Územní energetická koncepce statutárního města Teplice II. etapa

Transkript

1 Obsah: Seznam obrázků: Seznam tabulek: II.1 Stanovení cílů a priorit ÚEK II.2 Popis metodiky sběru a využití dat II.2.1 O programu GEMIS II.2.2 Technické parametry GEMIS II.3 Návrh energetických scénářů II.4 Vyhodnocení přínosů a dopadů scénářů II.4.1 Vyhodnocení scénářů ÚEK z technicko-energetického hlediska II.4.2 Vyhodnocení scénářů ÚEK z environmentálního hlediska II.4.3 Vyhodnocení scénářů ÚEK ze sociálního hlediska II.4.4 Vyhodnocení variant ÚEK z ekonomického hlediska II.5 Komplexní vyhodnocení variant rozvoje územního energetického systému města Seznam obrázků: Obrázek 1 Vliv na spotřebu primární energie Obrázek 2 Vliv na produkci emisí Obrázek 3 Jednotlivé scénáře z hlediska snížení produkce CO 2 ekvivalentu vs. SO 2 ekvivalentu Obrázek 4 Vliv na produkci emisí CO Obrázek 5 Vlivy na zaměstnanost Obrázek 6 Celkové investiční vícenáklady Obrázek 7 Náklady Obrázek 8 Jednotlivé scénáře z hlediska snížení externích nákladů při vynaložení investičních nákladů Obrázek 9 Jednotlivé scénáře z hlediska snížení celkových nákladů při vynaložení investičních nákladů Seznam tabulek: Tabulka 1 Vliv na produkci emisí Tabulka 2 Prostá a prostá společenská návratnost jednotlivých scénářů dle využití dostupných dotací

2 II.1 Stanovení cílů a priorit ÚEK Cíle ÚEK statutárního města Teplice jsou stanoveny v souladu s principy, cíli a zásadami udržitelného rozvoje, ÚEK Ústeckého kraje a Státní energetické koncepce České republiky. ÚEK vytváří podmínky pro další rozvoj energetického systému města, který bude podporovat šetrné hospodaření s přírodními zdroji energie. Hlavní cíle: snižování měrné spotřeby energie (důraz na úspory energie a její efektivní využití), snížení výdajů za nákup energie (ochrana proti důsledkům zvyšování cen energie), nahrazování fosilních zdrojů obnovitelnými zdroji energie, snížení negativních dopadů energetiky města Teplice na životní prostředí, zvýšení strategické bezpečnosti energetické infrastruktury. Vedlejší cíle: dosažení vyváženého hospodářského, kulturního a vzdělanostního růstu regionu, rozvoj technické infrastruktury, vytvoření nových pracovních míst. Role místní samosprávy při řízení a rozvoji nakládání s energiemi jsou: má odpovědnost za rozvoj území a za správu obecního majetku a může ovlivňovat jiné subjekty (občany, podnikatele, zemědělce apod.), využívá různé koncepční dokumenty (Územní energetická koncepce, Územní plán apod.) a programy (Program odpadového hospodářství apod.) na úrovni obce i kraje, má zájem o udržitelný regionální rozvoj, včetně rozvoje energetiky, disponuje pracovníky odpovědnými za rozvoj (pracovníci útvarů rozvoje, územní odbory, stavební úřady), má potenciál pro napojení na národní a evropské programy, zejména v oblasti energetiky a životního prostředí, má zájem o nové technologie. 58

