Kogenerační ORC zdroj na bázi biomasy

Projekt v obci Krnča využívá turbínu ORC na kombinovanou výrobu elektrické energie a tepla. Realizací kogeneračního zdroje ORC na bázi biomasy v Krnči se sledovalo využití energetického potenciálu odpadové biomasy na pokrytí energetických potřeb v dřevozpracující společnosti. Kromě zvýšené kapacity dodávek tepla je však největším přínosem i výroba elektrické energie.

Kogenerační zdroj ORC na bázi biomasy se realizoval pro potřeby dřevařské společnosti TOPHOLZ, s. r. o., v jejím areálu v obci Krnča (okres Topoľčany). Tato společnost a investičně-developerská společnost Nova Energia, a. s., člen skupiny SKYDESIDE, se spojily v projektové společnosti TOP PELET, s. r. o., která byla investorem zdroje ORC a v současnosti je i jeho provozovatelem.
Pro společnost TOPHOLZ bylo důležité využít energetický potenciál odpadní biomasy na pokrytí jejích energetických potřeb. Zvýšením výrobních kapacit souvisejících s růstem firmy v letech 2007 a 2008 se totiž zvýšila potřeba dodávky tepla, která si vyžádala nahrazení existujícího zdroje s velikostí 2 MW.

Inovativní technologie

Při výběru technologie na projekt v Krnči padla volba na osvědčené spojení rakouského výrobce kotlové techniky KOHLBACH (typ K8/12 – 5 140 kWt) a italského producenta turbín ORC TURBODEN (typ CHP 10 SPLIT, 999 kWel). Společnost STAViMEX Slovakia už měla zkušenosti s instalací podobných staveb v České republice, konkrétně ve městě Žatec (9,79 MWt a 1,86 MWel, rok 2010) a ve městě Trhové Sviny (2,8 MWt a 0,6 MWel, rok 2005). Myšlenku aplikovat kotel KOHLBACH a turbínu ORC TURBODEN vnesl do projektu uznávaný energetik a vodohospodář doc. Ing. Július Binder, který spolu s investorem navštívil i referenční stavbu v Bavorsku. Tam se seznámili s technologií a přímo při provozu si ověřili správnost volby použití této technologie. Technické parametry kotle jsou uvedeny v tab. 1, rozdělení výkonu se konkretizuje v tab. 2. Technologie turbogenerátoru je blíže popsána v tab. 3.

Realizace

Společnost STAViMEX Slovakia vystupovala v tomto projektu jako dodavatel technologické části, která zahrnovala dodávku a montáž kotle, turbíny ORC, vyvedení výkonu do distribuční sítě a nouzové chlazení. Dodavatelem stavební části projektu byla společnost ADEST, a. s. Zajímavostí byl fakt, že projekt v Krnči neměl generálního dodavatele, ale už během přípravných fází a stejně tak i během realizace se díky dobře zvládnuté komunikaci a koordinaci projektu mezi zainteresovanými stranami takovýto model spolupráce osvědčil. Důkazem toho bylo i řádné plnění termínů oběma dodavateli, jelikož projekt trval od budování základů pod technologii KOHLBACH přes vybudování tzv. místnosti ORC, opláštění budovy, technologickou montáž zařízení, vyvedení výkonu, uvedení do zkušebního provozu až po kolaudaci stavby méně než rok.

