Technologie vytápění

Dřevo jako palivo

Ve výtopně je spalována dřevní štěpka z odpadního dřeva z blízkých dřevozpracujících závodů či okolních lesů.

Přednosti dřeva jako paliva

• Spalování dřeva je CO₂ neutrální – vzniká jen tolik oxidu uhličitého, kolik by se jej uvolnilo tlením (pomalou oxidací) odumřelého dřeva v přírodě tak jako tak. Do přírodního koloběhu se tím žádný další uhlík nepřidává.
• Téměř neobsahuje síru.
• Má velmi malý obsah popela (0,5–1 %), který je navíc dobrým minerálním hnojivem s obsahem zejména draslíku.
• Při spalování dřeva za optimálních podmínek nevzniká kouř ani zápach.
• Je obnovitelným zdrojem energie.

Nevýhody uhlí jako paliva

• Spalováním fosilních paliv se do ovzduší uvolňuje CO₂, který vede k prohlubování globální změny klimatu. Oxiduje se uhlík, který by jinak zůstal další miliony let v zemi.
• Uhlí obsahuje minimálně kolem 1 % síry.
• Vznikající oxidy síry znečišťují ovzduší, z něhož se dostávají až jako tzv. kyselé deště. Ty okyselují půdy a vody (poškození jehličnatých lesů, snížení úrodnosti půd, vymírání vodních organismů), poškozují historické památky, korodují kovy.
• Obsahuje 10–30 % popela (brikety až 40 %). Ten je nebezpečným odpadem pro svůj obsah těžkých kovů.
• Prachové částice vznikající při spalování uhlí v domácích topeništích mají negativní vliv na zdraví (dýchací problémy, rakovina).
• Zápach vznikající při spalování uhlí je dán obsahem nežádoucích příměsí v palivu.
• Negativní vliv povrchové těžby uhlí na krajinu, ovzduší, vodu, vegetaci, člověka.
• Je neobnovitelným zdrojem energie.

Zásobování palivem a jeho skladování

Ve výtopně je spalována dřevní štěpka z odpadního dřeva z blízkých dřevozpracujících závodů či okolních lesů (500–600 t ročně). Štěpka se průběžně naváží do skladu o zásobním prostoru přibližně 900 m³. Sklad pojme více než jednu třetinu roční spotřeby paliva.

Pro zajištění potřebného množství dřeva ve formě štěpky jsou uzavírány dlouhodobé dohody s místním dřevozpracujícím průmyslem a vlastníky lesů v okolních obcích.

Přísun paliva do kotle zajišťuje silo s posuvným dnem, kam se přibližně jednou za 3–7 dní nahrne palivo pomocí nakladače nebo přímo z kontejneru nákladního auta. Na silo navazuje soustava šnekových podavačů, které dopraví palivo až do spalovací komory.

Spalování paliva

Ve výtopně je instalována soustava s teplovodním kotlem o jmenovitém výkonu 732 kW. Palivo je automaticky dodáváno soustavou šnekových podavačů ze skladu do spalovací komory. Tam za přebytku spalovacího vzduchu palivo hoří při teplotě 700–1000 °C.

V kotli umístěném nad spalovací komorou spaliny procházejí trubkovnicí kotle, kde předají teplo topné vodě, a ochlazené na 150–170 °C odcházejí do multicyklonu k odprášení a poté do komína.

Výtopna ročně vyrobí přibližně 3 500 GJ tepla a ušetří 1 092 tun CO₂.

Řízení procesů ve výtopně

Provoz výtopny je řízen automaticky, s občasným dohledem obsluhy. Řídicí systém prostřednictvím počítače přehledně zobrazuje a zaznamenává chod a stav procesů ve výtopně a celé teplovodní síti (celková délka rozvodů činí 2,8 km).

V každém připojeném domě je instalována „stanice“ s předavači tepla pro vytápění a event. i pro ohřev pitné vody. Původní kotle v domácnostech slouží většinou jen jako záložní zdroje. Mimo topnou sezónu, kdy je výtopna odstavena, se v domácnostech voda ohřívá elektrickými bojlery nebo slunečními kolektory.

Pro optimální spalování a automatický provoz výtopny je nezbytná řada zařízení: ventilátory, podávací zařízení či čerpadla, která společně za topnou sezónu spotřebují zhruba 23 000 kWh elektřiny. Od roku 2010 pochází část této elektřiny ze sousednífotovoltaické elektrárny. V ročním úhrnu dodá tato elektrárna o jmenovitém výkonu 50,6 kW zhruba dvojnásobek elektrické spotřeby obecní výtopny.