3 Opatření Územní energetické koncepce budou specifikována v rámci stanovení energetického managementu města a budou zaměřena především na: Snižování výdajů za nákup energie, resp. ochranu proti důsledkům zvyšování cen energie. Snižování spotřeby energií a zvyšování účinnosti užití energie zaměřené na zlepšení životního prostředí i kvality technického prostředí. Zvyšování využití obnovitelných zdrojů energie, které významně přispívá k udržitelnosti rozvoje a zlepší podmínky života, a to zejména na venkově. Snižování ztrát a zvyšování spolehlivosti sítí, obnovou a hospodárný rozvoj sítí, čímž se zlepší stav technické infrastruktury. Zvyšování využití decentralizované kombinované výroby elektřiny a tepla, kterým se posílí schopnost zachování základních funkcí území města i v případě možných krizových situací v zásobování energiemi. Částečnou změnu palivové základny pro systém CZT a tím dosažení větší cenové stability z dlouhodobého hlediska. Zvýšení informovanosti obyvatel o možnostech využití obnovitelných zdrojů energie a úsporách energie, čímž se buduje znalostní občanská společnost, zvyšuje se kvalita sociálního prostředí a rozvoj lidských zdrojů. Priority města Teplice v rámci rozvoje energetického systému města jsou následující: 1) Podpora realizace energeticky úsporných opatření v objektech v majetku města (tepelná ochrana budov) s cílem zmírňovat důsledky zvyšování cen energií. Zpracování energetických auditů a realizace jimi navržených opatření. 2) Zachování stávajícího systému CZT. 3) Využít potenciál pro realizaci kogenerace u kotelen v lázeňských domech. 4) V místech, která nejsou napojena na síťové zásobování energiemi (CZT, plyn), by mělo být podporováno využití technologií šetrných k životnímu prostředí a lokálních obnovitelných zdrojů (výměna nevyhovujících kotlů, biomasa, solární energie, apod.). Možné varianty rozvoje jsou popsány v rámci popisu energetických scénářů v následujících kapitolách tohoto dokumentu. 59

4 II.2 Popis metodiky sběru a využití dat Modelování energetických scénářů bylo provedeno bilančním modelem GEMIS na základě všech získaných dat, která jsou uvedena v I. etapě dokumentu (analytické části). Tato data byla získána ze statistik Českého statistického úřadu, evidencí REZZO Českého hydrometeorologického úřadu, údajů Odboru dopravy a životního prostředí Magistrátu města Teplice, údajů jednotlivých dodavatelských společností (Severočeská energetika a. s., Severočeská plynárenská a. s., United Energy a. s.), údajů Státního fondu životního prostředí a České energetické agentury o podpořených energetických projektech aj. Na základě takto získaných dat byly nadefinovány jednotlivé scénáře možného vývoje energetického systému města a ty byly podrobeny analýze a vyhodnocení výsledků. Jako nástroj environmentální a ekonomické analýzy byl využit software s českou environmentální, energetickou a ekonomickou databází energetických a dopravních procesů GEMIS. II.2.1 O programu GEMIS 4.3 Program GEMIS (Global Emission Model for Integrated Systems) je integrovaný lineární bilanční počítačový program, který vyvinul v roce 1987 Öko-Institut v Darmstadtu (SRN) společně s Vysokou školou v Kasselu na zadání Hessenského ministerstva životního prostředí. Tento model je využíván ve 20 zemích OECD a 30 rozvojových zemích. Jedná se o počítačový program pro analýzy produkce škodlivých emisí a odpadů a nákladové analýzy metodikou vyhodnocení životního cyklu výrobků a služeb LCA (Life Cycle Assessment). Analýza životního cyklu je metoda přibližného hodnocení, identifikace a porovnání environmentální zátěže produktů a služeb založená na konceptu životního cyklu. Základem programu je rozsáhlá databáze produktů a procesů, z nichž lze vytvářet různé scénáře. GEMIS umožňuje modelovat úplný zásobovací řetězec, tedy sestavovat a propojovat technologické procesy a specifikovat jejich technologické, environmentální a ekonomické parametry. Tyto parametry je pak pomocí GEMIS možno vyhodnotit pro každý proces jednotlivě nebo v souhrnu za celý procesní řetězec, či skupinu procesů (například energetický systém obce, kraje, apod.). Výstupem modelu jsou jednak kvantitativní, jednak kvalitativní údaje. Kvantitativní výstupy jsou následujícího charakteru: 1. Energetická bilance GEMIS vyhodnocuje kumulativní spotřebu primární energie v průběhu celého procesního řetězce (za celý životní cyklus). GEMIS poskytuje přehled o spotřebě jednotlivých druhů paliv a surovin. Přitom lze rozlišovat obnovitelné a neobnovitelné zdroje primární energie. 60

