Kogeneračný zdroj ORC na báze biomasy

Projekt v obci Krnča využíva ako prvý na Slovensku turbínu ORC na kombinovanú výrobu elektrickej energie a tepla.Realizáciou kogeneračného zdroja ORC na báze biomasy v Krnči sa sledovalo využitie energetického potenciálu odpadovej biomasy na pokrytie energetických potrieb v drevospracujúcej spoločnosti. Okrem zvýšenej kapacity dodávok tepla je však najväčším prínosom aj výroba elektrickej energie.

 Kogeneračný zdroj ORC na báze biomasy sa realizoval pre potreby drevárskej spoločnosti TOPHOLZ, s. r. o., v jej areáli v obci Krnča (okres Topoľčany). Táto spoločnosť a investično-developerská spoločnosť Nova Energia, a. s., člen skupiny SKYDESIDE, sa spojili v projektovej spoločnosti TOP PELET, s. r. o., ktorá bola investorom zdroja ORC a v súčasnosti je aj jeho prevádzkovateľom. Pre spoločnosť TOPHOLZ bolo dôležité využiť energetický potenciál odpadovej biomasy na pokrytie jej energetických potrieb. Zvýšením výrobných kapacít súvisiacich s rastom firmy v rokoch 2007 a 2008 sa totiž zvýšila potreba dodávky tepla, ktorá si vyžiadala nahradenie jestvujúceho zdroja s veľkosťou 2 MW.

Kogeneračný zdroj ORC na báze biomasy Miesto: areál spoločnosti TOPHOLZ, s. r. o., obec Krnča Investor: TOP PELET, s. r. o. Prevádzkovateľ zdroja: TOP PELET, s. r. o. Dodávateľ technologickej časti: STAViMEX Slovakia, a. s. Dodávateľ stavebnej časti: ADEST, a. s. Začatie stavebných prác: august 2012 Kolaudácia stavby: jún 2013 Trvalá prevádzka: od júna 2013

Od budovania základov pod technológiu KOHLBACH až po kolaudáciu stavby trval celý projekt menej ako rok

Inovatívna technológia
Pri výbere technológie na projekt v Krnči padla voľba na osvedčené spojenie rakúskeho výrobcu kotlovej techniky KOHLBACH (typ K8/12 – 5 140 kWt) a talianskeho producenta turbín ORC TURBODEN (typ CHP 10 SPLIT, 999 kWel). Spoločnosť STAViMEX Slovakia už mala skúsenosti s inštaláciou podobných stavieb v Českej republike, konkrétne v meste Žatec (9,79 MWt a 1,86 MWel, rok 2010) a v meste Trhové Sviny (2,8 MWt a 0,6 MWel, rok 2005). Myšlienku aplikovať kotol KOHLBACH a turbínu ORC TURBODEN vniesol do projektu uznávaný energetik a vodohospodár doc. Ing. Július Binder, ktorý spolu s investorom navštívil aj referenčnú stavbu v Bavorsku. Tam sa zoznámili s technológiou a priamo pri prevádzke si overili správnosť voľby použitia tejto technológie. Technické parametre kotla sú uvedené v tab. 1, rozdelenie výkonu sa konkretizuje v tab. 2. Technológia turbogenerátora je bližšie opísaná v tab. 3.

Realizácia
Spoločnosť STAViMEX Slovakia vystupovala v tomto projekte ako dodávateľ technologickej časti, ktorá zahŕňala dodávku a montáž kotla, turbíny ORC, vyvedenie výkonu do distribučnej siete a núdzové chladenie. Dodávateľom stavebnej časti projektu bola spoločnosť ADEST, a. s. Zaujímavosťou bol fakt, že projekt v Krnči nemal generálneho dodávateľa, ale už počas prípravných fáz a rovnako aj počas realizácie sa vďaka dobre zvládnutej mkomunikácii a koordinácii projektu medzi zainteresovanými stranami takýto model spolupráce osvedčil. Dôkazom toho bolo aj riadne plnenie termínov obomi dodávateľmi, keďže projekt trval od budovania základov pod technológiu KOHLBACH cez vybudovanie tzv. miestnosti ORC, opláštenie budovy, technologickú montáž zariadenia, vyvedenie výkonu, uvedenie do skúšobnej prevádzky až po kolaudáciu stavby menej ako rok. 

