Elektrika.cz, reportážní portál instalační elektrotechniky, vyhlášky, schémata zapojení .

 
Oddíly
reklama
Bleskovky
Osobní nástroje
FUTURE okénko - V nejbližších dnech se zde dočtete ...
  • Konečně technický sešit do kterého radost pohledět! Nezabývá se jen neustálými novinkami ale tím základním! Jak všechny ty nové věci upevnit. A samozřejmě zase dle nějakých pravidel, norem a s pohledem na strávený čas a investované peníze. Možná to ...
  • Víme, že spotřebiče by neměly být připojeny na jeden obvod tak, aby jejich celkový výkon překročil kapacitu obvodu, jinak může dojít k jejich odpojení z důvodu přetížení. Některé domácí spotřebiče, jako je pračka, sporák nebo myčka nádobí, vyžadují ...

Zabezpečené napájení elektřinou a teplem v kontextu současné energetické situace v ČR


Document Actions
Zabezpečené napájení elektřinou a teplem v kontextu současné energetické situace v ČR
O zabezpečeném napájení elektrickou energií toho bylo řečeno a napsáno poměrně hodně. Ve stínu této problematiky se poněkud vytratila skutečnost, že člověk ke svému plnohodnotnému životu potřebuje nejen světlo, komunikaci, dopravu (tedy technologie, závislé na dodávce elektrické energie), ale nesmí mu být zima.
Karel Kuchta, ze dne: 7.09.2012
reklama

 

O zabezpečeném napájení elektrickou energií toho bylo řečeno a napsáno poměrně hodně. Ve stínu této problematiky se poněkud vytratila skutečnost, že člověk ke svému plnohodnotnému životu potřebuje nejen světlo, komunikaci, dopravu (tedy technologie, závislé na dodávce elektrické energie), ale nesmí mu být zima.

Zatímco rozvoji a spolehlivosti elektrorozvodné přenosové sítě je v České republice věnována velká pozornost a zatím jsme nezažili "opravdový blackout", české teplárenství jako obor bylo dlouhou dobu mimo jakoukoli koncepci a mnoho nechybělo, aby jednotlivé výrobní a přenosové technologie skončily roztříštěné v rukách zahraničních majitelů.

Situace, kdy velkododavatelé tepla z centrálních zdrojů (CZT) díky zastaralým technologiím a nízkým využitím paliva (energetické uhlí) začali zvyšovat ceny nad mez respektovanou koncovým spotřebitelem, vedla k výstavbě lokálních výtopen, napájejících teplem menší celky (blok obytných budov, městská sídliště apod.). Tyto výtopny většinou spalují zemní plyn, v některých případech bioplyn. Paradoxně ke zvýšení ceny tepla z CZT přispěla i skutečnost, že díky masivnímu zateplování (v současné době je v ČR zatepleno cca 50% stávajících obytných budov a nové objekty se staví téměř výhradně v nízkoenergetickém nebo pasivním standardu) musí teplárenské společnosti rozpouštět vysoké fixní náklady do nižších nákladů variabilních, což opět zvyšuje cena za 1MJ tepla. Obrázek 1 názorně ukazuje dosud převažující podíl vliv klasického paliva - uhlí na zásobování teplem v ČR.

Zásobování teplem v ČR směřuje k řešení, které je již několik let prezentováno v elektroenergetice jako tzv. Smart Grids. Jedná se o autonomní oblast, která, byť je napájena elektrickou energií z přenosové soustavy, je schopna i samostatného ostrovního provozu. Nejedná se jen o "odstřižení" regionu od sítě ČEPS. Ostrovní síť totiž musí mít schopnost řídit vlastní zdroje energie a regulovat vlastní spotřebu. To vše vyžaduje rozsáhlou modernizaci v oblasti zdrojů energie, přenosu, měření spotřeby i u vlastních spotřebičů. Vzhledem k tomu, že se jedná i o značný zásah do soukromí spotřebitelů  ("o tom, kdy budu žehlit, si rozhodnu sám!"), je praktická realizace celého projektu zatím utopií.


