Které teplárny spalující uhlí si zaslouží modernizační podporu?

Růst cen emisních povolenek zrušil cenovou výhodu tepla z tepláren spalujících uhlí. Teplárenské sdružení České republiky společně s Českým plynárenským svazem vyhlásilo ofenzívu, jejímž výsledkem má být urychlený přechod od uhlí na plyn. Ve hře jsou mimo jiné desítky miliard korun z finančního balíčku určeného na transformaci energetiky směrem k uhlíkové neutralitě. Viz například článek Svaz: Na přechod tepláren na plyn připraveny desítky miliard Kč. Konstatuje se v něm, že „Provoz je konkrétně ohrožen u 19 menších tepláren na uhlí, které bez rychlé reakce nedokážou za tři roky splnit emisní limity.“

Cílem energetické politiky Evropské unie, a tím i české, však není jen ústup od energie závislé na produkci CO₂. Druhou nepominutelnou stranou mince je snižování energetické náročnosti. To znamená i zvyšování účinnosti využití již vyrobené energie jak elektrické, tak tepelné.

MPO v rámci Státního programu na podporu úspor energie EFEKT finančně podpořilo vznik Katalogu úsporných řešení. Mimo jiné, se o katalogu zmínil Ing. Vladimír Sochor, ředitel odboru energetické účinnosti a úspor, na semináři ke zvyšování energetické účinnosti. Seminář sice proběhl před rokem, 12. prosince 2019, ale aktuální vývoj uhelného teplárenství vyzývá k tomu, se do Katalogu úsporných řešení podívat a nechat se poučit od expertů.

Obr. Vznik Katalogu úsporných opatření finančně podpořilo MPO v rámci programu EFEKT

Velký podíl na spotřebě tepla z tepláren mají bytové domy. V  Katalogu úsporných řešení je možnost si tuto kategorii vybrat a následně si zvolit Vytápění. A mezi prvními možnostmi se uvádí „Decentralizace vytápění“.

Silné stránky decentralizace

Pro zvážení, zda přistoupit k decentralizaci, tedy k přechodu od dodávky tepla z teplárny, ze soustavy zásobování teplem SZTE, na výrobu tepla v objektové kotelně, experti jako silné stránky decentralizace uvádí:

• Ušetříte na tepelné energii díky eliminaci ztrát rozvodů
• Lokální zdroj může být jinak regulován, vypínán než teplo z centrálního zdroje
• Odpadá údržba rozvodů tepla – údržba tepelné izolace, závěsů aj.
• V případě eliminace vnějšího potrubí bude okolí vzhlednější

Co se týká nákladů na údržbu atp., tak řešení těchto otázek neovlivňuje primární cíle, tedy snížení emisí CO₂ a zvýšení úspor energie. Je to jen součást ekonomiky, tedy otázka konkurenčního boje různých zdrojů tepla. Do čistě ekonomické sféry patří i experty zmíněné slabé stránky decentralizace, tedy:

• Je nutno se starat o další lokální zdroj vytápění, pravidelně servisovat, vyměňovat
• Při špatné kalkulaci může být investice včetně ostatních servisních výdajů nákladnější než energetické (finanční) ztráty v rozvodech

Špatná ekonomická kalkulace se může týkat i přechodu teplárny z uhlí na plyn.

Eliminace ztrát rozvodů

Máme-li zvýšit účinnost využití vyrobené energie, tak v oblasti tepla jde jednoznačně o to, aby rozvody tepla byly co nejkratší, pokud možno uvnitř budov a stejně tak i zdroj tepla. Aby teplo, které unikne z kotlů a rozvodů zůstalo v budově a pozitivně se podílelo na jejím vytápění. Ztráty z dálkových rozvodů tepla se dnes vlivem použití kvalitních technologií předizolovaného potrubí sice snížily v konkrétních případech i na pouhé jednotky procent, nicméně vždy budou. Použitím moderních úsporných čerpadel se daří významně snížit spotřebu elektrické energie na pohon čerpadel k dopravě otopné vody, tedy tepla, mezi teplárnou a patou domu. Nicméně tuto spotřebu energie v SZTE nelze vynulovat.

Běžným stavem SZTE je, že největší měrné ztráty z vyrobeného tepla vznikají mimo topnou sezónu. Pro přípravu teplé vody v objektových stanicích musí soustava v souladu s hygienickými předpisy dodávat otopnou vodu teplou tak, aby v napojeném objektu umožnila přípravu vody teplé 55 °C. K tomu je nutné mít teplotu otopné vody na výměníku přípravy alespoň okolo 60 °C. A to i pro nejvzdálenější objekt. Vzhledem k tepelným ztrátám v rozvodech proto z teplárny musí vycházet otopná voda ještě teplejší, což v některých případech je i více než 70 °C. Spotřeba teplé vody však není v průběhu dne rozložena rovnoměrně. Nemá-li dojít k omezení komfortu v zásobování teplou vodou, musí SZTE uvedené teploty trvale dodržovat. SZTE nemá možnost během desítek sekund reagovat na změny spotřeb teplé vody v jednotlivých domech a využít úsporný potenciál ze snížení teploty nebo dokonce přerušit chod kotlů.

