Postřehy ze slovenské konference Vykurovanie 2025, část 2 ze 4

Přečtěte si také Postřehy ze slovenské konference Vykurovanie 2025, část 1 ze 4 Přečíst 1. část článku

IV. Kogeneračné zdroje energie

Účinnost kogeneračních jednotek

„Aktuálne dosahujú kogeneračné jednotky v rozmedzí výkonov 400 kWe až 4500 kWe na zemný plyn pri nastavení na emisie NOx = 500 mg/Nm³ pri 5 % O₂ elektrické účinnosti v rozmedzí 43 % až 45 %. Pri nastavení na NOx = 250 mg/Nm³ pri 5 % O₂ sú tieto hodnoty samozrejme nižšie. Pri dnešných cenách zemného plynu však už najmä u vyšších výkonov kogeneračných jednotiek vyvstáva otázka, či na zníženie emisií NOx nepoužiť selektívnu katalytickú redukciu NOx (ďalej len SCR) a zachovať vyššiu účinnosť kogeneračnej jednotky, t.j. je potrebné posudzovať prevádzkové náklady pri zvýšenej spotrebe zemného plynu voči vyšším investičných nákladom a prevádzkovým nákladom spojeným s SCR,“ doporučil zástupce společnosti Engul.

Důležitost multikriteriální analýzy

Analýza využití odpadních tepel z technologických chladičů v rafinérii Slovnaft posoudila více možností. „Výsledky pomocou metódy viackriteriálnej rozhodovacej analýzy ukazujú, že kompresné tepelné čerpadlá dosahujú najvyššiu energetickú návratnosť, finančné úspory a environmentálne prínosy, avšak pri zmene cenových pomerov sa stali nerentabilnými. Chemické čerpadlá na produkciu nízkotlakovej pary sa ukázali ako výhodnejšie v dlhodobom horizonte, zatiaľ čo Organický Rankinov cyklus dosahuje najnižšiu efektivitu, úsporu ročných emisií a zároveň aj najslabšie hodnotenie v rámci viackriteriálnej analýzy.

Chemické čerpadlá fungujú na základe fyzikálno-chemického cyklu, v ktorom sa využíva energia priamej a spätnej reakcie. Príkladom je využitie kyseliny fosforečnej. Chemické čerpadlá spotrebujú výrazne nižšie množstvo elektrickej energie v porovnaní s kompresnými čerpadlami. V súčasnosti dokážu produkovať paru až o teplote 210–220 °C.“

Provedená analýza byla založena na mnoha kritériích. Nelze hodnotit jen ekonomiku, ale i technologickou vhodnost, možnosti a náklady na využití získaného tepla, vliv na snížení emisí, změny cen energií atd.

Zásadní význam takové analýzy spočívá v tom, že její výsledky nezávisí na osobních preferencích. Bohužel, tento moderní nástroj, na jehož výsledcích lze založit významné úspory energií, se zatím plně nevyužívá, neboť se naráží na různé lokální zájmy atp.

V. Soustavy CZT

Možnosti zvýšení úspor tepla v dlouhých přivaděčích tepla o větších dimenzích

Ing. Róbert Štefanec a Ing. Eva Švarcová, PhD. analyzovali možnosti vedoucí k úsporám tepla optimalizací dimenzí a řešení tepelné izolace dlouhých přivaděčů tepla. Východiskem je důkladná analýza pro určení skutečných provozních teplot.

„Prvým a hlavným krokom pre zvýšenie úspory tepla a zníženie finančným investícii je správny návrh rozvodných potrubných trás tepelných napájačov. Do samotného návrhu vstupujú koncové pripájacie odberné miesta (tepelné výkony odberných miest), takisto dĺžky samotných trás potrubí, prevádzkový tlak v potrubnej sieti a v neposlednom rade teplotný spád teplonosnej pracovnej látky (teplota prívodnej a vratnej vody).“

I z relativně malého snížení teploty zpátečky může vyplynout možnost volit menší dimenzi potrubí. S tím souvisí nejen nižší investiční náklady, ale i snížení tepelných ztrát. Obvykle jde o potrubí světlosti nad DN300, dlouhá i několik kilometrů s životností alespoň třicet let.

Soustavy zásobování tepelnou energií jsou stále častěji doplňovány kogeneračními jednotkami, získávají atribut vysoce účinných soustav. A k tomu patří i energeticky nejúspornější řešení tepelných sítí.

Optimalizace provozu soustavy CZT

Provozovatel soustavy CZT má, jak ukázal Ing. Milan Štrba, MH Teplárenský holding a.s., možnost optimalizovat její provoz, pokud k tomu má motiv. Předpokladem je spolupráce s odběratelem tepla, při které se vzájemně odladí nastavení ekvitermní křivky. Například, pokud je na odběrové straně kombinace vytápění, vzduchotechniky a přípravy teplé vody, může být volba parametrů velmi významná.

