Centralizované systémy dopravy tepla od zdroje ke spotřebiteli, označované zkratkou CZT, se začaly rozvíjet od 80. let 19. století. Jejich vývoj je dnes kategorizován do čtyř generací, z nichž každá vyšší je charakteristická významnými změnami a pokrokem dostupné technologie.
Důvodem pro budování soustav CZT byla od počátku snaha o snížení nákladů na teplo jeho centralizovanou výrobou a podle možností také využití odpadního tepla vznikajícího při průmyslové výrobě.
První generace v době páry
Hlavní charakteristikou první generace CZT bylo to, že teplo bylo přepravováno párou tepelně izolovaným potrubím, uloženým v betonových kanálech. Jeden z hlavních důvodů pro použití páry bylo to, že v té době nebyly dosud k dispozici elektromotory pro pohon čerpadel pro dálkovou distribuci teplé vody.
Skupiny spotřebitelů byly do určité míry malými městskými aglomeracemi, které ve svých procesech používaly páru a velké spotřebiče tepla. Byly to např. nemocnice a velké obytné nebo městské budovy. Navíc byla pára považována za dobré dopravní médium kvůli vysokému obsahu tepla. Jako zdroj byly k dispozici např. kotle nebo parní elektrárny, které měly k dispozici vysokoteplotní páru.
První systémy založené na použití páry pro CZT byly postaveny v USA v osmdesátých letech předminulého století a byly projektovány ve výstavbě až do roku 1930. Typické teploty páry systémů 1. generace byly až 300 °C a tlaky až 20 barů, hodnoty byly závislé také na velikosti soustavy. Jelikož v té době se ještě neřešila možnost vyčerpání zdrojů fosilních paliv a tepelné ztráty se příliš neřešily, byly vysoké teploty a tím i ztráty při rozvodu přijatelné.
Jednou z mála výhod systému byl vysoký obsah tepla. Vysoká teplota páry taktéž umožňovala přímé použití takto dodaného tepla např. pro praní a chemické či sterilizační procesy. Z pohledu energetických ztrát a ztrát drahé upravené kondenzační vody byly systémy první generace značně neekonomické.
Horká voda hřeje líp
U CZT druhé generace je teplo přepravováno natlakovanou přehřátou vodou při teplotách nad 100 °C. To je významný rozdíl ve srovnání s 1. generací systémů, kde se pro dopravu tepla používá pára. Přesunem z páry k horké vodě bylo dosaženo mnoha výhod, například:
• Vyšší účinnost kondenzačních tepláren
• Vratná voda byla snadno sbírána a energie ve vratné vodě byla dále používána.
• Lepší kvalita energie a lepší využití energie.
• Jednodušší výstavba a provoz systému, a to i při různém zatížení.
• Jednoduchý způsob měření spotřeby tepla.
• Uskutečnilo se tepelné ukládání ve větším měřítku, oddělení poptávky a dodávky.
• Přesun z páry do tlakové vody umožnil provozovat výrazně větší distribuční sítě, což zjednodušilo požadavky na umístění zařízení.
• Snížené riziko a důsledky v případě úniku teplonosného média
Druhá generace dominovala v systémech CZT budovaných od třicátých do osmdesátých let minulého století. Distribuční síť obvykle sestávala ze dvou ocelových trubek, průtokové a vratné trubky. Rozdílem oproti parním systémům 1. generace byla centrálně umístěná velká oběhová čerpadla, poskytující dostatečný výkon pro pohon vody přes distribuční síť.
Hlavním pilířem rozvoje systémů CZT druhé generace byla zvýšená provozní bezpečnost, zvýšená účinnost jak distribuce tepla, tak provozu tepelných elektráren a možnost využívat širší spektrum zdrojů tepla ve srovnání s 1. generací. Druhá generace také připravila cestu k úsporám paliva tím, že využívala odběr tepla z turbín ve větším měřítku než předtím, snížila náklady na výrobu elektřiny a zvýšila životní pohodu i kvalitu ovzduší pro obyvatele v městských oblastech.
Horkovodní dálkové vytápění umožnilo mnohem efektivnější využití přebytečného tepla z velkých elektráren. Přestože snížená výroba elektřiny mohla dosahovat až 0,2 MW na megawatt získaného tepla, došlo ke snížení spotřeby paliva pro topení o 50 % ve srovnání s 1. generací CZT. Navíc se otevřela cesta pro využití přebytečného tepla ze spaloven odpadů. Ve srovnání s 1. generací je tedy významnou mezigenerační změnou zvýšená energetická účinnost a provozní bezpečnost a spolehlivost.
Soustava rozvodu tepla SMO v Orlové byla v době výstavby vybudována jako systém 2. generace. Dnes je však Orlová o krok dále a po rozsáhlých rekonstrukcích provozuje SMO síť charakteristickou pro třetí generaci. (Podrobnější článek o třetí a čtvrté generaci CZT, který popíše současný stav orlovské soustavy a výhled do blízké i vzdálenější budoucnosti, přineseme příště.)
(nm)
