Žilinská teplárenská 46 rokov tepla pre Žilinu Vlasta Rafajová, foto: Komunálna a priemyselná energetika, Žilinská teplárenská, a. s. Teplárenstvo na Slovensku nie je v jednoduchej situácii. Viaceré zmeny jeho koncepcie na celoštátnej úrovni v minulých rokoch, pokles odberu tepla zo systémov CZT a tiež nekončiace diskusie o tom, či majú alebo nemajú byť teplárne privatizované, neprospeli stabilite a už vôbec nie rozvoju tohto energetického sektora. Veľké teplárne dnes stoja pred výzvou, ako sa čo najefektívnejšie vysporiadať s nevyhnutnými investíciami tak, aby 1. január 2016, keď vstúpia do platnosti sprísnené európske emisné limity, nebol pre ne Damoklovým mečom. V každom z nasledujúcich vydaní Komunálnej a priemyselnej energetiky prinesieme profil niektorej zo šiestich veľkých štátnych teplární informácie o tom, aká je aktuálna úroveň technológie, ako sa vyvíja miestna situácia v odbere tepla z centrálneho zdroja i o tom, aké sú pripravované smery v oblasti modernizácie a rozvoja. V tomto čísle začíname Žilinskou teplárenskou, a. s. 28 komunálna a priemyselná energetika / www.emagazine.sk 2 / 2013
OD ZÁMERU K REALIZÁCII O výstavbe centrálneho tepelného zdroja v Žiline sa začalo uvažovať už v roku 1955. V tom čase Stredoslovenské energetické závody (SSE), národný podnik so sídlom v Žiline, potrebovali zabezpečiť dostatok tepelnej energie pre tunajší expandujúci priemysel a nahradenie lokálnych kotolní, ktoré významne poškodzovali životné prostredie. Nasledovali roky príprav a projektov, po ktorých začala prvá etapa výstavby teplárne v roku 1964. Zahrňovala inštaláciu dvoch kotlov s výkonom po 75 t/h a jednej 12 MW protitlakovej turbíny. Palivovou základňou bol hnedouhoľný prach. Ešte pred ukončením prvej etapy bol v rámci podniku Stredoslovenská energetika Žilina vytvorený 1. 1. 1967 samostatný závod Tepláreň Žilina. Už v roku 1969 bola kapacita oboch kotlov plne vyčerpaná a bolo nevyhnutné realizovať druhú etapu výstavby (opakovanie projektu prvej etapy). Inštalovali sa teda ďalšie dva kotly, jeden turbogenerátor a podstatne sa rozšírili parovodné siete. Naďalej sa udržala palivová základňa na báze hnedouhoľného prachu, až v roku 1979 sa uskutočnila plynofikácia kotlov na zvýšenie spoľahlivosti dodávky tepla a zaviedla sa dvojpalivová základňa kombinované spaľovanie uhlia a plynu. Na začiatku 80. rokov tvorila žilinská tepláreň so svojimi výrobnými kapacitami a dosahom svojich tepelných rozvodov dôležitú súčasť energetického potenciálu mesta Žiliny a dosahovala výborné hospodárske výsledky. Vybilancovaním tepelného výkonu zdroja sa už v roku 1981 stal realitou zámer ďalšieho rozšírenia výrobných kapacít v tretej etape. V roku 1982 sa začalo s výstavbou vysokotlakového kotla s výkonom 150 t/h a dvoch strednotlakových špičkových kotlov s výkonom po 75 t/hod. Pribudla aj turbína s výkonom 25 MW a bol postavený 192 metrov vysoký komín pre lepší rozptyl spalín. Uvedením výrobných a technologických zariadení tretej etapy do prevádzky v roku 1986 dosiahol tepelný výkon kotlov pre dodávku tepla odberateľom hodnotu 600 t/ hod (456,0 MWt) a elektrický výkon inštalovaných turbogenerátorov 49,0 MW. Po zmene režimu a ekonomickom útlme začiatkom deväťdesiatych rokov odštartoval proces postupnej rekonštrukcie a modernizácie inštalovaných zariadení, ktorý trvá dodnes. Žilinská teplárenská, a. s, ako samostatný právny subjekt vznikla 1. 1. 2002 na základe rozhodnutia vlády SR č. 686 z 18. 7. 2001 o transformácii elektroenergetiky, odčlenením od SSE, a. s, Žilina. Aj jedenásť rokov po osamostatnení si Žilinská teplárenská zachovala majoritné postavenie v dodávke tepelnej energie pre Žilinu. Vďaka vhodnému umiestneniu vo východnej časti mesta môže bezproblémovo zásobovať aj najväčších priemyselných zákazníkov Metsä Tisssue (areál susediaci s teplárňou) i komplex automobilky Kia a jej dodávateľov na druhom brehu Váhu. 2 / 2013 komunálna a priemyselná energetika / www.emagazine.sk 29