„Pri dodržaní požadovanej tepelnej pohody realizovanou zmenou režimu prevádzky vetiev VZT sa v sledovanom období dosiahlo vychladenie primárnej spiatočky o 10 °C a primárny prietok klesol o cca 40 %. Zlepšenie vychladenia primárnej spiatočky a zníženie primárneho prietoku znamená zvýšenie efektivity prevádzky CZT.“

Problémy, kdy odběrová stanice má příliš velký výkon, který nelze optimálně regulovat, vznikají například následkem zateplení domů, odpojením některých odběratelů atp. Bez úprav stanice to pak nejde.

VI. Energetické zhodnocení odpadu

Teplo z odpadů – cesta k diverzifikaci zdrojů v teplárenství

Ing. Ladislav Halász, PhD. zdůraznil potenciál v energetickém využití nerecyklovaného komunálního odpadu. Nikdo nechce skládku, u které vždy hrozí neřízené znehodnocování životního prostředí. Neblahé zkušenosti jsou s provozem spaloven odpadů z historie. Zapomíná se na to, že nová spalovna musí splnit nejen jednorázově, ale trvale velmi přísné emisní limity i limity na následný proces nakládání s pevnými zbytky po spálení. Povinností je i trvalý monitoring emisí. Proto je likvidace nerecyklovatelných odpadů spalováním jedinou možností. Vyrobené teplo je běžně využitelné v sítích CZT.

Před spálením je nutné třídění

Ing. Robert Procházka, PhD., MBA, VÚMZ SK, zdůraznil, že do spalování nemůže být vkládán veškerý odpad, ale jen přetříděný. Zejména je důležité vytřídit látky, které by při spalování mohly produkovat životnímu prostředí velmi nebezpečné látky, které nelze ze spalin používanými technologiemi odstranit. Do třídění odpadů se prosazují automaticky pracující optické systémy, hyperspektrální, laserové aj. včetně využití AI.

Komunální odpad (KO) představuje velmi rozmanitou směs materiálů

• Plastový odpad (PKO) (zastúpenie ca 5 % v KO). Pre spracovanie PKO sa používajú mechanické a automatické systémy (Optické/rontgenové/laserové) pre mechanické vytriedenie plastov pre opätovné využitie v procese (R-recyklát / Regranulát) alebo pre prípravu TAP.
• Elektro a kovový / nekovový odpad (zastúpenie 1 % v KO). Pre spracovanie elektro odpadu alebo štandardného kovového/nekovového odpadu sa používajú kombinácie magnetického, nemagnetického a rontgenového vytriedenia, po jeho predošlom rozdrvení Využitie výstupov po jeho zhodnotení je napr. ako druhotná surovina pre zlievarenský priemysel.
• Papierový odpad (zastúpenie 3 % v KO). Papierový odpad sa spracúva optickými zariadeniami alebo ručným pretriedením a následným zlisovaním.
• Sklo (zastúpenie 2 % v KO). Spracúva sa prostredníctvom optických triediacich systémov na farebné a druhové triedenie. Využitie výstupov ako recyklát pre opätovné spracovanie bez R-degradácie výsledného produktu.
• Textil (zastúpenie 1 % v KO).
• Organický odpad (zastúpenie 18 % v KO). Organický odpad obsiahnutý v ZKO je potreba oddeľovať a spracovávať samostatne.
• Zmesový a veľkorozmerový komunálny odpad (70 % z KO). Zmesový KO je najpočetnejšou časťou KO a jeho podiel je najmenej spracovávaný, keďže končí prevažne na skládkach alebo v lepšom po rozdrvení v spaľovniach. To sa v súčasnosti legislatívne mení v časovom nastavení pre míľniky r. 2027 a r. 2035, kedy má klesnúť podiel skládkovania na 10 % a podiel jeho recyklovania až na 65 %.
• Ostatné časti KO a NO (ca 1–2 % z KO). Zvyšné formy odpadu (dnes zatiaľ nezhodnotiteľné) a nebezpečný odpad sú spracovávané v autoklávoch) a následne sa umiestňujú na skládky odpadu alebo v spaľovniach s upraveným systémom spaľovania.

Predikce emisí při energetickém využití odpadu

Autorský kolektiv Žilinská univerzita v Žiline, Výskumné centrum, Strojnícka fakulta, prezentoval příklad softwareového modelování budoucích emisií CO, NOx a tuhých znečisťujících látek (TZL) při energetickém využití pelet s příměsí jednorázových roušek a respirátorů FFP2. Model je založen na vícenásobné lineární regresi. Posuzovány byly emise z pelet vyrobených ze smrkových pilin s podílem 2 %, 3 %, 10 %, 20 % a 50 % obsahu tvořeného drtí z roušek a respirátorů. Model ukázal, že predikce, po doplnění o další parametry ve vztahu ke konkrétním vlastnostem uvažovaných zařízení, může pomoci při optimalizaci návrhu.

