Předběžná studie proveditelnosti využití tepla u bioplynové stanice SMOLOTELY ZÁŘÍ 2013
Zpracovatel: SEVEn, Středisko pro efektivní využívání energie, o.p.s. Americká 579/17, 120 00 Praha 2 T: +420 224 252 115 F: +420 224 247 597 Email: seven@svn.cz Internet: www.svn.cz Kolektiv autorů: Ing. Tomáš Voříšek, Ing. Bohuslav Málek (Externí spolupráce: Ing. Petr Šrutka) Dovětek: Tato studie je součástí veřejně dostupného výstupu D 3.5 projektu BiogasHeat. Projekt je podporován Evropskou komisí v rámci programu Intelligent Energy for Europe (IEE). Výhradní odpovědnost za obsah tohoto dokumentu přebírají jeho autoři. Obsah materiálu nevyjadřuje stanovisko Evropské unie. Agentura EACI (Výkonná agentura pro konkurenceschopnost a inovace), která program IEE administruje, ani Evropská komise nejsou zodpovědné za jakékoliv využití informací obsažených v této publikaci. Pracovní aktivity projektu BiogasHeat probíhají současně v 9 zemích EU a více informací o něm je možné nalézt na internetových stránkách www.biogasheat.org. Září 2013 2
Obsah 1 Úvod - předběžná studie proveditelnosti 4 2 Informace o stanici 5 2.1 Umístění 5 2.2 Technické informace 5 2.3 Ekonomické informace (motivující k využití tepla z BPS) 7 3 Stávající míra užití tepla z BPS 8 4 Popis a stručná analýza možností využití tepla z BPS (s výběrem detailněji dále hodnocených) 9 4.1 Stávající spotřeby tepla v areálu družstva 9 4.2 Nové možné odběry tepla (v blízkém či vzdáleném okolí od BPS) 9 5 Podrobné posouzení vybraných možností využití tepla z BPS 11 5.1 Technické řešení 11 5.1.1 Varianta 1: Teplofikace a krytí stávajících tepelných potřeb objektů v areálu družstva 11 5.1.2 Varianta 2: Kultivace řasové biomasy 12 5.1.3 Varianta 3: Sušení dřevní štěpky, příp. dalších produktů či surovin 14 5.2 Ekonomické hodnocení 15 5.3 Rámcové právní podmínky 16 5.4 Sociální hlediska 17 5.5 Finanční hlediska 17 5.6 Ekologické efekty 17 6 Souhrn předběžné studie proveditelnosti 19 7 Závěry a doporučení dalšího postupu provozovateli bioplynové stanice 20 8 Příloha: Jak postupovat při uplaťnování nároku na provozní podporu za výrobu elektřiny v režimu KVET 21 8.1 Definice užitečného tepla 21 8.2 Výpočtová metodika procesu KVET 21 8.3 Uznatelné způsoby užití tepla pro BPS 22 8.4 Způsob prokazování 25 Září 2013 3
1 Úvod - předběžná studie proveditelnosti Stěžejním cílem evropského projektu BiogasHeat je podporovat ekonomicky smysluplné a ekologicky žádoucí způsoby využití tepla ze stávajících a budoucích bioplynových stanic (dále jen také BPS ). Právě z tohoto důvodu byla v ČR podobně jako v dalších zemích účastnících se projektu oznámena na jaře letošního roku národními partnery projektu časově omezená výzva s nabídkou bezplatného posouzení případných možností využití tepla (formou předběžné studie proveditelnosti) u limitovaného počtu konkrétních projektů BPS. Jednou z organizací, která o toto posouzení projevila zájem, je i společnost ZOD 11. KVĚTEN a.s. kooperující s firmou TRIOL CZ a.s. (dále také jen společnost či investor ). Svou bioplynovou stanici ve svém středisku ve stejnojmenné obci společnost uvedla do provozu v roce 2012 a tento materiál hodnotí opatření, která byla v rámci osobní návštěvy a následných diskuzí se zástupci investora identifikována jako perspektivní. S cílem posoudit jejich technické předpoklady, možné ekonomické přínosy a v neposlední řadě i ekologické (pozitivní) dopady. A to za účelem nejen splnit podmínky investičních případně provozních forem podpory, které společnost k využití tepla motivují, příp. zavazují, ale hlavně také najít racionální a dlouhodobě perspektivní řešení, které se pro společnost nestane přítěží ale prostředkem k jejímu dalšímu hospodářskému rozvoji. Tato předběžná studie proveditelnosti by však neměla být považována za podklad pro konečné rozhodování, ale jako nezávislý názor zpracovatele, jakému z opatření dále věnovat pozornost a poté se definitivně rozhodnout o jeho případné ne-realizaci. Studie je zpracována na základě osobní prohlídky BPS a informací a podkladů od zástupců společnosti o stávající technologii BPS i zemědělského areálu, kde se nachází. Září 2013 4
2 Informace o stanici 2.1 Umístění Bioplynová stanice se nachází v areálu společnosti ZOD 11. KVĚTEN a.s., ležícím v severní části obce Smolotely. Stanice je situována do severozápadní části areálu (GPS: 49 37'26.728"N, 14 7'57.609"E) AREÁL ZOD 11. KVĚTEN UMÍSTĚNÍ BPS 2.2 Technické informace Obr. č. 1: Přehledná situace umístění BPS Jedná se o BPS, sloužící k výrobě bioplynu a jeho následnému energetickému využití, která je navázaná na stávající zemědělský areál. Vstupními surovinami pro fermentaci jsou chlévská mrva skotu (5,5 tis. t/rok), kukuřičná siláž (9 tis. t/rok), GPS (2 tis. t/rok) a travní senáž (3 tis. t/rok). Samotná stanice se sestává ze dvou primárních a dvou sekundárních kruhových betonových anaerobních fermentorů, každý o vnitřních rozměrech 22/6 m (objem 2280 m3). Konstrukce, včetně zastřešení, jsou opatřeny tepelnou izolací. Ve střešní konstrukci se nachází výřezy pro přístup k míchadlům ad. strojové technice, kterou je fermentor osazen. Vytápění fermentorů zabezpečuje stálou teplotu fermentace. Jde o teplovodní vytápění, jehož rozvod jednotlivých okruhů je v obvodové stěně fermentorů. Pro dávkování vstupních substrátů Je použit systém sestávající ze dvou kusů zásobníku TRIOLIET 2 3000, 2x čerpací sestavy WANGEN a macerátoru VOGELSANG. Ze zásobníku Trioliet jsou pevné substráty podávány do směšovacího čerpadla Bio-mix Wangen, kde dochází k míchání s tekutou složkou z kofermentoru, a s obsahem sušiny cca 12% přes macerátor (RotaCut RCX 48G), kde jsou pevné částice rozmělněny na délku max. 12 mm), dávkovány do fermentoru 1. stupně cca 2 m ode dna. Vstupní hmota má tak díky maceraci kašovitou strukturu a nevytváří ve fermentoru plovoucí krustu. Fermentory i dofermentory jsou vystrojeny míchací technikou v podobě tří resp. dvou kusů ponorných rychloběžných třílistých míchadel EISELE, typ GTSWI-EX 204, poháněných elektricky motorem přes planetovou převodovku a nastavitelných výškově i stranově. Září 2013 5
