Uplatnění biomasy v obecní kotelně

Výstavba obecních kotelen a energetických center na využívání rostlinných surovin zaznamenala na konci devadesátých let značný nárůst. Většina tehdy vybudovaných zařízení byly originály, které bylo mnohdy možné označit za prototypy. Přesto většina těchto center budovaných z historického hlediska v minulém tisíciletí stále funguje a plní svůj účel. To platí nejen o technologiích od zahraničních dodavatelů, ale i o těch která byla navržena a vyrobena v České republice.

Na první pohled by se mohlo zdát, že je problematika energetického využívání rostlinných surovin z technického hlediska dávno vyřešena, přesto si v souvislosti s biomasou v uplynulých letech na nejrůznějších projektech ,,vylámal zuby“ mnohý projektant, investor i provozovatel, o politicích nemluvě. Podle dostupných údajů (www.calla.cz) bylo v ČR v roce 2000 přibližně 130 větších spalovacích zařízení na rostlinnou biomasu s celkovým instalovaným výkonem asi 170 MW.  K výrobě tepla pro obce, nebo jejich části sloužilo 25 provozoven s celkovým instalovaným výkonem 44 MW a většina z nich byla uvedena do provozu po roce 1990. Zbylý podíl tvořila především zařízení určená pro vytápění, případně dodávky technologického tepla pro výrobní podniky, kanceláře, ubytovací zařízení atd.

 

Řešení musí splňovat požadavky zákazníků

Zařízení, která jsou na obecní úrovni využívána k výrobě energie, pracuji v různých typech a v nejrůznějších modifikacích. Na základě požadavků provozovatele se liší nejen instalovaným výkonem, ale i typem používaného paliva, dispozičním řešením provozovny, včetně logistického zabezpečení.

Instalovaný výkon provozoven na úrovni obcí se pohybuje od desítek kW až do zhruba 10 MW, přičemž zařízení s vyšším instalovaným výkonem jsou vedle výroby tepla využívána i k výrobě elektrické energie. O celkové koncepci provozu rozhoduje potenciál odběratelů energie, a dále druh a kapacita dostupných zdrojů paliva.

 

Budování obecních kotelen mělo svá úskalí

Jako modelový příklad kotelny vybudované pro menší obec může posloužit Bioenergetické centrum ve Velkém Karlově. Postaveno a uvedeno do provozu bylo v letech 1999 – 2001. Provozovatelem bioenergetického centra, které slouží k centrálnímu vytápění, byla od začátku obec.

V době plánování výstavby byl počet obyvatel obce 432. Počet rodinných domků byl 124 (dále jen RD) při rozloze katastru 1349 ha. Průměrné roční teploty lokality jsou okolo 9 °C. Většina potřeby tepla pro RD i objekty obce byla před vybudováním bioenergetického centra zajišťována lokálním či etážovým vytápěním na hnědé uhlí.

V průběhu přípravy projektové části řešení byla vedle zajištění finančních prostředků důležitým krokem osvěta mezi občany obce. Častým argumentem ze strany potenciálních uživatelů bylo tvrzení, že dané zařízení nevytopí jejich dům, nebude dostatečně spolehlivé, nebudou moci zatopit kdykoliv, bude vyšší cena za teplo apod. Protiargumentem zastánců centrálního vytápění bylo porovnání cen plynu a biomasy a zejména jejich plánovaný budoucí vývoj ve vztahu k tehdy plánované deregulaci cen plynu, a v souvislosti s plánovaným vstupem České republiky do EU. Dnes, coby pověstní generálové po boji, již víme, že vývoj cen plynu měl v uplynulých deseti letech skutečně výrazně rostoucí trend, ale bohužel náklady na pořízení biomasy a její dopravu rovněž nezůstaly ani zdaleka v cenových relacích roku 1999.

Pro instalaci centrálního tepelného zdroje byla využita nepoužívaná část stávající základní školy. V sousedství objektu byl vybudován provozní sklad paliva jako nový objekt, dále příjezdová komunikace a potřebné manipulační plochy.

