Riešenie štúdií realizovateľnosti v rámci projektu „Podpora lokálneho vykurovania

biomasou“ prof. Ing. Jozef Jandačka, PhD.

KETKET

KATEDRA ENERGETICKEJ TECHNIKYSjF ŽU v Žiline, Univerzitná 1,

010 26 Žilina

Seminár: Využívanie biomasy na energetické účely, 19-20.10.2011, Projekt: „Podpora lokálneho vykurovania biomasou“

ZOZNAM REALIZOVANÝCH PROJEKTOV

1. Lysá pod Makytou:

2. Dolný Kubín: Základná škola Janka Matušku Základná škola Kňažia

3. Partizánske: Sídlisko Luhy

LYSÁ POD MAKYTOU

Cieľom štúdie realizovateľnosti je analyzovať a posúdiť vhodnosť realizácie pripojenia ďalších objektov na centrálny zdroj tepla na spaľovanie drevných peliet

Dieľčimi cieľmi štúdie realizovateľnosti je:• posúdiť  energetickú náročnosť vykurovania• posúdiť súčasný stav využívania zdroja tepla,• analyzovať možnosti pripojenia objektov v závislosti na využití výkonu zdroja tepla, technicko - ekonomické zhodnotenie posúdiť vhodnosť realizácie

LYSÁ POD MAKYTOU

Oblasť Lysá pod MakytouNadmorská výška 360 m. n. m.Vonkajšia výpočtová teplota -13 °CPočet vykurovacích dní 237Priemerná vonkajšia teplota VO 3,3 °CPriemerná ročná teplota 8 °C

Celkový požadovaný tepelný výkon: 411 kWDispozičný (zostatkový) výkon CZT: 110 kW

K dispozícii alternatívy:a) Nepripojiť verejné objektyb) Nepripojiť odberateľov zo strany

občanovc) Nepripojiť vetvu ku COOP – Jednoted) Nepripojiť vetvu smerom ku kostolu

ALTERNATÍVY

Tepelné straty zapojených objektov by boli 126 kW čo presahuje dispozičný (zvyškový) výkon centrálneho zdroja tepla 110 kW o 16 kW. Tento rozdiel by bolo možné znížiť tepelnotechnickou úpravou na niektorých objektoch.

Alternatíva:Tepelná strata

[kW]:

Nepripojiť verejné objekty: 215Nepripojiť odberateľov zo strany občanov: 196Nepripojiť vetvu ku kostolu: 179Nepripojiť vetvu ku COOP - Jednote: 126

ALTERNATÍVY

Pri súčasnom spôsobe vykurovania t.j. hnedým uhlím a s predpokladanou účinnosťou zdrojov tepla 80 % by bola spotreba hnedého uhlia pri výhrevnosti hnedého uhlia 18,5 MJ/t, vykurovacom výkone 110 kW a spotrebe tepla 912 GJ/rok 62 t hnedého uhlia za rok.

Pri individuálnom vykurovaní uvedených budov elektrickou energiou by bola spotreba elektrickej energie 912 GJ/rok resp. 253 305 kWh/rok.

Pri centrálnom vykurovaní t.j. drevnými peletami a s predpokladanou účinnosťou centrálneho zdroja tepla 90 % a účinnosťou rozvodov teplej vykurovacej vody 97 % by bola spotreba drevných peliet pri výhrevnosti drevných peliet 16,5 MJ/t, vykurovacom výkone 110 kW a spotrebe tepla 912 GJ/rok 64 t drevných peliet za rok.

NÁKLADY NA PALIVO

Individuálne vykurovanie - hnedé uhlie [€/rok]: 9 242Individuálne vykurovanie - drevné pelety [€/rok]: 12 608Individuálne vykurovanie - elektrická energia [€/rok]: 27 864Centrálne vykurovanie - drevné pelety [€/rok]: 16 870

POROVNANIE PRODUKCIE EMISIÍ

Elektrická energia

Hnedé uhlie

Drevné pelety

[t/rok] [t/rok] [t/rok]

Tuhé znečisťujúce látky 0,0 0,3 0,912SO2 0,0 1,5 0,137NOx 0,0 0,3 0,096CO 0,0 4,5 0,137CO2 63,8 109,7 0,018

Znečisťujúca látka

DOLNÝ KUBÍN ZÁKLADNÁ ŠKOLA JANKA MATUŠKU

Cieľom štúdie realizovateľnosti je:• Posúdiť energetickú náročnosť vykurovania jednotlivých budov.• Analyzovať možnosti náhrady existujúcej plynovej kotolne na spaľovanie zemného plynu kotolňou na spaľovanie drevných peliet.• Technicko - ekonomické zhodnotenie.

