- 36 -

Kogenerace obecn princip V pedchozch kapitolch se tu a tam nesmle mihnul termn kogenerace. V kapitolch nsledujcch se bude tento termn vyskytovat stle astji, a proto nezbv nic jinho, ne si jej vysvtlit podrobnji. Kogenerace pedstavuje nejen ekologick, ale i ekonomick, vysoce efektivn princip kombinovan vroby tepla a elektrick energie. Elektrick energie vdy vznik roztoenm elektrickho genertoru, k tomu je vak zapoteb vnj mechanick prce, kter je v klasickch elektrrnch zskvna splenm uhl nebo roztpenm jader uranu. Teplo, kter vznik, vytv pru, kter pak pes lopatky turbn rozt elektrick genertor. innost vroby elektrick energie se pohybuje kolem 35 %. Teplo, kter je zapoteb k roztoen elektrickho genertoru, je v klasickch JE a TE bez dalho uitku pomoc chladicch v vypoutno do okoln krajiny. V kogeneran jednotce el. energie vznik stejnm zpsobem jako ve vech ostatnch elektrrnch - tedy roztoenm elektrickho genertoru, co probh se srovnatelnou innost. Teplo, kter se k roztoen elektrickho genertoru v pstovm spalovacm motoru uvoln, je prostednictvm chlazen spalovacho motoru a vfukovch plyn efektivn vyuito, co innost kogeneran vroby elektrick energie zvyuje prv o hodnotu vyuitho tepla. innost kogenerace se pohybuje v rozmez 80 - 90 %. Teplo i elektrick energie vznikaj v mst sv spoteby, m odpadaj nklady na rozvod i ztrty tmto dlkovm rozvodem zpsoben. Teplo vznikajc v kogeneran jednotce je efektivn vyuito k vytpn budov, pprav TUV nebo k pprav technologickho tepla. Kogeneran jednotky se synchronnm genertorem rovn mohou plnit funkci nhradnho, bezvpadkovho zdroje elektrick energie. Kogenerace pedstavuje kombinovan zdroj, bez ohledu na instalovan vkon. Za nejvt kogeneraci lze povaovat elektrrnu Mlnk se svm tepelnm napjeem do Prahy. O tch nejmench jednotkch v du jednotek kilowatt se doteme dle.

- 37 -

Krom vysok energetick innosti, kter je pedpokladem masovho rozvoje kogeneranch jednotek, je kogenerace vznamnm nstrojem pro sniovn emis sklenkovch plyn, zejmna CO2. Piloen lnek vypracovan vkonnou editelkou zjmovho Sdruen pro kombinovanou vrobu elektiny a tepla COGEN Czech jen potvrzuje vrazn rozvoj tohoto odvtv.

Drtiv vtina kogeneranch jednotek nejen v R, ale celosvtov doposud pracuje na zemn plyn, ve velkch mstskch aglomeracch tomu ani jinak bt neme. Dostvme se vak k poslednmu a z hlediska innosti vroby elektrick energie nejinnjmu energetickmu systmu pouitelnmu pro energetick vyuit biomasy. Ped tm sto padesti lety dospli technici k poznatku, e spalovn vhodnch paliv pmo ve vlci pstovho stroje bude innj ne sloit penos tepla z paliva na vodu a pru, jako je tomu u motor parnch. Pan N.A Otto (1833 1895) je povaovn za duchovnho otce pstovho spalovacho motoru. Tento nmeck inenr vrazn zdokonalil pvodn Lenoierv motor, m se jeho vkon vrazn zvil. Ing. Otto v roce 1876 zskal patent na tydob spalovac motor, proto je jeho princip oznaovn jako Ottv cyklus. Z hlediska technickho principu je ji lhostejn, zda je pstov spalovac motor pohnn naftou, zemnm plynem, bioplynem, epkovm olejem, mazutem nebo devnm plynem. Z hlediska environmentlnho se vak jedn o podstatn rozdl. Mechanick innost pstovch spalovacch motor se pohybuje v rozmez 30 40 %, co pevyuje elektrickou innost vtiny tepelnch elektrren. V dalch odstavcch se kogeneran jednotky rozdluj na nkolik vvojovch smr a podskupin, a se ji jedn o lenn dle vkonu, zpsobu spalovn, paliva, nebo jednotlivch paliv fosilnch i obnovitelnch, pod jde o spolen technick princip kombinovan vroby elektrick energie a tepla KOGENERACI.

- 38 -

MIKRO-KOGENERACE - zmn systm zsobovn domcnost elektinou?

Jak ji bylo pedznamenno v vodu, tato prce se vnuje tak monitorovn rznch vvojovch smr v oboru tzv. mal komunln energetiky, nememe tedy opomenout potencil mikro-kogenerace. Vymezen pojmu MIKRO-KOGENERACE: Evropsk unie klasifikuje jako kogeneraci do 50 kW elektrickho instalovanho vkonu. Meme se vak setkat i s vymezenm pojmu do 70 kW energetickho pkonu v palivu. V kadm ppad je mikrokogenerace uren k pm nhrad kotle urenho k otop byt a individulnch rodinnch domk. Individuln vroba tepla v rodinnch domech a bytech je dnes naprosto bnou zleitost, oproti tomu vroba elektrick energie v domcch podmnkch je vjimen.

Jeliko si tato prce klade za cl bt i malm zamylenm nad vvojem energetickch

poteb a technickch prostedk vedoucch k jejich uspokojen, meme si dovolit v nzvu kapitoly malou enickou otzku. Na sklonku tohoto roku jsem se zastnil konference Decentrln kogenerace, kterou uspodalo Sdruen pro kombinovanou vrobu elektiny a tepla. Panelov diskuse nazvan Quo vadis, esk energetiko? se mimo jin zastnil Ing. Ladislav Pazdera vrchn editel sekce energetiky MPO, Ing. Vladimr Vlk editel odboru ekologick energetiky MP, Ing. Ji First pedseda energetickho regulanho adu i zstupce elektrrensk spolenosti EZ. Z st modertora, kterm byl Ing. Josef Jeleek, pedseda sdruen COGEN Czech, zaznla pamtn vta, kterou jsem si zvraznil do svho poznmkovho bloku:

Kam kr, esk energetiko? Tam, kam cel evropsk energetika, tedy k nejist budoucnosti.

Jist je, e ns nejen s nastupujc zmnou klimatu, ale i ve snaze o omezen dovozov zvislosti a omezen spoteby fosilnch paliv ek spousta zmn. Sta jen, aby v kontinulnm mtku trochu fouklo, naprelo nebo nasnilo a hned jsou noviny pln titulk jako: Desetitisce domcnost jsou odznuty od zsobovn elektinou. Miniteplrny sice nevye cel nastnn problm, protoe vtinou pracuj v soubhu se st rozvodnch zvod, mohou vak zejmna v ppad provozu na OZE sehrt svoji vznamnou roli na na cest k omezen zvislosti na zranitelnch centralizovanch systmech zsobovn lidstva energi.

