ANALIZA RAZŠIRITVE TERMOENERGETSKEGA OBRATA Študent(ka): Študijski program: Smer: Franc Zadravec Visokošolski strokovni; Strojništvo Vzdrževanje Mentor: Somentor: Doc.dr. Darko LOVREC Doc. dr. Samo ULAGA Maribor, januar 2010
- II -
I Z J A V A Podpisani Franc ZADRAVEC izjavljam, da: je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom doc. dr. Darka Lovreca in somentorstvom doc. dr. Sama Ulage ; predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi; soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet Univerze v Mariboru. Maribor, 07.01.2010 Podpis: - III -
ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju doc. dr. Darku Lovrecu in somentorju doc. dr. Samu Ulagi za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela. Zahvaljujem se tudi sodelavcem TE-TOL d.o.o. in vsem, ki so mi pomagali in me vzpodbujali.. - IV -
ANALIZA RAZŠIRITVE TERMOENERGETSKEGA OBRATA Ključne besede: kombinirana proizvodnja elektrike in toplote, električna energija, toplotna energija, soproizvodnja UDK: 620.92:621.362(043.2) POVZETEK V TE-TOL se načrtuje nov objekt kombiniranega plinsko parnega postrojenja s sočasno proizvodnjo električne in toplotne energije. Tema diplomske naloge je pregled že izdelane investicijske dokumentacije in preverjanje skladnosti objekta s strategijami, energetsko in okoljsko zakonodajo.. - V -
ANALYSIS OF COMBINED HEAT AND POWER PLANT EXTENSION Key words: combined heat and power (CHP) electrical energy, heat, power, cogeneration UDK: 620.92:621.362(043.2) ABSTRACT TE-TOL is planing to built a new combined heat and power plant (CHP) with production heat and power in cogeneration. The main topic of this work is to review already prepared invest documentation and compare documentation with strategies, energy and environmental regulations and legislations. - VI -
KAZALO 1 UVOD ------------------------------------------------------------------------------------ 1 1.1 Opredelitev oziroma opis problema, ki je predmet dela --------------------------- 1 1.2 Namen, cilji in teze diplomskega dela -------------------------------------------------- 1 1.3 Predpostavke in omejitve diplomskega dela------------------------------------------- 1 1.4 Predvidene metode dela ------------------------------------------------------------------- 2 2 PODATKI O TE-TOL --------------------------------------------------------------- 3 2.1 Status in dejavnost TE-TOL ------------------------------------------------------------- 3 2.2 Tehnični podatki-proizvodni viri TE-TOL -------------------------------------------- 3 3 ANALIZA OBSTOJEČEGA STANJA S PRIKAZOM POTREB, KI JIH BO ZADOVOLJEVAL NOV ENERGETSKI OBJEKT (PPE-TOL) --------------------------------------------------------------------------------------------- 5 3.1 Dolgoročno ekonomsko učinkovito in okolju prijazno zagotavljanje toplote za sistem daljinskega ogrevanja v MOL------------------------------------- 5 3.2 Uvajanje novih energentov --------------------------------------------------------------- 6 3.3 Zmanjševanje emisij toplogrednih plinov na enoto proizvoda koristne energije ---------------------------------------------------------------------------- 6 3.4 Zmanjševanje misij NOx, prahu in SO 2 ------------------------------------------------ 7 3.5 Povečanje inštalirane moči za proizvodnjo električno energije-------------------- 7 3.6 Povečanje proizvodnje električne energije iz toplotne moči iz soproizvodnje- 10 3.7 Doseganje s predpisi zahtevanih izkoristkov proizvodnje ------------------------ 10 3.8 Usmeritve in strategije EU in RS ter usklajenost PPE z njimi------------------- 11 4 ANALIZA TRŽNIH MOŽNOSTI ---------------------------------------------- 12 4.1 Analiza trga daljinske toplote---------------------------------------------------------- 12 4.2 Analiza trženja hladu-------------------------------------------------------------------- 16 4.3 Analiza trga električne energije, zemeljskega plina, in premoga---------------- 19 4.3.1 Evropski trg z električno energijo-----------------------------------------------------------------------19 - VII -
4.3.2 Cene električne energije-----------------------------------------------------------------------------------19 4.3.3 Kratkoročne projekcije -----------------------------------------------------------------------------------20 4.3.4 Dolgoročne projekcije cen --------------------------------------------------------------------------------20 4.3.5 Evropski trg z zemeljskim plinom ----------------------------------------------------------------------21 4.3.6 Mednarodne povezave-------------------------------------------------------------------------------------22 4.3.7 Cene zemeljskega plina------------------------------------------------------------------------------------25 4.3.8 Trg premoga-------------------------------------------------------------------------------------------------25 4.4 Analiza trženja sistemskih storitev za potrebe SOPO ----------------------------- 27 5 TEHNIČNO TEHNOLOŠKI OPIS PPE TE-TOL-------------------------- 29 5.1 Opis tehnologije -------------------------------------------------------------------------- 29 5.2 Konfiguracija objekta in osnovni tehnični podatki -------------------------------- 29 5.2.1 Plinska turbina----------------------------------------------------------------------------------------------30 5.2.2 Kotel na odpadno toploto (utilizator)-------------------------------------------------------------------30 5.3 Razmestitev novih naprav -------------------------------------------------------------- 32 5.4 Zgradba plinske turbine ---------------------------------------------------------------- 33 5.5 Zgradba utilizatorja --------------------------------------------------------------------- 33 5.6 Parna turbina ----------------------------------------------------------------------------- 34 6 ANALIZA LOKACIJE ------------------------------------------------------------ 35 6.1 Makro lokacija---------------------------------------------------------------------------- 35 6.1.1 110 kv stikališče --------------------------------------------------------------------------------------------35 6.1.2 110 kv povezave --------------------------------------------------------------------------------------------35 6.1.3 Ustreznost povezav za razvojne projekte TE-TOL in prenosa EE -------------------------------35 6.1.4 Otočno obratovanje ----------------------------------------------------------------------------------------35 6.1.5 Zaključek ----------------------------------------------------------------------------------------------------36 7 ANALIZA VPLIVOV PROJEKTA NA OKOLJE-------------------------- 37 7.1 Zakonodaja in predpisi------------------------------------------------------------------ 37 7.2 Varstvo zraka ----------------------------------------------------------------------------- 38 7.3 Varstvo voda ------------------------------------------------------------------------------ 43 7.3.1 Hladilna voda -----------------------------------------------------------------------------------------------43 7.3.2 Varovanje voda ---------------------------------------------------------------------------------------------43 7.4 Trdi odpadki ------------------------------------------------------------------------------ 44 - VIII -
7.5 Varstvo pred hrupom ------------------------------------------------------------------- 46 7.5.1 Novi viri hrupa v TE-TOL -------------------------------------------------------------------------------49 7.5.2 Ukrepi za zniževanje ravni hrupa-----------------------------------------------------------------------50 8 PREDSTAVITEV IN RAZLAGA REZULTATOV------------------------ 52 8.1 Moč v elektroenergetskem sistemu Slovenije --------------------------------------- 52 8.2 Soproizvodnja električne in toplotne energije -------------------------------------- 52 8.3 Okolje -------------------------------------------------------------------------------------- 53 8.3.1 Emisije CO 2 --------------------------------------------------------------------------------------------------53 8.3.2 Emisije NOx -------------------------------------------------------------------------------------------------54 8.3.3 Emisije SO 2 --------------------------------------------------------------------------------------------------54 8.4 Uvajanje novih energentov ------------------------------------------------------------- 54 9 DISKUSIJA IN SKLEP------------------------------------------------------------ 56 10 VIRI IN LITERATURA----------------------------------------------------------- 57 - IX -
KAZALO SLIK: SLIKA 3.1: PRISPEVEK PROIZVODNIH ENOT NA ZEMELJSKI PLIN V POKRIVANJU DNEVNE KONICE [17]... 8 SLIKA 3.2: POKRIVANJE DNEVNE KONICE EL. ENERGIJE [17]... 9 SLIKA 3.3: POKRIVANJE NOČNIH POTREB PO EL. ENERGIJI [17]... 9 SLIKA 4.1: RAST PROIZVODNJE VROČE VODE V MESTU LJUBLJANA [4]...13 SLIKA 4.2: OBRATOVANJE SISTEMA SKOZI CELO LETO [5]...14 SLIKA 4.3: RAST - UPAD PROIZVODNJE TEHNOLOŠKE PARE OD LETA 1980 [4]...15 SLIKA 4.4: RAST PORABE TOPLOTE ZA SISTEM DALJINSKEGA OGREVANJA DO LETA 2040 [5]...16 SLIKA 4.5: LETNA PORABA HLADU [6]...18 SLIKA 4.6: EVROPSKO PLINOVODNO OMREŽJE IN NAČRTOVANE NOVE OSKRBOVALNE POTI [8]...22 SLIKA 4.7: JUŽNI KORIDOR OSKRBOVALNE POTI Z ZEMELJSKIM PLINOM [8]...23 SLIKA 4.8: CENE ENERGENTOV NA PROSTEM TRGU [7]...27 SLIKA 7.1: KARTA VPLIVNEGA OBMOČJA NAČRTOVANE PPE-TOL...51 - X -
KAZALO PREGLEDNIC TABELA 4.1: STROŠKI PROIZVODNJE...21 TABELA 7.1: PRIMERJAVA MEV IN BREF VREDNOSTMI Z DOSEŽENIMI POVPREČJI LETNIH... KONCENTRACIJ LETA 2005...39 TABELA 7.2: EMISIJE TE-TOL ZA LETO 2005...40 TABELA 7.3: VREDNOSTI MEV ZA NOVOZGRAJENO PLINSKO TURBINO...40 TABELA 7.4: EMISIJE V OZRAČJE V LETU 2012 PO POSTAVITVI PPE-TOL...41 TABELA 7.5: MEJNE VREDNOSTI KAZALCEV KRUPA LNOČ IN LDVN ZA POSAMEZNA OBMOČJA VARSTVA PRED HRUPOM...46 TABELA 7.6: KRITIČNE VREDNOSTI KAZALCEV HRUPA LNOČ IN LDVN ZA POSAMEZNA OBMOČJA.... VARSTVA PRED HRUPOM...46 TABELA 7.7: MEJNE VREDNOSTI KAZALCEV LDAN, LNOČ IN LDVN, KI GA POVZROČA UPORABA CESTE ALI ŽELEZNIŠKE PROGE IN OBRATOVANJE VEČJEGA LETALIŠČA...47 TABELA 7.8: MEJNE VREDNOSTI KAZALCEV HRUPA LDAN, LNOČ LVEČER IN LDVN, KI GA POVZROČA NAPRAVA, OBRAT, LETALIŠČE, HELIKOPTERSKO VZLETIŠČE, OBJEKT ZA PRETOVOR BLAGA IN ODPRTO PARKIRIŠČE...47 TABELA 7.9: MEJNE VREDNOSTI KONIČNE RAVNI HRUPA L1, KI JO POVZROČA OBRATOVANJE LETALIŠČA, HELIKOPTERSKEGA VZLETIŠČA, OBJEKTA ZA PRETOVOR BLAGA, NAPRAVE IN OBRATA...47 TABELA 7.10: MEJNE RAVNI HRUPA...48 - XI -
UPORABLJENE KRATICE B1 - Blok 1 B2 - Blok 2 B3 - Blok 3 BAT - Best available technique(najboljša razpoložljiva tehnika) BKG - parni kotel BREF - Reference Document on Best Available Techniques BREF LCP - Reference Document on Best Available Techniques for Large Combustion Plants (dba) - decibel DeNOx - Redukcija dušikovih oksidov EES - Elektroenergetski sistem ELES - Elektro Slovenija ELKO - Ekstra lahko kurilno olje EZ - Energetski zakon GPO - Glavni pogonski objekt IPPC - Integrated Pollution Prevention and Control (Celovito preprečevanje in nadzor onesnaževanja) KPV - Kemična priprava vode LCP - Large Combustion Plants (velike kurilne naprave) MEV - Mejna emisijska vrednost MOL - Mestna občina Ljubljana NT - Nizkotlačni NTK - Nizkotlačna kotlovnica (BKG 1in 2, VKL 1in 2) OVE - Obnovljivi viri energije - XII -
