Program obnovy hnědouhelných zdrojů Skupiny ČEZ

Výroba na bázi uhlí představuje pro Skupinu ČEZ nejvýznamnější technologickou skupinu zdrojů, protože generuje více než polovinu jejího instalovaného výkonu i roční výroby elektřiny. Z celkového instalovaného výkonu 12 298 MW (včetně jaderných, přečerpávacích vodních elektráren a elektráren vyrábějících elektřinu z obnovitelných zdrojů) představuje jejich 6603 MW podíl 54 %. Z uhlí bylo v roce 2005 vyrobeno (btto) 33,1 TWh elektřiny, tj. 55 % z celkového objemu výroby (60 TWh). Průměrný věk uhelných elektráren je dnes cca 35 let, přičemž i dvě nejnovější z nich (Mělník III o výkonu 1 x 500 MW a Prunéřov II s výkonem 5 x 210 MW) letos přesáhnou svou původní dobu ekonomické životnosti (25 let). Nejstarší uhelné elektrárny z 50. let s turbogenerátory 50 - 55 MW prošly rozsáhlou modernizací v 90. letech. Tehdy byly vybaveny moderními fluidními technologiemi spalování, umožňujícími odsíření kouřových plynů přímo v kotli. Bloky 110 MW prošly obnovou (na stávající technické úrovni) a byly odsířeny. Bloky 200/210 MW a 500 MW však byly "pouze" odsířeny, jejich kotelní jednotky prošly jen minimální inovací. Důvodem byl velmi krátký vymezený časový prostor, ve kterém bylo nutno naplnit požadavky zákona o čistotě ovzduší z roku 1991. Ten nařizoval podstatným způsobem omezit emise SO2 a NOx nejpozději k 1. lednu 1999. Na jinou zásadnější technologickou inovaci nebyl čas a ČEZ v té době trvale vyřadil z provozu téměř 2000 MW ve svých uhelných elektrárnách, tj. stejnou kapacitu, jakou mezitím vybudoval v jaderné elektrárně Temelín (2x 1 000 MW). Investice cca 45 mld. Kč v 90. letech se tak projevila především významným omezením negativních účinků jejich provozu na životní prostředí. Pokles emisí činí u oxidů dusíku cca 50 %, u oxidu uhelnatého cca 80 % a u tuhých látek a oxidu siřičitého více než 90 %. Celková účinnost přeměny energie z paliva na elektřinu (čistá - vyjádřená na dodávku elektřiny na výstupu ze zdroje) však v uvedeném období stoupla jen mírně, protože zvýšení účinnosti kotlů a termodynamického cyklu vlivem technických a provozních opatření bylo z větší části "odčerpáno" nárůstem vlastní spotřeby elektřiny instalací nového zařízení - odsíření. ZÁKLADNÍ PŘEDPOKLADY PRO ROZHODOVÁNÍ O OBNOVĚ V současné době stojí Skupina ČEZ před zásadním rozhodnutím, jak optimalizovat výhledové portfolio svých zdrojů. Přitom musí vzít do úvahy řadu aspektů: po roce 2010 dojde ke snížení kvality hnědého uhlí z lomu Libouš (součást Dolu Nástup, který je největší těžební lokalitou Severočeských dolů). Dojde ke snížení výhřevnosti, zvýšení obsahu popele a síry při mírném poklesu obsahu vody. To představuje významný faktor, na který musí být zdroje v lokalitách Tušimice a Prunéřov připraveny. V opačném případě by jejich provozování nebylo efektivní. Významným faktorem je dlouhodobá konkurenceschopnost hnědouhelných elektráren, kterou stávající čistá účinnost 33 % již nezajistí. Technický vývoj mezitím pokročil a dostupné účinnosti (netto) u nových hnědouhelných zdrojů jsou nyní podstatně vyšší. V případě užití podkritických parametrů páry 38 - 40 %, u nadkritických parametrů páry 42 - 43 %. Na první pohled se to nezdá vysoké navýšení. Ve skutečnosti to představuje snížení spotřeby paliva o 16 až 27 %, což se přímo projeví do snížení proměnných nákladů na výrobu elektřiny. Ve stejném poměru, v