Kombinovaná výroba elektřiny a tepla (KVET) je v našich klimatických podmínkách výhodným způsobem výroby elektřiny, při kterém je odpadní teplo z generátoru využito pro vytápění. Kogenerační jednotky navíc umožnují i rychlé výkonové změny a v kombinaci s akumulací tepla i opakované starty. Tím mohou reagovat na výkyvy výroby elektřiny z OZE a snižovat nároky kapacit elektrické distribuční sítě, či poskytovat podpůrné služby pro přenosovou a distribuční soustavu.
Výtah z článku, který vyšel v časopise Energie 21 č. 5/2019.
Kogenerační jednotky (KJ) v teplárnách zatím spalují převážně hnědé uhlí. Se zvyšující se cenou emisních povolenek a stále přísnějšími emisními limity však bude uhlí nahrazováno biomasou, odpadním teplem z odpadů a zvyšovat se bude i využívání zemního plynu a biometanu.
Osvědčenou a zároveň velmi perspektivní technologií jsou KJ s pístovými plynovými motory, které vedle úspory 20–40 % paliva oproti oddělené výrobě mají mnoho dalších předností:
- Jsou přirozeně decentrální – i malé jednotky o výkonu desítek či stovek kW mají vysokou účinnost výroby elektřiny i tepla a mohou tedy zajišťovat efektivní výrobu elektřiny a tepla blízko spotřebitelům a přispívat k energetická bezpečnosti města či regionu.
- Jsou flexibilní – umožnují rychlé výkonové změny a v kombinaci s akumulací tepla opakované starty a tím reagovat na výkyvy výroby z OZE a snižovat tak nároky kapacitu elektrické distribuční sítě či poskytovat podpůrné služby pro přenosovou a distribuční soustavu.
- Mohou využívat vedle zemního plynu i bioplyn, biometan, kalový plyn, vodík či syntetický metan, který bude vyráběn z OZE elektřiny a bude sloužit jako sezónní akumulace energie. Kogenerační jednotky pak budou zajištovat účinnou konverzi plynu zpět na elektřinu.
- Jde o nízkoemisní zdroj, neboť zemní plyn má poloviční emise CO2 oproti uhlí a při spalování stále "zelenějšího" plynu v plynové síti budou emise klesat.
Trendem ve vyspělých zemích je kombinovat obnovitelné zdroje energie (OZE) s plynovou kogenerací. To je patrné zejména v Německu, kde se nově podporuje zeleným bonusem na elektřinu tzv. inovativní kogenerační soustavy. Skládají se z kogenerační jednotky o výkonu 1 až 10 MW, obnovitelného zdroje tepla (v objemu odpovídajícímu min. 30 % výroby tepla z KJ za 3000 hodin provozu), elektrokotle a společného systému řízení.
Pilotní projekt společnosti TEDOM ve Výčapech, který kombinuje fotovoltaiku o výkonu 50 kWp, baterie 80 kWh, elektrokotel 24 kW a plynovou kogenerační jednotku o výkonu 30 kW, umožňuje dosáhnout v ročním souhrnu asi 50 % dodávky elektřiny a 25 % celkové energie z OZE, při minimalizaci zatížení distribuční sítě, případně fungující v ostrovním provozu. V případě potřeby může být systém provozován i v ostrovním provozu. Podobný systém byl nedávno uveden do provozu v logistickém centru firmy Adler v Ostravě, další pak v Budišovicích nad Budišovkou.
Aktuálně se jakákoli moderní a úsporná technologie neobejde bez dotační podpory, neboť na trhu s elektřinou a teplem musí soutěžit se zatím stále příliš levným uhlím.
V roce 2021 by měl být v návaznosti na připravovanou novelu POZE spuštěn nový model podpory elektřiny z KVET, který by měl provozovatelům umožnit flexibilněji reagovat na situaci na trhu. Doba podpory již nebude stanovena roky, ale provozními hodinami, při omezení maximálního ročního projezdu (asi 3500 h). Tedy už nebude nutné volit z režimu 3000 nebo 4400 h jako dosud. Další změnou bude vážený výpočet výše podpory, bez skokových změn, což usnadní navrhovat velikost jednotky na míru potřebám daného projektu.
Roste podíl „malé“ kogenerace: Celkový instalovaný výkon plynových kogeneračních jednotek s výkonem do 5 MW vzrostl od roku 2014 o 50 % (z 220 MW na 330 MW) a do roku 2030 odhadujeme růst asi na 800 MW. "Malá" kogenerace se tak stává významnou součástí našeho energetického mixu.
Pozvánka na konferenci: Rozvoj oboru bude tématem konference Dny kogenerace, jejíž 12. ročník pořádá sdružení COGEN Czech ve dnech 22–23.10.2019 v hotelu Aquapalace v Čestlicích. Na konferenci budou diskutovány legislativní, technické i ekonomické aspekty KVET, situace na trhu s elektřinou, potenciál a příležitosti pro další rozvoj, moderní energetika měst a obcí i téma uhlíkové daně (informace na www.cogen.cz).*
Milan Šimoník, COGEN Czech
Obrázky:
V praxi se osvědčují jednotky s pístovými plynovými motory. Foto archiv/Sunfix Praha
Dopad zpoplatnění CO2 do ceny elektřiny a tepla. Zdroj: COGEN
Jednotlivé komponenty tzv. inovativní kogenerační soustavy. Zdroj: COGEN
Rozvoj a podpora jednotek plynové KVET s výkonem do 5 MW. Zdroj: COGEN
Energetický systém firmy TEDOM ve Výčapech. Zdroj: TEDOM