Všetky kotly žilinskej teplárne sú plynofi kované. Ľahký vykurovací olej bol nahradený zemným plynom a kotly majú dvojpalivovú základňu uhlie - plyn, s výnimkou havarijnej rezervy záložného kotla OKP25. TEPLO PRE BYTY, KIU, METSÄ TISSUE Žilinská tepláreň sa nachádza vo východnej časti mesta v tesnej blízkosti hlavného cestného ťahu Bratislava - Košice s dobrým napojením aj na železnicu, ktorou sa do areálu teplárne dopravuje uhlie. Celková dĺžka potrubí v majetku spoločnosti je 53,2 km, pričom približne 80 percent z nich tvoria parovody a 20 percent horúcovodné rozvody. Ročne Žilinská teplárenská, a. s, vyrobí a do tepelných rozvodov dodá od 1,9 do 2,0 TJ tepelnej energie. Dominantným odberateľom tepla zo Žilinskej teplárenskej je bytovo -komunálny sektor. Tepláreň prostredníctvom dodávok pre bytové a správcovské spoločnosti zabezpečuje teplo pre takmer 20 000 bytov na troch žilinských sídliskách - Vlčince, Solinky a Hliny. 30 komunálna a priemyselná energetika / www.emagazine.sk 2 / 2013
Dodávka tepla pre komunálnu sféru tvorí 42 percent z celkového objemu vyrobeného tepla. Druhou skupinou odberateľov sú priemyselné podniky, ktorým tepláreň celoročne dodáva paru na technologické účely s 36,5 percentným podielom na celkovej dodávke tepla. Medzi najväčších patria Metsä Tissue Slovakia, s. r. o, Kia Motors Slovakia, s. r. o., a Mobis Slovakia, s. r. o. Treťou skupinou odberateľov sú objekty občianskej vybavenosti (hotely, obchodné centrá, nemocnica, internáty, školy) s 21,5 percentným podielom na dodávke tepla. Práve pripájaním nových bytových komplexov, multifukčných centier a hotelov sa Žilinskej teplárenskej darí nahrádzať znižovanie odberov tepla zo strany bytovo- -komunálnej sféry spôsobenej zatepľovaním objektov. Slovenskou novinkou v teplárenskom segmente je aj jej dodávanie tepla na výrobu chladu absorpčnými chladičmi na klimatizovanie hotelov, kongresových miestností a multifunkčných centier. Úspechom je aktuálne teplofikovanie jednej z najstarších ulíc v centre Žiliny Národnej, kde už v nasledujúcej vykurovacej sezóne bude žilinská tepláreň dodávať teplo pre takmer dvadsiatku nových odberateľov. VÝROBA TEPLA A ELEKTRINY Základnými technologickými zariadeniami na výrobu tepla sú v Žiline štyri vysokotlakové parné kotly na hnedé uhlie, ktoré pracujú s prehriatou parou (535 C) a menovitým tlakom 9,42, MPA a jeden nízkotlakový plynový parný kotol OKP25, ktorý slúži ako Kotol Výkon (t/hod) Palivo Od zmeny palivovej základne v roku 1998 Žilinská teplárenská spaľuje nízkosírnaté uhlie českého pôvodu, ktoré sa do areálu dopravuje železnicou. záloha havarijná rezerva. Všetky kotly sú plne plynofikované na zemný plyn, ktorý sa používa na zakurovanie kotlových jednotiek a stabilizáciu ich horenia v prípade nízkych výkonov. Kotol OKP25 sa využíva jedine v prípade mimoriadnej situácie a pracuje len na zemný plyn. Charakteristika zdrojov pre výrobu tepla (menovitý výkon, palivo) a ich využitie v rokoch 2010 až 2012 Využitie 2010 (hod) Využitie 2011 (hod) Využitie 2012 (hod) K 1 75 HU, ZPN 7 156 5 139 6 368 K 2 75 HU, ZPN 6 147 6 240 5 197 K 4 75 HU, ZPN 1 291 972 1 202 K 5 125 HU, ZPN 2 642 2 914 2 742 OKP 25 25 ZPN 78 54 0 Jeden z troch turbogenerátorov Žilinskej teplárenskej zabezpečujúcich výrobu elektrickej energie z horúcej pary. Modernizovaný TG2 s novou vankúšovou izoláciou, ktorá nahradila pôvodné skriňové riešenie. 2 / 2013 komunálna a priemyselná energetika / www.emagazine.sk 31
