Smíchov využije teplo a chlad z řeky

ABSTRACT: The Smíchov district in Prague will soon be home to a pioneering heating and cooling project, SeeDis Smíchov (Smart Efficiency Energy District). Its main component will be a floating energy centre that will use heat pumps to exploit the energy potential of the Vltava River to provide district heating in summer and cooling in winter. Moreover, the project entails the construction of a new two-circuit district heating network in which the prices of heat should be below standard market prices thanks to the efficiency of the employed technological solution.

TEPLO I CHLAD

Nové rozvody tepelné energie budou připojené k unikátnímu zdroji, který tvoří technologie tepelných čerpadel uložených v plovoucích zařízeních – ComPonech. První ComPon (ze čtyř) s výkonem 10 MWt a 8 MWch by měl zakotvit u smíchovské náplavky. Zařízení bude efektivně využívat teplotní potenciál řeky Vltavy, díky čemuž projekt SeeDis slibuje nižší náklady na vytápění a chlazení pro až 20 tisíc domácností a komerční prostory na Smíchově.

Kapacita zdrojů a distribuční soustavy, jejich lokace a parametry vychází z detailní analýzy aktuální spotřeby tepla stávajících domů (založené na datech spotřeby plynu jednotlivých domů za několik let) a z projektové dokumentace jednotlivých objektů, a to jak připravovaných, tak aktuálně realizovaných developerských projektů. Zohledněny jsou také technické parametry a stav domů i jejich otopných (a chladicích) soustav a v neposlední řadě zájem majitelů o připojení.

UNIKÁTNÍ TECHNOLOGIE

Celková roční dodávka energie bude činit 116 GWh (418 TJ) tepla a 41 MWh (148 TJ) chladu, distribuovaných na zhruba 2 miliony m² užitných ploch v budovách. Čtyři ComPony v projektu SeeDis doplní ještě s plynová bivalence výkonem 30 MW a 10% podílem na roční výrobě. „Špičkový výkon soustavy má být, podle aktuálního modelu vycházejícího z detailních klimatických dat za posledních 10 let, až 70 MWt, s maximem pro celé území na úrovni 50 až 58 MWt," podotkl Štefan Kráľ, autor řešení ComPon a SeeDis, CEO a spoluinvestor projektu.

Zařízení ComPon využívá zatím ojedinělou technologii, která dokáže současně vyrábět teplo i chlad. „Odhad ceny tepla ze začátku roku vycházel na 700 až 800 Kč/GJ tepla, a 800–900 Kč za chlad, což je podstatně méně, než nabízí ostatní dodavatelé,“ dodal Kráľ.

Jeden ComPon obslouží na 4 000 domácností

Zdroj: Archiv Smíchovská teplárenská

MOŽNOSTI ŘEKY

 „Víme, že Vltava má v zimě o 2 ⁰C více než třeba Berounka, která je neregulovaná a má průtok 30 m³/s, zatímco Vltava ho má okolo 110 m³/s. Berounka je v zimě chladnější a v létě teplejší, Vltava je přehradami v létě ochlazená ještě více, než je v zimě ohřátá. Vltavská kaskáda v zimě řece přidává 1000 až 3000 MW tepla (více, než je potřeba k vytápění všech budov v Praze) a v létě 1000 až 5000 MW chladu (potenciál vychladit všechny budovy v ČR),“ popisuje Kráľ. Využití energetického potenciálu tepelnými čerpadly proto navrací teplotní profil Vltavy zpět k přirozenému teplotnímu profilu neregulované řeky, jelikož působí protichůdně k vlivům vodních děl na řece.

Osamocený projekt však teplotu řeky změní pouze o tisíciny až setiny stupňů Celsia a větší dopady by mělo až rozsáhlejší nasazení tohoto řešení „Při odebrání 1 ⁰C (průměrný průtok 150 m³/s) je tepelný energetický potenciál Vltavy 800–900 MW tepla z tepelných čerpadel (což je ekvivalentem 30 km² solárních panelů),“ upozornil Kráľ.

NENÁPADNÁ TEPLÁRNA

Další výhodou projektu je jeho nenápadnost v městské zástavbě; lidé na břehu, zvyklí na lodě kotvící na náplavce, ani nebudou vnímat, že jde o teplárnu. Řešení zároveň bude splňovat přísné bezpečnostní a hygienické normy, včetně akustických parametrů (max. 40 dB u chráněného prostoru). Hranu náplavky zařízení přesáhne o 140 cm a zatímco veškerá technologie bude vložena do podpalubí, horní paluba bude sloužit jako veřejný prostor pro relaxaci.

ŘEKL NĚKDO TEPLO Z ŘEK?