- 39 -

DOMC MIKRO-KOGENERACE - zhodnocen souasnch technologi

Na jae tohoto roku jsem se spolu se stovkami dalch zjemc oslavil svtek teplrnk, kter na sebe kadoron bere podobu konference: Teplrensk dny 2007, kterou v Hradci Krlov pod Teplrensk sdruen R. Vyslechl jsem mnoho zajmavch pednek. Hitem .1 se pro mne stala velice zajmav pednka Doc. Ing. Dvorskho ze Zpadoesk univerzity v Plzni. Tato pednka zejm zaujala i redakn radu asopisu 3T teplo, technika teplrenstv, kter teplrensk sdruen vydv, protoe v jeho sle 5/2007 je publikovan rozshl lnek13 v duchu pednesen prezentace. Materil zapad do charakteru moj prce, proto s laskavm svolenm autora pebrm vraznou st jeho dla.

2

Rozloen spoteby energie v domcnostiRozloen spoteby energie v domcnosti

56 % vytpn 24 % tepl voda 11 % potraviny 4 % oacen 2,5 % osvtlen 2,5 % ostatn

Jak je z uvedenho grafu14 patrn, nklady na vytpn a ppravu TUV v domcnostech pedstavuj drtivou st celkov spoteby. V kolonce ostatn elektrick spotebie je zahrnuto i elektrick osvtlen, kter se na celkov spoteb domcnosti podl 2 3 %. Dosaen energetick spory v tch nejvznamnjch polokch pedstavuje nejvy potencil energetickch spor, proto je tomuto tmatu vnovna zaslouen pozornost.

DOMC MIKRO-KOGENERACE - zhodnocen souasnch technologi

Pspvek se sna o systematick rozbor souasnho stavu kogeneranch technologi a jejich pedpokldan vvoj na trhu. Kogeneran technologie pedstavuj zpsob, jakm je provedena transformace primrnho paliva na elektinu pi uitenm vyuit zbytkovho tepla (odvdnho). Nkter technologie jsou vyuvny pomrn dlouho, zvlt v oblasti vych vkon u CZT, kdy lze eliminovat vysokou investin nronost KJ jej velkokapacitn vrobou. Dal oblast, kde naly KJ uplatnn, byly ppady poteby mobilnch KS nebo zajitn pokryt spoteby odlehlho msta poppad pohybujcch se prostor (lod apod.), kdy dodvka z centrlnch systm nepipad do vahy. Pro technick umstn KJ do domcch prostor je pedevm nutn splnit poadavky na malou prostorovou nronost, nzkou hlunost, vibrace a schopnost nekomplikovan provdt transformaci z plynnho paliva. To spluj (nebo sten spluj) jen nkter technologie.

13 Domc mikrokogenerace zmn systm energetickho zsoben domcnost. Emil Dvorsk, Pavla Hejtmnkov ZU v Plzni, fakulta elektrotechnick. 14 Pavel Kaufman, semin energetik, Jelenovsk 2007.

- 40 -

Rozdlen kogeneranch technologi Kogeneran technologie a tm i KJ lze rozdlovat podle rznch hledisek. Jedno ze zkladnch

dlen KJ je podle potu transformanch krok nutnch k vrob elektiny. KJ lze tedy rozdlit na ty, kter provd transformaci:

pmou pemnou - palivov lnky, nepmou pemnou - provdnou pomoc tepelnch obh (TO).

KJ s pmou pemnou palivov lnky (PC) Pm pemna energie obsaen v palivu pomoc palivovch lnk je v souasnosti

intenzivn vyvjena. PC nabzej velk potencil, jakoto ekologicky ist, tich a vysoce inn jednotky. Lze pedpokldat, e PC se v budoucnosti stanou nejrozenjmi typy KJ pro decentralizovan KS.

Protoe nklady na vzkum a oven provozu PC jsou vysok, provdj se pouze v renomovanch velkch svtovch firmch, kter pedpokldaj jejich brzk irok komern vyuit nejen jako stacionrn KJ, ale hlavn v doprav. Nejastj rozdlen palivovch lnk je podle typu pouitho elektrolytu, iontov vodivosti a pracovn teploty. Protoe nzkoteplotn PC (tpr < 200 C) potebuj jako palivo vodk, je nutn provdt reformovn plynnho paliva (viz obr. 1), co je pro pm vyuit zemnho plynu mn vhodn.

palivoreformtor

vzduch

stda

nzkotlak pra

palivovlnek

elektinatprppr

Qu3

PEQpal

H2

H2-+ ~

Qu2

Qu1

Qu4

Obr. 1: Principieln schma PC. Ve svt soupe o uplatnn v domovnch KS dva typy palivovch lnk:

- PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cells) - membrnov nzkoteplotn lnky, kter potebuj pro reakci vodkov palivo a membrny. Vrobci tchto membrn jsou hlavn v Japonsku a USA. U typu PEM nastv problm s vrobou a udrovnm istoty PC.

- SOFC (Solid Oxide Fuel Cells) - vysokoteplotn lnky pracujc s elektrolytem tvoenm z oxid vybranch kov. Jejich vhodou je, e nepotebuj pro reakci drah materily. Mohou pouvat pmo plyn nebo vyuvat vnitnho reformingu. Jejich relativn nevhodou je del doba nbhu na jmenovit parametry.

Ve vvoji KJ a ve stdiu pedkomernho pouit PEM lnk jsou nejdle firmy:

Ebara Ballard Corporation Vaillant

Ebara Ballard Corporation Tato japonsk firma oznmila, e v roce 2008 zane s komern vrobou KJ vyuvajc PC

PEM tet generace, tzv. lnky s dlouhou dobou ivotnosti (Long-Life Fuel Cells) s oznaenm 1030 V3. U tchto lnk se j pomoc novch nanotechnologi podailo zmenit rozmry o 26 % a vhu o 40 % oproti pedchzejc generaci V2 (viz obr. 2). U LLFC se poaduje ivotnost bez opravy 10 let provozu.

- 41 -

Pe Pq Typ PC e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] - [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] []

1 1,5 PEM 35 48 - 40 000 - - 8 500 Obr. 2: Parametry PC 1030 V3 (rozmrov porovnn s PC V1 a V2).

Vaillant Tato nmeck firma zce spolupracuje s americkou firmou Plug Power. V roce 2005 byl

ukonen projekt virtuln elektrrny, kdy byl ovovn provoz 56 KJ na bzi PEM lnk. Protoe jmenovit vkony lnk tto firmy oznaen Euro 1 byly 4,6 kWe/7 kWt, byly instalovny pouze v komern sfe. Souasn vkonov rozmez u jednotek Euro 2 je 1,6 - 4,6 kWe. Parametry jsou na obr. 3.

Pe Pq Typ PC e q hluk servis rozmry vha cena

[kWe] [kWt] - [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] [] 1,5-4,6 1,5-7 PEM 35 50 - 8 000 75x50x150 170 -

Obr. 3: Parametry KJ Vaillant Euro 2. Nejvznanjmi vrobci KJ vyuvajcmi PC SOFC jsou firmy:

SULZER HEXIS Ceramic Fuel Cells Limited

SULZER HEXIS Tato vcarsk firma uvedla na trh novou adu KJ Galileo s PC typu SOFC pro rodinn domy.

Jejich pedpokldan ron prodej v letonm roce je 1000 10 000 ks. Parametry tchto KJ jsou uvedeny na obr. 8. Keramick PC je sloen z elektrolytu, elektrod a metalick sbrnice elektiny (MIC = Metallic Interconnect). Palivov modul je sloen ze 60 PC. Metalick krouky propojuj lnky a umouj pvod paliva (plynu) na elektrody. lnek umouje pout pdavn spalovn pi zvenm poadavku na teplo pro KS.