Jmenovitý příkon čerpadel je 15 kw. Díky použití regulace frekvenčními měniči je celkový okamžitý příkon všech tří míchadel ve fermentoru cca 8 kw a dvou v dofermentoru cca 6 kw. Přepouštění tekutého substrátu z fermentoru do dofermentoru a odtud do koncového skladu probíhá gravitačně, a to potrubím ze dna předchozího na hladinu následujícího stupně. Díky tomu se minimalizuje nežádoucí transport nezfermentované pevné složky (její obsah v dofermentoru bude dle dodavatele pouze cca 8%). V případě potřeby je možno přečerpávat náplň libovolně mezi fermentory a koncovým skladem pomocí čerpacího centra umístěného ve sklepě mezi fermentory. Hmota po fermentaci je přečerpávána do koncového skladu digestátu, kterým je kruhová betonová jímka o vnitřních rozměrech 32/9 m a užitném objemu cca 7 000 m3 (pro jeho dočasné uskladnění před odvozem jako hnojivo na pole). Produkovaný bioplyn je skladován v plynojemovém vaku kulového tvaru umístěném na střešním plášti mezi fermentačními nádržemi. Objem vaku je téměř 1 150 m 3. Stávající produkce bioplynu umožňuje využívat plný výkon instalované kogenerační jednotky, kterou je GE Jenbacher, JMS 320 GS-B.L se zážehovým 20-válcovým motorem J 320 GS- C221. Instalovaný elektrický výkon jednotky je 1 063 kwel. V současné době je však provozována na max. výkon 999 kwe. Jednotka se vyznačuje jmenovitou el. účinností 40,8 % a tepelnou účinností téměř 41,7 %. Jednotka je pro svůj provoz vybavena uzavřeným chladícím okruhem (zajišťuje chlazení bloku motoru, prvního stupně plnící směsi a oleje), z kterého je přes deskový výměník možné teplo odvádět k dalšímu užití typicky o výstupní teplotě okolo 90 C. Dle dodavatele kogenerační jednotky má takto dále využitelný tepelný výkon činit téměř 600 kwt. Teplo nepředané k dalšímu využití je za pomoci vzduchových chladičů, jež jsou součástí chladícího okruhu, vysáláno do ovzduší. Spaliny, které vycházejí ze spalovacího procesu KGJ, jsou při absenci spalinového výměníku dále využívány na přidruženou výrobu elektrické energie v instalovaném ORC zařízení TRIOGEN, jehož vnitřním médiem pro pohon turbíny není voda, ale organická látka - ethanol. Na této konkrétní instalaci jsou spaliny o teplotě cca 410 C přiváděny do výměníku ORC, kde vypuzené médium o teplotě cca 180 C pohání lopatky turbíny, jež generuje elektrickou energii s výkonem cca 88-90 kwel (brutto). Za ORC zařízením je instalován jeho chladicí okruh, jehož tepelný výkon je na úrovni 80 % tepelné energie vstupující do procesu ve spalinách. Teplotní spád chladicího okruhu je na této instalaci roven 53/38 C. Odhad vlastní spotřeby ORC zařízení, vč. chladicího okruhu je cca 10 kw, proto čistá předpokládaná výroba elektřiny je na hranici max. 80 kwel. Při plné výrobní kapacitě tak stanice denně vyrobí téměř 26 MWh elektřiny a 14 MWh tepla a při očekávané intenzitě provozu jednotky během roku po dobu ~ 8 tis. hod/rok a odpočtu vlastních energetických potřeb (dle provozovatele technologická spotřeba BPS cca 8% elektrické energie a 30% tepelné) by roční suma dále využitelné elektřiny mohla dosahovat téměř 8,0 GWh, u tepla pak téměř 3,4 GWh. To je pro srovnání přes 12 (!) tis. GJ tepla, které může krýt roční potřeby dvou až tří set domácností. Z tohoto důvodu je namístě hledat racionální možnosti pro jeho alespoň částečné využití. Z důvodu nově instalované kapacity výroby elektřiny v roce 2012 je tak investor vázán hledat pro vyráběné teplo smysluplné využití. Proto již nyní sám hledá možná řešení. Září 2013 6
Tab. č. 1 - Základní technické parametry instalovaných zdrojů el. a tepelné energie na BPS Zdroj GE Jenbacher JMS 320 ORC (Triogen WB-1) Jmenovitý / Skutečný mezní el. výkon [kw] 999 / 1 063 ~ 90 / 165 Jmenovitá el. účinnost [%] 40,8 ~ 20 (18) 1) Mezní využitelný tepelný výkon [kw] ~ 594 ~ 350 2) z toho: chlazení motoru, oleje a 1. stupně pal. směsi ~ 594 spaliny ~ 450 3) Předpokládaná roční výroba elektřiny brutto/netto [GWh] 8,0 / 7,4 0,72 / 0,64 4) Předpokládaná roční výroby tepla brutto/netto [GWh] 4,75 / 3,80 - Pozn.: Hodnoty výroby brutto/netto kalkulovány pro roční provoz 8 tis. hodin a vlastní technologickou spotřebu el. energie 8% a tepelné energie 20%. 1) Účinnost 20% je uváděna bez započtení vlastní technologické spotřeby el. energie, čerpadel a ventilátorů chladicího okruhu. Netto účinnost je předpokládána 18%. 2) Uváděný tepelný výkon je v podobě nízkopotenciálního tepla na úrovni cca 55/35 za ORC zařízením 3) Spalinový výměník není instalován, spaliny jsou přímo využívány ORC zařízením 4) Hodnoty výroby brutto/netto kalkulovány pro roční provoz 8 tis. hodin. Hodnota netto uvažuje el. výkon snížený o vlastní spotřebu el. energie technologie spojené s provozem ORC, uvažováno 10 kw. 2.3 Ekonomické informace (motivující k využití tepla z BPS) Provozovatelé bioplynových stanic jsou dnes buď ekonomicky motivováni či dokonce i vázáni (podmínkami přiznané investiční případně i provozní podpory) zajistit pro vyráběné teplo z bioplynu alespoň částečné smysluplné využití. V případě hodnoceného projektu musí investor hledat využití pro množství tepla odpovídající 10 % netto výroby elektřiny z té části el. výkonu, který byl uveden do provozu v roce 2012 (tj. pro roční výrobu elektřiny netto cca 8,0 GWh tomu odpovídá závazek využít alespoň 10 % ve formě tepla, tj. 0,8 GWh resp. 2,9 tis. GJ tepla). Jinak hrozí přeřazení bonifikace výroby elektřiny z takzvaného tarifu AF1 na AF2, což by mělo dopad do výrazného poklesu tržeb za vyráběnou elektřinu (v řádech jednotek milionů Kč ročně). Z výše uvedeného vyplývá, že provozovatel stanice je relativně významně motivován hledat pro vyráběné teplo smysluplné využití. Jaké způsoby využití tepla budou uznávány jako přípustné, má upřesnit výkladovým stanoviskem Energetický regulační úřad, který zatím vydal jeho návrh. V příloze uvádíme podrobný popis navrhovaných uznávaných způsobů s konkretizací postupu, jak je určit a dokládat s tím, že přípustné budou v zásadě tyto rámcové možnosti: krytí tepelných potřeb (vytápění, přípravy teplé vody, sušení, možné chlazení) objektů a zařízení, které jsou v blízkosti stanice a ve vlastnictví stejné právnické osoby a Září 2013 7
