Teplo z elektrárny Mělník pro vytápění části Prahy
Článek se věnuje využívání tepelné energie z mělnické elektrárny pro vytápění přibližně jedné třetiny Prahy. Řešeny jsou technická a ekonomická hlediska stejně jako vliv na životní prostředí.
Historie2:
Anonymus (2011): „Stavba hlavního potrubí z Elektrárny Mělník do teplárny Třeboradice započala roku 1988; provoz byl zahájen roku 1995. Od roku 1998 probíhá postupné rozšiřování teplovodné sítě. Postupně k ní byly připojeny teplárny Malešice a Michle a jejich prostřednictvím pak sídliště Jižní Město, Krč, Novodvorská a Modřany. V roce 2002 byly připojeny samostatným potrubím Neratovice, v roce 2003 byla napojena výtopna Invalidovna, kterou poškodila rozsáhlá povodeň. Roku 2005 byly připojeny Horní Počernice. Zapojení dalších lokalit Prahy je v přípravě. V současnosti teplovodná soustava zajišťuje ohřev vody a vytápění více nežli třetině obyvatel hlavního města.“
Současný stav:
Anonymus (2011): „ Jedná se o dvojici 34 kilometrů dlouhých trubek o průměru 1,2 metru, z nichž jedna slouží pro přenos horké vody a druhá pro návrat vody ochlazené. Zprovoznění soustavy si vyžádalo rekonstrukci elektrárny Mělník I - čtyři kondenzační turbíny, každá o výkonu 55 MW, byly přeměněny na dvě protitlakové a dvě odběrové. Elektrárna je schopna poskytovat pro vytápění až 700 MW tepelného výkonu a asi polovinu této hodnoty pro výrobu elektrické energie. Potrubí vede přibližně severojižním směrem, částečně po zemi, z větší části na několik metrů vysokých podpěrách. Pro vyrovnání změn délky vlivem teplotní roztažnosti je jednak uloženo kluzně na pojezdových kovových válcích, jednak je v pravidelných odstupech několika stovek metrů meandrovitě lomené. Oběhová voda je třístupňově ohřívána na konečnou teplotu 160 stupňů Celsia; díky velmi účinné izolaci potrubí vychladne při průchodu trasou pouze o dva stupně. Objem oběhové vody je asi 75 tisíc m3. Trasa potrubí prochází většinou okrajovými částmi obcí nebo okolo těchto obcí: Podvlčí, Cítov, Býkev, Zelčín; zde překonává po mostní konstrukci laterální plavební kanál Mělník - Vraňany a řeku Vltavu a pokračuje přes Zálezlice, Chlumín, Horňátky, Kojetice, Zlonín, Měšice a Hovorčovice do teplárny Třeboradice.“Za poznámku rovněž stojí následující Anonymus (2011c): „Teplovod Mělník – Praha je podle mezinárodního srovnání z hlediska přepravní kapacity a délky potrubí největším teplovodem na světě. Tím, že je konstruován pro získání regulačního výkonu, v elektrizační soustavě využitím akumulace tepla, má i nejnižší ztráty – 1,8 %. Běžné ztráty v teplovodech činí ve světě 5 až 20 %.“ Jmenovaný autor dále uvádí: „V Praze zmizela díky dálkovému teplu lokální topeniště (v budovách kam je toto dodáváno – pozn. red.) a 75 sídlišťových kotelen.“ To má příznivý vliv na kvalitu ovzduší a lidské zdraví v příslušných městských částech i jejich okolí. Zejména v době špatných rozptylových podmínek.
Dle Anonymus (2011c) dochází: „k přenosu 600 MW tepelné energie.
Anonymus (2003) uvádí, že v roce 2003 došlo k připojení Neratovic na tepelnou soustavu Mělník-Praha. Citovaný autor dále uvádí: „délka připojení 3 km. Přivaděč zároveň nahradil zdroje ze Spolany, které Neratovice zásobovaly dříve. Stavba přípojky trvala tři měsíce a přepojení městské sítě (Neratovice mají 4 100 bytů) proběhlo bez poklesu teploty v bytech.“
Další technické podrobnosti uvádí např. (Mrkvička a Horáček, 2005): „Informační řídicí systém horkovodu Mělník–Praha (IŘS ZTMP) řídí všechny čerpací stanice v páteřní síti rozvodu tepla a kotel pohotovostního zdroje tepla Třeboradice. Ostatní zdroje tepla jsou ovládány vlastními řídicími systémy.
1V tomto případě by se mohlo jednat o poněkud nepřesný termín. Jedná se jednak o odpadní teplo (odcházející chladícími věžemi) ale také o teplo, které se odebere turbínám (turbogenerátorům) z jejich produkce elektřiny. V období mimo topnou sezonu lze souhrnnou tepelnou energii znovu využít k výrobě elektřiny (Spilka, 2011).
