Slovensko – európsky líder vo využívaní jadrového vykurovania (2)

Slovensko – informácie MAAE (IAEA)

Najdlhšia dodacia vzdialenosť známa MAAE je 24 km na Slovensku (JEBO – Trnava – Hlohovec) a 64 km v Rusku (JE Kola). O vybraných existujúcich projektoch sledovaných agentúrou MAAE budú uvedené podrobné údaje v tab. 2. Možno konštatovať, že v čase vynúteného „dosahovania“ uhlíkovej neutrality a tvrdých požiadaviek na bezemisnú energetiku by vzdialenosti v sústavách SCZT mohli a mali byť dlhšie. V tab. 3 sú kvantifikované indikátory využiteľnosti jadrových sústav JEOT – SCZT v jednotlivých regiónoch sveta, v tab. 4 potom štáty s najlepšími vyhliadkami na úspešné prevádzkovanie JEOT – SCZT. Parametre ďalších SCZT pri JEOT s viacerými blokmi (Rusko: Novovoronež, Kola) sú uvedené v tab. 5.

Tab. 2 Vybrané komerčné prevádzkované jadrové SCZT na paru alebo teplú vodu

EEU – Eastern European Countries (Východoeurópske krajiny)
Tab. 3 Dlhodobé vyhliadky (2020 – 2050) na penetráciu jadrových SCZT – indikátory

Tab. 4 Krajiny s najlepšími vyhliadkami na úspech jadrových SCZT (zdroj: IAEA, 2002)

Voronež – 1 mil. obyvateľov, Novovoronež – menej ako 100-tisíc obyvateľov
Tab. 5 Projektové údaje sústav CZT v nových JE NOVOVORONEŽ a JE KOLA (VVER-1000)

Najlepšie vyhliadky sú v štátoch EEU (1,4 – má všetkých päť krajín), najmä preto, lebo tam sú existujúce sústavy CZT, potom FSU (1,4 – tri z piatich krajín), WEU (1,4 – dve z piatich krajín, všetky na úrovni „priemerný“), Poľsko nemá JE, nie je v tab. 4 uvedené.

SCZT JEBO V2 – Trnava – Hlohovec

Atómové elektrárne (AE) Bohunice V2 s dvoma blokmi VVER, 2 x 440 (500 MWe), sa nachádzajú na západnom Slovensku neďaleko mesta Trnava. V roku 2014 žilo v Trnave 65 713 obyvateľov a bola tak siedmym najväčším slovenským mestom s rozlohou 71,5 km². Trnava je významným jadrovým mestom, pretože v nej sídli Výskumný ústav jadrovej energetiky VÚJE, ktorý sa zaoberá celým rozsahom odboru (výskumom, prevádzkou a diagnostikou, tréningom personálu atď.). Elektrická energia sa tu vyrába v dvoch blokoch s tlakovodnými reaktormi typu VVER 440/V-213, ktoré boli k energetickej sieti postupne pripojené v rokoch 1984 a 1985. Komerčná prevádzka sa začala 10. decembra 1987 (v skúšobnej prevádzke bolo dodaných 60 GJ). Dodávka tepla sa postupne zvyšovala zo 478 GJ v roku 1988 až na maximum 2,14 TJ v roku 2000. Časový rad ročných dodávok tepla od roku 1987 do 2019 je uvedený v tab. 6.

Teplo dodávané z jadrového zdroja je ekologické, najlacnejšie, vyrobené vysokovýkonnou kombinovanou výrobou elektriny a tepla (KVET) bez produkcie emisií a skleníkových plynov. Závod Atómové elektrárne Bohunice (EBO) je jedným z mála dodávateľov tepelnej energie z jadrových elektrární v Európe, tzn. Slovensko je v tejto oblasti lídrom Európy [10].

