0 0 0 3901 5300 9314 6302 10591 7073 3803 0 0 0 0 0 6059 8100 9972 9900 7132 4965 2611 0 0 0 1949 2312 2969 9978 11294 9142 3005 1241 0 0 0 0 2861 8686 10088 12712 8869 5240 0 0 0 0 0 3225 7165 5112

-8-



Výpočet potřeby tepla Pomocné hodnoty [4]: hustota LTO kg ρ = 0,91 3 dm výhřevnost LTO . MJ Q = 41,5 kg Průměr spotřeby LTO v litrech v jednotlivých měsících za období roku 2000 až 2006: 06

∅Leden =

∑ (Leden) 00

roky

=

10000 + 9400 + ... + 17577 = 11623litrů 7

Přepočet z litrů LTO na hmotnost LTO: m Leden = ∅Leden ⋅ ρ = 11623,86 ⋅ 0,91 = 10577,71kg Potřebné teplo pro budovu školy v jednotlivých měsících: .

T QLeden = m Leden ⋅ Q = 10577,71 ⋅ 41,5 = 438975MJ = 438,975GJ

Přepočet potřebného tepla na jednotky MWh: T QLeden =

QLeden [MJ ] QLeden [GJ ] 438,975 = = = 121,9375MWh 3600 3,6 3,6

Všechny výpočty jsem provedl pomocí programu Excel a jsou shrnuty v následující tabulce: Tab. 2 Tabulka potřeb tepla pro vytápění budovy školy v jednotlivých měsících Průměrná spotřeba 2000 2001 … 2006 Σ litry kg MJ GJ MWh Leden 10000 9400 … 17577 11623 10577,71 438975 438,975 121,9375 Únor 11500 9950 … 12712 10715 9750,52 404646,6 404,6466 112,4018 Březen 9800 7300 … 8869 7457 6786,39 281635,2 281,6352 78,232 Duben 1900 5280 … 5240 4429 4030,52 167266,6 167,2666 46,46294 Květen 0 0 … 0 550 500,76 20781,54 20,78154 5,77265 Červen 0 0 … 0 0 0 0 0 0 Červenec 0 0 … 0 0 0 0 0 0 Srpen 0 0 … 0 0 0 0 0 0 Září 0 2953 … 0 1257 1144,39 47492,19 47,49219 13,19227 Říjen 4274 5900 … 3225 4275 3891,03 161477,7 161,4777 44,85493 Listopad 7800 8018 … 7165 7436 6766,76 280820,5 280,8205 78,00571 Prosinec 8506 9902 … 5112 8551 7781,8 322944,7 322,9447 89,70686 Celkem 53780 58703 … 59900 2126040 2126,04 590,5667

-9-



Výpočet ohřevu TUV Po odborné konzultaci ve firmě Viessmann, jsem sestavil postup výpočtu potřeb tepla pro ohřev TUV objektu školy, vycházející z praktických zkušeností firmy s návrhy, montáží a provozem otopných systémů s ohřevem TUV. Ze zkušeností firmy Viessmann vyplývá doporučení, že potřeba tepla pro ohřev TUV v budovách obdobných jako zde řešených činí 40% z průměru potřeb tepla pro vytápění ve třech nejzatíženějších měsících v roce. Průměrná potřeba tepla ze tří nejzatíženějších měsíců v roce zde je:

(

)

3 3      max .∑ (mesic )[GJ ]   max .∑ Leden;Únor ; Pr o sin ec [GJ ]  1 1 = = ∅Qimax =      3 3         (438,975 + 404,6466 + 322,9447 ) = 388,8554GJ = 3

Z toho vycházející výpočet pro ohřev TUV:

(

)

3    max .∑ Leden;Únor ; Pr o sin ec [GJ ]  TUV 1 = QLeden = 40% ⋅ ∅Qimax = 40% ⋅    3     (438,975 + 404,6466 + 322,9447 ) = 0,4 ⋅ 388,8554 = 155,5422GJ = 0,4 ⋅ 3 TUV [GJ ] = 155,5422 = 43,2061MWh Q TUV QLeden = Leden 3,6 3,6

Vypočtenou hodnotu potřeby tepla pro TUV přičteme k jednotlivým měsícům: T +TUV T TUV Q Leden = Q Leden + Q Leden = 438,975 + 155,5422 = 594,5171GJ

T +TUV QLeden =

T +TUV [GJ ] = 594,5171 = 165,1436MWh QLeden 3,6 3,6

Všechny hodnoty potřeb tepla pro vytápění a ohřev TUV pro budovu školy jsou uvedeny v tabulce. V měsíci červenec a srpen jsou potřeby tepla 0 GJ z důvodu letních prázdnin, kdy je budova školy uzavřena.

- 10 -



Tab. 3 Potřeba tepla pro vytápění a TUV budovy školy v jednotlivých měsících Škola T+TUV MJ GJ MWh Leden 594517,1 594,5171 165,1436 Únor 560188,7 560,1887 155,608 Březen 437177,4 437,1774 121,4382 Duben 322808,7 322,8087 89,6691 Květen 176323,7 176,3237 48,97881 Červen 155542,2 155,5422 43,20616 Červenec 0 0 0 Srpen 0 0 0 Září 203034,4 203,0344 56,39843 Říjen 317019,9 317,0199 88,06109 Listopad 436362,7 436,3627 121,2119 Prosinec 478486,9 478,4869 132,913 Celkem 3681462 3681,462 1022,628

Projekce hodnot z tabulky č.3 do grafu č.1 průběhu potřeby tepla pro vytápění a ohřev TUV ve škole:

- 11 -

GJ

- 12 -

en d Le

0

100

200

300

400

500

600

700

Ú

r no e Bř

n ze D

en b u

n ec en te n v ě er ve Kv r Č e Č

Sr

n pe

ř Zá

í

Průběh potřeby tepla T+TUV škola

Ř

n íje L

pa o ist

d Pr

e in s o

c

VUT BRNO, FSI – EÚ DIPLOMOVÁ PRÁCE 2008 JIŘÍ PETROVSKÝ BUDIŠOV – STUDIE KOTELNY NA BIOMASU

Graf č.1



Tab. 4 Přepočet jednotek potřeby tepla GJ MWh Leden 594,5171 165,1436 Únor 560,1887 155,608 Prosinec 478,4869 132,913 Březen 437,1774 121,4382 Listopad 436,3627 121,2119 Duben 322,8087 89,6691 Říjen 317,0199 88,06109 Září 203,0344 56,39843 Květen 176,3237 48,97881 Červen 155,5422 43,20616 Červenec 0 0 Srpen 0 0

Projekce hodnot z tabulky č.4 do grafu č.2 Průběhu trvání potřeb tepla pro vytápění a ohřev TUV budovy školy:

- 13 -

GJ

- 14 -

0

100

200

300

400

500

600

700

en d Le

Ú

r no o Pr

ec n i s

en z e Bř s Li

ad p to

D

en b u

Ř

n íj e

ří á Z

Kv

en t ě Č

Průběh trvání potřeb tepla T+TUV škola

ve r e

n Č

v er

ec n e

S

en p r


Graf č.2



Výpočet potřebného výkonu kotle Poznámka: - podklady pro hodinovou spotřebu paliva jsem neměl k dispozici - ve vypočtených hodnotách teoretického instalovaného výkonu kotle v jednotlivých měsících nejsou zahrnuty denní špičky potřeb tepla - potřeby tepla jsou rovnoměrně rozloženy do celého dne - technicky jde tuto situaci vyřešit instalováním akumulátoru tepla - maximální potřebný výkon kotle je po zařazení akumulátoru do systému nižší než v systému bez akumulátoru

Výpočet průměrné potřeby tepla v jednotlivých dnech:

den

Q

T +TUV Leden

T +TUV QLeden 594,5171 GJ = = = 19,17797 pocetDnu 31 den

T +TUV = den Q Leden

Pteor. =

den

T +TUV QLeden 165,1436 MWh = = 5,327214 pocetDnu 31 den

T +TUV  MWh  QLeden  den  5,327214  = = 0,221967MW 24 24

Všechny vypočtené hodnoty jsou pro přehlednost zaneseny do tabulky. Tab. 5 Tabulka teoretického instalovaného výkonu počet dnů GJ/den GJ/hod. MWh/den Leden 31 19,17797 0,799082 5,327214 Únor 28 20,00674 0,833614 5,557428 Březen 31 14,1025 0,587604 3,91736 Duben 30 10,76029 0,448345 2,98897 Květen 31 5,687861 0,236994 1,579962 Červen 30 5,184739 0,216031 1,440205 Červenec 31 0 0 0 Srpen 31 0 0 0 Září 30 6,767812 0,281992 1,879948 Říjen 31 10,22645 0,426102 2,84068 Listopad 30 14,54542 0,606059 4,040395 Prosinec 31 15,43506 0,643128 4,287517

- 15 -

MW 0,221967 0,23156 0,163223 0,12454 0,065832 0,060009 0 0 0,078331 0,118362 0,16835 0,178647



Tab. 6 Hodnoty pro graf teoretického instalovaného výkonu Trvání potřeb teor.inst.výkonu hodin/rok GJ/hod. MW Únor 0-672 0,833614 => 0,23156 Leden 673-1416 0,799082 => 0,221967 Prosinec 1417-2160 0,643128 => 0,178647 Listopad 2161-2880 0,606059 => 0,16835 Březen 2881-3624 0,587604 => 0,163223 Duben 3625-4344 0,448345 => 0,12454 Říjen 4345-5088 0,426102 => 0,118362 Září 5089-5808 0,281992 => 0,078331 Květen 5809-6552 0,236994 => 0,065832 Červen 6553-7272 0,216031 => 0,060009 Červenec 7273-8016 0 => 0 Srpen 8017-8760 0 => 0

Projekce hodnot z tabulky č.6 do grafu č.3 diagram trvání nároků na velikost teoretického instalovaného výkonu:

- 16 -


Diagram trvání potřeb teor. instalovaného výkonu pro budovu školy 0,25 0,2

Graf č.3

- 17 -

MW

0,15 0,1

0 0-672 673- 1417- 2161- 2881- 3625- 4345- 5089- 5809- 6553- 7273- 80171416 2160 2880 3624 4344 5088 5808 6552 7272 8016 8760 hod.


0,05



2.3.2. Zámek Tab. 7 Poskytnuté informace z mětysu Budišov Spotřeba LTO v litrech Leden Únor Březen 2000 22500 25875 22050 2001 21150 22387 16425 2002 24534 20378 6495 2003 24741 23829 15914 2004 25564 22275 16047 2005 25038 25411 20569 2006 39548 28602 19955

Duben Květen Čer. Červ. Srp. Září Říjen Listopad Prosinec 20378 0 0 0 0 0 9616 17550 19138 4275 0 0 0 0 6644 13275 18040 22279 11880 0 0 0 0 8777 11925 20956 14179 8556 0 0 0 0 0 13632 18225 22437 11171 5874 0 0 0 4385 5202 6680 22450 6761 2792 0 0 0 0 6437 19543 22698 11790 0 0 0 0 0 7256 16121 11502

Výpočet potřeby tepla Pomocné hodnoty z tabulek: hustota LTO kg ρ = 0,91 3 dm výhřevnost LTO . MJ Q = 41,5 kg Průměr spotřeby LTO v litrech v jednotlivých měsících za období 2000-2006: 06

∅Leden =

∑ (Leden ) 00

roky

=

22500 + 21150 + ... + 39548 = 26153litrů 7

Přepočet z litrů LTO na hmotnost LTO: m Leden = ∅ Leden ⋅ ρ = 26153 ⋅ 0,91 = 23799,85kg

Potřebné teplo pro budovu zámku v jednotlivých měsících: .

