Aspekty kogenerační výroby z OZE Úvod - Energetická situace: Energetický balíček EU – (10. leden 2007): snížení emisí skleníkových plynů do roku 2020 o 20 % zvýšení podílu obnovitelných zdrojů o 20 % do roku 2020 (2000 to bylo 6 % a v roce 2010 je předpoklad 10 %) zlepšení účinnosti o 20 % do roku 2020 (EK odhaduje, že největší potenciál úspor se nabízí v administrativních budovách 30 %, v domácnostech 27 %, v dopravě 26 % a ve výrobním průmyslu 25 %) podíl energie z biopaliv by měl do roku 2020 představovat 10 % Směrnice EP 2004/8/ES – podpora společné výroby elektřiny a tepla

Energetická situace v ČR roste výroba i spotřeba elektřiny (trend bude nadále pokračovat) spotřeba energie na jednotku HDP je v ČR dvojnásobná oproti EU (kogenerace jedna z možností ke snížení) ČR se zavázala k 8 % elektřiny z obnovitelných zdrojů v roce 2010 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000 65000 70000 75000 80000 85000 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 výroba elektřiny (netto) [GWh] spotřeba (netto) [GWh] [GWh]

Energetická situace v ČR Výroba elektřiny z OZE v ČR V roce 2006 se hrubá výroba elektřiny z OZE podílela na tuzemské hrubé spotřebě elektřiny 4,9 % (3518,8 GWh) (díky elektřiny z vodních elektráren – možnost zvýšení výroby max. 20 %) 250 000 500 000 750 000 1 000 000 1 250 000 1 500 000 1 750 000 2 000 000 2 250 000 2 500 000 2 750 000 3 000 000 3 250 000 3 500 000 3 750 000 4 000 000 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 (MWh) Vodní elektrárny Biomasa celkem Bioplyn celkem Větrné elektrárny Ostatní

Energetická situace v ČR Výroba v kombinovaném cyklu (KVET) což představuje asi 15 % podíl v celkové výrobě elektřiny a asi 39 % podíl v celkové výrobě tepla Technologie výroby Elektřina [TWh/r] Teplo [PJ/r] Kondenzační odběrové turbíny 6,3 73 Parní protitlakové turbíny 4,5 75 Paroplynová zařízení s dod. tepla 0,9 5 Plynové turbíny s rekuperací tepla 0,1 1 Spalovací pístové motory s rek. tepla 0,2 2 Ostatní technologie KVET Technologie KVET celkem 12 156

Energetická situace v ČR Užití paliva v energetice (2003) Tuhá paliva Kapalná Plynná Jaderná energie OZE a ostatní Centralizované teplo (CZT) Decentralizované teplo (DZT) Elektrická energie (El. en.) 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 (PJ/r)

Kombinovaná výroba elektrické energie a tepla lepší zhodnocení energie uvolněné při spalování paliv, než při samostatné výrobě omezení znečistění životního prostředí výroba pomocí čtyř druhů zařízení - Parní kogenerace (nepřímá přeměna, pal. – tep. – mech. – el.) - Plynová kogenerace (přímá přeměna) - Paroplynová kogenerace (přímá přeměna) - Kogenerace využívající palivové články (přímá přeměna) Výroba elektřiny tepla 80 j. Elektřina 22 j. Ztráty 58 j. Ztráty 10 j. Teplo 64 j. 74 j. palivo Kogeneraní výroba 100 j. Ztráty 14 j.  80 + 74 = 154 jednotek paliva

Kombinovaná výroba elektrické energie a tepla Energetické možnosti kogenerace udávají energetické parametry - elektrický výkon PE(t) - tepelný výkon PT(t) poměr elektrického a tepelného výkonu  - kvalita tepelné energie - účinnost

Kombinovaná výroba elektrické energie a tepla Vhodnost nasazení a provoz kogenerační jednotky Vyhodnocení probíhá především podle těchto parametrů: - úspora paliva - snížení ztrát při dodávce elektrické energie z ES - snížení ztrát při dodávce tepla - ekonomická výhodnost kogenerace - omezení nepříznivého vlivu na životní prostředí zvýšení spolehlivosti energetické dodávky decentralizace zdrojů, což umožní redukovat současnou vysokou centralizaci výroby, přenosu a rozvodu elektrické (tepelné) energie výstavbou menších zdrojů v místě spotřeby (snížení výrobních nákladů OZE )

Kombinovaná výroba elektrické energie a tepla Kombinace centrálního systému s decentralizovanými zdroji umožní: - vyšší využití obnovitelných zdrojů - snížení závislosti dovozu ušlechtilých paliv - umístění zdrojů k místu spotřeby a snížení přenosových ztrát - vyšší spolehlivost systému využití surovin v místě produkce, tudíž snížení nákladů na dopravu Při připojování a provozu je nutno dodržet přijaté mezní hodnoty zpětných vlivů na distribuční síť - změny a kolísání napětí - nesymetrie - harmonické a meziharmonické - vliv na HDO (hromadné dálkové ovládání) - provoz a odpojení v nežádoucích stavech (ostrovní provoz).

Paliva pro kombinovanou výrobu Biomasa je substance organického původu, která zahrnuje: - rostlinou biomasu pěstovanou v půdě (ve vodě) - živočišnou biomasu - produkci organického původu - organické odpady V podmínkách ČR se jedná zejména o využití: - dřevní odpady (štěpky, piliny, hobliny, kůra, větve pařezy aj.) - nedřevní fytomasa (zelená biomasa, sláma, rychle rostoucí plodiny) - průmyslové a komunální odpady rostlinného původu (papírenské odpady aj.) - kejda a chlévská mrva - kaly z čistíren odpadních vod, bioplyn ze skládek odpadů, kapalná biopaliva - tříděné komunální odpady

Technologie kogenerační výroby z biomasy výrobu je možno zajistit celou řadou zařízení, s využitím: - parních strojů - parních turbin protitlakých a odběrových - plynových turbin - spalovacích motorů - paroplynových bloků - mikroturbin technologie spalování většiny druhů biomasy jsou lépe zvládnuty než technologie zplyňování biomasy - Rankinův parní cyklus s odběrovou nebo protitlakou turbinou - Organický Rankinův cyklus - Stirlingův motor – motor s vnějším přívodem tepla