MPO, podle Statistiky ztrát v rozvodech SZT vedené ČSÚ uvedlo, že měrné ztráty (celkové ztráty vztažené k celkové dodávce tepla) v roce 2013 dosáhly 10,8 %. Ne všechny tyto ztráty je smysluplné z hlediska snížení uhlíkové stopy eliminovat, nicméně potenciál úspor je evidentní.

Jiná regulace tepla

Jako silná stránka decentralizace je uvedeno, že „Lokální zdroj může být jinak regulován, vypínán než teplo z centrálního zdroje.“ Toto je zásadní úsporná přednost objektových kotelen s kondenzačními kotli a zejména těmi kotli, které mají dvě zpátečky s různou úrovní teplot.

Moderní SZTE jsou dvoutrubkové, z teplárny vystupuje otopná voda s takovou teplotou, aby zjistila vytápění a rovněž přípravu teplé vody v napojených domech. Pokud v některém z napojených domů dojde k zateplení obálky domu, ke snížení potřeby tepla, tak k dodávce snížené potřeby tepla do bytů stačí nižší teplota otopné vody. Tuto změnu v jednotlivých domech nemůže SZTE zohlednit vzhledem k ostatním domům a vyšší teplota znamená vyšší ztráty z rozvodů a nižší využití úsporného kondenzačního potenciálu kotlů. SZTE nemůže v krátkém časovém období střídat teploty otopné vody mezi nižší teplotou pro vytápění a potřebnou vyšší teplotou pro přípravu teplé vody, jak je to možné u objektové kotelny.

Do teplárny se zpět vrací ochlazená otopná voda, a její teplota vzniká smícháním zpáteček ze všech domů. To znamená, že se smíchávají zpátečky o vyšší a nižší teplotě. V objektové plynové kotelně lze zpátečky dělit na teplejší, která se vrací z otopných těles a chladnější, která se vrací z přípravy teplé vody z pitné o teplotě cca 10 °C. Na trhu jsou běžně dostupné plynové kondenzační kotle se dvěma zpátečkami, které úsporný potenciál chladnější zpátečky umí využít a praxe prokázala jejich provozní úspory na spotřebě zemního plynu v řádu i deseti procent. To znamená nejen snížení spotřeby zemního plynu, tedy snížení provozních nákladů, ale především snížení ostře sledovaných emisí CO₂ a k tomu zvýšení ostře sledované účinnosti využití energie.

V procesech regulace výkonu zdroje tepla, a tedy optimalizace jeho řízení s ohledem na účinnost využití energie nelze pominout tzv. dopravní zpoždění, tedy skutečnost, že mezi vznikem změny v odběru tepla v objektové předávací stanici a zjištěním změny v teplárně uběhnou minuty až desítky minut. Za optimální rychlost proudění otopné vody v sítích SZTE mimo objekty se obvykle považují 2 až 3 m/s. Pokud v objektové předávací stanici napojené rozvodem o délce 1 km na teplárnu dojde k poklesu odběru tepla, zjistí to teplárna z vyšší teploty vracející se otopné vody nejdříve za 500 až 333 sekund, to je za 8,3 až 5,6 minuty. Objektová kotelna pracuje s dopravním zpožděním řádově desetkrát kratším, proto mnohem dříve sníží výkon a udržuje nižší teplotu vracející se otopné vody. Těchto změn není málo, stačí vzít v úvahu, jak významně ovlivňuje spotřebu tepla na vytápění přechod z jasné slunečné oblohy do oblohy zatažené mraky, má objektová kotelna vyšší stupeň kondenzace a účinnosti, o nižších ztrátách z rozvodů tepla nemluvě.

A jak dokáže SZTE zohlednit zónovou regulaci, která je základem nepřetápění vzhledem ke světovým stranám odlišně orientovaných částí bytových domů? Možnosti SZTE na straně zdroje tepla a rozvodů jsou jen kvantitativní, tedy přes množství protékající otopné vody. Výhodu, kterou pro provoz objektové kotelny s kondenzačními, technicky vyspělými kotly s více zpátečkami přináší kvalitativní řízení teploty otopné vody, SZTE využít nemůže.

Vznikají lokálně nové škodliviny?