jakém klesne měrná spotřeba energie v palivu, dojde i tímto vlivem ke snížení emisí CO2. To se projeví úsporou emisních povolenek, které buď nebude nutno nakupovat nebo je bude možno prodat v závislosti na platné úrovni regulace emisí CO2 a vývoji tržního - konkurenčního - prostředí. Systematický tlak na snižování emisí je též vyjádřen "nastartováním" národního alokačního plánu emisí CO2 , v návaznosti na program Evropské unie (obchodování s emisními povolenkami), přičemž tento plán je jasněji vymezen pouze do roku 2012. S tím těsně souvisí i stále se zpřísňující nová ekologická legislativa, která vyhlásila konkrétní požadavky (koncentrace emisí pro nové zdroje, resp. emisní stropy pro stávající zdroje) pro oxid siřičitý a oxidy dusíku postupně v období 2008/2016. Neinvestování do obnovy zdrojů by vedlo k výraznému omezení provozu tak, aby byly dodrženy snižující se emisní stropy (roční objemy emisí). Jinou variantou, a to podnikatelsky podstatně výhodnější (protože budoucí provoz těchto zdrojů nebude omezen), je optimálně reagovat v předstihu, a to tak, že součástí obnovy zdrojů je i splnění požadavků na snížení koncentrace emisí investičními opatřeními. Konkrétně se jedná o požadavek (u bloků 200 MW a větších) na další snížení koncentrace emisí u oxidu siřičitého (SO2) o 60 % (limit je snižován ze stávajících 500 na 200 mg/Nm3) a u oxidů dusíku (NOX) o 70 % (limit je snižován ze 650 na 200 mg/Nm3). Pro životní prostředí je výhodné, že v souhrnu se zlepšujícím způsobem projeví jak zvýšení účinnosti zdrojů, tak nižší koncentrace emisí, dojde tak k multiplikačnímu efektu těchto vlivů. Současně je nutno vzít do úvahy, že po roce 2010 bude postupně dožívat technologická část odsíření uhelných elektráren. Má životnost okolo 15 let a bude nutno rozhodnout o její náhradě. Jde tedy o rozhodování v odvětví, které je velice investičně náročné (celkový objem investic přesáhne 100 mld. Kč) při značné míře nejistoty. Navíc: efektivnost všech investic je třeba vyhodnocovat na extrémně dlouhá období. Nově budované zdroje, o nichž nyní uvažuje Skupina ČEZ, budou v provozu minimálně do roku 2050, obnovované zdroje do let 2035 - 2040. Všechny podnikatelské subjekty tak musí dnes připravovat zásadní investiční rozhodnutí na delší dobu, než je horizont Státní energetické koncepce (2030). A konečně je zde specifický faktor. Zásoby českého hnědého uhlí jsou omezené, ať již se hovoří o objemu dostupném ve stávajících územně-ekologických limitech či v případě jejich korekce (prolomení), podrobněji viz graf č. 1. K významným poklesům těžby bude docházet prakticky každých 10 let. I v nejoptimističtějším případě těžba klesne na polovinu dnešní hodnoty nejpozději za 30 let. Po roce 2038 bude těžba významnější jedině v případě korekce (prolomení) těchto limitů. Před rokem 2060 budou vytěžitelné zásoby českého hnědého uhlí prakticky vyčerpány, i když geologické zásoby jsou vyšší. Při návrhu koncepce nových a komplexně obnovovaných zdrojů jsme se zajímali i o možnost uplatnění nejnovějších technologií, kupř. fluidní technologie spalování, možnosti zplyňování uhlí a předsoušení paliva. Podrobně byly rozpracovány varianty práškové a fluidní koncepce pro komplexní obnovu bloků 200 MW. Technicko-ekonomické porovnání prokázalo, že výhody fluidního spalování, tj. zejména možnost spalování paliva v širokém rozsahu kvalitativních parametrů, jsou