Uvedenie do prevádzky
Samotné uvedenie do prevádzky pozostávalo z dvoch etáp. V prvej etape sa po ukončení montáže kotla, termoolejového výmenníka, rozvodov termooleja, vetvy ÚK a etapy prípravy napojenia na ORC uskutočnila 72-hodinová skúška na dosiahnutie garantovaných parametrov kotla, keď sa teplo odoberané na strane výmenníka spaliny/termoolej nedistribuovalo do jednotky ORC, ale do vetvy chladenia ÚK, kde sa zároveň overila aj funkcia núdzového chladenia. V druhej etape sa po ukončení montáže turbíny ORC a overení funkčnosti diaľkového systému odpojenia od distribučnej siete ZSE mohlo pristúpiť k spusteniu jednotky ORC. Po overovacej procedúre zo strany dodávateľa turbíny (tzv. control check list) zabralo prečerpanie organickej látky Siloxan z barelov do turbíny prostredníctvom podtlakového systému jednotky ORC a aplikovanie mazacieho oleja menej ako jeden deň. Po dosiahnutí parametrov kotla na spustenie turbíny ORC (približne 250 °C a 3,2 MWt) nabehol systém na automatické ovládanie trojcestným ventilom na strane dodávateľa kotla a zariadenie bolo uvedené do prevádzky. Výkon turbogenerátora závisí priamoúmerne od parametrov kotla, čiže na dosiahnutie maximálneho výkonu na tubogenerátore (999 kWel) treba 5 140 kWt pri teplote okolo 302 – 305 °C pri dodržaní kondenzačných podmienok na strane ORC 80/60 °C (vetva chladenia ÚK).  

Technologická časť zahŕňala dodávku a montáž kotla, turbíny ORC, vyvedenie výkonu do distribučnej siete a núdzové chladenie

História projektu Marec 2010: podpísaná zmluva so SIEA o nenávratnom finančnom príspevku August 2012: začatie stavebných prác September 2012: dodávka oceľovej konštrukcie na technológiu KOHLBACH September 2012: dodávka technológie KOHLBACH Október 2012: vybudovanie prístavby na osadenie turbíny do miestnosti ORC November 2012: dodávka technológie TURBODEN Január 2013: dodávka trafostanice, kladenie VN kábla na vyvedenie výkonu Február 2013: montáž potrubných trás termooleja, ÚK a chladenia výkonu Marec 2013: ukončenie montážnych prác na hlavnej technológii, kotol, modul ORC, systém dopravy paliva a chladenie výkonu; vysušenie výmurovky kotla KOHLBACH a následné spustenie a uvedenie do činnosti na prípravu parametrov pre turbínu ORC Apríl 2013: Start-Up turbíny ORC, dosiahnutie prevádzkových parametrov (999 kWel); funkčné testy turbíny, funkčné skúšky odpojenia zo strany ZSE – diaľkové odpojenie od distribučnej sústavy na kontrolu funkčnosti systému dispečingu ZSE, 72-hodinová skúška Jún 2013: kolaudácia stavby, odovzdanie stavby do užívania, trvalá prevádzka od júna 2013

Výhody v praxi
Drevárskemu výrobcovi TOPHOLZ prinieslo vybudovanie nového zdroja spolu s cyklom ORC vytvorenie priestoru na ďalší rozvoj fabriky. Okrem zvýšenej kapacity dodávok tepla je najväčším prínosom výroba elektrickej energie, vďaka čomu sa umožní vznik nových pracovných miest vo výrobe. Vlastné teplo a elektrická energia dávajú subjektu zároveň možnosť lepšieho presadenia sa na trhu. Vzniká tu aj priestor na cenovú reguláciu niektorých produktov a možnosť získať tak na trhu výhodu oproti konkurencii.

Výkon turbogenerátora závisí priamoúmerne od parametrov kotla – na dosiahnutie maximálneho výkonu tubogenerátora (999 kWel) treba 5 140 kWt pri teplote okolo 302/305 °C pri dodržaní kondenzačných podmienok na strane ORC 80/60 °C (vetva chladenia ÚK)

Text: Ing. Erik Kováč
Foto: STAViMEX Slovakia
Autor je obchodno-technickým zástupcom spoločnosti STAViMEX Slovakia, a. s., ktorá pôsobí na trhu tepelnotechnických riešení už od roku 1990 a má dlhoročné skúsenosti s inštaláciou kotolní na biomasu, spaľovní nebezpečných odpadov či technologických celkov na kombinovanú výrobu elektrickej energie a tepla (KVET). Ako jediná slovenská spoločnosť má skúsenosti aj s realizáciou technológie na princípe organického Rankinovho cyklu (ORC).

Článok bol uverejnený v TZB Haustechnik.