dodávka dále využitelného tepla jiným subjektům (na základě vydané licence o výrobě a distribuci tepelné energie v souladu s energetickým zákonem 458/2000 Sb.); Vše za předpokladu, že se jedná o teplo, které bude krýt ekonomicky odůvodnitelnou poptávku po teple či chladu a tedy, že je ekonomicky smysluplná. Protože v případě zeleného bonusu za kombinovanou výrobu elektřiny a tepla (zkráceně KVET) je tato provozní podpora vyplácena nikoliv za užitečně využité teplo, ale elektřinu, která byla vyrobena v režimu tzv. vysokoúčinné KVET, v příloze je stručně současně objasněna metodika výpočtu množství elektřiny s nárokem na tento zelený bonus. Pro bioplynové stanice s kogenerační jednotkou na bázi spalovacího motoru zjednodušeně platí, že množství elektřiny s nárokem na podporu (E KVET ) je dáno jako součin hrubé (svorkové) výroby elektřiny (E SV ) a poměru tepla uznaného jako užitečné (Q už ) k jeho brutto výrobě (Q brutto ). Ve skutečnosti se ale pro tento účel používá koeficient C, který představuje skutečný poměr hrubé výroby elektřiny a tepla zaznamenané v daném období, jímž se násobí množství užitečného tepla dodaného k dalšímu užití mimo BPS: E KVET = Q už * C SKUT, kde C SKUT = E SV / Q brutto Za hrubou výrobu tepla Q brutto se přitom rozumí jeho nejvyšší možná výroba v běžném provozu, což v případě KGJ se spalovacím motorem zahrnuje tepelný zisk z chlazení oleje, prvního stupně komprese palivové směsi, bloku motoru a také i chlazení spalin na obvyklou výstupní teplotu (150 až 180 C). Nemá-li KGJ ale osazen spalinový výměník, pak by koeficient C měl být stanoven podle vzorce: C SKUT = η e,sv / (0,75 - η e,sv ) K metodice výpočtu množství elektřiny z vysokoúčinné KVET je nutné podotknout, že výše uvedený vzorec využívající koeficientu C platí jen do určité hranice efektivní energetické účinnosti jednotky ve sledovaném období (typicky měsíc případně rok). Přesáhne-li ji, veškerá vyrobená elektřina je automaticky prohlášena jako za pocházející z vysokoúčinné KVET. Pro kogenerační jednotky na bázi stacionárních spalovacích motorů je touto hraniční účinností hodnota, kdy celková suma vyrobené elektřiny brutto a užitečného tepla odpovídá alespoň 75 % tepelného příkonu jednotky. 3 Stávající míra užití tepla z BPS Teplo vyráběné na bioplynové stanici je dnes využíváno pouze pro krytí technologické potřeby BPS. Celková stávající výroba dále využitelného tepla na KGJ je odhadována na cca 4,75 GWh za rok, z toho pro vlastní potřeby stanice bude zapotřebí ne více než 20 %, tj. 0,95 GWh ročně. Disponibilní produkce tepla tak může činit až 3,8 GWh alias téměř 13,7 tis. GJ rok. Právě tyto hodnoty dokládají smysluplnost této studie s cílem identifikovat další možnosti, jak teplo smysluplně více využívat. Září 2013 8
4 Popis a stručná analýza možností využití tepla z BPS (s výběrem detailněji dále hodnocených) 4.1 Stávající spotřeby tepla v areálu družstva Stávající potřeby tepla v zemědělském areálu jsou pokryty otopnými systémy na elektrickou energii a spalováním pevných paliv (uhlí a dřevo). Jde o objekty administrativní budovy, dílen a ubytovny pro dělníky. Pro všechny uvedené účely lze využít vyvedení tepla z BPS a pokrýt tak stávající potřebu areálu v plném rozsahu. Dalším způsobem jak zvýšit efektivitu využívání tepelné energie by bylo využití nízkopotenciálního tepla z provozu ORC zařízení na vytápění fermentorů a uvolnění tak části výkonu KGJ, který tomuto účelu sloužil pro další využití. 4.2 Nové možné odběry tepla (v blízkém či vzdáleném okolí od BPS) Při hledání nových možných odběrů tepla se typicky u bioplynových stanic umístěných v zemědělských areálech provozovatelé zaměřují na zavedení sušení různých materiálů, u nichž sušení přispívá k jejich ekonomickému zhodnocení. Nejčastěji jím je dřevo, ať už pro další materiálové užití nebo jako palivo. Někteří provozovatelé však přistupují i k sušení zemědělských materiálů, které si s ohledem na ceny konvenčních zdrojů tepla nemohli dříve dovolit (např. seno, sláma, různé byliny). Sušení těchto komodit zlepší přinejmenším jejich skladovatelnost. Zatím spíše v zahraničí se pak uplatňuje využití přebytků tepla pro sušení mechanicky odvodněných tuhých nezfermentovaných zbytků organické hmoty v digestátu, tzv. separát, který pak může nalézt využití jako koncentrované organické hnojivo, nebo stelivo anebo v nejkrajnějším případě jako palivo. Teplem z bioplynových stanic se ale již vytápí například skleníky pro pěstování bylinek či ovoce, různé intenzivní chovy ryb anebo se konvertuje na chlad za pomoci absorpčních chladících jednotek. Teplo lze i využít pro dodatečnou výrobu el. energie (za pomoci parního motoru případně jednotky ORC); zpravidla však nemá toto řešení ekonomické opodstatnění, není-li elektřině přiznána stejná cena, jakou má el. energie ze samotné kogenerační jednotky, což se právě na této instalaci děje. V případě stanic majících dostatečně veliký tepelný výkon a které jsou vybudovány v rozumné vzdálenosti od větší bytové, nebytové či průmyslové zástavby se pak jako ekonomicky nejvíce smysluplné může jevit uskutečnit výstavbu propojovacího teplovodu případně plynovodu s tím, že teplo by z bioplynové kogenerace bylo využito až v těchto vzdálenějších lokalitách. V případě hodnocené BPS ve Smolotelích se v blízkosti nenachází žádný potenciální odběratel tepla, jehož odběr by byl v dostatečném množství, kdy by stálo za zvážení vybudování teplovodu/plynovodu a jeho realizace by zároveň byla pro investora rentabilní. Provozovatel však projevil zájem o problematiku kultivace řasové biomasy, která se také ve spojení s BPS využívá, především však v zahraničí, kde s podobnými provozy již jsou zkušenosti. Ze získaných podkladů, dat a uskutečněných rozhovorů byly vytipovány jako nejvíce perspektivní tři možné rozvojové varianty využití tepla z BPS pro stávající potřeby Září 2013 9
areálu družstva a dále pro vytvoření nového odběru v areálu pro navazující podnikatelskou činnost: Varianta 1: Teplofikace a krytí stávajících tepelných potřeb objektů v areálu družstva Varianta 2: Kultivace řasové biomasy Varianta 3: Sušení dřevní štěpky, příp. dalších produktů či surovin Těmto variantám je dále věnována pozornost a posouzeny jejich možné technickoekonomické aspekty a ekologické ad. přínosy. Září 2013 10
