Strategická bezpečnosť v zásobovaní teplom
Uznesením č. 732 zo dňa 15. októbra 2008 prijala vláda SR Stratégiu energetickej bezpečnosti SR. Tento dôležitý dokument vychádza zo skutočnosti, že Európska únia nie je v súčasnosti schopná garantovať energetickú bezpečnosť svojich členských štátov, ktoré si s prihliadnutím na svoje konkrétne možnosti musia samy navrhnúť opatrenia zaisťujúce ich energetickú bezpečnosť. Cieľom Stratégie energetickej bezpečnosti SR je dosiahnuť konkurencieschopnú energetiku, zabezpečujúcu spoľahlivú a efektívnu dodávku všetkých foriem energie za prijateľné ceny – s prihliadnutím na ochranu odberateľa, ochranu životného prostredia, trvalo udržateľný rozvoj, bezpečnosť zásobovania a technickú bezpečnosť energetických zariadení.
Pri príprave Stratégie energetickej bezpečnosti ani pri jej schvaľovaní nikto zo zainteresovaných netušil, že už o necelé tri mesiace po schválení vo vláde SR bude tento dokument tvrdo konfrontovaný s realitou spôsobenou úplným prerušením dodávok zemného plynu na územie SR. Od rozličných predstaviteľov štátnych orgánov, odborných inštitúcií, ale aj od zástupcov energetických spoločností bolo počuť množstvo vyjadrení, ktoré (mierne povedané) svedčili o tom, že ich vzniknutá situácia zaskočila a v niektorých prípadoch dezorientovala. A to aj napriek tomu, že riešenie stavov núdze je v platnej energetickej legislatíve obsiahnuté.
Zo začiatku sa všetky vyjadrenia zainteresovaných týkali výlučne zemného plynu a pohybovali sa v rozmedzí od optimistických vyjadrení o niekoľkomesačných zásobách zemného plynu a bezproblémovom pokrytí potrieb zemného plynu na účely vykurovania do konca vykurovacej sezóny až po alarmujúce informovania o znížení týchto zásob na pár dní spojených s hrozbou blackoutu (okamžitý výpadok dodávok elektriny veľkého rozsahu s tým, že dotknutým územím je celý región, prípadne územie celého štátu). Potom prišlo k preklenutiu najhoršieho obdobia kolegiálnou výpomocou, v rámci ktorej nám pre potreby SPP svoje zásoby zemného plynu uskladneného na území SR poskytli zahraničné spoločnosti. Riešenie krízového stavu pokračovalo zmenou smeru toku plynu z ČR na územie SR, až sa celá situácia nakoniec uzavrela úspešným finále, keď sa obnovili dodávky plynu z Ruskej federácie cez územie Ukrajiny.
Počas plynovej krízy sa však veľmi málo hovorilo o možnostiach náhradného zásobovania teplom – ak vo vzniknutej situácii v mnohých prípadoch takáto možnosť vôbec existovala. Ale aj po skončení plynovej krízy sa o tejto problematike hovorí málo. Akoby sa všetci uspokojili s tvrdením predstaviteľov plynárenských spoločností, že situácia z januára 2009 sa už nikdy nezopakuje. Je preto potrebné upozorniť na niektoré skutočnosti súvisiace s problematikou náhradného zásobovania teplom. Zabezpečenie tepla je totiž základnou potrebou na prežitie človeka. Je známe, že v bežných podmienkach prežije človek bez vody 4 až 7 dní, bez jedla (ak je zdravý) aj niekoľko týždňov. Jedna studená noc na začiatku vykurovacieho obdobia bez temperovania však stačí, aby celá rodina prechladla, dve až tri takéto noci znamenajú, že do školy nepríde pre ochorenie tretina žiakov a jedna mrazivá noc spôsobí, že nielen bezdomovec, ale aj trénovaný a zablúdený horolezec zomrie na podchladenie.