DOLNÝ KUBÍN ZÁKLADNÁ ŠKOLA JANKA MATUŠKU

Objekt: Tepelná strata:Hlavná budova 141 kWTelocvičňa 232 kWNové sociálne zariadenie 89,4 kWJedáleň 66,6 kWŽltý pavilón 99,1 kWCelková tepelná strata: 628,1 kWCelkový tepelný príkon: 650 kW

Oblasť Dolný KubínNadmorská výška 470 m. n. m.Vonkajšia výpočtová teplota -16 °CPočet vykurovacích dní 247Priemerná vonkajšia teplota (vykurovacie obdobie)2,4 °CPriemerná ročná teplota 4,62 °C

NÁKLADY NA PALIVO

Náklady na zemný plyn [€/rok]: 88 803Náklady na drevné pelety [€/rok]: 66 857Úspora [€/rok]: 21 946

zemný plyn – 0,47 €/ (n)m3,drevné pelety – 183 €/ t.

EKONOMICKÉ HODNOTENIE

Ukazovateľ Jednotka HodnotaNáklady na realizáciu súboru opatrení € 150 000Prínosy z realizácie súboru opatrení celkom €/rok 21 946Doba hodnotenia rok 20Diskontný faktor % 5Jednoduchá doba návratnosti (Ts) rok 6,8Reálna doba návratnosti (Tsd) rok 9Čistá súčasná hodnota (NPV) € 123 491Vnútorné výnosové percento (IRR) % 13,5

POROVNANIE PRODUKCIE EMISIÍ

DOLNÝ KUBÍN ZÁKLADNÁ ŠKOLA KŇAŽIA

Objekt: Tepelná strata:Hlavná budova 91,9 kWBudova pre prvý stupeň 130,9 kWJedáleň 21 kWTelocvičňa 92,7 kWDielňa 8 kWCelková tepelná strata: 344,5 kWCelkový tepelný príkon: 650 kW

Oblasť Dolný KubínNadmorská výška 470 m. n. m.Vonkajšia výpočtová teplota -16 °CPočet vykurovacích dní 247Priemerná vonkajšia teplota (vykurovacie obdobie)2,4 °CPriemerná ročná teplota 4,62 °C

NÁKLADY NA PALIVO

Náklady na zemný plyn [€/rok]: 47 817Náklady na drevné pelety [€/rok]: 36 000Úspora [€/rok]: 11 817

zemný plyn – 0,47 €/ (n)m3,drevné pelety – 183 €/ t.

EKONOMICKÉ HODNOTENIE

Ukazovateľ Jednotka HodnotaNáklady na realizáciu súboru opatrení € 70 000Prínosy z realizácie súboru opatrení celkom €/rok 11 817Doba hodnotenia rok 20Diskontný faktor % 5Jednoduchá doba návratnosti (Ts) rok 5,9Reálna doba návratnosti (Tsd) rok 8Čistá súčasná hodnota (NPV) € 77 265Vnútorné výnosové percento (IRR) % 16

POROVNANIE PRODUKCIE EMISIÍ

PARTIZÁNSKESÍDLISKO LUHY

Predmetom štúdie je: technicko-ekonomické posúdenie vybudovania novej kotolne na spaľovanie biomasy (drevnej štiepky a drevného odpadu), ktorá by nahradila v súčasnosti využívané štyri kotolne na zemný plyn situované na sídlisku Luhy v meste Partizánske. Nová kotolňa na spaľovanie biomasy by mala zabezpečiť vykurovanie bytových domov a ďalších objektov (základné a materské školy a iné), ktoré sú pripojené na stávajúce plynové kotolne a zároveň by mala zabezpečiť prípravu teplej vody, pričom by sa využil termálny prameň.

PARTIZÁNSKESÍDLISKO LUHY

Varianty zabezpečenia dodávky tepla:• Variant 1• Variant 2• Variant 3• Variant 4a• Variant 4b• Variant 4c

VARIANT 1 DVOJRÚRKOVÝ SYSTÉM

Variant 1 predpokladá, že centrálna kotolňa na biomasu bude zabezpečovať teplo (ústredné kúrenie - ÚK, príprava teplej vody - TV) pre všetkých spotrebiteľov pripojených na kotolne A až D. Zdroj tepla podľa tab. by mal mať tepelný výkon 13 MW. Potrebné množstvo vykurovacej vody bude do kotolní A až C dopravované dvojrúrkovým diaľkovým rozvodom tepla, pričom ohrev teplej vody (TV) sa bude zabezpečovať prostredníctvom výmenníkov tepla v jednotlivých kotolniach.