5 Podrobné posouzení vybraných možností využití tepla z BPS 5.1 Technické řešení 5.1.1 Varianta 1: Teplofikace a krytí stávajících tepelných potřeb objektů v areálu družstva Součástí ORC zařízení je chladicí okruh, který disponuje tepelnou energií v úrovní až 80 % vstupní tepelné energie do ORC zařízení. V případě BPS ve Smolotelích se jedná o disponibilní výkon na úrovni 350 kwt, přičemž topný výkon pro fermentory se pohybuje mezi 80-160 kw. Jedná se o energii teplé vody s teplotním spádem až 55/35 C. V technologických možnostech ORC jednotky TRIOGEN je možné navýšení výstupní teploty vody v kondenzačním okruhu až na 80 C z důvodu jejího dalšího využití. To ovšem na úkor výstupního elektrického výkonu. Snížení elektrického výkonu je, v porovnání s téměř 100 % při kondenzační teplotě 55 C, přibližně na 85 % při kondenzační teplotě 80 C. Návrhem tohoto opatření je optimalizace provozního procesu KJ s ORC zařízením tak, aby bylo přednostně dosahováno co nejvyšší výroby elektřiny a zároveň využití potenciálu odpadního tepla z chladicího okruhu ORC pro vytápění fermentorů, které jsou v současné době vytápěny tepelnou energií získanou z chlazení motoru. Podmínkou je výpočtové ověření velikosti teplosměnných ploch ve fermentačních nádržích, tedy zjištění, jestli je teplosměnná plocha instalovaná v nádržích dostatečně dimenzována pro předání tepla s úrovní přívodní teploty 55 C. V případě realizace tohoto návrhu by se tímto uvolnilo cca 80-160 kwt tepelného výkonu z chlazení motoru KJ. Tím by došlo k navýšení disponibilní kapacity tepelného výkonu s teplotním spádem 90/70 C o cca 120-160 kw pro využití na ostatní účely, zejména pak pro splnění podmínky uplatnění alespoň 10 % užitečné tepelné energie, jak je popsáno v kap. 2.3. Celkový disponibilní tepelný výkon po přepojení vyhřívání fermentorů by poté byl až 600 kwt. Tepelná energie z kombinované výroby elektřiny a tepla využitá pro dodatečnou výrobu elektrické energie se však nezahrnuje do užitečného tepla, dle podmínky cenového rozhodnutí ERU č. 4/2012. Jde pouze o opatření zvyšující disponibilní tepelný výkon KGJ. V současnosti se v areálu družstva nacházejí administrativní a dílenské objekty, které jsou vytápěny elektrickou energií a spalováním pevných paliv (uhlí a dřevo). Dalším objektem je přízemní budova, která slouží jako ubytovna. Při výstavbě BPS byl vybudován také teplovod, který má nahradit stávající zdroje tepla v uvedených objektech v předpokládané délce 200 m. Charakteristika jednotlivých objektů je následující: Administrativní budova dvoupodlažní budova vytápěná na 20 C, tepelná ztráta cca 40 kw, podlahová plocha cca 300 m2 Dílny jednopodlažní budova vytápěná na 15 C, tepelná ztráta cca 160 kw, podlahová plocha cca 800 m2 Ubytovna jednopodlažní budova vytápěná na 20 C, tepelná ztráta cca 20 kw, podlahová plocha cca 90 m2 Září 2013 11
BPS UBYTOVNA ADMINISTRATIVNÍ BUDOVA DÍLNY Obr. č. 2: Situace rozmístění vytápěných budov v areálu ZD Celkový potřebný instalovaný výkon pro dodávku tepla je tedy cca 220 kwt a výkon KJ by jej měl bez problému pokrýt. Dle informací provozovatele je kapacita teplovodu 300 kwt. Při uvažovaném ročním provozu špičkového výkonu po 1 400 hod. lze v objektech předpokládat spotřebu tepla cca 300 MWh, tedy 1 100 GJ. Podle uvedených parametrů objektů, kdy celková podlahová plocha je cca 1 200 m 2. Připravované výkladové stanovisko ERÚ předjímá stanovit množství užitečného tepla u stávajících objektů na vytápění a přípravu teplé vody na základě historických spotřeb, v tomto případě elektrické energie a pevných paliv. Z výsledků vyplývá, že deklarované množství užitečného tepla pro stávající energetické potřeby provozů v areálu družstva nebude možné využít pro splnění kritéria pro přiznání provozní podpory v úrovni AF1 kdy je nutno využít 10 % netto výroby elektřiny z el. výkonu uvedeného do provozu v roce 2012 (tj. nad 2 900 GJ/rok). Aby byl požadavek bezpečně splněn, měla by být spotřeba užitečného tepla navýšena dalším vhodným způsobem. Je nutné hledat další možnosti užitečného využití tepelné energie. 5.1.2 Varianta 2: Kultivace řasové biomasy Vodní řasy mají zajímavý energetický potenciál a mohou být významnou složkou z oblasti obnovitelných zdrojů energie. Zkušeností s jejich pěstováním (kultivováním) je více v zahraničí, ale i v ČR se tímto intenzivně zabývá např. Mikrobiologický ústav Akademie věd České republiky v Třeboni. Vyvíjí se především využití řas pro výrobu biopaliv kvůli jejich vyšší výtěžnosti, než je u běžně pěstovaných zemědělských plodin. Studie 1 uvádí, že při stejné výtěžnosti je požadovaná plocha půdy pro pěstování travin pro senáž 68x větší než plocha potřebná pro kultivaci řas. Konkrétně produkce řas může dosáhnout až 400 t/ha (sušiny) při půl ročním provozu, zatímco výtěžnost travní senáže dosahuje 5,8 t/ha. 1 ) Microalgal biomethane production integrated with an existing biogas plant: a case study in Sweden. Xiaoqiang Wang, Eva Nordlander, Eva Thorin and Jinyue Yan, International Conference on Applied Energy ICAE 2012, Jul 5-8, 2012 Září 2013 12
Možným uplatněním je tedy integrace pěstování řas a existující BPS, kde mohou být řasy kultivovány s využitím vypouštěného CO 2 ze spalin KGJ a digestátu jako výživového vstupu. Takto vypěstované řasy mohou být přímo využity jako vstupní surovina pro BPS a sloužit tak pro výrobu bioplynu. Pro pěstování řas se využívají tzv. fotobioreaktory, které by měly být kvůli chladnějším klimatickým podmínkám umístěny ve skleníku. K produkci 1 t řas je potřeba cca 1,8 t CO 2, 70 kg N, 10 kg P a 8 kg K [1]. Na základě referencí 1 je udávána produkce řas ve fotobioreaktoru jako 1 kg/m 3.d. Obr. č. 3: vlevo příklad pěstování řas integrovaného s existující BPS, vpravo plochý fotobioreaktor (PBS) [1] Obr. č. 4: blokové schéma provozované technologie v ZD Dublovice [2] 2 V případě, že je žádána produkce řas i mimo teplé období roku, je nutné skleník vytápět. Tomuto účelu může sloužit teplo produkované při kombinované výrobě tepla a elektřiny v KGJ. Optimální teplotní klima pro mezofilní růst řas je 20-30 C. Teplota ve skleníku by tedy měla být držena na hodnotě 20 C. Tuto teplotu však není nutno udržovat i v nočních hodinách, kdy řasy nemají přísun denního světla. V tomto období musí být teplota udržována na min. 7 C. Podle výkladového stanoviska lze využít tepelnou energii z BPS pro vytápění skleníků až do výše měrné spotřeby tepla 500 kwh/m 2 vytápěné plochy, což je přibližně spotřeba tepla, při které lze skleník v podmínkách ČR na požadovaných 20 C vytápět. 2 ) Pokrok v produkci řasové biomasy využívající spalinový CO2 z bioplynové stanice na farmě skotu (projekt EUREKA ALGANOL). Kolektiv autorů. ODPADOVÉ FÓRUM 2010 (21. - 23. dubna 2010, Kouty nad Desnou) Září 2013 13