Stav núdze v tepelnej energetike
Zopakujme si, čo v problematike bezpečnosti a spoľahlivosti zásobovania teplom rieši Stratégia energetickej bezpečnosti SR a čo v tomto smere rieši platná energetická legislatíva.
V strategickom dokumente sa v časti venovanej teplu ako hlavné priority a opatrenia na bezpečné zásobovanie teplom uvádzajú:
- vypracovanie regionálnych energetických koncepcií a zabezpečenie ich plnenia,
- vypracovanie akčných plánov na zvýšenie bezpečnosti zásobovania v tepelnej energetike,
- zabezpečenie správneho dimenzovania spaľovacích zariadení,
- zvýšenie priemernej ročnej účinnosti zariadení na výrobu tepla a na rozvod tepla,
- zvýšenie podielu vysokoúčinnej kombinovanej výroby elektriny a tepla,
- zvýšenie podielu inovatívnych technológií (napríklad tepelné čerpadlá),
- zvýšenie využívania biomasy, geotermálnej energie a slnečnej energie,
- potreba navrhnúť podporné programy, ktoré obsahujú priority a opatrenia smerujúce k podpore energetickej efektívnosti a diverzifikácii palivovej základne,
- uprednostňovanie vysokoúčinnej kombinovanej výroby elektriny a tepla v systémoch centralizovaného zásobovania teplom (CZT).
Štatisticky vykázaný podiel spotreby jednotlivých primárnych zdrojov energie na celkovej spotrebe sa dokladuje ako diverzifikácia palivovej základne pri výrobe tepla!
Riešením stavov núdze v energetike sa podľa platnej energetickej legislatívy zaoberajú tieto predpisy:
- zákon č. 656/2004 Z. z. o energetike a o zmene niektorých zákonov v znení neskorších predpisov – v § 14 rieši problematiku elektroenergetiky a plynárenstva,
- zákon č. 657/2004 Z. z. o tepelnej energetike v znení zákona č. 99/2007 Z. z. – v § 27 a § 28 rieši problematiku stavu núdze v tepelnej energetike,
- vykonávacia vyhláška MH SR č. 151/2005 Z. z., ktorou sa ustanovuje postup pri predchádzaní vzniku a odstraňovaní následkov stavu núdze v tepelnej energetike – vydaná v súlade s ustanoveniami § 28 zákona č. 657/2004 Z. z.
Stav núdze v tepelnej energetike je zníženie alebo prerušenie dodávok tepla alebo vyradenie sústavy tepelných zariadení z činnosti na území kraja, viacerých obcí alebo obce na obdobie dlhšie ako 48 hodín. Stav núdze v tepelnej energetike vzniká v dôsledku mimoriadnej udalosti, havárie alebo poruchy tepelných zariadení, dlhodobého nedostatku zdrojov tepelnej energie, ktorými sú palivá, elektrina a voda, smogovej situácie podľa osobitných predpisov, teroristického činu, opatrení štátnych orgánov pri stave ohrozenia štátu alebo pri vyhlásení vojnového stavu.
Predchádzanie vzniku stavu núdze v tepelnej energetike sa podľa vyhlášky č. 151/2005 Z. z. rieši:
- zabezpečením prevádzky sústavy tepelných zariadení v súlade s prevádzkovým poriadkom,
- vykonávaním pravidelnej údržby, obnovou alebo rozvojom sústavy tepelných zariadení,
- vypracovaním havarijných plánov, ktorými sa stanovuje použitie regulačných stupňov,
- kontrolou dodržiavania prevádzkového poriadku.
Pre úplnosť treba uviesť, že vyhláška č. 151/2005 Z. z. stanovuje pre tepelnú energetiku šesť regulačných stupňov.