Obr. 1. Výroba tepla v ČR podle druhu paliva

Je třeba uvést, že ostrovní systém není jednoznačným singulárním řešením pro budoucnost. Hlavním zdrojem elektrické energie v ČR bude vždy přenosová soustava ČEPS a systémové elektrárny, které jsou na ni připojeny. Soustava ČEPS je v současné době (srpen 2012) svými parametry plně dostačující ke kvalitnímu zásobování elektrickou energií. Rizika, které tuto stabilitu mohou v budoucnu ovlivnit, spočívají v narůstajícím podílu neregulovaných zdrojů v síti, a také v zapojení sítě ČEPS do evropského transferu elektrické energie. Zde se může projevit snad jediný "nedostatek" sítě ČEPS, a sice skutečnost, že síť byla budována pro vnitrostátní tranzit ve směru západ-východ, zatímco v současné době začíná převládat mezistátní tranzit sever-jih. Významnou roli určitě sehraje vyšší množství transferu elektrické energie ze severovýchodních oblastí SRN do Bavorska. Tento handicap ČEPS rychle řeší stavbou tzv. příčných spojek.

Další cestou k zachování stability sítě ČEPS je účast v informačním systému pro sběr dat od jednotlivých evropských provozovatelů přenosových soustav (CTDS - Common tool for data exchange and security assessment). Tento systém modeluje situaci v evropské energetické síti (od Portugalska až po Turecko) vždy pro následující jeden den. Systém provádí výpočty toků elektrické energie v základním stavu (load flow) a simulaci vlivu výpadku na chod sítě tato kontingenční analýza se zatím počítá v režimu N-1, výhledově i N-2). Soustava zahrnuje 8.500 uzlů (transformátory, elektrárny) a 12.300ks vedení. Program umožňuje simulovat až 8.000 různých poruch. Výsledky jsou k dispozici každých 15 minut. Cílem je zkrácení predikce na aktuální den, výhledově modelování v reálném čase.
Pozn.: Pokud vám tento systém připomíná předpověď počasí, je to správně. Program CTDS pracuje na obdobném principu.

Ekonomika odběru elektrické energie z přenosové soustavy má také svá úskalí. Zdravý selský rozum říká, že energie by se měla vyrábět tam, kde se i spotřebovává. Pohled na mapu sítě ČEPS, kdy většina systémových elektráren je na severovýchodě státu a jaderné zdroje na jihu, a naopak energeticky náročné regiony jsou na severovýchodě nám říká, že náklady na přenos elektrické energie v ČR nebudou malé. Srovnání ztrát při přenosu je patrné z obrázku 2.


Obr. 2. Porovnání ztrát při přenosu el. energie podle místa odběru

Je zřejmé, že k největším ztrátám (téměř 15%) dochází při odběru silové elektřiny ze sítě NN, tzn. v domácnostech a menších provozovnách, které nemají vlastní transformaci 22/0,4kV. Ještě lépe tyto ztráty vyniknou na třetím obrázku, kde je ukázáno využití paliva v klasické uhelné elektrárně.


Obr. 3. Využití energie, získané z energetického uhlí

Zjednodušeně řečeno, z každé tuny uhlí, kterou nasypeme do kotle třeba v Tušimicích, jen 290kg je zhodnoceno v elektřině u spotřebitele, ale 140kg (polovina využitelného množství) se "ztratí" během přepravy. A bezprecedentních je 540kg uhlí, které ohřívají vzduch v chladicích věžích. To znamená, že teplo ztracené v chladicích věžích elektráren by pokrylo potřebu tepla ve všech budovách ČR a ještě by zbylo. Proto většina budovaných nebo rekonstruovaných energetických zdrojů (včetně dostavby JE Temelín a rekonstrukce JE Dukovany) počítá s využitím tepla pro velké městské aglomerace (v uvedených případech České Budějovice a Brno, již dnes jsou provozované teplovody Temelín-Týn, Mělník-Praha, Sokolovská uhelná–Karlovy Vary a Nejdek, Poříčí-Úpice a Jánské Lázně, Opatovice–Pardubice, Lovochemie–Lovosice, Dětmarovice–Orlová a Bohumín).
Doprava tepla na velké vzdálenosti dnes není problém: například na 25km dlouhém napáječi Mělník-Praha v zimě leží sníh a ztráty jsou max. 2%.

Kombinovaná výroba elektrické a tepelné energie je také podporována legislativně (program KVET), jsou zde dotované výkupní ceny, které každý rok stanovuje ERÚ atd.