Do slabých stránek decentralizace zařadili tvůrci Katalogu úsporných řešení skutečnost, že „Lokálně vznikají nové škodliviny, výjimkou je jen decentrální elektrický kotel nebo tepelné čerpadlo.“ Je toto obecné rčení založené na historických zkušenostech stále tak zásadní? Byly by škodliviny z objektových kotelen skutečně tak významným zdrojem lokálního znečištění? Jaké škodliviny by vznikly, kdyby uhelnou teplárnu nahradily objektové kotelny s kondenzačními plynovými kotli?

Značná část technicky vyspělých plynových kondenzačních kotlů se spalovacím procesem řízeným na základě analýzy spalin produkuje ve spalinách jen CO₂, vodní páru a oxidy dusíku NOx. Produkované množství NOx nejen splňuje současné limity zpřísněné pro hustě obydlená centra měst, ale blíží se až na spodní hranici měřicího rozsahu certifikovaných měřidel určených pro analýzu spalin. Navíc nejde o emise v nízké oblasti, kde se nacházejí lidé, jako od automobilů, a emise se vždy dostávají do ovzduší až nad střechami domů. V tomto směru je hrozivější, zdraví poškozující, sto i více násobný nárůst emisí v blízkosti škol vlivem přivážení a odvážení dětí rodiči osobními automobily doslova až ke vstupním dveřím. Ve spalinách ze zemního plnu není prach, ani jiné škodlivé látky vznikající spalováním mnohem složitějších uhlovodíků, například ropných pohonných hmot a mazacích olejů snižujících tření v motorech aj. Ostatně i proto je zkapalněný zemní plyn CNG zařazen mezi emisně příznivé pohonné hmoty automobilů. Z objektových plynových kotelen je nutné odvádět tekutý kondenzát. Pokud jde o větší množství, tak je srážena jeho kyselost průchodem přes neutralizační box obsahující vápenaté a hořečnaté soli. Stejně tak by musel být kondenzát neutralizován z plynové teplárny. A pokud bude kondenzátu z teplárny méně, je to jednoznačný důkaz její menší účinnosti. Rozptýlení odvodu kondenzátu do kanalizační sítě na více míst z objektových kotelen má pro provoz městské kanalizace dokonce příznivý efekt, neboť odpadní vody z domácností jsou z větší části zásadité, vlivem pracích prášků a případný mírně kyselý kondenzát po průchodu neutralizačním boxem by pomáhal ustavit v kanalizační síti neutralitu odpadních vod.

Je to politické téma?

Poslední slabou stránkou decentralizace je podle expertů stojících za vznikem Katalogu úsporných řešení toto: „U decentralizace CZT může být odpojení od rozvodů tepelné energie politické téma. Je nutné vždy povolení stavebního úřadu, správce sítě aj. dotčených orgánů.“

S tím lze jedině souhlasit. Ano decentralizace SZTE, CZT, je bohužel i vysoce politické téma. V něm nejde jen o spokojenost tisíců obyvatel bydlících v napojených bytech, ale promítají se do něj zájmy podnikatelů, zástupců zřizovatelů SZTE, členů představenstev, kontrolních komisí atd.

Mají být uhelné teplárny plynofikovány?

Politickým násilím je, že výpočet energetické náročnosti malého rodinného domu vyžaduje zohlednit doslova i spotřebu elektrické energie varnou konvici na čaj, respektive započíst z ní přepočtenou spotřebu neobnovitelné primární energie k tomu, aby návrh domu prokázal předepsanou energetickou úspornost. V oblasti SZTE, kde protékají obrovská množství primární neobnovitelné energie, je zvýšení účinnosti využití energie v rozsahu jednotek až desítek procent zřejmě nezajímavé. Jak jinak si vysvětlit desítky miliard Kč, které do přeměny uhelných tepláren mají jít, aniž by pro tyto akce bylo povinné předem vyhlásit výběrové řízení na řešení zásobování teplem i formou decentralizace. Přitom snížení ceny tepla v řadě měst v posledních letech, což je pro uživatele bytů zásadní politické téma, vynutila jedině hrozba odpojení do SZTE a přechodu na objektové zdroje tepla.

Co se týká dodavatelů zemního plynu, tak jim decentralizací na plynové kotelny žádný kšeft neuteče. Buďto prodají určité množství zemního plynu teplárně za nižší cenu, nebo v důsledku zvýšené účinnosti využití energie v plynu v objektových kotelnách o něco menší množství, ale zato za vyšší ceny. A nebo, i tato cesta je možná, se zřizovatel SZTE sám rozhodne o úplné nebo částečné decentralizaci s tím, že ji zajistí jak technicky, tak následně i jako provozovatel a plynařům zůstane jeden větší odběratel.