T Q Leden = m Leden ⋅ Q = 23799,85 ⋅ 41,5 = 987693,7 MJ = 987,6937GJ

Přepočet potřebného tepla na jednotky Mwh: T Q Leden =

Q Leden [MJ ] Q Leden [GJ ] 987,6937 = = = 274,35MWh 3600 3,6 3,6

- 18 -



Všechny výpočty jsem provedl pomocí programu Excel a jsou uvedeny v tabulce: Tab. 8 Potřeby tepla pro vytápění budovy školy v jednotlivých měsících Průměrná spotřeba 2000 2001 … 2006 Σ litry kg MJ GJ MWh Leden 22500 21150 … 39548 26153 23799,85 987693,7 987,69 274,35 Únor 25875 22387 … 28602 24108 21938,67 910454,8 910,45 252,90 Březen 22050 16425 … 19955 16779 15269,38 633679,2 633,67 176,02 Duben 4275 11880 … 11790 9965 9068,67 376349,8 376,34 104,54 Květen 0 0 … 0 1238 1126,71 46758,47 46,75 12,98 Červen 0 0 … 0 0 0 0 0 0 Červenec 0 0 … 0 0 0 0 0 0 Srpen 0 0 … 0 0 0 0 0 0 Září 0 6644 … 0 2829 2574,87 106857,4 106,85 29,68 Říjen 9616 13275 … 7256 9620 8754,81 363324,9 363,32 100,92 Listopad 17550 18040 … 16121 16731 15225,21 631846,2 631,84 175,51 Prosinec 19138 22279 … 11502 19240 17509,05 726625,6 726,62 201,84 Celkem 121005 132081 … 134775 4783590 4783,59 1328,77

Výpočet TUV Postup pro výpočet potřeby tepla pro ohřev TUV jsem zvolil stejný jako při výpočtu pro budovu školy. Průměrná potřeba tepla ze třech nejzatíženějších měsíců:

(

)

3 3      max .∑ (mesic )[GJ ]   max .∑ Leden;Únor ; Pr o sin ec [GJ ]  1 1 = = ∅Qimax =      3 3         (987,69 + 910,45 + 726,62) = 874,92GJ = 3

Potřeba tepla pro pokrytí TUV pro objekt zámku je 40% z průměru potřeb tepla nejzatíženějších tří měsíců:

(

)

3    max .∑ Leden;Únor ; Pr o sin ec [GJ ]  TUV 1 = Q Leden = 40% ⋅ ∅Qimax = 40% ⋅    3     (987,69 + 910,45 + 726,62) = 0,4 ⋅ 874,92 = 349,969GJ = 0,4 ⋅ 3

TUV QLeden =

TUV [GJ ] = 349,969 = 97,21MWh QLeden 3,6 3,6

- 19 -



Vypočtenou hodnotu potřeby tepla pro ohřev TUV přičteme k jednotlivým měsícům: T +TUV T TUV Q Leden = Q Leden + Q Leden = 987,69 + 349,969 = 1337,664GJ

T +TUV QLeden =

T +TUV [GJ ] = 1337,664 = 371,5732MWh QLeden 3,6 3,6

Všechny hodnoty potřeb tepla pro vytápění a ohřev TUV pro budovu zámku jsou uvedeny v tabulce: Tab. 9 Potřeby tepla pro vytápění a TUV budovy školy v jednotlivých měsících Zámek T+TUV MJ GJ MWh Leden 1337664 1337,664 371,5732 Únor 1260425 1260,425 350,118 Březen 983649 983,649 273,2358 Duben 726319,7 726,3197 201,7555 Květen 396728,3 396,7283 110,2023 Červen 349969,9 349,9699 97,21385 Červenec 349969,9 349,9699 97,21385 Srpen 349969,9 349,9699 97,21385 Září 456827,3 456,8273 126,8965 Říjen 713294,8 713,2948 198,1374 Listopad 981816,1 981,8161 272,7267 Prosinec 1076595 1076,595 299,0543 Celkem 8983229 8983,229 2495,341

Projekce hodnot z tabulky č.9 do grafu č.4 průběhu potřeby tepla pro vytápění a ohřev TUV v zámku:

- 20 -

GJ

- 21 -

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

en d Le

or n Ú

en en en ec en t v b z n r ě e e Du rv Bř Kv Če e Č

en p Sr

ří á Z

Průběh potřeby tepla T+TUV zámek

n je í Ř

ec ad n i p os sto r i L P


Graf č.4



Tab. 10 Přepočet jednotek potřeby tepla GJ MWh Leden 1337,664 371,5732 Únor 1260,425 350,118 Prosinec 1076,595 299,0543 Březen 983,649 273,2358 Listopad 981,8161 272,7267 Duben 726,3197 201,7555 Říjen 713,2948 198,1374 Září 456,8273 126,8965 Květen 396,7283 110,2023 Červen 349,9699 97,21385 Červenec 349,9699 97,21385 Srpen 349,9699 97,21385

Projekce hodnot z tabulky č.10 do grafu č.5 průběhu trvání potřeby tepla pro vytápění a ohřev TUV v zámku:

- 22 -

GJ

- 23 -

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

en d Le

or n Ú ec en ad n z i p e ř os sto B r i P L

en b Du

n je í Ř

ří á Z

n te ě Kv

Průběh trvání potřeb tepla T+TUV zámek

en ec v n r e Če rv e Č

en p Sr


Graf č.5




Výpočet průměrné potřeby tepla v jednotlivých dnech:

den

Q

T +TUV Leden

T +TUV QLeden 1337,664 GJ = = = 43,15044 pocetDnu 31 den

T +TUV = den Q Leden

Pteor. =

den

T +TUV QLeden 371,5732 MWh = = 11,98623 pocetDnu 31 den

T +TUV  MWh  QLeden  den  11,98623  = = 0,499426MW 24 24

Všechny vypočtené hodnoty jsou uvedeny v tabulce: Tab. 11 Tabulka teoretického instalovaného výkonu počet dnů GJ/den GJ/hod. MWh/den MW Leden 31 43,15044 1,797935 11,98623 0,499426 Únor 28 45,01517 1,875632 12,50421 0,521009 Březen 31 31,73061 1,322109 8,814059 0,367252 Duben 30 24,21066 1,008777 6,725182 0,280216 Květen 31 12,79769 0,533237 3,554913 0,148121 Červen 30 11,66566 0,486069 3,240462 0,135019 Červenec 31 11,28935 0,47039 3,135931 0,130664 Srpen 31 11,28935 0,47039 3,135931 0,130664 Září 30 15,22758 0,634482 4,229882 0,176245 Říjen 31 23,00951 0,95873 6,39153 0,266314 Listopad 30 32,7272 1,363633 9,09089 0,378787 Prosinec 31 34,72889 1,447037 9,646913 0,401955

- 24 -



Tab. 12 Hodnoty pro graf teoretického instalovaného výkonu Trvání potřeb teor.inst.výkonu hodin/rok GJ/hod. MW Únor 0-672 1,875632 => 0,521009 Leden 673-1416 1,797935 => 0,499426 Prosinec 1417-2160 1,447037 => 0,401955 Listopad 2161-2880 1,363633 => 0,378787 Březen 2881-3624 1,322109 => 0,367252 Duben 3625-4344 1,008777 => 0,280216 Říjen 4345-5088 0,95873 => 0,266314 Září 5089-5808 0,634482 => 0,176245 Květen 5809-6552 0,533237 => 0,148121 Červen 6553-7272 0,486069 => 0,135019 Červenec 7273-8016 0,47039 => 0,130664 Srpen 8017-8760 0,47039 => 0,130664


- 25 -


Diagram trvání potřeb teor. instalovaného výkonu pro budovu zámku 0,6 0,5

Graf č.6

- 26 -

MW

0,4 0,3

0,1 0 0-672 673- 1417- 2161- 2881- 3625- 4345- 5089- 5809- 6553- 7273- 80171416 2160 2880 3624 4344 5088 5808 6552 7272 8016 8760 hod.


0,2



2.3.3. Dům s pečovatelskou službou

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Leden 1000 940 1090 1099 1136 1112 1757

Únor 1150 995 905 1059 990 1129 1271

Tab. 13 Poskytnuté informace z mětysu Budišov Březen Duben Květen Čer. Červ. Srp. Září Říjen Listopad Prosinec 980 190 190 0 0 0 0 427 780 850 730 528 0 0 0 0 295 590 801 990 288 380 0 0 0 0 390 530 931 630 707 496 0 0 0 0 0 605 810 997 713 681 261 0 0 0 194 231 296 1008 914 300 124 0 0 0 0 286 868 1008 886 524 0 0 0 0 0 322 716 511

Výpočet potřeby tepla Pomocné hodnoty [4] hustota LTO kg ρ = 0,91 3 dm výhřevnost LTO . MJ Q = 41,5 kg

Průměr spotřeby LTO v litrech v jednotlivých měsících za období roku 2000 až 2006: 06

∅Leden =

∑ (Leden) 00

roky

=

1000 + 940 + ... + 1757 = 1162,386litrů 7

Přepočet z litrů LTO na hmotnost LTO: mLeden = ∅ Leden ⋅ ρ = 1162,386 ⋅ 0,91 = 1057,771kg Potřebné teplo pro dům s pečovatelskou službou: .

T QLeden = mLeden ⋅ Q = 1057,771 ⋅ 41,5 = 43897,5MJ = 43,8975GJ

Přepočet potřebného tepla na jednotky Mwh: T QLeden =

QLeden [MJ ] QLeden [GJ ] 43,8975 = = = 12,19375MWh 3600 3,6 3,6

- 27 -



Všechny výpočty jsem provedl pomocí programu Excel a jsou uvedeny v tabulce. Tab. 14 Potřeby tepla pro vytápění budovy školy v jednotlivých měsících Průměrná spotřeba 2000 2001 … 2006 Σ litry kg MJ GJ Leden 1000 940 … 1757 1162,386 1057,771 43897,5 43,8975 Únor 1150 995 … 1271 1071,486 975,052 40464,66 40,46466 Březen 980 730 … 886 745,7571 678,639 28163,52 28,16352 Duben 190 528 … 524 442,9143 403,052 16726,66 16,72666 Květen 0 0 … 0 55,02857 50,076 2078,154 2,078154 Červen 0 0 … 0 0 0 0 0 Červenec 0 0 … 0 0 0 0 0 Srpen 0 0 … 0 0 0 0 0 Září 0 295 … 0 125,7571 114,439 4749,219 4,749219 Říjen 427 590 … 322 427,5857 389,103 16147,77 16,14777 Listopad 780 801 … 716 743,6 676,676 28082,05 28,08205 Prosinec 850 990 … 511 855,1429 778,18 32294,47 32,29447 Celkem 5377 5879 … 5997 5629,657 212604 212,604

MWh 12,19375 11,24018 7,8232 4,646294 0,577265 0 0 0 1,319227 4,485493 7,800571 8,970686 59,05667

Výpočet TUV Postup pro výpočet potřeby tepla pro ohřev TUV jsem zvolil stejný jako při výpočtu pro budovu školy. Průměrná potřeba tepla ze třech nejzatíženějších měsíců:

(

)

3 3      max .∑ (mesic )[GJ ]   max .∑ Leden;Únor ; Pr o sin ec [GJ ]  1 1 = = ∅Qimax =      3 3         (43,8975 + 40,46466 + 31,29447 ) = 38,88554GJ = 3

Potřeba tepla pro pokrytí TUV domu s pečovatelskou službou je 40% z průměru potřeb tepla nejzatíženějších tří měsíců: 3    max .∑ Leden;Únor ; Pr o sin ec [GJ ]  TUV 1 = Q Leden = 40% ⋅ ∅Qimax = 40% ⋅    3     (43,8975 + 40,46466 + 31,29447 ) = 0,4 ⋅ 38,88554 = 15,55422GJ = 0,4 ⋅ 3

(

TUV QLeden =

)

TUV QLeden [GJ ] = 15,55422 = 4,320616MWh 3,6 3,6

- 28 -



Vypočtenou hodnotu potřeby tepla pro ohřev TUV přičteme k jednotlivým měsícům: T + TUV T TUV QLeden = QLeden + QLeden = 43,8975 + 15,55422 = 59,45171GJ

T + TUV Leden

Q

T + TUV QLeden [GJ ] = 59,45171 = 16,51436MWh = 3,6 3,6

Všechny hodnoty potřeb tepla pro vytápění a ohřev TUV pro dům s pečovatelskou službou jsou uvedeny v tabulce. Tab. 15 Potřeby tepla pro vytápění a TUV budovy školy v jednotlivých měsících Dům s pečovatelskou službou T+TUV MJ GJ MWh Leden 59451,71 59,45171 16,51436 Únor 56018,87 56,01887 15,5608 Březen 43717,74 43,71774 12,14382 Duben 32280,87 32,28087 8,96691 Květen 17632,37 17,63237 4,897881 Červen 15554,22 15,55422 4,320616 Červenec 15554,22 15,55422 4,320616 Srpen 15554,22 15,55422 4,320616 Září 20303,44 20,30344 5,639843 Říjen 31701,99 31,70199 8,806109 Listopad 43636,27 43,63627 12,12119 Prosinec 47848,69 47,84869 13,2913 Celkem 399254,6 399,2546 110,9041

Projekce hodnot z tabulky č.15 do grafu č.7 průběhu potřeby tepla pro vytápění a ohřev TUV v domě s pečovatelskou službou:

- 29 -

GJ

- 30 -

en d Le

0

10

20

30

40

50

60

70

r no Ú B

en z ře en b u D

en t vě K

n ec ve n r e ve Č er Č

en p r S

ří Zá

n íj e Ř

s Li

ad p to

Průběh potřeby tepla T+TUV dům s pečovatelskou službou

P

ec n si ro


Graf č.7



Obr. 16 Přepočet jednotek potřeby tepla GJ MWh Leden 59,45171 16,51436 Únor 56,01887 15,5608 Prosinec 47,84869 13,2913 Březen 43,71774 12,14382 Listopad 43,63627 12,12119 Duben 32,28087 8,96691 Říjen 31,70199 8,806109 Září 20,30344 5,639843 Květen 17,63237 4,897881 Červen 15,55422 4,320616 Červenec 15,55422 4,320616 Srpen 15,55422 4,320616

Projekce hodnot z tabulky č.16 do grafu č.8 průběhu trvání potřeb tepla pro vytápění a ohřev TUV domu s pečovatelskou službou:

- 31 -

GJ

- 32 -

Le

0

10

20

30

40

50

60

70

n de

n Ú

or

c ne i s ro P ze ře B

n o st Li

d pa u D

n be

íje Ř

n

í ář Z

n te ě v K

e Č

en rv e Č

e en v r

c

e rp S

Průběh trvání potřeb tepla T+TUV dům s pečovatelskou službou

n


Graf č.8




Výpočet průměrné potřeby tepla v jednotlivých dnech: T +TUV = den Q Leden

den

Q

T + TUV Leden

den

Pteor. =

T + TUV Q Leden 59,45171 GJ = = 1,917797 pocetDnu 31 den

T +TUV Q Leden 16,51436 MWh = = = 0,532721 pocetDnu 31 den

T +TUV  MWh  Q Leden  den  0,532721   = = 0,022197MW 24 24

Všechny vypočtené hodnoty jsou uvedeny v tabulce: Tab. 17 Tabulka teoretického instalovaného výkonu počet dnů GJ/den GJ/hod. MWh/den MW Leden 31 1,917797 0,079908 0,532721 0,022197 Únor 28 2,000674 0,083361 0,555743 0,023156 Březen 31 1,41025 0,05876 0,391736 0,016322 Duben 30 1,076029 0,044835 0,298897 0,012454 Květen 31 0,568786 0,023699 0,157996 0,006583 Červen 30 0,518474 0,021603 0,144021 0,006001 Červenec 31 0,501749 0,020906 0,139375 0,005807 Srpen 31 0,501749 0,020906 0,139375 0,005807 Září 30 0,676781 0,028199 0,187995 0,007833 Říjen 31 1,022645 0,04261 0,284068 0,011836 Listopad 30 1,454542 0,060606 0,40404 0,016835 Prosinec 31 1,543506 0,064313 0,428752 0,017865

- 33 -





- 34 -

MW

- 35 -

hod.

