Zvolenská teplárenská po rekonštrukcii na multipalivový režim
Energia je kľúčom k podpore Európy pri dosahovaní cieľov zameraných na rast, pracovné miesta a udržateľný rozvoj. Vysoké ceny ropy nás zároveň upozorňujú aj na zvyšujúcu sa závislosť EÚ na dovoze energie. Jednou z možností, ako aspoň čiastočne môžeme nahradiť fosílne energetické suroviny a palivá, je biomasa. Na základe prognóz predpokladáme, že biomasa sa v budúcnosti po značnom vyčerpaní fosílnych surovín stane významným nosičom (tuhým, kvapalným, alebo plynným) energie na Zemi.
V rámci Európskej únie pokračuje proces sprísňovania legislatívy v oblasti ochrany ovzdušia. Zvolenská teplárenská a.s. (ZT) riešila v rokoch 2005 až 2008 zabezpečenie plnenia emisných limitov v zmysle platnej legislatívy SR a EÚ. Základným problémom bolo prekračovanie sprísnených limitov emisií SO2. Podstatou technického riešenia boli primárne opatrenia na strane palivových vstupov - zmena palivovej základne. Pôvodné palivo slovenský lignit s nižšou výhrevnosťou a vyšším obsahom síry bolo nahradené palivovou zmesou – spoluspaľovaním nízkosírneho hnedého uhlia a drevnej štiepky. Uvedenými opatreniami sa dosiahlo zníženie emisií SO2 pod úroveň v súčasnosti platného emisného limitu. Okrem uvedeného problému sa rekonštrukciou spaľovacích zariadení (primárnymi opatreniami) dosiahlo zníženie emisií oxidov dusíka (NOx), takže zdroj bezpečne plní v súčasnosti platné emisné limity. Prevádzka elektrostatických odlučovačov zároveň v dostatočnej miere zabezpečuje plnenie súčasných emisných limitov pre tuhé znečisťujúce látky (TZL), bez potreby ich rekonštrukcie, resp. výmeny. Realizácia projektu Ekologizácie zdroja bola úspešne ukončená vydaním kolaudačného rozhodnutia 6.6.2008.
Zámer rekonštrukcie a jeho naplnenie
Zvolenská teplárenská a.s. je najväčším výrobcom a dodávateľom tepla v lokalite mesta Zvolen. Zdroj pôvodne používal ako palivo slovenské hnedé uhlie, jeho inštalovaný tepelný výkon bol 216 MW v dvoch kotloch K-01 a K-02 po 108 MW. Elektrický výkon zdroja je realizovaný v 25 MW-vom protitlakom turbogenerátore (TG-01) a 9 MW-vom v kondenzačnom turbogenerátore (TG-5). Slovenské hnedé uhlie neumožňovalo plniť predpísané limity pre znečisťujúce látky. Hlavným problémom boli prekračované koncentrácie oxidov síry v spalinách. Spoločnosť sa rozhodla vyriešiť tento environmentálny problém realizáciou projektu „Ekologizácie tepelného zdroja s využitím spoluspaľovania biomasy vo Zvolenskej teplárenskej, a.s.“ (ďalej Projekt) a podala žiadosť o nenávratný finančný príspevok (NFP) na jeho financovanie. Poskytovateľ pomoci MŽP-SR schválil v roku 2005 NFP z prostriedkov EÚ a štátneho rozpočtu SR vo výške 470 mil. Sk, čo pôvodne predstavovalo 95% investičných nákladov projektu. Dňa 24.4.2006 uzavrela spoločnosť zmluvu o dielo s vybraným zhotoviteľom Slovenské energetické strojárne, a.s. Tlmače (ďalej SES). Výstavba začala ihneď po podpise zmluvy realizáciou I. etapy Projektu v rámci ktorej bol zrekonštruovaný kotol K-01, zariadenie na príjem, skladovanie a vnútornú dopravu biopaliva - drevných štiepok do spaľovacej komory zrekonštruovaného kotla K-01, riadiaci systém, a automatický monitoring spalín (AMS). I. etapa bola ukončená komplexnými skúškami v marci 2007. Po tomto termíne sa začala realizovať II. etapa projektu rekonštrukciou kotla K-02. II. Etapa bola ukončená komplexnými skúškami kotla K-02, ktoré úspešne prebehli v máji 2008.
Zmena palivovej základne na nízkosírne hnedé energetické uhlie s výhrevnosťou 13,5 MJ/kg si vyžiadala výmenu spaľovacích zariadení - komôr, hlavných a stabilizačných horákov, tlakového celku kotla. Spaľovacie zariadenia boli doplnené o pásový rošt umožňujúci spaľovanie drevnej štiepky. Boli zrekonštruované všetky periférie kotla a kotol bol vybavený moderným riadiacim systémom Siemens-Simatic. Emisie spalín sú kontinuálne monitorované AMS s väzbou na riadiaci systém kotla a diaľkovým prenosom údajov na web. V rámci rekonštrukcie zdrojov sa vyriešila aj potreba kotla s nižším výkonom. Kotol K-02 bol zrekonštruovaný na znížený výkon 65 MW. Tento kotol je nasadzovaný do prevádzky hlavne počas zimných špičiek a v období mimo hlavnej vykurovacej sezóny.