V kotelně byl nainstalován teplovodní kotel TFS – 1000 (výrobce TRACTANT FABRI Kolín) o výkonu 1000 kW určený pro spalování slámy, který slouží jako hlavní zdroj pro vytápění. Jako záložní zdroj s možností zapojení při odběrových špičkách byl nainstalován teplovodní kotel na LTO typ PAROMAT – SYMLEX o výkonu 460 kW. Součástí řešení  energetického centra jsou akumulační nádrže s rozvodným a plnícím potrubím.

Provozní sklad je vybaven dopravníkem slámy s rozdružovacím zařízením a s pneumatickým vkládacím zařízením do kotle.  Pro případ zpětného vznícení slámy je sklad oddělen ohnivzdornou stěnou a ochranou vkládacího zařízení proti prohoření.

 

Spotřeba paliva – metody stanovení a výsledky

Pro větší přehled o toku materiálu a energií bylo několik let sledováno množství spotřebované slámy a její energetický obsah pomocí stanovení výhřevnosti podle ČSN ISO 1928. Výhřevnost byla určena výpočtem pomocí vlhkosti a laboratorně stanoveného spalného tepla. Spalné teplo paliva bylo stanoveno kalorimetrickou metodou v agrolaboratoři Výzkumného ústavu zemědělské techniky, v.v.i. a množství spotřebovaného paliva počtem spálených balíků v jednotlivých měsících při známé hmotnosti balíku.

Průměrná výhřevnost paliva byla 15,5 MJ/kg. Vzhledem k využití tepla pro vytápění rodinných domků a obecních budov je ve Velkém Karlově spotřeba bioenergetických surovin sezónní záležitostí. Centrum slouží k vytápění a produkci teplé vody. V letních měsících je tedy jeho činnost minimální, z pohledu využívání slámy nulová. Na obrázku je graficky znázorněná spotřeba paliva v jednotlivých měsících roku ve vztahu k průměrné venkovní teplotě.

 

 

Závěr

Energetické centrum ve Velkém Karlově je v provozu deset let. Při instalovaném výkonu teplovodního kotle 1 MW bylo v tomto centru dosud spotřebováno téměř 5 tisíc tun slámy. Uvažujeme-li průměrný výnos slámy pět tun na hektar (u mnoha druhů a odrůd takový výnos není), je nutné mít pro každý rok k dispozici alespoň 100 ha vhodných sklizňových ploch. V zájmu zachování organické hmoty v půdě nelze pochopitelně odebrat veškerou slámu pro energetické účely každoročně, a tak v závislosti na osevním postupu, místních klimatických podmínkách a dalších aspektech je nutné skutečnou potřebnou plochu úměrně zvýšit.

Dalším faktem je, že spálením daného množství slámy vzniklo přibližně 200 tun popele, který byl částečně využit jako surovina při výrobě cihel, ale část byla uložena na skládce.

Z uvedených skutečností vyplývá, že v oblasti obnovitelných zdrojů energie, komunální úroveň nevyjímaje, lze jen stěží nalézt řešení, které by nemělo negativní stránky, ale 10 let provozu a 250 tisíc GJ tepla vyrobeného a využitého ve Velkém Karlově je důkazem, že rozumná řešení mohou být přijatelná pro všechny zúčastněné, aniž by bylo nutné zdobit krajinu ,,moderními“ antropogenními prvky jako jsou například šedé plochy na bázi křemíku.

 

(V příspěvku jsou publikovány výsledky řešení výzkumného záměru  VZ MZE0002703101 Výzkum nových poznatků vědního oboru zemědělské technologie a technika s aplikace inovací oboru do zemědělství České republiky. Děkuji obci Velký Karlov za vstřícnost při poskytování informací.)

 

Autor: Ing. Jiří Souček, Ph.D., Výzkumný ústav zemědělské techniky Praha, v. v. i.

Celý článek vyšel v čísle 12/10 časopisu Komunální technika 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *