Realizace energetických zdrojů s využitím biomasy v regionu Jižní Moravy jako důsledek snah o zlepšení klimatu v oblasti – část III

Ing. Pavel Novotný,CSc Ústav procesního a ekologického inženýrství FSI VUT Brno Další, svým způsobem jedinečnou instalací, je realizace centrální výtopny pro část města Bystřice nad Pernštejnem. Poměrně náročný záměr investora (Městský úřad) splnil projektant i dodavatel stavby velmi dobře – při nepřerušené dodávce požadovaného množství tepla navrhl a realizoval stavbu, která výrazně zlepšila emisní situaci ve městě a umožňuje pružnější provoz celého systému zásobování teplem města. BYSTŘICE nad Pernštejnem Město postavené v nadmořské výšce 500 – 580 m. byl již odpradávna hospodářským, obchodním a správním centrem regionu této části Českomoravské vrchoviny, v současné době nazývaného mikroregion Bystřicko. V důsledku těžby uranové rudy v nedaleké Dolní Rožínce byla ve městě postavena dvě velká sídliště s vlastními tepelnými zdroji. V současnosti má město 9184 obyvatel. Infrastruktura města je dobrá a neustále se doplňuje a rozšiřuje. Disponuje vlastní čistírnou odpadních vod, provádí se rekonstrukce elektrických rozvodů a z velké části je město plynofikováno. V sídlištích byla vybudována hustá síť centrálního zásobování teplem (CZT). 1. Technické řešení Pro zajištění ekonomické, ekologické a hospodárné funkce CZT v sídlišti II v Bystřici nad Pernštejnem byla zapotřebí rekonstrukce CZT, tj. sítí včetně zdroje tepla – uhelné kotelny. Uvedené skutečnosti vedly radní města, vybudovat ekologický zdroj, který v ČR neměl v době rozhodování obdoby, díky své jedinečnosti v rozsahu, podmínkách a použitém technickém zařízení. Palivem tohoto zdroje mělo být ekologické palivo, dostupné z vlastních a blízkých zdrojů (lesy, zemědělská půda), což také bude mít v budoucnu vliv na zaměstnanost. Tímto palivem byla zvolena biomasa. Klimatické podmínky města Bystřice nad Pernštejnem jsou značně blízké podmínkám podhorských měst. Na základě tohoto rozhodnutí město vypsalo v roce 1999 výběrové řízení na realizaci projektu pod názvem „Náhrada uhlí spalováním biomasy v centrálním zásobování teplem v Bystřici nad Pernštejnem“. Realizace projektu byla ztížena rekonstrukcí s částečnou demolicí stávající kotelny a nutností zajistit náhradní způsob topení a ohřev TUV dotčeným odběratelům, pokud možno celou dobu výstavby. Výběrovým řízením byl vybrán jako generální dodavatel stavby ŽS Brno a.s., jeho subdodavateli se stali Ekoengineering Brno - technologie, TENZA Brno - potrubní rozvody a domovní předávací stanice a firma ELCOM Brno a.s. - elektrorozvaděče. Převzetí staveniště se uskutečnilo 02.02.2001. Ve stejný den se začalo s budováním zařízení staveniště. Při realizaci stavby bylo dost netypické počasí - v první polovině roku se vyskytovaly déletrvající deště a od poloviny září poměrně vysoké denní teploty. Před rekonstrukcí CZT bylo v sídlišti II instalováno celkem 6 kotlů (provozovaných pouze 5) spalujících hnědé uhlí o celkovém instalovaném výkonu 13,6 MW, jejich provoz byl předmětem stížností jak občanů, tak také správních řízeních na úseku ochrany ovzduší. Celková spotřeba uhlí byla cca 5.000 t/rok, jehož spálením vzniklo cca 30% tuhých látek a popele. Vyrobeným teplem v množství 46.000 GJ/rok bylo zásobováno celkem 1.025 bytů a 3 další objekty – restaurace, samoobsluha a kulturní dům. V nové kotelně jsou instalovány 2 kotle o celkovém výkonu 9 MW spalující biomasu v množství 4 až 8.000 t za rok, v závislosti podle druhu použitého paliva. Instalované kotle umožňují spalování různých druhů biomasy, předpokládá se následující varianty skladby : a) nedělená stromová kůra až 100% objemu paliva, vlhkost do 50% b) hobliny a piliny ve směsi do 50% objemu paliva, vlhk. 30 – 50% c) řepková sláma ve směsi do 40% objemu paliva d) štěpky ze dřeva a kůry až do 100% objemu paliva Předpokládané množství produkce tuhých látek a popele je výrazně nižší – 1 až 5%, naopak množství vyrobeného tepla je vyšší – cca 50.000 GJ/rok. Součástí stavby je akumulační nádrž válcového tvaru o objemu 370 m3 (průměr 7 a výška 10 m) a sklad paliva s kapacitou 6.000 m3, což je zásoba na 10 až 15 dnů plného provozu obou kotlů. Oba instalované