zpravodajství životního prostředí již od roku 1999

Perspektivy využití zemního plynu při výrobě elektrické energie v ČR

11.06.2008
Energie
Perspektivy využití zemního plynu při výrobě elektrické energie v ČR
Jednou z oblastí, kde i v ČR končí období žití z podstaty, je energetika.
Od uskutečnění celospolečenských změn v zemích bývalého východního bloku na přelomu 80. a 90. let minulého století došlo téměř ve všech oblastech života k mnoha zásadním změnám. Jednou z oblastí, kde i v ČR končí období "žití z podstaty", je energetika. Obor, který je klíčový pro správné fungování hospodářství průmyslové země.

Prošel sice překotným vývojem (transformací a privatizací energetických společností, přeskupením majetkových podílů, změnou modelu fungování v souvislosti s liberalizací energetických trhů atd.), ale změny byly převážně administrativního charakteru. V oblasti "hardware" k zásadním změnám nedošlo. Výjimku tvoří dostavba jaderné elektrárny Temelín v roce 2000, která byla výsledkem racionálního rozhodnutí o osudu již rozběhnutého projektu z předchozích let a některá dílčí vylepšení, jako např. postupné odsíření hnědouhelných elektráren. Energetika ČR jako celek, ale dodnes stojí v podstatě na stejných základech jako před dvaceti lety.

Od května 2004 je ČR členem Evropské unie. Přestože počátky EU jsou spojené se spoluprací evropských zemí v oblasti energetiky (Evropské společenství uhlí a oceli, Smlouva Euroatom), k integraci evropské energetické politiky z důvodů odporu jednotlivých států doposud nedošlo.

Je zřejmé, že energetika dospěla do stavu, kdy řešení problémů v ní nahromaděných již nesnese dalších odkladů. K hlavním důvodům nezbytnosti změn patří dožívání hnědouhelných elektráren, omezené zásoby a očekávaná nerentabilita těžby uhlí, celosvětový růst cen primárních energetických surovin, rostoucí poptávka po elektřině a v neposlední řadě potřeba řešení dopadů na životní prostředí. Protože česká energetika je ve vlastnictví soukromých subjektů, energetický trh funguje v rámci globální ekonomiky a za splnění závazků v oblasti životního prostředí je odpovědný stát, výsledná podoba energetické politiky ČR musí být kompromisem zohledňujícím všechny tyto skutečnosti. Při pohledu na zdrojovou základnu pro krytí energetických potřeb ČR zjistíme, že i přes částečný odklon od orientace na uhlí současné složení palivoenergetického mixu ČR stále nedosahuje hodnot vytyčených Státní energetickou koncepcí ČR z roku 2004, ale že je ve srovnání s obdobnými prognózami vývoje a potřeb EU jako celku nadále velmi jednostranně zaměřena.

Vezmeme-li v úvahu výše uvedené skutečnosti a nejnovější závazky vyplývající z Energeticko-klimatického balíčku EU, pak je zřejmé, že podoba energetické politiky ČR musí doznat zásadních změn. V roce 2006 se energetika na produkci skleníkových plynů v ČR podílela z více než 80 %, z toho největší díl připadal na výrobu elektřiny. Z neobnovitelných zdrojů má v hnědém uhlí původ přes 60 % veškeré elektřiny vyrobené v ČR, na jádro připadá přes 30 %. Z černého uhlí se elektřina vyrábí v omezené míře, z ropy se v podstatě nevyrábí a stejně tak tomu je u zemního plynu. Necelá 2 % elektřiny, vyrobené z plynných paliv, pochází z plynu koksárenského a vysokopecního - tedy opět z uhlí. Výroba elektřiny v jaderných elektrárnách si přes její odmítání v mnoha zemích, především díky nulovým emisím CO2 postupně znovu vydobývá své místo na slunci. Výrobu v uhelných elektrárnách naproti tomu čeká, z důvodu značných dopadů na životní prostředí a tenčících se zásob "laciných" zdrojů, spíše útlum nebo investice do moderních technologií u pečlivě vybraných projektů. V poslední době se zejména v souvislosti s nejasnou budoucností systému obchodování s emisemi CO2 po roce 2013 začíná hovořit i o elektrárnách spalujících zemní plyn. Důvod je jasný, spálením 1 kg methanu, který tvoří zemní plyn z 98 % vznikne 2,74 kg CO2, zatímco spálením 1 kg koksu vznikne 3,66 kg CO2. Po přepočtu produkce CO2 na energetický obsah obou paliv a při vyšší celkové účinnosti plynových elektráren je vyznění bilance pro plyn ještě příznivější.