Základným cieľom projektu bolo zabezpečiť splnenie sprísnených emisných limitov platných v EÚ a v SR po 1.1.2008, čo bolo preukázané komplexnými skúškami, úplnou funkčnou skúškou AMS a jednorazovými meraniami emisných znečisťujúcich látok v zmysle platnej legislatívy
|
Produkcia emisií |
M.j. |
Rok 2006 |
Žiadosť |
Rok 2008 |
|
TZL |
t/rok |
38 |
30 |
30 |
|
SO2 |
t/rok |
2 389 |
1 150 |
976 |
|
NOX |
t/rok |
516 |
450 |
415 |
|
CO |
t/rok |
35 |
30 |
30 |
|
CO2 |
t/rok |
219 000 |
186 000 |
171 000 |
Tab.1 Vývoj produkcie emisií
Nemenej významným cieľom rekonštrukcie bolo zabezpečenie dlhodobo udržateľnej konkurencieschopnosti na otvorenom trhu s teplom v lokalite mesta Zvolen . Dosiahnuté výsledky potvrdzujú, že aj tento cieľ sa podarilo naplniť.
|
Bilančné hodnoty |
M.j. |
Rok 2006 |
Žiadosť |
Rok 2008 |
Rok 2010 |
|
Spotreba uhlia |
t/rok |
171 826 |
126 000 |
106 919 |
123 448 |
|
Spotreba drevných štiepok |
t/rok |
0 |
18 000 |
51 092 |
77 999 |
|
Spotreba ZPN |
tis.m3/rok |
1 425 |
650 |
1 288 |
1 618 |
|
Produkcia popola |
t/rok |
34 365 |
18 900 |
16 038 |
15 200 |
|
Teplo v palive |
GJ/rok |
2 207 836 |
1 881 022 |
2 058 803 |
2 499 589 |
|
Výroba tepla |
GJ/rok |
1 749 850 |
1 636 489 |
1 741 469 |
2 086 626 |
|
Účinnosť kotolne |
% |
79,3 |
87,0 |
84,6 |
83,5 |
|
Výroba elektriny |
MWh/rok |
92 634 |
88 000 |
89 775 |
97 106 |
|
Výroba elektriny z OZE |
MWh/rok |
0 |
8 421 |
22 279 |
28 355 |
|
Podiel výroby z OZE |
% |
0,0 |
9,6 |
24,8 |
29,2 |
Tab.2 Základné bilančné údaje
Mesto Zvolen patrí k tým mestám, kde sa dlhodobo rozvíja sústava centrálneho zásobovania teplom (SCZT). Zásobovanie teplom zo systému CZT prináša odberateľom istotu, bezpečnosť a spoľahlivosť dodávok, komfort, pravidelnú údržbu, servis a obnovu zariadení v cene tepla a nižšie zaťaženie životného prostredia. V posledných rokoch bola často opakovaná otázka výhodnosti tohto spôsobu vykurovania a prípravy teplej úžitkovej vody pre domácnosti, rovnako aj dodávok technologického tepla pre priemyselných odberateľov. Na tieto otázky dala odpoveď komunálna energetická koncepcia mesta Zvolen. Koncepcia vyhodnotila teplo zo systému CZT ako najefektívnejšie a najvýhodnejšie pre konečného odberateľa. Prax z posledných rokov to potvrdzuje. Zvolen patrí k mestám s najnižšou cenou tepla a najmenšou spotrebou tepla na ekvivalentnú bytovú jednotku, to znamená, že obyvatelia Zvolena patria k tým, čo platia za teplo najmenej. Náklady na teplo v rozhodujúcej miere ovplyvňuje cena paliva, resp. nosičov energie (65%). Konkurenčné porovnávanie komplikuje aj používanie rôznych jednotiek, v ktorých sa obsiahnutá tepelná energia meria. Cena plynu sa po novom určuje za dodané kilowatthodiny (kWh) energie, rozvodné závody udávajú spotrebu elektriny priamo v kWh, dodávka tepla je určovaná v GJ a pevné palivo sa nakupuje v tonách. Pre lepšiu orientáciu a porovnanie sú v nasledovnom grafe ceny jednotlivých nosičov energie prepočítané na rovnakú jednotku kWh a rovnakú úroveň dodávky, t.j. na výstupe z primárnych rozvodov :
Graf 1. Porovnanie cien pri ukončení rekonštrukcie ZT a.s., máj 2008
* sadzba elektriny na vykurovanie
Z grafu je zrejmé, že cena tepla z SCZT Zvolenskej teplárenskej, a.s. je konkurencieschopná, hlavným dôvodom priaznivej ceny je skutočnosť, že ZT využíva palivo z nižšou obstarávacou cenou (uhlie, drevné štiepky) a vie ho na svojom zariadení efektívne premeniť na koncové produkty, t.j. teplo a elektrinu.