5 2. Environmentální dopady GEMIS vyhodnocuje vlivy procesů na životní prostředí - počítá emise škodlivých plynů (SO 2, NO x, CO, VOC, tuhých látek), skleníkových plynů (CO 2, CH 4, N 2 O aj.), produkci tuhých a kapalných odpadů i potřebu zastavěné plochy pro umístění daného procesu. GEMIS tedy umožňuje identifikaci a kvantifikaci látek, které způsobují skleníkový efekt, které způsobují acidifikaci prostředí a které jsou možnými prekurzory přízemního ozónu. Vliv těchto látek je sumarizován a přepočítáván na souhrnné indikátory (ekvivalenty CO 2, TOPP a SO 2 ). 3. Ekonomické údaje GEMIS umožňuje výpočet finanční náročnosti jednotlivých částí životního cyklu a vyhodnocení ekonomických nákladů pro jednotlivé variantní scénáře a to v členění na investiční náklady, fixní provozní náklady, variabilní provozní náklady a palivové náklady. S použitím ocenění jednotlivých druhů znečišťujících látek a odpadů lze získat i vyčíslení tzv. externích nákladů, které daný proces způsobuje. 4. Zaměstnanost Pomocí GEMIS lze také získat údaje o přímé a nepřímé zaměstnanosti, tj. o počtu pracovních míst, které daný proces vytváří. II.2.2 Technické parametry GEMIS GEMIS je veřejně přístupný a volně šiřitelný software. Lze s ním pracovat v prostředí Windows 9x/2000/ME/XP nebo Win-NT 4.0. Vyžaduje paměť minimálně 16 MB RAM a 20 MB pevného disku. Při práci s Windows 95 musí být nainstalován Explorer verze 4.0 nebo vyšší a fonty se symbolem Eura. S GEMIS lze pracovat ve více jazycích, a to v angličtině, němčině a češtině. Kompletní informace o programu GEMIS jsou uveřejněny na webové stránce kde je možné tento program zdarma stáhnout. Tamtéž je k dispozici také nejnovější manuál k programu. Manuál v češtině je dostupný na internetových stránkách České energetické agentury ( která je od roku 1998 garantem využívání programu GEMIS v ČR. Nejaktuálnější českou databázi a manuál lze také získat na CityPlan je organizací pověřenou jejich pravidelnou aktualizací. Bližší informace o výpočtovém programu a databázi GEMIS a pořádaných školeních podá: Prof. Ing. Jan Karták, DrSc. CITYPLAN spol. s r.o. Jindřišská Praha 1 tel.: fax: energetika@cityplan.cz 61

