Na otázky CzechIndustry odpovídá Jiří Šmondrk, generální ředitel Doosan Škoda Power
První turbíny vyráběné v Plzni od roku 1904 a jejich vývoj znamenaly vyšší stupeň v použití parních motorů a změnu ve spalování uhlí směrem od kvantity k efektivitě. Přibližte nám prosím cestu, kterou se ubíral jejich vývoj.
První parní turbína zhotovena ve Škodovce by příští rok oslavila už 115. narozeniny. Měla výkon cca 400 kW a byla vyrobená na základě licence zakoupené od francouzské firmy založené profesorem Augustem Rateauem. V historii výroby parních turbín ŠKODA existuje mnoho významných milníků a není možné je všechny vyjmenovat. V krátkosti bych řekl, že v roce 1911 jsme začali vyrábět parní turbíny vlastního designu ŠKODA rovnotlaké koncepce, v letech 1925 – 1930 zahájily Škodovy závody systematický výzkum parních turbín ve své podnikové zkušebně. Vedle normálních kondenzačních vyvinul plzeňský závod vlastní typy dvoutlakových turbín, turbín na odpadní páru i protitlakých turbín s Rateauovou dvoutlakovou regulací. V druhé polovině dvacátých let předstihla Škodovka světovou úroveň ve stavbě parních turbín zkonstruováním a vyrobením třítělesové turbíny o výkonu 21 MW, která se stala svými parametry tlaku 12,5 MPa a 500 °C teploty přehřívané páry první parní turbínou tohoto druhu v Evropě.
Vývoj pokračoval dál, zvyšoval se jejich výkon až do 1000 MW pro JE Temelín, rostla jejich kvalita a spolehlivost. Z posledního období byl pro nás významný rok 2009, kdy byla dokončena akvizice a Škoda Power se stala členem jihokorejské skupiny Doosan a taky rok 2014, který je spojený s uváděním první turbíny s výkonem 660 MW s nadkritickými parametry vstupní páry do provozu.
Pokud jde o efektivitu, tak bych chtěl říci, že již samotný přechod od parních strojů k turbínám představoval vyšší vývojový stupeň. Jsou levnější, pro daný výkon potřebují menší prostor, mají větší účinnost, která se dnes blíží k hranici technických možností, tedy cca 95 procent.
Nemalé prostředky investujete do výzkumu a vývoje, na které oblasti se především zaměřujete?
V roce 2013 jsme se stali v rámci skupiny Doosan Globálním centrem výzkumu. Jsme tedy nositelem know-how v rámci výzkumu parních turbín, který se provádí jak v Plzni, tak i v korejském Changwonu, kde sídlí výroba turbín Doosan.
Náklady na výzkum v naší firmě jsou vysoké, což je dáno snahou patřit mezi světovou špičku v oboru. Jako velmi důležité vnímáme zvýšení účinnosti průtočné části turbíny – vyvíjeli jsme zcela nový typ účinnějšího lopatkování. Dalšími oblastmi je konstrukční vývoj nových prvků a komponentů jako jsou nové typy ucpávek, ložisek, tvaru výstupních částí turbínových těles, nový typ ventilů atd. Pozornost věnujeme i vývoji a aplikaci nových typů materiálů a svařování. Soustředíme se i na pokročilé monitorování a analýzu provozu stávajících turbosoustrojí a úpravy kritických komponent za účelem zvýšení flexibility a účinnosti provozu elektráren.
Jakými parametry se vyznačují turbíny, které vyrábíte dnes?
Turbíny z Plzně pokrývají široké spektrum výkonů v rozsahu od 10 do 1200 MW pro všechny aplikace. V rámci skupiny Doosan jsme dodavatelé turbín do výkonu cca 400 MW bez teritoriálního omezení. Pokud se týká výběrových řízení, tak nabízíme parní turbíny do všech aplikací. Pro biomasu, spalovny komunálního odpadu, solární bloky, u velkých výkonů jsou to pak fosilní, jaderné a paroplynové bloky nebo kogenerační jednotky.
Naší výhodou na trhu je, že umíme přizpůsobit konstrukci turbíny požadavkům zákazníka a nabídnout mu komplexní řešení s využitím našeho unikátního know-how.
Kde všude nalézají uplatnění?
Parní turbíny Škoda byly instalovány za dobu své novodobé historie ve více než 60 zemích světa. Najdeme je ve fosilních elektrárnách, v paroplynových cyklech i v elektrárnách využívajících obnovitelné zdroje jako jednotky pro výrobu elektřiny, kombinovanou výrobu elektřiny a tepla, v průmyslu.
I turbína může významným způsobem přispívat k ekologizaci našeho života. V jakých směrech především?
Jsou dva. Tím prvním je, aby měla špičkové technické parametry, které představují vysokou účinnost a tudíž nižší spotřebu paliva potřebného na výrobu elektrické energie, v případě kombinovaného cyklu pak elektřiny a tepla a tím elektrárna nebo teplárna vypouštěla do ovzduší méně škodlivých látek. Druhým je samotná výroba, tedy její zhotovení s co nejmenší spotřebou energie, surovin a lidské práce.
