Za plynovými motory
7. 5. 2008
Vydáme se do závodu GE v rakouském Jenbachu, abychom nahlédli do sériové výroby ekologických zdrojů energie – tedy univerzálních plynových motorů, spalujících různé druhy plynů, jež umožní snížit emise CO2.
Michael: To je maskot libereckého hokejového týmu Bílí tygři. A tady je jejich domácí hala. Ale dnes tady nejsem kvůli hokeji, ale kvůli ledu, teplu a světlu. A to všechno zde vyrábějí dva plynové osmiválce.
Sedm tisíc fandů. Sedm tisíc lidských těl. Tohle množství vydává asi 750 kilowattů tepelného výkonu. Lidské teplo se musí odvést a hala ochladit. Stejně jako tento led. Ten se taky musí neustále chladit … Hádejte, co je náročnější: vytápět nebo chladit? Asi nebudete věřit, ale vyrobit chlad je třikrát dražší než teplo.
Kde se teplo a chlad v liberecké sportovní hale vyrábějí? Vstupujeme do technického zázemí celého komplexu. Strojovna energetiky. Na „plný plyn“ – tedy 1500 otáček za minutu – tu běží dvojice plynových motorů. Jak potvrzuje Michael, jsou to řadové osmiválce. Motory jsou srdcem kogenerační jednotky, která vyrábí zároveň elektřinu a teplo.
Ing. Jiří Lenkvík, ředitel, WARMNIS, Liberec: Elektřinu spotřebováváme v těchto zařízeních, která jsou zde, například v této strojovně. Velká tepelná čerpadla, která fungují i jako chladicí stroje pro klimatizaci.
Ve strojovně chlazení pracuje trojice kompresorů o celkovém chladicím výkonu téměř dva megawatty. Stlačený čpavek odevzdává teplo tepelným čerpadlům v sousední strojovně. Kompresory vyrábějí chlad pro tři ledové plochy – v hlavní hale a ve dvou halách tréninkových. Také teplo se spotřebovává v areálu. Hala míčových sportů, gymnastiky, bowling, fitness centrum. Teplo se dodává i do sousedního hotelu, bytových jednotek a do další vybavenosti, která je v okolí haly. Je tedy společná výroba elektřiny a tepla v kogenerační jednotce výhodná do jakýchkoli podmínek?
Ing. Jiří Lenkvík, ředitel, WARMNIS, Liberec: Ideální jsou velké sportovní areály, velké administrativní celky, nebo obytné soubory, kde při správném dimenzování celého zařízení je ta návratnost ideální.
Proč se vlastně v Liberci rozhodli právě pro plynové motory?
Ing. Václav Polák, KLOR, Praha: Když to srovnám s tím, že bych elektřinu vyráběl zvlášť v kondenzační elektrárně a teplo v kotli, ušetřím až čtyřicet procent přírodních zdrojů energie.
Jaké palivo se používá k pohonu těchto motorů?
Ing. Václav Polák, KLOR, Praha: Tady na tomhle zařízení se spaluje zemní plyn. Ale ty plynové motory mohou spalovat i jiné plyny. Mnohem horší než je zemní plyn.
Horší, to znamená plyny s nižší výhřevností, tedy podílem uhlíku, a naopak s vyšším podílem nečistot. Typickým příkladem je bioplyn. Vzniká při kvašení různých rostlinných zbytků a zvířecích výkalů bez přístupu vzduchu. Bioplyn je směs metanu a oxidu uhličitého s poměrně vysokou výhřevností. Metr kubický poskytne pět až šest kilowatthodin energie. Ze skládek odpadu se odebírá skládkový plyn s podobným složením jako bioplyn. Má asi o pětinu nižší obsah energie. Z uhelných dolů pochází důlní plyn – téměř čistý metan, který mnohde uniká bez užitku do ovzduší.
S Michaelem jsme se vypravili do jednoho z údolí západního Rakouska. Naším cílem byl Jenbach.
Michael: A už jsem tady – the headquarters of GE Jenbacher.
Uvítala nás naše průvodkyně, sympatická Anja. Strojírny v Jenbachu mají už víc než padesátiletou tradici ve vývoji a výrobě plynových pístových motorů. Nyní jsou součásti divize plynových motorů koncernu General Electric. Michaelovým zasvěceným průvodcem byl současný ředitel firmy, Prady Iyyanki.
Prady Iyyanki, ředitel GE Energy, Jenbacher Gas Engine Division: Když se díváte po světě, je energie nedostatek. Pokud je dostupná, nejsou její zdroje spolehlivé. A pokud jsou, pak mají nízkou účinnost.