2 16 6 0 8 0 2 4 4 4 8 8 0 8 5 2 7 2 1 6 6 0 7 6 0 2 7 5 8 3 0 1 6 8 4 0- 3-1 7 -2 1 -2 1 -3 5 -4 5 -5 9 -5 9 -6 3 -7 3 -8 7 -8 67 141 216 288 362 434 508 580 655 727 801

0

0,005

0,015 0,01

0,02

0,025

Diagram trvání potřeb teor. instalovaného výkonu pro dům s pečovatelskou službou


Graf č.9



2.3.4. Shrnutí potřeb tepla pro dvě budovy, tj. školy a zámku ( bez domu s pečovatelskou službou) Výpočet byl proveden pomocí programu Microsoft Excel a výsledky jsou zpracovány do tabulek. Tab. 19 Potřeby tepla pro vytápění dvou budov, tj. školy a zámku v jednotlivých měsících Průměrná spotřeba 2000 2001 … 2006 Σ litry kg MJ GJ MWh Leden 32500 30550 … 57125 37776 34377,5 1426669 1426,66 396,29 Únor 37375 32337 … 41314 34823 31689,1 1315101 1315,10 365,30 Březen 31850 23725 … 28824 24237 22055,7 915314,4 915,31 254,25 Duben 6175 17160 … 17030 14394 13099,1 543616,4 543,61 151,00 Květen 0 0 … 0 1788 1627,4 67540,01 67,54 18,76 Červen 0 0 … 0 0 0 0 0 0 Červenec 0 0 … 0 0 0 0 0 0 Srpen 0 0 … 0 0 0 0 0 0 Září 0 9597 … 0 4087 3719,2 154349,6 154,34 42,87 Říjen 13890 19175 … 10481 13896 12645,8 524802,7 524,80 145,77 Listopad 25350 26058 … 23286 24167 21991,9 912666,8 912,66 253,51 Prosinec 27644 32181 … 16614 27792 25290,8 1049570 1049,57 291,54 Celkem 174784 190783 … 194674 6909630 6909,63 1919,34

Tab. 20 Potřeby tepla pro vytápění a TUV budov školy a zámku v jednotlivých měsících Škola a zámek T + TUV MJ GJ MWh Leden 1932181 1932,181 536,7169 Únor 1820613 1820,613 505,726 Březen 1420826 1420,826 394,674 Duben 1049128 1049,128 291,4246 Květen 573052 573,052 159,1811 Červen 505512 505,512 140,42 Červenec 505512 505,512 140,42 Srpen 505512 505,512 140,42 Září 659861,6 659,8616 183,2949 Říjen 1030315 1030,315 286,1985 Listopad 1418179 1418,179 393,9386 Prosinec 1555082 1555,082 431,9673 Celkem 12975775 12975,77 3604,382

Projekce hodnot z tabulky č.20 do grafu č.10 průběhu potřeby tepla pro vytápění a ohřev TUV budov školy a zámku:

- 36 -

GJ

- 37 -

L

0

500

1000

1500

2000

2500

e ed

n

Ú

no

r Bř

e ez

n D

e ub

n K

n te ě v

Č

e

en v r Č

e

ne e rv

c S

e rp

n

ř Zá

í Ř

P r ůbě h potře by tepla T+TUV š k ola a zá m e k

íje

n Li

a op t s

d Pr

o

ne i s

c


Graf č.10



Tab. 21 Přepočet jednotek potřeby tepla GJ MWh Leden 1932,181 536,7169 Únor 1820,613 505,726 Prosinec 1555,082 431,9673 Březen 1420,826 394,674 Listopad 1418,179 393,9386 Duben 1049,128 291,4246 Říjen 1030,315 286,1985 Září 659,8616 183,2949 Květen 573,052 159,1811 Červen 505,512 140,42 Červenec 505,512 140,42 Srpen 505,512 140,42

Projekce hodnot z tabulky č.21 do grafu č.11 průběhu trvání potřeb tepla pro vytápění a ohřev TUV budov školy a zámku:

- 38 -

GJ

- 39 -

en d Le

0

500

1000

1500

2000

2500

Ú

r no o Pr

s

ec in e Bř

n ze L

ad p to is

D

u

n be

Ř

n íje

ř Zá

í Kv

en t ě Č

e

en v r Č

e

Průběh trvání potřeb tepla T+TUV škola a zámek

ec n e rv

pe r S

n


Graf č.11



Tab. 22 Tabulka teoretického instalovaného výkonu Potřeba tepla GJ Leden 1932,181 Únor 1820,613 Březen 1420,826 Duben 1049,128 Květen 573,052 Červen 505,512 Červenec 505,512 Srpen 505,512 Září 659,8616 Říjen 1030,315 Listopad 1418,179 Prosinec 1555,082

počet MWh dnů 536,7169 505,726 394,674 291,4246 159,1811 140,42 140,42 140,42 183,2949 286,1985 393,9386 431,9673

31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31

GJ/den 62,32841 65,02191 45,83311 34,97095 18,48555 16,8504 16,30684 16,30684 21,99539 33,23596 47,27263 50,16395

GJ/hod. 2,597017 2,709246 1,909713 1,457123 0,770231 0,7021 0,679452 0,679452 0,916475 1,384832 1,969693 2,090164

MWh/den 17,31345 18,06164 12,73142 9,714152 5,134875 4,680667 4,529678 4,529678 6,10983 9,232211 13,13129 13,93443

MW 0,721394 0,752568 0,530476 0,404756 0,213953 0,195028 0,188737 0,188737 0,254576 0,384675 0,547137 0,580601


Projekce hodnot z tabulky č.23 do grafu č.12 diagramu trvání nároků na velikost teoretického instalovaného výkonu.

- 40 -


Diagram trvání potřeb teor. instalovaného výkonu pro budovu školy a zámku 0,8 0,7 0,6 Graf č.12

- 41 -

MW

0,5 0,4 0,3 0,1 0 0-672 673- 1417- 2161- 2881- 3625- 4345- 5089- 5809- 6553- 7273- 80171416 2160 2880 3624 4344 5088 5808 6552 7272 8016 8760 hod.


0,2



2.3.5. Kontrola výpočtu instalovaného výkonu Provedl jsem zkoušku správnosti výběru instalovaného výkonu kotlů, výpočtem maximálního denního výkonu pro měsíc a rok s největší potřebou tepla. Tímto obdobím byl měsíc leden v roce 2006. Zkouška vychází pozitivně. Relevantní hodnota je v tabulce zvýrazněna tučně. Tab. 24 Potřebné výkony pro jednotlivé měsíce roku 2006 počet MJ GJ MWh dnů MWh/den 2006 TO [litr] TO [kg] Leden 57125 51983,9 2157335 2157,33 599,25 31 19,33 Únor 41314 37595,7 1560223 1560,22 433,39 28 15,47 Březen 28824 26230,0 1088547 1088,54 302,37 31 9,75 Duben 17030 15497,3 643137 643,13 178,64 30 5,95 Květen 0 0 0 0 0 31 0 Červen 0 0 0 0 0 30 0 Červenec 0 0 0 0 0 31 0 Srpen 0 0 0 0 0 31 0 Září 0 0 0 0 0 30 0 Říjen 10481 9537,9 395824 395,82 109,95 31 3,54 Listopad 23286 21190,4 879405 879,41 244,27 30 8,14 Prosinec 16614 15118,7 627427 627,42 174,28 31 5,62 Celkem 194674 177153,9 7351898 7351,89 2042,15 365

MW 0,805457 0,644934 0,406417 0,248124 0 0 0 0 0 0,147784 0,339277 0,234255

Z přehledu nutných instalovaných výkonů pro vytápění a ohřev TUV pro všechny tři budovy lze nastínit několik variant řešení situace. Tyto varianty budou popsány níže (viz. kapitola 3 ). Ve všech navrhovaných variantách je celkový maximální instalovaný výkon větší než maximální potřeba instalovaného výkonu v měsíci lednu roku 2006:

(

2006 A B C D PMAX. = PLEDEN < PINST ; PINST ; PINST ; PINST ;

)

0,805457MW < (0,9MW;0,9MW;0,96MW;0,94MW )

- 42 -



3. Možné varianty řešení požadovaného instalovaného výkonu 3.1.

Varianty využívající jako hlavní palivo biomasu

Varianta A -celkový instalovaný výkon 0,9 MW -stavba kotelny s jedním kotlem na biomasu o výkonu 0,5 MW -rekonstrukce stávající kotelny se dvěmi kotli na TO o výkonu 2x200kW: =výměna hořáků z TO na zemní plyn -kotel na biomasu bude hlavní zdroj pro pokrytí potřeb tepla -kotle na ZP budou v provozu pro pokrytí špičkových výkonů a menších výkonů takových, kdy provoz kotle na biomasu nebude možný (pod 30% instalovaného výkonu) -zařazen akumulátor tepla o objemu 100m3 Realizace varianty vyžaduje výstavbu: -budovy kotelny -komínu -stavbu skladu a meziskladu biomasy -síť izolovaného potrubí

Varianta B -celkový instalovaný výkon 0,9 MW -stavba kotelny se dvěma kotli na biomasu o celkovém výkonu 0,5 MW (2x250kW) -rekonstrukce stávající kotelny se dvěma kotli na TO o výkonu 2x200kW: =výměna hořáků z TO na zemní plyn -kotle na biomasu budou hlavními zdroji pro pokrytí potřeb tepla -kotle na ZP budou v provozu pro pokrytí špičkových výkonů a menších výkonů a to takových, kdy provoz kotle na biomasu nebude možný (pod 30% instalovaného výkonu) -zařazen akumulátor tepla o objemu 100m3 Realizace varianty vyžaduje výstavbu: -budovy kotelny -komínu -stavbu skladu a meziskladu biomasy -síť izolovaného potrubí

- 43 -


3.2.


Varianty využívající jako hlavní palivo ZP

Varianta C -celkový instalovaný výkon 0,96 MW -realizace kotelny zámku s jedním kotlem na ZP o výkonu 0,56 MW -rekonstrukce stávající kotelny školy se dvěmi kotli na TO o výkonu 2x200 kW: =výměna hořáků z TO na zemní plyn -zařazen akumulátor tepla o objemu 100m3 Realizace varianty vyžaduje výstavbu: -budovy kotelny v blízkosti zámku -komínu -plynovodní přípojky -plynovodního vedení -síť izolovaného potrubí

Varianta D -celkový instalovaný výkon 0,94 MW -realizace kotelny zámku se dvěma kotli na ZP o výkonu 2x270kW -tento typ kotle je modifikací kotle z varianty C -rekonstrukce stávající kotelny se dvěmi kotli na TO o výkonu 2x200kW: -výměna hořáků z TO na zemní plyn -zařazen akumulátor tepla o objemu 100m3 -varianta bez výstavby izolovaného potrubí Realizace varianty vyžaduje výstavbu: -budovy kotelny v blízkosti zámku -komínu -plynovodní přípojky -plynovodního vedení

- 44 -


3.3.


Výstavba nutných technologických staveb 3.3.1. Varianty izolované potrubní sítě:

Výpočet rozměrů potrubí jsem provedl v programu FLEXALEN (program pro výpočet izolovaných potrubních systémů). Volené parametry pro všechny varianty izolovaného potrubí: -teplota přívodní vody ve °C -teplota vratné vody ve °C -délka trasy v metrech -maximální přenášený výkon v kW

Varianta A) -hodnoty Tp [°C] a Tv [°C] jsou parametry používané u teplovodních systémů -hodnota délky potrubí je dána rozmístěním budov -hodnota Pmax [kW] je maximální hodnota potřebného výkonu z tab.XY zaokrouhlená na celé desítky kW nahoru Parametry izolovaného potrubí: teplota přívodní vody Tp [°C] teplota vratné vody Tv [°C] délka trasy L [metry] maximální přenášený výkon Pmax [kW]

90 70 100 250

Výpočet rozměrů je zpracován v grafu. Rozměr potrubí pro variantu A vyplývající z výpočtu je DN 63mm.

