Energeticky soběstačná škola - záměr projektu (2010) (pdf, 0

Bioprofit s.r.o. 

Na Dolinách 876/6, 37372 Lišov 

Tel.: +420 777 267 555 

e-mail: bioprofit@bioprofit.cz 

Regionální vzdělávací centrum pro 

obnovitelné zdroje energií 

Jihomoravského kraje a 

energeticky soběstačná škola 

Záměr projektu, 

technická specifikace 

7/2007

Identifikační list 

BIOPROFIT s.r.o. 

Na Dolinách 876/6, 373 72 Lišov 

GSM: 606 747 297, bioprofit@bioprofit.cz, www.bioplyn.cz 

Záměr vzdělávacího centra OZE Letovice 

Název akce: Regionální vzdělávací centrum pro obnovitelné zdroje energií 

Jihomoravského kraje a energeticky soběstačná škola – záměr 

projektu 

Zadavatel: Střední odborná škola a Střední odborné učiliště – Masarykova 

škola práce 

Tyršova 500, 

679 61, Letovice 

Tel: 516474878 

www.stredni-skola.cz 

Zpracovatel: BIOPROFIT s.r.o. 

Ţiţkova 85/62 

373 72 Lišov 

IČO: 26017377 

GSM: +420 606 747 297 

bioprofit@bioprofit.cz 

www.bioprofit.cz 

Zpracovali: Ing. Tomáš Rosenberg, Ing. Tomáš Dvořáček, Ing. Josef Urban 

Schválil: Ing. Tomáš Dvořáček, jednatel Bioprofit s.r.o. 

V Lišově dne: 31.7.2007 

Počet stran: 21 

Počet příloh: 2 

Tuto analýzu ani její jednotlivé části není možné reprodukovat a rozšiřovat bez souhlasu společnosti 

Bioprofit s.r.o.. Na základě souhlasu společnosti může být dokument reprodukován pouze včetně 

textových a grafických příloh. 

2

Obsah 





Identifikační list .............................................................................................................. 2 

Obsah .............................................................................................................................. 3 

1. Anotace ....................................................................................................................... 5 

2. Základní charakteristika projektu ............................................................................. 5 

3. Stávající zařízení na využití OZE v areálu školy ...................................................... 5 

4. Nová zařízení pro výrobu energie z OZ v areálu ...................................................... 6 

4.1. Vodní mikroelektrárna .................................................................................................... 6 

4.2. Tepelné čerpadlo, úprava kotelny, solární systém TUV, HG posudek ........................ 7 

4.3. Bioplynová stanice ......................................................................................................... 8 

4.4. Dřevoplynová jednotka ................................................................................................ 14 

4.5. Palivový článek ............................................................................................................. 15 

4.6. Větrná mikroelektrárna ................................................................................................ 16 

5. Zázemí – laboratoře a učebny ................................................................................. 19 

5.1. Přednáškový a prezentační sál ................................................................................... 19 

5.2. Laboratoř OZE – bioplynová ........................................................................................ 20 

5.3. Laboratoř OZE – pro palivové články a alternativní pohony ..................................... 21 

5.4. Laboratoř analytická .................................................................................................... 21 

5.5. Fyzikální laboratoř ........................................................................................................ 22 

6. Odhad celkové investiční náročnosti ..................................................................... 23 

7. Závěr, doporučení .................................................................................................... 24 

8. Zdroje, literatura ....................................................................................................... 25 

Přílohy: 

Příloha 1: Učební plán zpracovaný spol. ZERA 

Příloha 2: Fotografická příloha 

3

Seznam zkratek: 





OZE Obnovitelné zdroje energie (dle definice Zákona č. 180/2005 Sb.) 

BM Biomasa 

BO Bioodpad 

BP Bioplyn 

BPS Bioplynová stanice 

EE Elektrická energie 

ERÚ Energetický regulační úřad 

FM Fytomasa 

KJ Kogenerační jednotka 

KVET Kombinovaná výroba elektřiny a tepla, obecně pojem kogenerace 

MVE Malá vodní elektrárna 

MaR Systém měření a regulace 

PD Projektová dokumentace 

PS Předávací stanice 

SEI Státní energetická inspekce 

SZZ/VZZ Střední/velký zdroj znečišťování ovzduší 

TK Těţké kovy (As, Cd, Cr, Hg, Ni, Pb, atd.) 

TTP Trvalé travní porosty 

TUV Teplá uţitková voda 

ÚKZÚZ Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský 

ÚP Územní plán 

ZP Zemní plyn 

4

1. Anotace 





Na základě objednávky od SOŠ a SOU-MŠP vypracovala spol. Bioprofit s.r.o. tento 

záměr pro projekt regionálního vzdělávacího centra spojený s projektem energeticky 

soběstačné školy. V rámci realizace projektu je uvaţováno s praktickou výukou na 

menších funkčních zařízeních pro výrobu OZE, která se budou vyuţívat pro zlepšení 

ekonomické bilance školy. 