Po deseti letech provozu prošla v roce 2010 výtopna modernizací, která snížila spotřebu elektřiny o třetinu a díky změnám v dopravě paliva a novému řídicímu systému zvýšila provozní spolehlivost a vyspělé řízení celé technologie.

Význam výtopny z hlediska udržitelného rozvoje

Environmentální:

• Ochrana klimatu snížením emisí skleníkových plynů - oxidu uhličitého (ze spalování dříve používaných fosilních paliv) a metanu (způsobených tlením dřevních odpadů na skládkách). Výtopna uspoří zhruba 1092 tun CO₂ ročně.
• Zlepšení kvality místního ovzduší – ve vzduchu se výrazně snížil především obsah oxidu siřičitého, oxidu uhelnatého, oxidů dusíku a prachu, což jsou emise vznikající při spalování hnědého uhlí.
• Využívání obnovitelného zdroje energie a tepla, kterým výtopna nahradila dříve používaná fosilní paliva.
• Úspora energie.

Ekonomický:

• Nezávislost obce na vzdálených zdrojích a světových cenách energie, využití místní suroviny.
• Posílení místní ekonomiky tím, že platby za teplo zůstávají v regionu (na rozdíl od plateb např. za zemní plyn, které ze značné části opouštějí území republiky).
• Komfortní a ekonomicky výhodné vytápění.
• Rozvoj regionálního trhu s biomasou.
• Úspora energie oproti vytápění fosilními palivy a oproti individuálnímu vytápění, úspora elektrické energie na výtopně.

Sociální:

• Vzdělávání a osvěta, demonstrace využívání biomasy, možnost šíření modelu v českém venkovském prostředí.
• Podpora ze strany místních obyvatel.
• Komfort vytápění, spokojenost občanů.
• Vznik pracovních míst na částečný úvazek.

Historie a financování výstavby výtopny

Kolem poloviny 90. let 20. století vznikla péčí okresního úřadu v Uherském Hradišti velkorysá a jasnozřivá koncepce využívání obnovitelných zdrojů v oblasti Bílých
Karpat. Její součástí (a první dokončenou realizací) byla i výtopna v Hostětíně. Přispěla k tomu i skutečnost, že Hostětín ležel mimo trasu plánovaného plynovodu
a bylo zjevné, že obec bude muset komfortnější vytápění zajistit jinak než většina sousedních obcí. Už první šetření zájmu obyvatel Hostětína připojit se na výtopnu spalující biomasu ukazovalo podporu poloviny obyvatel. Povědomí a zájem obyvatel se podařilo postupně zvyšovat.

Výtopna vznikla díky nizozemsko‑českému partnerství pomocí nástroje Activities Implemented Jointly (AIJ) ustanoveného dle Rámcové dohody OSN o změně klimatu z roku 1992. Cílem tohoto nástroje bylo snižovat světové emise CO₂ ve spolupráci zemí, kde je často snižování emisí nákladnější, se zeměmi střední a východní Evropy.

Za spolupráce obce s Ministerstvem životního prostředí, okresním úřadem v Uherském Hradišti, nizozemskou společností TEI – Twente Energy Institute a jedním z jejích členů BTG – Biomass Technology Group a Ekologickým institutem Veronica se podařilo zpracovat návrh, který byl v prosinci 1998 schválen nizozemskou vládou. Na projektu se současně podílely národní zdroje a občané si zaplatili za připojení domu po 30 000 Kč. Obci se podařilo výtopnu postavit, aniž by zatížila svůj rozpočet úvěrem.

Nyní má za hostětínskou výtopnu Nizozemí emisní kredity v rámci kjótského mechanismu JI (Joint Implementation).

Výstavbu financovali:

• Vláda Nizozemska (agentura Senter) – technologie kotelny: 11,4 mil Kč (31%)
• Státní fond životního prostředí ČR – dofinancování stavby: 19,8 mil Kč (54%)
• Česká energetická agentura – tepelné rozvody: 3,2 mil Kč (9%)
• Připojení občané – přípojky: 2 mil Kč (6%)
• Celkem: 36,4 mil Kč.

Výrobní proces

Lisování ovoce

Jablka jsou do moštárny dopravována na nákladních autech v kontejnerech, nebo jsou dodávána malododavateli v pytlích a jsou podle kvality vzhledem k požadavkům zákona o ekologickém zemědělství (BIO, konvenční) rozdělována do násypných boxů. Z násypných ploch jsou jablka splavována a šnekovým dopravníkem dopravována do drtiče, který je rozemele na jablečnou drť.

Jablečná drť je pak unášena perforovaným pásem mezi soustavu válců pásového lisu.