Jak bylo uvedeno v předchozí kapitole, vytápění objektů v areálu družstva spotřebuje cca 1 100 GJ. V tom případě je nutné zajistit uplatnění dalšího užitečného tepla ve výši až 1 800 GJ neboli 500 MWh. Při měrné spotřebě tepla limitních 500 kwh/m 2 by bylo nutné vybudovat skleník o ploše minimálně 1 000 m 2, s čímž bude uvažováno v ekonomickém vyhodnocení této rozvojové varianty. Souhrnná spotřeba tepla objektů navrhovaných k zásobování užitečným teplem z BPS, tj. stávající objekty družstva a navrhovaný skleník, může dosáhnout potřebných 2900 GJ, což by postačovalo ke splnění podmínky využití ekvivalentu tepla v množství 10% netto elektrické energie. 5.1.3 Varianta 3: Sušení dřevní štěpky, příp. dalších produktů či surovin Vzhledem k teoretickému disponibilnímu výkonu BPS na úrovni plného výkonu, což činí cca 600 kwt v létě a výkon snížený o potřebu vytápění objektů v areálu, tedy minimálně cca 350 kwt v zimě, se nabízí možnost instalace sušicí linky pro vysoušení dřevní štěpky nebo jiného produktu. Tento výkon je po celé období k dispozici v podobě topné vody se spádem 90/70 C. Rezerva tepelného výkonu na vlastní potřebu pro vyhřívání fermentorů není nutná v případě, že dojde k navrhovanému přepojení jejich vytápění na chladicí okruh ORC zařízení. V opačném případě bude potřeba zachovat 80-160 kwt (v závislosti na ročním období) pro vytápění fermentorů. Investiční náročnost spočívá v instalaci žlabové sušičky, která je vhodná pro menší a střední velikosti bioplynových stanic s disponibilním výkonem cca 500 kwt. Fungují na principu pevného sušícího roštu se šnekovým mechanismem zajišťujícím pohyb materiálu po roštu. Žlabová sušárna bude využívat odpadní teplo z BPS. Předpokladem výpočtu je vysoušení dřevní štěpky určené pro konečnou spotřebu tak, aby teplo používané pro její vysoušení mohlo být zahrnuto do užitečně využité tepelné energie. Pro tento způsob využití tepla lze podle uvažovaného pozitivního listu výkladového stanoviska ERÚ pro užitečné teplo započíst maximálně 300 kg odpařené vody na tunu vstupního surového materiálu. Pro vysušení materiálu na požadovanou hodnotu je nutné dodat tepelnou energii potřebnou pro odpar vody z materiálu. Pokud pro odpaření 1 t H 2 O je potřeba tepelná energie o velikosti 1,4 MWh neboli 5 GJ, potom pro vysušení 300 kg H 2 O/t surového materiálu potřebujeme 0,42 MWh neboli 1,51 GJ tepla. Na základě požadavku na množství užitečného tepla a potřebné tepelné energie na vysoušení palivové dřevní štěpky, je stanoveno celkové množství materiálu (dřevní hmoty) v surovém stavu, které je nutno dodat, aby byla splněna podmínka využití dostatečného množství užitečného tepla. Předpokladem výpočtu je využití části tepla pro vytápění objektů v areálu družstva. Požadované množství užitečného tepla je právě o toto množství tepelné energie sníženo. Pro splnění podmínky je nutno využít minimálně 1 800 GJ neboli 500 MWh tepelné energie, což by při výše uvedených předpokladech znamenalo odpaření alespoň 1 200 tun vody ze surového materiálu. Při limitu 300 kg vody na tunu materiálu to znamená vstupní množství sušené komodity v množství minimálně 4 000 tun/rok. Dále je nutné zmínit, že se musí jednat o palivo ke konečné spotřebě případně dřevo pro materiálové využití, nikoliv pro jeho další energetické využití např. k výrobě elektřiny. Září 2013 14
5.2 Ekonomické hodnocení Jednotlivé výše navrhované možnosti využití tepelné energie z BPS jsou níže posouzeny a vyhodnoceny po ekonomické stránce. Ekonomické hodnocení je provedeno s využitím kritéria prosté návratnosti na základě empirických odhadů o měrné investiční náročnosti, výše stanovených možných prodejích tepla a z toho vyplývajících tržeb při dané smluvní prodejní ceně, úsporách při nenakoupených energetických vstupech, a dalších dodatečných provozních nákladech. Varianta 1: Teplofikace a krytí stávajících tepelných potřeb objektů v areálu družstva Investiční náklady: Roční dodávka tepla: Úspora: 1,9 mil. Kč - 0,2 mil. Kč rekonstrukce zapojení otopného systému fermentačních nádrží - 1,2 mil. Kč - 6 tis. Kč/bm teplovodu délky 200 m - 0,3 mil. Kč - instalace topného systému do dílen a ubytovny, kompaktní předávací stanice, vč. měření tepla - 0,1 mil. Kč náklady na inženýrské práce - 0,1 mil. Kč rezerva 300 MWh resp. až 1 100 GJ/rok až 0,66 mil. Kč/rok (při nenákupu 200 GJ tuhých paliv v ceně 150 Kč/GJ a 700 GJ elektrické energie v ceně 900 Kč/GJ) Dodatečné provozní náklady: až 0,05 mil. Kč/rok (zejména spotřeba elektřiny na čerpací práci, odhadována na 10 MWh/rok, údržba, výkaznictví pro ERÚ apod.) Prostá návratnost: cca 3 roky Varianta 2: Kultivace řasové biomasy Investiční náklady: Roční dodávka tepla: Provozní přínosy: 19,0 mil. Kč - 12,0 mil. Kč vybudování skleníku o ploše 1000 m 2 při měrných nákladech 12 tis. Kč/m 2 podlahové plochy (z referenční stavby skleníku pro pěstování bylin při BPS na jižní Moravě) - 5,0 mil. Kč odhad nákladů pro technologické vybavení skleníku ke kultivaci řas - 1,0 mil. Kč vybudování teplovodu, technologie pro dodávku CO 2 k růstu řas - 1,0 mil. Kč rezerva až 500 MWh resp. až 1,8 tis. GJ/rok 5,0 mil. Kč - 4,5 mil. Kč - zachování provozní podpory na úrovni AF1 při roční výrobě 8 GWh netto elektrické energie - 0,5 mil. Kč odhad úspory nákladů na vstupní suroviny pro BPS Září 2013 15
Dodatečné provozní náklady: až 0,15 mil. Kč/rok (spotřeba elektřiny na čerpací práci připadající na teplovod, údržba zařízení, provoz technologie kultivace řas čerpání, odstřeďován; výkaznictví pro ERÚ, apod.) Prostá návratnost: cca 5 let Varianta 3: Sušení dřevní štěpky, příp. dalších produktů či surovin Investiční náklady: Roční spotřeba tepla: Příjmy z prodeje paliva: Dodatečné provozní náklady: 2,0 mil. Kč/rok Prostá návratnost: 3,3 mil. Kč - 2,0 mil. Kč - technologie sušičky, vč. příslušenství (dopravníky, násypky, apod.) - 1,0 mil. Kč - teplovod, nutné úpravy z hlediska stavební připravenosti - 0,1 mil. Kč náklady na inženýrské práce - 0,2 mil. Kč rezerva min. 500 MWh resp. 1,8 tis. GJ/rok 4,8 mil. Kč prodej 4 tis. tun materiálu (uvažována dřevní štěpka při prodejní ceně 100 Kč/GJ a výhřevnosti 12 GJ/t) - 1,9 mil. Kč náklady na zpracování, těžbu a dopravu materiálu (uvažováno 40 Kč/GJ) - 0,1 mil. Kč - (spotřeba elektřiny na čerpací práci připadající na teplovod, odhadována celkem na 5 MWh/rok, servis a údržba sušičky, výkaznictví pro ERÚ, výkaznictví pro odběratele tepla apod.) cca 1-2 roky Z výše uvedeného vyplývá, že ekonomicky nejsmysluplnější se jeví být varianta teplofikace areálu družstva v kombinaci s instalací sušičky dřevní štěpky. První varianta je ze strany provozovatele již předpřipravena. Nicméně z hlediska požadavku na užitečně využitou tepelnou energii je nedostatečná a je nutné kromě ní realizovat další opatření, jak teplo využívat. Z technického i ekonomického hlediska je k tomuto účelu nejracionálnější třetí rozvojová varianta. 5.3 Rámcové právní podmínky Z pohledu podmínek poskytovaných provozních podpor by případná realizace všech opatření při splnění definovaných limitů spotřeby a dalších požadavků (např. průkazného doložení množství využitého tepla) byla s největší pravděpodobností považována jako uznatelný způsob užití tepla a lze je tedy považovat víceméně za rovnocenné. Právní rámec pro realizaci zvažovaných rozvojových variant bude ve fázi projektové přípravy a vlastní realizace určen stavebním zákonem (zákon č. 183/2006 Sb., v platném znění). Pro výstavbu teplovodu(ů) bude zapotřebí získat územní rozhodnutí a následně stavební povolení. Pokud nebude realizován žádný jiný projekt, kterým by byla překročena hranice Září 2013 16