Efekt uzamknutí

Ing. Katarína Korytárová, PhD. z Prognostického ústavu Slovenské akademie věd na prestižní slovenské konferenci Vykurovanie upozornila na zásadní problém všech modernizací: „Rizikovým faktorom je predovšetkým ‚efekt uzamknutia‘, ktorý vedie k nevyužitiu celkového potenciálu úspor energie.“ V přednášce byl efekt uzamknutí vztažen především k ekonomické stránce modernizací. Jeho podstatou je „vyzobání“ ekonomicky nejefektivnějších opatření a tím následné znemožnění realizace všech možných opatření, neboť pozdější realizace těch zbývajících již nebude ekonomicky smysluplná. Za obdobný případ lze považovat i plynofikaci uhelné teplárny. Velmi rychle splní cíl, tedy emisní limity od roku 2023. Pro budoucnost však bude uzamknut efekt zvýšení účinnosti využití energie, který se decentralizací nabízí.

Již dnes je prakticky nemožné se odpojit od tzv. účinné soustavy zásobování tepelnou energií. Přehled účinných soustav zásobování tepelnou energií podle § 25 odst. 5 zákona č. 165/2012 Sb., o podporovaných zdrojích energie a o změně některých zákonů vede ERÚ. Modernizačním opatřením se uhelná teplárna do kategorie účinných soustav dostane. Z pohledu statistických výkazů státu možná dobře, ale jak na tom budou odběratelé tepla v bytech? Tímto opatřením budou zásadně odpojeni od funkce trhu s teplem, od místních podmínek a své náklady budou moci porovnávat je s ohledem na celostátní průměr.

A jak na tom odběratelé tepla budou, pokud se budou chtít aktivně, na své náklady, zapojit do strategie státu, tedy více snižovat svoji spotřebu energií a nahrazovat ji pomocí OZE? Přecházet na tzv. smart řešení nejen v regionech jako velkých celcích, ale i v oblasti několika budov? Blbě. Budou si moci sjednat nižší množství tepla, nižší rezervovaný výkon, ale tím jim stoupnou jednotkové náklady na GJ, tedy jednotku odebraného tepla. Může se jim stát, že nebudou moci realizovat například podporu přípravy teplé vody tepelnými solárními kolektory na střeše domu, protože jim to dodavatel tepla neumožní s odvoláním na to, že by snížili odběr jeho tepla a účinnost jeho účinné soustavy SZTE. Stejně tak může jít o fotovoltaickou elektrárnu, jejíž v domě nespotřebované přebytky elektřiny je ekonomicky výhodnější uložit do přípravy teplé vody, než je za pakatel věnovat dodavateli elektřiny.

Obr. Detailní přehled o teplárnách spalujících uhlí poskytuje na svých webových stránkách ERÚ. Aktuálně v materiálu Předběžné ceny tepelné energie v ČR k 1. 1. 2020. Lze v něm i porovnat ceny tepla v konkrétních lokalitách.

Závěr

Přechod uhelných tepláren na plynové má řadu souvislostí. Pokud se straší tím, že přechodem na objektové kotelny vznikne v lokalitě více emisí, tak by se mělo také uvádět, že v místních teplárnách, které budou zcela jistě koncipovány jako kombinovaný zdroj tepla a elektřiny, lze předpokládat využití méně účinných pohonů i generátorů elektřiny, tedy emisně horších, oproti skutečně velkým zdrojům. Při výrobě tepla vznikne v lokalitě teplárny minimálně dvojnásobné množství emisí, než jaké by vzniklo pro stejné množství tepla v objektových kotelnách, a to v závislosti na podílu vyrobené elektřiny a tepla. Přitom u emisí NOx má kogenerační výroba tepla a elektřiny přípustné několikanásobně vyšší limity než samotná výroba tepla! A když je řeč o emisích, tak mezi ně patří i hluk z pohonů a generátorů výroby elektřiny.

Jsou SZTE s vysokým podílem OZE, s modernizovanými rozvody tepla s nízkými ztrátami, dokonce i se sledováním aktuálních spotřeb tepla na předávacích stanicích a rychleji tak reagující na změny. Část z nich se péčí svých majitelů dokonce sama dostala z pasti emisních povolenek. A pak jsou soustavy, jejichž přeměna na plynové jen s ohledem na splnění emisních limitů se jako oprávněná nejeví. Jedním ze zásadních důvodů je nejistá budoucnost velikosti odběru tepla. Snížení spotřeby tepla na vytápění, a to nejen v oblasti bydlení, ale všech budov včetně velkoprostorových hal v průmyslu je zásadní úkol, před kterým stojíme. Další velmi citelné zostření požadavků je již uzákoněno od roku 2023. A po schválení připravované novely energetického zákona se konečně objeví institut aktivního zákazníka. Tedy nikoliv jen odběratele, ale i výrobce.