Kogenerácia na plavárni Štiavničky v Banskej Bystrici

Krytá plaváreň v Banskej Bystrici na Štiavničkách bola uvedená do prevádzky v auguste v  roku 1975. Zásobovanie plavárne  teplom bolo riešené z parnej kotolne, situovanej v budove blízkej športovej haly (ŠH), ktorá bola v správe AŚ Dukla Banská Bystrica. Po dvadsiatich rokoch prevádzky však zlý technický stav kotlov, parných rozvodov i zariadenia strojovne prinútil majiteľa (mesto B.Bystrica) a prevádzkovateľa (ZARES B.Bystrica)  prijať zásadné rozhodnutie v riešení problému výroby a spotreby tepla na uvedenom mieste.

Z rozhodnutia vyplynulo :

a)  Pre krytú plaváreň vybudovať samostatný zdroja tepla - teplovodnú  plynovú kotolňu - vo vlastných priestoroch krytej   plavárne

b)   V súvislosti so zmenou teplonosného média riešiť prebudovanie prevažnej časti technológie strojovne.

c)   Využiť možností malej kogenerácie.

d)   Riadenie výroby a spotreby tepla riešiť vhodným riadiacim systémom.

e)   Vyriešiť  zdroj pary pre parné odpočívárne

f)    Nahradiť parné sušiče vlasov elektrickými 

Podľa odsúhlasenej projektovej dokumentácie boli realizované nasledovné opatrenia : 

V novej  plynovej  kotolni  boli  osadené 2 teplovodné kotly výrobcu Viessmann (Nemecko) – jeden o výkone 720 kW,  druhý o výkone 1120 kW. Zdroje tepla doplňuje kogeneračná jednotka typu TEDOM  MT 140 S  výrobcu Tedom Třebíč (ČR) o výkone 140 kWe a 200 kWt.

Rekonštrukcia rozvodov ÚK a TÚV si vyžiadala vybudovanie nových rozvodov tepla, osadenie  nových akumulačných nádrží na prípravu TÚV  o objemoch 2 x 6 300 m3 a  1 x 2500 m3, nové doskové výmenníky pre ohrev bazénovej vody a nové výmenníky vo vzduchotechnických jednotkách.

Pôvodné parné spotrebiče ako sušiče vlasov a parné odpočivárne  boli nahradené elektrickými. Pre parné odpočivárne boli inštalované vyvíjače pary o výkone 2 x 12 kW, sušiče vlasov o výkone 4 x 14 kW, čím sa však inštalovaný výkon elektrických spotrebičov na krytej plavárne zvýšil o 80 kW.

Časový postup rekonštrukcie začal vypracovaním analýzy v máji 1996, pokračoval cez vypracovanie projektovej dokumentácie, stavebné povolenie a zabezpečenie financovania. Samotná realizácia začala v marci 1997 a nové zariadenie bolo uvedené do prevádzky v auguste 1997. Rekonštrukcia prebiehala za plnej prevádzky, odstavenie krytej plavárne si vyžiadali až záverečné práce počas mesiaca júl 1997.

Hlavným dodávateľom a koordinátorom stavby bola firma EPS SR s.r.o. B.Bystrica v spolupráci s firmami Stavomontáže - Inštalácie B.Bystrica (strojná časť) a Energyr Banská Bystrica (MaR a monitoring).

Časť projektu v objeme  cca 4 mil .Sk bola realizovaná formou EPC. Hodnota garancie úspor EPS SR s.r.o.  bola  napr.  na rok 1998 celkom 1 457 904Sk . Investičné náklady na celý uvedený rozsah rekonštrukcie predstavovali finančnú čiastku vo výške 13 mil.Sk, z čoho 9 mil.Sk boli vlastné zdroje. Očakávané úspory boli prepočítané na úrovni 1 300 tis.Sk.

Výsledkom rekonštrukcie bolo podstatné zlepšenie technickej úrovne energetického zariadenia a vďaka automatickej regulácii spotreby tepla a elektrickej energie, ale predovšetkým  kogenerácii,  sa dosiahli aj významné úspory.  


Inštalácia  kogeneračnej jednotky   

Rozhodnutie o nasadení kogenerácie vychádzalo z možnosti maximálneho využitia vyrobeného tepla, čím sa ponúkali zaujímavé úspory ako v teple, tak predovšetkým v nákupe elektrickej energie. Teplo, vyrobené v kogenerácii, je možné na plavárni využiť celoročne na vykurovanie priestoru bazéna, prípravu teplej vody na sprchovanie a na ohrev bazénovej vody, cez zimu k tomuto pristupuje aj vykurovanie ostatných priestorov plavárne a kancelárií.