Nové projekty spaloven

Kamil Szymik, International Project Manager for Waste to Energy Projects hovořil mimo jiné o projektu spalovny odpadů v Neratovicích, ČR, kde se projektuje kapacita pro spalování 160 000 tun odpadů ročně s tepelným výkonem 50 MWt.

Kotel na pevná paliva pro domácnost bez připojení na síť

Jednou z možností, jak zvýšit účinnost u kotlů na pevná paliva pro domácnosti je „samovýroba“ elektřiny k pohonu ventilátorů, čerpadla a řídicí elektroniky. Na VUT v Brně, Energetický ústav, vyvinuli termoelektrický modul vložený do kotle s výkonem, který umožnil provozovat kotel bez závislosti na elektřině ze sítě. Elektrický příkon upravené konstrukce kotle byl snížen na cca 23 Watt. Kombinace termoelektrický modul, MPPT, baterie a střídač na 230 Volt ukázaly provozuschopnost při splnění požadavků ekodesignu.

Vodík a samozásobitelnost rodinného domu energií

Dům, který ke svému provozu nepotřebuje připojení na jakýkoliv vnější zdroj energie a ani paliva je snem všech. Jedna z cest k tomuto cíli vede přes elektřinu z fotovoltaických panelů na střeše domu a uložení aktuálně nevyužitelných přebytků elektřiny do vodíku. Ing. Karel Borovec, PhD., VŠB – TÚ Ostrava, Centrum energetických a environmentálních technologií CEET, Výzkumné energetické centrum, se ve své přednášce zaměřené na měření čistoty vodíku mj. zmínil i o experimentálním řešení takového domu, na kterém v rámci své činnosti pracují.

VII. Sluneční energie

Nulové emise CO₂

Podle evropské legislativy mají být od 1. 1. 2028 nové veřejné budovy stavěny s nulovými emisemi CO₂. Jedna z cest k tomu vede přes optimalizované architektonické řešení budovy uzpůsobené instalaci co největší plochy fotovoltaických elektráren a optimalizaci spolupráce všech spotřebičů energie v budově, tedy optimální energetický management.

Bateriová úložiště

Význam možnost si uložit fotovoltaicky vyrobenou elektřinu na pozdější dobu roste. Vedle toho však bateriová úložiště, především v průmyslu, stále častěji plní i jiné úlohy, uvedl Radim Gabriš, FENIX Group. Vedle snížení spotřeby elektřiny v době její vysoké spotové ceny jde o redukci odběrových špiček, stabilizaci dodávky elektřiny pro bezpečný provoz elektronicky řízených zařízení, kompenzaci jalové složky elektřiny aj. Návratnost se může pohybovat i okolo 3 až 4 let při zapojení do služeb pro vyrovnávání rovnováhy v síti.

Zásobníky pro teplou vodu a fotovoltaika

Variantou odložení spotřeby fotovoltaické elektřiny na pozdější dobu jsou zásobníky pro přípravu teplé vody. Při jejich výběru je žádoucí věnovat pozornost energetickému štítku zásobníku. Pokud je využita nakupovaná elektřina, je nejúspornější zásobník s integrovaným tepelným čerpadlem. V případě vlastní výroby elektřiny lze uvažovat i o méně úsporném řešení. Nicméně, nejúspornější zásobníky s tepelným čerpadlem, které mají příkon i na úrovni cca 250 Watt, lze provozovat i při malých výkonech fotovoltaiky, uvedl Ing. Bohumil Plachý, Ariston CZ s.r.o.

VIII. Tepelná čerpadla

Trendy prodejů vytápěcích zařízení v SR

„V roku 2023 v predaji na Slovensku dominovali tepelné čerpadlá na 97 % do výkonov 20 kW,“ uvedl doc. Ing. Peter Tomlein, PhD., SZ CHKT. „Zatiaľ čo v roku 2022 sa na Slovensku predalo 12 100 tepelných čerpadiel vzduch/voda, v roku 2023 predaj klesol o 16 % na 10 171. Vyzdvihnúť treba, že aj keď predaj v roku 2022 medziročne klesol, v roku 2024 opäť rástol a celkový trend predaja je dlhodobo rastúci.“ Níže uvedený graf (zdroj BRG) porovnává slovenské prodeje kotlů a tepelných čerpadel v letech 2008–2023 a modeluje trend do roku 2028.

Prodej tepelných čerpadel silně ovlivňuje poměr ceny elektřiny k ceně energie z plynu. Orientačně se poměr v Evropě pohybuje od 1,5 do 3,5. Tomu odpovídají i různý růst či pokles prodejů TČ.

Porovnatelnost statistických údajů znehodnocuje skutečnost, že v některých zemích do prodejů zahrnují i tepelná čerpadla vzduch-vzduch, v jiných ne.

Pokračuje třetí částí.