- 45 -



Graf č.13

- 46 -



Varianta B) -hodnoty Tp [°C] a Tv [°C] jsou parametry používané u teplovodních systémů -hodnota délky potrubí je dána rozmístěním budov -hodnota Pmax [kW] je maximální hodnota potřebného výkonu z tab.XY zaokrouhlená na celé desítky kW nahoru Parametry izolovaného potrubí: teplota přívodní vody Tp [°C] teplota vratné vody Tv [°C] délka trasy L [metry] maximální přenášený výkon Pmax [kW]

90 70 250 550

Výpočet rozměrů je zpracován v grafu Rozměr potrubí pro variantu A vyplývající z výpočtu je DN 90mm. Graf č.14

- 47 -



Varianta C) -hodnoty Tp [°C] a Tv [°C] jsou parametry používané u teplovodních systémů -hodnota délky potrubí je dána rozmístěním budov -hodnota Pmax [kW] je maximální hodnota potřebného výkonu z tab.XY zaokrouhlená na celé desítky kW nahoru Parametry izolovaného potrubí: teplota přívodní vody Tp [°C] teplota vratné vody Tv [°C] délka trasy L [metry] maximální přenášený výkon Pmax [kW]

90 70 450 33

-hodnota Pmax [kW] musela být záměrně zvýšena na hodnotu uvedenou v tab.XY, z důvodů velmi dlouhého potrubí L=450 metrů, tak aby užitečné zatíženi izolovaného potrubí odpovídalo požadovaným hodnotám zatížení podle tab.XY Výpočet rozměrů je zpracován v grafu. Rozměr potrubí pro variantu A vyplývající z výpočtu je DN 32mm. Graf č.15

- 48 -



Varianta D) -hodnoty Tp [°C] a Tv [°C] jsou parametry používané u teplovodních systémů -hodnota délky potrubí je dána rozmístěním budov -hodnota Pmax [kW] je maximální hodnota potřebného výkonu z tab.XY zaokrouhlená na celé desítky kW nahoru Parametry izolovaného potrubí: teplota přívodní vody Tp [°C] teplota vratné vody Tv [°C] délka trasy L [metry] maximální přenášený výkon Pmax [kW]

90 70 150 400

Výpočet rozměrů je zpracován v grafu. Rozměr potrubí pro variantu A vyplývající z výpočtu je DN 75mm. Graf č.16

- 49 -



Ceny teplovodního rozváděcího potrubí Ceny jsem poptal od více firem pracujících v tomto odvětví, jsou to tyto: Viessmann, Hamont, Deza. Tab. 25 Ceny za instalaci teplovodní potrubní sítě:

Rozměry potrubí [mm] DN 32 DN 63 DN 75 DN 90

Cena bez DPH [Kč/metr] 9 000 11 000 11 400 12 000

Cena včetně DPH [Kč/metr] 10 710 13 090 13 566 14 280

Instalace obsahuje: -výkopové práce -technologickou přípravu -vybudování nosných konstrukcí horkovodního potrubí -samotné potrubí -izolace potrubí -případné stavební úpravy

Ceny izolovaného potrubí pro jednotlivé varianty Cena izolovaného potrubí pro variantu A) Délka trasy: 100 metrů Cena izolovaného potrubí velikosti DN63: 11000Kč/metr Celková cena izolovaného potrubí pro variantu A: N A = L ⋅ cena = 100 ⋅ 11000 = 1.100.000 Kč N A = 1.100.000 + 19% = 1.309.000 Kč

Cena izolovaného potrubí pro variantu B) Délka trasy: 250 metrů Cena izolovaného potrubí velikosti DN90: 12000Kč/metr Celková cena izolovaného potrubí pro variantu B: N B = L ⋅ cena = 250 ⋅12000 = 3.000.000 Kč N B = 3.000.000 + 19% = 3.570.000 Kč

- 50 -



Cena izolovaného potrubí pro variantu C) Délka trasy: 450 metrů Cena izolovaného potrubí velikosti DN32: 9000Kč/metr Celková cena izolovaného potrubí pro variantu C: N C = L ⋅ cena = 450 ⋅ 9000 = 4.050.000 Kč N C = 4.050.000 + 19% = 4.819.500 Kč

Cena izolovaného potrubí pro variantu D) Délka trasy: 150 metrů Cena izolovaného potrubí velikosti DN75: 11400Kč/metr

Celková cena izolovaného potrubí pro variantu D: N D = L ⋅ cena = 150 ⋅ 11400 = 1.710.000 Kč N D = 1.710.000 + 19% = 2.034.900 Kč

Tab. 26 Shrnutí všech uvažovaných variant

Ceny potrubí Varianta A Varianta B Varianta C Varianta D

Cena bez DPH 1 100 000 Kč 3 000 000 Kč 4 050 000 Kč 1 710 000 Kč

- 51 -

Cena včetně DPH 1 309 000 Kč 3 570 000 Kč 4 819 500 Kč 2 034 900 Kč



3.3.2. Návratnost investice realizace izolovaného potrubí pro dům s pečovatelskou službou

Náklady na TO za rok: Cena TO je za 15,5 Kč/litr včetně 19 % DPH bez dopravy Potřeba tepla pro vytápění a ohřev TUV domu s pečovatelskou službou: Q = 110,9041

MWh rok

Přepočet ceny TO z Kč/litr na Kč/MWh: nTO =

1162,386 Kč litr ⋅ = 15,5 ⋅ = 1477,559 Kč / MWh 12,19375 litr MWh

N TO = nTO ⋅ Q = 1477,559 ⋅ 110,9041 = 163867,28

Kč rok

NTO ≈ 164 000 Kč

Náklady na ZP za rok: Cena ZP pro domácnosti s ročním odběr do 630 MWh je 779,6 Kč/MWh. Potřeba tepla pro vytápění a ohřev TUV domu s pečovatelskou službou: Q = 110,9041

MWh rok

Kč N ZP = n ZP ⋅ Q& = 779,6 ⋅ 110,9041 = 86460,80 rok NZP ≈ 86 500 Kč

Náklady na štěpku za rok: -pro zjednodušení (malý instalovaný výkon) jsem řešil variantu návratnosti, při které by městys Budišov veškerou potřebnou štěpku nakupoval Vlastnosti štěpky při vlhkosti 40%: Objemová měrná hmotnost: kg m& = 225 3 m Výhřevnost: MJ Q = 10,1 kg

- 52 -



Potřeba tepla pro vytápění a ohřev TUV domu s pečovatelskou službou (kap.2.3.3.): MJ Q T +TUV = 399254,6 rok Výpočet hmotnosti spálené štěpky za rok: Q T +TUV 399254,6 kg = = 39530,158 m ROK = 10,1 Q rok Výpočet objemu spálené štěpky za rok: m 39530,158 Vrok = ROK = = 175,68m 3 m& 225 Přepočet ceny štěpky z Kč/m3 na Kč/MWh:

nŠTĚTĚP

Kč m 3 V 175,68 = 3⋅ = 350 ⋅ TROK = 350 ⋅ = 554,46 Kč / MWh + TUV m MWh Q 399254,6

Cena štěpky se pohybuje v této oblasti kolem 350 Kč/m3. Potřeba tepla pro vytápění a ohřev TUV domu s pečovatelskou službou: Q = 110,9041 N ŠTĚTĚP = nŠTĚTĚP ⋅ Q = 534,46 ⋅ 110,9041 = 61491,35

MWh rok

Kč rok

NŠTĚPKA ≈ 61 500 Kč Tab. 27 Roční náklady na palivo pro dům s pečovatelskou službou

Palivo

Cena paliva [Kč/MWh] TO 1477,56 ZP 762,20 Štěpka 554,46

Potřeba tepla Náklady na palivo Náklady na palivo [MWh] [Kč] [tis.Kč] 110,9041 163 867,28 ≈ 164 000 110,9041 86 460,80 ≈ 86 500 110,9041 61 491,35 ≈ 61 500

Náklady na vybudování izolovaného potrubí Celková cena izolovaného potrubí od kotelny po dům s pečovatelskou službou: -cena včetně DPH N C = 4 819 500 Kč

Rozdíl nákladů za palivo mezi TO a ZP za rok: N TO = 164000 Kč N ZP = 86500 Kč ZP VTEOR = N TO − N ZP = 164000 − 86500 = 77500 Kč

- 53 -



Rozdíl nákladů za palivo mezi TO a štěpkou za rok: N TO = 164000 Kč N štětěp = 61500 Kč ŠTĚTĚP VTEOR = N ZP − N štět = 164000 − 61500 = 102500 Kč

Prostá návratnost investice do výstavby izolovaného potrubí při změně palivové základny TO na ZP Investiční podpora pro vytápění a ohřev teplé vody ve školství, zdravotnictví, objektech sociální péče, krajské a místní samosprávy činí dotace 70% investičních nákladů.(zdroj Statní fond životního prostředí) Bez státní dotace: N 4 819 500 To = ZPC = = 62,18roků 77500 VTEOR S maximální státní dotací: (N − 70%) (4 819 500 − 70%) 1445850 To = C ZP = = = 18,65roků 77500 77500 VTEOR

Prostá návratnost investice do výstavby izolovaného potrubí při změně palivové základny TO na biomasu Investiční podpora pro vytápění a ohřev teplé vody ve školství, zdravotnictví, objektech sociální péče, krajské a místní samosprávy činí dotace 70% investičních nákladů.(zdroj Statní fond životního prostředí) Bez státní dotace: N 4 819 500 To = ŠTĚCTĚP = = 47,02roků 102500 VTEOR S maximální státní dotací: (N − 70%) (4 819 500 − 70%) 1445850 To = C ŠTĚTĚP = = = 14,1roků 102500 102500 VTEOR V tomto zjednodušeném výpočtu pouze zohledňuji investici na výstavbu izolovaného potrubí. V návratnosti investice nejsou zohledněny nutné stavební úpravy a rekonstrukce stávajícího energetického zařízení. Při započítání těchto dalších nutných investic by se návratnost investice ještě prodloužila. Návratnost této investice je velmi dlouhá, proto jsem se rozhodl objekt domu s pečovatelskou službou nezahrnovat do studie nové kotelny. Pro malý instalovaný výkon doporučuji již realizované lokální topeniště ponechat. Mé doporučení směřuje k výměně hořáků z TO na hořáky na ZP a případné rekonstrukci technického zařízení již stávající kotelny na TO. - 54 -



3.3.3. Výpočet velikosti skladu a meziskladu na biomasu Výpočet objemu spálené štěpky v budovách školy a zámku za rok Vlastnosti štěpky při vlhkosti 40%: Objemová měrná hmotnost: kg m& = 225 3 m Výhřevnost: MJ Q = 10,1 kg Potřeba tepla pro vytápění a ohřev TUV objektů školy a zámku (kap.2.3.4.): MJ Q T +TUV = 12975775 rok Výpočet hmotnosti spálené štěpky za rok: Q T +TUV 12975775 kg m ROK = = = 1284730 Q 10,1 rok Výpočet objemu spálené štěpky za rok: Vrok =

m ROK 1284730 = = 5709,912m 3 m& 225

Pro vlhkosti 10, 20 a 30% jsou hmotnosti a objemy spálené štěpky v tabulce:

Druh biomasy Dřevní štěpka

Tab. 28 Tabulka množství spálené štěpky za rok pro školu a zámek Objemová měrná Množství Obsah vody Výhřevnost hmotnost spálene štěpky % MJ/kg kg/m3 kg/rok t/rok 10 16,4 170 791205,8 791,2058 20 14,28 190 908667,7 908,6677 30 12,18 210 1065335 1065,335 40 10,1 225 1284730 1284,73

- 55 -

Objem štěpky m3/rok 4654,152 4782,461 5073,022 5709,912



Výpočet objemu spálené štěpky v budovách školy a zámku v jednotlivých měsících roku: Vlastnosti štěpky při vlhkosti 40%: Objemová měrná hmotnost: kg m& = 225 3 m Výhřevnost: MJ Q = 10,1 kg Potřeba tepla v měsíci lednu pro vytápění a ohřev TUV objektů školy a zámku (kap.2.3.4.): MJ T +TUV Q LEDEN = 1932181 rok Výpočet hmotnosti spálené štěpky za rok: T +TUV QLEDEN kg 1932181 m LEDEN = = = 191305 Q rok 10,1 Výpočet objemu spálené štěpky za rok: m 191305 = 850,24m 3 V LEDEN = LEDEN = m& 225

Pro vlhkosti 10, 20 a 30% jsou hmotnosti a objemy spálené štěpky pro jednotlivé měsíce v tabulce: Tab. 29 Tabulka množství spálené štěpky za jednotlivé měsíce pro školu a zámek Štěpka o vlhkosti 10% 20% 30% 40% Měsíce MJ [kg/měs] [m3] [kg/měs] [m3] [kg/měs] [m3] [kg/měs] [m3] 1 1932181 117815 693,1 135306,8 712,14 158635,5 755,40 191305 850,24 2 1820613 111013 653,1 127493,9 671,02 149475,7 711,78 180258,8 801,15 3 1420826 86635 509,1 99497,65 523,67 116652,4 555,48 140675,9 625,22 4 1049128 63971 376,0 73468,38 386,67 86135,3 410,16 103874,1 461,66 5 573052 34942 205,2 40129,69 211,20 47048,6 224,04 56737,83 252,16 6 505512 30823 181,1 35400 186,31 41503,4 197,63 50050,7 222,44 7 505512 30823 181,1 35400 186,31 41503,4 197,63 50050,7 222,44 8 505512 30823 181,1 35400 186,31 41503,4 197,63 50050,7 222,44 9 659861,6 40235 236,5 46208,8 243,20 54175,8 257,98 65332,84 290,36 10 1030315 62824 369,7 72150,89 379,74 84590,7 402,81 102011,4 453,38 11 1418179 86474 508,7 99312,24 522,69 116435 554,45 140413,7 624,06 12 1555082 94822 557,5 108899,3 573,15 127675,1 607,97 153968,5 684,30 Suma 12975775 4654 4782,4 5073,02 5709,9

- 56 -



Výpočet velikosti skladu na dřevní biomasu -objem skladu musí stačit na 3 až 4 měsíce provozu s největší spotřebou dřevní štěpky, to jsou měsíce leden, únor a prosinec s předpokladem vlhkosti dřevní štěpky 40% ŠTĚTĚP ŠTĚTĚP ŠTĚTĚP ŠTĚTĚP VSKLADU = V LEDEN + VÚNOR + V PROSINEC = 850,24 + 801,15 + 684,30 = 2335,69m 3 ≅ 2400m 3

-skladovací výška dřevní štěpky je 2 metry -zastavěná plocha skladu: V ŠTĚTĚP 2400 ŠTĚTĚP S SKLADU = SKLADU = = 1200m 2 hŠTĚTĚP 2 -zastavěná plocha skladu bude 1200 m2, světlá výška skladu bude z důvodů nutnosti provozu manipulační techniky 4 metry.