- 42 -

Pe Pq Typ PC e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] - [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] []

1 2,5 SOFC 25-30 60 - 8 000 55x55x160 170 - Obr. 4: KJ Galileo.

Ceramic Fuel Cells Limited Tato australsk firma, kter m v pedkomernm provozu jednotky SOFC, je ukzkovm

pkladem rychlho vvoje palivovho lnku. V letonm roce zahj v Nmecku vstavbu zvodu na vrobu PC. Bhem 4 let se j podailo zmenit rozmry jednotky NetGenTM o elektrickm vkonu modulu 1 kWe na polovinu (obr. 5).

Pe Pq Typ PC e q hluk servis rozmry vha cena

[kWe] [kWt] - [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] [] 1 1 SOFC 40 45 - 8 000 70x60x120 170 -

Obr. 5: Parametry KJ Net Gen.

KJ s nepmou pemnou

KJ s nepmou pemnou vyuvajc tepeln motory (TM) pracujc s vnjm spalovnm TM provdj prostednictvm TO transformaci tepla na mechanickou prci. Pouitm TM

s vnjm spalovnm odpadaj nkter nedostatky, kter maj tepeln motory s vnitnm spalovnm, tj.:

pi vnjm pvodu tepla do TM lze vyut jakkoliv palivo (nejen plyn), maj vrazn ni nklady na drbu (dlouh servisnmi intervaly 5.000 a 10.000

hodin), vykazuj dlouhou dobu ivotnosti(i kdy maj rotujc sti, olej nen v pmm kontaktu

se spalinami ani horkmi dly motoru, pracovn ltka TO nen agresivn vi pracovnm stem),

velmi nzk hlunost vlivem pozvoln zmny tlaku bhem cyklu a absence cyklickch zeh i vzncen.

1 blok PC 2 tepeln vmnk 3 doprava vzduchu 4 spalinov vmnk 5 stda a ovldn

- 43 -

Nevhody tchto motor oproti klasickm spalovacm jsou: pouit specilnch materil, pomalej regulace vkonu (vlivem pouit vnjho pvodu tepla), vy mrn hmotnost na jednotku vkonu, ni elektrick innost.

Pro KJ lze vyut nsledujc technologie s vnjm pvodem tepla do TM: Stirlingv motor Parn lnek (Rankinv motor)

V R je pouze jeden vrobce motor s vnjm spalovnm, kterm je firma TEDOM. Vkonov hladina jejch motor sice nen pmo vyuiteln pro domc kogeneraci, ale protoe je to jedin firma psobc u ns ve vvoji, zahrneme ji do vtu vrobc produkujcch nebo vyvjecch domovn kogeneran technologie.

Stirlingv motor Na trhu malch kogeneranch jednotek pracujcch na bzi Stirlingova motoru meme nalzt

nsledujc firmy: TEDOM, WhisperGen, Microgen, Natec, Disenco. Kogeneran jednotku TEDOM se Stirlingovm motorem nen mon vyut pro poteby DKJ. Clov parametry vyvjen jednotky pi spalovn zemnho plynu jsou uvedeny v tabulce u obr. 6. Takto vkonov postavenou primrn pohonnou jednotku lze vyut pouze do oblasti minikogenerace, tj v oblasti podnikov sfry, slueb apod. Pracovn ltkou TO je hlium o tlaku 15 MPa, typ motoru je .

Pe Pq prac. ltka e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] - [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] []

9 26 hlium 23 67 - 8 000 110 - Obr. 6: Vvojov prototyp Stirlingova motoru firmy TEDOM.

WhisperGen Novozlandsk firma WhisperGen je v komernch aplikacch Stirlingova motoru nejdle.

Vyrb KJ produkujc stejnosmrn i stdav proud. Anglick spolenost PowerGen nakoupila 80 000 jednotek pro instalaci do domcnost. Kinematick motor je dvouinn tyvlcov typu s duskem o nzkm tlaku jako pracovn ltkou tepelnho obhu. Pro pevod posuvnho pohybu na rotan je pouit Wobbeho mechanismus. Teplota horkho konce nen vysok a innost regenertoru je nzk. To m za vsledek pomrn nzkou elektrickou innost.V jednotce jsou ale pouity bn materily. Pestoe jednotka vykazuje hlunost jako domc lednika, je modul umstn do protihlukovho krytu (obr. 7).

- 44 -

Pe Pq prac.ltka

e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] - [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] []

1 7 dusk 12 80 63 7500 50x85x60 140 2 500 Obr. 7: KJ firmy WhisperGen.

Microgen Jednotka Microgen je vyvjena spolenost BG Group US (Sunpower). Tato firma

spolupracuje s japonskou firmou Rinnai Corporation, kter vyrb zazen pro ohev vody v domcnostech obr.8. Proveden jednotky je nstnn a umouje pokrt dodaten nroky na teplo (bez pouit tepelnho zsobnku v KS). Tm se sniuje vyuit plynu na vrobu elektiny (elektrick innost). een je vak koncepn jednoduch zaloen na funkci prtokovho ohvae. Stirlingv motor je typu principu FPSE, co zvyuje spolehlivost. Motor pohn linern alterntor. Linern alterntor nen v souasnosti tak bn jako rotan alterntor.

Pe Pq prac. ltka e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] - [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] []

1 15 - 16 77 43 10 000 50x25x80 50 - Obr. 8: KJ nstnnho proveden firmy Mikrogen.

Enatec Tato firma vyuv pro sv KJ Stirlingv motor firmy Infinia (USA) typu FPSE s linernm

elektrickm genertorem (obr. 9). Vhodou tchto motor je, e se posuvn pohybujc a statick sti nedotkaj. KJ je kombinac tohoto zazen a klasickho kondenzanho kotle, kde se provd pdavn spalovn pro pokryt poadavk na teplo. Motory Infinia vyuv pro KJ tak ji zmnn japonsk firma Rinnai Corporation.

- 45 -

Pe Pq prac. ltka e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] - [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] []

1 6-24 dusk 11 70 54 60 000 50x85x60 140 - Obr. 9: KJ firmy Enatec.

Disenco Sigma Anglick firma Disenco pipravuje komern vyuit DKJ zaloench na Stirlingov motoru

vyvinutm firmou Sigma o vkonu Pe = 3 kWe a Pq = 9 kWt. V modulu je pouit Stirlingv motor typu s hliem jako pracovn ltkou tepelnho obhu (obr. 10).

Pe Pq prac. ltka e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] - [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] []

3 15 hlium 25 68 54 0 000 60x85x60 140 - Obr. 10: KJ firmy Disenco.

Parn lnek Parn lnky vyuvaj monost uzavench parnch obh (Rankine-Clausiv obh - RC).

Jednotky pro transformaci tepla na mechanickou prci, parn stroj nebo turbna se tak obas nazvaj Rankinovy motory. Pracovn ltkou tepelnho obhu je nejastji voda, ale vyuvaj se i jin tekutiny. Uvolnn tepla probh bu klasicky prostednictvm plamene, nebo nzkoemisnm hoenm bez plamene v keramick provit ltce. Nejdle jsou s touto technologi firmy:

OTAG GmbH & CO KG Enginion Cogenmicro

OTAG GmbH & CO KG Jednotka Lion vyuv parn motor s dvojitm pstem (obr. 11), tzv. free piston. Kmitavm

pohybem je vyrbna elektina v linernm elektrickm genertoru LINATOR. Frekvence se mn v zvislosti na potu parnch expanz ve vlcch motoru. V rozmez potu expanz 2400 - 4500 se frekvence pohybuje od 40 - 75 Hz. V ppad, e je LINATOR vypnut, pracuje jako kotel.