Vylisovaná šťáva prokapává skrze pás do sběrné nádrže, odkud je samočinně odčerpávána - a buď přímo plněna do lahví anebo uskladněna do zásobních nerezových nádrží. Zbylé výlisky přesunuje pásový dopravník na vlečku.

Zařízení dokáže během hodiny zpracovat až 3 tuny jablek, ze kterých lze získat šťávu s výtěžností až 70%. V lisu je možné zpracovávat i jiné ovoce či zeleninu. K obsluze kontinuálního provozu lisu stačí jeden pracovník.

Na rozdíl od velkovýroby, kde se po vylisování jablečná šťáva zahustí na konzistenci koncentrátu a později při plnění do obalu pro spotřebitele se naředí pitnou vodou na původní hustotu, jablečný mošt je plněn do lahví bez jakéhokoli ředění či zahušťování.

Skladování moštů a sirupů

Část šťávy, která není přímo při procesu lisování plněna do lahví, je uskladněna pro pozdější plnění v nerezových nádržích o objemu 10–13m^3.

Před stáčením do nádrží se šťáva pasteruje v rekuperačním výměníku – zahřeje se na 85°C a následně ochladí přitékající studenou šťávou (ta se tak předehřeje) na 30–35°C. Rekuperace (zpětné získávání tepla) uspoří až 80% energie.

Z těchto zásobních nádrží je šťáva odčerpávána dle potřeby a poptávky později, v průběhu roku. Před naplněním do lahví prochází znovu procesem pasterizace.

Historie a financování moštárny

Moštárna byla vybudována v roce 2000 díky spolupráci s lucemburskou nadací Hëllef fir d’Natur a s podporou lucemburského ministerstva životního prostředí.

V dalších letech se pak za podpory Nadace Veronica (vlastníka moštárny) a Ministerstva zemědělství ČR rozrostla o nový sklad a lisovnu.

Moštárnu provozuje společnost Moštárna Hostětín s.r.o. Ta naplňuje cíle Občanského sdružení Tradice Bílých Karpat - rozvíjet ovocnářství v Bílých Karpatech, zachovat jedinečný genofond krajových odrůd ovocných dřevin a rozvíjet zpracování místní ovocnářské produkce. Navazuje na projekt mapování a záchrany krajových odrůd ovoce v Bílých Karpatech, do kterého se na počátku 90–tých let 20. století zapojili jednotlivci a nevládní organizace sdružené pod hlavičkou Občanského sdružení Tradice Bílých Karpat.

Přečtěte si podrobněji o historii moštárny.

Fotovoltaické elektrárny v obci

Fotovoltaická elektrárna na výtopně

Elektřinu pro provoz výtopny dodává od roku 2010 velkoplošná fotovoltaická elektrárna o úhrnném instalovaném výkonu 50,6 kW.

Projekt je zajímavý z pohledu vlastnictví - jde o společnou investici čtyř subjektů. Vlastníkem pozemku je obec Hostětín, která se na celé investici podílí 7%. Na zbylé investici v úhrnné výši 4 400 000 Kč se rovným dílem spolupodílejí Nadace Partnerství, Nadace Veronica a Nadace české architektury.

Elektrárna se skládá z 230 panelů o jmenovitém výkonu 220 W. Plocha panelů je 360 m², jejich sklon 25° a orientace 10° jihozápadně.

Předpokládaná roční výroba na instalovaný 1 kW je 962 kWh, předpokládaná roční výroba úhrnná činí 49 000 kWh (údaje jsou z roku 2010). Elektrárna ročně uspoří přibližně 57 tun CO₂.

Roční chod výroby elektřiny na FVE a spotřeba elektřiny na obecní výtopně jsou velmi odlišné: v době letních maxim výroby je výtopna mimo provoz a veškerá vyrobená elektřina je tak dodávána do distribuční sítě. Na topnou sezónu připadá asi 30% roční výroby, asi polovina z toho se spotřebuje přímo ve výtopně. Přebytky a celá produkce v období mimo topnou sezónu, v součtu zhruba 85% vyrobené elektřiny, se dodávají do distribuční sítě.

Fotovoltaická elektrárna na moštárně

Elektřinu pro provoz moštárny dodává od roku 2008 fotovoltaická elektrárna.

Skládá se ze 40 polykrystalických panelů, každý se jmenovitým výkonem 220 W, rozčleněných do dvou sekcí po 20 panelech. Úhrnný instalovaný výkon je až 8,8 kW.Stejnosměrný proud, který vyrábí fotovoltaické panely, převádí na střídavý dva síťové měniče. Celková plocha panelů činí 64m². Panely mají sklon 45° a jihovýchodní orientaci 36°.