převáženy nevýhodou vyšších investičních nákladů, vyšší vlastní spotřeby elektřiny a vyšší spotřeby vápence na odsíření. Proto bylo rozhodnuto uplatnit práškovou technologii spalování. Prášková technologie je uplatněna i u nových bloků 660 MW. Rovněž se posuzovaly možnosti zplyňování uhlí. Nebyla však prokázána výhodnost tohoto řešení. Důvodem je, že tato technologie je uplatňována (výjimečně) v zahraničí v případech, kdy se jedná o poměrně kvalitní černé uhlí a domácí uplatnění (Elektrárna Vřesová) má význam jen pokud jde o provoz v rámci navazujících chemických technologií, které se "vypořádají" s odpadními produkty ze zplyňování uhlí. Novou, a v cizině již připravovanou technologií, je možnost využití nízkopotenciálního tepla k předsoušení uhlí mimo kotel, což přináší výhody vyšší celkové účinnosti zdroje. To se ukazuje výhodné, ale jen pro větší vlhkost paliva (nad 40 %). Naše paliva s obsahem vody nad 20 % efektivní využití této technologie neumožňují. Pro každou lokalitu elektrárny byly vyhodnocovány varianty řešení (nový zdroj či komplexní obnova, celkový instalovaný výkon, jednotkové výkony bloků, harmonogram projektů) v návaznosti na věcná a technická omezení. Výsledkem je návrh optimálního řešení dané lokality a podle schváleného harmonogramu i postupné zahajování jednotlivých projektů. Průběžně je a bude posuzován vliv měnících se vnějších i vnitřních podmínek na navržená řešení. To znamená, že nelze vyloučit změny v navržené koncepci projektů, pokud by se to ukázalo ekonomicky výhodné. V roce 2005 byla ukončena I. etapa projektu, která se zaměřila na hnědouhelné zdroje. Letos pokračuje projekt analýzou zbývající části portfolia zdrojů, tj. černouhelných elektráren, jaderných elektráren, vodních elektráren a analyzuje se také možnost využití zemního plynu. Samostatnou částí je analýza možností rozvoje výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, kterému se věnuje především nově založená dceřiná společnost ČEZ Obnovitelné zdroje. PROJEKTY KOMPLEXNÍ OBNOVY BLOKŮ 200 MW Zejména z důvodu časově omezených zásob uhlí nelze jít jen cestou výstavby nových zdrojů. Příkladem jsou stávající elektrárny Tušimice II (4 x 200 MW), Prunéřov I (4 x 110 MW) a Prunéřov II (5 x 210 MW). Využívají uhlí z lomu Libouš. Zde bude uhlí k dispozici jen do let 2035-2038. Do tohoto časového horizontu nelze dostatečně efektivně využít životnost nové technologie (40 let). Výpočty prokázaly, že z technicko -ekonomického hlediska je výhodnější provést jen komplexní obnovu (tzv. retrofit) nejdůležitějších částí elektrárny (kotel, turbína, odsíření apod.), přičemž stavební část a pomocné provozy zůstanou v maximální možné míře zachovány. Takovou rekonstrukci bude možno provést za podstatně kratší dobu a s výrazně nižšími investičními náklady. Na druhou stranu nebudeme moci využít špičkových technologií, takže okamžitě viditelným ekonomickým efektem - kromě zásadního prodloužení životnosti, možnosti využít zhoršující se palivovou základnu a splnění podstatně zpřísněných ekologických požadavků - bude zvýšení čisté účinnosti ze stávajících 33 na 38 %. V lokalitě Tušimice a Prunéřov je připravována komplexní obnova elektrárny Tušimice II, kde je již podepsán kontrakt s generálním dodavatelem i rozhodující subdodavatelské smlouvy. Jejich součástí je i opce na komplexní obnovu elektrárny Prunéřov II v rozsahu 4 x 200 MW se snahou