Vyrábíte nejen turbíny, ale i další součásti, které tvoří turbínový ostrov, co vše si pod tímto pojmem máme představit?
Vlastníme unikátní know-how pro návrh, konstrukci a výrobu kondenzátorů nebo ohříváků - jak pro regenerační systém tepelného cyklu, tak i pro teplofikační ohříváky teplárenských cyklů. I když je výroba ohříváků mnohdy realizována externími výrobci - dodavateli, návrh těchto tepelných výměníků je podle základní koncepce a tepelného výpočtu Doosan Škoda Power.
Cestu k úsporám představují retrofit a modernizace zařízení. V čem jsou jejich hlavní přínosy?
Modernizace a retrofity (R&M) stávajících instalovaných zařízení a dlouhodobý servis včetně dodávky náhradních dílů mají v našem produktovém portfoliu stále významnější místo a provádíme je jak u turbín vlastní konstrukce, tak i u turbín jiných výrobců (Non OEM).
Základem je využití a aplikace veškerého know-how a výsledků výzkumu a vývoje, který máme k dispozici pro stavbu nových turbín. Dále to jsou dlouholeté montážní a servisní zkušenosti a v neposlední řadě velmi pružný aplikační inženýring. Významnou roli hraje i možnost aplikace moderních technologií, např. metody reverse engineeringu. Investovali jsme do špičkové technologie nákupem vysoce přesného scanovacího zařízení. Při jeho použití jsou všechny komponenty turbíny po demontáži a očištění scanovány. Pomocí získaných dat je rekonstruován přesný numerický model původní turbíny se všemi odchylkami, opotřebením či poškozením. Tento model nám slouží jako vzor pro 3D model nového řešení. Je to často jediná možnost, jak si vytvořit dokumentaci k zařízení, ke kterému zpravidla není dostupná.
Pro zkrácení doby potřebné pro ustavení vnitřních dílů turbíny je aplikována metoda tzv. „on site machiningu“. Jedná se o soubor obráběcích strojů a měřicí aparatury, který se v rozloženém stavu dopraví do elektrárny, namontuje se do zařízení a provede se potřebné strojní obrábění přímo na místě. Výsledkem je kvalita a přesnost obráběných povrchů, srovnatelná s kvalitou při výrobě nových turbín navíc s výraznou úsporou času a nákladů na transport a zpětnou montáž.
Náš přístup a řešení jsou velice efektivní a našimi zákazníky ceněny. Mezi významné projekty patří například Non OEM modernizace zařízení elektrárny Gardanne ve Francii a modernizace VT dílů turbín ve finské jaderné elektrárně Loviisa. Původní instalovaný výkon elektrárny Loviisa byl 992 MW (4×248 MW), po modernizaci VT dílů dosáhl 1016 MW. U konverze klasické uhelné elektrárny Gardanne o původním výkonu cca 250 MW na elektrárnu spalující biomasu o garantovaném výkonu 160 MW jsme byli odpovědni za celkovou modernizaci strojovny s cílem prodloužit životnost o 20 let a podstatně zvýšit účinnost parního cyklu.
Úspěšným projektem je i komplexní obnova elektrárny Prunéřov II, kde jsme uvedli do provozu tři dvoutělesové parní turbíny o jmenovitém výkonu 250 MW moderní koncepce konstruované na vyšší parametry vstupní páry, které nahradily původní turbíny 2x210 MW jiného výrobce. Jejich koncepce umožňuje odběr páry pro teplofikační účely, v daném případě dodávku tepla do Chomutova, Jirkova a Klášterce nad Ohří. Díky své účinnosti, která se promítá do snížení měrné spotřeby paliva, přispěly ke snížení ekologické zátěže elektrárny pro celý region. Zlepšení emisních parametrů představuje podle provozovatele, ČEZ, v průměru až 60 %.
Zmínil jste se o dlouhodobém servisu, co vše představuje?
Námi poskytovaný servis v rámci služeb zákazníkům v pozáruční době nabízí dlouhodobou servisní smlouvu, kterou máme podepsanou s několika elektrárnami. Z pohledu nových technických zlepšení, nabízíme našim zákazníkům například tzv. „remote monitoring system“, tedy on line monitorovací systém, dnes obvykle ukrytý pod pojmem prediktivní údržba. Jeho výhodou je okamžitý přenos vybraných dat do výrobního závodu. V případě nějakých problémů jsou data okamžitě k dispozici a tím se zkracuje doba řešení problému. Navíc můžeme provozovateli např. měsíčně předávat zprávu o způsobu provozování zařízení.