Z uvedeného prehľadu priorít a odporúčaných postupov vidno, že pod názvom bezpečnosť a spoľahlivosť zásobovania teplom sa rieši energetická efektívnosť, znižovanie energetickej náročnosti a závislosti od dovozu primárnych energetických zdrojov, zvyšovanie podielu obnoviteľných zdrojov energie (OZE), starostlivosť o technický stav zariadení a pod. Samozrejme, že všetko toto je veľmi dôležité pre bezpečnú a spoľahlivú prevádzku zariadení na výrobu a dodávku tepla. Z pohľadu plynovej krízy, ale aj zaužívaných zvyklostí v energetike v oblasti bezpečnosti a spoľahlivosti dodávok energie, však tieto opatrenia nepostačujú.
Bezpečnosť a spoľahlivosť prevádzky energetických zariadení
Chápanie bezpečnosti a spoľahlivosti prevádzky energetických zariadení v minulosti, a azda aj v súčasnosti, možno uviesť na niektorých príkladoch. Ako sa má navrhnúť zariadenie na výrobu a dodávku tepla, aby sa aj pri výpadku najväčšieho zariadenia zabezpečila požadovaná dodávka tepla, určovala dnes už neplatná norma STN 38 3350 Zásobovanie teplom. Všetky dôležité zariadenia (čerpadlá, kompresory, ventilátory, ale aj niektoré regulačné armatúry) sa navrhovali v zapojení 1 + 1, čo znamená, že sa navrhovalo 1 pracovné a 1 rezervné zariadenie, prípadne 2 + 1, čiže sa navrhovali 2 pracovné zariadenia s 1 rezervným. Všetky dôležité pohony (napájacie čerpadlá, obehové čerpadlá, doplňovacie čerpadlá, ventilátory kotla) mali zabezpečené elektrické napájanie z dvoch nezávislých zdrojov.
Pri prenose a distribúcii elektriny sa napĺňa známe kritérium n – 1, ktoré znamená, že aj pri výpadku ľubovoľného kľúčového zariadenia je zachovaná 100-percentná schopnosť prenosu a distribúcie.
Elektromotory dôležitých zariadení pre dochladenie reaktora v jadrovej elektrárni sa dokonca istia niekoľkonásobne – zdrojom elektriny sú vlastné generátory parných turbín, pri odstavení generátorov z prevádzky sa zabezpečuje elektrické pripojenie dôležitých pohonov do prenosovej aj distribučnej sústavy.
V prípade prerušenia dodávky elektriny zo sústavy štartujú naftové dieselgenerátory, a ak by došlo k ich poruche, dôležité pohony sa pripoja na akumulátorové batérie doplnené tzv. striedačmi.
Aj z iných oblastí sú však známe riešenia s cieľom zvýšenia bezpečnosti a spoľahlivosti. Každé výpočtové stredisko má záložný (redundantný) zdroj elektriny, dieselgenerátor a akumulátorové batérie. Banky, nemocnice, dokonca aj hotely majú záložný zdroj elektriny – dieselgenerátor, resp. kogeneračnú jednotku na báze plynového motora.
Riziko vzniku stavu núdze
Napriek citovaným ubezpečeniam, že situácia z januára 2009 sa už v zásobovaní Európy zemným plynom nikdy nezopakuje, som toho názoru, že za plynovou krízou neboli ekonomické, technické, zmluvné či klimatické problémy, ani žiadna vyššia moc, ale výlučne politické problémy. Preto si dovolím použiť často používanú frázu všetkých politikov „nikdy nehovor nikdy“. Ak by sa (a v to treba úprimne dúfať) naozaj nikdy nezopakovalo úplné odstavenie dodávok plynu do Európy, to ešte neznamená, že nemôže nastať stav núdze, t. j. dlhodobé prerušenie výroby a dodávky tepla z dôvodu nedostatku paliva, prípadne elektriny. Nedajú sa vylúčiť ani havárie veľkého rozsahu či prírodné katastrofy (povodne, víchrice, požiar).