PPE-TOL - Plinsko parna enota Toplarna Ljubljana ppmv - parts per million / volume PT - Parna turbina Re NEP - Resolucija nacionalnega energetskega programa RS - Republika Slovenija RTP - Razdelilno transformatorska postaja SOPO - Sistemski operater prenosnega omrežja TE - Termoelektrarna UCTE - Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity (Zveza za koordinacijo prenosnih omrežij Evrope) Ur. L. RS - Uradni list Republike Slovenije VK - Vročevodni kotel VKN - Velike kurilne naprave VT - Visokotlačni ZP - Zemeljski plin - XIII -
1 UVOD 1.1 Opredelitev oziroma opis problema, ki je predmet dela TE-TOL zadovoljuje okrog 95 % potreb po toplotni energiji za daljinsko ogrevanje v MOL, njena proizvodnja pa v slovenskem prostoru predstavlja skoraj polovico toplotne energije v sistemih daljinskih ogrevanj. Delež proizvodnje električne energije v elektroenergetskem sistemu RS pa znaša približno 3 %. 1.2 Namen, cilji in teze diplomskega dela Namen diplomskega dela je prikazati vizijo TE-TOL v smislu dolgoročne zanesljive, ekonomične in okolju prijazne sočasne proizvodnje toplotne energije za daljinsko ogrevanje, ter električne energije. Z vidika spoznavanja načrtovanja novih energetskih objektov in zakonodaje na tem področju, je kot ciljno nalogo potrebno analizirati skladnost projekta PPE-TOL s strategijami, ki opredeljujejo energetski razvoj in okoljsko zakonodajo. V energetskem delu je namen prikazati vlogo objekta v elektroenergetskem sistemu RS in v sistemu daljinskega ogrevanja Ljubljane, v okoljskem delu pa je namen preverjanja vseh škodljivih vplivov na okolje z vidika zakonodaje. Ob tem je potrebno prikazati vpliv obstoječih virov in vpliv novega objekta. 1.3 Predpostavke in omejitve diplomskega dela Obstoječa premogovna tehnologija ne zagotavlja dolgoročnega izvajanja poslanstva in vizije družbe zaradi naslednjih razlogov: okoljske zahteve, ki bodo bistveno podražile produkte proizvedene z obstoječo tehnologijo. omejitve okoljske zakonodaje so lahko razlog za radikalno zmanjševanje obsega proizvodnje zaradi prekomernih izpustov NO x - 1-
tehnološka iztrošenost, življenjska doba obstoječe tehnologije se izteka in jo je potrebno nadomestiti z tehnologijo, ki bo bistveno manj obremenjujoča za okolje. 1.4 Predvidene metode dela Analiza obstoječega stanja s prikazom potreb, ki jih bo zadovoljeval nov energetski objekt (PPE) Pregled in analiza izdelane investicijske dokumentacije, kot podlage za odločitev o gradnji PPE-TOL. V sklopu priprave investicijske dokumentacije je bilo izdelanih že več dokumentov, študij in analiz. Kot zadnji dokument v tem nizu je izdelan tudi investicijski program, kateremu sem se v tej nalogi bolj podrobno posvečal. - 2-
2 PODATKI O TE-TOL 2.1 Status in dejavnost TE-TOL TE-TOL je dodeljen status kvalificiranega proizvajalca električne energije v soproizvodnji in status kvalificiranega proizvajalca električne energije iz obnovljivih virov. TE-TOL ima tri certificirane sisteme kakovosti, in sicer: Sistem vodenja kakovosti SIST ISO 9001:2000, Sistem ravnanja z okoljem SIST EN ISO 14001:2005 Akreditacija laboratorija za premog SIST EN ISO/IEC 17025 TE-TOL je na podlagi Energetskega zakona pridobila naslednje licence za opravljanje energetskih dejavnosti, ki jih je izdala Agencija za energijo RS: proizvodnja električne energije v termoelektrarnah nad 1 MW, razen jedrskih elektrarn, z veljavnostjo 19.10.2011, proizvodnja toplote za daljinsko ogrevanje nad 1 MW toplotne moči, z veljavnostjo do 16.6.2011, dobava, trgovanje, zastopanje in posredovanje na trgu z električno energijo, z veljavnostjo do 19.10.2011. 2.2 Tehnični podatki-proizvodni viri TE-TOL Proizvodnja v TE-TOL temelji na osnovnih in vršnih virih, s katerimi se pokrivajo potrebe. Trije parni kotli s pripadajočimi parnimi turbinami (t.i. parni bloki) predstavljajo osnovne vire v TE-TOL. VT parnem kotlu 1 je prigrajena odjemno-kondenzacijska parna turbina električne moči 42 MW e, VT parnemu kotlu 2 protitlačna parna turbina električne moči 32 MW e, ter kotlu 3 odjemno-kondenzacijska parna turbina električne moči 50 MW e. Blok 1 in 2 sta bila zgrajena leta 1966 in 1967. Blok 3 je novejši, zgrajen je bil leta 1984. - 3-
Kotla blokov 1 in 3 imata prigrajene odjemno-kondenzacijski turbini s po dvema reguliranima odjemoma pare. Odjemna pare je speljana v osnovne in vršne grelnike toplotne postaje 1 in 2, v katerih se segreva omrežna voda. Kotel bloka 2 ima prigrajeno protitlačno turbino z dvema reguliranima odjemoma pare, drugi odjem je istočasno tudi izstop iz turbine. Odjemna para je speljana v osnovne in vršne grelnike toplotne postaje 1, v katerih se segreva omrežna voda. Vsak od blokov ima možnost proizvajati paro za toplotno postajo in tehnološko paro brez uporabe turbine z uporabo reducirnih postaj. Vsi trije bloki proizvajajo tudi tehnološko paro za lastne in zunanje potrebe. Blok 1 in 2 imata zmogljivost proizvodnje toplotne energije vsak po 94 MW th. Blokoma 1 in 2 je skupaj prigrajena toplotna postaja 1, nazivne moči 188 MW th. Blok 3 ima zmogljivost proizvodnje toplotne energije 152 MW th in ima prigrajeno toplotno postajo 2, nazivne moči 144 MW th. Vršni proizvodni vir na lokaciji TE-TOL je nizkotlačna kotlarna.. V kotlarni sta instalirana dva parna (BKG) in dva vročevodna (VKL) kotla. Vročevodnim kotlom je prigrajena toplotna postaja 3, nazivne moči 116 MW th. Vsi proizvodni viri toplote so tehnološko povezani, kar TE-TOL omogoča optimalni izbor režimov obratovanja in povečuje obratovalno zanesljivost sistema. Da bi zagotovili čim bolj kvalitetno proizvodnjo toplote in električne energije s čim večjo obratovalno prilagodljivostjo in razpoložljivostjo, smo v TE-TOL prigradili hranilnik toplote. Z njim lahko TE-TOL časovno razporeja proizvodnjo toplote in električne energije in se tako prilagaja režimu, ki ga narekujejo potrebe EES. Hranilnik omogoča večjo proizvodnjo električne energije v času, ko jo EES najbolj potrebuje in ko je njena cena visoka, ne glede na morebitne trenutne nižje potrebe po toploti. Na ta način energetski sistem zmanjšuje oz. se izogiba dražji proizvodnji toplote v vršnih kotlih. Osnovno gorivo za enote kombinirane proizvodnje v TE-TOL je premog iz uvoza (Indonezija). Tekoče gorivo se uporablja za zagone VT parnih kotlov in za obratovanje kotlov v vršni kotlarni. Naprave v vršni kotlarni so projektirane tudi za kurjenje z zemeljskim plinom. - 4-
3 ANALIZA OBSTOJEČEGA STANJA S PRIKAZOM POTREB, KI JIH BO ZADOVOLJEVAL NOV ENERGETSKI OBJEKT (PPE-TOL) 3.1 Dolgoročno ekonomsko učinkovito in okolju prijazno zagotavljanje toplote za sistem daljinskega ogrevanja v MOL Osnovno poslanstvo TE-TOL v poslovnem okolju, katero na lokaciji v Mostah sega v leto 1963, je zadovoljevanje potreb po toplotni energiji v sistemu daljinskega ogrevanja Mesta Ljubljane (MOL) v soproizvodnji z električno energijo. TE-TOL zadovoljuje okrog 95 % potreb po toplotni energiji v MOL, njena proizvodnja pa v slovenskem prostoru predstavlja skoraj polovico proizvodnje toplotne energije v sistemih daljinskih ogrevanj. Proizvodnja mora biti zanesljiva, ekonomična in okolju prijazna, kar najlažje dosežemo s sočasno proizvodnjo toplotne energije za potrebe daljinskega ogrevanja MOL in električne energije za potrebe EES oz. kupcev električne energije. Za nadaljevanje zadovoljevanja navedenih potreb je bilo potrebno sprejeti odločitev o novih investicijah. Le te bodo posledično vplivale tudi na uresničevanje zavez države za zmanjšanje vplivov na okolje in doseganje povečanja proizvodnje električne energije iz soproizvodnje. Povečanje razpoložljive moči bo omogočalo razširitev ponudbe in izkoriščanje tržnih priložnosti za energetske proizvode, kot je hlajenje s toploto in sistemske storitve v okviru EES. Osnovne tehnološke karakteristike investicije je TE-TOL opredelila v pred investicijski zasnovi (PIZ) in idejnem projektu (IP). Investicija je tudi umeščena v strateškem razvojnem programu (SRP). Razlogi za novo investicijo Investicija bo pripomogla k: Dolgoročnemu ekonomsko učinkovitemu in okolju prijaznemu zagotavljanju toplote za sistem daljinskega ogrevanja v MOL, - 5-
dolgoročni ohranitvi stabilnega poslovanja in razvoja družbe, realizaciji novih poslovnih priložnosti, uvajanje novih energentov v družbi in sistemu daljinskega ogrevanja MOL, zmanjševanju emisij NO x, prahu in SO 2, ki so od TE-TOL zahtevane skladno s strateškimi dokumenti, sprejetimi na ravni EU ter RS, povečanje inštalirane moči za proizvodnjo električne energije, povečanju proizvodnje električne in toplotne energije iz so-proizvodnje doseganju izkoristkov, ki bodo izpolnjevali zahteve iz slovenske in evropske zakonodaje s področja soproizvodnje. Naštete potrebe so medsebojno odvisne in so pogojene, ter niso razvrščene po prioriteti od najpomembnejše navzdol. 3.2 Uvajanje novih energentov Uvajanje novih energentov pomeni večjo varnost pri oskrbi Mesta Ljubljana s toploto. TE- TOL potrebuje za svoje obratovanje premog z zelo nizko vsebnostjo žvepla, ker nima odžvepljevalne naprave. To močno zmanjšuje razpon ustreznih premogov. Tudi ob pričakovanju dolgoročnih in zanesljivih pogodb za dobavo za TE-TOL primernega premoga je potrebno upoštevati, da je ta premog od TE-TOL oddaljen 25 dni ladijskega potovanja. To zahteva planiranje ustrezne zaloge na deponiji TE-TOL. Poleg tega je zanesljivo, da se bo močno povečala cena dobav premoga, še posebno ladijskih prevozov. Posledično manjša odvisnost od enega samega energenta pomeni tudi rahlo boljšo pogajalsko pozicijo pri nabavi energentov. 3.3 Zmanjševanje emisij toplogrednih plinov na enoto proizvoda koristne energije Okoljske in energetske direktive EU zahtevajo zmanjševanje emisij toplogrednih plinov. Ob izgradnji novih objektov je potrebno posledično privzeti uporabo najboljših razpoložljivih tehnik (BAT), ki novim objektom omogočajo zmanjševanje emisij zaradi boljših izkoristkov. Zaradi večjega izkoristka pri plinski tehnologiji in podvojenega obsega proizvodnje ob enaki količini emisij z zamenjavo tehnologije dosežemo zmanjšanje specifične emisije CO 2 na - 6-
enoto proizvoda koristne energije. Plinska tehnologija ima skoraj dvakrat manjši emisijski faktor v primerjavi z premogovno tehnologijo (lignit). V letni bilanci kvota emisij CO 2 ostane skoraj na enaki vrednosti kot pred investicijo, a je ob tem proizvodnja el. energije večja. 3.4 Zmanjševanje misij NOx, prahu in SO 2 Zemeljski plin skoraj ne povzroča emisije prahu in SO 2, tako, da se zaradi delne zamenjave s plinom emisije SO 2 in prahu očitno zmanjšajo. Emisije NO x pri obratovanju z zemeljskim plinom veliko manjše kot s premogom (MEV plina in premoga se razlikujeta za faktor 12). Proizvajalci plinskih turbin zagotavljajo polurno emisijsko vrednost pod 50 mg/nm 3, medtem ko je bila v letu 2007 povprečna polurna koncentracija v TE-TOL 444 mg/nm 3. Prihajajoča zakonodaja v letu 2016 postavlja MEV (SO 2, NO x, prah), katere z obstoječo tehnologijo ne dosegamo v primeru emisij NO x. PPE-TOL jih bo dosegla, oziroma bodo pod BAT vrednostmi za nove naprave plinsko parnih enot. 3.5 Povečanje inštalirane moči za proizvodnjo električno energije Sistemski operater prenosnega omrežja ELES d.o.o. je skladno z 22. členom Energetskega zakona (EZ, Ur. l. RS št. 26/05 in EZ-UPB2, Ur. l. RS št. 27/07) leta 2005 izdelal dokument»ocena zadostnosti proizvodnih virov električne energije v Republiki Sloveniji za obdobje 2005-2008«(ELES, dok. 35/FH/98) in leta 2007 novo oceno»ocena zadostnosti proizvodnih virov električne energije in zadostnosti prenosnega omrežja v Republiki Sloveniji za obdobje 2007-2011«. Iz ocene leta 2005 izhaja, da bo Slovenija v naslednjih letih soočena s težavami pri zagotavljanju oskrbe z električno energijo, še posebej, ker bodo imele težave tudi druge države in bodo posledično možnosti za uvoz el. energije omejene. Dodaten problem za proizvodnjo termoelektrarn predstavljajo tudi obveze glede emisij toplogrednih plinov v obdobju 2008-2012 in kasneje. Iz ocene ELES v letu 2005 izhaja, da Slovenija poleg uvoza potrebuje še najmanj 400 MW novih proizvodnih zmogljivosti, oziroma poleg uvoza, odvisno od scenarijev rasti porabe el. energije, od 500 do 700 MW novih proizvodnih zmogljivosti. V novejši oceni iz leta 2007 je bilo najbolj kritično stanje ocenjeno prav za leto 2008, ko je bila napovedana potreba po uvozu 700 MW v konicah. Opozoriti je potrebno, da je med proizvodnimi viri pri»proizvodnji na podlagi zemeljskega plina«navedena tudi PPE - 7-