Uvedení do provozu

Samotné uvedení do provozu sestávalo ze dvou etap. V první etapě se po ukončení montáže kotle, termoolejového výměníku, rozvodů termooleje, větve ÚK a etapy přípravy napojení na ORC uskutečnila 72hodinová zkouška na dosažení garantovaných parametrů kotle, kdy se teplo odebírané na straně výměníku spaliny/termoolej nedistribuovalo do jednotky ORC, ale do větve chlazení ÚK, kde se zároveň ověřila i funkce nouzového chlazení celé kotelny. Ve druhé etapě se po ukončení montáže turbíny ORC a ověření funkčnosti dálkového systému odpojení od distribuční sítě ZSE mohlo přistoupit ke spuštění jednotky ORC. Po ověřovací proceduře ze strany dodavatele turbíny (tzv. check list) zabralo přečerpání organické látky Siloxan z barelů do turbíny prostřednictvím podtlakového systému jednotky ORC a aplikování mazacího oleje méně než jeden den. Po dosažení parametrů kotle na spuštění turbíny ORC (přibližně 250 °C a 3,2 MWt) naběhl systém na automatické ovládání třícestným ventilem na straně dodavatele kotle a zařízení se uvedlo do provozu. Výkon turbogenerátoru závisí přímo úměrně na parametrech kotle, tedy na dosažení maximálního výkonu na tubogenerátoru (999 kWel) je potřeba 5 140 kWt při teplotě kolem 302–305 °C při dodržení kondenzačních podmínek na straně ORC 80/60 °C (větev chlazení ÚK).

Technologická část zahrnovala dodávku a montáž kotle, turbíny ORC, vyvedení výkonu do distribuční sítě a nouzové chlazení.

Výhody v praxi

Dřevařskému výrobci TOPHOLZ přineslo vybudování nového zdroje spolu s cyklem ORC vytvoření prostoru na další rozvoj továrny. Kromě zvýšené kapacity dodávek tepla je největším přínosem výroba elektrické energie, díky čemuž se umožní vznik nových pracovních míst ve výrobě. Vlastní teplo a elektrická energie dávají subjektu zároveň možnost lepšího prosazení se na trhu. Vzniká tu i prostor na cenovou regulaci některých produktů a možnost získat tak na trhu výhodu oproti konkurenci.

Historie projektu

Březen 20100: podepsaná smlouva se SIEA o nenávratném finančním příspěvku
Srpen 2012: zahájení stavebních prací
Září 2012: dodávka ocelové konstrukce na technologii KOHLBACH
Září 2012: dodávka technologie KOHLBACH
Říjen 2012: vybudování přístavby na osazení turbíny do ORC místnosti
Listopad 2012: dodávka technologie TURBODEN
Leden 2013: dodávka trafostanice, kladení VN kabelu na vyvedení výkonu
Únor 2013: montáž potrubních tras termooleje, ÚK a chlazení výkonu
Březen 2013: ukončení montážních prací na hlavní technologii, kotel, modul ORC, systém dopravy paliva a chlazení výkonu; vysušení vyzdívky kotle KOHLBACH a následné spuštění a uvedení do činnosti na přípravu parametrů pro turbínu ORC
Duben 2013: Start-Up turbíny ORC, dosažení provozních parametrů (999 kWel); funkční testy turbíny, funkční zkoušky odpojení ze strany ZSE – dálkové odpojení od distribuční soustavy na kontrolu funkčnosti systému dispečinku ZSE, 72hodinová zkouška
Červen 2013: kolaudace stavby, odevzdání stavby do užívání, řádný provoz od července 2013

Výkon turbogenerátoru závisí přímo úměrně na parametrech kotle – na dosažení maximálního výkonu tubogenerátoru (999 kWel) je potřeba 5 140 kWt při teplotě kolem 302/305 °C při dodržení kondenzačních podmínek na straně ORC 80/60 °C (větev chlazení ÚK).

Kogenerační zdroj ORC na bázi biomasy

Místo: areál společnosti TOPHOLZ, s. r. o., obec Krnča
Investor: TOP PELET, s. r. o.
Provozovatel zdroje: TOP PELET, s. r. o.
Dodavatel technologické části: STAViMEX ­Slovakia, a. s.
Dodavatel stavební části: ADEST, a. s.
Zahájení stavebních prací: srpen 2012
Kolaudace stavby: červen 2013
Řádný provoz: od července 2013

Foto: STAViMEX Slovakia

Text: Ing. Erik Kováč
Autor je obchodně-technickým zástupcem ve společnosti STAViMEX Slovakia, a.s.

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.