Súčasný stav diverzifikácie palivovej základne
Nepochybne si treba klásť otázku, čo sa dá urobiť na zvýšenie bezpečnosti a spoľahlivosti v oblasti zásobovania teplom, ak by v budúcnosti nastali situácie stavu núdze. V prvom rade treba uskutočniť ozajstnú diverzifikáciu palivovej základne – každá väčšia sústava CZT by mala mať v zdrojoch tepla možnosť použitia záložného paliva. Nakoniec, v súčasnosti má väčšina veľkých sústav CZT možnosť využiť dvojpalivovú základňu. V Košiciach je to čierne uhlie a zemný plyn, v Žiline, Martine a vo Zvolene je to hnedé uhlie a zemný plyn, Zvolen pritom využíva dokonca aj biomasu. V týchto sústavách sa žiada zachovať a udržiavať dvojpalivovú základňu a takisto udržiavať, resp. dobudovať zokruhovanie tepelných napájačov. V podstate bezpečná dodávka tepla funguje v Trnave, Leopoldove, Hlohovci a v Prievidzi, kde sa dodávka tepla zabezpečuje zo Slovenských elektrární, a. s., a teplo sa odoberá z jadrovej elektrárne, resp. v Prievidzi je palivom hnedé uhlie.
Najproblematickejšie sa z tohto pohľadu javí zásobovanie teplom v Bratislave, ktorá sa orientuje v dodávkach tepla pre obyvateľov takmer výlučne na zemný plyn. Hoci sa pôvodne veľké zdroje tepla ako Tp BA – II, Tp BA – Západ a ŠV BA – Juh riešili aj na spaľovanie ťažkých vykurovacích olejov, posledné informácie nasvedčujú tomu, že prevádzkovateľ neuvažuje o zachovaní náhradného paliva. Vo väzbe na možné problémy by bolo treba aj v Bratislave prehodnotiť výhľadové koncepcie a zvážiť zachovanie a udržiavanie dvojpalivovej základne v prevádzkyschopnom stave, vrátane potrebnej zásoby paliva.
Návrh opatrení pre menšie sústavy CZT
Podobne nepriaznivá situácia ako v Bratislave je aj v menších sústavách, či už v menších mestách alebo okrajových častiach veľkých miest, ktoré sú mimo dosahu sústav CZT. Aj tu je palivom prevažne zemný plyn. A ak sa aj v niektorých mestách alebo sústavách objaví riešenie s využitím niektorej formy OZE, nie je to z dôvodu diverzifikácie paliva, ale z dôvodu menších nákladov na palivo a v konečnom dôsledku z dôvodu zníženia ceny za teplo. V týchto sústavách by sa žiadalo, aby sa pri rekonštrukcii nedemontovali všetky plynové kotly, ale aby sa zachovali niektoré z pôvodných plynových kotlov na výkon zodpovedajúci spotrebe tepla na temperovanie. K tomuto však bude treba aj stanovisko Úradu pre reguláciu sieťových odvetví, ktorý si musí vyjasniť, ako uzná tieto náklady do ceny.
V menších sústavách, keď sa v rámci jedného sídliska, resp. mesta nachádza niekoľko tepelných okruhov, treba zvážiť možnosť ich vzájomného prepojenia. Takéto prepojenie môže okrem zvýšenia bezpečnosti a spoľahlivosti dodávok tepla v stavoch núdze často zhospodárniť prevádzku v letnom období – pri zabezpečovaní potreby tepla výlučne na prípravu teplej vody (TV). V prípade, že to miestne pomery dovolia, treba zvážiť možnosť doplnenia záložného paliva do jedného z najvýhodnejšie situovaných zdrojov. Okrem zvýšenia bezpečnosti prevádzky môže takéto riešenie znížiť aj náklady na palivo, pretože umožní rovnomernejší odberový diagram plynu a takisto môže znížiť denné maximum odoberaného plynu.
