Odborníci považují za novou technologii kogenerační jednotky se spalovacími mikroturbínami, které slouží k výrobě tepla a elektřiny. Toto perspektivní řešení menšího energetického zdroje se v praxi stále více rozšiřuje ve Spojených státech a v Evropě zejména ve Velké Británii.
Čím zařazení mikroturbín do kogeneračních jednotek místo plynových motorů zaujalo Ing. Jana Šurovského, zástupce ředitele podniku Instalace Praha? Je to především možnost využití mikroturbin v malých firmách, zemědělských farmách, různých úřadech a institucích. Jsou výhodné rovněž pro podniky ve správě měst, mj. pro skládky odpadů, čistírny odpadních vod (ČOV) a obecní biostanice apod. Zemní plyn jako palivo se v mikroturbíně zužitkuje hospodárněji než v dosavadním plynovém kotli výhradně používaném k ohřívání vody.
PŘEDNOSTI MIKROTURBÍNY
Malá turbína, zpravidla o výkonu do 1 MW, pracuje na principu rotačního pohybu jako letecký motor. K mikroturbíně je přidán generátor, který docílí až sto tisíc otáček za minutu, přitom není nutná převodovka. Jestliže plynový motor má víc než sto pohyblivých částí, pak při pravidelném rotačním pohybu turbínky je zapotřebí pouze jeden pohyblivý díl. Novinkou je použití tzv. vzduchových ložisek, které vydrží velmi vysoké otáčky a není nutné je mazat tlakovým olejem ani tukem. Zjednoduší tak obsluhu soustrojí a zvýší spolehlivost zařízení. Mikroturbínu stačí zapálit napoprvé, tj. když se uvádí do provozu. Spalování je plynulé a rovnoměrné a při vhodném nastavení lze docílit nízkých hodnot emisí vypouštěných do ovzduší.
Ještě jednu neopomenutelnou přednost mají mikroturbíny - mohou půl roku, rok průběžně dodávat teplo i elektřinu, případně také posloužit jako záložní zdroj využívající jako palivo zemní plyn. V řadě aplikací je obdobný záložní zdroj vyhovující.
První americkou mikroturbínu s německým příslušenstvím uvedlo u nás do provozu v českobrodské teplárně Městské tepelné hospodářství Kolín. Mikroturbína v Českém Brodě pracuje od jara roku 2001 prakticky bez větších závad. V prvním roce provozu vyrobila 441 tisíc kWh tepla a 199 tisíc kWh elektřiny. Vytápí nedaleké sídliště. Teplá užitková voda je rovněž ohřívána a "uložená" ve velkých zásobnících, ze kterých je možné potřebné množství čerpat ve špičce. Zatímco menší část elektřiny vyrobená v kogenerační jednotce se spotřebovává v kotelně, přebytek přichází do běžné rozvodné sítě. Nedávno technici v jednotce nahradili plynový kompresor novým, výkonnějším. Je předpoklad, že vynaložená investice se při stálém, zaručeném odběru teplé vody vrátí do deseti let.
PERSPEKTIVU MÁ BIOPLYN
Perspektivou pro spalovací turbíny je využívání bioplynu. K jeho výrobě slouží jako energetická surovina biomasa (odpady živočišného a rostlinného původu). Doporučovanou kombinací je současný biologický rozklad směsi sestávající z kejdy od zvířat a různých druhů rostlin. Z nich lze získat 1000 až 5000 m3 potřebného metanu z jednoho hektaru plochy.
Součástí biomasy jsou také kaly z ČOV a podle zahraničních poznatků rovněž odpady z tukového průmyslu, konzerváren, lihovarů, jatek, mlékáren, štěpky z lesa apod. Pro energetické využití se ověřují rychle rostoucí topoly, vrby, olše a akáty. Pro biologický rozklad nejsou příliš vhodné suroviny, jako je dřevo, ale spíše tráva apod.
Výstupním produktem biologického rozkladu je bioplyn, který obsahuje 50 až 70 % metanu, včetně dalších složek. Plyn slouží ve spalovací mikroturbíně, stejně tak v plynovém motoru. Výhřevnost bioplynu činí 21 - 23 MJ/m3. Pro porovnání: U zemního plynu se dociluje 33 - 34 MJ/m3. Pokud se dalším čištěním z bioplynu odstraní nežádoucí oxid uhličitý, blíží se kvalitě zemního plynu. Po biologickém rozkladu zbývá organická hmota, která již není hygienicky závadná ani čichově nepříjemná, ale je vhodná jako kvalitní hnojivo.
V užívání biomasy je úspěšné Finsko a Švédsko s velkými zásobami dřevní hmoty v lesích a řadí se k nim Dánsko a Rakousko.V Německu je mnoho místních bioplynových stanic a jejich počet roste. Vyžadovanou součástí biomasy je odpad z veřejného stravování. Ve stanicích se dále zpracovává vytříděný domovní odpad, také odpad získaný při úklidu městské zeleně, z moštáren, pivovarů, cukrovarů apod.
V ČR se biomasa spaluje a využívá spíše k výrobě tepla. Běžně se získává ze skládek odpadů a z ČOV. Zatím u nás neexistují vhodné kogenerační jednotky s mikroturbínami, které by navíc vyráběly elektřinu.
Cílem první studie, zpracované firmou Instalace Praha pro společnost DRUID v Horšovském Týně, která zastřešuje několik zemědělských a doplňujících podniků, bylo zpracovat návrh na zavedení této nové technologie. Konkrétně, jak využít biomasu získanou z kejdy z velkokapacitního vepřína, která se dosud vyváží na pole. Výpočty ukázaly, že při plném provozu mikroturbíny se vynaložená investice může vrátit do osmi let, což předpokládá získat státní dotaci, případně podporu z Evropské unie. Mimo jiné proto, že celé zařízení s mikroturbínou je v současné době dražší než kogenerační jednotka s plynovým motorem.
FINANČNÍ PODPORA NOVÉ TECHNOLOGII
Výhodné je, že náš výrobce elektřiny z obnovitelných zdrojů má přednost před ostatními dodavateli při prodeji energie rozvodným závodům. Podle Ing. Jana Šurovského v současné době se připravuje návrh zákona, který zřejmě změní stávající způsob finanční podpory. Namísto vynakládání státních dotací na ekologické stavby se má více platit za každou kilowathodinu vyrobenou z biomasy - z dosavadních 2,50 Kč například 6 Kč. Zákon by také umožňoval garanci na využití obnovitelných zdrojů až na dobu 15 let.
Mikroturbíny jako zdroj tepla a elektřiny jsou perspektivní i pro městskou energetiku. Odborníci doporučují - po vybudování infrastruktury - stavět biostanice s mikroturbínami. Mohou se na nich podílet podniky, které ve městě produkují vhodný odpad ke zpracování v biomase.
(Informace k článku byly čerpány i z nedávno vydané publikace Mikroturbína - energetická revoluce pro 21. století, kterou vydala společnost Instalace Praha. Autor Ing. Jan Šurovský přináší detailní přehled o výše popsaném efektivním a nenáročném zdroji výroby energie- pozn. redakce.)