2. Základní charakteristika projektu 

Cílem projektu je vybudovat školící středisko, laboratoře a zázemí pro výuku pracovníků 

v oblasti obnovitelných zdrojů energie. V laboratořích a prostorách školy budou také 

vybudovány poloprovozní a provozní celky k výrobě obnovitelné energie, ty se budou 

podílet na energetické bilanci školy s konečným cílem praktické soběstačnosti a zároveň 

budou slouţit jako demonstrátory pro výuku vedení provozu a testování nových 

moţností. V areálu školy budou umístěny plně provozní celky: 

mikro vodní elektrárna 

tepelné čerpadlo 

větrná mikroelektrárna 

bioplynový reaktor 

dřevoplynová jednotka 

palivový článek 

V rámci projektu budou zavedeny nové učební obory, absolventy těchto oborů budou 

specialisté pro návrh, realizaci a provoz zdrojů obnovitelných energií. Tento středně 

odborný kádr v oboru prakticky úplně chybí. 

Bude realizována stavba následujících souvisejících objektů: 

laboratoř základních rozborů v OZE 

laboratoř alternativních pohonů 

biotechnologická laboratoř 

fyzikální laboratoř 

přednáškový sál se zařízením 

zpracování učebních osnov, dokumentů a učebnic 

3. Stávající zařízení na využití OZE v areálu školy 

V areálu školy jsou jiţ instalována některá zařízení, která vyuţívají OZE, nebo přispívají 

k efektivnímu vyuţití energetických zdrojů. Jedná se zejména o následující zařízení: 

Fotovoltaický článek 6 kW 

Kogenerační jednotky TEDOM 3 x 20 kW na zemní plyn 

Kotel na štěpky a zbytky dřeva, 100 kW 

Sluneční kolektor pro ohřev vody 2 m 2 

5

4. Nová zařízení pro výrobu energie z OZ v areálu 

4.1. Vodní mikroelektrárna 





Malá vodní elektrárna bude umístěna na náhonu z řeky Křetinky směrem k řece Svitavě 

protékající kolmo k ulici Tyršova. Spád ani průtok není velký, ovšem pro mikroelektrárnu 

je dostačující. Průtok lze odhadnout pouze na základě odhadu a běţného průtoku v řece 

Křetinka, která náhon napájí. Běţný průtok v řece je cca 0,65 m 3 /s. Cca 15% vody je 

odváděno náhonem, coţ představuje cca 0,0975 m 3 /s. Spád od ústí náhonu do areálu 

školy je odhadnut na základě terénního průzkumu na cca 2 m. 

S problematikou turbín se pojí i rozsáhlý slovník pojmů, které se vyuţívají pro popis 

jejich vlastností. 

Průtok turbínou - Celkové mnoţství protékající turbínou za 1 sekundu. Udává se 

v (m 3 /s). 

Hltnost turbíny - Pro konkrétní spád udává vţdy maximální průtok turbínou při 

tomto spádu. 

Jmenovitá hltnost - Maximální průtok nebo jmenovitý průtok turbínou při 

jmenovitém spádu, tj. při spádu, při němţ je nejvyšší účinnost. 

Hltnost při maximálním spádu - Největší zaručený průtok při max. spádu. 

Průtoková kapacita - Největší průtok, který projde všemi turbínami elektrárny. 

Hrubý spád - H (brutto) je celkový statický spád mezi dvěma uvaţovanými profily 

úseku řeky, který chceme energeticky vyuţít. 

Uţitný spád - H (netto) je výškový rozdíl mezi čarami energie těsně před vodním 

motorem a za ním. Je to hrubý spád, od něhoţ jsou odečteny hydraulické ztráty v 

přivaděči a odpadu, které se nezahrnují do účinnosti turbíny. 

Mezi základní parametry a z pohledu vyuţití vodní elektrárny patří výkon vodní turbíny. 

Ten se můţe stanovit následujícím zjednodušeným vzorcem: 

P = Q . H . k 

kde je P výkon [kW], Q průtočné mnoţství vody [m3/s], H spád vyuţitelný turbínou a k je 

bezrozměrná konstanta uváděná v rozsahu od 6,5 do 8,5 (ovlivňuje účinnost soustrojí a 

odpovídá technické úrovni pouţité technologie). 

V našem případě tak můţeme výkon turbíny na základě uvedeného vztahu, při hodnotě 

koeficientu k=6,5 a vyuţitelném spádu turbínou 1,8 m vyčíslit na maximálně cca 1,14 

kWel. 

Je ovšem značně nereálné, ţe by bylo moţné do elektrárny svést celý průtok náhonu. 

Navrhujeme proto vyuţití typové vodní elektrárny do cca 0,5 kW. Potřebný průtok by pak 

byl cca 0,1 m 3 /s. Vodní elektrárny podobného typu dodává např. společnost Alter-Eko 

s.r.o. 