Dle vyjádření zástupců ČEZ by elektrárny na plyn měly do roku 2013 tvořit až 20 % produkčního mixu, kterého má být dosaženo přesunutím části investic určených původně na projekty založené na spalování uhlí. Výstavbu elektráren na zemní plyn zvažují v ČR i další energetické společnosti jako Moravia Energo a United Energy.

Plynové elektrárny byly v minulosti méně konkurenceschopné díky relativně vyšším nákladům na provoz. Toto konkurenční znevýhodnění se však postupně vytrácí především díky promítnutí všech nákladů do ceny "levného" uhlí z tuzemských zdrojů. K průmyslové výrobě elektřiny se využívá buď jednoduchých plynových cyklů nebo paroplynových cyklů nejčastěji v kombinaci s kogenerační výrobou tepla nebo chladu.

KONCEPCE ENERGETICKÉ INFRASTRUKTURY VYŽADUJE PROMYŠLENOU KOMBINACI ZDROJŮ

Plynové elektrárny mají kromě vysoké účinnosti (až 55 % při výrobě elektřiny a až 90 % při kogenerační výrobě elektřiny a tepla či chladu) navíc několik dalších předností. Patří sem nízké investiční náklady, krátká doba realizace výstavby, snadný výběr lokality ke stavbě díky husté plynovodní síti a především snadná regulace a rychlý náběh na maximální výkon. To jsou vlastnosti vysoce ceněné za stávajícího stavu a jejich význam pak dále poroste s rozvojem větrných a solárních elektráren s nestabilní dodávkou. Nezanedbatelné jsou i nižší nároky na chladící výkon v porovnání s klasickými parními elektrárnami uhelnými a jadernými.

Koncepce obnovy elektrárenského parku ČR by měla být postavena na ideální kombinaci všech pilířových systémových zdrojů elektřiny, doplněných o spolupráci s dalšími decentralizovanými zdroji. Řazení jednotlivých zdrojů v diagramu zatížení, tj. grafickém znázornění průběhu zatížení elektrizační soustavy v čase, by pak mělo odrážet jejich charakteristické přednosti, včetně nákladů na pořízení a provoz. Ze srovnání cen elektřiny vyrobené z různých zdrojů metodou dlouhodobých marginálních nákladů vyplývá, že v podmínkách ČR jsou uhelné a jaderné elektrárny vzájemně konkurenceschopné při době využití instalovaného výkonu nad 7.000 hodin/rok, tj. v oblasti základního zatížení elektrizační soustavy. Pro oblast proměnného zatížení s potřebou regulačního výkonu jsou nejvhodnější elektrárny uhelné, ale jak se ukazuje, svůj význam zde mohou mít i elektrárny plynové. Ke krytí špičkové zátěže, tedy pro pásmo využití do zhruba 3.000 hodin/rok jsou předurčeny elektrárny plynové, umožňující snadné a rychlé najetí na maximální výkon a efektivní regulaci do maxima instalovaného výkonu. Těchto vlastností je možné účelně využívat i k poskytování regulačního výkonu, tedy k dosahování nezbytné rovnováhy mezi dodávkou a odběrem elektřiny z elektrizační soustavy v kterémkoliv okamžiku proměnného zatížení. Díky přirozené nerovnoměrnosti dodávek a odběrů elektřiny do a z elektrizační soustavy je instalace "vyrovnávacích" a špičkových zdrojů elektřiny nezbytná. Jako vhodné řazení typů elektráren se pak jeví:

1. jaderné;

2. uhelné;

3. plynové v paroplynovém cyklu;

4. plynové v jednoduchém cyklu.