Ljubljana 1+2 z začetkom obratovanja 2010 v TE-TO Ljubljana, moči 120 MW el, hkrati pa je planirano zaprtje obstoječih premogovnih blokov 1 in 2, kar se ne bo zgodilo. Slika 3.1: Prispevek proizvodnih enot na zemeljski plin v pokrivanju dnevne konice [17] Med plinske enote izdelovalci študije štejejo: dve plinski turbini pridruženi na blok 5 v TE Šoštanj v letu 2009, stare plinske turbine v Trbovljah (do 2008), obe novi 114 MW plinski turbini v Brestanici (obstoječi), plinsko-parna elektrarna v TE-TO Ljubljana 1 + 2 od leta 2010. Graf bilance električne energije v dnevni konici in bilance el. energije v nočnem stanju na sliki 3.2 in sliki 3.3 kažeta, da je izgradnja novih proizvodnih zmogljivosti še kako dobrodošla. Ob tem je proizvodnja PPE-TOL v grafih že upoštevana, za blok 6 TEŠ pa je predvidena izgradnja leta 2011. Identične smernice so začrtane tudi v dokumentu Strategija razvoja elektroenergetskega sistema Republike Slovenije - Načrt razvoja prenosnega omrežja v Republiki Sloveniji od leta 2007 do 2016, ki ga je izdelal ELES januarja 2007. - 8-
Pri izboru tehnologije velja dati prednost tisti, ki v soproizvodnji ob enaki proizvodnji toplote proizvede več el. energije. Tehnologije uporabe zemeljskega plina dajo ob enaki proizvodnji toplote do 3 krat več el. energije. Slika 3.2: Pokrivanje dnevne konice el. energije [17] Slika 3.3: Pokrivanje nočnih potreb po el. energiji [17] - 9-
3.6 Povečanje proizvodnje električne energije iz toplotne moči iz soproizvodnje Soproizvodnja toplotne in električne energije je s stališča energetskega izkoristka najboljša oblika izkoriščanja pretvorbe energije. Izkoristki v termoelektrarnah dosežejo od 30% (npr. klasične premogovne elektrarne v Sloveniji) do največ 50 % (sodobne plinsko parne elektrarne), v so-proizvodnji je izkoristek goriva od 80 do 90 %, pri čemer je do polovice koristne energije električna energija, ostalo pa toplotna. Ocenjuje se, da je za ogrevanje v bivalnem okolju smiselno 90 % letne potrebne toplotne energije proizvesti s soproizvodnjo, ostalo pa iz vršnih kotlovnic. Cilj ReNEP je podvojiti proizvodnjo el. energije iz soproizvodnje z 800 GWh leta 2000 na 1600 GWh do leta 2010. To vključuje tudi povečanje proizvodnje el. energije iz soproizvodnje v večjih sistemih daljinskega ogrevanja od okoli 400 na 800 GWh. Skladno z ReNEP bo RS kvalificirano proizvodnjo električne energije, to je proizvodnjo iz OVE, odpadkov in iz soproizvodnje z nadpovprečno visokim izkoristkom spodbujala z ugodnimi odkupnimi cenami. Z izvedbo PPE se proizvodnja el. energije iz soproizvodnje v TE-TOL poveča približno za dvakrat. Glede na trenutni delež TE-TOL v skupni proizvodnji, ki se giblje med 35 in 40 % (330 GWh letno), se bo delež najmanj ohranil, če ne občutno povečal. Ohranila se bo tudi soproizvodnja toplotne energije. Hkrati bo upoštevana ugotovitev glede uvajanja zemeljskega plina kot najbolj razširjenega goriva za so-proizvodnjo, ki daje najvišji izkoristek pretvarjanja energije. 3.7 Doseganje s predpisi zahtevanih izkoristkov proizvodnje Direktiva 96/61/ES o celovitem preprečevanju in nadzorovanju onesnaževanja (IPPC) opredeljuje uporabo najboljše tehnologije. V povezavi z njo BREF LCP podaja BAT izkoristke za obstoječe in za nove enote. TE-TOL z obstoječo premogovno tehnologijo kot soproizvodnja električne in toplotne energije mora dosegati neto izkoristek od 75-90 %. BAT izkoristek za novo enoto PPE-TOL mora biti več kot 38 % za plinsko parni proces brez dodatnega zgorevanja v utilizatorju za električni del in 75 do 85 % za skupni izkoristek, kar bo nova naprava omogočala. Glede soproizvodnje z visokimi izkoristki (Direktiva 2004/8ES) lahko navedemo, da je v letu 2005 prihranek primarne energije znašal več kot 18,2 %, kar je več od mejne vrednosti - 10-
10%, ki jo navaja 11. točka Direktive 2004/8/ES. Poleg tega TE-TOL izpolnjuje tudi pogoj iz priloge II omenjene Direktive, ki določa celotni izkoristek za so-proizvodne naprave tipa protitlačne turbine najmanj 75 %. TE-TOL je v letu 2005 dosegla 80,3 % izkoristek. 3.8 Usmeritve in strategije EU in RS ter usklajenost PPE z njimi Čeprav se obdobje Kjotskega protokola izteče šele leta 2012 je Evropska unija v prvih mesecih 2007 okrepila svoje prizadevanje na področju energije in podnebnih sprememb. Komisija je predložila celovit paket predlogov, ki zahtevajo velik napredek na področju evropske zavezanosti pri omejevanju globalnih podnebnih sprememb. Januarja 2008 je Evropska komisija sprejela obsežni zakonodajni podnebno energetski paket, s katerim želi ukrepati proti podnebnim spremembam in spodbujati rabo obnovljive energije. Zakonodajni ukrepi pomenijo podroben načrt za 20 odstotno zmanjšanje izpustov toplogrednih plinov, 20 odstotkov višjo energetsko učinkovitost in 20 odstotno povečanje deleža obnovljivih virov in deleža bio goriv na 10 odstotkov do leta 2020. Po letu 2012 bo v EU veljal enotni načrt za trgovanje z izpusti toplogrednih plinov in določeno bo število emisijskih kuponov na evropski ravni, ne več na ravni držav članic. Elektroenergetski sektor se bo leta 2013 moral soočiti s kupovanjem vseh potrebnih kuponov na dražbi. Pravila, na podlagi katerih bo potekalo trgovanje z emisijskimi kuponi še niso znana. Visoka učinkovita so-proizvodnja, ki prinaša v energetskem sektorju največje koristi predvsem v zmanjševanju emisij CO 2, kar opredeljuje Direktiva 2004/8/ES, naj bi po sedaj še neveljavnih informacijah dobila brezplačne emisijske kupone leta 2013 v takšni količini, kot jih je imela v letu 2005 za proizvodnjo toplote, v kateri je bil prihranek energije večji kot 10 %. Ta količina se do leta 2020 linearno zmanjšuje do 80 % količine v letu 2013. Leta 2013 naj bi po sedaj znanih informacijah bila cena emisijskega kupona 39 EUR/tono CO 2. Kako bo z brezplačnimi emisijskimi kuponi od leta 2013 do leta 2020 ostaja odprto vprašanje. - 11-
4 ANALIZA TRŽNIH MOŽNOSTI 4.1 Analiza trga daljinske toplote Najbolj značilno za daljinski sistem ogrevanja mesta Ljubljane je napajanje sistema z dveh lokacij : iz toplarne v Šiški (Javno podjetje Energetika - J.P.E.) in iz toplarne v Mostah (TE- TOL). Viri na teh lokacijah so v osnovi različni. V Mostah je to tehnologija, ki kot osnovno gorivo uporablja premog in proizvaja toploto - vročo vodo in tehnološko paro - v soproizvodnji skupaj s proizvodnjo električne energije. V toplarni v Šiški je eden od virov za proizvodnjo toplote so-proizvodnja s plinsko turbino, kurjeno z zemeljskim plinom. Vroča voda oziroma tehnološka para se proizvaja v pasu predvsem zaradi potreb v Ljubljanskih mlekarnah (tehnološka para), viški se plasirajo v daljinski sistem ogrevanja mesta. Drugi viri so vršni viri kot vročevodni kotli, kurjeni z zemeljskim plinom. Ti obratujejo izključno ob morebitnih izpadih proizvodnje v Mostah ali v primeru ekstremno nizkih temperatur. Kot posledica razlik med viri v Šiški in v Mostah je precej različna lastna cena toplote gibljiv del cene, ki trenutno znaša : Vršni viri v J.P.E., ki kot gorivo uporabljajo zemeljski plin - 36,3 /MWh Viri kogeneracije v TE-TOL, ki kot gorivo uporabljajo premog - 13,5 /MWh - 12-
RAST PROIZVODNJE VROČE VODE 1.400.000 1.200.000 MWh 1.000.000 800.000 600.000 400.000 TE TOL TOŠ SKUPAJ 200.000 0 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 LETA Slika 4.1: Rast proizvodnje vroče vode v mestu Ljubljana [4] Dispečiranje virov v sistemu posledično teži k temu, da se viri v Mostah izkoriščajo čim bolj, koliko je le možno. Z napredovanjem sistemov vodenja ter s povečevanjem razlik v lastni ceni, se je z leti povečeval delež proizvodnje v Mostah, kot kaže spodnji diagram na sliki 4.1. Druga pomembna karakteristika sistema je velika razlika v odjemu med zimskim in poletnim režimom obratovanja (slika 4.2). Ta razlika (do osemkratna) je predvsem posledica zunanjih temperatur. Poletna poraba poleg odjema tehnološke pare za potrebe industrijskih porabnikov predstavlja le še sanitarna vroča voda za gospodinjstva. Zaradi majhnega poletnega odjema so energetski izkoristki predvsem v virih v Mostah slabši kot bi lahko bili ob večjem odjemu. - 13-
OBRATOVANJE DALJINSKEGA SISTEMA 2020 MW 500,0 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 1 18 35 52 69 86 103 120 137 154 171 188 205 222 239 256 273 290 307 324 341 358 dnevi leta VROČA VODA TEHNOLOŠKA PARA TOPLOTA SKUPAJ Slika 4.2: Obratovanje sistema skozi celo leto [5] Značilnost je tudi poraba tehnološke pare. Viri v Šiški pokrivajo industrijske porabnike v njihovi okolici (LEK, Standard, Ljubljanske mlekarne), viri v Mostah pa industrijske porabnike (Julon, BTC, KC). Sistem oskrbe s tehnološko paro v Mostah je precej večji od tistega v Šiški, sistema pa nista povezana in zaradi relativno večjih izgub prenosa tudi v bodoče ni pričakovati povezave. Karakteristika teh sistemov je v upadanju odjema, kot posledica racionalizacij in varčevanj, kar kaže spodnji diagram na sliki 4.3. Vse te karakteristike napeljuje na interes TE-TOL po povečevanju porabe toplote, predvsem v poletnem obdobju. - 14-
RAST PROIZVODNJE TEHNOLOŠKE PARE MWh 200.000 180.000 160.000 140.000 120.000 100.000 80.000 60.000 40.000 20.000 0 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 leta Slika 4.3: Rast - upad proizvodnje tehnološke pare od leta 1980 [4] Glede na pričakovano povečano intenzivnost gradnje stanovanjskih in poslovnih objektov bi lahko pričakovali velik porast toplote v naslednjem obdobju. Vendar je hkrati potrebno pričakovati tudi zmanjšano porabo glede uvajanja ukrepov učinkovite rabe energije, kjer ima sistem daljinskega ogrevanja mesta tudi še določene rezerve. Tako v pogledu toplotne zaščite stavb kakor v pogledu optimizacije sistema prenosa vroče vode. Rast porabe toplote, kakor je upoštevana v tem dokumentu je dana s strani J.P. Energetika za obdobje do leta 2020, po tem obdobju pa je rast ocenjena, kot nekoliko bolj umirjena (slika 4.4). - 15-
Rast porabe toplote v sistemu daljinskega ogrevanja v Ljubljani 1.700.000 1.650.000 1.600.000 Qogt+Qpara [MWh t ] 1.550.000 1.500.000 1.450.000 1.400.000 1.350.000 1.300.000 1.250.000 1.200.000 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 leto Slika 4.4: Rast porabe toplote za sistem daljinskega ogrevanja do leta 2040 [5] 4.2 Analiza trženja hladu Namen trženja hladu je uporaba toplotne energije za ohlajevanje prostorov ali hlajenje v tehnološkem procesu s pomočjo absorpcijskih hladilnih agregatov in služi kot nadomestilo pripravi hladu z električnimi kompresorskimi hladilnimi agregati. Proizvodnja hladu lahko poteka lokalno pri posameznih porabnikih hladu s pomočjo tople vode ali pare iz daljinskega sistema ali centralno v TE-TOL. Centralna priprava hladu zahteva še distribucijo hladu do posameznih porabnikov. Absorpcijsko hlajenje je smiselno za izrabo odpadne toplote iz industrijskih procesov, pri večjih proizvajalcih toplotne in električne energije, kot tudi pri izkoriščanju odpadne toplote iz sistemov soproizvodnje in sežigalnic odpadkov. Pospešeno uvajanje hlajenja z električnimi kompresorskimi napravami povzroča izrazito povečevanje koničnih električnih moči in lahko v primeru izrazito vročega vremena ogroža zanesljivost delovanja elektroenergetskega sistema. - 16-
