Výtopna na biomasu - zdroj energie pro obec

Jednou z možností, jak zajistit ekologické a komfortní vytápění v obci, je výstavba centrálního zdroje tepla na biomasu. Jednotlivé objekty v obci jsou napojeny na centrální kotelnu (CZT) a každý z nich má samostatnou výměníkovou stanici, která umožňuje individuální regulaci i měření spotřeby odebrané energie. Náklady na výstavbu rozvodů tepla jsou vysoké, proto je důležitým kritériem hustota zástavby v obci.

Palivem může být obilná nebo řepková sláma, odpadní dřevo, piliny, hobliny, dřevní štěpka. Důležitá je cena paliva a jeho dostupnost v dlouhodobém horizontu.

Občané napojení na CZT získají systém ústředního topení, který nevyžaduje žádnou obsluhu, žádnou práci s přípravou paliva, vynášením popela atd. Komfort je tedy stejný jako při elektrickém nebo plynovém topení. Tento komfort však může přinést i komplikace: spotřeba tepla v domě se téměř vždy zvýší (odpadají přestávky ve vytápění), občanům vzrostou náklady na vytápění.

Díky kontrolovanému spalování ve větším zařízení jsou celkové emise nižší, než by byly v případě individuálních topenišť. Ke zlepšení imisní situace přispívá i to, že výtopna má vyšší komín, než mají jednotlivé domy, takže rozptyl emisí je lepší. Z hlediska globálního oteplování nemá biomasa žádný negativní vliv, na rozdíl od plynu nebo jiných fosilních paliv.

Zemní plyn versus biomasa: výhody a nevýhody

plynofikace obce	výstavba systému CZT z biomasy
jednorázová záležitost (provede se plynofikace a pak už žádné starosti)	dlouholetý provoz - údržba, nákup paliva, likvidace odpadů, případně platby za znečištění ovzduší
proinvestuje se menší objem peněz	proinvestuje se větší objem peněz (zhruba třikrát až čtyřikrát víc než u plynofikace)
vložené prostředky se nikdy přímo nevrátí - ekonomicky jasně ztrátová investice	vložené prostředky se vrátí - buď jen částečně (mírně ztrátová investice), nebo zcela (nulový zisk), nebo přinesou přímý finanční zisk pro provozovatele (obec)
občané musí sami něco vložit: plynová přípojka, nový kotel, vyvložkování komína aj.	občané nemusí vložit skoro nic (jsou připojeni zdarma nebo za malý poplatek, výměníková stanice patří k CZT, někdy je nutná úprava topení v domě)
horší rozptylové podmínky - mnoho nízkých komínů	lepší rozptylové podmínky - jeden centrální vysoký komín, kontrolované emise
peníze za energii odchází z obce pryč	peníze za energii zůstávají v obci nebo v regionu
žádné nové pracovní příležitosti	několik nových pracovních míst (obvykle částečné úvazky)

---

Příklad z České republiky

Obec Dešná leží v okrese Jindřichův Hradec, blízko česko-moravsko-rakouských hranic. Jde o první obec v ČR, která je vytápěna teplem ze spalování slámy. Slámy, zejména řepkové, je v tomto kraji přebytek, pro zemědělce je nadbytečným odpadem, který se likviduje bez užitku. To inspirovalo obec k zamyšlení nad možnostmi jejího využití.

V roce 1997 byla v obci postavena výtopna na slámu a dřevní štěpky. Jejím vlastníkem je obec. Zkušební provoz byl zahájen 6 měsíců od začátku výstavby, do trvalého provozu byla výtopna předána rok po zahájení výstavby. Stavba zahrnovala vybudování objektu výtopny, adaptaci starší stodoly na sklad paliva, systém rozdružování slaměných balíků, pneumatickou dopravu paliva, instalaci dvou kotlů o jmenovitém výkonu 0,9 a 1,8 MW a další technologie. Dále byly položeny teplovodní rozvody o celkové délce cca 3,4 km. Bylo instalováno 86 výměníkových stanic, přičemž na jednu stanici může být připojeno více vytápěných objektů.
Výtopna zásobuje zejména rodinné domy (napojeno je více než 90% objektů v obci). Výkon kotelny je dostatečný i pro napojení dalších dvou blízkých menších obcí, což však předpokládá značnou investici do rozvodů tepla.

Teplovodní síť z předizolovaného bezkanálového potrubí má tepelný spád 105/70 ^oC. Zajímavé je, že výtopna může spalovat kromě slámy i dřevní štěpku, a to i současně (podíl štěpky by pak měl být cca 20 %). Vzhledem k dostatku slámy se však štěpka a jiný dřevní odpad spaluje jen příležitostně. Kotle jsou regulovatelné v rozsahu 30 - 100 %, účinnost je 89 %. Vlhkost spalované slámy je okolo 20 %, kotle však zvládnou i palivo o vyšší vlhkosti (sláma do 30 %, štěpka do 50 %).