V České republice se o říčních vodách stále častěji mluví jako o významných nízkopotenciálních zdrojích tepla. Nedávná studie Teplárenského sdružení ČR dokonce odhaduje celkový potenciál využití řek k výrobě tepla v soustavách zásobování tepelnou energií (SZTE) v roce 2030 na 834 TJ/rok při celkovém předpokládaném výkonu 31 MWt, roční spotřebě elektřiny 77 GWh a investičních nákladech 970 milionů korun. V roce 2040 by již řeky do SZTE mohly teoreticky dodávat přes 7500 TJ tepla ročně. Modelovaný potenciál řek je tedy v roce 2030 srovnatelný s teplem z ČOV, v roce 2040 již řeky možnosti ČOV více než dvojnásobně překonávají.

Tabulka č. 1: Celkový potenciál využití nízkoteplotních zdrojů tepla v SZTE v ČR

Zdroj: Teplárenské sdružení ČR, Potenciál využití nízkoteplotních zdrojů tepla v soustavách zásobování tepelnou energií (SZTE) v ČR, únor 2024

V českém kontextu se podobný odhad může zdát až nerealisticky štědrý, zkušenosti ze zahraničí však ukazují, že i se zdánlivě malým zdrojem se dá hrát velké divadlo. Příkladem budiž tepelné čerpadlo s výkonem 20 MWt zprovozněné na podzim 2023 v Mannheimu, které s pomocí tamních rýnských vod (s průtokem kolem 700 m³/s) zásobuje skrze SZTE teplem asi 3500 domácností a dle odhadů ročně zabrání – ve městě, jež dosud topilo primárně uhlím – emisím ve výši až 10 000 tun CO₂.

DODÁVKY NOVOU SÍTÍ

Pro dodávky tepla bude nutné vybudovat novou distribuční síť, tedy na 8 km přípojek na Smíchově, jejíž odhadované náklady jsou 800-900 milionů korun. Síť bude realizována ve dvou okruzích, pouze však v ulicích, kde zájem o připojení projeví dostatečný počet domů. Okruhy se budou vyhýbat kanálům, dalším distribučním sítím i zařízením, která jsou v zemi uložena. Realizace distribuční sítě bude postupná, po blocích/úsecích, přičemž výstavba jednoho úseku potrvá asi 4–6 týdnů a současně bude budováno maximálně několik set metrů.

„Naše trubky budou zhruba 1,5 metru pod zemí a budou mít světlost na připojení od 350–400 mm až do 100 mm. Teplota vody dodávaná k patám domů bude v zimě okolo 75 ⁰C, v létě 65 ⁰C. V létě bude v jednom okruhu teplo a v druhém chlad, v zimě můžeme okruhy využít pro dodávky tepla o různé teplotě, podle požadavků. Základní věc je ale ta, že neseme zdroj přímo ke spotřebě,“ vysvětlil Kráľ.

Schéma energetického centra na vodním tělese 

Zdroj: Archiv Smíchovská teplárenská

OHLÉDNUTÍ ZA HISTORIÍ

„Náš projekt vznikl na Smíchově, kde je náš dům na nábřeží kulturní památkou, a proto nám vznikl problém s umístěním čerpadla. Památkáři se zdráhali povolit tepelné čerpadlo pro jeden dům, začal jsem tedy rozvíjet myšlenku zásobování více domů. Pak mě napadlo dát zařízení na plovoucí ComPon. Jednak je to účinnější, protože se nemusí čerpat voda, jednak je technologie schovaná a na pohled zařízení nevypadá jako teplárna. Zjišťoval jsem, zda tento systém už někde ve světě využívají, ale zatím nikde. Tak jsem požádal o patent, evropské patentové řízení nyní probíhá,“ popsal iniciátor projektu.

DOBRÁ MOTIVACE

SeeDis bude ruku v ruce se Smíchovskou teplárenskou motivovat spotřebitele k úsporným opatřením a využití technologií pro nízkoteplotní vytápění a vysokoteplotní chlazení. „Nájemníkům či vlastníkům bytů nabídneme stropní chlazení, a to v jednom systému s podlahovým i stropním vytápěním. Historické domy potřebují více tepla a chladu, proto se obojí musí vyrábět efektivněji. A uvádí se, že podlahovým i stropním vytápěním se ušetří až 30 % energie,“ specifikoval formu energetických úspor Kráľ.

Domácnosti by zároveň měly těžit z nižší ceny dodávané energie. Dodávky na nižší teplotě pro vytápění (a vyšší pro chlazení) spolu se soudobou výrobou tepla a chladu totiž znamenají vyšší efektivitu při

výrobě (soudobá výroba má snížit spotřebu elektřiny o 20 %) a nižší výrobní a distribuční náklady. To se automaticky promítne i do nižší jednotkové ceny tepelné energie, ta je totiž v ČR zcela regulovaná a teplo dodávají licencované (většinou privátní) obchodní

společnosti za přísně kontrolovanou cenu, která se sestává z uznaných nákladů a přiměřeného zisku. Pro všechny dodavatele je limit přiměřeného zisku stanoven shodně, a to rentabilitou aktiv (ROA) ve výši 6,5 %. (red)