Bistvene prednosti hlajenja s toploto pred klasičnimi lokalno načrtovanimi sistemi hlajenja so: Višji energetski izkoristki v primerjavi z večjim številom manjših enot Boljša zaščita okolja, manjša uporaba toplogrednih plinov Kvalitetnejši nadzor nad napravami pri obratovanju in vzdrževanju Ekonomičnost obratovanja z manjšimi stroški za hlajenje prostorov Možnost planiranja za priključitev na daljinsko hlajenje/ogrevanje Zmanjšanje priključne - konične električne moči V primeru izgradnje sistema daljinskega hlajenja pa še: Z akumulatorjem hladne vode je možno povečati energetsko učinkovitost sistema Prihranek na prostoru za postavitev hladilne postaje pri porabnikih (predvsem pri velikih poslovnih in trgovskih centrih, kjer želimo pridobiti kvaliteten prostor in zmanjšati vplive hrupa in probleme s hladilno vodo) Analiza potencialnih porabnikov toplotne energije za hlajenje se osredotoča na porabnike hladu, ki se nahajajo v bližini lokacije TE-TOL - v BTC in okolici, Julon in Letališka cesta, ki sedaj za hlajenje uporabljajo kompresorske sisteme na elektriko. Na osnovi razgovorov z velikimi porabniki hladu - BTC, Spar (City Park) in Julon, pridobljenih podatkih o inštaliranih hladilnih močeh oz. agregatih in izdelane ocene za nekatere bodoče porabnike (perspektiva), za katere je načrtovana izgradnja na območju kompleksa BTC in ob Letališki cesti, ugotavljamo, da bi takoj na začetku uporabniki potrebovali maksimalno 24.000 kw hladilne moči, ob širjenju pozidanih območij v bližini pa nekje do leta 2019 že 39.000 kw oziroma ob upoštevanju faktorja istočasnosti porabe 34.000 kw hladilne moči. Med porabniki bi bil največji Julon, ki ima odjem 3 MW tudi pozimi, poleg njega pa še BTC in City Park. Uvajanje absorpcijskega hlajenja pomeni za TE-TOL povečanje proizvodnje toplote predvsem v poletnem času, ko so potrebe po hladu največje. Takrat je odjem toplote najmanjši, zato je velik del proizvodnih zmogljivosti v tem času neizkoriščen in se lahko izkoristi za proizvodnjo hladu. Trenutna proizvodnja toplote in pare v poletnem času znaša do 40 MW. Za proizvodnjo hladu z absorpcijskimi hladilnimi napravami bi potrebovali v - 17-
povprečju do 30 MW dodatne toplote. Način obratovanja TE-TOL v poletnem času je odvisen od trenutnih razmer, predvsem cene elektrike ter omejitve toplotne emisije v Ljubljanice zaradi zmanjšanega pretoka. Če bi proizvodnja elektrike ostala enaka, bi se povečal skupni izkoristek naprav, saj bi se večji del elektrike proizvedel v so-proizvodnji s toploto in s tem zmanjšala toplotna emisija v rečno vodo. Če pa bi se lahko zaradi dovolj velikega pretoka reke ohranil enak delež kondenzacijske proizvodnje, bi se lahko povečala proizvodnja elektrike v času največje dnevne konice. V primeru obratovanja plinsko parne elektrarne je povečanje električne moči zaradi večje proizvodnje toplote trikrat večje kot pri premogovnih blokih. Tako bi lahko PPE-TOL obratovala s polno močjo plinske turbine in do 30 MW večjo proizvodnjo elektrike v praktično protitlačnem režimu. MESEČNA HLADILNA OBREMENITEV 40 35 33,94 MW max inštalirano III. KONČNA FAZA 30 31,16 MW max FAZA II II. FAZA MOČ [MW ] 25 20 22,3 MW max FAZA I I. FAZA 15 10 5 3 MW JULON 0 jan feb mar apr maj jun jul avg sep okt nov dec Slika 4.5: Letna poraba hladu [6] Na diagramu(slika 4.5), kjer je prikazana letna poraba hladu, so opredeljene tudi faze gradnje sistema daljinske oskrbe. Faze se nanašajo na širjenje centralne strojnice za proizvodnjo hladu. Pričakovati je, da bi se faze izgradnje zaključevale v letih 2012-2014 do doseganja končne porabe v letu 2019. - 18-
Povečana toplotna poraba zaradi trženja hladu, ki je upoštevan v izračunih ekonomske upravičenosti investicije PPE-TOL, ni upoštevan. Razlogov je več, posledično pa je teže napovedovati začetek gradnje: nejasni proceduri sprejemanja investicijske odločitve, ki je v tem primeru zahtevna in ocenjena na 15 mio EUR, poenotenju pri izdelavi metodologije oblikovanja prodajne cene hladu, še ne jasnih stališč mesta in interesov urbanizacije z vidika zagotavljanja komunalne infrastrukture tega področja. Ne glede na to da ta segment ni vključen v obdelave, bi trženje hladu in posledično povečevanje porabe toplote dodatno izboljšalo ekonomske pokazatelje upravičenosti investicije PPE-TOL, saj bi se učinkovitost postrojenja zaradi dodatne proizvodnje izključno v soproizvodnji znatno povečala. 4.3 Analiza trga električne energije, zemeljskega plina, in premoga 4.3.1 Evropski trg z električno energijo Od začetka 90. let se v svetu uveljavlja gibanje za širšo komercializacijo električne energije, oziroma za nadomeščanje monopolnih, vertikalno integriranih podjetij z bolj konkurenčno strukturo oskrbe. Utemeljitev za spremembe se je opirala na predpostavko, da bo konkurenčni trg z električno energijo prispeval k cenejši in kakovostnejši oskrbi. Dejanski razlogi za spremembe vključujejo tudi interes kapitala, da se bolj uveljavi na tem področju, čeprav je že dotlej v mnogih državah bila oskrba z električno energijo poverjena zasebnim podjetjem. 4.3.2 Cene električne energije Z razvojem enotnega trga električne energije v EU mednarodne cene bistveno bolj vplivajo na cene električne energije v Sloveniji kot so v preteklosti in so zelo pomemben parameter odločanja v energetiki (porabnikov in proizvajalcev električne energije) - trg električne energije je zanje bistveno širši kot prej. Pri cenah električne energije moramo upoštevati, da se večina električne energije dobavlja iz lastne proizvodnje dobaviteljev ali po večletnih pogodbah, manjši del pa na sprotnem trgu. Stroški proizvodnje so lahko dokaj stabilni, tržne cene pa so izpostavljene številnim faktorjem, ki povečujejo gibljivost cen. - 19-
Ker električna energija kot blago ni homogena (proizvodni viri so prilagojeni dinamičnim značilnostim povpraševanja), ne govorimo o enotni ceni, temveč o cenah različnih produktov (npr. cene pasovne in vršne energije). Jedrske elektrarne in termoelektrarne so primerne za osnovni (pasovni) del diagrama porabe, za pokrivanje konic odjema so primernejše akumulacijske hidroelektrarne in plinske elektrarne. V srednjem, trapeznem obratovanju je konkurenca med elektrarnami, ki so usposobljene za dnevni zagon in ustavitev, in elektrarnami, ki učinkovito delujejo z manjšo močjo ponoči in polno močjo v dnevnem času. Trapezni del lahko pokrivamo tudi s črpalnimi elektrarnami, ki so ponoči porabnik električne energije, podnevi pa proizvajalec. Pretočne hidroelektrarne z majhno akumulacijo, kakršne imamo v Sloveniji, lahko včasih pokrivajo spremenljivi del obremenitve v času večjih obremenitev. 4.3.3 Kratkoročne projekcije Kratkoročno bodo za Slovenijo relevantne cene električne energije v JV Evropi, ter struktura in zadostnost zmogljivosti na tem območju. Referenca za kratkoročne prihodnje cene električne energije je trg standardiziranih terminskih pogodb na borzi. Borzne cene bodo, in morajo vplivati na odločitve odjemalcev in dobaviteljev. Za slovenski trg je še vedno referenčna borza v Leipzigu (European Energy Exchange EEX), vendar električno energijo dobavljeno v Slovenijo obremenjujejo pogosto visoki stroški prenosa, nastali ob dodeljevanju prenosnih kapacitet zaradi ozkih grl. Na EEX se trguje za obdobje 6 let vnaprej, vendar je trg zadostno likviden le za dve do tri leta vnaprej. Terminski trg se zelo ravna po stanju na kratkoročnem (dnevnem) trgu, kar omejuje njegovo napovedno vrednost za daljše obdobje. Kratkoročno bodo na tržne cene električne energije vplivala tudi pričakovanja glede zadostnosti in strukture proizvodnih virov na območju jugovzhodne in centralne Evrope. V celotnem omrežju ter tudi v območjih centralna Evropa in jugovzhodna Evropa so še predvideni presežki virov nad povpraševanjem. V začetku obdobja 2009-2020, ki ga zajema zadnje poročilo UCTE, bodo zmogljivosti predvidoma zadostne, zlasti pa, če bo zaradi gospodarske krize rast porabe zastala. Proti koncu obdobja se presežek zmogljivosti manjša, če ne bodo zgrajene dodatne zmogljivosti v načrtovanem obsegu. 4.3.4 Dolgoročne projekcije cen Z novimi prenosnimi zmogljivostmi, ki bodo odstranile»ozka grla«, se bodo postopoma izenačile tudi tržne cene električne energije na skupnem trgu EU, predvidoma šele po letu 2020. Dolgoročno bodo cene, ob predpostavki dobro delujočega trga, konvergirale k - 20-
dolgoročnim mejnim stroškom proizvodnje zadnje elektrarne v sistemu. V vlogi zadnje elektrarne bodo v naslednjih desetletjih še vedno plinske elektrarne z visokim izkoristkom, to je s plinsko-parnim krožnim procesom (PPE). Ni realno pričakovati dovolj obsežne gradnje elektrarn z nižjimi stroški obratovanja. Po ocenah EU bo za pasovno proizvodnjo električne energije najbolj konkurenčna proizvodnja električne energije iz jedrske energije, premoga in zemeljskega plina. Mejni stroški se bodo izenačili s stroški za proizvodnjo električne energije v PPE, ki bo predvidoma znašala 55 /MWh (tabela 4.1). Tabela 4.1: Stroški proizvodnje Stroški proizvodnje [ /MWh] Gorivo in tehnologija Leto 2005 Leto 2030* Zemeljski plin, kombiniran krožni proces 35 45 40 55 Črni premog, z razžvepljanjem 30 40 45 60 Jedrska energija, lahkovodni reaktor 40 45 40 45 4.3.5 Evropski trg z zemeljskim plinom Zaloge: Svetovne zaloge zemeljskega plina znašajo 177.360 mrd m 3.. Dokazane zaloge se od leta 1980 povečujejo s povprečno letno stopnjo 3,4 % (leta 1987 so znašale 70.000 mrd m 3 in zadoščajo za nadaljnjih 60 let proizvodnje). Ocenjuje se, da je skupaj z neodkritimi zalogami konvencionalnih virov zemeljskega plina za 130 let. Na Bližnji vzhod odpade dobrih 41 % dokazanih rezerv (73.000 mrd m 3 ), na Evropo in Evrazijo slabih 34 % (59.000 mrd m 3 ), preostalih 25 % dokazanih rezerv pa si razdeli preostali svet. Zaloge so skoncentrirane v sedmih državah, vse preostale razpolagajo z manj kot 2 % dokazanimi svetovnimi zalogami, največ v Rusiji (27 %), ter v Perzijskem zalivu (36 %, od tega Katar in Irak vsak s po 15 % svetovnih rezerv). Te tri države skupaj torej razpolagajo s skoraj 60 % vseh svetovnih zalog zemeljskega plina. Od celotnih svetovnih zalog zemeljskega plina se dobra polovica (okoli 90 trilijonov m 3 ) nahaja na razdaljah, ki omogočajo dobavo v Evropo po plinovodih. V tem delu sveta je zalog za okoli sto let dobav, celo pri obsegu, ki je predviden za leto 2030. Upoštevati pa je treba, da bodo za te zaloge zemeljskega plina konkurirali tudi drugi. Glavni dobavitelji zemeljskega plina za EU bodo proizvodnjo v bližnji prihodnosti lahko povečali. Pričakuje se krepitev vloge dobaviteljev iz Perzijskega zaliva (najpomembnejši Katar) in Afrike (Libija, Egipt in Nigerija) v EU v naslednjih dvajsetih letih. Kot novi potencialni dobavitelji - 21-