Točivá redukcia je doplnkovým zdrojom výroby elektrickej energie. Jej inštaláciu teplárni umožnil dlhodobý a stabilný technologický odber pary výrobcom papiera spoločnosťou Metsä Tissue. Elektrická energia sa v nej vyrába redukovaním vysokého tlaku a vysokej teploty pary z kotlov na nižšiu teplotu a nižší tlak pary požadovaný odberateľom. Produkciu elektriny zabezpečujú v Žilinskej teplárenskej tri turbogenerátory (TG1, TG2, TG3) a točivá redukcia TG4. Turbogenerátory TG1 a TG2 sú protitlakové s jedným neregulovaným odberom. Turbogenerátor TG3 je protitlakový s jedným neregulovaným a s jedným regulovaným odberom. Turbogenerátory TG1, 2, 3 sú nasadzované tak, aby sa elektrina vyrábala vo vysoko účinnej kombinovanej výrobe. TG4 vyrába elektrinu celoročne, nakoľko dodávka tepla z turbíny je technologická. Kombinácia nasadzovania jednotlivých inštalovaných kotlov závisí od klimatických podmienok a s tým súvisiacej potreby odberu tepla. Ročne vyrobí Žilinská teplárenská, a. s, od 90 do 100 GWh elektrickej energie. Vyrobenú silovú elektrickú energiu dodáva do siete SSE -Distribúcia, a. s, s režimom prenesenej zodpovednosti za odchýlku na spoločnosť SSE, a. s. Od roku 2007 Žilinská teplárenská poskytuje aj podporné služby (kladnú aj zápornú reguláciu výkonu TRV30MIN) pre elektrizačnú prenosovú sústavu. ZVYŠOVANIE ENERGETICKEJ EFEKTÍVNOSTI Podľa Pavla Strapáča z oddelenia výroby a techniky Žilinskej teplárenskej, a. s, v posledných dvoch rokoch uskutočnila tepláreň dve významné investície do zvyšovania energetickej efektívnosti. Prvou bola inštalácia točivej redukcie. Točivá redukcia je vlastne protitlaková turbína, ktorá slúži na redukciu 32 komunálna a priemyselná energetika / www.emagazine.sk 2 / 2013
Turbogenerátor Inštal. výkon (MWe) vysokotlakovej pary produkovanej kotlami (tlak 9,4, MPA, teplota 535 C) na tlak 1,8, MPA a teplotu 300 C. Takéto parametre pary totiž vyžaduje odberateľ teplárne - spoločnosť Metsä Tissue pre svoju technológiu výroby hygienického papiera. Toto zariadenie nahradilo staré klasické redukčné stanice, kde sa energia z vysokého tlaku a teploty marila a nevyrábala sa žiadna elektrina. Teraz pri dodávke pary 14 až 17 ton dokážeme točivou redukciou za hodinu vyrobiť 740 kw elektrickej energie. O to sa zvýšil elektrický výkon teplárne. Dôležitú úlohu zohráva najmä pri poklese menovitého výkonu kotlov v letnom období a prechodnom období, vysvetľuje P. Strapáč a dopĺňa, že ide o technologicky vyspelé zariadenie. V minulom roku spoločnosť vybudovala zásobník na horúcu vodu akumulátor tepla s objemom 3 400 m 3. Ako hovorí P. Strapáč, do zásobníka je privádzané teplo zbernicami zo všetkých prevádzkovaných kotlov. Voda sa v dobre izolovanej oceľovej nádrži zohrieva teplom z kotlov až na 95 C a takto uskladnené teplo tepláreň využíva v zimnom vykurovacom období a prechodných obdobiach na vyrovnanie rozdielu v odbere Výroba 2010 (MWh) Výroba 2011 (MWh) TG 1 12 28 172 13 287 7 365 TG 2 12 10 646 36 455 35 366 TG 3 25 58 986 40 062 52 467 TG 4 0,768 - - 4 680 SPOLU 49,768 97 804 89 804 99 878 Charakteristika zdrojov pre výrobu elektrickej energie Výroba 2012 (MWh) tepla počas dňa a noci, ktorý môže byť až 50 percent. Akumulácia tepla tak prispieva k optimalizácii výroby tepla a nie je napríklad potrebné pri špičkových odberoch spúšťať ďalšie kotly. Vďaka existencii zásobníka sa zlepšuje účinnosť zdroja, čo má dopad na zníženie spotreby uhlia a je tak ďalším príspevkom spoločnosti k ochrane životného prostredia v regióne. Akumulátor tepla je dokonale izolovanou nádržou. Pri úplnom nabití teplom na teplotu vody 95 C si teplotu udržiava s minimálnym poklesom niekoľko dní. 2 / 2013 komunálna a priemyselná energetika / www.emagazine.sk 33