Sláma je ve formě obřích hranatých balíků (hmotnosti 300 - 320 kg) a je skladována v přilehlé stodole. Kapacita skladu je 10 - 40 dní provozu (podle spotřeby tepla). Obsluha vždy několik balíků uloží na automatickou rozdružovací linku, která balíky rozřeže a slámu pneumaticky dopravuje do kotle podle potřeby. Na článkový dopravník rozdružovací linky se vejdou balíky slámy, které vystačí na celonoční provoz.

Kvůli požadavkům požární bezpečnosti je sklad paliva vzdálen od kotelny cca 10 m. Pneumatická doprava se však příliš neosvědčila, proto se uvažuje o jiném systému dopravy paliva.
Vzhledem ke kapacitě skladu je velká část slámy skladována ve stozích pod širým nebem. Při nákupu slámy od zemědělců jsou pak vrchní vlhké balíky odstraňovány a nakupuje se jen vnitřní, suchá sláma. Cena slámy kolísá od 200 do 750,- Kč/t, průměrně 550,- Kč/t včetně dopravy. Dřevní odpad z okolních pil je za nízkou cenu.

Díky podpoře od SFŽP (Státní fond životního prostředí) se dosáhlo poměrně nízké ceny za teplo. V roce 1998 to bylo 240,- Kč/GJ. Pro topnou sezónu 1999/2000 byl zaveden nový tarif cen, kdy cena tepla závisí na odebraném množství (viz tabulka). Stálé platby se neplatí.

roční odběr tepla	Cena
do 30 GJ	240 Kč/GJ
30 - 50 GJ	220 Kč/GJ
50 - 200 GJ	200 Kč/GJ
nad 200 GJ	190 Kč/GJ

Ukazuje se, že bez dotace bylo financování projektu velmi problematické, investice by se nikdy nevrátily. Z hlediska odběratele (typický rodinný domek, 200,- Kč/GJ) jsou náklady na vytápění z centrální výtopny stejné, jako by byly při vytápění zemním plynem (195,- Kč/GJ při 80% účinnosti kotle). V případě vytápění zemním plynem by si však odběratel musel pořídit plynový kotel, vybudovat přípojku, případně vyvložkovat komín, což jsou náklady zhruba ve výši 40 - 80.000,- Kč.

V obci Dešná byla instalace výměníkových stanic pro uživatele zdarma. Navíc odběratelé tepla podporují využití místních energetických zdrojů. Kotelna pracuje poloautomaticky, kdy není nutná trvalá přítomnost obsluhy. V případě potřeby je pracovník obsluhy přivolán automaticky pagerem. Proto může vykonávat i další práce pro obec. Management kotelny a administrativu spojenou s účtováním a platbami za teplo zajišťují pracovníci obecního úřadu.

Výtopna je zajímavým zákazníkem především pro místní zemědělské subjekty. Roční nákup slámy ve výši cca 400.000,- Kč představuje zajímavý ekonomický přínos pro region. Samotná výstavba také poskytla práci stavebním firmám.

Technické parametry:

rok výstavby	1997
stávající instalovaný výkon	2700 kW
počet předávacích stanic (na jednu stanici může být napojeno více objektů)	86
roční výroba tepla v roce 1998	2 720 MWh
roční výroba tepla v roce 1999	2 340 MWh
rozvody	teplovodní
potrubí	ocelové, předizolované
délka rozvodů	3434 m
teplotní spád	105/70 oC
připojení objektů	výměníková stanice v objektu
palivo	obilní nebo řepková sláma v balících o vlhkosti 20 - 30%, dřevní štěpka a piliny o vlhkosti do 50 %
roční spotřeba paliva	600 - 800 t slámy
průměrná nákupní cena paliva	550 Kč/t
cena tepla (vč. 5% DPH)	190 - 240 Kč/GJ
stálé roční platby	nejsou
Celková in vestice:	38,5 mil. Kč
z toho kotelna včetně technologie	21,0 mil. Kč
z toho rozvody tepla a předávací stanice	17,5 mil. Kč
Způsob financování:
nenávratná dotace od SFŽP	14,0 mil. Kč (36,4 %)
nízkoúročená půjčka od SFŽP	14,0 mil. Kč (36,4 %)
vlastní prostředky obce	10,5 mil. Kč (27,2 %)

---

Příklad z Rakouska

Schenkenfelden je malá obec na rakouské straně Šumavy, jen několik kilometrů od hranic mezi městy Freistadt a Bad Leonfelden.

Na okraji obce byla na podzim 1999 zprovozněna výtopna na štěpky. Vlastníkem je družstvo s 35 členy, obec není členem ani jinak majetkově zainteresována. Stavba trvala pouhý rok, zahrnovala vybudování objektu výtopny se skladem paliva, kotel a další technologie, vybudování rozvodného systému o celkové délce 1,5 km, osazení výměníkových stanic do 45 připojených objektů. Vytápěnými objekty jsou individuální rodinné domy a několik bytových domů, dále obecní budovy: škola, školka, kostel, radnice aj. Obec v začátku projektu slíbila připojení obecních budov s příkonem 300 kW; celkový příkon připojených objektů je v této chvíli 950 kW.

