Vysoká účinnost, nižší emise. Kogenerace přináší mnoho výhod a pomůže síti vykrývat OZE
Kogenerační jednotky, umístěné blízko místa spotřeby, umí uspořit 20 až 30 procent paliva oproti plynovým elektrárnám někde v polích, říká Milan Šimoník. Potenciálně může kogenerace dodávat až čtyři gigawatty energie.
Pavel Baroch
16. 10. 2023
Kombinovaná výroba elektřiny a tepla (KVET) je v tuzemských klimatických podmínkách výhodným způsobem výroby elektřiny, při které se dá zužitkovat odpadní teplo. Díky tomu jde o jeden z vysoce účinných a zároveň ekologicky přijatelných způsobů výroby elektřiny a efektivního využití tepla. Dominantním palivem pro pohon kogeneračních jednotek na bázi spalovacího motoru je přitom plyn.
„A když plyn, tak malé i velké kogenerace, které tím, že jsou blízko spotřebitelů, v teplárnách, umožnují využít energii paliva nejen na výrobu elektřiny, ale i tepla s účinností 80 až 100 procent oproti 50 až 60 procentům účinnosti plynových elektráren někde daleko v polích,“ říká v rozhovoru pro Obnovitelně.cz Milan Šimoník, výkonný ředitel Sdružení pro kombinovanou výrobu elektřiny a tepla (COGEN Czech). Právě rozvoj a podpora plynové kogenerace bude jedním z témat letošních Dnů kogenerace.
V jednom rozhovoru jste řekl, že kogenerace je most do budoucnosti. Jak je tato budoucnost ještě daleko, anebo už blízko?
Málo se připomíná, že podíl obnovitelných zdrojů na spotřebě energie je na úrovni Evropské unie stále jen 22 procent a roste tempem pouhého jednoho procenta ročně. Stejná čísla platí například i pro Německo, Česko je na tom ještě o něco hůř. Bezuhlíková energetika znamená vybudovat několik nových paralelních energetických systémů: „těžba“ sice levné, ale náhodné energie z obnovitelných zdrojů, baterie pro krátkodobou akumulaci, záložní plynové zdroje pro sezonní akumulaci a pokračovat v určité míře v náročné, ale stále potřebné výstavbě jaderných elektráren. A v průmyslu to bude ještě mnohem složitější.
Stihnout toto za pouhých 25 let je tedy extrémně náročný cíl, technicky, finančně, ale i organizačně a společensky. Cílem je udržitelnost, ale musíme zvolit takovou cestu, při níž zajistíme hlavně energetickou bezpečnost a dostupnost energie pro domácnosti i průmysl, bez ekonomických nebo dokonce společenských otřesů. Jak jsem řekl nedávno v Poslanecké sněmovně, energetická transformace je maraton, ne sprint nebo soutěž krásy o to, kdo dříve odstaví uhelné elektrárny.
Jakou roli v tom hraje právě kogenerace, jaké jsou její základní výhody?
Základem české energetiky bude jádro a obnovitelné zdroje, ale tempo jejich výstavby je bohužel pomalé. Pokud tedy chceme postupně snížit spotřebu uhlí, nezbývá nic jiného než plyn. A když plyn, tak malé i velké kogenerace, které tím, že jsou blízko spotřebitelů, v teplárnách, umožnují využít energii paliva nejen na výrobu elektřiny ale i tepla, a to s účinností 80 až 100 procent oproti 50 až 60 procentům účinnosti plynových elektráren někde daleko v polích. Decentralizace výroby elektřiny a tepla z plynu tedy také výrazně zvyšuje energetickou bezpečnost obcí a měst.
Rád bych rovněž připomněl, že v oficiálním scénáři evropské energetiky do roku 2050, z něhož většina zná jen zkratku Green Deal, se i v roce 2050 počítá s 15procentním podílem jaderné energie na konečné spotřebě. Zpochybňování nutnosti výstavby nových jaderných zdrojů tedy rozhodně není na místě, zvláště v regionu střední Evropy, s menším potenciálem obnovitelných zdrojů než v jižních nebo přímořských státech.
Jak je na tom Česko s kogenerací ve srovnání s jinými evropskými zeměmi? A jaké jsou současné nejvýznamnější trendy v kogeneraci?
Vzhledem ke klimatickým podmínkám má u nás teplárenství – postavené historicky na kogeneraci – velkou tradici, ještě více je teplárenství rozšířeno ve Skandinávii. U nás bylo teplárenství posíleno centralizovaným plánováním a bydlením za minulého režimu, takže tepelné sítě zásobují třetinu domácností. Velmi zajímavé je, že Německo aktuálně vyhlásilo plán zvýšit podíl teplárenství ze současných 14 procent na 40 procent, protože právě tepelné sítě mají při dekarbonizaci klíčovou úlohu. Už ne jako jednosměrná cesta tepla od tepláren ke spotřebitelům, ale jako sběrač, respektive integrátor různých druhů odpadního a obnovitelného tepla v daném území.
