Vyrábať teplo v mieste spotreby alebo centralizovane?

V minulosti sa výroba tepla pre domácnosti považovala za službu verejnosti, štát budoval a prevádzkoval centrálne zdroje. Príprava tepla mimo miesta spotreby mala pre centrálne plánovanie výhodu synergického efektu výstavby a správy takýchto zdrojov tepla. Vývoj a výroba sa sústredili na veľké technologické celky, pričom technológie na individuálnu alebo miestnu prípravu tepla nemali pri hromadnej výstavbe miesto. Nízke ceny prvotných zdrojov energie umožňovali prehliadať fyzikálne a iné nedostatky pri ich neefektívnom využívaní.

 Štátom vybudované a prevádzkované veľké energetické celky centrálnych zdrojov tepla (CZT) predstavovali prirodzené lokálne monopoly. Ceny prvotných zdrojov energie boli natoľko nízke, že bežného občana príliš netrápila výška výdavkov za energiu. Príchod ekonomiky postavenej na slobodnom trhu a konkurencii však postupne menil postavenie dodávateľov tepla. Tradičný zahraničný dodávateľ prvotných palív upustil od politiky energetickej podpory satelitných štátov a začal požadovať reálne ceny na svetovom trhu. Postupný rast cien primárnych zdrojov energie v 90. rokoch nedokázali kompenzovať ani priame a krížové dotácie – bez konkurenčného tlaku na kvalitu, efektívnosť a cenu tepla to viedlo k zvyšovaniu cien. Nová energetická legislatíva a plán vzniku regulačného úradu obsadeného odborným personálom, ktorý bude schopný určovať oprávnené náklady monopolne postavených dodávateľov, viedli nakoniec len k navýšeniu nákladov o náklady na samotnú reguláciu tohto odvetvia.

Neprehľadné pravidlá na regulovanom trhu
Pravidlá na regulovanom trhu sú natoľko zložité a opakovane sa menia, že pre bežného konečného spotrebiteľa sa stávajú neprehľadné a nepochopiteľné. Predkladané cenové návrhy monopolných dodávateľov, na základe ktorých regulačný úrad vydáva cenové rozhodnutia, nie sú verejné. Odberateľ ani odborná verejnosť teda nemá právo overiť si ich vecnú správnosť, keďže zákon neumožňuje ich preskúmanie.

Regulačný úrad ešte zvýšil netransparentnosť povinnosťou zlúčiť v cenových návrhoch náklady na výrobu tepla zo všetkých zdrojov na území jednej obce alebo jej časti. Krížové dotácie medzi rôznymi nesúvisiacimi tepelnými sústavami s rôznou mierou efektivity a rozdielnou palivovou základňou tak úplne znemožnia spravodlivo určiť náklady, ktoré vznikli odberom u konečného spotrebiteľa. Náklady na odber tepla z primárnej siete musia byť iné ako zo sekundárnej siete tej istej tepelnej sústavy.

Je zarážajúce, že za 20 rokov trhového pro­stredia nedokázal štát deregulovať odvetvie, ktoré predstavuje pre občanov po potravinách najväčší podiel z výdavkov domácností. Predpoklad, že sa tak pokúša chrániť obyvateľov pred svojvôľou zväčša štátnych monopolov a zabezpečiť energetickú bezpečnosť štátu, je mylný. V skutočnosti zvyčajne odvetvia, ktoré podliehajú centrálnemu plánovaniu a politickým rozhodnutiam, neposkytujú na trhu optimálne služby. Energetické odvetvie je v skutočnosti silný politický nástroj. Centrálne zdroje predstavujú lukratívny biznis s miliardovým obratom a vo väčšine ich dnes vlastní štát alebo komunálna sféra. Už dávno stratili proklamovanú funkciu služby verejnosti. Komercia, ktorej štát umožňuje monopolné postavenie, je pre spotrebiteľa ten najhorší možný variant.

Proklamácie a skutočnosti
Súčasná a minulá prax nám ukazovali, že najefektívnejšiu kombinovanú výrobu elektriny a tepla možno dosiahnuť vo veľkých energetických celkoch, čo priamo predurčuje toto odvetvie na monopolné, a teda štátom regulované. Drvivá väčšina štátom regulovanej dodávky tepla však v skutočnosti nepochádza z kombinovanej výroby elektriny a tepla. Ide najmä o výhrevne a blokové kotolne, ktoré spaľujú najušľachtilejšie prvotné fosílne palivo – zemný plyn. Vyrábať teplo vzdialene mimo miesta spotreby obyčajným spaľovaním ušľachtilého paliva nemá environmentálny ani fyzikálny význam.
Vedecké poznanie sa postupne prikláňa k decentralizovanej výrobe elektriny a tepla.

Prípadný vývoj, výroba a prevádzka lokálnych domových, prípadne domácich mikrokogeneračných jednotiek na princípe plynových motorov alebo palivových článkov je prirodzene blokovaná dotáciami a podporou nepredikovateľných obnoviteľných zdrojov energie na komerčnom základe, ktoré v konečnom dôsledku zvyšujú ceny energie a spôsobujú technické problémy v prenosových a distribučných sieťach hraničiace s narušením energetickej bezpečnosti.