6 II.3 Návrh energetických scénářů Předkládáme modelování scénářů, které popisují jednotlivé varianty ÚEK včetně ho stavu. Navržené scénáře jsou vytvořeny modelem GEMIS 4.3 na základě aktualizované české databáze pro rok 2006 (podrobné informace o modelu jsou uvedeny v předchozí kapitole). Cílem tohoto modelování je zjistit možnosti každé varianty ÚEK z hlediska snížení negativních vlivů na životní prostředí (produkce emisí a odpadů), z hlediska snížení spotřeby primární energie (hodnocení celého životního cyklu LCA) a z hlediska finanční náročnosti. Modelování (tedy scénáře v GEMISu) slouží k ilustrování stavu po realizaci projektů v rámci navržených variant ÚEK a s tím spojených přínosů. Modelové scénáře jsou následující: 1. Scénář - stávající stav dle REZZO1, 2, 3; 2. Scénář přirozeného vývoje - vývoj energetického systému bez vnějších zásahů; 3. Scénář cíleného rozvoje - vývoj energetického systému při vnějším zasahování; 4. Scénář intenzifikační - maximální podpora obnovitelných zdrojů, úspor energie a nejlepších dostupných technik (BAT). Scénář přirozeného vývoje modeluje zachování stávajícího zásobování teplem z elektrárny Ledvice, výtopny Proboštov a dalších zdrojů CZT. Oproti mu stavu je zde modelována navíc realizace úsporných opatření s přínosem MWh ušetřené energie, tzn. zateplení odpovídající ploše cca bytů. Scénář cíleného rozvoje také předpokládá zachování stávajícího zásobování teplem z elektrárny Ledvice, výtopny Proboštov a dalších zdrojů CZT. Současně modeluje snížení spotřeby tepla díky realizovaným opatřením tepelné ochrany budov s úsporou MWh. Dále tento scénář počítá s instalací kogenerační jednotky v 1 lázeňském domě. Scénář intenzifikační maximálně podporuje obnovitelné zdroje, úspory energie a použití nejlepších dostupných technik (BAT). Scénář předpokládá zachování stávajícího systému CZT z elektrárny Ledvice, výtopny Proboštov a menších kotelen systému CZT. Zahrnuje snížení spotřeby tepla díky realizovaným opatřením tepelné ochrany budov s úsporou MWh. Dále je počítáno s instalací tří kogeneračních jednotek u kotlů v lázeňských domech a se změnou paliva z uhlí na biomasu u malých domovních kotlů. V rámci tohoto scénáře byla alternativně řešena možnost využití velkoplošných solárních systémů na přípravu teplé užitkové vody a přitápění (Scénář intenzifikační se solárem - modelově řešeno 20 velkoplošných instalací na objektech v území města). 62

7 II.4 Vyhodnocení přínosů a dopadů scénářů Užitím výpočtového modulu lze graficky nebo číselně sledovat typické dopady jednotlivých navrhovaných variant ÚEK. Jednotlivé dopady je možné v modelu GEMIS vyhodnotit dle čtyř základních hledisek: 1. technicko-energetické hledisko zahrnuje bilanci energie a bilanci paliv, 2. environmentální hledisko zahrnuje plynné emise, skleníkové plyny a odpady, 3. sociální hledisko zahrnuje vliv na zaměstnanost, 4. ekonomické hledisko zahrnuje náklady. II.4.1 Vyhodnocení scénářů ÚEK z technicko-energetického hlediska Využití obnovitelných zdrojů se u jednotlivých scénářů příliš neliší, neboť v podmínkách statutárního města Teplice, kde téměř celé město je plynofikováno a většina dodávek tepla je realizována systémem CZT, jsou možnosti ekonomicky zdůvodněného rozvoje využívání OZE velmi omezené. Pokud to umožní památková ochrana objektů, je možné na střechy vhodných objektů instalovat solární kolektory. Tento případ řeší 5. scénář intenzifikační se solárem. (Například ve městě Kladno byly instalovány solární kolektory pro předehřev TUV ve výměníkových stanicích). Naopak velké možnosti jsou v Teplicích na poli zvyšování účinnosti technologií, jde především o realizaci úsporných opatření (tepelné ochrany budov), v omezené míře pak možnost zavedení kogenerace v lázeňských domech. Vlivem těchto opatření dojde v budoucnu k poklesu celkové spotřeby zdrojů energie. Obrázek 1 Vliv na spotřebu primární energie MWh přirozeného vývoje cíleného vývoje intenzifikační intenzifikační se solárem obnovitelný neobnovitelný

