Stejně jako při štědré podpoře výroby elektřiny z fotovoltaických elektráren vznikla i v případě bioplynu kardinální chyba. Podporu z bioplynu dostala totiž jen elektřina, o efektivní využití produkovaného tepla se nikdo nestaral a většina se ho dodnes pouští „do vzduchu“.
A stejně jako s fotovoltaikou po boomu bioplynových stanic přišlo trpké vystřízlivění a stagnace. Od roku 2012 se zvyšuje počet BPS o jednotky za rok a podobné je to s vývojem výroby elektřiny.
Podpora výroby elektřiny z bioplynu vedla k využití výkonově co největších kogeneračních jednotek a tím i značnému přebytku tepla nad potřebami samotných bioplynových stanic.
Odhadem dnes bez užitku zůstává 6 000 000 GJ tepla. To odpovídá roční průměrné spotřebě tepla pro více než čtvrt milionu domácností. Praxe stále ukazuje, že není vůbec jednoduché najít pro teplo z bioplynových stanic smysluplné využití. Jsou ovšem i projekty, které s efektivním využitím tepla počítaly již od počátku.
Ekologické teplo pro Kladruby
Jednou ze společností, která využít teplo z bioplynových stanic umí, je plzeňský SYSTHERM. V roce 2016 realizoval projekt „Využití tepla z bioplynové stanice pro obec Kladruby u Rokycan“.
Ten řešil využití zbytkového tepla ze stávající bioplynové stanice provozované v zemědělském areálu BPS Kladrubská a.s. pro zásobování obce, která není plynofikována.
Jednáním mezi představitelem obce a majitelem zemědělského závodu Kladrubská a.s. (tak jak to v komunální sféře bývá) došlo k dohodě o vzájemné výhodné spolupráci, která vyústila ve smluvní vztah o možnosti využití zbytkového tepla pro zásobování obce a stanovení symbolické ceny za vyrobený GJ. Následně pak byla kalkulována cena tepla pro jednotlivé odběratele pouze ve výši provozních nákladů, a to za 211 Kč/GJ.
Jednotlivé kroky postupu realizace projektu v Kladrubech: Úprava kogenerační jednotky – instalace spalinového výměníku se jmenovitým výkonem 460 kW. Realizace předávacího místa tepelné energie od výrobce Kladrubská a.s., obsahující tlakově nezávislou předávací stanici, čerpadlový modul, akumulaci tepla v objemu 2 x 16 000 l.
Položení teplovodních rozvodů z plastových předizolovaných trubek k jednotlivým odběrným místům v délce 1,3 km. Instalace objektových předávacích stanic SYMPATIK VILA pro 42 rodinných domků a 4 předávací stanice SYMPATIK VNV pro 4 objekty občanské vybavenosti.
Vybudování nadřazeného centrálního dispečinku pro online komunikaci s jednotlivými předávacími stanicemi a řízení zdroje tepla v souvislosti s využitím akumulace tepla na základě predikce počasí.
Projekt vytěsnil neekologické zdroje tepla na pevná paliva v obci. Po zásluze pak byly Kladruby vyhlášeny jako vítězný Projekt roku 2016 v kategorii Rozvoj a modernizace zdrojů a rozvoj soustav zásobování teplem.
Tři tepelné okrsky v Přešticích
Město Přeštice bylo zásobováno teplem ze tří okrskových teplovodních kotelen, ve kterých byly osazeny kogenerační jednotky.
Tyto kogenerační jednotky však svým výkonem pokrývaly tepelnou potřebu objektů umístěných v bezprostřední blízkosti, tím docházelo k nestabilnímu odběru tepla, a stavu, kdy jedna kogenerační jednotka pracovala v režimu nuceného chlazení, protože nebyl potřebný odběr tepla a další kogenerační jednotka v jiné plynové kotelně nedodávala potřebný výkon a dohřev zajišťovaly plynové kotle.
Původní topná soustava byla modernizována tak, aby primárním zdrojem byly kogenerační jednotky s palivem bioplyn, a tím se dosáhlo úspory neobnovitelného zdroje energie – zemního plynu.
