v blokové plynové výtopně

Kogenerace (kombinovaná výroba elektřiny a tepla) je v podmínkách ČR dostatečně rozšířená i známá, a to především díky jednotkám využívajícím spalovací motory poháněné zemním plynem. Jedny z prvních referencí jsou instalace např. v KH Tebis a nebo v ČKD Choceň. Spalovací mikroturbína je moderní technologií, do které se vkládají velké naděje, co se týče uplatnění např. ve výtopnách. V ČR je známá americká jednotka Capstone (popisovali jsme ji v jednom z minulých čísel).

O uplatnění tohoto zařízení rozhoduje ve velké míře ekonomika. Z publikace Technický průvodce energetika – 2. díl jsme proto vybrali komplexní řešený příklad, hodnotící ekonomickou výhodnost a citlivost výrobních nákladů na hlavní ekonomické parametry. Příspěvek jistě přinese cenné informace všem zájemcům uvažujícím o nasazení spalovacích mikroturbín. S výhodou lze pak použít tabulkový procesor MS Excel, kterým můžete modelovat podle vlastních vstupů. V duchu, jakým je psán tento článek, je vytvořen celý Technický průvodce energetika II – energetika v příkladech, s důrazem na prezentování konkrétních postupů a hodnot, což usnadňuje využití teorie v praxi. To z ní činí velmi praktického pomocníka pro všechny, kteří se pohybují kolem energetiky.

Poznámky: Součinitel variabilních nákladů zahrnuje kromě palivových nákladů také ostatní variabilní náklady (provozní hmoty, nákup energie apod.). Součinitel fixních nákladů zahrnuje všechny ostatní fixní náklady kromě investiční složky. Investiční náklady zahrnují kromě technologického zařízení také přípravné a stavební práce (tj. odpovídají dodávce „na klíč“).

Zadání
Zjistěte:
1. Zda je ekonomicky výhodné instalovat v blokové plynové výtopně mikrokogenerační jednotku (dále jen MK).
2. Jaká je citlivost výrobních nákladů MK na hlavní technické a ekonomické parametry.
Bližší údaje
Technicko-ekonomické údaje MK jsou uvedeny v tabulce. MK je tvořena plynovou turbínkou na zemní plyn na společném hřídeli se vzduchovým kompresorem a elektrickým generátorem. Výkon MK je volen tak, že jednotka dodává elektřinu i teplo pouze do systému blokové výtopny. Její elektrický výkon je menší než minimální vlastní spotřeba elektřiny výtopny, takže nedodává elektřinu do sítě. Servisní služba vykonává jednou ročně běžnou revizi MK v době odstávky celé výtopny (14 dní), takže MK je v provozu 8400 h/r.

Výpočet
Ekonomická výhodnost instalace MK se posuzuje pomocí ekonomických kritérií, kterými jsou doba návratnosti investic a vnitřní úroková míra. Nejdříve je však nutno se přesvědčit, zda vůbec budou výrobní náklady na vyrobené teplo a elektřinu v MK menší než součet nákladů na nákup stejného množství elektřiny ze sítě a výrobních nákladů na teplo ve výtopenských kotlích.
Pomocné výpočty
1. Výrobní náklady na teplo a elektřinu v MK (náklady jsou vztaženy na 1 MWh tepla dodaného z MK) jsou dány součtem nákladů variabilních a fixních:

Náklady na zakoupenou elektřinu a teplo vyrobené ve výtopenských kotlích (porovnává se stejné množství energie, jaké vyrobí MK, vše opět vztaženo na 1 MWh tepla).

Předchozí vztah je pro jednotlivé provozní roky T vynesen na obr. 1. Z grafu je patrno, že investiční náklady se zaplatí přibližně za 10 let , což je na hranici přijatelnosti.
Vnitřní úroková míra se počítá rovněž ze vztahu (10), kde se však diskontovaný tok hotovosti počítá pro ekonomickou dobu životnosti Tž a hledá se vnitřní úroková míra pi, která by vyhověla podmínce (10). Grafické řešení je patrno z obr. 2. Nalezená vnitřní úroková míra se pohybuje kolem 12,6 %, což je příznivé.

Doba vyrovnání nákladů	Grafické řešení vnitřní úrokové míry

2. Citlivost výrobních nákladů MK na hlavní technické a ekonomické parametry.
Citlivost určují součinitelé citlivosti, které jsou definovány vztahem

kde n jsou výrobní náklady a x parametr, pro který se citlivost počítá.
Citlivostní součinitele pro parametry

Součinitelé citlivosti jsou graficky znázorněny na obr. 3. Největší citlivost výrobních nákladů MK je na cenu paliva a na energetickou účinnost jednotky. Na druhém místě je teplárenský modul, jehož velikost nelze přímo ovlivňovat. Na dalších místech jsou překvapivé investiční náklady na MK a doba využití instalovaného výkonu. Při provozu MK je tedy především nutno dbát na to, aby se nezhoršovala účinnost jednotky (např. znečištěním výhřevných ploch apod.).

Součinitel citlivosti

O Technické příručce energetika
Tato kniha s rozsahem 384 stran je pokračováním Technického průvodce energetika – 1.díl. K jejímu napsání autory motivovali četné ohlasy požadující materiál, který by názorně ukázal aplikaci teorie obsažené v díle prvním.
Knihu vydalo v září tohoto roku nakladatelství technické literatury BEN, na jehož internetových stránkách www.ben.cz si můžete knihu objednat.

Prof. Ing. Zbyněk Ibler, DrSc.