Vybudovaním systému centrálneho zásobovania teplom sa z regiónov Trnava, Leopoldov, Hlohovec a Jaslovské Bohunice odstránili všetky zdroje znečisťovania ovzdušia, ktoré sa podieľali na vykurovaní a príprave teplej úžitkovej vody. Teplo v horúcej vode dodáva mestu Trnava tepelný napájač, ktorý je vo vlastníctve spoločnosti Trnavská teplárenská. Elektráreň EBO V2 zásobuje vlastným tepelným napájačom mesto Hlohovec, Leopoldov a obec Jaslovské Bohunice. Špecifické dodávky tepla spoľahlivo zabezpečuje tepelná sústavá pre konečných odberateľov – rodinné domy v obci Jaslovské Bohunice, spoločenstvá vlastníkov bytov, školy, škôlky, úrady, cirkevné inštitúcie, športoviská, rekreačné zariadenia, tiež železnice, priemysel a výrobné podniky v meste Hlohovec a Leopoldov. Prostredníctvom terciárnych distribučných spoločností sú zásobované spoločenstvá vlastníkov bytov (SVB) v meste Hlohovec a Leopoldov. Okrem vlastnej spotreby dodávajú EBO teplo na vykurovanie a technológie aj významným spoločnostiam v areáli závodu EBO, napr. spoločnosti JAVYS.

Vybudovaním systému centralizovaného zásobovania teplom SCZT mesta Trnava z EBO v roku 1987 prešla elektráreň V2 na kombinovanú výrobu elektriny a tepla. Odbočkou z líniovej časti tepelného napájača Trnava (16 km) je riešený aj tepelný napájač do Leopoldova, Hlohovca a Jaslovských Bohuníc (celkom 24 km). Na obr. 3 a 4. sú fotografie teplovodov EBO V2 – Trnava v teréne.

Pôvodná projektovaná kapacita teplovodu dodávajúceho teplo do Trnavy z EBO bola 240 MWt, reálna kapacita po úpravách bola znížená na 200 – 210 MWt. V súčasnosti je predpoklad pre Trnavu odber v špičke cca 170 MWt. Mesto Trnava je napojené na EBO teplovody 2 x DN 700. Teplofikácia riešeného územia je zabezpečovaná z trvalo sa rozvíjajúcej teplovodnej sústavy, ktorá úplne nahradila parnú sústavu. Vybudovaný HV napájač z EBO sa využíva aj po odstavení dvoch blokov V1 EBO v r. 2006 – 2008. Počas životnosti existujúceho zdroja EBO V2 budú vytvorené podmienky na dodávku tepla teplovodmi v potrebnom množstve pre mesto Trnava. Po uplynutí predpokladanej životnosti existujúceho zdroja EBO treba zabezpečiť jeho obnovu alebo treba v tejto lokalite vybudovať nový zdroj s tepelným vývodom s potrebnou kapacitou pre odberateľa tepla.

Vykurovacia sústava tepelného napájača (TN) EBO – Trnava, Hlohovec

Vo vykurovacej sústave (VS) sa vykonáva ohrev, cirkulácia, dopĺňanie a odpúšťanie obehovej vody v SCZT EBO – Trnava, Hlohovec. VS je riešená ako horúcovodná stanica vykurovaná parou z 3. a 4. bloku JE V-2 s dvojstupňovým ohrevom s maximálnym výkonom 240 MW a teplotou obehovej vody 150 °C/70 °C. Použitím predizolovaného potrubia sa maximálna výstupná teplota obmedzila na 140 °C. VS je hlavným zdrojom tepla pre SCZT, ktorú tvoria dva tepelné napájače dodávajúce teplo pre mestá Trnava, Hlohovec, Leopoldov a iným odberateľom napojeným na TN.

