Kde energetika nepopírá ekologii Elektrárna Karlsruhe RDK 8 s nadkritickými parametry páry

Společnost Alstom představila v těchto dnech evropským novinářům v M annheimu projekt budované elektrárny s nadritickými parametry páry, jež dosahuje účinnosti 46 % a s využitím termálního okruhu k vytápění až 56 %. Průměrná účinnost energetických zdrojů je v N ěmecku 38%. Elektrárna RDK 8 v Karslruhe, budovaná pro společnost EnBW Kraftwerke AG, bude po dostavbě v roce 2011 patřit ke zdrojům s nejvyšší účinností, a to díky zvládnutí technologie s teplotou páry do 600 °C a 27 MPa/620 °C při 5,5 MPa po přihřívání. Vytvoření takového zdroje samozřejmě vyžaduje vyřešit především materiálové složení kotle, trubek, potrubí i samotných turbín a nesmírnou míru zkušeností. Je skutečností, že společnost Alstom vybudovala za uplynulé desetiletí po celém světě na 150 zdrojů, které si zaslouží ocenění pilotní-ukázkové. Příznačné přitom je, že boj za vyšší účinnost zdrojů je díky fyzikálním zákonům provázen nižší tvorbou emisí v poměru k výkonu elektrárny. Konveční zdroje nové generace Německé hospodářství se muselo připravovat i na možnou fázi, kdyby se většina jaderných zařízení musela odstavit. Kromě toho jsou němečtí odborníci přesvědčeni, že uhlí ještě dávno neodzvonilo. Proto ten obrovský rozmach vývoje tzv. konvečních zdrojů, v nichž hrají největší roli elektrárny s nadkritickými parametry spalující práškové černé uhlí, kde je růst teplot páry teoreticky možný až do 1200 °C. V současnosti kryjí potřebu energie v Německu uhelné elektrárny ze 44 %. Z toho hnědé uhlí 23 %. Němci tvrdí, což je příznačné, že z celkového objemu 873 mil. t CO2 , jenž tato země produkuje, přináleží energetice více než 350 mil. t. Proto považují snížení emisí CO2 v tomto sektoru za rozhodující. Je také známo, že se zvyšující se účinností zdrojů klesá měrný objem CO2 na vytvořenou kWh. Porovnámeli průměrnou účinnost uhelných zdrojů na světě, která dosahuje stěží 30 %, pak současná úroveň účinnosti 46 % by snížila v budoucnosti produkci CO2 o plných 35 %. Což už stojí za pozornost, zvláště, když to přináší i čistý zisk! Elektrárna v Karslruhe dosáhne maximálních teplot páry 620 °C a tlaku 275 barů a nabízí celkový výkon 912 MWe a max. 220 MWth. To samozřejmě vyžaduje nasazení žáruvzdorných materiálů na legující bázi Cr-Mo-V-Nb-N, jež jsou označována jako P 91 a novější P 92. Parní turbína, vyrobená rovněž z materiálu P 91 typu Alstom STF 100 o výkonu 920 MW, je zajímavá především svařovaným rotorem (různé materiály s různou roztažností), ověřenou technologií, u níž nebyl zaznamenán 80 let žádný zlom. Zvláštností vysokotlaké části této turbíny je využití stahovacích smršťovacích pásů, navlečených na skříň turbíny, které zvyšují pevnost. Tak obrovský výkon turbíny vyžaduje i nasazení spolehlivého generátoru GIGATP 2, jehož provoz je dokumentován neuvěřitelným číslem spolehlivosti 99,95 %. Kotel Alstom, který bude vyvíjet páru pro turbínu, je navržen na teplotu 600 °C, tlak 311 barů a výkon 2279 t/h-1. V přihříváku je dosažena teplota páry 610 °C při tlaku 76 barů a výkonu 1965 t/h-1. Vstupní voda má teplotu 309 °C. Zvláštností spalovacího prostoru kotle Alstom je tangenciální uspořádání naklápěcích hořáků, které umožňuje dokonalé spalování s minimem produkce NOx a maximální využité tepla v obvodu kotle. Pokud se týká termálního využití výkonu elektrárny pro CZT, předpokládá se zde nejvyšší výkon max. cca 500 MJ.s-1 při výstupní teplotě páry 130 °C odebírané ze středotlaké a nízkotlaké části turbíny. Emisní hodnoty