Jaké postavení má v těchto souvislostech plyn jako palivo?
Prady Iyyanki, ředitel GE Energy, Jenbacher Gas Engine Division: Ceny nafty za posledních pár let rostou podstatně rychleji než cena zemního plynu. Proto zemní plyn hraje důležitou roli ve výrobě energie.
A co jiné druhy plynu, používané jako palivo?
Prady Iyyanki, ředitel GE Energy, Jenbacher Gas Engine Division: Vezměme takový důlní plyn. Jen v Číně je asi 6000 uhelných dolů. To je velká příležitost k tomu, aby se z důlního plynu energie získávala zodpovědněji.
Michael: And here is the result: the J620 – General Electric´s most powerful, commercially available fuel gas engine. Here is the air filter. Air comes rushing in. The dust is separated from the air. There is nitrogen oxygen mixture comes rushing through the cylinder and joints in with gas fuel coming in here. This engine can run on any gaseous fuel, for example biogas, coal gas or landfill gas. The gas comes rushing through here where it is compressed and the fuel air mixture comes running into the main body of the engine which is V-shaped with ten cylinders on one side, ten cylinders on the other side. Each cylinder has its own spark plug. The spark plug ignites the fuel air mixture and the engine goes in the operation. After the process of combustion the hot exhaust gases of hot carbon dioxide, hot air and hot water vapour come through this cylinder and are taken out from this exhaust pipe. But they are not just released into the atmosphere. These hot exhaust components are used again for heat energy thus making the whole process even more efficient.
A zde je výsledek: J620 – nejvýkonnější komerčně dostupný plynový motor. Zde je vzduchový filtr. Vzduch proudí dovnitř. Ze vzduchu se odděluje prach. Směs dusíku a kyslíku proudí tímto válcem a spojuje se s plynovým palivem, vstupujícím tudy. Motor může spalovat jakékoli plynové palivo, například bioplyn, důlní plyn nebo skládkový plyn. Plyn proudí sem, zde se stlačí a směs paliva se vzduchem proudí do hlavní části motoru. Ten je ve tvaru do V. Deset válců na jedné straně, deset válců na druhé. Každý válec má svou zapalovací svíčku. Ta zapálí palivovou směs a motor se rozběhne. Po spálení proudí horké výfukové plyny s horkým oxidem uhličitým, vzduchem a vodní párou tímto válcem a vycházejí tímto výfukem. Ale nevypouštějí se jen tak do atmosféry. Z výfukových zplodin se využije teplo, a tím je celý proces mnohem účinnější.
Jaký zájem je o plynové motory v zemích střední Evropy?
Michael Wagner, vedoucí marketingu, GE Energy, Jenbacher Gas Engines: S rostoucí diskuzí kolem globálního oteplování a energetických úspor se rozšiřuje celosvětový trh plynových motorů. A východní Evropa, konkrétně Česká republika spolu s Polskem, představují v tomto směru velký potenciál pro jejich využití.
Michael: It is at this point here, that the main body of the engine is joint to this generator. Inside the generator there turning motion generates the power of the engine, turning round inside copper coils, which induces an electrical current of the amazing three Mega Watts.
V tomto místě se napojuje blok motoru na generátor. Uvnitř něj otáčivý pohyb motoru roztáčí vnitřní měděné cívky, v nichž se indukuje elektřina v úžasné výši tří megawattů.
Víc než osm tisíc plynových motorů z produkce GE je dnes v provozu po celém světě. V nejrůznějších podmínkách pracují motory o výkonu od 250 kilowattů do špičkových tří megawattů. Při současné výrobě elektřiny a tepla dosahují účinnosti přes devadesát procent. A jaké vyhlídky jsou pro ekologická paliva plynových motorů u nás?
Ing. Václav Polák, KLOR, Praha: Já si myslím, že v příštích pěti letech to bude bioplyn z anaerobní digesce. Začne se pomalu vracet i zemní plyn, protože cena elektřiny roste rychleji, než cena zemního plynu. Takže se opět vyplatí ze zemního plynu vyrábět elektřinu a teplo.
Spolehlivé plynové motory s vysokou účinností mohou i u nás v mnohem větší míře spalovat různé druhy plynů, které dosud bez užitku vypouštíme do ovzduší. Michael: Tento motor má dvacet pět tun. A pojede do Pákistánu.
Také pomocí plynových motorů budeme moci výrazněji snížit emise oxidu uhličitého a dalších skleníkových plynů při boji s klimatickými změnami na naší planetě.
Autor: Vladimír Kunz