Výpočet velikosti meziskladu na dřevní biomasu -objem meziskladu musí stačit na 3-4 dny provozu kotle v měsících s největší potřebou tepla, tj. leden, únor a prosinec s předpokladem vlhkosti dřevní štěpky 40%. Ppro výpočet velikosti meziskladu paliva jsem použil hodnoty z předchozí tabulky č.XY Objem štěpky v měsících s největší potřebou tepla, tj. leden, únor a prosinec:

Leden ŠTĚTĚP VLEDEN = 850,24m 3

V

ŠTĚTĚP den

ŠTĚTĚP VLEDEN 850,24 = = = 27,427 m 3 / den počočetd 31

ŠTĚTĚP V4ŠTĚTĚP = Vden ⋅ 4 = 109,71m 3 dny

Únor ŠTĚTĚP VÚNOR = 801,15m 3 V

ŠTĚTĚP den

=

ŠTĚTĚP VÚNOR

počočetd

=

801,15 = 28,6125m 3 / den 28

ŠTĚTĚP V4ŠTĚTĚP = Vden ⋅ 4 = 114,45m 3 ≅ 120m 3 dny

Prosinec ŠTĚTĚP VPROSINEC = 684,30m 3 ŠTĚTĚP Vden =

ŠTĚTĚP VPROSINEC 684,30 = = 24,4392m 3 / den počočetd 28

ŠTĚTĚP V4ŠTĚTĚP = Vden ⋅ 4 = 97,75m 3 dny

- 57 -



-z předchozího výpočtu vyplívá zaokrouhlený objem meziskladu 120m3 -skladovací výška dřevní štěpky je 2 metry -zastavěná plocha meziskladu: S

ŠTĚTĚP MEZISKLADU

=

V4ŠTĚTĚP dny hŠTĚTĚP

=

120 = 60m 2 2

-zastavěná plocha skladu bude 60 m2, světlá výška skladu bude z důvodů nutnosti provozu manipulační techniky 4 metry.

3.3.4. Stanovení objem akumulátoru tepla Akumulátor tepla má zajistit co nejrovnoměrnější a nejplynulejší provoz kotle(ů) na biomasu, dle varianty, na co možná nejoptimálnější výkon vzhledem účinnosti. Nežádoucí jsou výkyvy v regulaci denní potřeby tepla, snažíme se je co nejvíce minimalizovat. Pokud jsou přebytky tepla, zejména v nočních hodinách, tak se akumulují a přes denní špičku potřeby tepla se tepelná energie z akumulátoru vybíjí. K instalaci je vybrán atmosférický akumulátor s přímím zapojením do sítě s nabíjecím a vybíjecím čerpadlem. Důvody výběru atmosférického akumulátoru oproti tlakovému, kde se dá ukládat větší množství tepelné energie a tím případně zmenšit objem jsou např.:parametry horkovodního potrubí (teplota ohřívací vody 90°C a vratné 70°C), výrazně vyšší cena tlakových akumulátorů, kladen větší důraz na bezpečnost (tlaková nádoby ITI). Při návrhu akumulátoru vycházíme z těchto předpokladů: -denní průběh výkonu kotle na biomasu má co nejméně kolísat a to s krajními hodnotami stále v pásmu optimálního výkonu -přidáním akumulátoru tepla do systému můžeme zmenšit rezervu instalovaného výkon kotlů Protože jsem neměl k dispozici informace o hodinové spotřebě LTO (jen o průměrné denní spotřebě LTO), spolehl jsem se na praktické zkušenosti projektantů z firmy Hamont. Po prostudování místní situace jsme stanovili jako nejmenší dostačující atmosférický akumulátor o objemu 100m3, z dostupné typové řady nabízených výrobků.

- 58 -



Maximální teoretická tepelná kapacita akumulátoru qakum o objemu 100m3: Potřebné parametry vody v akumulátoru: p = 101,3MPa

t1 = 90°C i1 = 377,062kJ / kg

ρ1 = 965,309kg / m 3 t 2 = 70°C i2 = 293,121kJ / kg

ρ 2 = 977,764kg / m 3 ρ + ρ 2 965,309 + 977,764 = = 971,5365kg / m 3 ρ= 1 2

2

teor q akum = Va ⋅ ρ ⋅ (i1 − i 2 )

teor q akum = 100 ⋅ 971,5365 ⋅ (377,062 − 293,121) = 8155175kJ = 8,155175GJ

Maximální akumulační kapacitu nelze využít v plné míře a to z následujících příčin : 1)tepelné ztráty sáláním do okolí 2)ztrátou v přechodové teplotní vrstvě 3)ztráta vlivem konstrukčního řešení vstupu a výstupu akumulátoru V tomto případě jde pouze o zpracování studie, proto je uvažovaná ztráta akumulátoru 5%. q akum = 8,1551175 ⋅ 0,95 = 7,747362GJ

- 59 -



4. Varianty řešení 4.1.

Změna palivové základny z LTO na biomasu

Biomasa se dá koupit včetně dopravy za 350 Kč/m3 o vlhkosti mezi 30 až 40%. Budišov vlastní lesy o rozloze 279 ha převážně smrkové. Teoreticky může ušetřit využitím vlastních zdrojů, minimálně odpadem z těžby dřeva. Průměrný přírůstek dřeva v ČR se pohybuje kolem 7m3/rok na 1 ha smrkového lesa. Maximální objem vytěženého dřeva v budišovských lesích tak nemůže při dodržení podmínky plné obnovitelnosti lesa přesáhnout 2000 m3. 30% z těžby je odpad, který se dá využít přímo jako palivo, po úpravě dřevní štěpka. 3 3 Hustota smrku ρ SMRK = 450kg / m při vlhkosti 40%, hustota štěpky ρ ŠTĚTĚP = 225kg / m při vlhkosti 40%.

Výpočet maximální produkce štěpky z vlastních zdrojů městysu Budišov za jeden rok: VŠTVLASTNÍ = ĚTĚP

ρ SMRK 450 ⋅ (T30% ) = ⋅ 600 = 1200m 3 ρ ŠTĚTĚP 225

-roční spotřeba dřevní štěpky o vlhkosti 40% činí: CELKOVÁ KUPOVANÁ VLASTNÍ VŠTĚTĚP = VŠTĚTĚP + VŠTĚTĚP = 5709m 3

-nákup dřevní štěpky bude ročně činit: KUPOVANÁ CELKOVÁ VLASTNÍ VŠTĚTĚP = VŠTĚTĚP − VŠTĚTĚP = 5709 − 1200 = 4509m 3 -za předpokladu zpracování odpadu včetně těžby: ρ 450 VLASTNÍ VŠTĚTĚP = SMRK ⋅ (T100% ) = ⋅ 2000 = 4000m 3 ρ ŠTĚTĚP 225 -nákup dřevní štěpky bude ročně činit: KUPOVANÁ CELKOVÁ VLASTNÍ VŠTĚTĚP = VŠTĚTĚP − VŠTĚTĚP = 5709 − 4000 = 1709m 3 I když by se zpracovávala celá těžba včetně odpadů za rok na dřevní štěpku, nestačily by vlastní zdroje městysu Budišov na pokrytí potřeby tepla školy, zámku a domu s pečovatelskou službou. Zbývající potřeba štěpky by se musela řešit nákupem. Další investice nutné pro získávání, úpravu a manipulaci s dřevní štěpkou vyplývají z technologie spalování biomasy a v rekapitulaci by to byly: Těžba dřeva a úprava zbytku z těžby: -lesní technika -zařízení pro úpravu zbytků z těžby - štěpkovač - 60 -



Přeprava štěpky do skladu a meziskladu paliva: -manipulační a dopravní technika Skladování štěpky - sklad na 3 - 4 měsíce a mezisklad na 3 - 4 dny: -železobetonové konstrukce s jednoduchým zastřešením -větší sklad na okraji městysu z důvodů prašnosti a hluku z manipulačních prací -menší mezisklad v těsné blízkosti kotelny na biomasu Akumulátor tepla: -izolovaná vodní nádrž v objektu kotelny

4.1.1. Varianta A Navrhovaný kotel o výkonu 500kW od firmy Hamont pro spalování dřevní štěpky:

Stručný popis zařízení: -spalovací komora kotle -výměník kotle -střední díl kotle -meziskladový zásobník -prostorový dopravník -skladovací zásobník

Obr. 4 Kotel CATfire 500 [6]

Uvažovaná investice: Cena kompletního kotle zahrnuje: -samotné spalovací zařízení, tj. kotel -zásobník paliva -podávání paliva do kotle -odlučování popílku -řídící systém -montáž -cena kompletního kotle CATfire 500 o výkonu 500kW: cena bez DPH 1 572 000 Kč cena včetně DPH 1 870 680 Kč

- 61 -



Cena stavby kotelny zahrnuje : -ocelová konstrukce včetně střechy => jednoduché opláštění -základy pod technologické zařízení -přívod elektrického proudu -přívod vodovodní přípojky => napojení na stávající rozvod -odvod odpadních vod -přístupovou cestu a úpravy pro malou meziskládku o ploše velikosti 60m2 -dokumentaci stavební části se statickým výpočtem pod komín -cena výstavby kotelny je odhadnuta odborným konzultantem z projekční kanceláře 1 100 000 Kč 1 309 000 Kč

cena bez DPH cena včetně DPH

Cena realizace komínu: -komín 12000Kč/metr bez DPH -po odborné konzultaci s projektantem, jsem navrhl výšku komínu 8 metrů -pro upřesnění bude detailní výpočet proveden v prováděcím projektu kotelny Celková cena realizace komínu: 12000 Kč / metr ⋅ 8metrů = 96000 Kč 96 000 Kč 114 240 Kč


Celková cena technologického projektu: -cena obsahuje popis technologie, elektro vybavení, atd. 350 000 Kč 416 500 Kč


Cena stavby skládky dřevní biomasy: -železo betonová konstrukce včetně jednoduché střechy -zastavěná plocha 1200m2 a výška stavby 4 metrů -cena výstavby skladu paliva je odhadnuta odborným konzultantem z projekční kanceláře na 1500Kč za 1m3 objektu

(

)

1500 Kč / m 3 ⋅ 1200m 2 ⋅ 4m = 7200000 Kč cena bez DPH cena včetně DPH

7 200 000 Kč 8 568 000 Kč

- 62 -



Cena stavby meziskládky na upravené ploše u kotelny zahrnuje: -železo betonová konstrukce včetně jednoduché střechy -zastavěná plocha 60m2 a výška stavby 4 metrů -cena výstavby meziskladu paliva je odhadnuta odborným konzultantem z projekční kanceláře na 1500Kč za 1m3 objektu

(

)

1 500Kč ⋅ 60m 2 ⋅ 4m = 360000 Kč cena bez DPH cena včetně DPH

360 000 Kč 428 400 Kč

Cena akumulátoru tepla AAN 100: cena bez DPH cena včetně DPH

790 000 Kč 940 100 Kč

Cena potrubní sítě: cena bez DPH cena včetně DPH

4 100 000 Kč 4 879 000 Kč

Cena štěpkovače Arborist: cena bez DPH cena včetně DPH

400 000 Kč 476 000 Kč

Cena lesní, manipulační a dopravní technika pro těžbu,zpracování a dopravu biomasy do skladu: cena bez DPH cena včetně DPH

1 600 000 Kč 1 904 000 Kč

Cena rekonstrukce stávající kotlů z TO na ZP v kotelně školy [3]: -cena rekonstrukce zahrnuje: -cenu dvou hořáků -regulace kotle -montáž a revize -kompletní vybudování přípojky plynu -projektová dokumentace, povolení a jiné náklady -cena je upravena pro výměnu dvou hořáků cena bez DPH cena včetně DPH

320 000 Kč 380 800 Kč

- 63 -



Shrnutí ceny varianty A: Tab. 30

Popis investice Kotel CATfire 500 (nabídka firmy Hamont ) Stavba kotelny Stavba komínu Technologický projekt, povolení a jiné náklady Stavba skládky Stavba meziskládky Akumulátor Potrubní síť Štěpkovač Lesní, manipulační a dopravní technika pro těžbu,zpracování a dopravu biomasy do skladu Rekonstrukce stávajících kotlů z TO na ZP Celková cena

Cena bez DPH 1 572 000 Kč

Cena s DPH 1 870 680 Kč

1100 000 Kč 96 000 Kč 350 000 Kč

1 309 000 Kč 114 240 Kč 416 500 Kč

7 200 000 Kč 360 000 Kč 790 000 Kč 4 100 000 Kč

8 568 000 Kč 428 400 Kč 940 100 Kč 4 879 000 Kč

400 000 Kč 1 600 000 Kč

476 000 Kč 1 904 000 Kč

320 000 Kč

380 800 Kč

17 888 000 Kč

21 286 720 Kč

Ceny jsou výsledky konzultací s odbornými pracovníky firem zabývajících se energetikou, a to fy Viessmann a Hamont. Odpovídají současným cenám na českém trhu. Upřesnění cen by proběhlo při zpracování prováděcího projektu kotelny konkrétními firmami, dle aktuálních cenových poměrů v době relizace projektu.

