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

Ing. Pavel Novotný,CSc Ústav procesního a ekologického inženýrství FSI VUT Brno Zcela jiným způsobem je zajímavá instalace v obci Roštín v okrese Kroměříž. Investor výstavby pro dosažení svého záměru – výstavbu centrálního tepelného zdroje v obci - musel podstoupit poměrně náročnou anabázi, jak při přípravě, tak také během výstavby. Výsledkem velkého úsilí je však velmi pěkné technické dílo,které svým provozem poskytuje určitý komfort obyvatelům obce, nepoškozuje své okolí a poskytuje i určité sociální výhody. Roštín Obec se nachází v rekreační oblasti a chráněné krajině „Přírodní park Chřiby“ na západním úpatí Chřibů v nadmořské výšce cca 300 m n.m. v okrese Kroměříž. V obci žije 700 stálých obyvatel (460 domovních čísel, z toho je 300 trvale obydlených), kromě toho je zde ještě 180 rekreačních objektů. Problematikou zásobování obce teplem se zastupitelstvo obce zabývalo již od roku 1994, následně v srpnu 1995 byl Generálnímu ředitelství Jihomoravských plynáren a.s. Brno předložen projekt plynofikace obce, ze kterého vyplynulo, že obec bude možné plynofikovat v horizontu roku 2005 - 2010. Obec se nachází v dosti nevýhodné poloze vůči hlavním trasám plynovodu a pokud by zvolila toto řešení, musela by z vlastních prostředků hradit výstavbu vysokotlakového přívodu, vč. regulačních stanic. Vzhledem k poloze obce na úpatí zalesněných kopců v zemědělské oblasti, kde každoročně vzniká větší množství odpadní biomasy – dřevní odpad, sláma – byl již v roce 1995 zpracován projektový záměr na zásobování obce teplem z centrálního zdroje spalujícího biomasy. V rámci řešení projektu Péče o životní prostředí Ministerstva životního prostředí, jehož řešitelem byla firma Agiplan Praha, zahájeného v roce 1995 a předmětem řešení koncepce zlepšení stavu životního prostředí regionu Střední Moravy, byly zjišťovány i možnosti vytápění obcí tohoto regionu obnovitelnými zdroji, zejména biomasou. Mezi vybranými obcemi regionu byla i obec Roštín. Následovalo zpracování projektu „Ekologické vytápění obce Roštín“ v dubnu roku 1996, ve kterém bylo srovnáváno několik variant – plynofikace, elektrické vytápění a zařízení k energetickému využívání biomasy-štěpky i slámy. Ve spolupráci s Okresním úřadem v Kroměříži se uskutečnila jednání s potenciálními dodavateli biomasy, při kterých se ukázalo, že existuje značný potenciál dodávek jak obilné a řepkové slámy, tak také odpadního dřeva a dřevní štěpky. Pro zjištění zájmů občanů obce o centrální vytápění byla zorganizována dotazníková akce, která prokázala velký zájem jak občanů tak i uživatelů veřejných/obecních budov o centrální zásobování teplem. Po ukončení těchto přípravných prací byl zahájen proces projektových prací, zajišťování finančních prostředků jak ze zdrojů v ČR, tak také ze zahraničí. Uskutečnila se jednání i se zahraničními partnery z Dánska a Rakouska týkající se jak finanční podpory, tak také dodávky technologie. Stavba centrálního tepelného zdroje byla zahájena již v září 2000, avšak vlivem různých komplikací administrativního rázu a obtíží spojených se zajištění potřebných finančních prostředků byla dokončena a uvedena do provozu až v březnu 2002. Reálná doba výstavby zařízení tohoto typu je však 12 měsíců. Stavbu lze rozdělit na 3 hlavní části – sklad paliva, budovu kotelny s příslušenstvím a rozvody. Sklad slámy je umístěn v bývalém seníku, jedná se o lehkou zastřešenou ocelovou halu o rozměrech 15 x 108 m umožňující ukládat balíky na výšku 6 m. Kapacita skladu je 6.300 balíků, což představuje provozní rezervu 120 topných dnů při plném zatížení