Pe Pq e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] [] 0,2-2,2 2,5-16 20 80 42 - 125x62x83 190 -

- 46 -

Obr. 11: KJ Lion.

Enginion Jednotky firmy Enginion jsou hlavn plnovny pro pouit do komern sfry. Podle pvodn

koncepce mly tyto parn lnky vkon 200 W. V souasn koncepci je vyuvno spalovn v keramickm materilu (viz obr. 12), kde mikro-vkonov rozmez nelze dobe aplikovat.

Pe Pq e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] [] 3-22 2,5-15 20 72 44 30 000 85x80x40 170 -

Obr. 12: KJ Enginion.

Cogenmicro Tato australsk firma pedpokld, e ke komernmu vyuit bude mt v roce 2008 k dispozici

parn lnky ve vkonovm rozmez od 2,5 kWe. V parnm lnku se vyuv pm spalovn a je zde pouit parn stroj (obr. 13).

Pe Pq e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] []

2,5 11 17 72 44 - 87x60x40 60 - Obr. 13: KJ Cogenmicro.

KJ vyuvajc tepeln motory pracujc s vnitnm spalovnm

Motory s vnitnm spalovnm maj nespornou vhodu ve skutenosti, e u jsou dlouho vyuvny. Oproti motorm s vnjm spalovn jsou daleko prunj pi zmn zaten. Tato vhoda nen vak tak dleit, protoe rychl zmny zaten (dleit nap. pro dopravn prostedky) bu nejsou u KS vyadovny, nebo se jim sname vyhnou. Poten koncepce tchto KJ bvaly odvozeny od automobilovch motor, kter mly vysok provozn a servisn nroky. Souasn motory KJ s dlouhou dobou ivotnosti a servisnmi intervaly se vce pibliuj k poadavkm na BKJ a hlavn pak na DKJ. Mezi hlavn vrobce tchto jednotek, kte psob v Evrop, pat: Ecopower, Baxi SenerTec, Ecowill, Giese, EC-Power UK Ltd, Ecopower.

Tato firma je zaloen spolenost Vaillant (Nmecko). Jej KJ obsahuj motory Marthon. Parametry nabzench KJ jsou uvedeny v obr. 14.

- 47 -

Pe Pq e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] []

1,3 4,7 4,0 - 12,5 25 65 56 3500 137x74x108 390 12 000 Obr. 14: KJ Ecopower.

Baxi SenerTec Jde o firmu vedenou Baxi Group company SenerTec GmbH. DACHS jsou v Evrop vyrbn

kogeneran mini-moduly s vysokou spolehlivost provozovan v mnoha zemch. Provoz tchto jednotek je dobe odzkouen a dosahuje dobrch vsledk kolem 10 000 instalac. Jejich vkonov rozmez je ale pro BKJ a asto i pro DKJ pomrn vysoko poloen (od 5 kWe). Jako pklad kompaktnch modulovch kombinac KS (Dachs SEplus, Dachs SE 30, Dachs NE, Dachs WRA) je uvedena aplikace instalovan v rodinnm dom (viz obr. 15).

Pe Pq e q hluk servis rozmry Vha cena [kWe] [kWt] [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] []

5,5 12,5 27 62 54 3 500 72x107x100 530 18 500 Obr. 15: Instalace KJ DACHS SE 30 v rodinnm dom.

Ecowill Jde o spolenost vyuvajc ve svch jednotkch motory Honda GE160V, co jsou nejmen

vkonov jednotky na svt v kategorii spalovacch motor na zemn plyn (obr. 16). I kdy je tato jednotka vkonov vhodn pro BKJ, jej pvodn proveden nebylo s ohledem na emise a hluk vhodn pro instalaci do vnitnch prostor bytu. Po pouit katalyztoru a proveden protihlukovch opaten to mon je. Tyto dodaten nklady pochopiteln zvily cenu jednotky. V Japonsku je v souasn dob instalovno velk mnostv tchto jednotek.

Pe Pq e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] []

- 48 -

1 3,25 20 65 45 6 000 64x38x94 81 7 500 Obr. 16: KJ Honda GE160V.

Giese Tato nmeck firma dodv na trh irokou adu KJ na tekut a plynn paliva. Parametry typov

jednotky Energator GB6-12 spalujc zemn plyn, jej elektrick vkon se pohybuje v rozmez 3,3 5,5 kWe , jsou ukzny na obr. 17.

. Obr. 17 Energator GB6-12.

Rozmry jednotky jsou uvedeny bez a s ovldacm panelem. EC-Power UK Ltd Tato anglick spolenost vyuv pro sv DKJ motory Toyota. Ke KJ je piazen tepeln

zsobnk objemu 0,475 m3 v kvdrovm proveden s rozmry 70x70x168 cm (obr. 18).

Pe Pq e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] []

4 13 25 65 55 3 300 125x110x75 270 - Obr. 18: KJ EC-Power.

Trh s kogeneranmi technologiemi Ministerstvo prmyslu a obchodu provedlo podle smrnice 2004/8/ES analzu vnitrosttnho

potencilu kombinovan vroby elektiny a tepla v esk republice, kdy hlavnmi body hodnocen bylo stanoven technickho a ekonomickho potencilu, rizika a monosti rozvoje KVET. Celkov nrst vroby elektiny z KVET ze souasnch cca 11,8 TWh (v r. 2005) na budoucch 17,4 TWh (v r. 2020) by ml bt dosaen dky rstu poptvky po uitnm teple, aplikac modernjch

Pe Pq e q hluk servis rozmry vha cena [kWe] [kWt] [%] [%] [db] [hod] [cm] [kg] []

5 12 20 65 55 3 300 140x68x88(140)

320 17 000

- 49 -

technologi KVET v rekonstruovanch zdrojch a instalaci novch zazen KVET do malch a stednch zdroj tepla.

Obr. 19: Potencil skupin zdroj KVET do roku 2020.

Z analzy vyplv, e pestoe KVET v oblasti malch vkon m velk technick potencil, ml by bt nrst KVET pokryt pedevm z velkch centrlnch zdroj. Ze zvr je vidt pesimistick postoj k rozvoji vyuit DKJ a BKJ. Pro zlepen podmnek uplatnn KJ je v podstat mon nedlat dn opaten a ekat, a nov technologie vstoup na n trh v pozici, kdy budou moci konkurovat centrlnm dodvkm elektiny a tepla, a nebo usilovat o vytvoen dostaten velkho trhu. Druh cesta pepokld uritou podporu vzkumnch a pilotnch projekt a vznik podnik produkujcch nov kogeneran technologie.

Literatura pouit autory pspvku:

[1] Dvorsk E., Hejtmnkov P.: Kombinovan vroba elektrick a tepeln energie. BEN Technick literatura, Praha 2005, ISBN 80-7300-118-7.

[2] Dvorsk E.: Optimalizace provozu kogeneranch jednotek. Habilitan prce, ZU v Plzni 2003.

[3] Tma I.: Ekonomick hodnocen decentralizovanch kogeneranch systm s vyuitm potaov simulace. Disertan prce, ZU v Plzni 2006.

