Výroba a dodávka elektrické energie a výroba tepla pro teplofikační účely patří v současné době k hlavním potřebám naší civilizace. Zpravidla probíhá v oddělených systémech, byť je velmi dlouho známo, že její produkce v systémech kombinovaných přináší možnost produkovat obě tyto energie při vyšší účinnosti. Kombinovaná výroba elektřiny a tepla byla historicky spíše okrajovým segmentem na energetickém trhu. Vzhledem k neexistenci emisních limitů a mírnějším ekonomickým podmínkám se dříve příliš často nevyužívala, protože s sebou přináší kromě výhodnějších ukazatelů účinnosti bohužel i vyšší nároky na technické řešení zařízení. Protože je vyvíjen silný tlak na trvalé snižování emisních produktů vznikajících při tradičních konverzích energií a zároveň i na snižování nákladů na výrobu energie, nabízí kombinovaná výroba elektřiny a tepla v současnosti a zejména v budoucnosti významný potenciál. Vzhledem k tomu, že produkce emisí je vázána mezinárodními úmluvami, kombinovaná výroba elektřiny a tepla zcela jistě získá na mnohem větším významu, než tomu bylo dosud. Společnost ŠKODA POWER je výrobcem parních turbín s více než stoletou tradicí. Během této doby se vždy svým výrobním programem přizpůsobovala požadavkům trhu. Již v poválečném období se zapojila do tehdy vznikajícího teplárenského segmentu parních turbín. Na konci 40. let úspěšně dodala kondenzační odběrové parní turbíny sloužící k pokrytí potřeb tepelného zásobování dánské Kodaně. Od té doby instalovala řadu dalších kondenzačních turbín pro teplárenské účely pro domácí i zahraniční zákazníky. I největší turbíny ŠKODA 2x1000 MW v JE Temelín byly navrženy pro dodávku tepla 300 MWt z každého bloku. Dosud se však nepodařilo tuto jejich schopnost náležitě využít. Teprve budoucnost ukáže, zda se původní teplofikační záměry podaří realizovat. Předností ŠKODA POWER je, že kromě know-how na parní turbíny má i vlastní know-how pro návrh a výrobu ohříváků – jak pro regenerační systém tepelného cyklu, tak pro ohříváky teplofikační, potřebné pro teplárenské cykly. Tato skutečnost značně usnadňuje etapu návrhu celého cyklu a umožňuje jeho správnou optimalizaci. I když je v posledních letech výroba ohříváků realizována zpravidla externími dodavateli, návrh těchto teplosměnných zařízení je vždy podle ŠKODA POWER. Protože tuto odbornost chce ŠKODA POWER nadále udržet ve své kompetenci, je i do příštích let plánován další vývoj v oboru tepelných výměníků a kondenzátorů. Lze očekávat, že nové teplárenské celky bude třeba navrhovat pro širší rozsah poměru vyráběné elektrické energie a tepla. Tím bude sníženo riziko teplárenského zdroje na straně výstupu. To však zároveň přináší vyšší nároky na vlastní technické zařízení bloku. Práce jednotlivých částí teplárenského cyklu je v některých provozních režimech značně specifická. Zejména se jedná o provozní stavy při mezních parametrech dodávky elektrické a tepelné energie. Maximalizace bezpečného a spolehlivého provozního rozsahu teplárenského zařízení bude v budoucnu rozhodovat o úspěšnosti daného návrhu a jeho konkurenceschopnosti v porovnání s jinými alternativami dodávky energie. Práce zařízení v limitních stavech je mnohdy zatížena nejistotou a obtížným popisem přesného chování kritických uzlů v tomto režimu. Zde se jedná zejména o provoz koncových nízkotlakových stupňů v oblastech výrazně vzdálených od návrhových bodů. Pro rozšíření bezpečných provozních limitů je mnohdy nutno realizovat náročná experimentální nebo provozní měření pro ověření a odladění výpočtových metod. Za účelem verifikace výpočtových modelů připravuje ŠKODA POWER nová modelová měření koncových stupňů, které pracují v nenávrhových stavech. Výsledky pak poslouží k optimalizaci návrhu nových robustnějších koncových lopatek, jejichž použití umožní rozšíření provozních rozsahů při zachování potřebných bezpečnostních kritérií. Tak jako nové teplárenské projekty budou muset pokrývat širší rozsah poměru vyráběné elektrické energie a tepla, tak i existující zařízení budou nucena se k těmto potřebám maximálně přiblížit. To znamená, že pro stávající součásti tepelného cyklu bude nutno stanovit nové provozní limity, případně navrhnout ekonomicky přijatelné technické úpravy, které by požadované provozní limity umožnily. I na tomto poli se ŠKODA POWER na vzniklou situaci připravuje prostřednictvím počítačové simulace různých provozních jevů. Výpočtové výsledky lze pak ověřit porovnáním s měřením na díle nebo na modelu. Poměrně novou metodou uplatňovanou v teplárenských systémech je i provoz cyklu s odpojitelným nízkotlakovým dílem. Toto řešení umožňuje maximalizovat množství tepla využitelného pro teplofikaci. V současné době realizuje ŠKODA POWER v Koreji technický návrh prvního zařízení tohoto typu pro projekt Hanam o maximálním elektrickém výkonu 132 MWe. Díky odpojitelnému nízkotlakovému dílu je tato turbína schopna dodávat až 303 MWt do teplofikačního systému, což je výrazně více, než by bylo dosažitelné při trvalém připojení nízkotlakového dílu. Kromě zmíněné koncepce s odpojitelným nízkotlakovým dílem zpracovala ŠKODA POWER i nové řešení optimalizované výstupní partie teplárenských turbín. Tento nový způsob vyvedení páry pro teplofikační ohříváky efektivně rozděluje množství topné páry a zejména v provozech vzdálených návrhovým stavům přináší významné zvýšení účinnosti cyklu. S úspěchem byl tento koncept využit při nově získaném kontraktu na turbínu ve švédském Växjö. ŠKODA POWER se systematicky připravuje na očekávané trendy v dodávkách energetických zařízení a obor teplárenství je jedním z příkladů. Současná tuzemská situace na trhu s palivy, kdy je velmi komplikované sjednat dlouhodobé kontrakty na dodávku hnědého uhlí, nepřispívá k dobré perspektivě tohoto odvětví. Proto ŠKODA POWER hledá pro tento svůj typický segment nová technická řešení, která umožní vždy navrhnout projekt na ekonomicky přijatelné úrovni. Kromě přechodu na jiný typ importovaného uhlí se nabízejí jako možnost řešení teplárenské cykly spalující zemní plyn v kombinovaném cyklu. Projektů na tomto principu realizovala ŠKODA POWER několik, a to jak v zemích bývalého Sovětského svazu, tak i v lokalitách geograficky bližších, jako je Bukurešť nebo Záhřeb. Z celospolečenského pohledu je udržení funkčních teplárenských systémů jednoznačně prospěšné. To je důvod, proč je ŠKODA POWER trvale zapoje na do tohoto energetického segmentu s cílem maximálně přispět jak k modernizaci cyklů stávajících, tak i při dodávkách cyklů nových. Miroslav Kapic R & D, vedoucí odboru Vývoj turbín ŠKODA POWER, a Doosan company
