Energetický audit výrobnej spoločnosti

Článok vznikol z podkladov záverečnej práce kurzu EUREM (European Energy Manager). Napriek všetkej snahe o zdokonalenie prevádzky a samotnej výroby tepla v spoločnosti MENERT – THERM možno predpokladať, že po detailnej analýze sa prejavia slabé stránky prevádzky a energetická náročnosť podniku sa bude dať znížiť. Výsledkom energetického auditu je preto návrh súborov opatrení, ktorých realizácia môže prispieť k významným energetickým aj finančným úsporám.

Spoločnosť MENERT – THERM, s. r. o., je energetická spoločnosť, ktorej hlavným predmetom činnosti je výroba a distribúcia tepla. Spoločnosť prevádzkuje kotolne v meste Šaľa na sídliskách Kukučínova a Pázmáňa, ktoré zásobujú približne 33 % bytových jednotiek mesta teplom a teplou vodou. Palivovú základňu pri obidvoch prevádzkovaných kotolniach tvoril do roku 2005 zemný plyn.

V roku 2006 sa realizovala rekonštrukcia technologického zariadenia oboch kotolní, v rámci ktorej sa prešlo na spaľovanie alternatívneho zdroja – biomasy. Spoločnosť MENERT – THERM tak bola jednou z prvých na Slovensku, ktorá sa začala zaoberať výrobou tepla využitím obnoviteľných zdrojov energie. V súčasnosti sa teplo získava spaľovaním slamy, drevnej štiepky a peletiek.

Skutočný stav – kotolňa Pázmáňa

Objekty
Kotolňa Pázmáňa má jednu budovu, ktorá sa nachádza na Ulici Petra Pázmáňa č. 24. Budova bola postavená v 60. rokoch minulého storočia. V súčasnosti sa využíva vyslovene na prevádzku kotolne, je v nej umiestnená kompletná technológia na výrobu tepla, ako aj rozdeľovač a zberač rozvodov tepla. Budova sa nevykuruje, takže jej tepelnotechnické vlastnosti nemá význam riešiť.

Zdroje tepla
Zdrojmi tepla sú:

• Kotol na biomasu JUSTSEN, typ JU-MMV 19 s teplovodným výmenníkom, s nominálnym výkonom 1,5 MW a maximálnou prevádzkovou teplotou 110 °C. Ako palivo sa používa drevná štiepka alebo pelety. Kotol je základným zdrojom tepelnej energie, v prevádzke je 8 650 h ročne.
• Teplovodný kotol na zemný plyn typu OW 200 s horákom APH 45 PZ s nominálnym tepelným výkonom 2,64 MW. Kotol sa využíva ako rezervný zdroj tepelnej energie.
• Teplovodný kotol na zemný plyn typu OW 160 s horákom APH 45 PZ s nominálnym tepelným výkonom 1,86 MW. Kotol sa využíva ako rezervný zdroj tepelnej energie.

Palivová základňa kotolne Pázmáňa 24

Rozvody tepla
Rozvody slúžia na distribúciu tepla z kotolne Pázmáňa a sú uložené v podzemných teplovodných kanáloch. Na distribúciu tepla sa používa dvojrúrové zapojenie, cez ktoré sa dodáva teplo do výmenníkových staníc. Na výmenníkových staniciach sa teplo rozdeľuje na teplo na ÚK a na teplo na prípravu TV. Teplá voda sa pripravuje v akumulačných nádobách, z ktorých sa potom dodáva do jednotlivých odberných miest v teplovodnom kanáli s ÚK.

Odberné miesta sú vytvorené v suterénoch objektov. Hraničným bodom je prvý ventil za meračom tepla.
Rozvody boli vybudované v 60. rokoch minulého storočia, ich celková dĺžka je 3,4 km. Na oceľových potrubiach je vysoká miera korózie, hlavne pri odbočkách sú časté poruchy (únik vody). Tepelná izolácia rozvodov je technicky zastaraná, miestami poškodená či odpadnutá.

Výroba tepla za jednotlivé mesiace (január až december) v GJ

Osvetlenie
V priestoroch kotolne a na osvetlenie pracovísk sa počas dňa aj v nočných hodinách využíva umelé osvetlenie, v čase denného svetla združené osvetlenie. Osvetlenie je zabezpečené v celom pôdoryse každej časti haly. Existujúce osvetľovacie zariadenia sú osadené v mimoriadne prašnom prostredí, čím sa intenzita osvetlenia znižuje. Osvetľovacia sústava nemá nainštalovanú žiadnu reguláciu, nie sú inštalované žiadne prvky obmedzujúce plytvanie elektrickou energiou.

Svietidlá sa ovládajú manuálne vypínačmi na stenách podľa okamžitých potrieb osvetlenia jednotlivých pracovísk. Obsluha kotolne si čas a dĺžku osvetlenia určuje podľa potreby. V rámci umelého osvetlenia zabezpečeného stropnými žiarivkovými svietidlami sa podiel z celkovej spotreby elektrickej energie samostatne nemeria. Na osvetlenie sa však spotrebúva len malá časť celkovej spotrebovanej energie.

Elektrická energia
Technologická spotreba zahŕňa najmä pohon asynchrónnych motorov, ktoré slúžia na dopravu paliva, odvod popola, pohon ventilátorov a hydroagregátov. Pri rekonštrukcii kotolne sa kládol veľký dôraz na vysokú úroveň regulácie, čo spôsobilo, že v súčasnosti sú v prevádzke na miestach, kde je to možné, namontované frekvenčné meniče, pričom otáčky motorov sa regulujú podľa potreby výroby tepla. Týmto sa automaticky reguluje aj činná zložka striedavého výkonu, t. j. prevádzka je z hľadiska spotreby elektrickej energie efektívna.