zemeljskega plina EU pa se lahko pojavijo Angola, Azerbajdžan, Iran, Irak, Jemen in Venezuela. Novi in dosedanji dobavitelji lahko zagotovijo v letu 2030 potrebnih 700 mrd m 3 zemeljskega plina. EU uvaža 60 % bruto porabe zemeljskega plina, od tega 38 % iz Rusije, 25 % Norveške, 16 % Alžirije in iz drugih držav (večinoma kot utekočinjen zemeljski plin - UZP) - Nigerije, Egipta, Libije in Katarja. Kljub temu so možnosti nadaljnjega uvajanja raznovrstnosti energentov za EU močno omejene. Delež lastne proizvodnje EU se iz leta v leto zmanjšuje. Do leta 2020 se tako pričakuje 73 %,do leta 2030 pa 83 % odvisnost EU od uvoza tega energenta. 4.3.6 Mednarodne povezave V zadnjih petnajstih letih se je uvoz zemeljskega plina v EU skoraj podvojil. Večina zemeljskega plina, več kot 85 % uvoza, poteka preko plinovodnega omrežja, rast uvoza pa je občutno prispevala h konstantnemu posodabljanju in razvoju prenosne infrastrukture, saj se je razpoložljivost prenosnih zmogljivosti gibala med 19 % in 30 % (v povprečju 25 %) glede na zmogljivost prenosnih poti. Cilji EU za varnost preskrbe in solidarnost pri preskrbi z energijo oziroma zemeljskim plinom so spodbujanje razvoja infrastrukture, ključne za energetske potrebe EU. Kot celota ima EU relativno raznoliko dobavo, vendar pa je veliko držav članic pretežno odvisnih od posameznega dobavitelja zemeljskega plina. Slika 4.6: Evropsko plinovodno omrežje in načrtovane nove oskrbovalne poti [8] - 22-
Slika 4.7: Južni koridor oskrbovalne poti z zemeljskim plinom [8] Načrtovane so pomembne nove plinovodne povezave EU z viri, med njimi sta za Slovenijo najbolj relevantna zadnja dva: ( slika 4.6 in slika 4.7) TGI: povezava Kaspijski bazen Italija, čez Turčijo/Grčijo, letna zmogljivost 11,5 mrd m 3 zemeljskega plina (EU sofinancira s 100 milijoni evrov); GALSI: povezava Alžirija Italija (Livorno), letna zmogljivost 8 10 mrd m 3 zemeljskega plina; Severni tok: povezava Rusija Nemčija, letna zmogljivost 2 27,5 mrd m 3 zemeljskega plina; (sofinanciranje EU); Nabucco: Kaspijski bazen Avstrija/Italija, čez Turčijo, letna zmogljivost 31 mrd m 3 zemeljskega plina; (EU sofinancira projekt s 250 milijoni evrov); Južni tok (South Stream): povezava Rusija Italija/Avstrija, letna zmogljivost 31 mrd m 3 zemeljskega plina. - 23-
Komisija je izpostavila kot posebno pomemben projekt plinovod (južni plinski koridor) iz kaspijskega bazena in na Bližnjem vzhodu, ki je znan kot»nabucco«. Ta projekt je potencialno pomemben tudi za Slovenijo, saj prinaša nov vir v našo bližino. Številni načrtovani novi projekti (tako transportni plinovodi kot terminali UZP) potrjujejo, da je trg zemeljskega plina EU izredno zanimiv. Pričakuje se povečanje porabe in uvoza zemeljskega plina. Zmogljivosti plinovodov in število dobaviteljev v EU je že tolikšno, da bo v kratkem času nastalo tržišče z možnostjo različnih dobavnih opcij, vključno s trenutnimi (spot) nakupi. Vsaj v obdobju od leta 2010 lahko pričakujemo bolj prožno trgovanje tudi v naši bližini. Pri gradnji in obratovanju projekta Nabucco bodo po zagotovilih projektnega konzorcija veljala evropska pravila odprte in pregledne uporabe energetske infrastrukture. Konkurenčnost bo projekt Nabucco spodbujal s tem, da bo samo 50 odstotkov zmogljivosti rezerviranih za partnerje v projektu, preostala zmogljivost pa bo na razpolago za druge zainteresirane. Preglednost bo zagotovljena tako, da bodo enaki pogoji veljali za vso zmogljivost, ki se bo dodeljevala na enem mestu. Ker bo 10 odstotkov zmogljivosti rezerviranih za kratkoročne pogodbe, se bo izboljšala likvidnost sprotnih trgov. Višje cene zemeljskega plina ustvarjajo pogoje za dobavo plina s tankerji, kot UZP. Pri transportu UZP so dragi terminali, zlasti utekočinjanje. Nekako do 4.000 km je transport zemeljskega plina po plinovodih cenejši, če gre za kopenski plinovod, v primeru podvodnega plinovoda pa je ekonomska razdalja manjša. Obe vrsti transporta pa sta ekonomsko občutljivi na obseg. Komisija je uvrstila UZP med pomembne vire pri zagotavljanju likvidnosti in raznolikosti trgov z zemeljskim plinom v EU. To je zlasti pomembno za države članice, ki so trenutno pretežno odvisne od enega samega dobavitelja zemeljskega plina. Za leto 2009 bo Komisija ocenila stanje na globalnem trgu UZP in ugotovila vrzeli ter nato predlagala»akcijski načrt za utekočinjeni zemeljski plin«. Predvidena je vzpostavitev oskrbe z utekočinjenim zemeljskim plinom za zagotavljanje zadostne zmogljivosti UZP, ki obsega objekte za utekočinjanje v državah proizvajalkah ter terminale za UZP in ponovno uplinjenje. Zmogljivosti UZP morajo biti na voljo vsem državam članicam, bodisi neposredno ali prek drugih držav članic na podlagi solidarnostnega sporazuma. Čeprav je pri UZP gospodarnost dobav manj odvisna od razdalje, se kaže cepitev svetovnega trga na Atlantski in Pacifiški bazen. UZP z Bližnjega Vzhoda bo lahko konkuriral - 24-
na obeh delnih trgih. EU se bo oskrbovala z UZP pretežno iz Atlantskega bazena. Predvidenih 115 milijard m 3 letnega uvoza okoli leta 2020 je povsem dosegljivo. Slovenija bi se z UZP oskrbovala posredno, iz Italija ali Hrvaške, saj se zdi kratka slovenska obala manj primerna za izgradnjo sprejemnega terminala, čeprav je bil že predstavljen tudi predlog izgradnje terminala v Kopru, ki bi s pripadajočim tranzitnim plinovodom predstavljal strateško prednost. Skladno z načrti širitve obstoječih in postavitve novih terminalnih zmogljivosti naj bi se v nekaj naslednjih letih celotna zmogljivost UZP terminalov v EU močno povečala in dosegla skoraj 200 mrd m 3 v letu 2010 oz. preko 380 mrd m 3 do leta 2030. Za Slovenijo so relevantni načrtovani terminali v Italiji v Panigaglii (širitev zmogljivosti), Brindisiju, Livornu in Rovigu (v izgradnji), Porto Empedoclu, Tarantu, Trstu, Trbižu, Priolu, Gioia Tauru in San Ferdinandu (načrtovani), na Hrvaškem na Krku (v načrtu) in morebitni terminali v Sloveniji. Vsekakor je treba upoštevati, da nekateri načrti ne bodo realizirani oz. bo prišlo do zamikov pri terminskih načrtih. 4.3.7 Cene zemeljskega plina Po predvidevanjih Mednarodne agencije za energijo (Svetovna energetska predvidevanja - WOE08) bo zemeljski plin do leta 2030 v primerjavi z nafto nekoliko pridobil na konkurenčnosti. Povezava med cenami nafte in zemeljskega plina ostaja močna: neposredna z dolgoročnimi pogodbami za dobave plina, vezanimi na svetovne cene nafte in posredna s konkurenco med gorivoma pri končnih porabnikih in proizvajalcih električne energije. Zaradi povezave s ceno nafte tudi razlike med regionalnimi trgi zemeljskega plina ostajajo majhne kljub temu, da trgovanja med regijami ni veliko. Referenčni scenarij WEO08 predvideva, da se bodo visoke cene iz leta 2008 do leta 2010 nekoliko znižale, med 2010 in 2030 pa ponovno povečale za 22 %, v istem obdobju pričakujejo 27 % povečanje cene nafte. Projekcija WOE 08 je bila pripravljena v času pregrevanja gospodarstva, vendar naj bi bilo znižanje cen zaradi finančne krize zgolj prehodno, po letu 2015 pa so ponovno pričakovane visoke cene energentov. 4.3.8 Trg premoga Glede na okoljevarstvene in tehnološke zahteve, povezane s premogom, primernim za obratovanje kurilnih naprav do sedaj, se je, kot najprimernejši energent, izkazal premog s sledečimi karakteristikami: - 25-
spodnja kurilna vrednost med 18,8 GJ/mt in maksimalno 21 GJ/mt, minimalna skupna vlaga nad 25 %, pepel do 4 %, hlapne snovi nad 30 %, žveplo do 0,3 %, indeks mlevnosti premoga (HGI) min 45. Za najustreznejšega se je izkazal premog iz Indonezije, ki v celoti izpolnjuje zgoraj navedene zahteve, zato ga je TE-TOL začel uvažati že leta 1993. V tem času se je ta premog izkazal za zelo primernega za kurjenje, saj zelo dobro izgoreva, ima zelo malo žlindre in ne zahteva odžvepljevalnih naprav. Zaradi zelo majhne količine pepela in jalovine so tudi stroški odvoza in deponiranja le-teh minimalni. V celotnem obdobju uporabe omenjenega premoga so bile dobave vedno zelo zanesljive in nikoli ni prihajalo do izpadov. Zanesljivost dobav bo TE-TOL tudi še naprej zagotavljal s sklepanjem dolgoročnih pogodb z dobavitelji premoga. Iz analiz, ki jih, na podlagi podatkov različnih mednarodnih institucij, izvajamo v TE- TOL, je razvidna tendenca naraščanja cen vseh energentov. Poleg naraščanja cen premoga in ladijskih prevozov, hkrati naraščajo tudi cene plina in nafte, pri čemer je premog še vedno najcenejši energent. Predvidevamo, da bo cena premoga še naprej naraščala, kar smo upoštevali tudi v naših investicijah. Ne glede na stalno rast cen premoga, s sklepanjem dolgoročnih pogodb z dobavitelji premoga zagotavljamo, da se cene premoga, ki ga uvaža TE-TOL na kratki rok ne spreminjajo. Tako bodo cene, dogovorjene v letu 2006 ostale aktualne do sredine leta 2009. Zaradi dviganja cen premoga bo v naslednjem pogodbenem obdobju med letoma 2009 in 2012 cena premoga znašala 99,95 USD/mt. S sklepanjem dolgoročnih pogodb skušamo zagotavljati relativno stabilnost poslovanja glede na cene energentov na prostem trgu. Iz slike 4.8 (cena v USD/mt, kurilna vrednost 28,05 GJ/mt) je razvidno kako so cene od leta 2006 strmo naraščale, medtem ko je TE-TOL kupoval premog po nespremenjeni ceni. - 26-
Slika 4.8: Cene energentov na prostem trgu [7] 4.4 Analiza trženja sistemskih storitev za potrebe SOPO Pod sistemske storitve spadajo: primarna, sekundarna in terciarna regulacija, regulacija napetosti (proizvodnja jalove energije) ter zagon elektrarne iz brez napetostnega stanja (black start). TE-TOL trenutno sodeluje v vseh treh regulacijah (primarna 2% nazivne moči turboagregatov, sekundarna ± 3 MW, terciarna 10 MW), pri regulaciji napetosti v obsegu nazivne jalove moči turbogeneratorjev, sama pa se brez zunanje napetosti ne more zagnati. Za navedene sistemske storitve smo v zadnjih letih iztržili okoli 700.000 EUR na leto. Vse sistemske storitve razen trenutno primarne regulacije so tržna kategorija, kar z vzpostavljanjem konkurence v slovenskem prostoru postaja vedno bolj izrazito. Razgovori so potekali tudi v smeri komercializacije primarne regulacije, vendar spreminjanje oz. komercializacija osnovnih tehničnih postulatov elektroenergetskega sistema poteka počasi, kar je iz vidika zanesljivosti dobav celo zelo zaželjeno. ELES (SOPO) je izrazil tudi interes po brez napetostnem zagonu elektrarne, ker je njena lokacija ob samem centru odjema (mesto Ljubljana) vendar za enkrat to tehnično ni mogoče oz bi potrebovali prevelik agregat za zagon največjih elektromotorjev in ostale pomožne opreme kotla in turboagregata. Z izgradnjo PPE-TOL se poveča nazivna električna moč za 100 MW, proporcionalno temu pa tudi jalova moč. To poveča potencial za proizvodnjo in trženje vseh treh regulacij delovne moči, potrebe po jalovi moči pa ostajajo za enkrat nespremenjene, saj SOPO z namenom vzdrževanja višine napetosti na dolgih radialnih vodih (napajanje notranjske in dolenjske pokrajine) vzdržuje visoko napetost na 110 kv nivoju v ljubljanskem bazenu, ki se - 27-
napaja preko RTP Beričevo in RTP Kleče. Investicija sama predvideva tudi postavitev agregata, ki bo omogočil brez-napetostni zagon (black start) plinske turbine in preko nje vse ostale elektrarne. Kot smo že povedali je želja s strani SOPO-ja po zanesljivih sistemskih storitvah vedno večja, saj dosedanji ponudniki zaradi raznih tehnoloških omejitev (nizki vodostaji hidroelektrarn, izpadi termoelektrarn ipd.) niso vedno dosledno izpolnjevali pogodbenih obveznosti, razpršenost ponudnikov - več manjših namesto enega velikega - pa v tem primeru pomeni zmanjšanje tveganja ob izpadu samo enega»sistemca«. Poleg tega se zanesljivost zakupa terciarne energije želi iz uvoza prenesti na domače proizvajalce; razlog sta prav tako zanesljivost dobav zaradi premajhnih prenosnih kapacitet in zaostrene tržne razmere - vsi izkoriščajo odvisnost oz. nesamostojnost posameznih subjektov (držav) v osnovni elektroenergetski proizvodnji kot tehnološki nadgradnji, ki jo predstavljajo sistemske storitve. - 28-