[4] MPO R: Vyhodnocen statistickch daj z energetiky za rok 2005. [5] Kaufmann P.: Nklady domcnost na energii v roce 2002, asopis Energetika 12/2002 [6] MPO R: Analza potencilu KVET v R. Zprva o vsledcch analzy vnitrosttnho

potencilu kombinovan vroby elektiny a tepla v esk republice podle smrnice 2004/8/ES.

[7] Firemn materily ve uvedench spolenost vyrbjc BKJ a DKJ. Problematika je eena v rmci projektu GAR 102/06/0132.

- 50 -

Stirlingv motor Stejn jako v kapitole pojednvajc o novm parnm motoru s rotanm pstem v vodu prce se u aplikac Stirlingova motoru jedn o tepeln motor (motor s vnjm spalovnm), kter postupn nachz sv nezastupiteln msto v energetickm segmentu mikrokogenerace. Princip je star destky let. Tepeln vmnk je u tohoto motoru trvale nahvn teplem z vnjho zdroje, a se ji jedn o spalovn zemnho plynu, epkovho oleje, biomasy nebo koncentrovan slunen zen. Pracovn ltkou je plyn, kter je stlaovn a chlazen v kompresnm vlci a po pesunut (danm pouze kinematikou mechanismu) do expanznho vlce je ohvn, expanduje a kon prci. Teplo nutn pro uzaven obhu se odvd chladiem, ale z vt sti je akumulovno v tzv. regenertoru a vyuv se v nsledujcm pracovnm cyklu. Pro zjemce je technick princip podrobn popsan v dostupn literatue. adu dalch podrobnost tkajcch se Stirlingova motoru najdete na serveru WWW.TEDOM.CZ v sekci kogenerace/nae produkty/motor STIRLING. Z uvedenho pramene kapitola tkajc se historie Stirlingova motoru vrazn erp.

Historie Stirlingova motoru

Stirlingv motor se zrodil 27. 9. 1816, kdy si tento typ motoru nechal patentovat tehdy estadvacetilet skotsk pastor Robert Stirling (1790-1878). Stalo se tak osm let ped vydnm odborn prce Sadi Carnota vahy o hnac sle ohn a strojch tuto slu rozvjet. Jinak eeno bylo to v dob, kdy jet neexistovala teorie tepelnch motor. Stirlingv patent vak dokazuje, e si autor ji tehdy pln uvdomoval vechny podmnky nezbytn k efektivn pemn tepla v mechanickou prci. V roce 1818 postavil velk motor s vkonem 2 hp (kosk sly), aby erpal vodu z kamenolomu v Ayrshire ve Skotsku. V letech 1827 a 1840 obdrel Robert Stirling jet dva patenty (. 5456 a 8652) na zdokonalen varianty svho stroje. Robert Stirling s teplovzdunmi motory, jak se jim tehdy kalo, pracoval cel ivot. Na poest svho duchovnho otce nesou jeho jmno do dnench dn, kdy provme jejich renesanci pro energetick sektor.

Robert Stirling a jeho prvn teplovzdun motor

- 51 -

V prbhu 19. a na potku 20. stolet se objevovaly nejrznj aplikace Stirlingovch motor. Pumpovaly vodu pro dobytek na vyprahlm zpad Spojench stt, na eleznicch, v dolech a dodvaly vodu bezpotu sdlel a statk. Mal Stirlingovy motory pohnly zubask vrtaky, domc ventiltory, ic stroje atp. Velk typy byly pouvny k pohonu navijk a v dalch prmyslovch aplikacch. Pouvala se kapaln, pevn i plynn paliva. Mnoh z tchto motor byly vyvinuty vdskm vynlezcem Johnem Ericssonem, jeho nejznmjm projektem byla pancov bitevn lo Monitor z doby obansk vlky v USA. Ericsson postavil mnoho motor zaloench na Stirlingov principu pro obchod, prmysl a zemdlstv. Uvdomoval si vhody Stirlingova motoru a svmi konstrukcemi pedbhl svou dobu. Postavil napklad Stirlingv motor pohnn pouze slunen energi. Stirlingv motor byl v 19. stolet limitovn hlavn metalurgickmi monostmi sv doby. Prv z tchto dvod a z dvodu vy hmotnosti byl nakonec vytlaen nov vyvinutmi spalovacmi motory a elektromotory. Stirlingv motor byly tm zapomenut a do 20. let minulho stolet. Zjem o tento typ motoru znovu podntil a v roce 1938 N.V. Philips z Nizozem, kdy zaal s vvojem malho Stirlingova motoru vkonu 200 W. Philips, vrobce dobe znmch stolnch radiopijma, pouval tento motor jako kompaktn tich zdroj energie, kter na rozdl od zehovch motor nepouv zapalovac svky, a tud nevytv interferenci radiovch vln. Pi hledn monost, jak zvit mrn vkon a innost, zjistil, e plyny s ni molekulovou hmotnost jako helium i vodk jsou vhodnj ne vzduch. Rychl rozvoj technologie vroby materil, kter nastal v padestch letech minulho stolet, otevel nov perspektivy i pro Stirlingv motor.

Stirlingv motor Philips V4-65

V roce 1968 vdsk FFV Group vytvoila joint venture s dalmi vdskmi spolenostmi, aby prozkoumaly monosti vvoje zdokonalen sriov verze modernho Stirlingova motoru. Tato nov joint venture dostala jmno United Stirling. K tomuto kroku pispla velkm dlem hlavn blc se ropn krize, kter vyvolala snahu pouvat do motorovch vozidel jin paliva, ne je benzn i nafta. Za pouit licence N.V. Philipse zaala tato spolenost s vvojem motoru o vkonu 200 hp (koskch sil) urenho pro mstsk autobusy, ternn vozidla a ponorky.

- 52 -

V prbhu let 1969-1970 Philips vyvinul pohonnou jednotku s rombickm mechanismem pro mstsk autobus. Motor byl tyvlec se zdvihovm objemem 235 cm na kad vlec a pi stednm tlaku 22 MPa a 3000 min-1 dosahoval 200 hp. Motor vak pi tak vysokm tlaku nesktal pedpoklad dosaen oekvan ivotnosti. United Stirling se proto rozhodl vyvinout svj vlastn motor s oznaenm 4-65. Tento motor dosahoval stejnho vkonu jako motor Philips u pi 15 MPa a 1500 ot/min. Nsledovaly dal verze spolenho vvoje Philips a United Stirling s clem minimalizovat vrobn nklady. Podrobnm vpotem se nakonec ukzalo, e i v srii 10.000 ks ron bude cena stle 2,5krt vy n stejn vkonn vzntov motor, a to z dvodu znan komplikovanosti motoru. V 70. letech 20. stolet United Stirling intenzivn pracoval na vvoji pohonn jednotky pro osobn automobily. Po zkuenostech s problematickou vrobou motor ady 4-615 se rozhodl pro tento el pout konstrukci motoru Philips 4-65 s naklpc deskou (viz obr.). Tento motor proel dlouhm vvojem, kter byl smovn do pouit v osobnch automobilech. Jeden z nslednch typ V4X2 byl roce 1974 zastavn do osobnho vozidla Ford Pinto s automatickou pevodovkou a pedveden pedstavitelm spolenosti Ford. Vz pesvdil komfortem a tichost jzdy, avak do vroby se nedostal. Vvoj dle pokraoval a do finlnho typu V4X35, kter byl v roce 1974 zastavn do vozu Ford Taurus s manuln pevodovkou!!! Ti vykinky proto, e nejvt slabinou Stirlingova motoru je prv rychl zmna vkonu, kterou manuln pevodovka vyaduje mnohem vce ne automatick. Pes uspokojiv jzdn zkouky v rozsahu 10 000 km a splnn vekerch poadavk na akceleraci i deceleraci (90 % vkonu za 0,5 s) nebyla sriov vroba nikdy zahjena z dvod ceny pohonn jednotky, kterou znan prodrail prv systm regulace vkonu.

