Společnost Doosan Škoda Power s.r.o., výrobce parních turbín a souvisejících energetických zařízení, má za sebou dlouhou a úspěšnou historii 118 let a více než 650 dodaných strojů o souhrnném výkonu 130 GW po celém světě. Štepán Šmida, který ve společnosti působí na pozici Business Development Manager, na Dnech teplárenství a energetiky mluvil o možnostech, které poskytují dříve nepoužívané, nové či zcela inovativní technologie, pokud jsou zapojeny do stávajících nebo nově vznikajících parních cyklů. „V tomto odvětví bychom díky našim komplexním znalostem mohli sehrát významnou roli,“ uvádí.
Můžete našim čtenářům, kteří neměli šanci si poslechnout Vaši přednášku na Dnech teplárenství a energetiky, v krátkosti uvést, čemu jste se věnoval?
Vnímáme, jak se svět mění, a to především obor energetiky, a snažíme se na politické tlaky i prosby zákazníků na změnu reagovat. Proto se snažíme najít nové trhy, nová koncepční řešení a plánujeme, jakým způsobem bychom se mohli dále rozvíjet. Hlavním mottem přednášky byla snaha představit nás v jiném světle, než jak jsme doposud vnímáni, a ukázat, že jsme schopni zákazníka podpořit ve všech etapách projektů, ať už v prvních fázích od zadávací studie, které se týkají i samotného konceptu záměru, až po poslední krok, dodávku a údržbu na míru šitého komplexního řešení.
V rámci udržitelnosti, dekarbonizace a podobných témat se v současnosti některé technologie vrací zpátky a je nasnadě s tím pracovat, ale má to samozřejmě svá úskalí. Tyto technologie je potřeba využívat ve velice omezeném okruhu, nedá se říct, že každá z nich zachrání každou teplárnu. Je potřeba zvážit všechna pro a proti.
Pro dekarbonizaci teplárenství jste si zvolili technologické balíčky, ke kterým docházíte třemi různými cestami. Můžete mi tradiční cestu, cestu integrace a cestu inovací podrobněji popsat?
Zvolili jsme tři cesty, protože každá z nich obsahuje něco jiného a má jiný náhled na řešení. Tradiční cesta je to, co dělá Škodovku Škodovkou, a myslím, že jsme v ní nejsilnější. Ve většině případů jsou to nové turbíny, opravy a údržba turbín nebo rekonstrukce a modernizace turbín. To z toho důvodu, že když se dnes podíváte, jak se vyvíjí teplárenství a energetika, najdete ve spoustě míst omezení. Když někdo postavil teplárnu před 30 lety, bylo to za účelem kombinované výroby elektřiny a tepla, které se použilo na vytápění nebo jako dodávka procesní páry. Ve spoustě dnešních provozů jsou ale odběry páry nebo tepla omezené a je to dáno především přístupem zákazníků.
Zateplení, úsporná opatření, decentralizace či zařízení vlastních zdrojů způsobují pokles odběrů tepla z tepláren. Ekonomika tepláren je však zásadně ovlivněna právě nutností prodávat teplo i elektřinu zároveň. Parní turbíny tak po letech často nepracují v optimálním režimu a některé z tepláren dnes balancují na hranici toho, jestli má pro ně ještě ekonomický smysl fungovat a případně začít spalovat biomasu nebo jít do nějakého jiného paliva, atd. My v tom vidíme potenciál. Můžeme těmto společnostem nabídnout nový stroj, nebo opravit, rekonstruovat a modernizovat starý stroj a nezáleží na tom, zda je náš, nebo od jiného výrobce. Modernizací může být klidně i úprava kondenzačního stroje na protitlaký.
Druhá cesta je integrační. Tam se snažíme v rámci parního cyklu zaintegrovat inovativní a moderní technologie. Do této skupiny spadají spalinové výměníky, tepelná čerpadla, akumulace tepla a elektřiny nebo třeba ORC jednotky. Je to například proto, že odpadního tepla je v cyklu stále dostatečné množství a je možné ho ještě nějakým způsobem využít. Jako příklad uvedu spalinový výměník na využití zbytkového tepla, který vytáhne čtyři až pět megawattů tepla opět do horkovodní sítě, a tím pádem ušetříte na primárním palivu nebo páru v odběrech. Vždycky je ale potřeba se rozmyslet, zda vám řešení nezadělá na více problémů, než kolik by přineslo benefitů.
Poslední, inovační cesta, která je velmi specifická, by měla částečně nahradit stávající technologii, nebo přinést něco úplně nového do stávajícího provozu. Navazuje na technologie, které u nás nejsou v tuto chvíli úplně standardní, ale vycházíme z toho, jak se vyvíjí energetika ve světě a jaké vidíme možnosti do budoucna. Do toho nám často spadají vzduchové turbíny, což je zvláštní technologie, fungující jako přečerpávací elektrárna. Pro přečerpávání se používá stlačený nebo zkapalněný vzduch a technologie tedy funguje jako podpůrná v rámci sítě. Do tohoto pilíře zahrnujeme i zachytávání CO2, vodíkové technologie a bateriová úložiště. V poslední době ale cílíme i na sektor větrných elektráren, neboť naše mateřská společnost touto technologií disponuje.