2 Podrobnější popis historie celého projektu, včetně větší hloubky technických detailů, uvádí Anonymus (2011b).
3 Dle (Nekvapil a Skácel, 2007): „Vzduch má tepelnou kapacitu 720 J•Kg-1•K-1, zatím co voda má tepelnou kapacitu 4180 J•Kg-1•K-1. To znamená, že vzduch pobere téměř šestkrát méně tepelné energie, než se ohřeje o jeden kelvin (stupeň), než stejné hmotnostní množství vody.
Dále pak poznamenávají: „Tepelná vodivost nám udává, jak rychle se dokáže teplo šířit mezi jednotlivými částicemi v látce. Jinak řečeno, je to výkon (tj. teplo/práce za jednotku času), který projde krychlí s hranou 1 metr (objem 1 kubický metr), aby její opačné strany měly teplotní rozdíl jeden Kelvin. Voda má tepelnou vodivost 0,6062 W•m-1•K-1 zatímco vzduch pouze 0,0262 W•m-1•K-1, tj. voda vede teplo téměř 24x lépe než vzduch! To znamená, že voda je v porovnání se vzduchem dokonalejší chladivo. Odebírá teplo 24krát lépe než vzduch, a zároveň zůstane šestkrát déle chladná.“
Vše výše uvedené tedy ve svém důsledku znamená následující: systémy rekuperace tepla z odpadní vody představují velmi efektivní způsob získávání energie pro vytápění budov.
Základem IŘS ZTMP jsou programovatelné automaty (PLC) řady Simatic od firmy Siemens. Pro čerpací stanice jsou použity redundantní automaty typů S5-155H a S7-414H, přičemž jednu skupinu čerpadel ovládá zpravidla jeden automat. Pro podružnou čerpací stanici Kojetice je použit automat S7-416 a pro odbočené stanice na trase automaty typů S5-115 a S7-200. Všechny automaty v každé čerpací stanici spolu komunikují po redundantním metalickém průmyslovém Ethernetu s přenosovou rychlostí 10 Mb/s. Všechny čerpací stanice jsou propojeny páteřní redundantní průmyslovou optickou sběrnicí s přenosovou rychlostí také 10 Mb/s. Aktivními prvky jsou rozbočovače ASGE a přepínače MR8-03 od firmy Hirschmann. Jako rozhraní pro styk s obsluhou slouží systém Sinaut LSX, provozovaný na pracovních a řídicích počítačových stanicích od firmy Sun. Konfigurace systému LSX a jeho dlouhodobý archiv jsou uloženy v relační databázi Oracle. V celém systému pracuje sedmnáct počítačů Sun (po šesti typů Sparc Station-5 a Sparc Station-20, čtyři typu Sparc Ultra 10 a jeden typu Sparc Enterprise 250).
Samotný IŘS ZTMP byl navržen v roce 1994 jako otevřený řídicí systém schopný přizpůsobovat se etapovité výstavbě díla, tj. absorbovat jednotlivé postupně dokončované stavby i další různá budoucí rozšiřování. Hlavní část IŘS ZTMP byla vybudována v roce 1995, kdy byly propojeny základní stavby Mělník–Třeboradice–Malešice. V roce 1996 byla připojena teplárna Michle. V roce 1999 byla připojena čerpací stanice Jižní Město, v roce 2001 teplárna Krč, v roce 2002 čerpací stanice Kojetice a v roce 2003 kotel pohotovostního zdroje tepla v Třeboradicích.“
Podrobnější informace jak o detailech technického řešení, tak ekonomické efektivitě celého projektu nejsou v současné době k dispozici. Citujeme tiskového mluvčího Pražské teplárenské a.s., Martina Pavelku: „V současné době, kdy dochází k prodeji společnosti Energotrans (vlastník EMĚ I a napáječe Mělník - Praha), není možné poskytovat požadované údaje (o ekonomice projektu a technických podrobnostech, pozn.aut.). Pražská teplárenská prodala 100 % akcií společnosti Energotrans společnosti ČEZ, ale transakce zatím nebyla schválena soutěžními orgány (např. ÚOHS). Děkuji za pochopení.“
Vlivy na životní prostředí
Vzhledem ke způsobu výroby tepla v Mělnické elektrárně (kogenerací spalováním domácího hnědého uhlí.), měla tato původně významný negativní vliv na ovzduší i další složky životního prostředí. Zejména kvůli emisím síry. V roce 1998 však došlo k odsíření elektrárny a další kroky pro snížení negativních dopadů na životní prostředí se připojily vzápětí . Proto dnes můžeme říct, že se stávající provoz dosáhl v tomto směru značného pokroku ve srovnání s předchozím stavem.
Můžeme rovněž poznamenat, že v současné době jsou jedním z hlavních znečišťovatelů ovzduší lokální topeniště a automobilová doprava. To neznamená, že by současný provoz elektrárny Mělník byl bez negativního vlivu ne životní prostředí. Pouze konstatujeme výrazné zlepšení. Pro další pokrok ve vztahu k životnímu prostředí v dané oblasti je proto vhodné dále se soustředit na jiné, výše citované znečišťovatele.