Stirlingv motor V4X2

- 53 -

Novodob aplikace Stirlingova motoru

Souasn aplikace pouvajc Stirlingv motor smuj pedevm ke kombinovan vrob elektrick a tepeln energie. Jako zdroje tepla pro ohvk se nejastji pouv spalovn nejrznjch paliv, a to vtinou plynnch (zemn plyn, LPG, bioplyny). Zanaj se objevovat informace o pipravovanch aplikacch spalujcch biomasu, ale dn firma zatm nenabz komern produkt. Nejvt budoucnost Stirlingova motoru je bezesporu ve vrob elektrick energie z odpadnho tepla z technologickch proces a z obnovitelnch zdroj energie, jako je nap. biomasa i slunen zen.

V ppad pouit biomasy je vhoda Stirlingova motoru v tom, e spalovn probh vn motoru, co je vhodnj ve srovnn s klasickmi pstovmi motory i turbnami, kdy spaliny psob pmo na pst i lopatky stroje.

V ppad slunenho zen je zase Stirlingv motor jedinm pstovm motorem, kter doke teplo slunenho zen pemnit pmo na elektrickou energii. Navc dosahuje v porovnn se solrnmi elektrovoltaickmi panely vy innosti. Komern aplikace Stirlingova motoru nabz jen nkolik nsledujcch firem.

Solrn jednotka SES, 25 kW

SES (Stirling Energy Systems, Inc., USA) vyvinula solrn jednotku pro vrobu elektrick energie s elektrickm vkonem 25 kW a se pikovou innost 29,4 %. Koncentrtorem slunen energie je parabolick zrcadlo o prmru 11,37 m. Pouit Stirlingv motor vychz z typu V4-95 Kockums. Pracovnm plynem je vodk s tlakem a 20 MPa. Cel projekt je realizovn za spoluprce firem United Stirling, Kockums, Volvo a Boeing. Nkolik tchto zazen bylo podrobeno provoznm zkoukm v relnm provozu tm 20 let a v souasn dob je pipravovna sriov vroba. SES toti uzavela kontrakt na dodvku jednotek pro jednu solrn elektrrnu s vkonem 500 MW s monost rozen a na 850 MW a druhou podobnou s vkonem 300 MW s monost rozen na 900 MW. Ob elektrrny by mly bt postupn realizovny do roku 2025 v pouti Mojave a v Imperial Walley. Dal aktivity firmy smuj k vvoji motoru na plynn paliva, pedevm na bioplyn.

54

Dalm produktem na trhu je vrobek americk firmy STM Power, Inc. Je jm kogeneran jednotka na bzi Stirlingova motoru uren pro plynn paliva s elektrickm vkonem 55 kW a elektrickou innost a 30 % (viz obr.). Nespornou vhodou u tohoto stroje je jeho servisn interval, kter in 10.000 hodin. Pracovnm plynem je v tomto ppad opt vodk, kter je vytven pomoc elektrolzy z vody a dle poteby je mono pokrvat jeho ztrty. Dal aktivity tto spolenosti smuj k vvoji vkonnj verze motoru.

Kogenrean jednotka STM Power, Inc.

Stirlingv motor z KJ STM-Power, Inc.

Z evropskch firem je nejvznanj nmeck SOLO STIRLING GmbH. Ta vyrb a dodv kogeneran jednotku na bzi inovovanho motoru, kter vychz z dobe znmho United Stirling V-160. Jedn se o jednoinnou a-modifikaci s vlci V pod hlem 90, co je co do vrobn nronosti a dosaench parametr bezesporu jedno z nejlepch een pro vkony do 10 kW. Tato kogeneran jednotka dosahuje elektrickho vkonu 7,5 kW pi 13 MPa helia (dve uvdn vkon 9 kW pi 15 MPa) a innosti 24 % pi 650 C teploty helia v expanznm vlci a 50 C topn vody. Servisn interval pro vmnu oleje, doplnn helia atp. je udvn na 5.000 8.000 hodin. Cena zkladn kogeneran jednotky na zemn plyn je vak pi dnench cench energi pomrn vysok.

KJ SOLO STIRLING 16 (zemn plyn)

- 55 -

Velice zajmavm produktem je i mal kogeneran jednotka novozlandsk firmy Whispergen s elektrickm vkonem 1,2 kW a tepelnm vkonem 8-10 kW a innost 10-13 %, kter je dky svm parametrm pmo peduren pro bn domcnosti. Vyznauje se velmi nzkou hlunost, malmi zstavbovmi rozmry a zdailm designem, umoujcm instalaci jednotky do bn kuchysk linky. Jednotka m velmi malou elektrickou innost, tud by byla lep charakteristika plynov kotel s doplkovou vrobou elektiny. Mal elektrick innost vak podstatn sniuje cenu stroje, a tak provozn filozofie m sv opodstatnn. Provoz je zen vhradn potebou tepla. V topn sezon je pak vyrbn pebytek elektrick energie dodvn do st. Naopak mimo topn obdob, kdy je poteba tepla mal a jednotka vtinou nen v provozu, je elektrick energie ze st odebrna. Energetick s je tak vyuvna jako ron akumultor elektiny, pro co vak ve vtin zem chyb legislativn podpora. Instalace v systmu rodinnho domku je naznaena na obr. .

KJ Whispergen v systmu rodinnho domu

pikou ve vvoji a vrob Stirlingovch motor je vdsk spolenost Kockums AB. V souasn dob je jedna z jejch diviz i United Stirling AB. Kockums se vak v poslednch letech zamuje vtinou na vvoj a vrobu vysoce vkonnch pohonnch jednotek pro ponorky, v nich pouv tm k dokonalosti dotaen motor V4-235 s vkonem 75 kW. Jejich hlavnm zjmem jsou pouze parametry motoru, a tak nen divu, e cena jednoho takovho dosahuje i 1,5 mil. . Spolenost Kockums vyvinula pro ponorky uniktn AIP systm (Air Independent Propulsion System) na bzi Stirlingova motoru. Tento systm je zaloen na spalovn vodku za ptomnosti syntetickho vzduchu, pipravovanho z tlakovch lahv. Proto me bt motor v provozu i pod hladinou. Produktem spalovn je pouze vodn pra, kter je nsledn kondenzovna a ukldna v zsobnku. Soust celho pohonnho systmu jsou dle akumultory elektrick energie, dieselagregt, elektromotor a elektrick genertor. Hlavnm pohonem je vtinou elektromotor. Pi plavb na hladin jsou dobjeny akumultory dieselagregtem a souasn elektrolzou rozkldna dve zkondenzovan voda opt na kyslk a vodk. Tento systm umon ponorce zstat pod hladinou nkolikansobn dle ne pi pouit klasickho een (dieselagregt a akumultory).