Kotolňa TV [kW] ÚK [kW] Celkový príkon [kW]Kotolňa “A“ 666,9 1199,137 1866Kotolňa “B“ 519,2 1197,104 1716,3Kotolňa “C“ 570,2 1017,321 1587,5Kotolňa “D“ VS-POS1 720,9 1615,252 2336,2Kotolňa “D“ VS-POS2 1489,8 3676,391 5165,8Spolu 3 967 8 705,20 12 672,2Tepelný výkon kotolne 13 MW

VARIANT 1 DVOJRÚRKOVÝ SYSTÉM

VARIANT 2 ŠTVORRÚRKOVÝ SYSTÉM

Variant 2 predpokladá že centrálna kotolňa na biomasu bude zabezpečovať teplo (ústredné kúrenie - ÚK, príprava teplej vody - TV) pre všetkých spotrebiteľov pripojených na kotolne A až D. Zdroj tepla podľa tab. by mal mať tepelný výkon 13 MW. Potrebné množstvo vykurovacej a teplej vody bude do kotolní A až C dopravované štvorrúrkovým diaľkovým rozvodom tepla.

Kotolňa TV [kW] ÚK [kW] Celkový príkon [kW]Kotolňa “A“ 666,9 1199,137 1866Kotolňa “B“ 519,2 1197,104 1716,3Kotolňa “C“ 570,2 1017,321 1587,5Kotolňa “D“ VS-POS1 720,9 1615,252 2336,2Kotolňa “D“ VS-POS2 1489,8 3676,391 5165,8Spolu 3 967 8 705,20 12 672,2Tepelný výkon kotolne 13 MW

VARIANT 2ŠTVORRÚRKOVÝ SYSTÉM

VARIANT 3 PÔVODNÉ ROZVODY

Variant 3 predpokladá, že centrálna kotolňa na biomasu bude zabezpečovať teplo (ústredné kúrenie - ÚK, príprava teplej vody - TV) iba pre spotrebiteľov pripojených na kotolňu D (VS-POS1 a VS POS2). Zdroj tepla podľa tab. by mal mať tepelný výkon 8 MW. Vykurovacia a teplá voda bude k jednotlivým odberateľom dopravovaná stávajúcim diaľkovým potrubným rozvodom. Teplo pre ústredné kúrenie a teplá voda pre spotrebiteľov pripojených na kotolne A až C sa bude zabezpečovať v stávajúcich plynových kotloch.

Kotolňa TV [kW] ÚK [kW] Celkový príkon [kW]Kotolňa “A“ 0 0 0Kotolňa “B“ 0 0 0Kotolňa “C“ 0 0 0Kotolňa “D“ VS-POS1 720,9 1615,252 2336,2Kotolňa “D“ VS-POS2 1489,8 3676,391 5165,8Spolu 2 211 5 292 7 503Tepelný výkon kotolne 8 MW

VARIANT 4 PÔVODNÉ ROZVODY

Variant 4 predpokladá, že na prípravu teplej vody sa využije geotermálny vrt FGTz-2 podľa podkladov poskytnutých mestom Partizánske uvedených v časti 1.6.2 pod bodom 2. (Egreši, P.: Zámer nakladania s geologickým dielom. Aqua-servis, spol. s.r.o. Piešťany, máj 2009) o výdatnosti 12,5 litra za sekundu a teplote 30 °C (po úprave), pričom sa predpokladá dohrev geotermálnej vody na požadované parametre pre teplú vodu. Tab. 1.24 udáva spotreby studenej vody potrebnej na prípravu teplej vody. V poslednom stĺpci je uvedená priemerná denná spotreba studenej vody na prípravu teplej vody.

VARIANT 4aDVOJRÚRKOVÝ SYSTÉM

Potrebné množstvo vykurovacej vody bude do kotolní A až C dopravované dvojrúrkovým diaľkovým rozvodom tepla, pričom ohrev teplej vody (TV) sa bude zabezpečovať prostredníctvom výmenníkov tepla v jednotlivých kotolniach.

Kotolňa TV [kW] ÚK [kW] Celkový príkon [kW]

Kotolňa “A“ 368,0 1 199,1 1567,1

Kotolňa “B“ 286,9 1 197,1 1484,0

Kotolňa “C“ 298,7 1 017,3 1316,0

Kotolňa “D“ 1 187,7 5 291,7 6479,4

Spolu 2 141,3 8 705,2 10 846,5

Tepelný výkon kotolne 11 MW

VARIANT 4bŠTVORRÚRKOVÝ SYSTÉM

Variant 4b predpokladá, že centrálna kotolňa na biomasu bude zabezpečovať teplo (ústredné kúrenie - ÚK, príprava teplej vody - TV) pre všetkých spotrebiteľov pripojených na kotolne A až D.