pozemků provozovatele, neměla by realizaci opatření do cesty přijít žádná významná překážka v podobě např. vyjednání věcných břemen na pozemcích cizích subjektů. Protože v případě všech rozvojových variant budou vztahy mezi výrobcem-dodavatelem a odběratelem pravděpodobně řešeny v rámci jedné právnické osoby, nebude vlastník BPS povinen splnit požadavky energetického zákona (zákona 458/2000 Sb.), tj. zejména získat oprávnění - licenci na výrobu a rozvod tepelné energie. Navržené rozvojové varianty jsou si v tomto směru tedy v zásadě rovny. 5.4 Sociální hlediska Ze sociálního hlediska je využití tepla z BPS vítané tím více, čím z něj může nakonec mít (ekonomický) prospěch blízké okolí stanice a jeho budoucí odběratelé. Obecně, pokud dojde ke smysluplnému využití tepelné energie, která do této chvíle byla mařena, mělo by vždy dojít k výslednému sociálnímu prospěchu, ať už na straně provozovatele nebo odběratele tepla nebo jiné formy produkované komodity i celé společnosti. Navrhované způsoby využití tepla z BPS pro pokrytí stávajících potřeb areálu družstva povedou ke značným provozním úsporám družstva a tím k odlehčení jeho hospodaření. Možnost nabídnout nízkou cenu dřevní štěpky v porovnání s konkurencí, díky nízkým nákladům na její vysoušení, by tak vedlo k užitku koncových odběratelů paliva, z čehož mohou profitovat jak lokální obyvatelé, tak odběratelé ze širšího okolí. Také výstavba pěstírny řasové biomasy by z tohoto úhlu pohledu při uzavřeném okruhu pěstování a spotřebě řas pro fermentaci a následnou produkci bioplynu vedla k zefektivnění provozu samotné BPS a případné úspoře půdy pro cíleně pěstované zemědělské produkty. 5.5 Finanční hlediska Finanční hledisko je zde chápáno v kontextu nároků na kapitál a možnosti jeho zajištění. Investiční náklady jsou u variant 1 a 3 v obdobných dimenzích, ve variantě 3 se náklady předběžně jeví jako velmi vysoké a varianta, v případě zájmu o její rozvoj, by měla být podrobena velmi detailní studii, která by ji co nejvíce upřesnila. Při hodnocení z pohledu investora tak zřejmě nejvýhodněji bude opět v tomto hledisku vycházet varianta 1 a 3. 5.6 Ekologické efekty Protože fakt, že využití či nevyužití tepla z BPS nemá vliv na množství emisí vypouštěných KGJ do ovzduší ani neovlivňuje množství spotřebovaných vstupních surovin, jakékoliv smysluplné využití by mělo principielně přinášet absolutní úspory jiných paliv a forem energie a co víc, snižovat i dopady na ŽP, přinejmenším z hlediska emisí škodlivin vypouštěných do ovzduší. Každé z analyzovaných opatření se jeví jako schopné tomu dostát. Výše absolutních úspor primární energie a emisí s tím spojených bude za jinak stejných podmínek odpovídat historickým spotřebám a průměrné energetické náročnosti výroby elektřiny konvenčním způsobem a průměrným emisním faktorům sledovaných škodlivin. Září 2013 17
Zavedením tepla z BPS do vytápěných objektů v areálu dojde k vytěsnění elektrické energie v množství 900 GJ/rok, což by znamenalo globální úsporu 175 až 290 tun CO 2 (vyšší hodnota, pokud by byla nahrazena elektřina z uhelné elektrárny, nižší, pokud by byl využit průměrný současný mix zahrnující i jádro, plyn a OZE) a úspoře 200 GJ/rok v pevných palivech (hnědé uhlí) a to představuje, oproti úspoře elektřiny, lokální úsporu 20 tun CO 2 a další desítky kilogramů ostatních škodlivin (NO X, SO 2, TZL). U kultivace řas také dochází k velmi významné úspoře CO 2, protože řasy jej ke svému růstu přímo spotřebovávají v množství 1,8 tun CO 2 na tunu vyprodukovaných řas. Zavedení sušení dřevní hmoty k jejímu následnému využití jako paliva či jako suroviny do výroby pelet pak v principu může rovněž šetřit primární energii, a to prostě tím, že sušení vede k absolutnímu zvýšení energetické hodnoty hmoty (tedy lze z ní získat při následném spalování více tepelné energie) a při výrobě pelet šetří část dřevní suroviny, která by na tento účel musela být tak jako tak využívána. V konečném důsledku se tak k zákazníkům dostane více obnovitelného paliva, než by tomu bylo bez zapojení tepla z BPS. Září 2013 18
6 Souhrn předběžné studie proveditelnosti Na základě výše uvedených skutečností hodnotíme jednotlivá navržená opatření (varianty) ze sledovaných hledisek subjektivním pohledem následovně. Jednotlivé varianty jsou z hlediska sledovaných aspektů klasifikovány číslicemi 1 až 5 s tím, že minimum (1) charakterizuje velmi špatné postavení daného opatření ze sledovaného hlediska a naopak maximum (5) velmi dobré podmínky či předpoklady naznačující naplnění objektivního optima daného aspektu. Výsledné hodnocení, i přesto, že je do jisté míry subjektivní, napomáhá k objektivizaci posouzení jednotlivých variant a zohledňuje v tom nejen technicko-ekonomické, ale právní, sociální a ekologická hlediska, která mohou nezanedbatelným způsobem rovněž ovlivnit faktickou realizaci. Proveditelnost Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Technická 5 1 5 Ekonomická 4 2 4 Právní 5 4 5 Sociální 4 4 4 Finanční 5 2 4 Ekologická 5 4 3 Celkem 28 17 25 Vysvětlivka: 1... velmi špatné podmínky/neproveditelné 5... vynikající podmínky Září 2013 19