4.1.2. Varianta B Navrhovaný kotel o výkonu 250kW od firmy Hamont pro spalování dřevní štěpky

Kotel CATfire 250 -tento typ kotle je modifikací kotle z varianty A Specifikace: -topeniště se spodním podáváním paliva -kotel vybaven automatickým čištěním teplosměnných ploch výměníku -kotel s meziskladovým zásobníkem, palivo je dováženo ze skladu biomasy do meziskladového zásobníku jehož obsah postačuje na několik dní provozu a odtud pak do kotle

- 64 -



Cena kompletního kotle CATfire 250 o výkonu 250kW zahrnuje: -samotné spalovací zařízení, tj. kotel -zásobník paliva -podávání paliva do kotle -odlučování popílku -řídící systém -montáž cena bez DPH cena včetně DPH

1 100 000 Kč 1 309 000 Kč

Cena dvou kotlů CATfire 250: cena bez DPH cena včetně DPH

2 200 000 Kč 2 618 000 Kč

Dolní hranice provozu kotle CATfire 250 (30% výkonu kotle), bude níž, tudíž tato realizace bude schopna pokrývat větší rozmezí potřeb tepla => nižší zatížení kotle na zemní plyn Všechny dále uvedené investice na realizaci této varianty zůstávají z předchozího řešení, pouze se změnila celková cena instalovaného energetického zařízení a to dvou kotlů CATfire 250

Shrnutí ceny varianty B: Tab. 31

Popis investice Dva kotele CATfire 250 (nabídka firmy Hamont ) Stavba kotelny Stavba komínu Technologický projekt, povolení a jiné náklady Stavba skládky Stavba meziskládky Akumulátor Potrubní síť Štěpkovač Lesní, manipulační a dopravní technika pro těžbu,zpracování a dopravu biomasy do skladu Rekonstrukce stávajících kotlů z TO na ZP Celková cena


Cena s DPH 2 618 000 Kč

1100 000 Kč 96 000 Kč 350 000 Kč

1 309 000 Kč 114 240 Kč 416 500 Kč

7 200 000 Kč

8 568 000 Kč

360 000 Kč 790 000 Kč

428 400 Kč 940 100 Kč

4 100 000 Kč

4 879 000 Kč

400 000 Kč

476 000 Kč

1 600 000 Kč

1 904 000 Kč

320 000 Kč

380 800 Kč

18 316 000 Kč

21 796 040 Kč

Ceny jsou výsledky konzultací s odbornými pracovníky firem zabývajících se energetikou, a to fy Viessmann a Hamont. Odpovídají současným cenám na českém trhu. Upřesnění cen by proběhlo při zpracování prováděcího projektu kotelny konkrétními firmami, dle aktuálních cenových poměrů v době relizace projektu. - 65 -


4.2.


Možné varianty řešení změny palivové základny z LTO na ZP

Předpokládané stavební místo pro budovu kotelny s jedním kotlem na ZP je v těsné blízkosti budovy zámku tak, aby urbanisticky nenarušilo památku Varianta počítající s jedním kotlem o výkonu 560 kW pro vytápění a ohřev TUV: -kotel nelze provozovat pod hranicí 30% instalovaného výkonu, což znamená pod výkon 170 kW -takováto nízká potřeba tepla je ve čtyřech měsících a to v květnu, červnu, červenci a srpnu -tyto nízké výkony by pokrývaly rekonstruované kotle na ZP v budově školy -pro zajištění potřeby tepla v letních měsících je nutná výstavba izolovaného potrubí mezi kotelnou zámku a kotelnou školy

Varianta počítající se dvěma kotli o výkonu 2x270kW pro vytápění a ohřev TUV: -tato varianta počítá s možností provozování kotle od 80 kW, což zajišťuje nízké potřeby tepla zámku i v letních měsících => bez výstavby izolovaného potrubí -vybudování přípojek plynu: -pro kotelnu školy: -plynovodní vedení v délce 80 metrů -cena za metr včetně úprav 1.000,- Kč bez DPH -cena přípojky do kotelny 30.000,- Kč -pro kotelnu zámku: -plynovodní vedení v délce 75 metrů -cena za metr včetně úprav 1.000,- Kč bez DPH -cena přípojky do kotelny 30.000,- Kč Varianty na ZP nepotřebují sklady paliva. Plyn je distribuován plynovodem, k ceně zemního plynu je připočten i paušální roční poplatek za plynovodní přípojku.

- 66 -



4.2.1. Varianta C Navrhovaný kondenzační kotel Vitomat 200 na ZP o výkonu 560kW od firmy Viessmann:

Obr. 5 Kondenzační kotel Vitomat 200 [7]

Cena kompletního kotle Vitomat 200 o výkonu 560kW zahrnuje: -samotné spalovací zařízení, tj. kotel včetně hořáků -kondenzační soupravu -řídící jednotku -montáž cena bez DPH cena včetně DPH

485 000 Kč 577 150 Kč

Cena stavby kotelny zahrnuje : -stavbu kotelny -základy pod technologické zařízení -přívod el. proudu -přívod vodovodní přípojky -odvod odpadních vod -dokumentaci stavební části včetně statického výpočtu pod komín -cena výstavby kotelny je odhadnuta odborným konzultantem z projekční kanceláře cena bez DPH cena včetně DPH

810 000 Kč 963 900 Kč

- 67 -



Cena vybudování vedení plynu pro kotelnu školy: -délka plynovodního vedení L=80 metrů -cena včetně úprav 1000Kč/metr bez DPH 1000 Kč / metr ⋅ 80metrů = 80000 Kč cena bez DPH cena včetně DPH

80 000 Kč 95 200 Kč

Cena přípojky do kotelny školy: cena bez DPH cena včetně DPH

30 000 Kč 35 700 Kč

Cena vybudování vedení plynu pro kotelnu zámku: -délka plynovodního vedení L=75 metrů -cena včetně úprav 1000Kč/metr bez DPH 1000 Kč / metr ⋅ 75metrů = 75000 Kč cena bez DPH cena včetně DPH

75 000 Kč 89 250 Kč

Cena přípojky do kotelny zámku: cena bez DPH cena včetně DPH

30 000 Kč 35 700 Kč

Cena realizace komínu: Komín 12000Kč bez DPH/metr Po odborné konzultaci s projektantem, jsem navrhl výšku komínu 6 metrů. Celková cena realizace komínu: 12000 Kč / metr ⋅ 6metrů = 72000 Kč -cena bez DPH: -cena včetně DPH: 12000 + 19% Kč / metr ⋅ 6metrů = 14280 Kč / metr ⋅ 8metrů = 85680 Kč cena bez DPH cena včetně DPH

72 000 Kč 85 680 Kč

Celková cena technologického projektu: -cena obsahuje popis technologie, elektro vybavení, atd. cena bez DPH cena včetně DPH

330 000 Kč 392 700 Kč

- 68 -




1 710 000 Kč 2 034 900 Kč

Cena rekonstrukce stávající kotlů z TO na ZP v kotelně školy [3]: -cena rekonstrukce zahrnuje: -cenu dvou hořáků -regulace kotle -montáž a revize -kompletní vybudování přípojky plynu -projektová dokumentace, povolení a jiné náklady cena bez DPH cena včetně DPH

320 000 Kč 380 800 Kč

Shrnutí ceny varianty C: Tab. 32

Popis investice Kotel Vitomat 200 o výkonu 560 kW (nabídka firmy Viessmann ) Stavba kotelny Plynovodní vedení Plynovodní přípojky Stavba komínu Technologický projekt, povolení a jiné náklady Potrubní síť Rekonstrukce stávajících kotlů z TO na ZP Celková cena

Cena bez DPH 485 000 Kč

Cena s DPH 577 150 Kč

810 000 Kč 155 000 Kč 60 000 Kč 72 000 Kč 330 000 Kč

963 900 Kč 184 450 Kč 71 400 Kč 85 680 Kč 392 700 Kč

1 710 000 Kč

2 034 900 Kč

320 000 Kč

380 800 Kč

3 727 000Kč

4 435 130 Kč


- 69 -



4.2.2. Varianta D Navrhovaný kondenzační kotel Vitomat 200 na ZP o výkonu 270kW od firmy Viessmann:

Obr. 6 Kondenzační kotel Vitomat 200 [7]

Cena kompletního kotle Vitomat 200 o výkonu 270kW zahrnuje: -samotné spalovací zařízení, tj. kotel včetně hořáků -kondenzační soupravu -řídící jednotku -montáž cena bez DPH cena včetně DPH

290 000 Kč 345 100 Kč

Cena dvou kotlů Vitomat 200: cena bez DPH cena včetně DPH

580 000 Kč 690 200 Kč

Cena stavby kotelny zahrnuje : -stavbu kotelny -základy pod technologické zařízení -přívod el. proudu -přívod vodovodní přípojky -odvod odpadních vod -dokumentaci stavební části včetně statického výpočtu pod komín -cena výstavby kotelny je odhadnuta odborným konzultantem z projekční kanceláře cena bez DPH cena včetně DPH

810 000 Kč 963 900 Kč

- 70 -



Cena vybudování vedení plynu pro kotelnu školy: -délka plynovodní vedení L=80 metrů -cena včetně úprav 1000Kč/metr bez DPH 1000 Kč / metr ⋅ 80metrů = 80000 Kč cena bez DPH cena včetně DPH

80 000 Kč 95 200 Kč

Cena přípojky do kotelny školy: cena bez DPH cena včetně DPH

30 000 Kč 35 700 Kč

Cena vybudování vedení plynu pro kotelnu zámku: -délka plynovodní vedení L=75 metrů -cena včetně úprav 1000Kč/metr bez DPH 1000 Kč / metr ⋅ 75metrů = 75000 Kč cena bez DPH cena včetně DPH

75 000 Kč 89 250 Kč

Cena přípojky do kotelny zámku: cena bez DPH cena včetně DPH

30 000 Kč 35 700 Kč

Cena realizace komínu: Komín 12000Kč bez DPH/metr Po odborné konzultaci s pracovníky, již zmiňovaných firem, jsem navrhl výšku komínu 6 metrů. Pro upřesnění bude detailní výpočet proveden v prováděcím projektu kotelny. Celková cena realizace komínu: 12000 Kč / metr ⋅ 6metrů = 72000 Kč -cena bez DPH: -cena včetně DPH: 12000 + 19% Kč / metr ⋅ 6metrů = 14280 Kč / metr ⋅ 8metrů = 85680 Kč cena bez DPH cena včetně DPH

72 000 Kč 85 680 Kč

- 71 -



Celková cena technologického projektu: -cena obsahuje popis technologie, elektro vybavení, atd. cena bez DPH cena včetně DPH

330 000 Kč 392 700 Kč


1 710 000 Kč 2 034 900 Kč

Cena rekonstrukce stávající kotlů z TO na ZP v kotelně školy: -cena rekonstrukce zahrnuje: -cenu dvou hořáků -regulace kotle -montáž a revize -kompletní vybudování přípojky plynu -projektová dokumentace, povolení a jiné náklady cena bez DPH cena včetně DPH

320 000 Kč 380 800 Kč

Shrnutí ceny varianty D: Tab. 33

Popis investice Dva kotle Vitomat 200 o výkonu 2x270kW (nabídka firmy Viessmann ) Stavba kotelny Plynovodní vedení Plynovodní přípojky Stavba komínu Technologický projekt, povolení a jiné náklady Akumulátor Rekonstrukce stávajících kotlů z TO na ZP Celková cena

Cena bez DPH 485 000 Kč

Cena s DPH 577 150 Kč

810 000 Kč 155 000 Kč 60 000 Kč 72 000 Kč 330 000 Kč

963 900 Kč 184 450 Kč 71 400 Kč 85 680 Kč 392 700 Kč

790 000 Kč 320 000 Kč

940 100 Kč 380 800 Kč

2 232 000 Kč

2 656 080 Kč


- 72 -



5. Návratnost investice 5.1.

Náklady na paliva 5.1.1. Náklady na TO za rok:

Cena TO je za 15,5 Kč/litr včetně 19 % DPH bez dopravy. MWh Potřeba tepla pro vytápění a ohřev TUV budov školy a zámku Q& = 3604,382 . rok Přepočet ceny TO z Kč/litr na Kč/MWh: nTO =

Kč litr 1162,386 ⋅ = 15,5 ⋅ = 1477,559 Kč / MWh litr MWh 12,19375

N TO = nTO ⋅ Q& = 1477,559 ⋅ 3604,382 = 5325686

Kč rok

NTO ≈ 5 326 000 Kč

5.1.2. Náklady na ZP za rok: Cena ZP pro střední odběratele s ročním odběrem nad 630 MWh do 4200 MWh je 762,2 Kč/MWh. MWh Potřeba tepla pro vytápění a ohřev TUV budov školy a zámku Q& = 3604,382 . rok Kč N ZP = n ZP ⋅ Q& = 762,2 ⋅ 3604,382 = 2747259 rok NZP ≈ 2 750 000 Kč

5.1.3. Náklady na štěpku za rok: Náklady na štěpku při nákupu celé spotřeby paliva za rok: CELKOVÁ N ŠTĚTĚP = VŠTĚTĚP ⋅ nŠTĚTĚP = 5709 ⋅ 350 = 1998469 Kč NŠTĚPKA v.1 ≈ 2 000 000 Kč

- 73 -



Produkce dřevní štěpky z vlastních prostředků: Hustoty kusového smrku a smrkové dřevní štěpky pro vlhkost 40%: ρ SMRK = 450kg / m 3

