Technicko-ekonomické dekarbonizační studie centrálního zásobování tepla v Jiříkově

Úvod

Zadavatelem studie bylo Centrum pro dopravu a energetiku (CDE). Hlavním cílem studie bylo „Vytvořit návrh funkčního systému CZT vybraných městských objektů, zároveň snížit produkci oxidu uhličitého a zvýšit energetickou účinnost městských budov“.

Jednalo se o návrh nového systému centrálního zásobování teplem (SCZT). Bylo posouzeno několik kombinací nových zdrojů tepla (s využitím stávajících) spolu s nejvhodnější kombinací městských objektů. Kromě požadavků na dekarbonizaci byl kladen důraz také na ekonomiku realizace. Velikým omezením návrhu byla technická a ekonomická charakteristika lokality.

Město Jiříkov se nachází na severu Čech ve Šluknovském výběžku, přímo u hranic s Německem. Město má přibližně 3 500 obyvatel. Pro vytápění je ve městě převážně využíván zemní plyn (ZP) a tuhá paliva. Město vlastní celkem 35 budov, jejichž celková spotřeba elektřiny je na úrovni 200 MWh a zemního plynu přibližně 1000 MWh. Z těchto 35 budov bylo vytipováno celkem 16 budov, které by bylo možné propojit novým SCZT. Jednalo se o Městský úřad, budovy ZŠ, MŠ, zdravotní středisko a několik bytových domů. Celková roční potřeba tepla vybraných budov je uvažována 5 300 GJ.

Navržená řešení

Z hlediska nejefektivnějšího propojení objektů byly posouzeny tři velikosti sítí CZT. Do úvahy byly zahrnuty i možnosti budoucího rozšiřování sítě.

Obrázek 1: Síť CZT-M

Pro tři výše uvedené velikosti sítě CZT bylo posouzeno pět kombinací zdrojů tepla. Nový zdroj tepla byl navržen s přibližným tepelným výkonem 80 kW, který je využitelný ve všech třech velikostech sítě CZT. Spolu s novým zdrojem se vždy uvažuje s rekonstrukcí a zachováním stávajících vhodných plynových kotelen a jejich využitím jako plnohodnotného nebo záložního zdroje tepla. Pro nový zdroj byly uvažovány následující technologické varianty, většina z nich s funkcí KVET (kombinovaná výroba elektřiny a tepla):

• V1 = Zplyňovací zdroj na biomasu + KVET (dále ozn. Biomasa+KVET)
• V2 = Kogenerační jednotka na BioLNG (dále ozn. BioLNG+KVET)
• V3 = Tepelné čerpadlo země/voda (dále ozn. TČ)
• V4 = Tepelné čerpadlo a kogenerační jednotka na ZP (dále ozn. TČ+KVET)
• V5 = Mobilní bioplynová stanice + KVET (dále ozn. MOBPS+KVET)

Na základě přání klienta bylo počítáno i s realizací fotovoltaického zdroje (FVE). Výkon FVE byl navržen o výkonu 100 až 120 kWp pro optimalizaci spotřeby elektřiny samotného CZT a vybraných budov.

Výběr variant zdrojů probíhal na základě požadavků klienta doplněných o některé varianty dle odborného úsudku zpracovatele.

Investice

Součástí studie bylo kromě stanovení výrobních bilancí jednotlivých zdrojů i porovnání výše investic u jednotlivých variant. Do investic byly zahrnuty náklady na pořízení a financování nového zdroje, výstavbu teplovodu, rekonstrukci stávajících plynových kotelen (vytipovány ty vhodné) a připojení objektů do sítě CZT.

Ve všech zkoumaných variantách byla vždy největší nákladovou položkou výstavba teplovodu a napojení objektů. Lze říci, že se jednalo přibližně o 50 až 70 % z celkové výše investičních nákladů.

Odhadované náklady fotovoltaické elektrárny o výkonu 100 kWp jsou cca 3381 tis. Kč a o výkonu 120 kWp cca 4106 tis. Kč. Investice do FVE nejsou promítnuty do kalkulace ceny tepla.

Odhadované ceny tepla

Na základě takto vytvořených modelů a odhadnutých investic byl proveden odhad budoucích cen tepla pro horizont 15 let. V ceně tepla byly kalkulovány náklady na investici a provoz, zohledněno financování a odpisy. Výsledné ceny tepla jsou uvedeny v následujícím grafu a neobsahují daň z přidané hodnoty.

Graf 1: Odhad ceny tepla

Ve všech porovnávaných případech se jedná o komparativně relativně vysoké ceny tepla ve srovnání s referenčním systémem CZT, který využívá zdroj čistě na zemní plyn (ZP).

Zároveň byla uvažována i druhá referenční mez, a to pro decentralizovaný zdroj na ZP. Tato cena v době zpracování projektu vycházela na úrovni 1 000 Kč/GJ bez DPH a jednalo o cenu za teplo, u které už lze uvažovat o odpojení ze sítě CZT.

V dalším kroku byla stanovena míra dotace u jednotlivých variant, která by dokázala ovlivnit cenu tepla tak, aby se pohybovala na úrovni stanovené hranice 1000 Kč/GJ bez DPH.

Nejnižší nutnost dotačního financování vychází pro variantu 5 (mobilní bioplynová stanice s kogenerační jednotkou), ale je nutné zdůraznit, že to je pouze za předpokladu nízkých nákladů na obstarání vstupních surovin. Oproti jiným variantám má však tato nejvyšší investiční náklady.

Naopak nejvyšší nutnost případného dotačního financování pro udržení konkurenceschopné koncové ceny tepla měla varianta 2, právě z důvodu velmi vysokých cen provozu (zejména náklady na obstarání paliva – BioLNG).

Hodnocení – produkce CO₂

Součástí zadání práce bylo i provedení hodnocení produkce CO₂. To bylo provedeno na základě odhadu roční produkce CO₂. K tomu byly využity emisní faktory uvedené ve vyhlášce č. 140/2021 Sb. (Vyhláška o energetickém auditu).

Shrnutí studie

Ve studii byly porovnány celkem 3 velikosti sítě CZT a 5 variant nových zdrojů tepla. Kromě úspor CO₂ byl brán zřetel hlavně i na ekonomiku provozu s uvažovanou hranicí koncové ceny tepla přibližně na úrovni 1 000 Kč/GJ bez DPH.

Bez využití dotací vychází všechny varianty nad touto hranicí, proto byly stanoveny i nutné výše dotace, pro možnou realizovatelnost s ohledem na uvažovanou hranici ceny tepla. Největší finanční zátěží je ve všech variantách teplovod, který dosahuje 50 až 70 % z celkové investice.

Výsledky studie slouží jako podklad pro rozhodnutí města, které zohlední i další než jen ekonomické faktory. Následující tabulka uvádí přehled možných kritérií a uvádí varianty, které tato kritéria nejlépe naplňují. Pro určení optimální varianty by však bylo vhodné doplnit analýzu nákladů a přínosů (cost-benefit analýzu), která by umožnila systematicky zohlednit váhu jednotlivých faktorů.