Budova kotelny, která byla nově postavena, má zastavěnou plochu 270 m2 a obestavěný prostor 1.620 m3, je rozdělena na několik části – v jedné je umístěn menší provozní sklad slámy s dvoupatrovým dopravníkem, v další pak oba kotle s příslušenství a zcela samostatnou část tvoří administrativní část s velínem a pomocnými prostory. V provozním skladu je dvoupatrový pásový dopravník s výtahem na straně směrem ke kotli umožňující přemísťování balíků slámy mezi oběma patry a jejich uložení na pás dopravující balíky ke kotli. Prostor skladu je oddělen stěnou od prostoru, kde jsou umístěny oba kotle. Na dopravním zařízení procházejícím stěnou jsou instalovány bezpečnostní požární dveře. Manipulace s balíky slámy je vysokozdvižným vozíkem s dosahem až na horní patro pásového dopravníku V druhém prostoru budovy je instalován kotel na slámu od dánské firmy Linka o výkonu 4 MW, záložní kotel na spalování lehkého topného oleje o výkonu 1,75 MW a veškerá příslušenství jak na straně dopravy paliva - sklápěcí zásobník a řezací zařízení balíků slámy, které nařezané bloky slámy dopravuje do vychlazené spalovací komory, tak také na straně výstupu kouřových plynů z kotle – dvoustupňové čistící zařízení (cyklon a tkaninový filtr), kouřový ventilátor a tlumič hluku. Kotel je konstruován na spalování balíků slámy Hestonského typu o rozměrech 1,2 x 1,2 x 2,5 m do vlhkosti 20%, pro spotřebu slámy při plném zatížení 1.143 kg/h. Váha prázdného kotle je 37 tun. Tkaninový filtr má plochu 70 m2 a je navrhován na teplotní rozsah 120 – 220oC. Popel z kotle je automaticky dopravován do jímky mimo budovu kotelny. Náhradní olejový kotel má účinnost 96%, max. spotřebu oleje 165 kg/h a váhu 3,64 tun – jeho předpokládaný podíl na výrobě tepla je 1 až 1,5% V další části budovy je umístěn velín tak, aby z něj byl celkový přehled na celé technologické zařízení kotelny. Provoz kotelny je řízen počítačem podle nastaveného programu, jeho rozšířená část zajišťuje přes frekvenčně řízená oběhová čerpadla také optimální dodávku tepla a tím i vlastní spotřeby. Např. průměrná spotřeba elektřiny na provoz čerpadel za dobu dosavadního provozu je pouze 117 kWh/den (v dubnu to bylo 190 kWh, v květnu již pouze 135 kWh). Vedle budovy kotelny je umístěn komín, akumulační nádrž válcového tvaru a betonová podpovrchová jímka na popel. Akumulační nádrž o obsahu 150 m3 slouží současně jako expanzní nádrž s přetlakem 3 kPa pod dusíkovou atmosférou. Rozvody po obci jsou provedeny z předizolovaného potrubí, celková délka rozvodů je 8.100 m a přípojek cca 2.000 m. Celkový obsah vody v otopném systému je 250 m3, z tohoto množství je cca 75 m3 v rozvodech a 26 m3 vody obsahují oba kotle. Vzhledem k výškovým rozdílům jednotlivých částí obce, jsou provedena oddělená potrubní vedení tak, aby primární statický tlak nepřesáhl 100 kPa. Kotel byl zapálen 11.3.2002 a jeho provoz byl řízen tak, že vždy po „nabití“ akumulační nádrže byl automatikou odpojen. V prvních dnech provozu bylo provedeno komplexní vyzkoušení kotle v trvání 72 hodin s ověřovacím testem emisí. Vlastní měření emisí autorizovanou skupinou bude již zajišťovat investor ve smyslu platných předpisů. Provedené zkoušky a testy potvrdili správnou funkci celého zařízení, jak z hlediska provozních parametrů, tak i kvality kouřových plynů. Za cca 3 měsíce od zahájení byl kotel v provozu 233 hodin, vždy pracoval na plný instalovaný výkon 4 MW. Dne 23.6.2002 byl zastaven provoz kotle za účelem provedení celkové kontroly instalovaného technologického zařízení. Na CZT je napojeno 150 rodinných domků (včetně budovy obecního úřadu, školy apod.), což představuje