5 TEHNIČNO TEHNOLOŠKI OPIS PPE TE-TOL 5.1 Opis tehnologije S projektom PPE se predvideva postavitev plinske turbine, utilizatorja in nove parne turbine. Z novimi napravami bo zagotovljena nadaljnja nemotena oskrba mesta z ogrevno toploto in tehnološko paro, istočasno se bo v soproizvodnji proizvajala električna energija. Glede na stanje, ki ga je zagotavljal blok 2 bo nova PPE zagotavljala bistveno večjo električno moč ter večjo in bolj elastično proizvodnjo električne in toplotne energije. PPE bo zasnovana po najbolj sodobnih principih in bo tako dosegala maksimalne izkoristke najmodernejših tovrstnih objektov. Kot osnovno gorivo bo PPE kurila zemeljski plin (ZP), kot rezervno gorivo pa ekstra lahko kurilno olje. 5.2 Konfiguracija objekta in osnovni tehnični podatki PPE sestavljata plinska turbina moči 81 MW e s pripadajočim utilizatorjem in odjemnokondenzacijska parna turbina moči ca 66 MW e. Velikost parne turbine je tako zasnovana, da omogoča križno in paralelno obratovanje PPE z obstoječim kotlom bloka 2 ter z blokoma 1 in 3, oz. vzporedno obratovanje dveh enakih plinskih turbin z utilizatorjema v primeru kasnejše prigradnje še ene plinske turbine z utilizatorjem. Okvirne vrednosti, ki naj bi jih zagotavljalo novo postrojenje so: električna moč na pragu PPE je parne turbine 113 MW e skupaj plinska in pripadajoči delež poraba goriva (ZP) je 23.355 m 3 /h toplotna moč na pragu PPE znaša 75,5 MW th proizvodnja tehnološke pare za obstoječe porabnike na pragu PPE znaša 23 t/h pare oziroma 19 MW th - 29-
5.2.1 Plinska turbina podatki veljajo za pogoje ISO 2314 (temp. okolice +15 C; atmosferski tlak 1,013 bar; relativna vlažnost zraka 60 %) moč plinske turbine na sponkah generatorja (gorivo ZP) 75,9 MW e moč plinske turbine na sponkah generatorja (gorivo ZP, lokacija TE-TOL) 74,64 MW e kompresijsko razmerje kompresorja 15,6:1 izkoristek na sponkah generatorja 35 % poraba zemeljskega plina (H 48.667 kj/kg*) količina plinov na izstopu iz turbine temperatura izpušnih plinov 6,4875 kg/s 203 kg/s 603 C hitrost vrtenja plinske turbine 5.231 s -1 sestava izpušnih plinov (v volumskih %) za gorivo ZP N 2 74,7 O 2 12,75 CO 2 3,68 H 2 O 7,97 Ar 0,9 NOx ( v mg/nm 3 ) 30,8 5.2.2 Kotel na odpadno toploto (utilizator) tip / izvedba eno-tlačni / vertikalni maksimalni pretok dimnih plinov 220 kg/s temperatura dimnih plinov na vstopu 603 C temperatura dimnih plinov na izstopu (gorivo ZP) 100 C temperatura napajalne vode na vstopu v kotel 105 C - 30-
temp. omrežne vode na vstopu / izstopu kotla 70 / 120 C parametri pare na izstopu iz kotla: tlak 94 bar temperatura 525 C količina 30,5 kg/s premer dimnika 4 m višina dimnika 65 m * Kurilnost zemeljskega plina H=48.667 kj/kg (35.137 kj/nm 3 oz. 32.753 kj/sm 3 ) Utilizator je vertikalne izvedbe s svojo lastno jekleno nosilno konstrukcijo, medtem, ko ima kotlovnica svojo konstrukcijo. Med koto +5,50 in 20,00 m so nameščene ogrevalne površine za proizvodnjo pare, kjer se izpušni plini ohladijo na 130 C. Na vrhu utilizatorja so še ogrevalne površine za omrežno vodo, kjer se plini ohladijo na cca 100 C. Med koto +23,00 in 28,00 m se utilizator zoži in preide v dimnik. V tem delu utilizatorja so nameščeni dušilci zvoka, ki znižajo hrup iz plinske turbine na za okolje dovoljeno vrednost. Para, ki jo proizvede utilizator (94 bar, 525 C), je vodena po parovodu v obstoječi pogonski objekt TE-TOL, kjer se skupaj s paro iz premogovnega kotla 2 uporablja za pogon parne turbine in nato še za ogrevanje omrežne vode v toplotni postaji ter za oskrbo parnih porabnikov s paro. Parna turbina bo postavljena v obstoječi strojnici na mestu sedanje T2. Turbina bo postavljena na turbinsko mizo na koti +8,00 m. Obstoječi turbinski temelj na koti +/-0,00 m bo ustrezno rekonstruiran. Pod turbino se nahajajo dovodni cevovodi za paro ter cevovodi za odvod pare s protitlačnih odjemov pare iz turbine s pripadajočimi regulacijskimi in varnostnimi armaturami. Neposredno za oziroma pod NT delom turbine se bo nahajal kondenzator z navezavami na obstoječi primarni hladilni sistem z vodo iz Ljubljanice. - 31-
Na turbinski mizi sta za turbino postavljena še reduktor in električni generator (reduktor za turbine te velikosti običajno ni potreben, ker se turbina vrti z vrtljaji generatorja s 3000 min-1 in v tem primeru ni predviden). Parna turbina je projektirana za obratovanje v kombiniranem ciklusu, kar zahteva, da mora okrov, rotor in upravljalni sistem omogočati hitre spremembe obremenitev, kar pa naj ne zmanjšuje življenjske dobe turbine. Turbina je eno-krovna, večstopenjska, odjemno kondenzacijska s kondenzatorjem pod NT delom turbine. Glavni tok pare na turbino se dovaja preko kombiniranih zaporno regulacijskih ventilov, običajno nameščenih na sprednjem delu okrova turbine. Ohišje turbine je aksialno deljeno. Visokotlačni deli so uliti, nizkotlačni deli okrova pa so privarjeni na visokotlačni del. Zunanje površine turbinskega okrova so toplotno izolirane. Poleg izolacije je čez turbino poveznjen še okrov, ki ščiti izolacijo in zmanjšuje hrup postroja. Turbina ima en reguliran odjem pare za komunalne potrebe ogrevanja, en nereguliran potujoči odjem za industrijske in komunalne potrebe ogrevanja, ter tri neregulirane odjeme, ki so namenjeni za segrevanje napajalne vode kotla B2. Postrojenje je zasnovano tako, da lahko obratujeta plinska turbina in utilizator tudi v primeru, ko parna turbina ne obratuje. V utilizatorju proizvedena para se reducira v visokotlačni reducirno-hladilni postaji od parametrov 94 bar/525 C na 8,5 bar/270 C in nato v nizkotlačni reducirni postaji iz tlaka 8,5 na 2,5 bar. Para teh parametrov se uporabi za industrijsko potrošnjo pare, za ogrevanje omrežne vode v toplotni postaji in za lastno rabo TE-TOL. Cevovodi kondenzata, pare, hladilne vode in cevovodi gradbenih inštalacij, ki povezujejo obstoječi in novi GPO, potekajo po povezovalnem mostu. Trasa cevovodov med objektom PPE in obstoječo kemijsko pripravo vode KPV poteka po povezovalnem mostu, pod stropom kote 0,0 m obstoječega GPO in nato od izstopa iz kotlovnice bloka 3 po obstoječem povezovalnem jašku do KPV. 5.3 Razmestitev novih naprav Glavni objekti PPE bodo locirani na lokaciji nekdanjega prosto-zračnega stikališča. Mikrolokacija je zahodno od obstoječega transformatorskega platoju in severno od - 32-
obstoječega 110 kv stikališča. Parna turbina PPE bo v strojnici obstoječega glavnega pogonskega objekta (GPO) na lokaciji sedanje turbine Bloka 2. Za oskrbo z zemeljskim plinom bo postavljena merilno-regulacijska plinska postaja (MRP) v bližini obstoječega oljnega gospodarstva. Mikrolokacija je severozahodno od obstoječega objekta črpališča mazuta. Obstoječe pretakališče in skladišče mazuta se bo rekonstruiralo, tako da bo eden od rezervoarjev mazuta predelan za skladiščenje ekstra lahko kurilno olje. Dograjeno bo tudi novo črpališče za ekstra lahko kurilno olje. 5.4 Zgradba plinske turbine V zgradbi plinske turbine bodo locirani: plinski turboagregat, sprejemne postaje za gorivo in vsi pomožni sistemi nujni za varno delovanje plinskega turboagregata (sistem za zajem svežega zraka, vžigalni in zgorevalni sistem, sistem za hlajenje, oljni sistem za mazanje in upravljanje turbine, sistem za čiščenje kompresorja, dvigala, ). Zgradba plinske turbine je eno-nivojska, proti severu meji na industrijske železniške tire, proti vzhodu na obstoječi transformatorski plato in povezovalnem jašku toplovodnih povezav, z južne strani na zgradbo utilizatorja ter z zahodne strani na: kontejner za PLTmoč/zvezdišče/vzbujanje, transformatorja bloka in lastne rabe plinske turbine, električni kablovod I in II faze, prostor za II fazo izgradnje PPE in obstoječo cesto oz. ograjo TE-TOL. Med zgradbo plinske turbine in zgradbo utilizatorja ne bo komunikacije z notranje strani. Povezava plinske turbine s pripadajočim utilizatorjem bo preko izpušnega difuzorja. 5.5 Zgradba utilizatorja V zgradbi utilizatorja bodo locirani: eno-tlačni utilizator vertikalne izvedbe s pripadajočimi glavnimi sistemi in opremo (sistem deionata in kondenzata, cevovodi napajalnega sistema, sistemi za jemanje vzorcev in odsoljevanje), kontejnerji z jakotočno in MRU opremo plinske turbine in utilizatorja, oprema za prezračevanje PPE ter transportno osebno dvigalo. Zgradba utilizatorja je več-nivojska, proti severu meji na zgradbo plinske turbine, proti vzhodu na obstoječi transformatorski plato, z južne strani na diesel agregat, dnevni rezervoar - 33-
EL kurilnega olja in stikališče SF 6. Z zahodne strani meji na električni kablovod I in II faze in prostor za II fazo izgradnje PPE. Vodenje vseh procesov PPE-TOL bo iz komande, ki bo locirana v obstoječem komandnem prostoru TE-TOL. Povezava starega GPO in zgradbe utilizatorja bo na vzhodni strani po pohodnem povezovalnem mostu z instalacijskim povezovalnim jaškom. 5.6 Parna turbina Parna odjemno-kondenzacijska turbina bo v strojnici obstoječega GPO, in sicer, na mestu sedanje protitlačne turbine T2. Turbina in električni generator bosta postavljena na novo turbinsko mizo, obstoječi turbinski temelj bo ustrezno rekonstruiran. - 34-
6 ANALIZA LOKACIJE 6.1 Makro lokacija 6.1.1 110 kv stikališče TE-TOL je v elektroenergetski sistem vključena na 110 kv nivoju preko dvo-sistemskega stikališča v plinsko izolirani izvedbi. To obratuje od leta 2000 in za enkrat dokazuje upravičenost izgradnje s 100 % razpoložljivostjo (na prostoru zamenjanega prosto-zračnega stikališča pa je ustrezna lokacija za postavitev PPE TOL). 6.1.2 110 kv povezave Od lanskega leta pa je stikališče zaradi novo vzpostavljene povezave DV 2 x 110 kv TE-TOL - Polje - Beričevo tudi najzanesljiveje (v okviru MOL) povezano z dvema prenosnima RTPjema - 400/220/110 kv in sicer RTP Klečami in RTP Beričevim. Tako je povezano z RTP Klečami enkrat direktno, enkrat pa po DV - Žale - preko vzankanih RTP Moste, RTP Bežigrad in RTP Črnuče. Z Beričevim je prav tako povezano enkrat direktno, enkrat pa preko vzankanega RTP Polja. 6.1.3 Ustreznost povezav za razvojne projekte TE-TOL in prenosa EE Povezave so dimenzionirane tako, da lahko odvedejo iz TE-TOL 300 MW proizvedene moči ob standardnem kriteriju n - 1 (izpadu ene od povezav). Načrtovane in izvedene so torej za celo predvideno širitev proizvodnje z obema fazama PPE-TOL - 100 MW 1. faza in 70 MW 2. faza. Ob izgradnji južne zanke (povezava RTP Vič - RTP Polje) bo sklenjen obroč okoli Ljubljane, povezave med vsemi navedenimi RTP-ji in ustrezno proizvodnjo v TE-TOL pa bodo še enakomerneje obremenjene. 6.1.4 Otočno obratovanje Tako načrtovano napajanje je nadgrajeno z možnostjo otočnega obratovanja TE-TOL z manjšim otokom (povezan samo en transformator v RTP Centru preko kabelske povezave TE-TOL -RTP Center) ali pa večjimi RTP-ji v odvisnosti od trenutne proizvodnje električne energije v TE-TOL. Prehod na otok je izveden avtomatsko in je bil podlaga za pisanje navodil za otočna obratovanja v vseh potencialnih otokih Slovenije. - 35-
6.1.5 Zaključek Opisana kvaliteta eklektroenergetskih povezav bo zadržana oz. nadgrajena tudi z izgradnjo PPE-TOL, ki pa bo v odvisnosti od potreb ELES-a zagotavljala tudi black start. - 36-