8 II.4.2 Vyhodnocení scénářů ÚEK z environmentálního hlediska Jak je patrné z následující tabulky a obrázků, hodnoty emisí jednotlivých scénářů klesají vlivem úsporných opatření, zvyšování účinnosti technologií a zavedení kogenerace. Podmínky města Teplice však neskýtají příliš možností, jak emise významně snížit. Obrázek č. 3 znázorňuje trend poklesu emisí SO 2 ekvivalentu a CO 2 ekvivalentu. Je z něj zřejmé, že nejnižších emisí bude dosaženo realizací čtvrtého a pátého intenzifikačního scénáře. Realizací navrhovaných scénářů dojde ke snížení všech významných emisí znečišťujících látek, jako jsou SO 2, NO x, CO, NMVOC a prachu, ale také ke snížení emisí skleníkových plynů, především CO 2 (viz obrázky č. 2 a 4). Tabulka 1 Vliv na produkci emisí Scénář [t] CO 2 SO 2 NO x prach CO NMVOC přirozeného vývoje cíleného vývoje intenzifikační intenzifikační se solárem Obrázek 2 Vliv na produkci emisí tuny přirozeného vývoje cíleného vývoje intenzifikační intenzifikační se solárem TOPP-ekvivalent NOx SO2-ekvivalent SO2 CO NMVOC prach 64

9 Obrázek 3 Jednotlivé scénáře z hlediska snížení produkce CO 2 ekvivalentu vs. SO 2 ekvivalentu CO 2 ekv [t] SO2 ekv [t] cíleného vývoje intenzifikační se solárem přirozeného vývoje intenzifikační Obrázek 4 Vliv na produkci emisí CO 2 tisíce tun CO2-ekvivalent CO přirozeného vývoje cíleného vývoje intenzifikační intenzifikační se solárem 65

10 II.4.3 Vyhodnocení scénářů ÚEK ze sociálního hlediska Všechny tři modelové scénáře jsou z hlediska zaměstnanosti víceméně rovnocenné. U intenzifikačních scénářů souvisí pokles se snížením spotřeby tepla, snížením potřeby uhlí na jeho výrobu, tedy snížením nároků na obsluhu. Obrázek 5 Vlivy na zaměstnanost přirozeného vývoje cíleného vývoje intenzifikační intenzifikační se solárem nepřímé vlivy přímé vlivy II.4.4 Vyhodnocení variant ÚEK z ekonomického hlediska Obrázek č. 6 znázorňuje investiční vícenáklady, které znamenají výši vynaložených prostředků do energetického systému za 20 let ve srovnání se stávajícím stavem. Nejvyšší investiční vícenáklady si vyžádají čtvrtý a pátý scénář (intenzifikační), jelikož počítají s rozvojem tepelné ochrany budov, s instalacemi nových kogeneračních zařízení a se změnou paliva z uhlí na spalování biomasy u domovních kotlů; pátý scénář také s 20 instalacemi velkoplošných solárních kolektorů. Naopak tyto dva scénáře mají nejnižší externí náklady, které vyčíslují cenu za odstranění emisí. Intenzifikační scénáře jsou totiž maximálně ekologické a nejméně zatěžují životní prostředí. Snížení externích nákladů nejlépe ukazuje obrázek č. 8, ze kterého je patrné, jak vysoké investiční náklady je nutné vynaložit na zamezení externalit. Roční podíly investičních, fixních, variabilních a palivových nákladů uvádí obrázek č. 7. Do těchto nákladů jsou také zahrnuty náklady na úsporná opatření, jejichž výše je značně proměnlivá a lze ji značně snížit získáním dotace či jiné finanční podpory. Díky úsporným opatřením, včetně příspěvku zavedení kogenerace a prodeji vyrobené elektřiny do sítě, jsou výsledné celkové náklady nejnižší u intenzifikačních scénářů. Tyto dva scénáře mají také nejnižší palivové náklady z důvodu vyššího využití obnovitelné energie (biomasa, solární kolektory). 66

11 Obrázek 6 Celkové investiční vícenáklady miliony CZK přirozeného vývoje cíleného vývoje intenzifikační intenzifikační se solárem Obrázek 7 Náklady Mi přirozeného vývoje cíleného vývoje intenzifikační intenzifikační se solárem externí palivové variabilní fixní investiční