ρ ŠTĚTĚP = 225kg / m 3 Roční náklady na nákup dřevní štěpky za předpokladu zpracování odpadu z vlastní těžby: Objem odpadu dřevní hmoty z těžby: T30% = 2000m 3 ⋅ 0,3 = 600m 3 Přepočet ceny štěpky z Kč/m3 na Kč/MWh: Kč litr 1162,386 nTO = ⋅ = 15,5 ⋅ = 1477,559 Kč / MWh litr MWh 12,19375 n ŠTĚTĚP = 350 Kč / m 3 Objem štěpky z odpadů dřevní hmoty z těžby: ρ 450 VŠTVLASTNÍ = SMRK ⋅ (T30% ) = ⋅ 600 = 1200m 3 ĚTĚP ρ ŠTĚTĚP 225 Roční spotřeba dřevní štěpky o vlhkosti 40% činí: VŠTCELKOVÁ = VŠTKUPOVANÁ + VŠTVLASTNÍ = 5709m 3 ĚTĚP ĚTĚP ĚTĚP Objem nakupované dřevní štěpky bude ročně činit: VŠTKUPOVANÁ = VŠTCELKOVÁ − VŠTVLASTNÍ = 5709 − 1200 = 4509m 3 ĚTĚP ĚTĚP ĚTĚP Roční náklady za nákup dřevní štěpky N ŠTĚTĚP = VŠTKUPOVANÁ ⋅ 350 = 4509 ⋅ 350 = 1578150 Kč ĚTĚP NŠTĚPKA v.2 ≈ 1 580 000 Kč Roční náklady na nákup dřevní štěpky za předpokladu zpracování odpadu včetně těžby: ρ 450 VŠTVLASTNÍ = SMRK ⋅ (T100% ) = ⋅ 2000 = 4000m 3 ĚTĚP ρ ŠTĚTĚP 225 Objem nakupované dřevní štěpky bude ročně činit: VŠTKUPOVANÁ = VŠTCELKOVÁ − VŠTVLASTNÍ = 5709 − 4000 = 1709m 3 ĚTĚP ĚTĚP ĚTĚP Roční náklady za nákup dřevní štěpky N ŠTĚTĚP = VŠTKUPOVANÁ ⋅ 350 = 1709 ⋅ 350 = 598150 Kč ĚTĚP NŠTĚPKA v.3 ≈ 600 000 Kč

- 74 -



I když by se zpracovávala celá těžba včetně odpadů za rok na dřevní štěpku, nestačily by vlastní zdroje dřevního paliva městysu Budišov na pokrytí potřeby tepla školy a zámku.

Tab. 34 Roční náklady na palivo

Cena paliva Potřeba tepla Náklady na palivo Náklady na palivo [Kč/MWh] [MWh] [Kč] [tis.Kč] TO 1477,56 3604,38 5 325 686 ≈ 5 330 ZP 762,20 3604,38 2 747 259 ≈ 2 750 Štěpka v.1 554,46 3604,38 1 998 469 ≈ 2 000 Štěpka v.2 vlst.zdroj je odpad z těžby 1 580 000 ≈ 1 580 Štěpka v.3 vlst.zdroj je celá těžba 600 000 ≈ 600 Palivo

Štěpka v.1-tato varianta počítá s nákupem celé spotřeby dřevní štěpky za rok Štěpka v.2-tato varianta počítá s nákupem celé spotřeby ponížené o vlastní produkci štěpky vzniklou pouze z odpadů těžby dřeva (30% z celkové těžby dřeva) Štěpka v.3- tato varianta počítá s nákupem celé spotřeby ponížené o vlastní produkci štěpky, tentokrát v plné výši těžby (tj. 100% celkové těžby dřeva)

5.2.

Varianta biomasa

Varianta A U této varianty je možnost získat dotaci z fondů Ministerstva životního prostředí a EU ve výši 70% nákladů na realizaci Tab. 35 Náklady na investici:

Celková cena investice N i Výše dotace D Cena dotované investice N iD


Cena včetně DPH 21 286 720 Kč

12 516 000 Kč 5 364 000 Kč

14 900 704 Kč 6 386 016 Kč

Roční úspora na palivu: a)mezi TO a štěpkou v.1 Va = 5 330 000 – 2 000 000 = 3 330 000 Kč b)mezi TO a štěpkou v.2 Vb = 5 330 000 – 1 580 000 = 3 750 000 Kč c)mezi TO a štěpkou v.3 Vc = 5 330 000 – 600 000 = 4 730 000 Kč

- 75 -



Tab. 36 Roční úspora na palivu

Úspory za palivo Va Vb Vc

Úspora Úspora [Kč] [tis.Kč] 3 330 000 3 330 3 750 000 3 750 4 730 000 4 730

Provozní náklady NPROVOZNÍ: -kotelna na biomasu bude mít velké nároky na provoz -patří k nim: -náklady na zpracování dřevní štěpky-část paliva bude z vlastních zdrojů -náklady na dopravu paliva z místa těžby do skladu a také ze skladu do meziskladu paliva -náklady na opravy a údržbu -náklady na mzdy -režijní náklady -ostatní náklady (energie, atd.) Roční provozní náklady: NPROVOZNÍ = 2 400 000 Kč Provozní náklady kotelny na biomasu jsou odhadnuty z podobných realizacích z praxe odborníkem z oblasti energetiky.

Výpočet cash flow: V této variantě je to rozdíl mezi úsporami paliva a provozními náklady za určité časové období a slouží k výpočtu prosté doby návratnosti CFi = Vi − N PROVOZNÍ a )CFa = Va − N PROVOZNÍ = 3330 − 2400 = 930tis.Kč b)CFb = Vb − N PROVOZNÍ = 3750 − 2400 = 1350tis.Kč c)CFc = Vc − N PROVOZNÍ = 4730 − 2400 = 2330tis.Kč

- 76 -



Výpočet prosté doby návratnosti: Je doba, za kterou se celková investice do realizace vrátí například z úspor z odlišných cen použitých paliv oproti stávajícímu stavu. Projekt je považován za výhodnější, pokud je doba návratnosti kratší. Prostá doba návratnosti nebere v úvahu životnost projektu. Ani nezohledňuje časovou hodnotu peněz . Proto slouží jen jako první orientační kritérium hodnocení projektu. 1)Doba návratnosti investice kotelny na biomasu bez započtení dotace: N 21286720 a )To = i = = 22,88roků CFa 930000 N 21286720 b)To = i = = 15,76roků CFb 1350000 N 21286720 c )To = i = = 9,14roků CFc 2330000 2)Doba návratnosti investice kotelny na biomasu se započtení dotace:

a )To =

N iD 6386016 = = 6,86roků CFa 930000

N iD 6386016 b)To = = = 4,73roků CFb 1350000 c)To =

N iD 6386016 = = 2,74roků CFc 2330000

Výpočet diskontované doby návratnosti: Doba splatnosti investice. Respektuje časovou hodnotou peněz. -diskontovaná sazba ds = 2,75% 1)Diskontovaná doba návratnosti investice kotelny na biomasu bez započtení dotace:

1 1 ln 1 − To ⋅ d s 1 − 22,88 ⋅ 0,0275 a )Ts = = = 36,56roků ln(1 + d s ) ln(1 + 0,0275) 1 1 ln ln 1 − To ⋅ d s 1 − 15,76 ⋅ 0,0275 b)Ts = = = 20,94roků ln (1 + d s ) ln(1 + 0,0275) 1 1 ln ln 1 − To ⋅ d s 1 − 9,14 ⋅ 0,0275 c)Ts = = = 10,67 roků ln (1 + d s ) ln(1 + 0,0275) ln

- 77 -



2)Diskontovaná doba návratnosti investice kotelny na biomasu se započtení dotace: 1 1 ln ln 1 − To ⋅ d s 1 − 6,86 ⋅ 0,0275 a )Ts = = = 7,71roků ln(1 + d s ) ln (1 + 0,0275) 1 1 ln ln 1 − To ⋅ d s 1 − 4,73 ⋅ 0,0275 b)Ts = = = 5,13roků ln (1 + d s ) ln(1 + 0,0275) 1 1 ln ln 1 − To ⋅ d s 1 − 2,74 ⋅ 0,0275 c)Ts = = = 2,88roků ln (1 + d s ) ln(1 + 0,0275)

Varianta B U této varianty je možnost získat dotaci z fondů Ministerstva životního prostředí a EU ve výši 70% nákladů na realizaci Tab. 37 Náklady na investici:

Celková cena investice N i Výše dotace D Cena dotované investice N iD



12 821 200 Kč 5 495 000 Kč

15 257 228 Kč 6 538 812 Kč

Tab. 38 Roční úspora na palivu

Úspory za palivo Va Vb Vc

Úspora Úspora [Kč] [tis.Kč] 3 330 000 3 330 3 750 000 3 750 4 730 000 4 730

Roční provozní NPROVOZNÍ: NPROVOZNÍ = 2 400 000 Kč Provozní náklady kotelny na biomasu jsou odhadnuty z podobných realizacích z praxe odborníkem z oblasti energetiky.

Výpočet cash flow: a )CFa = Va − N PROVOZNÍ = 3330 − 2400 = 930tis.Kč b)CFb = Vb − N PROVOZNÍ = 3750 − 2400 = 1350tis.Kč c)CFc = Vc − N PROVOZNÍ = 4730 − 2400 = 2330tis.Kč

- 78 -



Výpočet prosté doby návratnosti: 1)Doba návratnosti investice kotelny na biomasu bez započtení dotace: Ni 21796040 = = 23,43roků 930000 CFa N 21796040 b)To = i = = 16,14roků CFb 1350000 N 21796040 c)To = i = = 9,35roků CFc 2330000 a )To =

2)Doba návratnosti investice kotelny na biomasu se započtení dotace: a )To =

N iD 6538812 = = 7,03roků CFa 930000

b)To =

N iD 6538812 = = 4,84roků CFb 1350000

N iD 6538812 c)To = = = 2,80roků CFc 2330000

Výpočet diskontované doby návratnosti: -diskontovaná sazba ds = 2,75% 1)Diskontovaná doba návratnosti investice kotelny na biomasu bez započtení dotace:

1 1 ln 1 − To ⋅ d s 1 − 23,43 ⋅ 0,0275 a )Ts = = = 38,11roků ln(1 + d s ) ln (1 + 0,0275) 1 1 ln ln 1 − To ⋅ d s 1 − 16,14 ⋅ 0,0275 b)Ts = = = 21,63roků ln (1 + d s ) ln(1 + 0,0275) 1 1 ln ln 1 − To ⋅ d s 1 − 9,35 ⋅ 0,0275 c)Ts = = = 10,95roků ln (1 + d s ) ln(1 + 0,0275) ln

- 79 -



2)Diskontovaná doba návratnosti investice kotelny na biomasu se započtení dotace: 1 1 ln ln 1 − To ⋅ d s 1 − 7,03 ⋅ 0,0275 a )Ts = = = 7,921roků ln(1 + d s ) ln (1 + 0,0275) 1 1 ln ln 1 − To ⋅ d s 1 − 4,84 ⋅ 0,0275 b)Ts = = = 5,26roků ln (1 + d s ) ln (1 + 0,0275) 1 1 ln ln 1 − To ⋅ d s 1 − 2,8 ⋅ 0,0275 c)Ts = = = 2,95roků ln (1 + d s ) ln(1 + 0,0275)

5.3.

Varianta ZP

Varianta C Tab. 39 Náklady na investici:

Celková cena investice N i

Cena bez DPH 3 727 000Kč


Roční úspora na palivu: -úspora ceny paliva mezi TO a ZP V = 5 330 000 – 2 750 000 = 2 580 000 Kč

Provozní náklady NPROVOZNÍ: -patří k nim: -náklady na opravy a údržbu -náklady na mzdy -režijní náklady -ostatní náklady (energie, atd.) Roční provozní náklady: NPROVOZNÍ = 460 000 Kč Provozní náklady kotelny na biomasu jsou odhadnuty z podobných realizacích z praxe odborníkem z oblasti energetiky.

- 80 -



Výpočet cash flow: V této variantě je to rozdíl mezi úsporami paliva a provozními náklady za určité časové období a slouží k výpočtu prosté doby návratnosti CFi = Vi − N PROVOZNÍ CF = V − N PROVOZNÍ = 2580 − 460 = 2320tis.Kč

Výpočet prosté doby návratnosti: Je doba, za kterou se celková investice do realizace vrátí například z úspor z odlišných cen použitých paliv oproti stávajícímu stavu. Projekt je považován za výhodnější, pokud je doba návratnosti kratší. Prostá doba návratnosti nebere v úvahu životnost projektu. Ani nezohledňuje časovou hodnotu peněz . Proto slouží jen jako první orientační kritérium hodnocení projektu. Doba návratnosti investice kotelny ZP: N 4435130 = 1,91roků To = i = CF 2320000

Výpočet diskontované doby návratnosti: Diskontovaná doba návratnosti investice kotelny na ZP: -diskontovaná sazba ds = 2,75% 1 1 ln 1 − To ⋅ d s 1 − 1,91 ⋅ 0,0275 Ts = = = 1,98roků ln(1 + d s ) ln (1 + 0,0275) ln

Varianta D Tab. 40 Náklady na investici:

Celková cena investice Ni


Roční úspora: -úspora ceny paliva mezi TO a ZP V = 5 330 000 – 2 750 000 = 2 580 000 Kč

- 81 -




Provozní náklady NPROVOZNÍ: -patří k nim: -náklady na opravy a údržbu -náklady na mzdy -režijní náklady -ostatní náklady (energie, atd.) Roční provozní náklady: NPROVOZNÍ = 460 000 Kč Provozní náklady kotelny na ZP jsou odhadnuty z podobných realizací z praxe odborníkem z oblasti energetiky.