7 ANALIZA VPLIVOV PROJEKTA NA OKOLJE 7.1 Zakonodaja in predpisi V direktivi 96/61/EC je Evropska komisija določila osnovne standarde in pravila na področju celovitega preprečevanja in nadzorovanja industrijskega onesnaževanja (t.i. IPPC direktiva - ''Integrated Pollution Prevention and Control''). Slovenija je to direktivo prenesla v svoj pravni red z Zakonom o varstvu okolja (ZVO-1-UPB1, Ur. L RS, št. 39/2006) in Uredbo o vrsti dejavnosti in naprav, ki lahko povzročajo onesnaževanje okolja večjega obsega (IPPC Uredba) (Ur.l. RS, št. 97/2004, 71/2007, 122/2007). TE-TOL kot so-proizvodnja toplotne in električne energije sodi med industrijske dejavnosti (velike kurilne naprave z vhodno toplotno močjo, ki je večja kot ali enaka 50 MW), ki lahko povzročijo onesnaževanje okolja večjega obsega in za katere se zahteva celovit pristop k preprečevanju in nadzoru nad onesnaževanjem okolja. Skladno z 68. členom ZVO-1-UPB mora: pridobiti okoljevarstveno dovoljenje, ki ni trajno in ga je potrebno periodično obnavljati; tudi v primeru, da gre za večjo spremembo tehničnih značilnosti kurilne naprave/nov objekt, pridobiti okoljevarstveno dovoljenje. Vlogo za okoljevarstveno dovoljenje obstoječih naprav, in tudi novih investicij kot je sosežig lesne mase in PPE-TOL, je TE-TOL že vložila na Agencijo RS za okolje, ki ga je izdala 03.11.2009 za dobo desetih let. Načelo preventive pravi, da mora biti vsak poseg v okolje načrtovan in izveden tako, da povzroči čim manjše obremenjevanje okolja. Mejne vrednosti emisije, standardi kakovosti okolja, pravila ravnanja in druge ukrepe varstva okolja se dosega z uporabo najboljših razpoložljivih tehnik (BAT) dostopnih na trgu. ZVO-1-UPB razlaga BAT kot: Najboljša je tista tehnika, ki je pri doseganju visoke splošne ravni varstva okolja kot celote najučinkovitejša. Razpoložljiva tehnika je tista, katere stopnja razvoja omogoča njeno uporabo v posamezni industrijski panogi pod ekonomsko in tehnično izvedljivimi pogoji. - 37-
Tehnika je uporabljena tehnologija in način načrtovanja, gradnje, vzdrževanja, obratovanja in razgradnje naprave. Informacije o najboljših razpoložljivih tehnikah za posamezne dejavnosti so javno dostopne v t.i. BAT referenčnih ali BREF dokumentih. V okoljevarstvenem dovoljenju bodo zapisani ukrepi, ki jih je potrebno izvajati z namenom zagotavljanja preprečevanja onesnaževanja, zlasti z uporabo najboljših razpoložljivih tehnik (BAT), preprečitve onesnaženja okolja večjega obsega, preprečevanja nastajanja odpadkov skladno s predpisi, ki urejajo ravnanja z odpadki, učinkovite rabe energije in preprečevanja nesreč in omejevanja njihovih posledic. Referenčni dokument za velike kurilne naprave (t.i. LCP BREF - ''Large Combustion Plants'') iz julija 2006 predpisuje zgoraj omenjene ukrepe za TE-TOL. 7.2 Varstvo zraka Glavni vir emisije škodljivih snovi v zrak so dimni plini, ki nastajajo pri zgorevanju premoga. Najpomembnejši polutanti so žveplov dioksid, dušikovi oksidi, ogljikov monoksid (v nadaljevanju SO 2, NO x, CO) prašni delci, težke kovine in toplogredni plin ogljikov dioksid (v nadaljevanju CO 2 ). Sestavni del prahu so tudi težke kovine (As-arzen, Cd- kadmij, Cr-krom, Cu-baker, Hgživo srebro, Ni-nikelj, Pb-svinec, Zn-cink, V-vanadij). V parni fazi je zaslediti le Hg in Se. Zaradi izredno nizkih koncentracij težkih kovin v premogu in zaradi visoke učinkovitosti odpraševalnih naprav so emisije težkih kovin iz TE-TOL-a izredno nizke in niso predmet nadaljnjih obdelav. TE-TOL veliko pozornost namenja vplivu svojih dejavnosti na okolje. V smislu izboljšanja okolja je naredil že vrsto ukrepov, na podlagi katerih se je bistveno izboljšala kakovost zraka mesta Ljubljane. Od leta 2002 uporablja samo premog z nizko vsebnostjo žvepla (0,1 %-0,3 %), zato emisije žveplovega dioksida dosegajo take vrednosti, ki so primerljive z emisijami žveplovega dioksida iz čistilnih naprav, prigrajenih kurilnim napravam, ki uporabljajo premog z visoko vsebnostjo žvepla. - 38-
Poleg tega je v zadnjih letih (2000-2004) pri kurjenju premoga uvedel dodatne kurilnotehnične ukrepe za zmanjševanje emisijskih koncentracij dušikovih oksidov v dimnih plinih. Prigrajene odpraševalne naprave (vrečasti filter za kotlom bloka 1, vrečasti filter za kotlom bloka 2 ter elektrofilter za kotlom bloka 3) delujejo z visoko učinkovitostjo, tako da se na izstopu iz čistilnih naprav dosegajo izredno nizke emisijske vrednosti prašnih delcev. V tabeli 7.1 so predstavljeni podatki o letnih povprečnih emisijskih koncentracijah iz TE-TOL-u v letu 2005, in sicer pri proizvedenih 1.208. 952 MWh toplote, 480.002 MWh električne energije ter 138.178 ton tehnološke pare: Tabela 7.1: Primerjava MEV in BREF vrednostmi z doseženimi povprečji letnih koncentracij leta 2005 MEV 1 za obstoječe naprave BREF 2 za obstoječe naprave TE-TOL emisijske koncentracije-povprečje 2005 NOx(mg/m3) 600 50-200 402 Prah(mg/m3) 100 5-20 19 SO2(mg/m3) 476 20-200 289 CO(mg/m3) 250 30-50 66 Tabela 7.1 prikazuje emisijske koncentracije iz glavnega pogonskega objekta (GPO), katere trajne meritve se izvajajo na lokaciji skupnega dimnika (dimnik GPO 3-100 m). Emisijske koncentracije iz TE-TOL so pod MEV, BREF referenčne vrednosti pa predvsem pri dušikovih oksidih (NO x ) prekoračuje. 1 MEV: mejna emisijska koncentracija (z Uredbo o mejnih vrednostih emisije snovi iz velikih kurilnih naprav; Ur. l. RS št. 73/05) 2 BREF: Reference Document on Best Available Techniques for LCP (july 2006) 3 GPO: glavni pogonski objekt (Blok 1, 2 in 3) - 39-
Emisije iz TE-TOL, ki so v letu 2005 nastale na lokaciji TE-TOL (tako iz GPO kot NTK 4 ) prikazuje tabela 7.2 Tabela 7.2: Emisije TE-TOL za leto 2005 Leto 2005 NOx prah SO2 CO CO2 Premog (t) 1398 80 910 209 855.310 S-olje (t) 6 0,1 2 0,4 2.877 Skupaj (t) 1404 81 912 209 858.187 Uredba o mejnih vrednostih emisije snovi iz velikih kurilnih naprav (Ur.l. RS št. 73/05) opredeljuje mejne emisijske vrednosti, ki so podane v tabeli 7.3. Tabela 7.3: Vrednosti MEV za novozgrajeno plinsko turbino Mejne emisijske koncentracije Snov Zemeljski plin Tekoča goriva NOx v mg/m 3 za vhodno toplotno moč turbina >50 MW CO v mg/m 3 za vhodno toplotno moč> 50 MW 50 120 100 175 Mejne emisijske vrednosti (MEV) veljajo pri referenčni volumski koncentraciji kisika 15 %. Uredba v 11. členu dovoljuje, da je ob izpolnjevanju določenih pogojev pri uporabi zemeljskega plina v novih plinskih turbinah mejna vrednost emisije za dušikove okside (NO x ) ob upoštevanju 15 % računske vrednosti kisika v dimnih plinih enaka 75 mg/nm 3 namesto zgoraj navedenih 50 mg/nm 3. 4 NTK: nizkotlačna kotlovnica (BKG 1 in 2, VKLM 1 in 2) - 40-
Mejna emisijska vrednost 75 mg/nm 3 velja za: plinsko turbino za so-proizvodnjo toplote in električne energije s skupnim izkoristkom večjim kot 75 %, plinsko turbino v kombiniranem ciklu s povprečnim letnim izkoristkom pri proizvodnji elektrike večjim od 55 %, plinske turbine za mehanske pogone ne glede na izkoristek Gledano s stališča priporočil Referenčnega dokumenta o najboljših razpoložljivih tehnikah za velike kurilne naprave 5, julij 2006, so emisijske koncentracije za nove plinske turbine za: NOx med 20 in 50mg/Nm 3 in CO med 5 in100 mg/nm 3 pri vsebnosti kisika 15 %. V konkretnem primeru bodo v določenih režimih obratovanja PPE-TOL izkoristki višji od zgoraj navedenih, v določenih scenarijih pa so lahko tudi nižji. Od dobavitelja plinske turbine je smiselno glede na sedanjo zakonodajo za NO x zahtevati doseganje 40 mg/nm 3. Letne proizvodnje energij ter pričakovane in maksimalno dovoljene količine škodljivih snovi v ozračje pri obratovanju PPE so podane s tabelo 7.4. Proizvodna enota Tabela 7.4: Emisije v ozračje v letu 2012 po postavitvi PPE-TOL Emisije (t) NOx prah SO 2 CO 2 PPE-TOL 192 0 0 364.980 GPO 743 7 465 459.491 Skupaj 935 7 465 824.471 Emisijske vrednosti v tabeli 7.4 se nanašajo na proizvodnjo PPE-TOL v letu 2012 in so rezultat simulacije obratovanja postrojenja v toplarniškem sistemu. Upoštevana je bila tudi 5 Referenčnega dokumenta o najboljših razpoložljivih tehnikah za velike kurilne naprave- BREF LCP - 41-
proizvodnja kondenzacijske električne energije, ki se lahko plasira na trgu. Količine emitiranih snovi so določene pri stacionarnem obratovanju turbine in pri njeni 100 % obremenitvi. Prav tako je upoštevana proizvodnja električne in toplotne energije iz lesne mase. Pri izračunu pričakovanih količin NO x in CO so bili upoštevani podatki o emisijah, ki jih zagotavljajo proizvajalci plinskih turbin. Te pa so pri NO x in CO nižje od tistih, ki so z Uredbo predpisane, torej od mejnih emisijskih vrednosti. Pri stacionarnem obratovanju PPE-TOL mora biti pri kurjenju z zemeljskim plinom pri obremenitvi plinske turbine nad 70 % dosežena emisija NO x 15 ppm v (30,8 mg/nm 3 ) Pričakovana emisija ogljikovega monoksida (CO) je 9 ppm v (11,3 mg/nm 3 ). Pri mejnih emisijskih koncentracijah (obratovanje na zemeljski plin) bi znašala emisija dušikovih oksidov (NO x ) pri stacionarnem obratovanju in polni obremenitvi PPE ca 22,7 kg/h, emisija CO pa ca 45,5 kg/h. Dejanske (pričakovane) emisije bodo nižje pri emisijah NO x in bodo 20 kg/h in pri CO in bodo ca 5,9 kg/h. Od dobavitelja opreme se bo zahtevalo, da bodo vrednosti emisij manjše ali kvečjemu enake emisijam, ki so navedene v BREF LCP. Pri obratovanju plinske turbine prihaja do emisij tudi iz pomožnih sistemov in naprav (npr. oljne pare iz sistema za oskrbo z gorivom, mazalnega sistema i.t.n.), vendar so njihove vrednosti zanemarljive v primerjavi z osnovnimi emisijami, katerih so vir izpušni plini. Dobavitelji opreme rešujejo ta problem na različne načine (npr. izpuhi, ki vsebujejo oljne pare in hlape se očistijo v separatorjih in peljejo nad streho, na prosto, ali se kondenzirajo in vračajo v osnovni tokokrog). - 42-
7.3 Varstvo voda 7.3.1 Hladilna voda V TE-TOL se za potrebe hlajenja turbinskih kondenzatorjev, hladilnikov generatorjev, olj, ter hladilnikov sekundarnega hladilnega sistema uporablja pretočni sistem hlajenja (primarni sistem) z neposrednim odvajanjem toplote v reko Ljubljanico. Hladilna voda se samo mehansko očisti, kemijskega tretiranja vode ni, zato ni dodatnega kemijskega onesnaževanja vode bodisi z disperznimi sredstvi ali korozijskimi inhibitorji ali biocidi ali stabilizatorji trdote. Hladilna voda se samo toplotno onesnažena vrača v Ljubljanico. Za spremljanje toplotne obremenitve reke Ljubljanice so vzpostavljene trajne meritve temperature in pretoka hladilne vode skozi objekt. Za potrebe hlajenja potrošnikov sekundarnega hladilnega sistema se uporablja surova voda. Po izgradnji PPE-TOL so viri toplote, ki jo je potrebno odvesti z vodo primarnega hladilnega sistema turbinski kondenzator PPE in hladilnik generatorja plinske turbine ter sekundarni hladilni sistem PPE-TOL. Potrebe po hladilni vodi za celotno TE-TOL bodo odvisne od režimov obratovanja obstoječih parnih blokov in nove PPE. 7.3.2 Varovanje voda Pri postavitvi novih naprav PPE-TOL (plinska turbina, transformatorja, ) bodo upoštevani ustrezni predpisani ukrepi z vidika varovanja voda. V skladu s tem bodo predvidene ustrezne tehnične rešitve, tako da bi se čim bolj izognili potencialnim negativnim vplivom obratovanja novih naprav na vode. Podrobneje bodo ukrepi definirani v nadaljnjih obdelavah projekta. Na splošno velja, da se bo pri vseh objektih pri katerih se pojavljajo nevarne snovi (ekstra lahko kurilno olje, ZP, transformatorska olja, hidravlična olja, hladilna in mazalna olja, lugi, kisline, jeklenke propana) upoštevala veljavna zakonodaja, ki se nanaša na nevarne snovi (Uredba o preprečevanju večjih nesreč in zmanjševanju njihovih posledic (Ur. l. RS št. 88/05). - 43-