Generátory elektrické a tepelné energie (někdy je používán název Kogenerační jednotka) našly své pevné místo v energetickém mixu ČR. A hledají se cesty, jak pro výrobu elektrické a tepelné energie použít již stávající technologie, a nestavět za každou cenu kogenerační jednotky "na zelené louce".

Mezi tyto technologie patří nouzové zdroje elektrické energie, vybavené dieselgenerátory. Tyto zdroje drtivou většinu svého života tráví "čekáním na blackout" nebo krátkodobým testováním. Pokud elektrickou energii vyrábí, je teplo vznikající při spalování odvedeno ve spalinách nebo ve ventilačním vzduchu.

S optimalizací nouzových zdrojů, která umožní jejich provoz v trvalém režimu při současné výrobě elektřiny a tepla a přijatelné ekonomii provozu, přišla na trh společnost Phoenix-Zeppelin v roce 2011 pod obchodním názvem BOOMEL DUAL.
Základním principem generátoru elektrické a tepelné energie BOOMEL DUAL je použití vznětového motoru Caterpillar jako pohonného agregátu, který mění energii v palivu na energii mechanickou při současném využití tepla ve spalinách a tepla vznikajícího při provozu motoru. Díky skutečnosti, že vznětové motory Caterpillar jsou schopny spalovat kromě standardní motorové nafty i alternativní paliva, včetně směsi s plynem, má generátor elektrické a tepelné energie BOOMEL DUAL široké možnosti použití v energetice a teplárenství v komunální i průmyslové sféře.

Uvedených výhod bylo možné dosáhnout náhradou zážehového motoru, který se u kogeneračních jednotek obvykle používá, motorem vznětovým. Zážehový (plynový) motor má sice nižší provozní náklady (zejména nižší cenu paliva, ale i delší servisní interval) ale je prakticky nepoužitelný jako operativní, regulovaný zdroj elektrické energie při proměnné zátěži.

Náhradou zážehového motoru vznětovým agregátem se otevírají zcela nové možnosti použití kombinované výroby elektrické a tepelné energie. Výroba elektrické a tepelné energie se totiž neomezuje jen na klasické výtopny, ale lze ji realizovat jako "vedlejší" produkt při likvidaci odpadů. Příkladem může být residuum (zbytkový kal) z čistíren odpadních vod, kdy i po prvotním vytěžení bioplynu zůstává v laguně velké množství energeticky využitelného materiálu.

Generátor elektrické a tepelné energie BOOMEL DUAL se i významně podílí na zvyšování energetické bezpečnosti a nezávislosti objektů, obcí, měst a regionů. Současná situace v přenosové soustavě, kdy počet a výkon neregulovaných (tzv. alternativních či obnovitelných) zdrojů přesáhl kritickou hranici stability, vede provozovatele přenosové soustavy k instalaci nových regulovaných zdrojů. To jsou energetické zdroje, které lze podle okamžité potřeby nastartovat a připojit do rozvodné soustavy, to vše v čase několik sekund. A to umožní právě (a pouze) generátory na bázi vznětových motorů.

Další výhodou generátoru elektrické a tepelné energie BOOMEL DUAL je jeho aplikovatelnost bez větších investičních nákladů. V České republice a na Slovensku je instalováno několik tisíc záložních zdrojů, vybavených elektrocentrálami se vznětovým motorem.

Další využití generátoru elektrické a tepelné energie BOOMEL DUAL je při vykrývání energetických špiček. Uživateli stačí sjednat nižší odběrový limit a krátkodobé navýšení spotřeby (v rozsahu několika hodin denně) zajistit vlastním zdrojem.

Právě proto je instalace energetického zdroje BOOMEL DUAL zajímavá pro menší a střední obce, nemocnice, školy, bytové domy (bytová družstva), firmy.

V rámci řešení výzkumného projektu 2A-1TP1/065 podpořeného z programu Ministerstva průmyslu a obchodu "Trvalá prosperita" byl realizován pilotní projekt ochrany proti blackoutu RESPO (RESilient POwer). Při ztrátě dodávky elektřiny z přenosové soustavy bude distribuční síť schopna udržet se v ostrovním provozu zásobovaném z místních zdrojů energie (především tepláren) po celou, nezbytně nutnou dobu, než se podaří provoz přenosové sítě obnovit. Tímto způsobem je možné zachovat v postiženém území nejen provoz vybraných podniků a služeb (především kritické infrastruktury) ale i základních spotřebičů v domácnostech, které by se jinak ponořily do tmy. Pro realizaci pilotního projektu byla použita čistírna odpadních vod České Budějovice ČEVAK a.s., vybavená kogenerační jednotkou. Na její lokální distribuční soustavě byly nainstalovány veškeré, pro tuto situaci vyvinuté a potřebné technické prostředky, které ostrovní provoz i selektivní omezení nedůležité spotřeby umožňují.