Jak je vidt, vojensk prmysl um vyprodukovat zajmav technick een, bohuel nkdy vak pli dlouho trv, ne jsou aplikovna v bnm provozu. Podobn pklad plat pro jadern reaktory typu VVER, pouit na mnoha mstech vetn Temelna i Dukovan, kter jsou odvozen od pvodnch model VVER, urench pro pohon ruskch jadernch ponorek. (Poznmka autora)

- 56 -

Vhody Stirlingova motoru oproti klasickm spalovacm motorm: dky vnjmu pvodu tepla lze pmo vyut prakticky jakhokoli paliva (plynn, kapaln i

pevn fosiln paliva vetn OZE) lze vyut i odpadnho tepla z technologickch proces, geotermln energie, solrn energie a s

rozumnou innost toto teplo pevst pmo v elektinu vy vnitn tepeln innost vrazn ni servisn nklady, dan dlouhmi servisnmi intervaly, kter in bn 5.000 a

10.000 hodin; dlouh ivotnost je dna hlavn skutenost, e olej nen v pmm kontaktu se spalinami ani horkmi dly motoru a npl motoru je z vroby velmi istm, k materilm netenm plynem

nulov spoteba oleje velmi nzk hlunost vlivem pozvoln zmny tlaku bhem cyklu a absence cyklickch zeh

i vzncen pi sprvn konstrukci spalovacho systmu m motor dky vnjmu spalovn ni emise

kodlivin. Nevhody Stirlingova motoru oproti klasickm spalovacm motorm: vy cena z dvodu mal sriovosti a nron, ist monte vysoce kvalifikovanmi

pracovnky, nutnosti pouit specilnch materil a nkterch technologi nevhodnch pro sriovou vrobu

pomalej regulace vkonu - pro vrobu elektiny a tepla to nepedstavuje dn problm vy mrn hmotnost na jednotku vkonu, opt nen problmem pro vrobu elektiny a tepla vtinou mrn ni innost, kter je vak u malch vkon bohat kompenzovna podstatn

nimi servisnmi nklady.

Stirlingv motor TEDOM

V roce 2001 padlo ve firm TEDOM s.r.o., naeho nejvtho vrobce kogeneranch jednotek, rozhodnut zahjit vvoj kogeneran jednotky na bzi Stirlingova motoru. Dle vyjden vedoucho vvoje Stirligova motoru pana Josefa Broe to bylo z dnenho pohledu odvn rozhodnut. Nicmn prce na vvoji byly na potku roku 2002 zahjeny. V letech 2002 a 2003 byl vvoj provdn sten za podpory MPO v rmci projektu s nzvem Vzkum a vvoj zazen na kombinovanou vrobu elektrick energie a tepla ve vkonov td mikrokogenerace na bzi Stirlingova motoru s monost spalovn biomasy. V dnen dob probh vvoj ji za vlastnho financovn a celkov nklady projektu peshly 40 milion K. Podrobnj informace o principu provozu Stirlingova motoru i technick podklady vlastnho vvoje Stirlingova motoru najdete na WWW.TEDOM.CZ v sekci kogenerace/nae produkty/motor STIRLING. Kapitola tkajc se Stirlingova motoru je zpracovna s vraznm pouitm firemnch materil TEDOM.

- 57 -

Perspektiva Stirlingova motoru Poprv jsem Stirlingv motor vidl ped mnoha lety na njakm semini, kde model vyroben posluchai VUT Brno pedvdl Ing. Kaplan. Pohonem modelu byla svka. Obyejn zaplen svka. Motor se nejprve nkolik minut zahval a potom se roztoil. Uasle jsem zral, jak plamnek svky rozt klikov mechanismus a ten ot tykou se zvaky. Jak se k, byla to lska na prvn pohled. M dal setkn se Stirlingem bylo nkdy na konci minulho stolet v gari pana Janety. v Orlov na Ostravsku. Propanbutanovm hokem zahl vmnk, motor se roztoil a pes genertor rozsvtil silnou rovku. Postupem asu jsem se o tomto principu dozvdal stle vc.

Na mezinrodn konferenci o decentrln kogeneraci, podan Sdruenm pro kombinovanou vrobu elektiny a tepla COGEN CZECH, jsem vyslechl zajmavou pednku, jej velk st je obsaena v pedchoz kapitole vnovan historii Stirlingova motoru. Zvrem pednky vedoucho vvoje Stirlingova motoru TEDOM, kter se zabv seriznm vvojem motoru s vnjm spalovnm, zaznlo velice zajmav stanovisko, parafrzujc povst spojench Svatoplukovch prut, o kterm jet budeme mluvit v kapitole o devnm plynu. Jeho vyjden mne zaujalo natolik, e jsem si vydal jeho psemnou formu, kterou pedkldm v plnm znn: Situace je asi takov, e ve svt existuje nkolik vrobc, kte se problematikou Stirlingova motoru serizn zabvaj. Mnoho z nich dokonce prezentuje, e dokonili i vvoj a te u zbv "jen zavst sriovou vrobu" a snit tak vrobn nklady, kter jsou u kusov vroby obrovsk. Nikdo z tchto vrobc nen v souasn dob schopen vyrobit vce ne destky motor ron. I kdy je vvoj jak kaj dokonen, tato mnostv slou vtinou k dalmu testovn ivotnosti v rznch projektech, kter vak chtj mt pod vlastn kontrolou. Na firmy, kter by chtly Stirlingovy motory dle pouvat ve svch zazench, tedy kapacita nezbv. Jistou roli zde me hrt i obava z odhalen know-how, nebo nabdne-li se motor pro jinou firmu pro aplikovan vzkum, mus tato firma znt minimln principy a algoritmy zen, servis, drbu atp. "Poptvka po Stirlingovch motorech je patrn zejmna v oblasti vyuit solrn energie, spalovn biomasy a spalovn plyn s nzkm obsahem metanu (< 25%). Na druh stran vtina firem chce mt jistotu, jejich motor je spolehliv. Klem k vyeen tohoto problmu mou bt pouze rozshl investice do vrobnch kapacit, alespo co se te specifickch dl, jako jsou psty, pstn tye, vlce, tsnc prvky, ohvk, chladi, regenertor a u spalovacch aplikac rekuperan vmnk. Nejdleitj je pitom kvalita, kvalita a zase jen kvalita!!! Samozejm za pijatelnou cenu. Toho nebude mon doclit pouhmi investicemi do strojnho vybaven, ale bude zviset velkou mrou na kvalit a prokolenosti personlu vstupujcho do procesu vroby, a to na jakkoliv pracovn pozici. Stirlingv motor je nco, o em se pli nev a ani nemluv. Pokud vm, Stirlingv motor nen v souasn dob soust osnov na zkladnch ani stednch kolch. Je pouze okrajovou soust

