Ekonomika provozu obecní výtopny na biomasu

Obnovitelné zdroje energie jsou důležitou součástí energetického mixu České republiky. Obnovitelným zdrojem energie s největším potenciálem je v ČR v současné době biomasa. Dosud nejvíce zastoupenými palivy pro provozy energeticky využívající biomasu je dřevní hmota a sláma obilovin. Vlivem prudkého nárůstu provozů využívajících tyto druhy paliva se zvláště kvalitní dřevní hmota ocitá prakticky na hranici vyčerpání. Důsledkem popsaného trendu je v posledních letech prudký nárůst ceny tohoto druhu paliva. Z potenciálně dostupných druhů biomasy je stále ještě ne zcela plně využívaným zdrojem energetické biomasy zemědělství, tudíž biomasa energetických plodin. Jak vyplývá z Akčního plánu pro biomasu, z celkové rozlohy zemědělské půdy České republiky (3,48 mil.ha) je při zajištění 100% potravinové soběstačnosti pro jiné využití včetně cíleného pěstování biomasy pro energetické účely k dispozici celkem 1,16-1,508 mil. ha.

Produkce a využití rostlinné biomasy jako obnovitelného zdroje energie umožňuje vytvořit v daném regionu nová pracovní místa v zemědělství, region učinit více energeticky soběstačným, výrobu energie decentralizovat. Energetická biomasa cíleně produkovaná na zemědělské půdě se především hodí k výrobě tepla v komunálních výtopnách. Těchto výtopen by mohlo být realizováno více, než doposud. Důvodem je skutečnost, že cílené pěstování energetických plodin pro přímé spalování není stále mezi zemědělci dostatečně známé a rozšířené.

Nákladovost výroby tepla

Biomasové výtopny, které vyrábějí teplo přímým spalováním bez současné výroby elektřiny, jsou svým charakterem velmi různorodé. Zahrnují zdroje schopné spalovat různé druhy biomasy a dosahují různých tepelných výkonů. Celkovou nákladovost výroby tepla zásadně ovlivňují investiční náklady a náklady na vstupní nakupované palivo. Investiční náklady zahrnují výstavbu kotelny, skladu paliva a CZT s výměníkovými stanicemi. Ekonomika výtopny je do značné míry ovlivněna ročním využitím zařízení a délkou jeho funkční životnosti. Obrázek 1 charakterizuje ceny tepla v závislosti na různých parametrech výtopny.

Výpočty modelují závislost ceny tepla na úrovni investičních nákladů na instalovanou kW (5, 10, 15 a 20 tis. Kč/kW tepelného výkonu zdroje), počtu provozních hodin (20, 40 a 60 tis. hodin) a ceně použitého paliva (75, 100, 150, 200 a 250 Kč/GJ). Ostatní doprovodné provozní náklady byly započítány ve výši 15-20 % celkových provozních nákladů. Diskontní sazba byla 7 %, předpokládaná životnost 20 let, průměrná celoroční účinnost výroby tepla 85 %; tmavě šedě jsou zvýrazněny ceny konkurenceschopné s cenami tepla ze zdrojů na uhlí, světle šedě pak ze zemního plynu. (míněno vyráběného průmyslově).

• Zdroje tepla s nízkými investičními náklady (do 5 tis. Kč/kW tepelného výkonu) představují zdroje, při jejichž instalaci bylo nutné investovat jen do strojního vybavení, mohou jimi být např. kotle pro domácnosti či zdroje většího výkonu nahrazující stávající zastaralé.
• Zdroje tepla s průměrnými investicemi (do 10 tis. Kč/kW) lze charakterizovat jako kotle na dřevní biomasu vyžadující si současně instalaci doprovodného strojního vybavení a určité omezené investice do doprovodných staveb (např. kotelna, skládka paliva).
• Zdroje tepla s nadprůměrnými měrnými investicemi (do 15 tis. Kč/kW) mohou představovat skupinu zdrojů na dřevní biomasu vyžadující významnější investice do doprovodného zařízení a staveb (např. akumulátor tepla, kotelna, skládka paliva, komín) či zdroje technologicky uzpůsobené na spalování náročnějších druhů biomasy (např. slámy).
• Zdroje tepla s nejvyššími náklady dle empirických zkušeností (do 20 tis. Kč/kW) budou koncipovány na spalování náročnějších druhů biomasy (sláma, seno) a vyžadující vedle vlastního technického vybavení kotelny, dále významnější investice do doprovodného zařízení a staveb.

Při dnes obvyklých cenách biomasy ve formě dřevní štěpky či balíkované nebo granulované nedřevní biomasy ze slámy či sena (cena paliva na patě zdroje 100 až 150 Kč/GJ) je možné při přiměřených investičních nákladech (max. 10-15 tis. Kč/kW) a/ nebo dostatečném využití instalovaného výkonu zdroje tepla (40 až 60 tis. provozních hodin za dobu životnosti) dosáhnout výrobních cen tepla mezi 200 až 450 Kč/GJ.