jsou samozřejmě nízké. NOx dosahují max 100 mg.Nm-3, CO 100 mg.Nm-3 a 110 % mg.Nm-3 a prach 20 mg.Nm-3 v ročním průměru. Alstom je po krizi silnější Českému návštěvníkovi se při pohledu na provozy v Mannheimu nabízí paralela. I zde kdysi procházelo branou závodu na 6500 lidí, podobně jako v Plzni či Brně, dnes je jich něco kolem 800. Přesto se v tomto závodě obrábějí skříně parních i plynových turbín na obnoveném strojním zařízení, jemuž vévodí dvouportálová frézka Wardtich Coburg, stejně jako další velké díly ventilů a čerpadel, svařují se zde rotory a parní i plynové turbíny a (řady GT) se kompletují. Nyní paralela končí. Oživení výroby nastalo především orientací Alsomu na nejnovější technologie výroby energie i energetických zařízení a zvládnutí nových technologií výroby. Prodejem některých částí společnosti se získaly prostředky právě na toto technologické oživení. Organizace výroby je vypracována na bázi maximálního outsourcingu, kdy odlitky jsou přiváženy z Rumunska a podobných zemí, lopatky turbín ze švýcarského závodu, a na místě v Mannheimu se dodělávají plazmové povlaky na hořáky a části spalovacích komor plynových turbín. Prakticky každý závod Alstomu, podílející se na výrobě turbín, parních i plynových, dnes pro vysoké teploty páry a plynů, se podílí na výrobě některé ze složitých technologií. V Mannheimu se chlubí teplotami plazmového povlakování keramikou, při níž jsou v atmosférickém tlaku dosahovány 3krát větší teploty než na Slunci. Rovněž svařování rotorů, v této branži ojedinělé, ale vyzkoušené praxí, je technologickým unikátem, stejně jako již zmíněné zpevnění vysokotlakých částí turbín. Seznam nových kontraktů společnosti Alstom napovídá, že nebude mít o práci nouzi. Jen v samotném Mannheimu staví další blok teplárny, který bude pracovat rovněž v nadkritických parametrech páry. Exkurze do teplárny v Mannheimu dokládá nasazení těch nejlepších technologií při zachování ceny za teplo v úrovni cca 600 Kč za GJ. Ostatně i příklad Brna, vybaveného rovněž vysoce účinnou, byť drahou technologií, ukazuje, že při promyšleném managementu lze dosahovat cen tepla v úrovni, jež se někdy nedosáhly ani v jednoduchých hnědouhelných provozech. Společnost Alstom buduje svoji strategii na nabídce komplexních řešení se značkou Plant Integrator™ a na jednoduché rovnici: vyšší účinnost= nižší emise a nižší spotřeba paliva. A rozhodně se nestydí za snahy o vyřešení emisí CO2, jak potvrdil Andreas Lusch, ředitel divize termálních systémů. V současném vývoji jsou tři základní technologie odstranění CO2. Spalování nazvané Oxy-proces, kdy je v kotli spalován téměř čistý kyslík, a CO2 je tedy limitován již v procesu hoření. Další procesy jsou navrženy a zkoušeny s využitím amoniaku a tzv. Amine proces, tedy s využitím aminu, což jsou organické sloučeniny na bázi amoniaku, kde jsou vodíky nahrazeny akryláty. Tato technologie je rozvíjena se společností Dow Company. Alstom tedy pracuje především na chemické cestě odstranění CO2 . Podle slov Andrease Lusche „je CO2 vlastně velmi stabilní plyn, a v tom je ta potíž. Napumpováním do vodních hloubek či po zemský povrch vlastně nic neřeší. Právě ve stabilnosti této zplodiny, kterou umí zpracovat jen živé zelené organismy, je naše největší potíž.“ Je zřejmé, že s pomocí státní strategie obnovy energetických zdrojů našel Alstom nové možnosti rozvoje a překonal tak krizi, do níž se dostal vzhledem k úpadku investic elektrárenských společností, které vrhly po léta všechny prostředky jen na získání nových trhů. Jan Baltus Mannheim, Karlsruhe