O něco vyšší investiční náklady, ale téměř nulové provozní náklady na údržbu - to jsou kogenerační jednotky, v nichž není plynový motor, ale jejichž hlavní částí je malá spalovací turbína.
Znamená to soumrak klasických "kogeneraček"? Kdepak. Ale je to progresivní inovační příležitost, lépe řečeno výzva pro lokální energetiku, jako jsou obecní kotelny v centrálním zásobování teplem, blokové kotelny i další využití. Pokrok se nezastaví.
PROČ TAKTO?
Je možné se vůbec tak ptát? Tak jako se stále častěji v obecní energetice uplatňují i v systému centrálního zásobování teplem vedle plynových i kotelny na biomasu, tak při rozhodování se o nové nebo rekonstruované plynové kotelně je jednoznačným trendem kogenerace. Tedy současná výroba tepla a elektřiny. Můžeme to sledovat i v dotačních programech podporujících kogeneraci. A právě v tomto oboru se naskýtá progresivní technologie pro lokální energetiku - mikroturbíny ve výkonových řadách 30, 60, 80 kW (elektřiny) s násobky, získanými více mikroturbínami. Ve vývoji jsou výkony 100 a 200 kW. Množství tepla je obvykle až dvojnásobkem elektrického výkonu.
JAKÉ JSOU VÝHODY
Minimální náklady na mzdy za údržbu: Zařízení je prakticky bezúdržbové, zhruba po 4000 provozních hodinách je třeba vyčistit vzduchové filtry. Doba do generální opravy je minimálně 20 tisíc hod., ale u řady realizovaných projektů vychází až na 40 tisíc hod. Výrobce Ingersoll-Rand uvádí až 80 tisíc hod.
Vezměme si, že v klasickém plynovém motoru je údajně až 100 i víc pohyblivých částí, u mikroturbíny jen jedna - vše je na jedné hřídeli (na společném rotoru je spalovací turbína i vzduchový kompresor i generátor). Jen několik dalších pohyblivých dílů je v kompresoru plynu nebo palivovém čerpadlu. V případě mikroturbín s převodovkou je to ještě několik dílů. Ale stále v porovnání s plynovými motory...
Velmi nízké emise: Například Capstone 30 kW má garantováno v NOx 9 ppm (tj. 18,45 mg/m3, norma v ČR pro motory je 4000 a pro turbíny 350) a v CO 40 ppm (tj. 48 mg/m3, norma pro motory 650 a pro turbíny 100).
Malé rozměry i hmotnost, malé vibrace: Vlastní spalovací turbínka má průměr kolem 10 centimetrů. Je-li použitý vysokorychlostní generátor i jeho velikost je výrazně menší ve srovnání se standardními elektrogenerátory.
Tichý provoz: Představme si, že vedle mikroturbíny v provozu si můžeme potichu povídat. Zkusme to vedle motoru! Samozřejmě, nehlučnost celé instalace závisí na dobře připraveném a zrealizovaném projektu.
A ZKUŠENOSTI?
Koho jiného se na ně zeptat než odborníka a autorizovaného technika pro servis Ing. Jana Šurovského.
Jak se ke kogeneračním mikroturbínám vlastně dostal? "Prvotně jsem se o nich dočetl v americké odborné literatuře, kde byly poprvé vysvětlené principy. Svitlo mi, že to je geniálně chytré řešení. Vždyť si představte, že by místo obyčejného plynového kotle bylo v domě jen o málo větší zařízení, které by dodávalo nejen teplo, ale i elektřinu. Postupně jsem se pak seznámil s výrobci a řadou zajímavých instalací mikroturbín v USA i v Evropě."
Ostatně Ing. Jan Šurovský byl také u první instalace v České republice v roce 2001, v blokové kotelně u lokality Jahodiště v Českém Brodu, jejímž provozovatelem je společnost MTH Kolín, s. r. o.
Jaké zkušenosti kladné i negativní jsou z této instalace? "Se samotnou mikroturbínou jen kladné. Jediným citlivým a poruchovým prvkem se po zhruba sedmi měsících bezchybného provozu ukázalo plynové čerpadlo. To mělo poruchu ještě několikrát, ale potom je výrobce vyměnil za jiný typ, a pak už problém nenastal."
Spalovací turbíny jsou poměrně známá věc, jsou přece využívané ve velké energetice běžně, dokonce v letectví. Co je tedy tak převratného na jejich využití v mikro a minikogeneracích?
Podle Ing. Jana Šurovského především menší výkony do 200 kW, na jejichž vývoji si řada firem vylámala zuby. Dále se od velkých turbín liší rekuperátorem pro předehřev spalovacího vzduchu, což zvyšuje účinnost. Jediný, komu se na deset let jejich výzkumů a vývoje podařilo vždy sehnat nemalé finance, je americká firma Capstone Turbine Corp., která v roce 1998 dala na trh první ze svých více než 4000 vyrobených mikroturbín (což je většina z asi 5000 mikroturbín ve světě).
Zdá se být trochu komplikované, že turbínky se při generální opravě zasílají na renovaci výrobci do USA. Jak ale uvedl Ing. Jan Šurovský, u turbínky, která má 100 tisíc otáček za minutu, by sebemenší chyba v přesném vyvážení mohla způsobit mechanické roztržení, proto je nezbytné, aby renovace dělal sám výrobce.
Výhodou ovšem je, že sklad náhradních dílů je v italském Milánu, u nás je pro běžný servis proškolen Ing. Šurovský, složitější zásahy a opravy může zajišťovat německá firma G.A.S. Energietechnologie GmbH. A pokud jde o složitý software mikroturbín, jsou-li přes modem připojené k internetu, není problém software opravit případně aktualizovat dálkově. V instalaci v Českém Brodu kontroluje a případně ovládá mikroturbínu pracovník firmy MTH Kolín přes počítač.
Vývoj jde dopředu mílovými kroky. Zatímco nyní jsou konkurentem mikroturbín kogenerační jednotky s motory, do blízkého budoucna to budou palivové články. S těmi však mikroturbíny mohou spolupracovat v jednom celku. A další pozitivum pro mikroturbíny: Velcí výrobci standardních kogeneračních jednotek už vycítili, kam směřuje vývoj. Například již zmíněná firma G.A.S. do svého sortimentu zařadila i mikroturbíny.
Další informace, poradenství a konzultace můžete získat na adrese: www.raes.cz
MIROSLAV NEJEZCHLEB
ZAJÍMAVÁ VYUŽITÍ
stát, obce, lokální kotelny - extrémně nízké emise podporují ekologizaci obcí,
silní partneři - plynárenské společnosti, teplárenské firmy, zájemci o nové technologie, větší sponzoři,
vzorové projekty na univerzitách za podpory grantů a dotací (na Vysoké škole chemickotechnologické v Praze čeká na sponzory demontovaná mikroturbína z demonstrační instalace na ČOV v Praze-Tróji),
u bioplynových stanic (zejména v zemědělství, ale také na ČOV a na skládkách komunálních odpadů) - efektivně totiž využijí i chudší bioplyn,
u sušiček ekopaliv, pro sušení keramických a chemických výrobků, ke zmenšování objemu potravinářských odpadů sušením - svými velmi čistými spalinami,
v lakovnách a chemických provozech - pro ekologickou likvidaci uhlovodíků,
všude, kde se kladou nároky na téměř bezúdržbový provoz.