7 Závěry a doporučení dalšího postupu provozovateli bioplynové stanice Variantou, která je vnímána jako nejvhodnější, a to jak z hlediska technického a ekonomického, tak také z hlediska environmentálního a socio-kulturního, bylo vyhodnoceno zásobování stávajících objektů areálu teplem z BPS za současné optimalizace procesu vytápění fermentorů chladicím okruhem ORC zařízení, které zůstane s ohledem na ekonomiku provozu BPS a výkupních cen elektřiny primárním odběratelem tepelné energie i přes jeho neuznatelnost pro spotřebu tepla jako užitečného. Přepojením způsobu vytápění fermentoru se zvýší disponibilní kapacita tepelného výkonu KJ až na 600 kwt pro následné využití. Jeho část však nebude v otopné sezóně k dispozici s ohledem na dodávku tepla do areálu družstva (max. špičková potřeba 220 kwt cca 14 dní v roce). Další možností využití tepla v areálu je výstavba skleníku pro celoroční kultivaci řasové biomasy pro účely náhrady surovinových vstupu pro BPS, případně jiné využití. Tato investice je však velmi vysoká a na území ČR s tímto typem provozů jsou zatím poměrně malé zkušenosti. Z toho plyne poměrně vysoká míra rizika. Kogenerační jednotka stále nabízí vysoký disponibilní výkon, kdy i při nejvyšším odběru pro vytápění areálu je dostupných cca 380 kw. To nabízí dostatečný výkon pro celoroční provoz sušičky dřevní štěpky nebo jiných komodit. Nezanedbatelným faktorem je však zajištění dostatečného množství surovin pro sušení. Tato instalace je v porovnání s produkcí řasové biomasy mnohonásobně krát méně náročná i méně rizikovější. Proto se jeví jako racionálnější řešení pro splnění požadavku na využití tepla ze spalování bioplynu i za cenu horších provozních ekonomických ukazatelů s ohledem na výkupní cenu elektrické energie a celkovou ekonomiku provozu BPS. Září 2013 20
BiogasHeat Předběžná studie proveditelnosti_bps Žamberk 8 Příloha: Jak postupovat při uplaťnování nároku na provozní podporu za výrobu elektřiny v režimu KVET 8.1 Definice užitečného tepla Protože teplo u BPS vzniká jako současný či vedlejší produkt spalování bioplynu pro (primární) výrobu elektřiny v motorové kogenerační jednotce, bývá označováno při splnění dalších podmínek jako tzv. užitečné teplo či teplo z kombinované výroby elektřiny a tepla (KVET) a je mu přiznávána i provozní podpora ve formě zeleného bonusu vypláceného za každou kilowatthodinu elektřiny pocházející právě z režimu KVET. Přesnou definici užitečného tepla či jinak tepla z KVET od letošního roku uvádí zákon o podporovaných zdrojích (zákon č. 165/2012 Sb.) a rovněž i evropská legislativa (Směrnice 2012/27/EU). Národní legislativa za něj (užitečné teplo) rozumí teplo vyrobené v procesu KVET sloužící pro dodávky do soustavy zásobování tepelnou energií nebo k dalšímu využití pro technologické účely s výjimkou odběru pro vlastní spotřebu zdroje a tepelné energie využité k další přeměně na elektrickou nebo mechanickou energii. Evropská legislativa jej definuje mírně odlišně, a to jako teplo, které je vyrobeno v procesu KVET a slouží k uspokojování ekonomicky odůvodněné poptávky po teplu a chladu. 8.2 Výpočtová metodika procesu KVET Protože způsob výpočtu KVET byl v jednotlivých zemích EU častokrát praktikován odlišně, došlo od letošního roku k harmonizaci výpočtové metodiky v rámci celé EU. Do českého právního řádu ji zavádí vyhláška Min. průmyslu a obchodu č. 453/2012 Sb. (na úrovni EU ji řeší výše uvedená směrnice a prováděcí Rozhodnutí EK č. 2008/952/ES a č. 2011/877/EU). Jejím základním východiskem je podmínka, že výroba elektřiny a tepla v režimu plnohodnotné KVET musí přispívat k úspoře tzv. primární energie v určité výši. Jednoduše řečeno, pokud by stejné množství elektřiny a užitečného tepla mělo být vyrobeno ze stejného paliva odděleně, byla by spotřeba tohoto paliva vyšší. Evropská definice KVET vyžaduje alespoň 10 % úsporu primární energie, česká u výroben do 1 MWe je mírnější (což je možné) a vyžaduje jen kladnou hodnotu tohoto tzv. parametru ÚPE; nad 1 MWel již ale také alespoň 10 % hodnotu UPE. Tuto podmínku může v praxi splnit jen tzv. vysokoúčinná KVET, za níž je označována taková, jejíž celková účinnost konverze vstupního paliva (či primární energie) na dále užitečně využitou elektřinu a teplo dosáhne definované minimální úrovně. U kogeneračních jednotek se spalovacím motorem bez ohledu na druh paliva je za elektřinu z vysokoúčinné KVET považováno veškeré množství vyrobené elektřiny naměřené na svorkách generátoru kogenerační jednotky nebo sériové sestavy kogeneračních jednotek jen v případě, pokud celková účinnost, do níž je započítáno i užitečné teplo, dosáhne za vykazované období alespoň 75 % (tato limitní hodnota rovněž platí pro KVET zařízení na bázi parní protitlaké turbíny, plynové turbíny, mikroturbíny, stirlingova motoru, palivového článku, parního stroje a organického Rankinova cyklu). Červen 2013 21 SEVEn
BiogasHeat Předběžná studie proveditelnosti_bps Žamberk Je-li celková účinnost KGJ menší (< 75 %), pak množství elektřiny pocházející z (vysokoúčinné) KVET již netvoří veškerou výrobu, ale jen její určitou část, a to ve výši odpovídající poměru užitečného tepla (Q už ) k jeho brutto výrobě (Q brutto ). Ve skutečnosti se ale pro tento účel používá koeficient C, který představuje skutečný poměr hrubé výroby elektřiny a tepla zaznamenané v daném období, jímž se množství užitečného tepla dodaného mimo výrobnu násobí. (E KVET = Q už * C SKUT, kde C SKUT = E SV / Q brutto ). Zde je nutné poznamenat, že za hrubou výrobu tepla (Q brutto ) se rozumí jeho nejvyšší možná výroba v běžném provozu, což v případě KGJ se spalovacím motorem zahrnuje tepelný zisk z chlazení oleje, prvního stupně komprese palivové směsi, bloku motoru a také i chlazení spalin na obvyklou výstupní teplotu (150 až 180 C). Nemá-li KGJ osazen spalinový výměník, pak by koeficient C měl být stanoven podle vzorce (C SKUT = η e,sv / (0,75 - η e,sv ). Bližší znázornění výpočtu hodnoty E KVET ukazuje obrázek 2 níže. Obr. č. 5: Diagram výpočtu množství elektřiny pocházející z (vysokoúčinné) KVET pro případ KGJ V druhém kroku je pak zapotřebí ověřit právě zmiňovanou dosaženou hodnotu ÚPE. Zde je výpočtový postup nepoměrně složitější a my se z důvodu složitosti pouze omezíme na empirické zjištění, že je-li množství elektřiny z KVET stanoveno výše popsaným způsobem, tento požadavek bez problémů splní. 8.3 Uznatelné způsoby užití tepla pro BPS Samotný způsob určení množství užitečného tepla (Q už ) dnes není legislativou jednoznačně předepsán a v podstatě z hlediska právního řádu je možné vycházet pouze z platných definic uvedených výše. Obecně platí, že za užitečné teplo by mělo být považováno takové, které pochází z KVET a slouží k uspokojování ekonomicky odůvodněné poptávky po teplu a chladu. Jelikož však tato definice v některých případech užití tepla může být nedostatečná a vést k případům, že by teplo sice bylo využíváno, ale přidanou ekonomickou hodnotu nijak nevytvářelo, připravuje v současnosti ERÚ vydání upřesňujícího výkladového stanoviska. Červen 2013 22 SEVEn