Inštalácia kogeneračných jednotiek
Ďalším námetom – a asi najdôležitejším na zvýšenie spoľahlivosti prevádzky vo väčších sústavách – je inštalácia kogeneračných jednotiek, ktoré sú schopné zabezpečiť vlastnú spotrebu elektriny v režime ostrovnej prevádzky. A nielen vlastnú spotrebu energetickej prevádzky, ale aj spotrebu elektriny najdôležitejších inštitúcií potrebných na fungovanie mesta – ako sú nemocnica, školy, miestny úrad, polícia, hasiči a podobne.
Samozrejme, kogeneračné jednotky treba navrhovať v základnom režime na paralelnú spoluprácu s distribučnou sústavou. Z hľadiska elektrického vybavenia kogeneračnej jednotky a návrhu riadiaceho systému však treba zvážiť a doriešiť možnosť ostrovnej prevádzky. Následne treba túto požiadavku prerokovať s prevádzkovateľom distribučnej sústavy pri určení podmienok a požiadaviek na pripojenie výrobného zariadenia do sústavy.
Podobne vo veľkých mestských teplárňach treba zvážiť možnosť úpravy technologických zariadení tak, aby umožnili nielen ostrovnú prevádzku, ale prípadne aj štart z tmy. Zo všetkých rizikových faktorov pre vznik stavu núdze v našich podmienkach je asi najpravdepodobnejší možný dlhodobý výpadok dodávky elektriny – blackout. A vyrábať a dodávať teplo bez elektriny nejde. Pritom je úplne jedno, či by k blackoutu došlo z dôvodu samovoľných nekontrolovaných tokov elektriny cez našu sústavu, alebo by primárnou príčinou bola úplne banálna porucha v niektorej rozvodni s následným preťažením sústavy a postupným odpájaním preťažených úsekov (avšak v časovom slede niekoľkých sekúnd), či by bola príčinou napríklad víchrica a pováľané vedenie.
V tomto prípade by mohli mestské teplárne s okolitou infraštruktúrou tvoriť núdzový ostrov so zabezpečením základných funkcií až do času obnovenia prevádzky celej elektrizačnej sústavy. Na reálne uplatnenie v praxi je však treba túto tézu posúdiť a rozpracovať na odbornej úrovni. O tom, že nejde o fantazírovanie a nereálnu tému, svedčia skúsenosti z ČR, kde sa už dva roky riešia pod záštitou Ministerstva priemyslu a obchodu ČR výskumné úlohy na tému zvýšenia odolnosti distribučných sústav proti dlhodobému výpadku prenosovej sústavy a na tému možností posilnenia štartu z tmy na zvýšenie spoľahlivosti a odolnosti elektrizačnej sústavy ČR. V obidvoch projektoch zohrávajú významnú úlohu práve mestské teplárne.
Ing. Ladislav Jediný
Foto: Dano Veselský
Autor pôsobí v Rozvojovej spoločnosti, a. s., Bratislava a je odborným konzultantom Teplárenského združenia na Slovensku. V rámci svojej profesionálnej orientácie sa dlhodobo zaoberá problémami energetiky a zásobovania teplom.
Literatúra
1. Stratégia energetickej bezpečnosti SR, www.economy.gov.sk.
2. Zákon č. 658/2004 Z. z., ktorým sa mení a dopĺňa zákon č. 276/2001 Z. z. o regulácii v sieťových odvetviach a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov.
3. Zákon č. 657/2004 Z. z. o tepelnej energetike.
4. Zákon č. 656/2004 Z. z. o energetike a o zmene niektorých zákonov.
5. Vyhláška MH SR č. 151/2005 Z. z., ktorou sa ustanovuje postup pri predchádzaní vzniku a odstraňovaní následkov stavu núdze v tepelnej energetike.
6. Referáty z konferencií Teplárenského združenia ČR (I. Beneš). Hradec Králové: 2008 a 2009.
Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.