Z energetického auditu, spracovaného firmou ENAS Banská Bystrica, vyplynul návrh  vhodného výkonu kogeneračnej jednotky, ktorá bola do projektu  rekonštrukcie zabudovaná.

V Tabuľke č.1 sú uvedené jej základné  parametre.  

Tabuľka č.1 : Základné parametre kogeneračnej jednotky TEDOM MT 140S 

Kogeneračná jednotka bola uvedená do skúšobnej prevádzky 20.8.1997. V začiatkoch jej prevádzkovania sa objavovali problémy, ktoré bolo potrebné  postupne riešiť a odstraňovať. V neposlednom rade sa pod niektoré  prestoje podpísala aj neskúsenosť obsluhy.

Najvážnejšími technickými problémami, ktoré nepriaznivo ovplyvňovali stabilitu chodu jednotky  boli:

a)   V časti výroby tepla - silnejšie kotlové čerpadlá v paralelnej spolupráci kogeneračnej jednotky s kotlami spôsobovali jej  prehrievanie .

b)   V časti výroby elektriny - nerovnomerné zaťaženie fáz v elektrickom rozvode plavárne.

Vyriešením uvedených problémov sa postupne podarilo stabilizovať chod jednotky, zvyšovať jej časové využitie a   dosahovať nárast  prínosov.

V  nasledovnej Tabuľke č.2 sú uvedené základné informácie o prevádzke inštalovanej kogeneračnej jednotke za ucelené  roky 1998,1999 a 2000.  

Tabuľka č.2 :  Výsledky prevádzky kogeneračnej jednotky TEDOM MT 140 S inštalovanej v kotolni krytej plavárne v Banskej Bystrici

Z tabuľky je zrejmé, že po stabilizácii prevádzky jednotky v roku 1998 sa v ďalších rokoch dosahovalo vysokého časového využitia s čím súvisela zvýšená výroba elektriny aj tepla.

Zníženie priemerného výkonu v roku 2000 súvisí s dobudovaním automatického riadenia výkonu v závislosti  na odbere tepla z jednotky. Hoci došlo k zníženiu  priemerného výkonu, stabilizoval sa však chod jednotky predovšetkým v letných mesiacoch.  


Bilancia výroby a spotreby elektrickej energie v krytej plavárni Banská Bystrica

Prevádzka krytej plavárne si vyžaduje výrobu tepla celoročne. Táto podmienka môže byť splnená :

a)   výrobou tepla v kotloch  ( v tom prípade je nutné celý objem potrebnej elektrickej práce nakúpiť)

b)   výrobou tepla v  kogeneračnej jednotke ( tu si dokáže podstatnú časť potreby elektrickej energie pokryť vlastnou výrobou ).

Kogeneračná jednotka inštalovaná v kotolni krytej plavárne v Banskej Bystrici bola, vzhľadom na potrebný tepelný a elektrický výkon, navrhnutá  pre paralelnú spoluprácu s kotlami a so zámerom dosiahnuť podstatného zníženia nákladov predovšetkým na elektrickú energiu. Výsledky z jej  prevádzky za posledné ucelené tri roky sú uvedené v tabuľke č.3.  

Tabuľka č.3 :  Bilancie výroby a spotreby elektrickej energie 

Vďaka vysokému časovému využitiu vyrobila jednotka viac elektriny, ako bola ročná potreba na prevádzku krytej plavárne. Aj z tohto dôvodu bolo potrebné nakúpiť  z verejnej siete len necelých 9 % z celkovej potreby elektrickej práce. Navyše, napr. v roku 2000 bolo možné 32,3 % z celkom vyrobenej elektrickej energie predať do siete SSE, za čo získal prevádzkovateľ jednotky od SSE až  430 550.-Sk. 

 

Graf č.1 : Nákup elektrickej energie pred a po inštalácii kogenerácie. Hodnota pred rekonštrukciou (čierny stĺpec) je priemernou hodnotou nakúpenej elektrickej práce za roky 1994 – 1996.

V grafe je viditeľný prvý polrok 1998 (žlté stĺpce), kedy ešte stabilita prevádzky jednotky bola pomerne nízka. Po vyriešení problémov a jej stabilizácii je už v auguste 1998 zjavný podstatný pokles nákupu  elektrickej práce z verejnej siete.

Pre odberné miesto krytej plavárne bola s dodávateľom elektrickej energie dohodnutá sadzba B4. Po polročnom sledovaní a porovnávaní bola táto sadzba zmenená na B13. Rozdiel medzi týmito sadzbami je v tom, že kým v B4 je nízka platba za elektrickú prácu vo VT (1,2Sk/kWh) , priemernú cenu ovplyvňujú platby za technické a namerané kWmax. V sadzbe B13 pevné platby za kWmax nie sú, platba za elektrickú prácu vo VT je pomerne vysoká (4,8Sk/kWh). Platba v NT je pre obe tarify rovnaká.