Výpočet cash flow CF: CFi = Vi − N PROVOZNÍ CF = V − N PROVOZNÍ = 2580 − 460 = 2320tis.Kč

Výpočet prosté doby návratnosti: To =

Ni 2656080 = = 1,14roků CF 2320000

Výpočet diskontované doby návratnosti: -diskontovaná sazba ds = 2,75% 1 1 ln 1 − To ⋅ d s 1 − 1,14 ⋅ 0,0275 Ts = = = 1,17roků ln(1 + d s ) ln (1 + 0,0275) ln

- 82 -



6. Úvaha dostupnosti biomasy v oblasti Budišova Ekonomické zkušenosti z provozů spalujících biomasu ukazují, že pokud má být biomasa ekonomicky přijatelným palivem nemá se dopravovat ze vzdálenosti větší než 100 km. Doprava z větší vzdálenosti biomasu prodražuje natolik, že stojí za úvahu zvolit i jiná dopravně dostupnější paliva. Je třeba se podívat na konkurenční spotřebitele biomasy v regionu. V deset kilometrů vzdáleném Třebíči je v provozu velká teplárna TTS s.r.o. s třemi kotli na biomasu o celkovém výkonu 15MW. To znamená, že jejich spotřeba se pohybuje okolo 85 000 m3 biomasy za rok. Takže tato teplárna využívá podstatnou většinu, né-li veškerou, energetické kapacity biomasy vyprodukované v regionu. Z toho je jasné, že pro další investory v této oblasti není výhodné stavět zařízení na spalování biomasy pokud nemají vlastní zdroj paliva. Budišov i při maximálním možném využití vlastního dřevního potenciálu nepokryje celou svou spotřebu spálené biomasy. I v případě, kdy věškerá těžba i včetně dobře prodejného zdravého dřeva bude zpracována na štěpku by musel městys dokupovat 1709 m3 dřevní hmoty. Nejbližší zjištěný významný producent dřevního odpadu je pila v Olešné vzdálená cca. 80 kilometrů, což je na hranici výhodné ceny dopravy. Navíc lze očekávat, že pila bude svůj dřevní odpad jistě sama využívat. Zdroje dřevní hmoty jsou sice obnovitelné, ale ne s takovou rychlostí a v takovém objemu, aby se v již využívaných regionech stavěly bez dobré rozvahy další zařízení spalující biomasu. Mohlo by se stát, že poptávka převýší nabídku a to způsobí zvýšení ceny biomasy. Nehledě k tomu, že spotřebu některých zařízení nebude ani čím pokrýt, takže se budou muset adaptovat na jiná paliva buď z důvodů vysoké ceny biomasy a nebo její nedostupnosti. Varovným příkladem je situace v Rakousku, jak jsem mohl odpozorovat při exkurzi v teplárně v Lienzu. V Rakousku začal boom dotovaného spalování biomasy o několik let dříve takže je tam v provozu několik velkých spotřebitelů. Ti často vykupují jakoukoliv dostupnou dřevní hmotu možná i za hranicí ekonomie dopravy jen, aby udrželi zařízení v plném provozu. Dodavatelské smlouvy je zavazují k trvalým dodávkám tepla nebo elektrické energie v předem stanoveném objemu a ceně, takže nezbývá než nakupovat palivo i nevýhodně. Prvotní výhoda dotované investice se tak zmenšuje s rostoucí cenou paliva. Tato situace je bohužel i u nás v příhraničních oblastech Rakouska a rakouské firmy vykupují dřevní hmotu i z České Republiky. To pro české spotřebitele zvyšuje cenu a zhoršuje dostupnost. Vzhledem k blízkosti Budišova k rakouským hranicím (cca. 60 km) může obdobná situace nastat i v tomto regionu. Kotelna v Budišově není výkonem velké energetické zařízení, ale správa městysu jistě nemá zájem složitě řešit nejisté zásobování kotelny palivem. Trvale dostačující přísun štěpky z odpadů vlastní těžby by byl zajištěn až od cca.1400 ha lesa výše (současnost 279 ha).

- 83 -



7. Porovnání variant Studie kotelny ukázala celkem čtyři reálně možná řešení. Dvě pro palivo biomasu a dvě pro zemní plyn. U každého paliva je jedna z možností ekonomicky zřetelně výhodnější ve fázi realizace s nevelkými rozdíly v pozdějším provozu. Porovnání dvou výhodnějších variant od jednotlivých paliv pak vychází ve prospěch zemního plynu. Zásadní roli hrají vyšší investice při realizaci kotelny na spalování biomasy a vyšší pracnost se získáváním, úpravou a skladováním biomasy, což z pohledu faktoru ekonomické návratnosti DCF [příloha č. 2] nevyváží ani mírně nižší cena biomasy jako paliva. Úvaha o plném zásobení kotelny biomasou z vlastních zdrojů městysu Budišov se ukazuje i při maximální intenzitě těžby dřeva jako nesplnitelná. Navíc kotelna pro biomasu z důvodu malého rozsahu regulace kotlů bude muset být vybavena pro ohřev teplé užitkové vody mimo topnou sezónu doplňkovými kotli na zemní plyn, tedy ani případná výhoda nezávislosti na fosilních palivech se neuplatní. V ceně prvotní realizace technologie kotelny může sehrát velmi silnou roli dotace z fondů Ministerstva životního prostředí a EU ve výši 70% nákladů na realizaci. Možnost přiznání dotace je době této práce neznámá okolnost. V příloze č.2 jsem zpracoval obě varianty návratnosti. Nevýhodná je skutečnost, že i přiznaná dotace se uděluje až následně po realizaci projektu, takže městys Budišov by musel i s dotací nejprve 100% hodnoty investic uhradit z vlastního rozpočtu nebo jinak vytvořených zdrojů. Realizace kotelny na ZP představuje pro Budišov stavebně i technicky jednodušší řešení, s levnější prvotní investicí. ZP je jako palivo dražší než biomasa, ale stačí mu levnější technologie spalování. Odpadá nutnost skladování paliva a jeho dopravy, oboje řeší dodavatel plynu. Odpadá vyvážení popela. Odpadá nutnost plánování dovozu paliva v časových intervalech daných technologií spalovaní biomasy (sklad, mezisklad). Návratnost obou plynových variant i bez dotací vychází lépe než varianty jakákoliv dotovaná varianta s biomasou. Z porovnání všech čtyř variant mi vychází jako výhodnější obě plynové z nich doporučuji variantu D. Rekonstrukce kotelny ve škole bez výstavby kotelny nové. Stavba menší kotelny u zámku. Dvojice kotlů na ZP v každé kotelně. Škola 2x200kW (rekonstrukce kotlů na LTO) a zámek 2x270kW (nové kotle). Zřízení přípojek zemního plynu k oběma kotelnám. Výpočtová cena realizace této varianty je 2 656 080 Kč vč.DPH, což je nejméně ze všech čtyř variant. Dvojice kotlů s menším výkonem jsem zvolil pro možnost lepší regulace výkonu než u kotle jednoho s větším výkonem. Zvláště mimo topnou sezónu kdy se požaduje pouze ohřev TUV. V tomto období bude jeden z dvojice kotlů odstaven a druhý i po snížení výkonu bude pracovat v pásmu optimálního výkonu. Širší možností regulace se eliminuje izolované potrubí, které by vedlo teplo ze školní kotelny do zámku mimo topnou sezónu, tj. období kdy jediný kotel v zámku musel být odstaven pro nevyhovující režim chodu (výkon pod 30% - kondenzace spalin na výhřevných plochách). V každém případě u obou plynových variant odpadají stavby skladu a meziskladu paliva, akumulátoru tepla a není třeba kupovat a provozovat štěpkovač a další techniku pro manipulaci s palivem. Diskontovaná doba návratnosti vychází u této varianty nejlépe. Varianta D vychází jak v realizaci tak v provozu po zohlednění všech parametrů pro investora nevýhodněji ze všech čtyřech variant.

- 84 -



8. Závěr Přestože nynější vládou ČR i vedením EU preferované palivové strategie prosazují biomasu, jako obnovitelný zdroj energie, z technického pohledu je biomasa vhodná pouze v přesně specifikovaných případech. Na jejím využití jako paliva nelze postavit dlouhodobé řešení energetické potřeby průmyslově rozvinutého státu. V takové zemi je spotřeba energie mnohonásobně vyšší než dokážeme technicky využít z obnovitelných zdrojů.Nechci se zde pouštět do složité problematiky globální budoucnosti energetických zdrojů, ale v každém případě mohu tvrdit, že řešení takových problémů je mimo horizont možností menších obcí a měst. Pro případ jakým jsem se zabýval ve své diplomové práci je charakteristické, že dramatické změny v energetické oblasti, jakkoli je lze očekávat, s nejvyšší pravděpodobností nenastanou dříve než ke konci technické životnosti nyní instalovaných tepelných zařízení. Pokud tato zařízení splní tepelné požadavky investora po celou dobu svého provozu není z pohledu návratnosti investic a ekonomie provozu důvod pro volbu dražší a složitější technologie která, ač módně preferována, nepřináší lepší a trvanlivější řešení než jakého lze dosáhnout na základě fosilního paliva - zde zemního plynu. V energetické oblasti je pro malé investory mnohem efektivnější zaměřit se na účinné technologie přinášející úspory vlastní spotřeby z obecně dostupných a zavedených zdrojů než snaha o změnu základních zdrojů. Ta je možná jen z mnohem vyšší úrovně řízení a ekonomie.

- 85 -



9. Seznam použitých zdrojů

[3] [4]

Podklady z městysu Budišov Firemní literatura – prospekty a nabídky Viessmann, Hamont, Deza a.s. L.Čech, M.Lisý, Studie optimalizace vytápění ZŠ Budišov J.Krbek, B.Polesný, L.Ochrana, Průmyslová energetika

[5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13]

www.oubudisov.cz www.hamont.cz www.viessmann.cz www.biom.cz www.tzb-info.cz www.eon.cz www.cez.cz www.regulus.cz www.spvez.cz

[1] [2]

- 86 -



10. Seznam použitých zkratek a symbolů Značka

Jednotka

Význam

∅Leden mi

[litry] [kg]

počet litrů LTO za měsíc hmotnost LTO za měsíc

QiT

[GJ]

teplo potřebné na vytápění za měsíc

∅Qimax

[GJ]

QiTUV

[GJ]

průměrná hodnota potřeb tepla pro vytápění ze tří měsíců nejzatíženějších měsíců teplo potřebné pro ohřev TUV za měsíc

QiT +TUV

[GJ]

T +TUV i

teplo potřebné pro vytápění a ohřev TUV za měsíc -1

Pteor.

[MW]

teplo potřebné pro vytápění a ohřev TUV na den v každém měsíci potřebný výkon kotle

2006 PLEDEN

[MW]

potřebný výkon kotle v lednu roku 2006

P

[MW]

instalovaný výkon varianty A, B, C, D

Tp

[°C]

teplota přívodní vody

Tv L Pmax

[°C] [metry] [MW]

teplota vratné vody délka potrubí maximální přenášený výkon

N A , B ,C , D

[Kč]

celková cena izolovaného potrubí pro variantu A,B,C,D

nTO

[Kč.MWh-1] koeficient přepočtu ceny paliva

nŠTĚTĚP

[m3.MWh-1] koeficient přepočtu ceny paliva

Q T +TUV

[GJ. rok-1]

m ROK

[kg. rok-1]

potřeba tepla pro vytápění a ohřev TUV domu s pečovatelskou službou hmotnost spálené štěpky

Vrok Q&

[m3. rok-1]

objem spálené štěpky

[MW. rok ]

N TO ,ZP , ŠTĚTĚP

[Kč]

ŠTĚTĚP VTEOR

[Kč]

To

[rok]

úspora nákladů z palivo pro dům s pečovatelskou službou prostá návratnost investice

Vi ŠTĚTĚP

[m3]

objem spálené štěpky v jednotlivých měsících

den

Q

A, B ,C , D INST

[GJ.den ]

-1

potřeba tepla pro vytápění a ohřev TUV budov školy a zámku náklady na palivo

3

objem spálené štěpky za tři nejzatíženější měsíce

2

V

ŠTĚTĚP SKLADU

S

ŠTĚTĚP SKLADU

[m ]

zastavěná plocha skladu

ŠTĚTĚP Vden

[m3]

V4ŠTdnyĚTĚP

[m3]

objem spálené štěpky za den ve třech nejzatíženějších měsících objem spálené štěpky za čtyři dny ve třech

[m ]

- 87 -



[m ]

nejzatíženějších měsících zastavěná plocha meziskladu

teor q akum

[GJ]

teoretická akumulační kapacita

q akum

[GJ]

akumulační kapacita včetně ztrát

VŠTVLASTNÍ ĚTĚP

[m3]

objem štěpky z vlastních zdrojů

VŠTKUPOVANÁ ĚTĚP

[m3]

objem nakupované štěpky

VŠTCELKOVÁ ĚTĚP T30% T100% Va ,b ,c

[m3]

objem štěpky z vlastních zdrojů a nakupované

[m3]

objem odpadu dřevní hmoty z těžby

S

ŠTĚTĚP MEZISKLADU

2

3

[m ]

objem celkové těžby dřevní hmoty

[Kč]

roční úspory na palivu varianty a, b, c

CFi

[Kč]

cash flow jednotlivých variant

To

[rok]

prostá doba návratnosti jednotlivých variant

Ni

[Kč]

celková cena investice

Ts

[rok]

diskontovaná doba návratnosti investice jednotlivých variant

- 88 -



11. Seznam příloh [1] [2]

Teorie uvažovaných paliv Výpočet DCF

- 89 -

VUT BRNO, FSI EÚ. biomasa, ekonomická návratnost, kotel, kotelna, mezisklad, teplo, výkon, návratnost, zemní plyn

Recommend Documents