Funkčnost přechodu do ostrovního provozu byla odzkoušena v praxi. Po simulované poruše v elektrické síti speciálně vyvinuté zařízení okamžitě detekovalo a vyhodnotilo tuto poruchu, automaticky odpojilo lokální distribuční soustavu od sítě a převedlo napájení technologie čistírny na zásobování elektřinou z místní bioplynové kogenerační stanice. Současně s tím vyregulovala bilanční automatika spotřebu elektřiny na úroveň disponibilního výkonu kogeneračního zdroje, a to odpojením méně důležitých spotřebičů. Takto "vyšetřená" elektřina je schopna udržet v provozu i nedalekou úpravnu vody a zajistit tak nouzové zásobování krajského města České Budějovice pitnou vodou. Jde o zcela unikátní aplikaci, a to nejen v měřítku ČR ale i EU, navíc bez potřeby nafty do náhradních dieselgenerátorových zdrojů. Zdrojem energie je zde čistírenský bioplyn.

Pilotní projekt odzkoušený v podmínkách místní sítě je nyní možné instalovat v distribučních soustavách všech větších měst, které disponují vlastní teplárnou, tzn. kromě elektrické energie je k dispozici i teplo. Záměr v aktualizované Státní energetické koncepci, který přepokládá vypracovat program opatření vedoucích k zajištění ostrovního provozu elektrizační soustavy pro nouzové zásobování všech větších sídelních celků, je již velice rychle uskutečnitelný. V případě déletrvajícího blackoutu je důležité zajistit nouzové zásobování elektřinou nejen pro objekty kritické infrastruktury, ale i pro domácnosti. Aby zůstaly domovy obyvatelné, je třeba zajistit alespoň minimální množství elektřiny pro nepřerušený provoz nejen chladničky, mrazničky a základního osvětlení, ale i spotřebičů zajišťující občanům příjem informací (TV, internet), teplo a vodu (bez elektřiny totiž zhasnou kotle a přestane téci voda). Pro splnění tohoto požadavku řešitelé pilotního projektu prakticky předvedli, jak je možné využít upravené inteligentní elektroměry. Namísto střídavého vypínání celých čtvrtí ("rotující blackout", který zažili Japonci při nedostatku elektřiny po zemětřesení 11. 3. 2011) je možné automaticky, cíleně omezit spotřebu tak, aby mohly nezbytné spotřebiče zůstat v provozu ve všech domácnostech bez přerušení.

Realizace pilotního projektu a ostré zkoušky v reálném provozu lokální distribuční soustavy prokázaly, že:

  • Ostrovní provozy lze instalovat na všech objektech kritické infrastruktury.

  • Ostrovní provozy lze realizovat na všech distribučních soustavách ve městech s vlastní teplárnou.

  • Ostrovní provozy lze realizovat i v podnicích a organizacích, které chtějí zabezpečit kontinuitu své obchodní činnosti (BCM – Business Continuity Management).

Použité prameny:
1. Beneš, Ivan: Komunální odpad – nevyužitý zdroj energie, příloha časopisu Ekonom, říjen 2011
2. Beneš, Ivan: Tisková zpráva CityPlan 15. 9. 2011
3. Technický týdeník 25/2011: Decentrální výroba elektřiny
4. Firemní materiály Phoenix-Zeppelin, spol. s r.o.

 

Karel Kuchta, Phoenix-Zeppelin, spol. s r.o. divize Energetické systémy


Článek je ukázkou sborníku L.P.Elektro č.51

 
 

 

Diskutující k tomuto článku

   (počet diskutujících: 1)
TEXT Z OBLASTÍ SOUVISEJÍCÍ KONTAKT
LPE s.r.o.
Zaslání vizitky
Zobrazit záznam v adresáři


