Rekonštrukcia zdroja tepla v nemocnici s poliklinikou s využitím kogeneračného zdroja a plynových tepelných čerpadiel.

Cieľom štúdie je navrhnúť také riešenie, ktoré:

• zefektívni spotrebu primárnych energií (elektrina a plyn),
• maximálne efektívne využitie obnoviteľných zdrojov tepla,
• zníži prevádzkové náklady,
• zabezpečí návratnosť investície na nákup nových technológií do 10 rokov a
• umožní autonómne a flexibilné zabezpečovanie energetických potrieb nemocnice.

Stručný popis súčasného stavu

Spotreba elektrickej energie

Priemerná cena elektrickej energie je približne 110 €/MWh (bez DPH). Maximálna potreba výkonu elektrickej energie je približne na úrovni 400 kW, základná potreba elektrickej energie (tzv. base load) sa blíži k hodnote 100 kW počas celého roka (Graf č. 1).

Spotreba tepelnej energie

Tepelná energia je dodávaná z centrálneho zdroja nemocnice. Zdroje tepla sú plynové kotle.

Na základe merania hodinových spotrieb zemného plynu bola spracovaná charakteristika ročnej prípravy tepelnej energie, znázornená v grafe č. 2. Hodnoty sú usporiadané podľa doby trvania výkonu.

Návrh výkonu kogeneračného zdroja

Výkon kogeneračnej jednotky (ďalej len „KGJ“) je navrhnutý podľa potreby tepelného výkonu dodaného v teplej vode (graf č. 2). Zdroj tepla (plynový motor) je navrhnutý o elektrickom výkone 90 kWe a tepelnom výkone 130 kWt.

Plynové tepelné čerpadlo

Cieľom analýzy je aj posúdiť možnosť použitia tepelných čerpadiel v nemocnici, kde je to technicky a ekonomicky vhodné nahradiť štandardný zdroj tepla plynovým tepelným čerpadlom.

Návrh výkonu plynového tepelného čerpadla

Na základe analýzy potreby výkonu tepla (vykurovania a čiastočne príprava teplej vody) je možné navrhnúť niekoľko variantov zapojenia plynových tepelných čerpadiel (ďalej len „PTČ“).

Plynové tepelné čerpadlá (na rozdiel od elektrických tepelných čerpadiel) sú menej citlivé na vonkajšie teploty pod 0°C (neznižuje sa výrazne COP), cena zemného plynu (v prepočte na €/kWh) je výrazne výhodnejšia. Teplo dodané plynovým tepelným čerpadlom je znázornené v grafe č. 3. Z dôvodu lepšej regulovateľnosti a flexibility výkonu bol zdroj, tepelné čerpadlá, navrhnutý z 5 ks plynových tepelných čerpadiel o výkone 5 x 84 kWt vzduch / voda.

Jestvujúce kotle budú slúžiť ako 100% záloha výkonu a ako špičkový zdroj.

Ekonomické vyhodnotenie projektu

Kogeneračná jednotka: elektrický výkon 90 kWe, tepelný výkon 131 kWt.

Plynové tepelné čerpadlo: tepelný výkon 5 x 84 kWt, COP = 1,45.

Záver

Cieľom analýzy bolo vyhodnotiť podmienky, určiť výkon a predpoklady nasadenia plynových tepelných čerpadiel a kogeneračnej výroby tepla a elektriny v nemocnici. Nasadenie novej technológie je technicky, ale aj ekonomicky vysoko efektívne a zmysluplné. V tomto prípade bolo odporučené zástupom nemocnice realizovať rekonštrukciu  tepelného hospodárstva.

Pri ekonomickom hodnotení inštalácie zdroja boli brané do úvahy nasledujúce vstupné kritériá:

• investičné náklady sú na úrovni 336 500  €,
• doba splácania úveru je 7 rokov,
• diskontný faktor 5 % a
• doba hodnotenia projektu je 15 rokov.

Doba návratnosti projektu je 7,1 rokov, kumulovaný DCF[1] je 242 484 € v 15 roku. Vnútorné výnosové percento celého projektu je 15,1 %.

Autori: Ing. Radovan Illith, PhD., Viera Hricová