Alternativní zdroj tepla pro vytápění středních a velkých měst

Ing. Vít POSPÍŠIL

Doctoral thesis

Alternative thermal energy source for middle and large cities

Abstract:

V disertační práci jsou posouzeny možnosti náhrady hnědého uhlí v teplárenském sektoru ČR vhodným alternativním zdrojem tepla z pohledu státu po výstupu ČR z vlastní fosilní energetiky. V úvodu je provedena analýza sektoru výroby tepla a elektrické energie z hlediska současného stavu i stavu předpokládaného Státní energetickou koncepcí ČR. V práci jsou posouzeny možnosti náhrady hnědého uhlí z hlediska zásob fosilních paliv ČR, importu fosilních paliv, obnovitelných zdrojů energie, úsporných opatření a využití malých jaderných zdrojů tepla. Cílem disertační práce bylo stanoveno dosažení uhlíkové neutrality ve výrobě tepla a elektrické energie ČR do roku 2050 a zajištění náhrady hnědého uhlí v teplárenství ČR do roku 2030, nejpozději však do roku 2040 alternativním zdrojem. Bylo stanoveno složení uhlíkově neutrálního mixu výroby a spotřeby tepla a elektrické energie k roku 2040 a vypočten potenciál a provozní podmínky malých jaderných zařízení v teplárenství ČR. Byly vyhodnoceny vhodné lokality pro zásobování dálkovým teplem z velkých jaderných bloků a malých jaderných zařízení. Bylo zjištěno, že s vysokou mírou pravděpodobnosti je náhrada fosilních teplárenských bloků malým jaderným zařízením s využitím současné platné legislativy ČR možná v případě využití stávajících lokalit a infrastruktury. Byla vypracována schémata možných variant správního povolovacího procesu malého jaderného zařízení a identifikována slabá místa. Bylo zjištěno, že v ČR existuje dostatek stávajících vhodných lokalit. Bylo zjištěno, že cíle je možné dosáhnout jen využitím malého jaderného zařízení v kogeneračním provedení v kombinaci s OZE a druhotnými zdroji energie. Byly stanoveny vlastnosti vhodného malého jaderného zařízení pro teplárenství ČR. Využití některého z historických projektů malého jaderného zařízení bylo vyloučeno. Bylo zjištěno, že oproti očekávání není vědecký úkol konstrukční, ale projekční a s vysokou mírou pravděpodobnosti již existuje vhodné malé jaderné zařízení ve vysokém stupni technického rozpracování, které však nebylo pro tento účel primárně navrženo.

Abstract:

Replacement possibilities of brown coal usage in the heating sector of the Czech Republic with a suitable alternative heat source from the state perspective after the Czech Republic's exit from its own fossil energy policy are assessed in this dissertation. In the introduction, an analysis of the heat and electricity generation sector is performed in terms of the current state and the state expected by the State energy concept of the Czech Republic. The work assesses the substitution of brown coal in terms of fossil fuel reserves in the Czech Republic, the import of fossil fuels, renewable energy sources, energy savings and the use of SMRs. The aim of the dissertation was to achieve carbon neutrality in the production of heat and electricity in the Czech Republic by 2050 and to ensure the replacement of the brown coal in the Czech heating industry by 2030, but no later than 2040 by an alternative source. The composition of the carbon-neutral mix of production and consumption of heat and electricity for 2040 was determined and the potential and operating conditions of SMRs in the Czech heating industry were calculated. Suitable sites for district heat supply from large nuclear power units and SMRs were evaluated. It was found that with a high degree of probability, the replacement of fossil units by a SMR using the current valid legislation of the Czech Republic is possible in the case of the use of existing sites and infrastructure. Schemes of possible variants of the administrative licensing process of a SMR were developed and weaknesses were identified. It was found that there are enough existing suitable localities in the Czech Republic. It was found that the goal can be achieved only by using a technology of SMRs, which are used in nuclear cogeneration heating plants, in combination with RES and secondary energy sources. The properties of a suitable SMR for the Czech heating industry were determined. The use of one of the historical projects of a small nuclear facility was excluded. It was found that, contrary to expectations, the scientific task is not a design task but a project management task because with a high degree of probability there is already a suitable SMR with a high degree of technical development, which was not primarily designed for this purpose.

Keywords

SMR, CZT, alternativní zdroj tepla, teplárenství, OZE, jaderná teplárna, jaderná výtopna, Státní energetická koncepce, SEK ČR, uhlíková neutralita, hnědé uhlí, RITM200M, AST-200, NHR-200

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 27. 4. 2021
• Supervisor: Prof. Ing. Josef Kott, DrSc.

University of West Bohemia

Faculty of Mechanical Engineering

Doctoral programme / field:
Mechanical Engineering / Design of Power Machines and Equipment