Tepelný napájač pre Trnavu pozostáva z potrubia 2 x DN 700 s dĺžkou 24 km, ktoré je ukončené v areáli TAT Trnava, kde je umiestnená OST (odovzdávacia stanica tepla) na ohrev, prečerpávanie a rozdelenie obehovej vody ďalším odberateľom tepla. OST zároveň vykonáva úlohu záložného zdroja tepla pre TN Trnava s výkonom 60 MW v prípade prerušenia dodávky tepla z VS. Súčasťou TN je PČS (prečerpávacia stanica tepla) umiestnená pred mestom Trnava (13,5 km od VS). V PČS sú vo vratnej vetve TN umiestnené prečerpávacie čerpadlá, ktoré zvyšujú tlak obehovej vody pred VS, a zmiešavacie čerpadlá, ktoré v prípade potreby zmiešavajú vratnú obehovú vodu do prívodnej vetvy. Na akumulačnú prevádzku TN slúži akumulačná vetva s reguláciou, ktorou sa prepúšťa prívodná (horúca) obehová voda do vratnej vetvy.

TN pre Hlohovec a Leopoldov pozostáva z potrubia 2 x DN 600 s dĺžkou 16 km, ktoré je ukončené v Drôtovni Hlohovec. Tu je umiestnená OST pre Drôtovňu Hlohovec a záložný zdroj tepla pre TN Hlohovec, Leopoldov a obec Jaslovské Bohunice s výkonom 27 MW.

Zariadenie VS tvorí terciárny okruh JE-V2, preto sa na ňom vykonáva radiačná kontrola. Kontroluje sa obehová a doplňovacia voda a kondenzát sekundárneho okruhu z NN, ako aj vyšetrovacia úroveň sumárnej aktivity a aktivita trícia. VS je riešená ako horúcovodná stanica vyhrievaná parou s dvojstupňovým ohrevom s maximálnym výkonom 240 MW a parametrami vody 150/70 C. Pri akumulačnej prevádzke maximálne 100 °C má vratná voda teplotu 70°. Obehové čerpadlá sú tri. Každé čerpadlo je vybavené hydrodynamickou spojkou s plynulou reguláciou otáčok. Otáčky sa regulujú tak, aby bol zabezpečený požadovaný prietok do celej SCZT Trnava, Hlohovec a požadovaný diferenčný tlak u odberateľov tepla.

V každej vetve sú dva paralelne zapojené základné ohrievače. Obehová voda sa v ZO zohrieva na 125 – 132 °C (i viac), musí byť však dodržaná podmienka, že maximálny ohrev nesmie prekročiť 60 °C. Výkon samotných ZO 1 až 4 je maximálne 160 MW. Každá vetva obsahuje jeden špičkový ohrievač.

ZO sú vyhrievané parou 0,4 MPa z 5. odberu TG, a to takto:

• ZO1 – TG 31, ZO2 – TG 32 z 3. bloku,
• ZO3 – TG 41, ZO4 – TG 42 zo 4. bloku.

ŠO sú vyhrievané parou 0,6 – 1,7 MPa zo 6. alebo 7. odberu TG, a to takto:

• ŠO1 – TG 31, 32,
• ŠO2 – TG 41, 42.

Na obr. 5 je uvedená jednoduchá prehľadná pôvodná tepelná schéma, ktorá slúžila ako návrh na optimalizáciu tepelného cyklu, ale nie je realizované pre EBO V2, pretože prívod z turbín do ohrievačov z 3. odberu nemožno použiť pre EBO V2.

Zjednodušená schéma bola uvedená pre ilustráciu, pretože reálne projekčné schémy sú zložité. Na obr. 6 je pre ilustráciu ukázaná jednoduchšia koncepčná schéma za sebou radených tepelných obvodov.

V článku sú uvedené skúsenosti s diaľkovým teplom v Slovenskom republike. Systém vykurovania mesta Trnava je zásobovaný z JE Bohunice (V2) a konvenčnými zdrojmi. Elektráreň Bohunice (V2) má dva bloky 3 a 4 a dodáva teplo do centralizovaného systému zásobovania teplom mesta Trnava a Hlohovec. V blízkosti JE Bohunice sa nachádza stanica výmenníka tepla s inštalovaným výkonom každého bloku 120 MW (th), tzn. z oboch blokov súčasne 240 MW (th).

Ing. Petr Neuman, CSc.
NEUREG, energetické združenie, Praha
Tel.: +420 777 648 906
neumanp@volny.cz