Odsírovacie zariadenie v Žilinskej teplárenskej je slovenskou novinkou a o reálne nadobudnuté skúsenosti z jeho prevádzky majú záujem aj ďalšie slovenské teplárne. V súčasnosti sa spoločnosť snaží nájsť využitie produktu odsírenia, zmesi popolčeka a škvary zo spaľovania uhlia ako surovín pre výrobu stavebných materiálov. INVESTÍCIE DO EKOLÓGIE V roku 2011 Žilinská teplárenská, a. s, ako prvá tepláreň na Slovensku, uviedla do prevádzky odsírovacie zariadenie. Základným princípom inštalovaného odsírovacieho zariadenia je nástrek čerstvo haseného páleného vápna do prúdu spalín, kde suchý vápenný absorbent reaguje so sírou obsiahnutou v spalinách. Reagent sa následne zachytáva pomocou tkaninového filtra. Podľa manažéra úseku rozvoja, investícií a ekológie Žilinskej teplárenskej, a. s, Marcela Hrobárika je práve táto investícia najvýznamnejšou v oblasti ekológie, ktorú tepláreň realizovala. Ako hovorí, okrem zníženia obsahu SO 2 v spalinách o 75 %, zachytáva tkanivový filter aj tuhé znečisťujúce látky (TZL), viac ako 99 percent ich produkovaného množstva. S rezervou je tak splnený emisný limit TZL 30 mg.nm 3. Na realizáciu projektu odsírenia spoločnosť použila nenávratný finančný príspevok z fondu ISPA/Kohézneho fondu v celkovej výške 9 miliónov eur na spolufinancovanie výstavby. V súvislosti so sprísňovaním európskych emisných limitov od roku 2016, najmä oxidov dusíka (NO x ) čaká Žilinskú teplárenskú, a. s, ako producenta tepla z uhlia, nevyhnutná investícia do denitrifikácie spalín. Keďže aj v tomto smere ide o mimoriadne finančne náročné investície bez pridanej hodnoty vo výrobe tepla, bude sa Žilinská teplárenská uchádzať o nenávratný finančný príspevok, podporu investície, z operačného programu Ministerstva životného prostredia Životné prostredie Ochrana ovzdušia. Okrem denitrifikácie sa žilinská tepláreň pripravuje aj na výmenu jedného z kotlov, ktorý je na konci svojej životnosti, za nový zdroj tepla. 34 komunálna a priemyselná energetika / www.emagazine.sk 2 / 2013
» komunálna energetika» CZT, advertoriál Ďalší rozvoj Žilinskej teplárenskej podmieňuje legislatíva Žilinská teplárenská, a. s, dnes stojí na križovatke rozhodnutí, ktoré musí v najbližšom období prijať. Nejde pritom len o nové emisné limity oxidov dusíka, ktoré sa od 1. 1. 2016 týkajú všetkých teplární so spaľovaním uhlia. Žilina sa musí zaoberať aj výstavbou nového zdroja tepla, pretože jednému z tunajších kotlov končí životnosť k rovnakému termínu. Kým však nie je jasno v legislatíve, rozhodnutia prijať nemožno. Na tému pripravovaných investícií, cien tepla a vplyvu legislatívy na ne sme sa zhovárali s generálnym riaditeľom Žilinskej teplárenskej, a. s, Igorom Stalmašekom. Ktorý z aktuálne pripravovaných legislatívnych krokov bude mať na vaše zámery najväčší dosah? Keď sa zásadne mení legislatíva, tak sa zásadne musia meniť aj naše zámery. Pripomienkujeme napríklad vyhlášku ÚRSO, ktorou sa stanovuje cenová regulácia v elektroenergetike, čo sa nás ako producenta tepla a elektriny kombinovaným spôsobom dotýka. Ide o to, že niektoré z navrhovaných opatrení sa zatiaľ nedajú ani kvantifikovať. Vo vyhláške je