Teplárenství - Výroba energie

Teplo se produkuje v teplárnách, tedy zařízeních, které dostupné zdroje přeměňují na teplo. To slouží k centrálnímu, nebo lokálnímu zásobování teplem a TUV (teplá užitková voda). Teplárna může být kombinována s elektrárnou. Teplo nevyužité pro výrobu elektřiny poslouží k ohřevu přenosového média.

V teplárnách je možné zpracovávat i méně hodnotná paliva, jelikož hlavním cílem je produkce tepla, nikoliv výroba elektřiny, i když se ve většině tepláren vyrábí oboje.

Podle druhu paliva rozdělujeme teplárny takto:

  • plynové teplárny
  • teplárny na kapalná paliva
  • teplárny na kvalitní a méně kvalitní tuhá paliva

Samostatná výroba tepla

Zdroje spalované v teplárnách vydávají teplo, které je předáváno chemicky upravené vodě, nebo užitkové vodě. Chemicky upravená voda se používá k vytápění. Teplárny se dají rozdělit na:

  • teplovodní – voda se ohřívá na teplotu max. 120°C. Výhodou jsou menší ztráty během přepravy vody do místa spotřeby. Nevýhodou je nutnost výkonnějšího čerpadla a většího potrubí.
  • horkovodní – teplota vody dosahuje teplot 120-180°C. Vyšší tepelné ztráty jsou kompenzovány použitím užšího potrubí a slabšího čerpadla, které nespotřebuje tolik energie.
  • parní – voda je zahřívána na 180-240°C. Pára nepotřebuje čerpadlo žádné, protože ke svojí přepravě je používán její tlak. Pára samozřejmě na své cestě topným okruhem chladne, čímž vzniká vodní kondenzát. Ten je zpět do teplárny dopravován samospádem, vlastním tlakem nebo pomocí čerpadla.

Kombinovaná výroba elektřiny a tepla (KVET)

Z ekonomického i ekologického hlediska je efektivní vyrábět teplo a elektřinu na jednom místě. Zdroje jsou tak využity zhruba o 30% lépe. K tomuto účelu byly vyvinuty následující technologie:

Parní protitlaké turbíny

Pomocí spalování zdroje se získává tzv. ostrá pára, která pohání turbínu. Ta je napojena na generátor, který vyrábí elektřinu. Pára vycházející z turbíny je topnou parou a putuje do topné soustavy.

Popsaný systém má jednu nevýhodu. Výroba elektřiny je přímo závislá na dodávce tepla. Říká se tomu „vynucená výroba elektřiny“. Ostrá pára vždy musí projít turbínou, takže nelze žádným způsobem regulovat produkci elektřiny. Tento problém částečně řeší Parní odběrová turbína.

Parní odběrová turbína

V tomto systému je možné přerozdělovat páru tak, jak je právě zapotřebí. Potřebujeme-li více elektřiny, lze pustit více páry do turbíny a naopak. Možnosti ovlivňování výroby jsou ovšem omezené, takže existuje vždy spodní hranice vynucené výroby elektřiny, kterou nelze prolomit.

Samostatné plynové turbíny a plynové motory

Tyto systémy se používají pro kombinovanou výrobu tepla a elektřiny jen zřídka. Samostatné plynové turbíny využívají podniky, jejichž nároky na elektřinu a páru jsou víceméně vyrovnané.

Plynové motory mají tu výhodu, že je lze vypnout a nastartovat kdykoliv. Pokud není nutné vyrábět elektřinu, je možné je vypnout. Aby byla zajištěna stálá dodávka tepla, vybavují se takové provozy velkými akumulátory tepla, které se nahřívají v době, kdy se vyrábí elektřina – v denních hodinách, kdy jsou odběry elektřiny největší.