BiogasHeat Předběžná studie proveditelnosti_bps Žamberk Z prvních neoficiálních návrhů vyplývá, že bude mít podobu pozitivního a případně i negativního seznamu, u nějž budou definována některá kvantitativní případně jiná omezení na množství tepla, které bude pro daný účel možné uplatnit (spotřebovat). S cílem eliminovat nadměrné spotřeby tepla, které nebudou mít skutečný užitek. Je pravděpodobné, že za užitečné teplo z bioplynových stanic (případně dalších druhů OZE) bude uznáváno teplo využité pro: Vytápění budov a příprava teplé vody Užitečným teplem se zde rozumí dodávka tepla konečnému odběrateli použitá pro vytápění budov nebo k přípravě teplé vody (TV), kde spotřeba tepla nepřekračuje z hlediska celoročního tepelného komfortu potřebu tepla, která by byla za tržních podmínek uspokojena nákupem tepla z jiného zdroje. Limity spotřeby: budou uznávány spotřeby u existujících staveb odpovídající průměrné spotřebě v minulých letech. U nových objektů pak v souladu s platnými předpisy upravujícími tepelně-technické vlastnosti staveb a limity spotřeby tepla na přípravu TV (tj. vyhlášky č. 78/2013 Sb., respektive v příloze č. 2 vyhlášky č. 194/2007 Sb., kterou se stanoví pravidla pro vytápění a dodávku teplé vody, měrné ukazatele spotřeby tepelné energie pro vytápění a pro přípravu teplé vody a požadavky na vybavení vnitřních tepelných zařízení budov přístroji regulujícími dodávku tepelné energie konečným spotřebitelům.) Dodávka tepla do soustavy CZT (provozovaná licencovaným subjektem) Limity spotřeby: Při vyvedení tepla z BPS do soustavy CZT bude za užitečné teplo možné považovat teplo skutečně do soustavy předané v předávacím místě, stanovené měřením (předávací stanice). Vytápění chovů hospodářských zvířat Limity spotřeby: Uznávány budou spotřeby až do následujících limitů (bez potřeby jejich doložení měřením): Drůbež: Prasnice: při 1. zapuštění: v dospělosti: Selata: Prasata: Akakultury: 1250 kwh/vdj 1500 kwh/vdj 700 kwh/vdj 1050 kwh/vdj 225 kwh/vdj jednotky megawatthodin v přepočtu na tunu produkce akvakultury Sušení dřeva a agrárních komodit Za užitečné teplo bude považováno teplo, které je využité pro účely: sušení dřeva v surovém stavu pro následné materiálové využití, Červen 2013 23 SEVEn
BiogasHeat Předběžná studie proveditelnosti_bps Žamberk sušení agrárních komodit, u nichž to přispívá vyššímu ekonomickému ohodnocení, sušení dřeva použitého pro výrobu paliva, avšak pouze v případě že toto palivo není následně použito k výrobě elektřiny nebo tepla nebo elektřiny a tepla, na které je nárokována podpora. Limity spotřeby: Množství tepla účelně využitého na sušení bude limitováno hranicí obvyklého množství vody, které je nutné z daného materiálu sušením odstranit, a mezní účinnosti sušení, která je bez ohledu na typ sušárny stanovena jednotně ve výši maximálně 1,5 MWh/t. Limitní množství odpařené vody, vyjádřené v kilogramech, a výsledné hodnoty mezní spotřeby tepla v přepočtu na tunu materiálu vstupujícího do procesu sušení jsou pro níže uvedené materiály definovány jako následující: dřevo pro materiálové využití nejvýše 450 kg vody resp. 675 kwh dřevo pro palivo ke konečné spotřebě nejvýše 300 kg vody resp. 450 kwh obiloviny a olejniny nejvýše 50 kg vody resp. 75 kwh kukuřice na zrno nejvýše 200 kg vody resp. 300 kwh Šlechtění a množení rostlin (skleníky) Limity spotřeby: Indikativní hodnotou pro vytápění skleníků v České republice bude měrná spotřeba tepla ve výši 500 kwh/m 2.rok (při požadavku na udržení vnitřní teploty 20 C) v závislosti na požadované teplotě. Další zvažované přípustné způsoby užití tepla jsou následující: Teplo dodané pro potřeby chlazení. Typickými příklady dodávky tepla pro potřeby chlazení je klimatizování veřejných i soukromých budov, klimatizování prostor pro skladování potravin (ryby, maso, ovoce, zelenina), chlazení mléka. Procesní teplo pro dezinfekci nebo pasterizaci vstupních substrátů (je-li to vyžadováno legislativou, tj. nařízení EU č. 1774/2002) Teplo dodané na průmyslové procesy (pokud zde teplo kryje ekonomicky odůvodněnou poptávku, případně že nahrazuje jinak využívaná fosilní paliva) Za užitečné teplo z obnovitelných zdrojů se nepovažuje zejména využití tepla: Teplo pro ohřev substrátu ve fermentoru bioplynové stanice. Procesního teplo pro sušení fermentačního zbytku (digestátu) za účelem výroby organických hnojiv. Procesního teplo pro sušení fermentačního zbytku (digestátu) za účelem výroby paliv. Červen 2013 24 SEVEn
BiogasHeat Předběžná studie proveditelnosti_bps Žamberk Procesního teplo pro hygienizaci/pasterizaci složek substrátu vstupujícího do fermentoru v případě, že nejsou vyžadovány platnými právními předpisy, Teplo pro dodatečnou výrobu elektřiny (např. využitím ORC jednotky). 8.4 Způsob prokazování Při dokladování množství tzv. užitečného tepla bude nutné postupovat v souladu s ustanoveními připravovaného výkladového stanoviska ERÚ, až bude fakticky uveřejněno (předpoklad podzim 2013). Jakékoliv deklarované množství užitečného tepla pro daný účel by měl být přitom výrobce schopen doložit pro případ možné kontroly hodnověrným způsobem (tj. např. měřením spotřebovaného tepla dodaného třetím stranám, počtem stavů hospodářských zvířat, dodacími listy nakoupených surovin pro sušení apod.). Bude-li současně výrobce nárokovat zelený bonus za KVET, bude povinen podat na MPO žádost o vydání osvědčení o původu elektřiny z vysokoúčinné KVET, jejíž vzor je uveden v příloze č. 3 vyhlášky č. 453/2012 Sb. Pro možné vyplácení zelených bonusů za KVET pak bude nutné provést registraci do systému OTE v souladu s ustanovením vyhlášky ERÚ č. 346/2012 Sb. A následně pak vyplňovat pravidelné měsíční výkazy. V nich je kromě hodnot výroby užitečného tepla rovněž nutné uvádět účinnosti (hrubé) výroby elektřiny a tepla, jejichž prostřednictvím se ověřuje splnění ustanovení vyhlášky MPO č. 441/2012 Sb., o stanovení minimální účinnosti užití energie při výrobě elektřiny a tepelné energie. Má-li být teplo prodáváno pro zisk třetím stranám, bude pak nutné v souladu s Energetickým zákonem (zákon č. 458/2000 Sb.) rovněž získat licenci na výrobu a rozvod tepla a stát se licencovaným dodavatelem. Červen 2013 25 SEVEn