Ekonomický potenciál dostupnosti biomasy pre energetické účely
Dostatok a dostupnosť biomasy (v požadovanej kvalite, množstve a za prijateľnú cenu) ako energetickej suroviny pre jej využitie v sektore energetiky z aspektu dlhodobého horizontu je kardinálnou otázkou pre každý investičný zámer. Biomasa sa v posledných rokoch dostáva z úrovne zaujímavej alternatívnej energetickej suroviny do úrovne atraktívnej až strategickej suroviny a následne aj akceptovaného paliva pre všetky typy užívateľov v priemyselnej i v komunálnej sfére. Čo je príčinou tohto neočakávaného záujmu o svojim spôsobom tradičnú energetickú surovinu – biomasu, ktorá sa teraz chápe ako obnoviteľný nosič energie (ONE)? Spotrebu primárnych energetických surovín a palív v rozvinutých krajinách sa stále nedarí významne znižovať. Fosílne palivá pritom tvoria rozhodujúci podiel na ich celkovej spotrebe. Zásoby fosílnych palív, ale najmä ropy a zemného plynu – v prípade SR aj hnedého uhlia, sa však rýchlo míňajú. Dôsledkom toho je neustále rastúca dovozná závislosť na importe týchto strategických komodít z politicky a ekonomicky často nestabilných regiónov. Európa i členské krajiny EÚ majú limitované možnosti pre hľadanie nových ložísk energetických surovín. Biomasa sa tak stáva základným „domácim“ nosičom energie aj v budúcnosti. Ďalším dôvodom prečo sa stále viac hovorí o ONE, je snaha vyspelých krajín znižovať riziká klimatických zmien v dôsledku antropogénnych aktivít. Procesy v energetike sú zodpovedné za podstatnú časť emitovaných skleníkových plynov, a to najmä emisií oxidu uhličitého (CO2). ONE sú svojou podstatou tzv. „nefosílnymi nosičmi“, to znamená, že pri ich použití nedochádza k nadprodukcii emisií skleníkových plynov, pretože sa spravidla jedná o uzavretý uhlíkový cyklus. V prípade použitia biomasy (napr. spaľovaním štiepok) sa v podstate do atmosféry uvoľňuje len také množstvo CO2, ktoré sa z atmosféry „odčerpalo“ pre vytvorenie – rast biomasy (dendromasy) v procese fotosyntézy.
Ďalším, a to veľmi podstatným faktom podčiarkujúcim dôležitosť ONE a predovšetkým biomasy, je snaha využiť časť pôdy (ktorá sa doteraz využívala pre klasickú poľnohospodársku produkciu, vrátane spustnutej pôdy) na pestovanie energetických plodín a produkciu tzv. energetickej biomasy. S tým potom súvisí aj vytváranie nových pracovných príležitostí – stabilizácia obyvateľstva na vidieku a zvyšovanie energetickej nezávislosti týchto oblastí a regiónov.
Štátna energetická koncepcia SR a priamo dokument Akčného plánu využívania biomasy na roky 2008 až 2013 hovorí, že biomasa má technický potenciál cez 160 PJ, čo v podmienkach SR predstavuje 20 % z hrubej domácej spotreby energie (celkovej ročnej spotreby energie SR). Aktuálny potenciál biomasy dosahuje ročne produkciu v energetickom vyjadrení 147 PJ, čo v prepočte len cez teplo (16,6 Eur.GJ-1) predstavuje čiastku 1,834 miliárd Eur bez DPH. K dispozícii je surovina, ktorá sa doteraz nevyužívala na potrebnej úrovni, ale bola a je skôr problémová aj vo vzťahu k životnému prostrediu ak zostáva v prírode nevyužitá.
Ekonomika spracovania potenciálnej energetickej suroviny na biopalivo a jeho využitie pre výrobu energie je predovšetkým závislá na vstupných cenách biosuroviny a investičných nákladoch vyžadovaných na technické zariadenie pre úpravu, skladovanie a konverziu biopaliva na požadovanú formu energie. Toto sú kľúčové faktory, ktoré najviac ovplyvňujú nákladovú kalkuláciu generovanej energie na báze alternatívneho biopaliva.
Poďakovanie: prezentovaná práca bola spracovaná a čiastočne financovaná v rámci projektu
BIO-HEAT / BIO-TEPLO “Informačná podpora využívania výmladkového lesa s krátkou rubnou dobou pre systémy centrálneho zásobovania teplom v strednej a východnej Európe”, zmluva č. IEE/09/890/S12.558326; spolufinancuje Komisia EÚ v rokoch 2010 – 2012. Autori príspevku sú povďačný Komisii EÚ za spolufinancovanie prác na projekte BIO-HEAT.
Text: Prof. Ing. Jozef Víglaský, CSc., Ing. Július Jankovský
Technická univerzita vo Zvolene / SK-BIOM
Pridať komentár
Aktuálne vydanie
Partnerské periodiká
Copyright © 2008 TechPark, o.z. | Všetky práva vyhradené | Realizácia: Webmax