Akumulačné nádoby na TV

Návrh úsporných opatrení

Vyradenie nadbytočnej rezervy výrobných zdrojov
V kotolni Pázmáňa sú zapojené tri od seba nezávislé zdroje tepla. Po dlhoročných skúsenostiach sa ukazuje, že na zabezpečenie prevádzky kotolne stačí aj pri najväčšom odbere tepla jeden kotol. Navrhuje sa teda ponechať iba jeden náhradný zdroj, ktorý sa bude naďalej riadne udržiavať (servis, pravidelná údržba, revízie). Tretí kotol by sa odpojil od vykurovacej sústavy a od rozvodu zemného plynu. Ušetria sa tak ročné náklady na revízie, servis a údržbu.

Predpokladané investičné náklady: 2 600 €
Predpokladaná ročná úspora: 600 €
Návratnosť: 4,3 roka

Kompenzácia účinníka cos φ
Poplatky za nedodržanie účinníka predstavujú novovzniknutý problém analyzovanej prevádzky, ktorému však treba venovať veľkú pozornosť. Za dva mesiace účtovania poplatku je jednoznačné, že náklady na elektrickú energiu narástli skoro trojnásobne!

Predpokladané investičné náklady: 2 500 €
Predpokladaná ročná úspora: 6 000 €
Návratnosť: 0,42 roka (5 mesiacov)

Hydraulické vyregulovanie vykurovacej sústavy
Vzhľadom na veľkú tendenciu zatepľovania konštrukčných plášťov a výmeny okien v posledných rokoch sa značne zmenila tepelná potreba objektov vykurovaných z kotolne Pázmáňa. Regulačné armatúry na rozvodoch sú nastavené podľa výpočtov z 90. rokov minulého storočia, v súčasnosti je však pri niektorých objektoch znížená spotreba tepla až o 50 %!

Predpokladané investičné náklady: 13 000 €
Predpokladaná ročná úspora energie: 57 MWh
Predpokladaná ročná úspora: 2 530 €
Návratnosť: 5,1 roka

Kotol na biomasu

Výmena rozvodov tepla
Ide o výmenu, resp. rekonštrukciu rozvodov a vstupov ÚK a TV do objektov v celom okruhu kotolne. Rekonštrukcia by mala zahŕňať kompletnú výmenu starých oceľových rozvodov za nové predizolované potrubia. Zároveň sa počíta so zmenou spôsobu distribúcie tepla, t. j. zo 4-rúrového systému s výmenníkovými stanicami na 2-rúrový systém dodávky tepla, zrušením výmenníkových staníc a vybudovaním nových domových odovzdávacích staníc pre ÚK a TV na mieste spotreby.

Oproti súčasnému stavu by to znamenalo zníženie dimenzií a zvýšenie tepelnoizolačných vlastností rozvodov. Energetická úspora by sa dosiahla znížením tepelných strát v rozvodoch, znížením tepelných strát vo výmenníkových staniciach (cirkulácia TV) a znížením únikov vody.

Predpokladané investičné náklady: 900 000 €
Predpokladaná ročná úspora energie: 31,17 MWh
Predpokladaná ročná úspora: 0 €*
Návratnosť: nevyčísliteľná

*Pozn.: Spoločnosť MENERT – THERM je dodávateľom tepla, tzn. podniká v tepelnej energetike a musí sa pri cenotvorbe riadiť vyhláškou Úradu pre reguláciu sieťových odvetví. Vyhláška reguluje aj výšku oprávnených nákladov a výšku primeraného zisku, ktorá nesúvisí s úsporou paliva pri variabilnej zložke.

Korózia oceľového potrubia

Záver

Energetický audit mal za úlohu analyzovať a opísať prevádzku. Po dôkladnej analýze sme navrhli možné technické a prevádzkové riešenia. Jednotlivé navrhnuté opatrenia musia zvýšiť energetickú hospodárnosť, no zároveň musia mať aj ekonomický zmysel. Po výpočte jednotlivých návratností navrhnutých opatrení sme dostali rôzne výsledky. Vidíme, že niektoré investície sú pri súčasných cenách energie návratné v rozumnom časovom horizonte. Tieto návrhy by sa mohli implementovať do praxe a boli by jednoznačným prínosom pre spoločnosť, a to z energetického aj z ekonomického hľadiska.

Únik vody na distribučnej sieti tepla

Výsledky auditu poukázali aj na inú možnosť, v rámci ktorej by bola navrhnutá investícia z energetického hľadiska opodstatnená, no z ekonomického prakticky nenávratná, zároveň však do budúcna potrebná na vykonávanie samotného predmetu podnikania. Výsledkom energetického auditu je návrh súborov opatrení, ktorých realizácia môže prispieť k významným energetickým aj finančným úsporám.

Treba však jasne povedať, že tieto výsledky nemajú vykonávaciu povinnosť! Analýza môže poukázať na jednotlivé energetické nedostatky a ďalej môže byť nástrojom pri rozhodovaní vyššieho vedenia spoločnosti. Konečné rozhodnutie majú kompetentní ľudia, ktorí musia zvážiť aj iné okolnosti, ktoré nemôžu byť predmetom auditu.

Literatúra
1.     Zákon č. 657/2004 Z. z. o tepelnej energetike a vyhláška č. 328/2005 Z. z.
2.     Vyhláška ÚRSO č. 328/2005 Z. z., ktorou sa určuje spôsob overovania hospodárnosti.
3.     Dahlsveen, T. – Petráš, D.: Energetický audit a certifikácia budov. Bratislava: JAGA Group, 2008.

Text: Ing. Gábor Smatana
Obrázky: autor
Autor je energetik v spoločnosti MENERT – THERM, s. r. o.

Článok bol uverejnený v časopise TZB Haustechnik 3/2017.