Za novou technologii jsou odborníky považovány kogenerační jednotky se spalovacími mikroturbínami, které slouží k výrobě tepla a elektřiny. Toto perspektivní řešení menšího energetického zdroje se začíná v praxi více rozšiřovat ve Spojených státech a v Evropě zejména ve skandinávských zemích.
Čím zařazení mikroturbín do kogeneračních jednotek místo plynových motorů zaujalo na zahraničních cestách Ing. Jana Šurovského, zástupce ředitele podniku Instalace Praha? Je to především lepší využití v malých firmách, zemědělských farmách, různých úřadech a institucích. Jsou výhodné rovněž pro podniky pod správou měst, mimo jiné pro čistírny odpadních vod apod.
Přednosti mikroturbíny
Malá turbína, zpravidla v měřítku do 1 MV pracuje na principu rotačního pohybu jako letecký motor. K mikroturbíně je přidán generátor, který docílí až sto tisíc otáček za minutu, přitom není nutná převodovka. Jestliže plynový motor má víc než sto pohyblivých částí, při pravidelném rotačním pohybu turbínky je zapotřebí pouze jeden pohyblivý díl. Novinkou je použití tzv. vzduchových ložisek, které vydrží velmi vysoké otáčky a není nutné je mazat tlakovým olejem ani tukem. Zjednoduší tak obsluhu soustrojí a zvýší spolehlivost zařízení. Mikroturbínu stačí zapálit napoprvé, jen když se uvádí do provozu. Spalování je plynulé, rovnoměrné a při vhodném nastavení lze docílit nízkých hodnot emisí vypouštěných do ovzduší.
Ještě jednu neopomenutelnou přednost mají mikroturbíny. Dieselgenerátory jsou jako náhradní zdroj používány převážně při výpadku elektrického proudu prakticky několik hodin či dnů v roce, zato mikroturbíny mohou půl roku, rok průběžně dodávat teplo i elektřinu, případně také posloužit jako rezerva.
První americkou mikroturbínu s německou elektronikou uvedlo u nás do provozu v českobrodské teplárně Městské tepelné hospodářství Kolín. Ing. Šurovský ji vytipoval na studijní cestě ve Spojených státech. Přidaný generátor má až 100 tisíc otáček za minutu, elektrický výkon činí 28 kW a tepelný 60 kW. Pro názornost: celou kogenerační jednotku v hodnotě 1,8 mil. Kč i s výměníkem, lze uložit do bedny o rozměrech 3 x 1 x 2 metry.
Mikroturbína v Českém Brodě pracuje od jara roku 2001 prakticky bez větších závad. V prvním roce provozu vyrobila 441 tisíc kWh tepla a 199 tisíc kWh elektřiny. Vytápí halové objekty a nedaleké sídliště. Teplá užitková voda je rovněž ohřívána a je "uložená" ve velkých zásobnících, ze kterých je možné potřebné množství čerpat ve špičce. Zatímco menší část elektřiny vyrobená v kogenerační jednotce je spotřebovávána v kotelně, přebytek přichází do běžné rozvodné sítě. Je předpoklad, že vynaložená investice se při stálém, zaručeném odběru teplé vody vrátí do deseti let.
Perspektivou pro spalovací turbíny se stává využívání bioplynu. K jeho výrobě slouží jako energetická surovina biomasa, zahrnující odpady živočišného a rostlinného původu. Doporučovanou kombinací je současný biologický rozklad směsi sestávající z kejdy od zvířat a různých druhů rostlin. Z nich lze získat 1000 až 5000 m3 potřebného metanu z jednoho hektaru plochy. Součástí biomasy jsou také kaly z čistíren odpadních vod a podle zahraničních poznatků rovněž odpady z tukového průmyslu, konzerváren, lihovarů, jatek, mlékáren, štěpky z lesa apod. Pro energetické využití jsou ověřovány rychle rostoucí topoly, vrby, olše a akáty.
Výstupním produktem biologického rozkladu je bioplyn, který obsahuje 50 až 70 % metanu včetně dalších složek. Plyn slouží v plynovém motoru, stejně tak ve spalovací mikroturbíně. Výhřevnost bioplynu činí 21-23 MJ/m3. Pro porovnání: u zemního plynu se dociluje 33-34 MJ/m3. Pokud je dalším čištěním z bioplynu odstraněn nežádoucí oxid uhličitý, blíží se kvalitě zemního plynu. Při biologickém rozkladu zbývá organická hmota, která není hygienicky závadná ani čichově nepříjemná, ale je vhodná jako kvalitní hnojivo.
Rozvoj obnovitelných zdrojů
Podíl obnovitelných zdrojů včetně biomasy k výrobě elektřiny se v Evropské unie zvyšuje pod tlakem ekologů, kteří prosazují právo občanů na čisté životní prostředí. V užívání biomasy je úspěšné Finsko a Švédsko s velkými zásobami dřevní hmoty v lesích a řadí se k nim Dánsko a Rakousko.
V Německu je mnoho místních bioplynových stanic a jejich počet roste. Vyžadovanou součástí biomasy je odpad z veřejného stravování. Ve stanicích se dále zpracovává vytříděný domovní odpad, také odpad získaný při úklidu městské zeleně, z moštáren, pivovarů, cukrovarů apod.
Ing. Jan Šurovský navštívil ve Spojených státech několik čistíren odpadních vod, ve kterých jsou v provozu mikroturbíny. Ve městě Allentown pracuje v čistírně 12 malých turbin a tři výměníky tepla. Denní produkce dosahuje až 10 000 m3 bioplynu, kterého spalovací mikroturbíny spotřebují 6000 m3 denně a z plynu vyrobí 96 % potřebného tepla a 18 % spotřeby celé stanice.
V ČR je biomasa spalována a využívána jen k výrobě tepla. Běžně se získává ze skládek odpadů a z čistíren odpadních vod. Zatím u nás neexistují vhodné kogenerační jednotky s mikroturbínami, které by navíc vyráběly elektřinu.
Cílem první studie, zpracované firmou Instalace Praha pro společnost DRUID v Horšovském Týně, která zastřešuje několik zemědělských a doplňujících podniků, bylo zpracovat návrh na zavedení této nové technologie. Konkrétně, jak využít biomasu získanou z kejdy z velkokapacitního vepřína, která se dosud vyváží na pole. Výpočty ukázaly, že při plném provozu mikroturbíny se vynaložená náročná investice může vrátit do osmi let. Tato orientace předpokládá získat státní dotaci, případně podporu z Evropské unie. Mimo jiné proto, že celé zařízení s mikroturbínou je v současné době dražší než kogenerační jednotka s plynovým motorem.
Finanční podpora
Výhodné je, že náš výrobce elektřiny z obnovitelných zdrojů včetně z biomasy, má přednost před ostatními dodavateli při prodeji energie rozvodným závodům. Podle Ing. Šurovského legislativa v současné době připravuje zákon, který zřejmě změní stávající způsob finanční podpory. Namísto vynakládání státních dotací na ekologické stavby se má více platit za každou kilowathodinu vyrobenou z biomasy - z dosavadních 2,50 Kč asi na šest korun. Ze zákona by také měla být dána garance na využití obnovitelných zdrojů až na dobu 15 let.
Mikroturbíny jako zdroj tepla a elektřiny jsou podle odborníků perpektivní i pro městskou energetiku. Doporučují, po vybudování infrastruktury, stavět biostanice s mikroturbínami. Mohou se na nich podílet podniky, které ve městě produkují vhodný odpad ke zpracování v biomase. Počet místních biostanice se nyní značně rozšiřuje například v Dánsku.