Prechod z B4 do B13 znamená v praxi to, že pokiaľ si odberateľ dokáže podstatnú časť el.práce vyrobiť kogeneračnou jednotkou, prípadné malé nakúpené množstvo je výhodné zaplatiť aj vo vyššej cene. 

Problém by nastal pri dlhšej odstávke jednotky. V prípade krytej plavárne sa prestoj v dĺžke cca 10 dní (B13) stáva nákladovo rovný so sadzbou B4. Ak by však jednotka stála celý mesiac, náklady na nákup elektrickej energie v sadzbe B13 by boli oproti sadzbe B4 dvojnásobné.

Počas doterajšej prevádzky kogeneračnej jednotky však ešte prípad, kedy by boli skutočné náklady v B13 vyššie ako v porovnávacej B4 vyššie, ani raz nenastal, čo znamená, že prechod do sadzby B13 bol výhodný.  


Nákladovosť prevádzky kogeneračnej jednotky

Na prevádzku kogeneračnej jednotky je potrebné nakúpiť množstvo zemného plynu, ktoré vychádza z technických parametrov jednotky (Tabuľka č.1). Technický stav jednotky je zabezpečovaný servisnou organizáciou TEDOM Slovakia Moldava nad Bodvou takzvaným servisným poistením. Je to mesačná platba servisu odvodená od množstva vyrobenej elektrickej práce. Súčasná sadzba 0,38 Sk/ kWh predstavuje servis zahŕňajúci kompletnú starostlivosť o jednotku (nástup do 24 hod., cestovné, vykonanú prácu, oleje, mazivá, filtre, všetky náhradné diely až po generálnu opravu vrátane). 

V nasledovnej tabuľke č.4 sú uvedené náklady na nákup zemného plynu a servis v rokoch 1998, 1999 a 2000.

Zápornou nákladovou položkou je prínos z predaja elektrickej energie do siete SSE.

Takto získané náklady sú v ďalšom rozdelené podľa účinnosti výroby elektriny a tepla do položiek nákladov na elektrickú energiu a teplo a z toho sú vypočítané náklady na jednotku (kWhe a GJ).  

Tabuľka č.5 : Jednotkové ceny elektriny a tepla pri využití len jedného druhu vyrobeného média v kogeneračnej jednotky.

Nasledovný Graf č.2  porovnáva celkovú spotrebu zemného plynu Krytej plavárne  pred  rekonštrukciou energetického hospodárstva a po nej. Napriek tomu, že inštalovaná kogeneračná jednotka  je v novom tepelnom zdroji ako spotrebič navyše,  celková spotreba zemného plynu je po rekonštrukcii energetického hospodárstva nižšia. 

Graf č.2 : Nákup  zemného  plynu  pred  a  po rekonštrukcii tepelného zdroja. Hodnota pred  rekonštrukciou (čierny stĺpec) je priemernou hodnotou nakúpeného zemného plynu po mesiacoch za roky 1994 – 1996. 

Zhodnotenie prevádzky kogeneračnej jednotky inštalovanej v kotolni krytej plavárne v Banskej Bystrici bolo uvedené väčšinou v technických jednotkách. Z prezentovaných čísel je však prínos kogeneračnej jednotky zjavný.

Neoddeliteľnou súčasťou  úspešnosti uvedeného projektu a výšky dosiadnutých úspor je obslužný personál a kvalita servisných služieb. Po počiatočných problémoch a  personálnych zmenách v obsadení miest obsluhy sa situácia stabilizovala, ba možno konštatovať, že  pracovníci krytej plavárne svojou iniciatívou ako aj už získanou odbornosťou v súčasnosti veľmi aktívne prispievajú k zvyšovaniu efektívnosti prevádzkovaných zariadení. O dobrej kvalite servisnej služby - Tedom Slovakia Moldava n/B. - svedčí súčasný vysoký počet prevádzkovaných hodín kogeneračnej jednotky.

Záverom uvádzam porovnanie nákladov na  energiu (zemný plyn a elektrickú energiu) pred  rekonštrukciou tepelného hospodárstva a po rekonštrukcii s prevádzkou kogeneračnej jednotky. Údaje sú v cenových reláciách príslušných rokov.  

Tabuľka č.6 :  Porovnanie nákladov na nákup zemného plynu a elektriny pred a po  rekonštrukcii energetického hospodárstva.

Z uvedeného vyplýva  zníženie nákladov  oproti pôvodnému stavu až o 50 %. K takémuto výsledku prispel určite v prvom rade veľmi zlý technický stav tepelného hospodárstva  pred  rekonštrukciou, svoj podstatný podiel na tomto výsledku má však aj inštalovaná kogeneračná jednotka.