Oldřich Sklenář: Potenciál tepelných čerpadel pro dekarbonizaci českého teplárenství

V květnu letošního roku představilo Teplárenské sdružení české republiky novou studii zabývající se potenciálem využití nízkoteplotních zdrojů tepla v soustavách centrálního zásobování tepelnou energií pomocí průmyslových tepelných čerpadel (TČ). Podle závěrů této práce by u nás do roku 2040 mohla až třetina dálkového tepla pocházet z nízkoteplotních obnovitelných zdrojů, jako jsou například vodní toky, čistírny odpadních vod nebo geotermální energie. Související investiční náklady jsou odhadovány na 52,5 miliard korun.

Už v roce 2030 je podle studie tímto způsobem možné dodávat více než 6100 TJ tepla za rok při předpokládané investici 14,4 miliardy korun.

TČ se současně chovají jako spotřebiče a pro jejich provoz je zapotřebí dodávek elektřiny. Celková spotřeba teplárenských TČ v horizontu roku 2040 má dosáhnout cca 2,3 TWh. To je pro srovnání přibližně 3 procenta výroby, respektive 4 procenta čisté domácí spotřeby elektřiny v roce 2023.

Celkový průměrný topný faktor, určený jako aritmetický průměr použitých technologií, vychází podle studie na 3,25. Na výrobu 3,25 kWh tepla by tedy bylo zapotřebí dodat 1 kWh elektřiny. Tuto efektivitu však lze výrazně navýšit prostřednictvím synergie s dalšími technologiemi.

Jednou z nich je využití levné elektřiny z fotovoltaických elektráren (FVE). Výstavba FVE o stejném výkonu, jako je uvažovaný příkon TČ, by vyšla pouze asi na 1/10 ceny těchto čerpadel. Za rok by pak dokázaly vyrobit ekvivalent cca 20 procent jejich spotřeby, především v průběhu teplejších měsíců.

To, že se výroba elektřiny z FVE přesně nekryje s dodávkou tepla z TČ, není na překážku. Teplo, narozdíl od elektřiny, dokážeme poměrně efektivně skladovat - v průmyslovém měřítku vycházejí měrné náklady na výstavbu tepelného úložiště nejméně o řád nižší než pro lithiovou baterii o stejné kapacitě.

Fotovoltaika tak může ohřívat vodu v zásobníku, ze kterého mohou takto uložené teplo později využít TČ. Zmíněné zásobníky mohou ukládat jak energii z vlastní FVE, tak využívat ohřev pomocí síťové elektřiny v časech nízkých, případně záporných cen.

Dalších přibližně 30 procent elektřiny pro pohon TČ lze hlavně v zimních měsících pokrýt prostřednictvím teplárenských kogeneračních jednotek. Ty mohou přispět k pokrytí očekávaného výpadku výroby elektřiny a především systémových služeb, které dnes poskytují uhelné elektrárny, jejichž konec přijde pravděpodobně výrazně dříve než ve vládou stanoveném termínu v roce 2033.

V případě čistíren odpadních vod mohou být tyto kogenerační jednotky poháněny pomocí bioplynu vyráběného přímo z čistírenských kalů tak, jako je tomu u mnoha existujících provozů.

Do budoucna je možný přechod na toto palivo i u dalších instalací - podle studie Evropské bioplynové asociace, je celkový potenciál pro výrobu biometanu v České republice přibližně 3,8 miliardy kubických metrů, což je pro srovnání něco přes polovinu objemu vloni importovaného zemního plynu.

TČ mohou navíc využít různá odpadní tepla vznikající při povozu kogeneračních jednotek včetně např. kondenzačního tepla vodních par ve spalinách, tepla z okruhu chlazení plnící směsi, tepla z chlazení generátoru apod.

Jako zdroj tepla mohou případně sloužit i fototermické kolektory, podobně jako je tomu běžné například v Dánsku. TČ v tomto případě mohou sloužit k optimalizaci provozní teploty solárního systému během měsíců s nízkým slunečním svitem, čímž přispívají k jeho vyšší účinnosti.

Kromě výroby tepla nabízí TČ i možnost účinné výroby chladu, jehož poptávka, zejména s ohledem na vývoj klimatu, u nás v příštích letech výrazně poroste.

Studie teplárenského sdružení současně identifikuje možné bariéry v technické, administrativní a ekonomické oblasti a rovnou předkládá výčet opatření, která by měla umožnit tyto bariéry překonat.

Pokud se to podaří, lze s vynaložením relativně malých prostředků (pro srovnání, související investice odpovídá například domácím výnosům ze systému obchodování s emisními povolenkami v roce 2023) řešit několik problémů současně. Od dekarbonizace výroby tepla, přes využití letních přebytků z fotovoltaiky, až po účinnou výrobu chladu.

---

reklama

---