Jak cena paliva (resp. energie v něm obsažené), tak i měrné investiční náklady zdroje a roční využití jeho instalovaného výkonu mají na výslednou (nákladovou) cenu tepla výrazný vliv a jen částečně lze jejich dopad do ceny korigovat zlepšením některého ze dvou ostatních parametrů (např. je-li cena paliva na úrovni 250 Kč/GJ, i relativně nízká cena zdroje tepla a dostatečné využití jeho výkonu nezajistí nákladovou cenu tepla ve výše uvedeném rozmezí). Výrobní ceny tepla do výše 350 Kč/GJ lze přitom považovat za nejvyšší přípustné pro cenovou konkurenceschopnost s výrobními cenami tepla ze zemního plynu a lze je docílit cenami biomasy do 150 Kč/GJ a využitím zdroje s investičními náklady odpovídajícími standardu větších zdrojů (cca 10 tis. Kč/kW) po dobu alespoň 2 tis. hodin/rok po 20 let (či 15 let a využití zdroje 2,7 tis. hod/rok).

Ve výsledné výrobní ceně se rovněž promítá účinnost výroby tepla; navýšení v účinnosti o 5 % bodů (např. z 83 na 88 %) znamená úsporu palivových nákladů v rozmezí od necelých 5 Kč až po téměř 20 Kč v přepočtu na 1 GJ vyrobeného tepla (při cenách paliva od 75 až 250 Kč/GJ). Tento fakt je zásadní zejména u zdrojů s horší schopností výkonové regulace, jsou-li provozovány mimo své výkonové optimum a kdy navržený výkon zdroje neodpovídá reálné potřebě dodávek tepla.

Specifika centrálního zásobování teplem

Jednou z možností, jak zajistit ekologické a komfortní vytápění v obci, je výstavba centrálního zdroje tepla (CZT) na biomasu. Jednotlivé objekty v obci jsou napojeny na centrální kotelnu a každý z nich má samostatnou výměníkovou stanici, která umožňuje individuální regulaci i měření spotřeby odebrané energie. Náklady na výstavbu rozvodů tepla jsou vysoké, proto je důležitým kritériem hustota zástavby v obci. Občané napojení na CZT získají systém ústředního topení, který nevyžaduje žádnou obsluhu, žádnou práci s přípravou paliva, vynášením popela atd. Komfort je tedy stejný jako při elektrickém nebo plynovém topení. CZT je specifikem energetického hospodářství ČR. Systém tvoří teplárny, výtopny a částečně elektrárny s KVET a síť různě dimenzovaných horkovodů, parovodů a teplovodů spolu s hlavními a záložními energetickými zdroji. Centralizované dodávky tepla zůstávají, postupem doby se mění jen energetický mix paliva. Uhlí je nahrazováno plynem, v současné době i biomasou. Ke stejné změně dochází i u decentralizovaného zásobování teplem (DZT).

CZT je rozhodující pro dodávky tepelné energie pro panelová sídliště, bytové domy, instituce i pro průmyslové výrobní areály. Tento systém zajišťuje vysoké využití energie ve vstupním palivu, účinné ošetření emisí škodlivin. CZT je velmi důležitý článek energetického hospodářství ČR, jehož funkce by neměla být narušena. Klíčová úloha biomasy je mimo jiné v konkurenci lobby prodejců plynových kotlů, která výstavbou lokálních domovních plynových kotelen narušuje fungující soustavy CZT. Částečnou náhradou plynu biomasou se daří snížit cenu tepla konečným spotřebitelům. Biomasa může výrazně napomoci účinně omezit odpojování odběratelů od systémů CZT, využívajících zemní plyn tím, že sníží cenu tepla, dokáže nahradit uhlí a zároveň zachovat CZT s příznivou cenou. CZT má nižší produkci emisí než DZT, je lokalizovaná mimo obytnou zástavbu, využívá domácí paliva. Při rozhodování mezi CZT a DZT je třeba zvážit vliv a propočet opodstatněnosti obou systémů. Investice na zdroj, délku rozvodů – ztráty, nároky měření a regulace. Biomasa řeší zhoršující se perspektivu dlouhodobých dodávek hnědého uhlí, legislativní požadavky – emisní povolenky, emisní limity. Biomasa přispívá k podílu tuzemských vstupních paliv do CZT, zvyšuje energetickou nezávislost státu na dovážených palivech. Díky kontrolovanému spalování ve větším zařízení jsou celkové emise nižší, než by byly v případě individuálních topenišť. Ke zlepšení imisní situace přispívá i to, že výtopna má vyšší komín, než mají jednotlivé domy, takže rozptyl emisí je lepší. Z hlediska globálního oteplování nemá biomasa na rozdíl od plynu nebo jiných fosilních paliv žádný negativní vliv, neboť má nulovou bilanci CO₂.

Výtopny na biomasu = snížení závislosti na zemním plynu

Vhodným rozšiřováním sítě biomasových výtopen dochází ke snížení závislosti obcí a měst na zemním plynu. Zvyšuje se tím i celková energetická nezávislost státu na dovozu fosilních paliv. Toto je zvláště důležité v současné době, kdy se energetická krize nejeví již jen jako hypotetická.

Velmi efektivně lze nahrazením plynového kotle kotlem biomasovým tak, že se plynový kotel v obecní výtopně ponechá jen jako záložní zdroj a vedle něho se osadí kotel schopný spalovat biomasu, zejména dosud málo využívanou balíkovanou obilnou nebo řepkovou slámu, docílit snížení ceny tepelné energie pro odběratele.

Do jisté míry se tímto opatřením může zamezit množícím se případům odpojování objektů od CZT z důvodu vysoké ceny tepelné energie vyrobené z plynu. Cenu tepla pro odběratele je možné tímto opatřením stabilizovat. Nelze pominout ani přínos v podobě razantního snížení imisního zatížení obyvatelstva, pokud dojde k náhradě stávajících uhelných kotlů kotli biomasovými.

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu