Historie projektu
Univerzitní centrum energeticky efektivních budov (UCEEB) ČVUT v Buštěhradu poskytuje od roku 2013 zázemí pro Laboratoř organických Rankinových cyklů a jejich aplikací. Její plně automatický kotel na biomasu s výrobou elektřiny Wave byl na podzim 2018 dodán prvnímu zákazníkovi, kterým se staly Služby Mikolajice s.r.o. V obci Mikolajice na Opavsku zásobuje teplem a elektřinou obecní úřad, obchod a hasičskou zbrojnici. Jako topivo jsou využívány dřevěné pelety, zařízení však bylo vyvíjeno a je vhodné pro dřevní štěpky horší kvality.
Nápad vyrobit zařízení podobné kotli, které bude produkovat teplo a elektřinu z biomasy, vznikl v roce 2008 v Ústavu energetiky Fakulty strojní ČVUT v Praze. Po deseti letech výzkumu a vývoje je zařízení někdy označované jako mikroelektrárna plně funkční a připravené na komerční uplatnění.
Dalším krokem je spuštění malosériové výroby zařízení, které dosáhne 120 kW tepelného a 6 kW elektrického výkonu. Důvodem přechodu k vyšším parametrům je významně lepší ekonomická efektivita, než u pilotní instalace. Uplatnění najde v penzionech, hotelích, na farmách, v bytových domech nebo wellness centrech. Zařízení lze upravit pro absolutní nezávislost na distribuční síti. V roce 2015 Wave zvítězil v soutěži E.ON Energy Globe Award v kategorii Nápad, první prototyp byl uveden do provozu v roce 2016. Technologie pilotní instalace vychází z modernizace jednotky v roce 2017.
Technický popis jednotky Wave
Wave je automatický biomasový kotel, který zároveň vyrábí elektřinu. Zatímco běžný kotel pro svůj provoz elektřinu spotřebovává, Wave si ji pokryje a přebytečnou elektřinu dodává do objektu, nebo sítě. Principem funkce zařízení je organický Rankinův cyklus (ORC) se silikonovým olejem jako pracovní látkou.
Z násypky je dřevní štěpka dopravována šnekovým dopravníkem do spalovací komory. Spaliny odcházejí z ohniště do vinutých trubkových výměníků vlastní konstrukce. Zde předávají teplo pracovní látce ORC. Spaliny jsou z výměníků odsávány odtahovým ventilátorem do komína. Spalovací komora je vybavena automatickým odpopelněním, výměníky jsou vybaveny automatickým čištěním.
Pracovní látka se ve výměnících vypaří a proudí do patentovaného lamelového expandéru, který roztáčí generátor. Pára z expandéru kondenzuje v kondenzátoru a proudí do zásobníku kondenzátu, odkud je čerpána pomocí napájecího čerpadla zpět do vinutého výměníku. Kondenzátor je chlazený vodou, jejíž výstupní teplota je regulovatelná a zajišťuje poptávku tepla v připojené budově.
Provoz Wave je plně automatický včetně diagnostiky a bezpečnostních systémů. Zařízení je možné pomocí mobilní aplikace uvést do provozu a stejně snadno odstavit. Zapálení paliva je řešeno pomocí elektrického zapalovače.
Mikroelektrárnu vyrábí konsorcium dodavatelů, klíčovou komponentou je spalovací komora od dlouholetého výrobce kotlů Šamata z Vítějovic. Klíčovým partnerem je dále například společnost BHC Jílové s dodávkami nerezových svařovaných dílů. Přípravu projektů, kompletaci a dodávku má na starosti společnost Damgaard Consulting.
Ekonomika decentralizovaných systémů
Návratnost celé investice do zařízení Wave 120 odpovídá v obecném případě bez dotací době životnosti zařízení. Tu je možné ze znalosti životnosti komponent odhadnout na 15 let. Jde tak o jediný kotel na trhu, který se zaplatí. Zda se investice vyplatí, to je otázkou konkrétní situace investora. Ekonomická efektivnost zdrojů je komplexním problémem, investoři v praxi rozhodují o investicích i do takových opatření, která energetický specialista nedoporučil. Do „problémů“ se hodnocení dostává ve chvíli, kdy vynaloženým kapitálovým prostředkům odpovídají relativně malé peněžní příjmy plynoucí z úspor. Návratnost takových opatření je potom prakticky nekonečná a přesto se v praxi realizují. Například topit je totiž potřeba.
Energetické projekty navíc zasahují do více oblastí a mají někdy zásadní ekonomické dopady mimo energetiku. Investice pak není vhodné hodnotit jen na základě prosté návratnosti projektu, ale s využitím analýzy nákladů a přínosů (tzv. cost-benefit analýza) a z pohledu investora. Vliv na celkové finanční vyznění projektu totiž mohou mít například snížení daňové povinnosti nebo dotace. Veřejné instituce zahrnují i nefinanční aspekty projektu.
Primárně by projekty měly být smysluplné, tedy zapadat do logického rámce fungování investora. Investor by si měl i pokládat otázku, kam tečou peníze. U investic s nízkými investičními náklady obvykle odtékají od něj prostřednictvím vysokých provozních nákladů k dodavatelům energií. U investic s vyššími investičními náklady, tedy obvykle ty do jednotek podobných Wave, jich pak v provozních nákladech odtéká i významně méně a investice zvyšují hodnotu majetku investora. Je řada případů, kdy se druhý pohled na problematiku investorovi velmi vyplatí.
Obr. Pilotní instalace Wave v Mikolajicích na Opavsku