Plynové zdroje jsou v porovnání s ostatními mimořádně vhodné pro decentralizovanou výrobu elektrické energie. Zemní plyn lze snadno a s vysokou účinností transformovat do konečné, požadované formy energie a odpadní teplo místo jeho maření výhodně použít k vytápění, popř. chlazení objektů či jiným technologickým účelům. Umístění zdroje v místě spotřeby významně snižuje ztráty elektřiny v rozvodech a zvyšuje odolnost elektrizační soustavy proti případným výpadkům. Okamžitý náběh, snadná regulace a schopnost ostrovního provozu jsou rovněž vlastnosti, které naplňují požadavky kladené na záložní zdroje v provozech, kde z rozličných důvodů nesmí dojít k přerušení dodávek elektřiny. Plynová zařízení nabízejí vysokou variabilitu výkonů, nízké investiční náklady, poměrně nenáročnou výstavbu, výhodný poměr zastavěný prostor/výkon a možnosti blokového rozšíření. Jediným nezbytným předpokladem pro jejich provoz je existence distribuční sítě zemního plynu v dostupné vzdálenosti. Mezi nejrozšířenější zdroje výroby elektřiny z plynu patří:

Plynová turbína - výhodná k použití pro největší průmyslové, popř. residenční aplikace. Jednoduché cykly se používají především ke krytí špiček potřeby elektrické energie. U systémů s instalovaným výkonem nad 3 MW lze spaliny použít k výrobě páry pro pohon turbíny v paroplynovém cyklu. Obecně lze spaliny použít k předehřevu přívodního vzduchu vstupujícího do spalovací komory, v průmyslových aplikacích k výrobě procesní páry nebo chladu, k technologickému ohřevu či k rezidenčnímu vytápění.

Mikroturbína - kompaktní vysokorychlostní výrobní jednotka, používaná v menších průmyslových a komerčních objektech k výrobě tepla a elektřiny. Hlavním členem je soustrojí turbíny, kompresoru a generátoru na společné ose. Díky stabilnímu spalovacímu procesu a jednoduché konstrukci mají zařízení s mikroturbínou oproti spalovacím motorům nižší emise a hlučnost.

Spalovací motor - klasický pístový motor upravený pro spalování plynu. Využití obdobných prvků jako u sériově vyráběných naftových motorů vede k minimalizaci investičních nákladů. Chladící systém produkuje horkou vodu, teplo výfukových plynů lze využít k výrobě páry. Výkon motoru je možné regulovat podle okamžité potřeby elektřiny. Jednotky jsou vyráběny v širokém rozsahu výkonů a své uplatnění nacházejí často jako záložní zdroje při výpadku dodávek elektřiny.

Parní stroj - zatím nejnovější forma využití parního stroje klasické konstrukce, vhodné pro rodinné domy. Princip spočívá v ohřevu vyvíječe páry plynovým hořákem. Vznikající pára pohání píst propojený se zabudovaným lineárním motorem, který vyrábí elektřinu. Odpadní a kondenzační teplo je využito pro vytápění objektu.

DECENTRALIZOVANÁ VÝROBY ELEKTŘINY

Decentralizovaná výroba elektřiny v místě její spotřeby zvyšuje bezpečnost zásobování, umožňuje využití odpadního tepla k vytápění či chlazení objektů a eliminuje ztráty při rozvodu elektřiny. Podaří-li se vytvořit distribuční sítě elektřiny jako inteligentní, výkonová pružnost decentralizovaných zdrojů umožní takovýto systém funkční nouzové zásobování i v krittických případech, kdyby došlo k rozpadu nadřazených částí elektrizační soustavy.

Protože plynárenská infrastruktura spadá do kategorie s rizikem přijatelným, popř. podmíněně přijatelným, tedy o řád nižší než u soustavy elektrizační, mohou plynárenské technologie sehrát důležitou úlohu v případě krizových stavů a situací. Jedinou slabinou plynových spotřebičů tak zůstává jejich závislost na elektřině z vnějšího zdroje, kterou by do budoucna bylo vhodné řešit již ve fázi vývoje zařízení.

AUTOR: (čpú)
Zdroj: Technik

Komentáře k článku. Co si myslí ostatní?

Další články
Chystané akce
7
8. 2017
7-11.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
Zahrada lesní MŠ Šárynka, Praha 6
14
8. 2017
14-18.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
Zahrada lesní MŠ Šárynka, Praha 6
19
8. 2017
19-26.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
Bílé Karpaty (hranice ČR/SR tábor Polana - Vrbovce/Javorník)
19
8. 2017
19-26.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
LTD Polana
21
8. 2017
21-25.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
Zahrada lesní MŠ Šárynka, Praha 6
Podněty ZmapujTo
Mohlo by vás také zajímat
Naši partneři
Složky životního prostředí