7.4 Trdi odpadki TE-TOL je v preteklosti naredil številne tehnološke, okoljske izboljšave tudi z zamenjavo premoga. Postopno je nadomeščal premog z visoko vsebnostjo pepela in žvepla z okoljsko bolj sprejemljivim in v letu 2002 prenehal uporabljati domač premog z visoko vsebnostjo pepela (nad 20 %) in začel uporabljati samo uvožen premog z nizko vsebnostjo pepela (2 %). Zaradi nizke vsebnosti pepela v premogu nastaja tudi posledično manj pepela. Količina odpadnega pepela se je tako zmanjšala za več kot 50 % (primerjava med letom 1995 in letom 2005). Pri zgorevanju premoga v parnih kotlih 1, 2 in 3 v TE-TOL nastajata kot odpadni produkt pepel in žlindra, ki po količini predstavljata največji del odpadkov v TE-TOL. Količina pepela in žlindre je odvisna od vsebnosti negorljivih snovi v premogu (pepela v premogu) in od načina zgorevanja. Nezgoreli delci premoga so težji delci in imajo še gorljive snovi, ki zaradi svoje teže padejo v lijak kurišča in nato v vodni lovilec žlindre, kjer se žlindra ohladi. Žlindra iz lovilcev žlindre se transportira v zalagovnik za žlindro in nalaga v zaprte kamione. Pepel se izloča v odpraševalnih napravah, kjer se transportira v silos pepela in nalaga v zaprte kamione. V TE-TOL-u letno zgori 460.000 ton lignita z nizko vsebnostjo pepela (2 %) pri katerem nastane okoli 24.000 m 3 pepela in žlindre. Od tega je pepela 20.000 m 3 in ostalo je žlindra. Skladno z veljavno zakonodajo je izdelana ocena odpadka tako za pepel kot za žlindro. Tako pepel kot žlindra ustrezata zahtevam za odlaganje na odlagališču za nenevarne odpadke pri čemer ni potrebno stabiliziranje in utrjevanje odpadka. Pepel se uporablja za utrjevanje brežin na komunalni deponiji Barje mesta Ljubljane. Za prekrivanje odloženih komunalnih odpadkov se uporablja mešanica pepela in žlindre. Pepel in žlindro nam odvaža pooblaščen prevoznik tega odpadka. TE-TOL ima izdelan načrt gospodarjenja z odpadki (Načrt gospodarjenja z odpadki v Termoelektrarni Toplarni Ljubljana, april 2006) in sicer za obdobje 4 let. Kontrola ravnanja z odpadki je opredeljena tako sistemskimi navodili sistema ravnanja z okoljem (ISO 14001:2004) kot z evidenčnimi listi, ki nam jih potrjujejo pooblaščeni zbiralci oziroma odstranjevalci odpadka. - 44-
Pri obratovanju plinskih turbin trdnih odpadkov praktično ni. Manjše količine odpadkov v obliki usedlin ali gošče se lahko pojavijo kot posledica čiščenja usedalnikov, lovilcev olj ali oljnih separatorjev. Tovrstne odpadne snovi se uvrščajo v kategorijo nevarnih odpadkov, za katere poskrbijo pooblaščeni zbiralci oziroma odstranjevalci odpadkov. Potrebno je poudariti, da gre pri obratovanju PPE za nastajanje odpadkov, ki tudi zaradi svoje sestave (masti, olja, usedline) niso posebej problematični in jih ima TE-TOL že sedaj. K trdnim odpadkom prispevajo tudi delci prahu, ki se izločijo na sistemu zajema zraka plinske turbine, vendar so količine le-teh zanemarljive in v primerjavi s predhodno omenjenimi. Isti se bodo odlagali na deponijo pepela. Za odpadne filtre v sklopu sistema zajema zraka, sistema mazalnega in pogonskega olja plinske turbine bo na ustrezen način poskrbel pooblaščeni zbiralec oziroma odstranjevalec odpadkov. Glede na dejstvo, da TE-TOL z vsemi odpadki ravna v skladu s sistemskim navodili standarda sistema ravnanja z okoljem ISO 14001, se pričakuje, da bo tudi ravnanje z odpadki, ki bodo izhajali iz realizacije investicije, vključeni v integralni sistem ravnanja z odpadki v TE-TOL in ne bodo predstavljali grožnje za okolje. - 45-
7.5 Varstvo pred hrupom Uredba o mejnih vrednostih kazalcev hrupa v okolju (Ur. List RS, št. 105/05) ima opredeljene kazalce hrupa in sicer Ldan, Lnoč, Lvečer in Ldvn. V primeru TE-TOL so pomembne predvsem mejne vrednosti za posamezna območja varstva pred hrupom, ki so navedene v tabeli 7.5. V tabelah 7.6 do 7.9 pa so navedene še omejitve nekaterih drugih kazalcev. Širše okolje TE-TOL sodi v III. stopnjo varstva pred hrupom. Izjema je severni del, ki se nadaljuje v transportno - poslovno območje BTC in ki po svojem značaju sodi v IV. stopnjo varstva pred hrupom. TE-TOL ima na tem območju dve dislocirani enoti: proizvodno energetski bloki na severnem delu med Toplarniško cesto in železniško progo vodno črpališče med Zaloško cesto in reko Ljubljanico na južni strani Mejne in kritične vrednosti kazalcev hrupa Tabela 7.5: Mejne vrednosti kazalcev krupa Lnoč in Ldvn za posamezna območja varstva pred hrupom Območje varstva pred Lnoč (dba) Ldvn (dba) hrupom IV. območje 65 75 III. območje 50 60 Tabela 7.6:Kritične vrednosti kazalcev hrupa Lnoč in Ldvn za posamezna območja varstva pred hrupom Obmo.je varstva pred Lnoč (dba) Ldvn (dba) hrupom IV. območje 80 80 III. območje 59 69-46-
Tabela 7.7:Mejne vrednosti kazalcev Ldan, Lnoč in Ldvn, ki ga povzroča uporaba ceste ali železniške proge in obratovanje večjega letališča Območje varstva Ldan (dba) Lvečer (dba) Lnoč (dba) Ldvn (dba) pred hrupom IV. območje 70 65 60 70 III. območje 65 60 55 65 Tabela 7.8: Mejne vrednosti kazalcev hrupa Ldan, Lnoč Lvečer in Ldvn, ki ga povzroča naprava, obrat, letališče, helikoptersko vzletišče, objekt za pretovor blaga in odprto parkirišče Območje varstva Ldan (dba) Lvečer (dba) Lnoč (dba) Ldvn (dba) pred hrupom IV. območje 73 68 63 73 III. območje 58 53 48 58 Tabela 7.9: Mejne vrednosti konične ravni hrupa L1, ki jo povzroča obratovanje letališča, helikopterskega vzletišča, objekta za pretovor blaga, naprave in obrata Območje varstva pred L1-obdobje večera in noči L1-obdobje dneva hrupom (dba) (dba) IV. območje 90 90 III. območje 70 85 V zvezi z ocenjevanjem hrupa na območju IV. stopnje varstva pred hrupom upoštevamo še 4. odstavek 7. člena Uredbe, ki pravi, da se za mesto ocenjevanja izbere mesto na prostem v razdalji 500 m od meje vira hrupa, če v razdalji 1000 m od vira hrupa v tej smeri ni za hrup občutljivih stavb. Odlok o prostorskih ureditvenih pogojih za območje urejanja MM5/1 Toplarna (Ur.l. RS št. 26/99) določa, da je znotraj območja lahko najvišja raven hrupa, podnevi 60 (dba) in - 47-
ponoči 50 (dba). Najvišja raven hrupa, ki ga lahko dejavnosti znotraj območja povzročajo v sosednjem stanovanjskem območju pa podnevi ne smejo presegati 55 (dba) in ponoči 45 (dba). Ministrstvo za okolje, prostor in energijo, Agencija Republike Slovenije za okolje, je konec leta 2004 izdala Termoelektrarni Toplarni Ljubljana, d. o. o. Odločbo o odreditvi priprave in izvedbe sanacijskega programa za odpravo prekomernega obremenjevanja okolja s hrupom. V začetku leta 2005 je TE-TOL izdelal Program prilagajanja zahtevam za pridobitev okoljevarstvenega (IPPC) dovoljenja in sanacijski program. V skladu s soglasjem k sanacijskem programu je moral TE-TOL po izvedbi sanacijskega programa dosegati ravni hrupa, ki ne presegajo mejnih ravni za posamezni vir hrupa (tabela 7.10) Tabela 7.10: Mejne ravni hrupa Mejne ravni (dba) Območje naravnega ali življenjskega okolja nočna raven Ln dnevna raven Ld IV. območje 70 70 III. območje 50 60 II. območje 45 55 Na podlagi soglasja k sanacijskemu programu je TE-TOL v letu 2005 in 2007 izvedel veliko protihrupnih ukrepov, ki so bili zelo učinkoviti. Meritve hrupa v TE-TOL je po zaključku sanacije hrupa izvedel Zavod za varstvo pri delu (ZVD) in izdelala Poročilo o meritvah hrupa v okolju (8.11.2007). Sklepne ugotovitve so: Meritve in analize so pokazale, da je dnevna, večerna in nočna raven ter celodnevni kazalec hrupa pred vsemi izpostavljenimi stanovanjskimi prostori, oziroma za hrup občutljivimi mesti v dovoljenih mejah. Enaka ugotovitev velja tudi za konične ravni hrupa. Opravljena protihrupna sanacija je bila zelo uspešna, dosežena so bila znižanja ravni hrupa okrog 14 (dba), kar energijsko predstavlja 25 kratno znižanje zvočne energije, - 48-
vpadle na izpostavljene stanovanjske objekte. Zaradi intenzivnih posegov na samih hrupnih virih, kot so transformatorji, generatorji, turbine, napajalne črpalke in močnejši motorji, kakor tudi številnih sekundarnih protihrupnih ukrepov, posamezni toni ne izstopajo več tako izrazito, spektralna slika pa je postala ugodnejša, oziroma prijetnejša za uho. 7.5.1 Novi viri hrupa v TE-TOL Z izgradnjo PPE-TOL se pojavijo novi viri hrupa. Kot izhodišče za načrtovanje novih naprav je bila postavljena mejna vrednost 45 (dba). V sklopu PPE bodo glavni novi viri hrupa plinska turbina, zajem zgorevalnega zraka, utilizator, dimnik, parna turbina, blok transformatorja, transformatorja lastne rabe plinske turbine ter merno-reducirna postaja za zemeljski plin. Raven hrupa v okolici TE-TOL bo odvisna od mikro lokacije in od izvedbe objekta. Drugi pomembnejši novi viri hrupa bodo črpalke napajalne vode, črpalke kondenzata in omrežne vode, diesel agregat, črpalke EL kurilnega olja v črpalnici, izpuh varnostnih ventilov. Obratovanje nekaterih od teh postrojenj oz. agregatov je samo občasno (črpalke na pretakališču, diesel agregat) nekaterih pa kratkotrajno in zelo redko (varnostni ventili). Najhrupnejši vir v času obratovanja bo predstavljala plinska turbina, oziroma njene posamezne komponente. Zvočno moč plinskih turbin ocenimo s pomočjo naslednjih relacij (posebej za sesalni, izpušni del in ob ohišju) LW, ses = 127 + 15 log P LW, izpuh = 133+10 log P LW, ohišje= 120+5 log P [1] [2] [3] Pri tem je P nazivna moč turbine v MW, v primeru TE-TOL se načrtuje turbina z močjo okrog 66 MW. Tako dobimo za sesalni del raven zvočne moči okrog 154 (dba), za izpušni del 147 (dba), za turbino z ohišjem pa 127 (dba). Pri tem zgornji model za A vrednoteno raven upošteva še korekcijo 2 (dba), za izpušni del pa 4 (dba). - 49-
Navedene vrednosti se nanašajo na emisijo hrupa brez dodatnega dušenja hrupa. Ugodno dejstvo, ki je upoštevana že v projektu, je uporaba utilizatorja med turbino in dimnikom, v katerem se pričakuje občutna redukcija hrupa v izpušnem delu. Prav tako se pričakuje dodatno znižanje hrupa zaradi načrtovanja oziroma upoštevanja še nekaterih drugih protihrupnih ukrepov, ki so možni tekom izdelave in montaže PPE-TOL. 7.5.2 Ukrepi za zniževanje ravni hrupa Raven hrupa plinske energetske postaje bi brez upoštevanja dodatnih protihrupnih ukrepov lahko krepko prekoračila mejne dnevne in še zlasti nočne ravni hrupa. Ker je obratovanje novo načrtovane plinsko - parne elektrarne predvideno tudi v nočnem času, ko so omejitve s hrupom bistveno strožje, je potrebno upoštevati vse možne ukrepe, predvsem montažo ustreznih protihrupnih dušilcev. Z zahtevanimi omejitvami emisij hrupa posameznih virov in modelom razširjanja hrupa ocenimo emisijske ravni hrupa na različnih oddaljenostih D od energetskega objekta, zlasti v južni smeri. Za razširjanje v ostalih smereh pa moramo upoštevati še usmerjenost posameznih ploskev fasadnih sten oziroma hrupnih virov, obkroženih s stenami (n.pr. zajem zraka) glede na za hrup občutljive smeri. Potrebna je nabava tehnološke opreme, dušilnih elementov s čim manjšimi emisijami hrupa. Pri montaži je potrebno upoštevati takšno razporeditev posameznih enot PPE, da bodo emisije hrupa pred najbližjimi stanovanjskimi objekti čim nižje, pod 48 (dba), medtem ko so v čistem industrijskem območju lahko občutno višje, do 63 (dba). V ta namen bodo potrebni dodatni protihrupni ukrepi, v določenih smereh razširjanja hrupa, zaradi katerih bo zvočno polje PPE-TOL precej ne izotropno. Sesalni del plinske turbine, kot najbolj hrupna enota, sprošča predvsem visokofrekvenčen hrup, ki je izrazito usmerjen. Zaradi njegove lege na severnem delu in zaslanjanja z objekti na južnem delu, bo polarni diagram njegovega sevanja močno orientiran proti severu. Usmerjenost izpušnega dela je izrazitejše v vertikalni smeri. Ker bodo vsi izpostavljeni stanovanjski objekti občutno nižji od dimnika (deklinacijski kot nad 20 ) bodo emisije hrupa dimnika pred izpostavljenimi stanovanjskimi objekti za ca 5 (dba) nižji kot v smeri osi dimnika. - 50-
K popačitvi slike zvočnega sevanja PPE bodo pripomogli tudi številni objekti (stare strojnice, kotlovnica, objekt GPO, protipožarne stene transformatorske postaje, sami objekti PPE, itd). Natančnejša slika teh zvočnih polj bo razvidna v fazi modeliranja in kartiranja hrupa. Na osnovi razpoložljivih podatkov bosta mejo vplivnega območja sestavljali dve skupini krivulj: zahodna in južna z mejno vrednostjo 48 (dba) severna in vzhodna z mejno vrednostjo (63 dba) Grob potek teh meja je prikazan na priloženem načrtu. Slika 7.1: Karta vplivnega območja načrtovane PPE-TOL - 51-