kotle jsou horkovodní typu Urbas UR-RZ-R/F 4500S (Rakousko), každý o výkonu 4,5 MW s teplotou vstupní vody 85oC a výstupní 110oC, při průměrné spotřebě paliva 2,051 t/h V rámci této akce byla uskutečněna rekonstrukce stávajících rozvodů a domovních předávacích stanic a také napojení nových odběrných míst na soustavu CZT - propojení dvou doposud na sobě nezávislých soustav CZT. Nově provedené propojení umožňuje dodávky tepelné energie z kotelny na biomasu i na sídliště I. Plynová kotelna na Sídlišti I bude sloužit jako špičková kotelna a uzlové místo s možností dodávek tepelné energie pro odběrná místa na Sídlišti I. Tímto způsobem je vytvořena jediná soustava CZT v Bystřici n/P s podstatně vyšší spolehlivostí, protože do ní mohou pracovat dva nezávislé zdroje, navíc s rozdílným palivem. Propojovací potrubí je schopno přenášet z kotelny na biomasu do Sídliště I až 5 MWt, v opačném směru je možno uvažovat až s 2,5 MWt. Řízení domovních předávacích stanic se předpokládá dálkové v závislosti na venkovní teplotě budovy. Celá modernizovaná síť, sestávající ze tří větví, je opět řízena z velínu kotelny a řídící veličinou je v tomto případě diference tlaku ve stanovených místech jednotlivých větví. Rozvody tepla jsou zhotoveny jako bezkanálový rozvod z ocelového předizolovaného potrubí LØGSTØR RØR. Do tepelné sítě CZT je také vřazen akumulátor tepla, který slouží k vyrovnávání špiček při odběrových maximech v síti. Celkový objem vody v CZT (3 větve a 2 kotle) je 150 m3(v jednom kotli 13,2 m3). Celá síť umožňuje zásobovat celkem 3 větve systému, na které jsou napojeny následující objekty (pouze byty) Sídliště II Sídliště I Střed města Počet bytů 1.025 628 20 Počet obyvatel 2.722 1.680 51 Otopná plocha [ m2 ] 53.226 33.258 1.084 Stavba byla uvedena do provozu v listopadu 2001. Svým rozsahem, instalovaným výkonem 9 MW i investičním nákladem cca 120 mil. Kč je dosud největší akcí tohoto druhu v ČR na úseku využívání obnovitelných zdrojů energie 2. Zkušeností z výstavby : Každá stavba je živý organismus až do kolaudace a všichni zúčastnění musí být připraveni operativně reagovat na nové skutečnosti, které se v průběhu stavby vyskytnou. Přesto některé z nich byly nejen nečekané, ale i natolik závažné, že je vhodné na ně upozornit, aby ti, kteří se rozhodnou pro realizaci stavby stejného charakteru, uměli na obdobné situace reagovat a nebyli nepřipravení. 1. Velice nepříjemnou okolností bylo neustálé odkládání podpisu smlouvy mezi městem a Státním fondem životního prostředí, což zhoršovalo vztahy mezi dodavateli. Výběrové řízení bylo ukončeno 2.8.2000, smlouva byla podepsána až v červnu 2001. Stavební práce byly zahájeny ihned po převzetí staveniště. 2. Až koncem února bylo definitivně rozhodnuto o dodavateli kotlů. Zde někteří z uznávaných poradců vystupují spíše jako neoficiální zástupci konkurenčních firem a snaží se prosadit jimi zastupovaného výrobce, čímž se výběr neúměrně prodlužuje. 3. Módní záležitostí se stalo, že ve smlouvě mezi zhotovitelem a investorem je zabezpečení podkladů svěřeno zhotoviteli, čímž za ně přebírá také zodpovědnost, a potom za jakékoliv chyby správců dotčených sítí nese dopady sám, ačkoli neudělal žádnou chybu. Konkrétní příklad – vodovody a kanalizace nám do projektu udaly a zakreslily polohu kanalizace, tato byla také před zahájením výkopových prací vytyčena, ale po otevření výkopu se narazilo na další kanalizaci a po upozornění správce, tento nakonec zjistil, že v daném prostoru jsou uloženy vedle sebe dvě kanalizace a obě jsou funkční. Vyhledání a realizaci nové trasy, včetně dalších dodatečných jednání s orgány představovalo pro hlavního dodavatele další práce a vícenáklady. 9. Pohled ze severní strany na sklad paliva s pracovním vjezdem a otvorem pro náhradní zásobování palivem 10. Vyznačení rekonstruovaných rozvodných sítí CZT a kotelny Sídliště II spalující biomasu a plynovou kotelnu Sídliště I 11. Kotle určené pro spalování biomasy firmy URBAS KONTAKT: novotny@upei.fme.vutbr.cz LITERATURA Sborník z pracovního semináře „VYUŽITÍ BIOMASY A CENTRÁLNÍ TEPELNÝ ZDROJ V OBCI VELKÝ KARLOV - příprava, výstavba a zkušební provoz“, 15.11.2001, Velký Karlov Materiály ŽS Brno (dodavatel stavby)