Systém byl plně rekonstruován, včetně instalace nových předávacích stanic a propojovacího teplovodního potrubí mezi třemi okrskovými soustavami s kotelnami.
„Naše společnost SYSTHERM s.r.o. se dlouhodobě zaměřuje na realizaci projektů pro zvýšení efektivnosti provozu soustav s dálkovým rozvodem tepla. Ne každý investor přistupuje k řešení zásobování teplem obce nebo města koncepčně jako v tomto případě v Přešticích, kdy byla nejprve zpracována podrobná technicko-ekonomická studie, která pak byla podkladem pro rozhodnutí představitelů města k dalšímu vývoji CZT Přeštice,“ prezentuje generální ředitel SYSTHERM Jan Kazda.
Bioplynová stanice Střížov
Základem pro unikátní řešení byla prozíravá rozhodnutí už v roce 2010 při plánování výstavby bioplynové stanice společností Úslava, a.s. První návrh jejího umístění u areálu zemědělské společnosti LUKRENA v Dolní Lukavici nebyl v souladu s původně stanoveným cílem maximalizace využití odpadního tepla.
Možnost využití tepla nabídly sídlištní kotelny SZT v Přešticích, což by sice přineslo dodatečné tržby za teplo až 5 milionů Kč ročně, ale ke kotelnám to bylo přes 4 kilometry. Stavba BPS byla proto přesunuta blíže k Přešticím do lokality Střížov.
Výhodou bylo zkrácení trasy plynovodu o více než třetinu na 2,7 km a možnost dodávky trusu z blízké drůbežárny. To převážilo nad nevýhodami, kterými byly větší vzdálenost na dovoz vstupních substrátů či nemožnost většího využití odpadního tepla přímo ve stanici kromě technologického ohřevu.
Hlavní kogenerační motorové jednotky pro kombinovanou výrobu elektřiny a tepla (s výkony 600 kWe/646 kWt – kotelna Husova; 152 kWe/223 kWt – kotelna Palackého; a 572 kWe/626 kWt kotelna V Háječku) byly umístěny do stávajících kotelen na sídlištích a u základní školy, kde z většiny nahradily původní zdroje tepla plynové kotle. Dvě menší jednotky (každá 190 kWe a 180 kWt) byly umístěny v BPS, kde zajišťují výrobu technologického tepla pro provoz stanice.
Jak modernizovat tepelnou soustavu?
Společnost B+T Přeštice s.r.o. se od svého vzniku v roce 2015 jako městská společnost věnuje distribuci tepelné energie ve městě, kde byla provozovatelem dvou ostrovních systémů zásobování teplem s dodávkami tepla na paty 40 objektů se 736 byty.
„Hned na začátku jsme spolu s městem stáli před rozhodnutím, zda a jak modernizovat stávající soustavu zásobování teplem. Cílem bylo najít a prosadit společnost, která dokáže skloubit zmodernizování CZT, kvalitními komponenty za přijatelnou cenu, a současně zajistit jednoduché ovládání této soustavy s nízkými provozními náklady,“ vzpomíná jednatel B+T Přeštice František Kapusta.
„Odpověď dala společnost SYSTHERM. Její studie prokázaly, že při správném přístupu k modernizaci lze i dnes realizovat moderní, ekonomicky atraktivní řešení s využitím soustavy zásobování teplem,“ pokračuje Karel Naxera starosta Přeštic.
Zvolené technické řešení v Přešticích je poněkud netradiční pro malé soustavy. Koncepce byla navržena tak, aby přinášela významné ekonomické benefity při provozu. V rámci modernizace došlo k propojení tří zdrojů tepla – základní škola (kotelna V Háječku), plynová kotelna Husova a plynová kotelna Palackého.
Tyto zdroje tepla jsou vzájemně hydraulicky propojené a společně dodávají tepelnou energii do jednotné tepelné sítě. Tím je zajištěna vysoká variabilita využití jednotlivých zdrojů.
Jedná se v podstatě o neomezenou možnost distribuce tepla z libovolné kogenerační jednotky k místu s nejvyšším odběrem. To umožňuje zvýšit odběr tepla z kogeneračních jednotek a snížit počet startů plynových kotlů v době krátkodobé odběrové špičky.