Jaké jsou cíle a největší přínosy takového zapojení Vašich technologií (v porovnání s výchozím „klasickým“ stavem)?
Razíme tři základní body, kterými jsou: Zvýšení účinnosti, flexibilita zdroje a diverzifikace příjmů. Asi všichni tušíme, že obnovitelné zdroje časem převezmou otěže a energetika se bude muset naučit fungovat tak, aby s OZE kooperovala a nesoutěžila. A doba posledních měsíců situaci jen akceleruje. Nebude to energetika a potom OZE, ale bude to OZE a potom energetika. Každý, kdo dnes má jakýkoliv točivý stroj (turbínu, generátor, atd.) z toho bude do budoucna jenom těžit, protože potřeby podpůrných služeb, jalové energie či setrvačnosti v rámci přenosové soustavy budou jedině růst.
Teplárny a elektrárny by se měly naučit s tímto faktorem pracovat a být schopné nějakým způsobem pokrýt určité části svých potřeb v teple nebo elektřině jinými technologiemi (např. cesta integrací). Také by se měly naučit být flexibilnější, což souvisí s tím, že se zapojí bateriové úložiště do komplexu a turbína se naučí pracovat s bateriovým úložištěm tak, aby odezvy vůči síti byly kvalitnější. Rozhodně dnes najdete teplárenské společnosti, které jsou v tom velice inovativní a víceméně už si cesty, které jsem zmiňoval, nastavily a jdou si za svým.
Jak dokážete zvýšit účinnost v případě základního letního provozu? A jak se liší zimní provoz?
Na to neexistuje jednoduchá odpověď, pokusím se to tedy zjednodušit. Liší se to teplárna od teplárny a záleží na tom, jaký máte provoz. Rozdíl mezi zimním a letním provozem je nasnadě. Zimní provoz obsahuje velké množství tepelných odběrů, a tím pádem turbína a celý cyklus běží poměrně s vysokou účinností. Prodáváte elektřinu a teplo, při účinnosti klidně více než 80 %. Letní provoz je oproti tomu ponížený ve většině případů nejčastěji o to, že se samozřejmě netopí do měst v takovém množství, účinnost výroby může klesnout například pod 50 %. Spousta lidí si tedy řekne, když neprodávají dostatek tepla, tak ať prodávají elektřinu. To ale při dnešní ceně paliv není tak jednoduché, a pokud se vám nepovede prodat službu síti navíc, může být výroba elektřiny ztrátová činnost.
Když máte kondenzační turbínu s odběrem, který má zajistit dodávky pro město, tak zároveň potřebujete, aby do zadní části turbíny šel alespoň minimální průtok, který je daný velikostí stroje. Musíte stroj chladit a nesmí vám tzv. ventilovat, protože by se ve své podstatě časem zničil, nebo by došlo k podstatnému zkrácení životnosti. V tu chvíli jde páry do stroje tolik, že se to společnostem často přestává vyplácet.
K tomu směřovala naše myšlenka. Ve chvíli, kdy nastane taková situace, je možnost zapojit technologie, ve většině případů to nemůže být jedna, nebo dvě, ale balíček několika technologií napříč naše cesty a „osvobodit se z toho stavu“, tzn. přivést teplo do výměníků pro výrobu teplé vody například s využitím odpadního tepla a opatřit turbínu bateriovým úložištěm. Posun účinnosti je poměrně velký. Smyslem přednášky bylo ukázat, že když budete počítat na primární palivo, ať už to bude uhlí nebo biomasa nebo cokoliv jiného, tak jedno, dvě, tři procenta mohou být zlomová, v tom jestli se to vyplatí, nebo budete dotovat.
Jaké jsou alternativy využití ORC?
Spousta našich zákazníků říká, že by o ORC jednotky stála, ale když jim ukážeme výkon, přestává je to zajímat. V současnosti není účinnost ORC jednotek nijak vysoká, běžně se pohybuje mezi 15 až 17 procenty, což je z pohledu dalších účinností jiných technologií velmi málo. Pořád to však je energie z de facto odpadního tepla. V dnešních teplárenských provozech se bavíme o stovkách kilowatů až jednotkách megawatů elektrické energie.
Není nutné energii z ORC jednotky posílat do sítě, může být využita alternativně, například k výrobě vodíku. Já osobně jsem se stal velkým fanouškem vodíku, a myslím, že je to směr, kam se do budoucna ubírat. Respektive přiznejme si, že z dnešního pohledu nás do tohoto směru okolí, a myslím tím například Německo, dotlačí. Myslím si, že autobusová a nákladní doprava by v tomto měla být napřed.
Abych uvedl příklad. 750 kW ORC poskytne výkon pro výrobu přibližně 14,5 kilogramů vodíku za hodinu, tedy cca 348 kilogramů vodíku za den, denně by se tedy mohlo naplnit deset městských autobusů. Nemusíte se tedy snažit prodávat elektřinu z jednotky za cenu nad 2 Kč/kW, ale můžete ji transformovat do uskladnitelného vodíku za cenu například 105 Kč za kilogram. Například moderní vodíková auta s palivovým článkem spotřebují na 100 km jízdy cca 0,8 kg vodíku. Porovnejte si to s dnešní cenou standardních paliv. Energie z ORC může být také alternativně uschována v bateriovém úložišti s navazující možností dobíjení elektrických vozidel, apod.