maximálního opakování obou projektů. O obnově elektrárny Prunéřov I se neuvažuje: uhlí již není k dispozici v dostatečném množství (a i kdyby bylo, bylo by přednostně využito pro 5. blok v Prunéřově II), bloky 110 MW jsou morálně zastaralé a konkurenceschopného zvýšení účinnosti by v nich nebylo možno dosáhnout. Rovněž ekologická opatření by nebyla efektivní. PROJEKTY NOVÝCH BLOKŮ 660 MW Prvním projektem zcela nové generace elektráren je projekt nového bloku v elektrárně Ledvice 1 x 660 MW s nadkritickými parametry, který využije palivo z blízkého dolu Bílina (součást Severočeských dolů). Jeho výstavba je připravována na období 2008 až 2012. Z dnešního instalovaného výkonu 3 x 110 MW budou současně s uvedením nového bloku dva bloky odstaveny. Konkrétně: bloky č. 2 a 3. Ty jsou vybaveny tzv. polosuchou metodou odsiřování kouřových plynů, která by bez rozsáhlé modernizace neobstála požadavkům zpřísňující se ekologické legislativy. Blok č. 4, od 90. let vybaven moderní fluidní technologií, bude provozován i nadále a bude základním zařízením na dodávku tepla do Teplic a Bíliny. Nový blok bude pro dodávku tepla tvořit jen zálohu a bude využit jen výjimečně. V Elektrárně Počerady navrhuje projekt zatím využít zkušenosti z komplexní obnovy Elektrárny Tušimice II a uskutečnit komplexní obnovu (retrofit) tří ze stávajících pěti bloků 200 MW a vystavět jeden nový blok 660 MW. DALŠÍ ELEKTRÁRNY, které v období 2015 až 2020 velmi pravděpodobně zastaví provoz (především z důvodu nedostatku uhlí), jsou Mělník III (1 x 500 MW) a Chvaletice (4 x 200 MW). V jiných lokalitách hnědouhelných elektráren, tj. Tisová, Hodonín a Poříčí, nedojde k podstatným změnám. V 90. letech byly vybaveny moderními fluidním kotli, které jim umožní bezproblémový provoz v závislosti na dostupnosti paliva. Souhrnným výsledkem analýz je, že Skupina ČEZ nemůže s ohledem na snižující se zásoby hnědého uhlí navýšit jejich souhrnný instalovaný výkon. V případě, že nedojde k překročení územních limitů těžby, k roku 2020 se sníží jejich instalovaný výkon o 1345 MW, tj. ze stávajících 5 724 na 4 379 MW (o 23,5 %). Pokud by došlo ke korekci ekologických těžebních limitů, uvažuje Skupina ČEZ o výstavbou dalších dvou bloků o jednotkově výkonu 660 MW, pravděpodobně v lokalitách Počerady a Prunéřov I. V tom případě by zmíněný pokles instalovaného výkonu 1345 MW byl kompenzován nárůstem výkonu v těchto dvou blocích o 1 320 MW a celkový instalovaný výkon hnědouhelných zdrojů byl mohl být prakticky zachován. To je však nejoptimističtější varianta jejich dalšího vývoje. Základním prvkem obnovy portfolia hnědouhelných elektráren je výstavba moderních bloků 660 MW s nadkritickými parametry. Ty nejlépe zhodnotí dostupné zásoby uhlí, a to i s výrazným kladným efektem pro životní prostředí. Jejich použití je plně ekonomicky oprávněné v lokalitách, které nejsou omezeny těžebními územně i ekologickými limity. Umožní využít plnou životnost investičně náročných technologií. Korekce územně ekologických limitů by vedla k širšímu uplatnění nejlepších technologií. Naopak jejich zachování může způsobit zakonzervování stávající technické úrovně, popř. přistoupit k inovaci nižšího řádu. Použití nižšího stupně inovace komplexní obnovou bloků 200 MW je ekonomicky oprávněné v těžebních lokalitách, které nemají dostatečnou životnost. Ing. Jiří Kobosil, vedoucí odboru rozvojových investic, ČEZ