Významné snížení negativního vlivu elektrárny na životní prostředí má svůj kladný vliv na lidské zdraví. V této souvislosti je přesto třeba neztrácet na zřeteli citované vlivy v oblasti.
Ekonomická hlediska:
Celá soustava je již z ekonomického hlediska výrazně zisková : „Během posledních 10 let došlo v Energotransu k zásadní změně v hospodaření společnosti, zřejmě i v důsledku změny cen tepla. Ze ztráty (v roce 2000 na náš podíl připadala ztráta 48 milionů korun) k významnému zisku. Čistý zisk za rok 2010 byl 1,2 miliardy korun,“ řekl serveru (Česká pozice) mluvčí ČEZ Ladislav Kříž.
Podrobnější informace o ekonomice celého projektu se bohužel nepodařilo opatřit. Viz vyjádření tiskového mluvčího Pražské teplárenské a.s., Martina Pavelky citované výše.
4Metodou mokré vápencové vypírky. Nyní se účinnost odsíření dle Anonymus (2006) dosahuje 95%.
5 Anonymus (2006) doslovně uvádí: „Vyprodukovaný energosádrovec z odsíření je pak zpracováván jako vedlejší energetický produkt v plné výši v přilehlém závodě Rigips na výrobu sádrokartonových desek. Rovněž zbytky po spalování, jako je popílek a struska jsou upravovány na certifikované stavební materiály pro stavební průmysl a rekultivace. Po realizaci poslední větší investice na odvodnění strusky v r. 2005 se bude výroba elektřiny a tepla díky certifikaci popílku, strusky a energosádrovce na vedlejší energetické produkty blížit bezodpadové technologii. Elektrárna jako součást ČEZ.UKE obdržela v r. 2002 certifikát "Systém environmentálního managementu" a současně splňuje ISO 14001.“
6 Dále viz http://zpravy.e15.cz/byznys/prumysl-a-energetika/cez-rozhazuje-za-energotrans-zaplati-14-5-miliardy-686931
Výhled
Systém prokázal vysokou spolehlivost, významně snížil negativní dopady výroby tepla a elektřiny na životní prostředí a rovněž finanční efektivnost. Proto se s ním i nadále počítá jako s významným zdrojem tepla.Závěr:
Z uvedeného je zřejmé, že v České republice stále ještě existují významné (i průmyslové) opomíjené zdroje tepelné energie, které lze velmi výhodně využít. V tomto článku byl ukázán efektivní přístup, který snižuje energetickou náročnost tvorby HDP české ekonomiky. K tomu připočtěme přímé kladné důsledky pro konečné odběratele tepla. Rozšířenější využití vzpomenutého přístupu by znamenalo získávání konkurenční výhody v rámci regionu i EU. Nelze ani opomenout přínos pro lidské zdraví, naše životní prostředí a vliv na ceny tepla pro konečného spotřebitele.
Literatura:
Anonymus, 2003, Soustava Mělník-Praha začala dodávat teplo pro Neratovice, staženo 21.8.2011, dostupné z: http://www.zpravy.rozhlas.cz/strednicechy/aktualne/_zprava/soustava-melnikpraha-zacala-dodavat-teplo-pro-neratovice--59942
Anonymus, 2006, Elektrárna Mělník: Exkurze třídy 2.El 19.05.2006, staženo 20.8.2011, dostupné z: http://www.isstechn.cz/objekty/elektrarna-melnik.pdf ;
Anonymus, 2011a, Tepelný napáječ Mělník-Praha, staženo 18.8.2011, dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Tepeln%C3%BD_nap%C3%A1je%C4%8D_M%C4%9Bln%C3%ADk-Praha;
Anonymus, 2011b, Elektrárna Mělník, staženo 20.8.2011, dostupné z: http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/uhelne-elektrarny/cr/melnik.html;
Anonymus, 2011c, Co chybí v Guinessově knize rekordů, staženo 20.8.2011, dostupné z: http://3pol.cz/485/print;
Mrkvička M., Horáček M., 2005, Zkušenosti z údržby řídicího systému horkovodu Mělník–Praha, Automa, číslo 01, staženo 21.8.2011, dostupné z: http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=30260
Nekvapil V., Skácel J., 2007, Moderní vodní chlazení a co byste o něm měli vědět, staženo 19.8.2011, dostupné z:http://pctuning.tyden.cz/navody/upravy-snizeni-hluku/9911-moderni_vodni_chlazeni_a_co_byste_o_nem_meli_vedet?start=2;
Spilka P., 2011, osobní korespondence
Pavelka M., 2011, produktový mluvčí Pražské teplárenské a.s., osobní korespondence
The article is focused on reuse of thermal energy from “Mělník thermal power plant station” for heating approximately one third of Prague . Its focal points are technical, economical as well as ecological view.