napríklad uvedené, že za tridsať percent z menovitého výkonu bude tepláreň platiť rezervovanú kapacitu, ešte však nie je stanovená cena, koľko to bude za 1MW. Už to je však nóvum, že rezervovaná kapacita sa vzťahuje k menovitému výkonu teplárne, pritom doteraz sa rezervovaná kapacita v prípade teplárenstva vôbec neriešila. Čo z toho vyplýva pre postavenie teplárne? Teplárne boli doteraz na rovnakej pozícii ako napríklad prečerpávacie vodné elektrárne, pretože oba zdroje sú v maximálnej symbióze s elektrizačnou prenosovou sústavou. Platí, že veľká časť elektrických spotrebičov sa stále používa aj na vykurovanie a s chladnejším počasím spotreba elektriny narastá. V tomto prípade začneme intenzívnejšie kúriť, a teda aj vyrábať viac elektriny. Naopak, keď sa oteplí a elektrizačná sústava nepotrebuje také množstvo elektriny, aj my znižujeme výkon vo výrobe tepla a aj elektriny. Doteraz sa na to prihliadalo. Dnes sa to dostáva do polohy, akoby sme boli pre elektrizačnú sústavu príťažou nepredikovateľným zdrojom. Akoby sme boli závislí od toho, či zafučí vietor alebo zasvieti slnko. Ale veď my pre SEPS poskytujeme aj podporné služby, sme užitoční, nie sme na ťarchu. A za to nám hrozí, že budeme postihovaní poplatkami, ktorými sa bude predražovať výroba tepla. Treba to vidieť aj z toho pohľadu, že teplárenské systémy CZT zásobujú najmä sídliská, na ktorých nežijú zďaleka tie najsilnejšie príjmové skupiny obyvateľstva. Im dodávame teplo, ony musia potom zaplatiť v cene tepla aj takéto poplatky. Pritom teplárenstvo na Slovensku má zastarané zdroje i rozvody, plné odkaliská a potrebuje svoje financie investovať do týchto oblastí. Aj vaša tepláreň sa pripravuje na výmenu zdroja. Áno, musíme nahradiť kotol K4, ktorého prevádzka sa končí na konci roku 2015. Ide o 75-tonový kotol, ktorý, ak by sme nenahradili, nemohli by sme garantovať riadnu a spoľahlivú prevádzku v hlavnej vykurovacej sezóne, a to si naozaj nemôžeme dovoliť. Keďže sa však nedajú zatiaľ plne kvantifikovať dopady legislatívy, my nemôžeme nastaviť a vybrať najvýhodnejšiu technológiu, ktorá by na tieto zmeny reagovala čo najprijateľnejšie. Najlepším riešením by pre nás bol paroplynový cyklus, pripravili sme štúdiu, javil sa nám ako najefektívnejší zdroj tepla, keď sme brali do úvahy doterajšie dotované ceny elektrickej energie vyrobenej z paroplynu. Dnes je však veľký predpoklad, že podpora kombinovanej výroby tepla a elektriny bude klesať. To by znamenalo, že menší paroplyn do 50 MWh mäkký zdroj pre elektrizačnú sústavu, pri tých cenách technológie, ktoré majú jeho výrobcovia, nebude rentabilný a návratný. Všetky veľké teplárne na aktuálnu legislatívu doplácajú. Na jednej strane nás tlačia veľmi tvrdé pravidlá, ktoré prijala EÚ v emisných limitoch ide azda o najprísnejšie emisné limity na svete, na druhej strane je neistota v domácej legislatíve. Dokedy sa musíte rozhodnúť, ktorou cestou pôjdete a akú technológiu zvolíte? Rozhodnutie musíme urobiť najneskôr v jeseni tohto roka, aby zostal čas na výber dodávateľa aj samotnú realizáciu - nahradenie kotla. Ak to nebude paroplyn, prichádzajú do úvahy ešte riešenia fluidného spaľovania, prípadne jednoduchá rekonštrukcia kotla K4. V takom prípade by však už stála za zváženie aj zmena palivovej základne v kombinácií s novopodporovanými modernými technológiami. Na konečné rozhodnutie si musíme počkať, návrh legislatívy ešte nie je kompletný. Ďakujeme za rozhovor. Žilinská teplárenská, a. s. Košická 11 011 87 Žilina www. teplarenzilina.sk 2 / 2013 komunálna a priemyselná energetika / www.emagazine.sk 35