- 58 -

ltky na technick vysokch kolch!!! Vznik velice mlo teoreticky pipravench absolvent, o praktick zkuenosti u vbec ani nemluv. To ve by se mlo zmnit. To jsem ale trochu odboil. Vtina firem zajiuje vrobu i specifickch dl v kooperaci a do budoucna hledaj dodavatele i pro sriovou vrobu. in tak, protoe si logicky uvdomuj velkou finann nronost a sna se penst nklady na tyto dodavatele, jako je to bn nap. v automobilovm prmyslu. Tmto zpsobem bude velice tk a mon tm nemon doclit rozumn kvality, ceny a termn dodvek pedevm z dvod velk specifinosti poadavk na dly Stirlingova motoru. V automobilovm prmyslu se jedn o mnohem vt vrobn mnostv a jistota nvratnosti investic a dobrho vdlku je tm 100%. U Stirlingova motoru je situace ponkud jin. Neexistuj a ani zatm nemohou existovat dn firmy, kter by se specializovaly na vrobu specifickch dl pro Stirlingovy motory. D se pedpokldat, e mnostv vyrobench Stirlingovch motor nebude nikdy vy ne spalovacch motor s vnitnm spalovnm. Troufm si odhadnout, e kdy ve pjde dobe, v blzk budoucnosti meme mluvit o dov tiscch, mon desetitiscch kus ron. Proto je zde pouze jedin cesta, a to ji zmnn investice do vlastnch vrobnch kapacit. M ale logiku, aby kad firma investovala do vlastnch vrobnch kapacit, kdy jsou si zmnn dly po rozmrov i technologick strnce znan podobn? Z mho pohledu to logiku nem. Dokonce si myslm, e by vci pomohla i spoluprce na vvojov rovni. Samozejm chpu snahu chrnit si know-how, zskan za obrovskho sil a finannch prostedk. Na druh stran koncepce a vkonov rovn motor jsou rzn (1 - 50 kW) a nejde zde vtinou o pmou konkurenci. Navc by to mohlo zkrtit dobu nvratnosti investic a poslouilo by to i k vytvoen jakhosi vrobn technologickho standardu Stirlingovch motor. Od toho se me kad odklonit, bude-li chtt prosadit svoje vlastn speciln een, ale bude si to eit sm. Nekm, e se mus spojit vichni, ale zzen nkolika spolench vrobnch podnik je jedna z cest. Druh mon zpsob je, aby se kad ze spolupracujcch firem zamila na uritou oblast vroby a ji zainventovala a spolen tvoily s dodavatel a odbratel. Mon je to mylenka pli naivn, ale podobnm zpsobem se dnes chovaj i automobilky, kdy se sdruuj do koncern, aby snily vrobn i vvojov nklady. Tak pro by to nemohlo fungovat i u Stirlingova motoru?

S pozdravem Josef Bro vedouc vvoje Stirlingova motoru TEDOM-VKS s.r.o. www.tedom-vks.cz

- 59 -

TALBOTTS horkovzdun, vysoce expanzivn turbna z Prvn brnnsk strojrny Velk Bte Piznm se, e jsem tuhle kapitolu nkolikrt pemisoval, ne nala sv prav msto tak, aby sprvn zapadala do celkovho konceptu prce, kter kategorizuje jednotliv energetick zdroje vzestupn dle elektrick innosti. Pedchoz kapitola zabvajc se malmi vkony z oblasti MIKROKONERACE sice obsahuje rozlin agregty s rznou innost, ale je to ucelen soubor, do kterho jsem nechtl zasahovat. Po kapitole pojednvajc o tak malch vkonech zkonit muselo pijt nco vtho. Z technickho hlediska se jedn o motor s vnjm spalovnm tak jako u Stirlingova i parnho motoru, mlo by to tedy bt co nejble uvedenm motorm. Je to kogenerace, mus to tedy bt teprve potom, co si ozejmme jej technick princip. Pohonnou jednotkou je ale turbna i kdy se nejedn o parn systm, pat tedy k turbnm? Dle zavedenho rozdlen jednotlivch technolog vzestupn podle energetick innosti kapitola pat daleko za parn stroj, turbnu i systm ORC. Navc jde o novinku, o kterch zvru svho pspvku pojednv Ing. Dvorsk, proto to pat prv sem. Co se tk vkonov, neboli boxerskou terminologi vhov kategorie, po pedchoz lehk mu se tedy dostvme k lehk stedn vkonnostn kategorii:

Celkov vkon i uveden pomr mezi elektrickm a tepelnm vkonem zle pedevm na kvalit paliva, jeho vlhkosti a homogenit zpracovn. Protoe jde o novinku, vrobce uvd pro jednotku BG 100 piblin 100 kW elektrickho a 200 kW tepelnho vkonu. Pedpokldejme tedy, e co se tk energetick innosti, systm pat nkam mezi velk uveden systmy s cyklem ORC a kogeneraci pracujc s pstovm spalovacm motorem. Vkonov vak jde o lehkou stedn vhu, co bude svm urenm i etnost budoucch realizac mnohem ble bioplynovm a devoplynovm kogeneranm jednotkm, kter jsou uvedeny dle. V naich podmnkch lze pedpokldat, e pedevm jednotka BG 100 s monost mobility za zdrojem paliva najde etn uplatnn.

- 60 -

Uveden fotografie pochzej z firemnch podklad TALBOTTS, kter si mete prohldnout v plohov sti prce. V elektronick ploze umstn na www.energis24.cz rovn najdete funkn schma a podrobnj prezentaci uvedenho soustroj i innosti firmy Talbotts.

Pohled do spalovacho prostoru kotle a celkov pohled na turbnu BG 100.

Britsk firma Talbotts se ji vce ne 30 let vnuje konstrukci a vrob kotl na spalovn biomasy od vkonu 25 kW do vkonu 10 MW. Relativn jednoduch technick princip je zaloen na vyuit teplotnho potencionlu horkch plyn ze spalin, jejich teplo je pes vmnk vyuit k pohonu horkovzdun vysoce expanzivn turbny. Turbna pochz z vvojovch a konstruknch dlen Prvn brnnsk strojrny z Velk Btee (PBSVB). Jedn se o upravenou turbnu BG 100. Jeliko se konstrukti obvali neistot, mastnoty nebo saz ze spalin kotle, je pouit vmnk. Po prchodu turbnou se hork vzduch vrac zpt do kotle jako vysoce pedeht spalovac vzduch, m se vrazn zvyuje innost celho systmu. Od prvotnch mylenek uplynulo jen nkolik mlo let. Na sklonku roku 2007 je ji v provozu vce ne 10 zazen. Vechna si mete prohldnout na Britskch ostrovech, pouze jedna instalace je ve vcarsku. Tak rychl vvoj mohl bt jen proto, e vrobce kotl Talbotts nael u Prvn brnnsk strojrny pouitelnou turbnu, kterou stailo upravit pro jejich poteby. Pochopiteln se to neobelo bez pznanch porodnch bolest. V tuto chvli vak existuje hotov fungujc vrobek, kter m sv technick parametry i konenou prodejn cenu. Sta mt 500.000 EUR a mete si jej odvzt. Jsem rd, e ve Va prci popisujete prv innost fy Talbotts, protoe se mi tato technologie jev jako velmi vhodn. Proto jsem asi ped dvma lety pijal nabdku zstupc PBSVB a pana Talbotta, abych v na republice, ppadn i v jinch zemch smrem na vchod provdl podrobnjho informtora s clem instalovat a zprovoznit tyto jednotky. Ing. Miroslav Samec mail: miroslav.samec@volny.cz mobil: 606 641 817 V nsledujcm oddle se podrobnji podvme na bioplynov stanice. Tato mal komunln energetika je pouiteln v kad vesnici nebo zemdlskm drustvu. Z hlediska energetick innosti se vak jedn o krlovskou disciplnu, kter ve smyslu v vodu zavedenho lenn vykazuje nejvy podl mezi elektrickm a tepelnm vkonem a nejvy mru celkov energetick innosti. Z technickho hlediska se jedn o kogeneraci, reprezentantku Ottova cyklu s pstovm spalovacm motorem, pracujcm na zemn plyn, bioplyn, epkov olej a nebo znovuobjeven devn plyn. Pouiteln je pochopiteln i spalovac turbna nebo v budoucnu i palivov lnek.