Elektrárna ročně vyrobí zhruba 8 000 kWh, což je přibližně roční spotřeba energie pro čtyřčlennou domácnost. Případné přebytky energie, které nespotřebuje moštárna, dodá systém do rozvodné sítě. Elektrárna také ročně uspoří přibližně 9 tun CO₂.

Investorem elektrárny je Nadace Veronica. Cena investice byla řádově 1 100 000 Kč.

Podívejte se na online sledování výkonu a výnosu elektrárny.

Solární ohřev vody

Solární ohřev vody v domácnostech

V devíti hostětínských domácnostech (což je přibližně 10% domů v obci) je ohřev vody v elektrických bojlerech nahrazen ohřevem slunečním. Roční úspory energie z fosilních zdrojů dosahují asi 2 tisíce kWh na jedno zařízení, tedy více než čtvrtinu roční spotřeby elektřiny průměrné domácnosti.

Svépomocný program pracuje s velmi jednoduchým systémem, jehož hlavními částmi jsou hliníkový absorbér o ploše 6 m² a 700 litrová akumulační nádrž.

Svépomocné montáže jednoduchých stavebnicových solárních systémů probíhaly od roku 1997 v rámci programu Slunce pro Bílé Karpaty, který realizovala ZO ČSOP Veronica. V rámci tohoto programu se instalovalo téměř 40 systémů na veřejných i soukromých budovách v celých Bílých Karpatech.

Kromě těchto instalací můžete v Hostětíně vidět i trubicový kolektor na střeše nad místním obchodem.

Klikněte si na stránky Veronicy pro více informací o využívání energie slunce. Naleznete zde i publikace o instalaci svépomocných kolektorů, přednášky o využívání sluneční energie a další zajímavosti.

Solární ohřev vody v Centru Veronica

Na průčelí budovy Centra Veronica je od roku 2009 fasádní kolektor se selektivním absorbérem o ploše 22 m². Kolektor ohřívá teplou vodu hostům seminárního střediska a na jaře a podzim je využíván i pro vytápění prostor.Je připojený na tepelný zásobník společný s moštárnou.

Za rok kolektor dodá 6–7 tisíc kWh a uspoří tak zhruba 7 - 8 tun CO₂, který by vznikl ohřevem vody v elektrickém bojleru.

Kolektor byl vyroben a připojen do topného systému díky prostředkům z EU – Programu přeshraniční spolupráce SR–ČR 2007-2013.

Solární ohřev vody v moštárně

Velkoplošný kolektor na moštárně zajišťuje zásobování moštárny a Centra Veronica teplou vodou a lze ho použít i na přitápění.

Kolektor ročně dodá 12 - 13 tisíc kW a uspoří tak zhruba 14 - 15 tun CO₂, který by byl potřeba pro ohřev teplé vody v elektrickém bojleru.

Kolektor o celkové ploše 36 m² je v dřevěném rámu a nahrazuje původní taškovou krytinu. Absorbér má vysoce selektivní povrch TiNOX nanášený ve vakuu na měděné pásy šířky 10 cm. Ty jsou zezadu opatřeny trubičkami, které se na místě spájely do jednoho hydraulického systému. Zespodu je absorbér izolovaný šesti centimetry minerální vaty a shora zakrytý kaleným solárním sklem.

V primárním solárním okruhu je voda s nemrznoucí kapalinou, do tepelného zásobníku s topnou vodou se teplo dostává prostřednictvím sekundárního solárního okruhu odděleného od okruhu primárního deskovým protiproudým předavačem (tzv. výměníkem teplot).

Systém využívá tepelného zásobníku umístěného za moštárnou, který je izolován balíky slámy.

Kolektor byl instalován v roce 2001 ve spolupráci s rakouskou organizací podporující využití obnovitelných zdrojů energie AEE a s finanční pomocí lucemburské organizace EBL.

Tepelný zásobník za moštárnou

Tepelný zásobník stojící za moštárnou slouží pro akumulaci tepla ze solárního kolektoru na moštárně a na Centru Veronica.

Zásobník obsahuje 9m² topné vody a je izolován balíky slámy v tloušťce 1 metr.

Teplá voda sekundárního okruhu kolektoru přichází do zásobníku potrubím se soustavou klapek a rozlévá se ve výšce odpovídající její momentální teplotě. V zásobníku se tím vytváří žádoucí tepelné zvrstvení, kdy se voda nahoře udržuje výrazně teplejší. Při malém oslunění kolektoru se ohřívá voda v chladnější spodní části zásobníku.

Přečtěte si detaily o stavbě a slaměné izolaci zásobníku a podívejte se nafotodokumentaci.