Současný instalovaný výkon jediného kotle je 1100 kW, plánuje se instalace druhého kotle 500 kW pro letní provoz a pro krytí budoucí poptávky.

Teplovodní síť má spád 95/70°C, zajímavé je, že oběhová čerpadla mají příkon 2x3 kW, což výrazně snižuje náklady na provoz. Systém je elektronicky kontrolován proti úniku média, poruchu v teplovodní síti lze určit s přesností na 1 m. K výtopně je možno připojit další zákazníky. Připojené domy mají každý samostatnou jednotku s výměníkem, regulací a měřením spotřeby tepla. Jednotka je majetkem družstva - provozovatele výtopny.

Výtopna má skladovací prostor na štěpku o objemu 2500-2800 m³ štěpky (projektovaná roční spotřeba je 3000 m³) s maximální velikostí částic 6 cm. Štěpka je dosoušena jen přirozeným vysycháním, proto je důležitá kontrola vlhkosti už při nákupu. Podle ní se také stanovuje cena za nakupované palivo. Podlahu skladu tvoří posuvné lamely, poháněné hydraulicky, čímž je zajištěno podávání paliva ze skladu do násypky šnekového podavače. Ten pak dále podává palivo do kotle. Pro přikládání není tedy nutný jeřáb nebo kolový nakladač s obsluhou, ale provoz může být plně automatický. V případě poruchy volá řídící systém pět telefonních čísel členů družstva. Rovněž nákup paliva a jeho složení zajišťují sami členové družstva.

Dřevní štěpku dodávají především okolní sedláci. Odhaduje se, že k dispozici je cca 200 ha lesa, což by pro potřeby výtopny mělo stačit. Výtopna kupuje i odpad z blízkých pil a dřevozpracujících podniků. Cena závisí na vlhkosti štěpky, požadovaná vlhkost je 30 - 35 %. Cena v tomto případě je 80 - 100 ATS/m³ (216 - 270 Kč/m³), při výkupu odpadů z pil je cena až 240 ATS/m³ (648 Kč/m³).

Celková investice 17 mil. ATS

Vlastní kapitál členů družstva byl 15 % (2,5 mil ATS), 55% tvořila dotace Evropské Unie. Zbytek byl financován bankovním úvěrem a zálohovými platbami na dodávku energie. Očekávaná návratnost investice je 10-15 let. Ukazuje se, že bez dotace EU by stavba nebyla návratná. Cena prodávaného tepla je 0,78 ATS/kWh (včetně 20% DPH); odběratelé platí dále stálé platby ve výši 2 400 ATS za rok.

Z hlediska odběratele je cena tepla z CZT cca o 4 % vyšší ve srovnání s plynovým vytápěním, nicméně odběratelé chtějí podporovat místní energetické zdroje. Odběratelé mohou také získat státní dotaci ve výši 12.000 ATS na vybudování přípojky CZT. Celkové náklady na tuto přípojku činí cca 72.000 ATS; výměníková jednotka zde není zahrnuta (je majetkem výtopny). Z dlouhodobého hlediska, při započtení investice do plynového nebo olejového topení, je CZT výhodnější i pro konečného spotřebitele.

Stavba prakticky nevyvolala nové přímé pracovní příležitosti. Provoz je plně automatický, kontrolu zajišťují členové družstva. Rovněž management provozu si družstvo zajišťuje svépomocí. Servis zařízení zajišťují smluvní partneři.

V regionu však výtopna představuje zákazníka především pro místní soukromé zemědělce, od kterých kupuje palivo. Roční nákup štěpky je ve výši cca 300.000 ATS (8,1 mil. Kč) a představuje zajímavý ekonomický přínos pro region. Samotná výstavba také poskytla práci stavebním firmám.

Technické parametry:

rok výstavby	1999
stávající instalovaný výkon	1100 kW
celkový plánovaný výkon	1600 kW
počet připojených míst	45
stávající připojený příkon	950 kW
rozvody	teplovodní
roční výroba tepla (plánovaná)	1700 MWh
rozvody	teplovodní
potrubí	ocelové, předizolované
délka rozvodů	1500 m
teplotní spád	95/70°C
připojení objektů	vým. stanice v objektu
palivo	štěpka, hrubost max. 6 cm
vlhkost paliva	max 35%
roční spotřeba paliva	3000 m3
nákupní cena paliva	80 - 100 ATS/m3
cena tepla (vč. 20% DPH)	0,78 ATS/kWh
stálé roční platby	2400 ATS
Celkové náklady na projekt	17 mil ATS
Způsob financování:	15 % vlastní zdroje 55 % dotace EU, zemské a spolkové vlády 30 % bankovní úvěr a zálohové platby za energii