Celé technické řešení je přitom provedeno s důrazem na dosažení vysoké účinnosti, a tedy na zajištění provozu plynových kotlů v kondenzačním režimu.
Inovativní technické řešení
První ze zdrojů, kotelna Palackého, pracuje s kogenerační jednotkou s trvalým výkonem 200 kW. Vedle jednotky jsou ve zdroji ještě dva stávající plynové kondenzační kotle, které slouží jako záloha celé soustavy.
I druhý ze zdrojů, Základní škola Josefa Hlávky Přeštice, má kogenerační jednotku s konstantním výkonem 550 kW. Zdroj se nachází v blízkosti objektu školy, původní kotelna byla zrušena a škola pro 950 žáků je nyní zásobena teplem ze soustavy.
Třetí ze zdrojů, kotelna Husova, má kogenerační jednotku o výkonu 550 kW. Kotelna byla kompletně rekonstruována, byly zde osazeny čtyři plynové kondenzační kotle o jmenovitém výkonu 1 800 kW.
Způsob propojení plynových kotlů a kogeneračních jednotek umožňuje ohřev ve dvoustupňovém režimu a zajišťuje prioritní využití zbytkového tepla z kogeneračních jednotek.
V případě nedostatku výkonu z kogeneračních jednotek se aktivuje první stupeň předehřevu. V tomto případě plynové kotle předehřejí na potřebnou teplotu zpátečky teplovodu tak, aby odběr tepla z kogeneračních jednotek byl trvale 100 %.
Cílem technického řešení je zajistit provoz plynových kotlů v režimu kondenzace, tzn. zvýšení účinnosti plynových kotlů až o 7 % oproti nekondenzačnímu provozu. Vychlazená zpátečka (40 až 60 °C), která byla nejprve předehřáta v kondenzačních kotlích, je ohřáta v druhém stupni teplou vodou z akumulace tepla z kogeneračních jednotek.
Poměr dodané energie z předehřevu z kotlů a dohřevu z kogenerace je řízen dispečerským SW WebHeatControl (WHC), které zpracovává data o výrobě a spotřebě energií celé soustavy.
Na všech funkčních zdrojích tepla jsou instalovány měřiče tepla, s online odečítáním naměřených hodnot, které zajistí dokonalý přehled o výrobě tepla pro řízení soustavy a také průběžné sledování účinnosti jednotlivých zdrojů tepla.
Přehled o výrobě a spotřebě umožňuje provoz jednotné soustavy s více zdroji bez dělení na samostatné úseky, jak tomu bývalo u podobných projektů zvykem. Predikce podle budoucích klimatických podmínek umožňuje zvýšení odběru z kogenerace, tedy nahřátí teplovodu pouze před očekávanou odběrovou špičkou.
Investiční náklady na modernizaci soustavy činily celkem 22,8 milionů Kč, z čeho 70 % pokrylo město Přeštice a 30 % tvořila dotační podpora z operačního programu Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost.
Garanční zkoušky v březnu 2018 potvrdily schopnost přeštické soustavy pokrýt většinu energetických potřeb z kogeneračních jednotek na bioplyn s potenciálem dosáhnout v následujících letech podílu až 95 %.
Ztráty v rozvodech se výrazně snížily. Výhodou je při nedostatku bioplynu z BPS možnost chybějící množství paliva nahradit zemním plynem.
Úspora tepelných ztrát teplovodů se předpokládá ve výši 793 MWh/rok. Další úsporu zemního plynu ve výši 2 3 47 MWh/rok přináší vytěsnění jeho spotřeby navýšením dodávek tepla vyráběného v KGJ z bioplynu.
Současně dojde vlivem zapojení kotelen, minimalizace provozu plynových kotlů a podstatným snížením tlakových ztrát v primárním distribučním systému, ke snížení spotřeby elektřiny v kotelnách o dalších 33 MWh/rok.
Při přepočtu faktorem neobnovitelné primární energie s vyčíslením v energetickém posudku je tak celková úspora primární energie stanovena ve výši 3556 MWh/rok.
S laskavým svolením převzato z časopisu 3T - číslo 5/2018
Komentáře