cca 75% z celkového projektovaného výkonu. V každém připojeném objektu je předávací stanice tepla, která ohřívá samostatnou teplovodní soustavu v domě. V letních měsících je provoz zařízení pouze na ohřev teplé užitkové vody, v kotli se spálí 3 až 4 balíky slámy za den, tj. cca 1.200 kg slámy o výhřevnosti cca 15 MJ/kg. V současné době se spalují ještě balíky ze staré zásoby (3 roky), nestejné rozměry jednotlivých balíků jsou dosud jediné komplikace, které se vyskytly při provozu instalovaného energetického zařízení. Sledování a řízení provozu celého zařízení je prostřednictví počítače, pro vlastní obsluhu postačí jeden pracovník. V případě výskytu situace vyžadující zásah, je obsluha upozorněna prostřednictví mobilního telefonu zprávou SMS, po dalším časovém úseku pak i starosta obce. Na základě zkušeností z dosavadního provozu lze konstatovat, že bylo vybudováno moderní, plně funkční a bezporuchové zařízení na biomasu, které ukazuje reálnou alternativu k dosavadnímu spalování slámy v jiných zařízeních. Jediné obtíže při provozu způsobily staré balíky slámy změněných rozměrů a odebírání popele z venkovní jímky – obojí je snadno řešitelné. Závěrečné shrnutí Stručný přehled o realizovaných objektech využívajících energii biomasy i o provedených pracích na úseku širšího uplatnění různých forem obnovitelných zdrojů v regionu Jižní Moravy není jistě zcela úplný. Nejsou zde například uvedena data o výstavbě centrálního tepelného zdroje v Hostětíně – obec s 230 obyvateli v Bílých Karpatech, kde byl v roce 2000 instalován a uveden do provozu kotel holandské firmy o výkonu 732 kW na spalování dřevní štěpky. Existují již i další instalace, například během roku 2001 byly v Třebíči uvedeny do provozu 2 kotle fy Nuclea – jeden na spalování dřevního odpadů a balíků slámy o výkonu 800 kW vytápí část areálu firmy, druhý spalující pouze dřevní odpad s výkonem 3 MW dodává teplo do sítě CZT města Třebíč. Ve fázi přípravy jsou i další lokality, např. Slavičín aj. Výše popisované 4 lokality jsou první svého druhu a představují určitý průřez – jak výkonů a charakteristik instalovaných jednotek, tak také dodavatelů a z toho vyplývajících zejména provozních zkušeností. Domnívám se, že právě zkušenosti jsou nesmírně cenným vodítkem pro další investory při volbě technologie a jejího dodavatele. Prezentování zkušeností z přípravy, výstavby i z prvních let provozu zařízení, i když nejsou vždy pozitivní, nemá za cíl odradit další zájemce od využívání biomasy jako obnovitelného zdroje energie. I když v článku uvedené informace, zejména v oblasti zkušeností, nejsou vždy na stejné vypovídací úrovni, představují pro další zájemce cennou „banku“ informací a rad - čeho je třeba se vyvarovat, čemu je nutno předejít a s čím je třeba počítat ve svých úvahách, co je těžko ovlivnitelné. KONTAKT: novotny@upei.fme.vutbr.cz LITERATURA Materiály uvedené na webové stránce obce www.machara.cz, informace starosty p.R.Mana a zástupce fy Clauhan Ing.Čermáka 1. Pohled na kotel připravený k přepravě 2. Přeprava kotle na valníku 3. Přeprava kotle na valníku, v pozadí sklad slámy 4. Schéma dopravy paliva ze skladu do kotle 5. Bezpečnostní dveře ze strany skladu paliva 6. Pohled na čelo kotle, vlevo těleso filtru s odvodem spalin do komína, vpravo věž sloužící k manipulaci balíků slámy a odřezávání vrstev 7. Konec patrového dopravníků balíků slámy s výtahem a bezpečnostními dveřmi 8. Čelo kotle s koncovou částí dopravní cesty paliva 9. Manipulace s balíky slámy u veže 10. Záložní kotel na LTO, vlevo část dopravní cesty paliva s věží 11. Pohled na horní část komína a akumulační nádrže