Efektívnosť bez zisku?
Väčšina CZT vyrába teplo zastaranou technológiou, pričom regulačné pravidlá sú nastavené tak, že zefektívnením výroby prevádzkovateľ zdroja tepla nedosiahne väčší, motivujúci zisk. Motivácia konečného spotrebiteľa investovať do opatrení na znižovanie spotreby tepla je zase regulačnými pravidlami znehodnotená, a to najmä nemožnosťou znížiť regulačný príkon, teda fixné náklady na teplo počas niekoľkých rokov regulačného obdobia.

Komerčný výrobca tepla, ktorý sa riadi regulačnou legislatívou, nemôže ani po dohode s jedným z viacerých odberateľov v spoločnej tepelnej sústave individuálne regulovať dodávky tepla a vyhovieť tak rozdielnym požiadavkám – napríklad na teplotný útlm. Štandardná funkcia trhu, ktorá by ho tlačila k efektívnosti a úsporám, tak vďaka regulá­ciám zlyháva. Vzniká tak začarovaný kruh, z ktorého odberatelia tepla oprávnene hľadajú únik. Je pre nich jednoduché spočítať si, že vybudovaním miestnej domovej kotolne možno dosiahnuť dostatočnú úsporu a návratnosť (rádovo nižšiu než bežná návratnosť v energetike). Prekonajú početné administratívne a legislatívne prekážky a všeobecne mylné predstavy živené komerčnými výrobcami tepla a vybudujú si nekomerčný miestny zdroj tepla. Neodradia ich ani vyššie počiatočné náklady a nevyhnutnosť úveru, ani nová agenda spojená s prevádzkovaním kotolne a nevyhnutnosť osvojenia si základných znalostí energetického manažmentu budovy. Dokážu nájsť aj vhodný spoločný nebytový priestor na umiestnenie technológie. Potvrdzuje to existencia a prevádzka domových kotolní inštalovaných v 90. rokoch a postupne sa zvyšujúci záujem o odpojenie od CZT. Úspora nákladov na vykurovanie a prípravu ohriatej pitnej vody (OPV) vo výške až 40 % je podrobne rozkalkulovaná v tab. 1 až 3. Pri výpočte palivových nákladov z domovej kotolne bola použitá regulovaná cena plynu určeného na výrobu tepla pre domácnosti v roku 2012 v zmysle rozhodnutia ÚRSO č. 0025/2011/P. Kalkulácia ceny tepla vychádzala z celkovej potreby tepla modelového bytového domu so 100 bytovými jednotkami (1 278 MWh/rok). Pri celoročnej miere využitia kondenzačných kotlov na úrovni 98 % je spotreba plynu 1 462 MWh. Uvažovalo sa s denným maximálnym odberom plynu 800 m³ a so spotrebou elektrickej energie v kotolni na úrovni 8 000 kWh/rok pri cene 0,2 €/kWh. Fixné náklady neobsahujú odpisy investície, pretože domová kotolňa v podielovom vlastníctve nepredstavuje z účtovného hľadiska dlhodobý majetok nadobudnutý za účelom podnikania. Pri predpokladanej investícií 140 tisíc € možno predpokladať návratnosť do troch rokov. Všetky ceny sú vrátane s DPH.

Ako je vôbec možné, že teplo vyrobené miestnou kotolňou je lacnejšie než regulované teplo vyrobené hoci aj z kombinovanej výroby elektrickej energie a tepla (KVET)? Je oprávnené domnievať sa, že to bude nemožnosťou preskúmať cenové návrhy a nevôľou kompetentných zmeniť staus quo. Odpoveď nám poskytujú aj podnikatelia v stavebníctve. Developeri nové domy nepripájajú na CZT, ale budujú vlastné zdroje tepla – či už pre celý objekt alebo priamo pre jednotlivé byty ako individuálne zdroje. Pripojením objektu ku komerčnému CZT by stratili konkurenčnú výhodu a ich nehnuteľnosť by stratila na atraktívnosti a cene. Samotný trh nám tak dáva odpoveď, či je rozumnejšie odoberať komerčné teplo z CZT, alebo či je lepšie mať vlastný miestny zdroj tepla.

Pozrime sa na to fyzikálne
Technické riešenie výroby a distribúcie tepla z centrálneho zdroja tepla bolo často provizórnym riešením, čoho príkladom môže byť najväčšie slovenské sídlisko v jednej z mestských častí v Bratislave. Výhrevne sú vybudované v bezprostrednej blízkosti medzi mnohopodlažnými obytným domami a emisie z ich nízkych komínov priamo zaťažujú okolité bytové domy. K plánovanému vybudovaniu a prepojeniu primárnych distribučných sietí k teplárni na východe mesta sa nakoniec nepristúpilo. Desiatky výhrevní tak pracujú v dočasnej provizórnej prevádzke už viac ako 30 rokov.