Když budu konkrétní, tak v roce 2016 jsme uzavřeli se společností ČEZ Smlouvu na poruchovou službu (Servis Hot-line) a servisní činnosti na parních turbínách ŠKODA. Jejím obsahem jsou uvedené aktivity v elektrárnách Tušimice, Mělník, Prunéřov, Ledvice, Poříčí, Hodonín, Počerady (včetně paroplynového cyklu), Tisová a Dětmarovice. Celkem se jedná o servisní služby pro 32 elektrárenských bloků o celkovém výkonu 6 000 MW. V praxi to znamená, že naši specialisté jsou nepřetržitě po 24 hodin k dispozici zákazníkovi při řešení případných problémů v uvedených elektrárnách.
Doosan Škoda Power je koordinátorem projektu FLEXTURBINE, tedy výzkumu zaměřeném na tepelné elektrárny, které budou flexibilní. Můžete to více konkretizovat, je totiž všeobecně známo, že parní elektrárny jsou takříkajíc těžkopádné?
FLEXTURBINE je průmyslové konsorcium, jež si klade za cíl směřovat vývoj turbínových technologií k pokrokovým a hospodárným řešením pro provoz tepelných elektráren. Konkrétně se jedná o inovace, které rozšíří provozní rozsah turbín, umožní předvídání a kontrolu chvění lopatek, zlepší design těsnění a ložisek, prodlouží životnost turbín a zvýší efektivitu životního cyklu.
Výrobcům a provozovatelům parních turbín je jasné, že tepelné elektrárny budou muset být flexibilní s vyšší účinností provozu, aby obstály v konkurenci s obnovitelnými zdroji energie. Dojde tak ke zvýšenému namáhání kritických komponent elektráren, jako jsou právě turbíny, které budou muset být robustnější. Přitom inovativní a cenově efektivní řešení musí být aplikovatelné i pro rekonstrukce současných elektráren.
Výsledkům několikaletého výzkumu 21 průmyslových a akademických partnerů ze sedmi evropských zemí byla věnována konference Turbomachines 2018, která se pod záštitou projektu FLEXTURBINE konala v minulých dnech v Praze.
A pokud jde o ekonomické přínosy FLEX inovací?
Očekává se, že do roku 2030 by mělo být zrekonstruováno 10 % instalované kapacity fosilních zdrojů s použitím řešení vyvinutých s podporou programu Horizon 2020 v rámci projektů FLEXTURBINE a TURBO-REFLEX. Tyto inovace mají potenciál každoročně uspořit až 100 milionů euro v rámci Evropy menšími náklady na flexibilní provoz a pravidelnou údržbu elektráren. Nejvýznamnějšími faktory budou snížení minimálního povoleného výkonu, zkrácení najížděcích časů a nižší náklady na palivo zkrácením doby od zahájení jeho spalování do okamžiku, kdy elektrárna skutečně začne dodávat energii do sítě.
Jakým směrem se podle Vás v souvislosti s předcházejícím bude ubírat další vývoj tepelné energetiky?
Energetika se nachází i přes svou konzervativnost ve velice turbulentním prostředí, kdy jsme neustále konfrontováni s novými výsledky ve výzkumu a vývoji. Odhadovat její rozvoj na několik desítek let dopředu považuji přinejmenším za velice odvážné. Na druhou stanu je třeba vidět fakt, že výroba energie z obnovitelných zdrojů nemůže v krátkém čase nahradit klasickou energetiku v základním zatížení přenosové soustavy. Kloním se proto k názoru, že jsou OZE schopny pokrýt rostoucí spotřebu především elektrické energie. V roce 2050 proto budou ve světě převládat, ať se nám líbí či nikoli, elektrárny spalující fosilní paliva nebo jaderné elektrárny přesto, že podíl takzvané čisté energie bude na světovém energetickém mixu dále růst.
V příštím roce to bude deset let, co jste se stali dceřinou společností Doosan Heavy Industries and Construction. Co tento krok znamenal pro ŠKODA POWER z hlediska jejího dalšího vývoje?
Deset let je dostatečně dlouhá doba na to, abychom se navzájem nejenom dobře poznali, ale byli i partnery, kteří podporují jeden druhého. Ceníme si toho, že v našem názvu byly zachovány obě značky, tedy Doosan a Škoda, což představuje historii a kvalitu ve výrobě turbín. Můžeme se opřít o zázemí silné firmy s celosvětovou působností, k dispozici máme širokou obchodní síť Doosan, účastníme se na projektech DHI, značka Doosan nám pomáhá v teritoriích, kde jsme do té doby nepůsobili.
Na závěr bych chtěl dodat, že pokud chceme projekt vyhrát, musíme být na stejné nebo lepší technické úrovni jako naši „soupeři“. Vyhodnocovací kritéria jsou neúprosná a výkon nižší byť jen několika desítek kilowatt může znamenat, že projekt nezískáme. Musíme proto nabízet produkty se špičkovou účinností, flexibilní, spolehlivé a za dobrou cenu. Výhodou naší firmy je větší flexibilita v přístupu k zákazníkovi a to jak ve vztahu k technickému řešení, tak i k rozsahu dodávky našeho zařízení.