Kotolňa TV [kW] ÚK [kW] Celkový príkon [kW]

Kotolňa “A“ 368,0 1 199,1 1567,1

Kotolňa “B“ 286,9 1 197,1 1484,0

Kotolňa “C“ 298,7 1 017,3 1316,0

Kotolňa “D“ 1 187,7 5 291,7 6479,4

Spolu 2 141,3 8 705,2 10 846,5

Tepelný výkon kotolne 11 MW

VARIANT 4cPÔVODNÉ ROZVODY

Variant 4c predpokladá, že centrálna kotolňa na biomasu bude zabezpečovať teplo (ústredné kúrenie - ÚK, príprava teplej vody - TV) iba pre spotrebiteľov pripojených na kotolňu D. Zdroj tepla podľa tab. by pri využití geotermálneho vrtu mal mať tepelný výkon 6,5 MW. Vykurovacia a teplá voda bude k jednotlivým odberateľom dopravovaná stávajúcim diaľkovým potrubným rozvodom. Teplo pre ústredné kúrenie a teplá voda pre spotrebiteľov pripojených na kotolne A až C sa bude zabezpečovať v stávajúcich plynových kotloch.

Kotolňa TV [kW] ÚK [kW] Celkový príkon [kW]

Kotolňa “A“ 0 0 0

Kotolňa “B“ 0 0 0

Kotolňa “C“ 0 0 0

Kotolňa “D“ 1 187,7 5 291,7 6 479,4Spolu 1 187,7 5 291,7 6 479,4Tepelný výkon kotolne 6,5 MW

VARIANT 4aDVOJRÚRKOVÝ SYSTÉM

Potrebné množstvo vykurovacej vody bude do kotolní A až C dopravované dvojrúrkovým diaľkovým rozvodom tepla, pričom ohrev teplej vody (TV) sa bude zabezpečovať prostredníctvom výmenníkov tepla v jednotlivých kotolniach.

Kotolňa TV [kW] ÚK [kW] Celkový príkon [kW]

Kotolňa “A“ 368,0 1 199,1 1567,1

Kotolňa “B“ 286,9 1 197,1 1484,0

Kotolňa “C“ 298,7 1 017,3 1316,0

Kotolňa “D“ 1 187,7 5 291,7 6479,4

Spolu 2 141,3 8 705,2 10 846,5Tepelný výkon kotolne 11 MW

NAJVHODNEJŠÍ VARIANT

Z vyššie uvedenej analýzy vyplýva, že najvhodnejší variant z hľadiska realizácie vonkajších rozvodov je variant 3, resp. v prípade využitia geotermálneho vrtu FGTz-2 odporúčame variant 4c.

Variant 3 Variant 4cNáklady na zemný plyn [€/rok]: 580 860 534 443Náklady na drevnú štiepku [€/rok]: 248 089 228 264Úspora [€/rok]: 332 771 306179

Kombinácia 1 Kombinácia 2Náklady na realizáciu súboru opatrení

€ 1 060 000 1 410 000

Prínosy z realizácie súboru opatrení celkom

€/rok 332 771 332 771

Doba hodnotenia rok 20 20Diskontný faktor % 5 5Jednoduchá doba návratnosti (Ts)

rok 3,2 4,2

Reálna doba návratnosti (Tsd)

rok 4 5

Čistá súčasná hodnota (NPV)

€ 3 087 063 2 737 063

Vnútorné výnosové percento (IRR)

% 31,2 23,2

HodnotaUkazovateľ Jednotka

EKONOMICKÉ HODNOTENIEVARIANT 3

1 2

Počet kotlov: 1 2Výkon 1. kotol [MW]: 8 6Výkon 2. kotol [MW]: - 2,5Vykurovanie [MW]: 5,3 5,3Príprava TV [MW]: 2,2 2,2

Kombinácia

Kombinácia 1 Kombinácia 2Náklady na realizáciu súboru opatrení

€ 830 000 1 330 000

Prínosy z realizácie súboru opatrení celkom

€/rok 306 179 306 179

Doba hodnotenia rok 20 20Diskontný faktor % 5 5Jednoduchá doba návratnosti (Ts)

rok 2,7 4,3

Reálna doba návratnosti (Tsd)

rok 3 5

Čistá súčasná hodnota (NPV)

€ 2 985 673 2 485 673

Vnútorné výnosové percento (IRR)

% 36,8 22,6

HodnotaUkazovateľ Jednotka

EKONOMICKÉ HODNOTENIEVARIANT 4c

1 2

Počet kotlov: 1 2Výkon 1. kotol [MW]: 7 6Výkon 2. kotol [MW]: - 1,5Vykurovanie [MW]: 5,3 5,3Príprava TV [MW]: 1,2 1,2

Kombinácia

POROVNANIE PRODUKCIE EMISIÍ

Ďakujem za pozornosť