FIREMNÍ TIPY
Úvodní, stručná verze rozhovoru s Jiřím Konečným zmiňuje, jak různé technologické trendy a požadavky na funkčnost a adaptabilitu ovlivňující vývoj systémů chytrých domů ve světě. Jak se český trh snaží v této oblasti držet krok s německými trendy. Diskutuje o vlivu levných produktů na trhu a jak se výrobci musí vyrovnávat s očekáváními spotřebitelů po vyšší kvalitě a více funkcích. Jak velké technologické firmy jako Google, Amazon nebo Apple formují trh s chytrými domy vytvářením komplexních ekosystémů. Předpovídá, že budoucnost bude směřovat k ještě větší integraci a inovacím v oblasti chytrých domovů, které budou přístupné širšímu spektru spotřebitelů. Více zde ...
V přednášce na konferenci SOLID Team se Miroslav Záloha ze SUIP zmínil také o nutnosti a významu technické dokumentace při revizích. Přestože jsou běžné argumenty o ztrátě nebo zastarání dokumentace, zdůraznil, že legislativa, vládní nařízení a provozní bezpečnostní předpisy, jasně stanovují povinnost udržování a aktualizace technické dokumentace. Připomněl význam dokumentace pro správné provedení revize. Hlavním bodem bylo, že revizní technik musí nejen ... Více sledujte zde!
Digitalizace nás kromě jiných služeb zasypává také daty. Máme tolik dat, že se v nich často nemůžeme vyznat. O tom, co nám dnes poskytuje digitalizovaná knihovna, hovořím s Petrem Žabičkou z Moravské zemské knihovny. Žijeme v době, kdy nové publikace nevznikají, nejsou žádní autoři odborných článků. Jsme zasypávání krátkými reklamními úryvky a zdroje ke studiu nám zůstávají skryty pod tlustou vrstvou marketingových cílů. Co s tím?
Jaké problémy mohou nastat při tvorbě projektových dokumentací hromosvodu pro rodinné domy? Je časté, že nízká kvalita dokumentace komplikuje práci realizovních firem? Co obvykle chybí v těchto nedostatečných projektech? Jak důležitá je analýza rizik v projektování hromosvodů? Co všechno by měla obsahovat kvalitní technická zpráva? Je pravda, že někteří lidé nevědí, jak by měla správná dokumentace vypadat, a jsou spokojení jen s několika listy papíru? Jaký rozdíl je mezi zkušenými projektanty a těmi, kteří "podvádějí" v projektování? Co všechno zahrnuje dobře vypracovaný projekt hromosvodu a uzemnění?
DALŠÍ FIREMNÍ ODKAZY
Kam se v budovách vyvíjí uplatnění vysokorychlostních dat optickými vlákny? Příchod elektroinstalačních podomítkových trubek Fraenkische se zabudovaným optickým vláknem se datoval dřív než známost standardů datových přenosů Industry 4.0. Trubky s označením FFKuS DATALIGHT se v českých e-shopech objevují, ale na běžných stavbách určitě ne. Jde o speciálku, říkají dataři, v běžném obydlí stačí spotřebiteli Wi-Fi. Jiná situace může ...
Pokud se chceme svou argumentací stavět na uvádění rozdílu, musíme se podívat na oba póly. V tomto případě na § 47 vyhlášky 137/1998 Sb., jehož obsah je v nové vyhlášce 268/2009 Sb. nahrazen § 36. Jaký je tedy rozdíl mezi zmíněnými paragrafy?
Definice průmyslových svítidel. Průmyslové svítidlo je speciálně navržené a vyrobené pro použití v průmyslových prostředích, kde může být vystaveno náročnějším podmínkám, jako jsou vyšší nebo nižší teploty, vlhkost, prach, chemikálie, mechanické nárazy a vibrace. Je konstruováno tak, aby odolávalo těmto extrémním podmínkám, a často splňuje specifické bezpečnostní a výkonové normy relevantní pro daný ...
Potřebujete transformátor, ale máte napjatý rozpočet? Co tedy ušetřit a raději se poohlédnout po kvalitně repasovaném kusu? Zajímá-li vás, jak v dnešní nesnadné ekonomické situaci snížit náklady při pořizování těchto druhů zařízení, tak bychom měli jeden tip ...
Terminolog
Týdenní přehled
Přihlašte si pravidelné zasílání týdenního přehledu
Vyhledávání
Hledaný text zadávejte prosím s diakritikou



Panacek
Autor článku
reklama
Tiráž

Neomezený náklad pro česky a slovensky hovořící elektrotechnickou inteligenci.

ISSN 1212-9933