12 Následující obrázky ukazují investiční náročnost jednotlivých scénářů. Plnobarevné značky zastupují hodnoty nákladů bez využití dotací, obrysové značky popisují hodnoty nákladů se zahrnutím dotací. Z obrázku je patrné, že využití finanční podpory značně sníží náklady na eliminaci externalit (externí náklady) a významně se tak zkrátí návratnost vložených investic. Obrázek 8 Jednotlivé scénáře z hlediska snížení externích nákladů při vynaložení investičních nákladů Investiční vs. externí náklady externí [miliony CZK] investiční [miliony CZK] cíleného vývoje intenzifikační se solárem přirozeného vývoje intenzifikační 68

13 Obrázek 9 Jednotlivé scénáře z hlediska snížení celkových nákladů při vynaložení investičních nákladů Investiční vs. celkové náklady celkové [miliony CZK] investiční [miliony CZK] cíleného vývoje intenzifikační se solárem přirozeného vývoje intenzifikační Prosté návratnosti investic do realizací jednotlivých scénářů podrobně uvádí následující tabulka. Je zřejmé, že z ekonomické stránky nejsou bez dotace navrhované scénáře pro investora návratné. Celková návratnost (společenská tj. při uvažování celkových nákladů včetně externích) se pohybuje od 19 do 25 let. Na většinu navrhovaných opatření je však možné získat finanční příspěvek z různých programů podpor, a to nejen českých, ale také z EU. Díky podpoře se pak opatření v navržených scénářích stanou pro investory ekonomicky návratnými, i když s poměrně dlouhou dobou návratnosti. V případě získání a využití dotace, je možné všechny scénáře (včetně intenzifikačních) realizovat s příznivou návratností vložené investice přibližně kolem 7 let (viz tabulka č. 2). 69

14 Tabulka 2 Prostá a prostá společenská návratnost jednotlivých scénářů dle využití dostupných dotací bez dotace investiční vícenáklady [CZK] změna interních nákladů [CZK/rok] změna externích nákladů [CZK/rok] změna celkových nákladů [CZK/rok] prostá společenská návratnost [rok] prostá návratnost [rok] přirozeného vývoje ,2 - cíleného vývoje ,5 - intenzifikační ,3 - intenzifikační se solárem ,1 - s dotací investiční vícenáklady [CZK] změna interních nákladů [CZK/rok] změna externích nákladů [CZK/rok] změna celkových nákladů [CZK/rok] prostá společenská návratnost *) [rok] prostá návratnost [rok] přirozeného vývoje ,9 19,8 cíleného vývoje ,1 31,6 intenzifikační ,4 33,3 intenzifikační se solárem ,9 39,0 *) Poznámka: Zde se jedná o návratnost (6 7 let) pro českou společnost v případě finanční podpory ze zdrojů EU. V případě financování dotace z českých zdrojů bude prostá společenská návratnost stejná jako v horní tabulce (tzn let). 70

15 II.5 Komplexní vyhodnocení variant rozvoje územního energetického systému města Rozbor a modelování energetického systému města Teplice, který byl proveden v předchozích kapitolách, poukazuje na některé možnosti naplnění cílů této koncepce, kterými jsou především: podpora realizace energeticky úsporných opatření v budovách (tepelná ochrana) s cílem zmírňovat důsledky zvyšování cen energií; zachování stávajícího systému CZT; využití potenciálu pro realizaci kogenerace u kotelen v lázeňských domech; podpora využití technologií šetrných k životnímu prostředí a lokálních obnovitelných zdrojů (výměna nevyhovujících kotlů, biomasa, solární energie, apod.). Z modelování vyplynulo, že město Teplice má značné možnosti zejména na poli úspor energie a zvyšování účinnosti technologií a procesů. Programem GEMIS 4.3 byly vyhodnoceny 4 návrhové scénáře spolu s nultým scénářem - stávajícím stavem. Dle výsledků modelování uvedených v předchozí kapitole se jako optimální varianta (z hlediska přínosu ke kvalitě životního prostředí a finanční náročnosti jejího provedení) jeví realizace scénáře cíleného vývoje. I když scénář cíleného vývoje není z finančního hlediska tolik náročný jako intenzifikační scénáře, lze přesto doporučit, aby bylo usilováno o získání finanční podpory na realizaci tohoto scénáře. 71

16 72