V efektívnosti využitia prvotného paliva nemôže príprava tepla vo výhrevni konkurovať miestnej výrobe. Vzdialený zdroj nedokáže v plnej miere využiť kondenzačné teplo spalín, keďže tepelné zdroje musia pripravovať takú teplotu vykurovacieho média, aby bolo možné diaľkovo pripravovať a dodávať OPV s požadovanou teplotou a súčasne dodávať vykurovacie médium s dostatočnou rezervou na doregulovanie v mieste individuálnej spotreby. Naproti tomu pri miestnej výrobe tepla môže byť teplota spalín takmer rovná teplote spiatočky z vykurovacích telies, keďže ekvitermná regulácia teploty vody je možná priamo na výmenníku kotla. Regulácia teploty vykurovacej vody sa teda nevykonáva neefektívnym zmiešavaním vo výmenníkovej stanici, ale priamo na plynovej regulačnej armatúre kotla. Kondenzačné teplo spalín tak možno využiť takmer celoročne, čo platí aj pre OPV, keďže pri správnom návrhu výroby OPV je teplota studenej vody vstupujúca do výmenníka zvyčajne 10 °C. Z týchto dôvodov sa podstatná časť spalného tepla v palive pri výrobe tepla v sústavách CZT nemôže plne využiť. Konečný spotrebiteľ tak prichádza najmenej o 10 % energie v prvotnom palive, a to len  preto, že nie je možné dostatočne vychladiť spaliny.

Rast komerčných cien tepla v Bratislave a cena tepla z miestnej kotolne

Skladba ceny tepla podľa kalkulácie ÚRSO

Ďalšie fyzikálne straty vznikajú pri čerpacej práci súvisiacej s dopravou vykurovacieho média a cirkuláciu OPV do vzdialeného miesta spotreby, ktorá je o niekoľko rádov vyššia než práca kompresora potrebná na dopravu plynného energetického média do miesta spotreby. Vybudovanie a prevádzkovanie distribučnej sústavy plynu je nepomerne jednoduchšie a na rozdiel od rozvodov tepla tu prakticky neexistujú energetické straty. Keďže ide o spotrebu najušľachtilejšej formy energie, je takáto vzdialená distribúcia tepla odôvodnená iba v prípade, ak by bol jeho pôvod vo vysokoúčinnej kombinovanej výrobe elektriny a tepla alebo vo výrobe z obnoviteľného zdroja energie.

Podiel tepelných strát v rozvodoch tepla závisí najmä od vzdialenosti od CZT. Ovplyvnené sú prvotným optimálnym návrhom rozvodov tepla a kvalitnými konštrukčnými vyhotoveniami tepelnej izolácie. Straty sú pre laika najviac viditeľné v zimnom období, keď vegetačný pás alebo absencia snehovej pokrývky napovedá, kadiaľ vedie trasa teplovodu. O reálnych stratách svedčí energetická legislatíva, ktorá umožňuje kalkulovať straty v rozvodoch tepla podľa druhu teplonosného média od 6 % do 16 %.

Fyzikálna neefektivita vzniká aj samotným spôsobom dodávky a regulácie tepla pre rôzne stavebné sústavy. Ekvitermná regulácia miestneho zdroja dokáže lepšie zohľadniť špecifická individuálneho bytového domu, teda jeho tepelnotechnické či akumulačné vlastnosti a hydraulické vlastnosti ÚK. Dokáže tak lepšie zohľadniť potreby obyvateľov domu so zreteľom na komfort a úspory – napríklad v podobe útlmu. Ekvitermná regulácia riadená CZT, ktorá dodáva teplo viacerým samostatným bytovým domom postaveným v rôznych stavebných sústavách a s rôznou úrovňou úsporných opatrení v podobe hydraulického vyregulovania a zateplenia, nemôže nikdy poskytnúť ideálny teplotný spád. Dodávka sa reguluje podľa bytového domu s najväčšou potrebou teploty vykurovacieho média v spoločnej tepelnej sústave. Odberatelia s nižšou potrebou tepla sa teda môžu spoľahnúť len na primárnu reguláciu priamo vo svojich bytoch v podobe termostatických ventilov alebo si vybudovať dodatočnú ekvitermnú reguláciu zmiešavaním na päte domu.

Čo z toho vyplýva
Princíp výroby tepla v mieste spotreby znižuje množstvo potrebného prvotného paliva (a tým aj emisií CO2) na dosiahnutie rovnakého požadovaného tepelného komfortu, pretože umožňuje využiť výhody modernejších technológií, a tým zabezpečiť efektívnejšiu výrobu tepla. Ak teplo nemá pôvod v KVET, nie je ekonomicky ani fyzikálne odôvodniteľné preferovať jeho výrobu, vzdialenú dopravu a distribúciu prostredníctvom CZT.
Skutočnosť, že takéto úsporné a environmentálne opatrenie nie je predmetom záujmu kompetentných, len napovedá o skutočnom pozadí a záujmoch v odvetví tepelnej energetiky, keďže priamo súvisí s hrozbou straty zisku pri komerčnej výrobe tepla.

Ing. Ivan Krechňák
Obrázky: SETING Bratislava

Autor je konateľom spoločnosti SETING Bratislava, spol. s r. o.