Větší systém taky umožnuje kombinovat různé technologie, typicky kogenerační jednotky s tepelnými čerpadly. Tepelná čerpadla budou vyrábět teplo z levné elektřiny ze slunce v létě a v přechodném období, v zimě pak teplo dodá kogenerace, která zároveň vyrobí elektřinu pro posílení elektrizační soustavy v dobách největšího zatížení stále více rozšířenými tepelnými čerpadly v domácnostech. Diverzifikace zdrojové základny tak umožní dosáhnout nižší cenu i emisní stopu vyráběného tepla a snížit tak riziko neřízeného rozpadu teplárenských síti.
Kolik energie se nyní v Česku vyrobí právě z kogeneračních jednotek a jak velký potenciál máme?
V současnosti se kogeneračně vyrábí zhruba 12 procent elektřiny, a to převážně z uhlí. Při transformaci tepláren z uhlí na jiná paliva se předpokládá instalace až tří gigawattů velkých paroplynových kogenerací. Druhou kategorií jsou malé kogenerace na bázi plynových motorů s výkonem od jednotek kilowattů do jednotek megawattů – těch je v současnosti 400 megawattů v sídlištních teplárnách, malých městech, hotelech a podobně.
A mohlo bych jich celkem být až na úrovni jednoho gigawattu, takže celkový potenciál vidíme na úrovni čtyř gigawattů. Při typickém projezdu 3 až 3,5 tisíce plnohodin, protože tyto zdroje jsou provozovány typicky v dobách vysoké ceny elektřiny, mohou vyrobit přibližně 15 terawatthodin elektřiny, tedy kolem 20 procent elektrické energie. Ale cílem plynové kogenerace není do budoucna vyrábět více a více elektřiny, právě naopak. Tak, jak bude přibývat proměnlivé výroby z obnovitelných zdrojů, může se projezd kogenerací postupně snižovat. Stále však plynové zdroje budou potřeba jako záložní kapacity.
A co jsou podle vás momentálně největší překážky v dalším rozvoji kogenerace?
Na úrovni státu je to dokončení notifikace provozní podpory elektřiny z plynové KVET a rozběhnutí aukcí pro zdroje nad jeden megawatt. Důležité bude i plánování na úrovni měst a obcí. Ty by si měly nechat zpracovat energetickou koncepci a vždy vyžadovat důkladné posouzení možností rozvoje současné tepelné sítě, případně potenciál pro výstavbu nové sítě. Stále žádanější taky bude dodávka chladu.
Jaký je zájem ze strany tuzemských firem o budování kogeneračních jednotek?
Mezi našimi členy je celá řada firem, které kogenerační jednotky dodávají, instalují či provozují. Trendem je stále komplexnější přístup, firmy dnes nabízí nejen kogeneraci, ale komplexní energetický systém kombinující kogeneraci s fotovoltaikou, baterií či tepelným čerpadlem. Samozřejmou součástí se stává velká tepelná akumulace s elektrokotlem.
A hlavně nabízejí i různé formy energetických služeb. Již dnes vidíme velké výkyvy ceny elektřiny během dne, řízení elektrizační soustavy i jednotlivých zdrojů se tak bude posouvat z dříve hodinového intervalu prakticky do reálného času. A bude možné vstupovat na několik různých trhů s elektřinou a poskytovat různé typy podpůrných služeb. Tedy bude nutné zdroj s co nejlepší predikcí řídit a optimalizovat. Energetika se stává tak komplexní, že stále větší část zákazníků zvolí nějakou formu energetické služby. Ať už je to Energy Contracting (Energie jako služba), který je již v současnosti velmi častým modelem pro provoz kogenerací, nebo nějaká forma externího provozování či dálkového řízení.
Jakým způsobem ovlivnila energetická krize rozvoj kogenerace?
Během krize jsme často slyšeli a stále slyšíme „zbavme se plynu“. A je to logické, budoucnost je primárně v obnovitelných zdrojích doplněných jádrem. Ale neměli bychom s vaničkou vylít i dítě. Je třeba brát v potaz plyn jako palivo, nejen ten ruský, ale i LNG ze světového trhu, a nejen fosilní, ale i bioplyn, biometan a do budoucna také zelený vodík nebo metan. Připravuje se upgrade evropské plynové sítě tak aby jedna z trubek – vždy vedou dvě až tři paralelně – mohla dopravovat vodík – z Ukrajiny, Severního moře či ho importovat ze zemí mimo Evropu, kde bude výroba vodíku efektivnější.
Dále je to plyn jako technologie. Rád bych připomněl, že plynové motory a turbíny jsou zatím jedinými komerčně dostupnými technologiemi, jako součást sezonní akumulace, tedy že dokážou v létě vyrobený vodík či metan konvertovat zpět na elektřinu a teplo. Za třetí je to plyn jako palivo v elektrárně nebo lokální teplárně, tedy kogenerace s úsporou 20 až 30 procent paliva. Tím vším chci říct, že plyn tady s námi v určité míře určitě zůstane i v budoucnu.
Úvodní foto: TEDOM