6





Cena uvedeného zařízení je cca 350.000,- Kč i s instalací. Pro záměr bude dálke nutné 

vybudovat trubkový přivaděč vedený korytem náhonu. Předpokládáme vyuţití PE trubek 

vedených nad hladinou náhonu. Délka potrubí bude cca 250 m. Při ceně cca 600,- Kč/m 

včetně lehké nosné konstrukce lze očekávat náklady cca 150.000,- Kč. Dále bude nutno 

vybudovat jímací objekt u vstupu náhonu v blízkosti toku řeky Křetinka. Bude se jednat o 

jednoduchý betonový objekt s hrubými česlemi a záchytem písku. Z tohoto objektu bude 

voda vedena na mikroelektrárnu v areálu střední školy. Náklady na vybudování objektu 

cca 75.000,- Kč. Dále je nutno počítat s rezervou na vyvedení el. výkonu. 

Celkovou investici lze vyčíslit na cca 600.000,- Kč. 

Na následujícím obrázku je znázorněno umístění mikroelektrárny v areálu a vodní 

přivaděč. 

4.2. Tepelné čerpadlo, úprava kotelny, solární systém TUV, HG posudek 

Tepelné čerpadlo bude umístěno v areálu školy v ulici Tyršova 25. Pro tento záměr byl 

proveden předběţný průzkum, který konstatoval moţnost realizace tepelného čerpadla 

voda x voda o výkonu cca 35 kW. Součástí projektu je i zateplení budovy Tyršova 25 

tak, aby se tepelné čerpadlo mohlo významně podílet na zásobování tepelnou energií. 

Úprava kotelny počítá se změnou hlavního rozvaděče TUV a propojení systému 

solárního ohřevu a tepelného čerpadla. Celkové náklady 1.260.000,-- Kč. 

Tepelná čerpadla daného výkonu dodává např. společnost HelioTherma s.r.o. za cca 

350.000,- Kč. K této ceně je nutno připočíst náklady na zřízení 2 vrtů – čerpacího a 

vsakovacího. Předpokládáme průměr cca 180 mm, hloubka 2 x 15 m. Při ceně vrtných 

7





prací cca 2500,- Kč/bm se bude jednat o náklady cca 75.000,- Kč, s rezervou a 

dopravou pak cca 100.000,- Kč. 

Nálady na zateplení budovy lze odhadnout z velikosti budovy, budova má jiţ zčásti 

moderní tepelně izolační okna a část fasády zateplenou. Při nákladech cca 3.040.000,- 

Kč lze provést výměnu ostatních oken a dokončení zateplení stěn a stropů. 

Solární ohřev TUV počítá s instalací 16 kusů panelů Q7-3000-EKS/V s celkovými 

náklady 674.000,-- Kč. 

Náklady na hydrogeologický posudek pro zásobování vodou tepelného čerpadla činí 

115.000,--. 

Celkové náklady na část tepelného čerpadla včetně zateplení a úpravy kotelny se 

solárním systémem lze odhadnout na cca 4.940.000,- Kč. 

Umístění vrtů je zřejmé z následujícího obrázku. 

4.3. Bioplynová stanice 

Záměrem investora je, v rámci koncepce energeticky soběstačné školy, vybudovat 

školní a výzkumné zařízení na výrobu bioplynu, které bude slouţit jako energetický zdroj 

pro areál školy a dále jako demonstrační pomůcka pro studenty zabývající se studiem 

obnovitelných zdrojů energie. 

Střední odborná škola jiţ v současné době provozuje ve své hlavní budově trojici 

kogeneračních jednotek TEDOM plus 22 A. o celkovém jmenovitém el. výkonu cca 3x22 

kW s tím, ţe tyto jednotky jsou v současnosti napájeny zemním plynem. S ohledem na 

8





nárůst ceny zemního plynu je v rámci této stavby řešen přechod napájení těchto 

jednotek na produkovaný bioplyn. 

Z učebních důvodů je projektovaný výkon školního zařízení malý a pokrývá produkci 

cca 40 kW elektrické energie na stávajících kogeneracích. 

V zařízení se předpokládá zpracování následujících odpadů produkovaných v SOŠ a 

zároveň ve městě Letovice a jeho nejbliţším okolí. 

Druh materiálu t/den t/rok sušina % sušiny t/rok 

Kejda 0,1 50 4 2 

Kuchyňský odpad 0,1 50 15 7,5 

Travní siláţ a travní 

bioodpad 3,3 1200 30 360 

Celkem (průměr) 3,6 1300 28,4 369,5 

Kejda bude v mnoţství 50 t za rok pouţívána pro stabilizaci procesu a bude získána 

smluvně zajištěnou dodávkou od zemědělců. 

Kuchyňský odpad v mnoţství 50 t za rok bude zpracován ze školní jídelny SOŠ a 

z dalších školních jídelen ve městě Letovice, čímţ dojde ke splnění poţadavků na 

správné nakládání s tímto odpadem dle nařízení EP č. 1774/2002. 

Po dohodě s TS města Letovice bude v zařízení zpracována travní siláţ/senáţ 

připravená ze separované trávy v rámci sběru bioodpadů ve městě, tato senáţ bude 

dováţena do zařízení v cca 2-denních dávkách. Senáţ bude připravována na vhodných 

pozemních města technologií vakování. 

Bude vedena evidence přijímaných surovin s ohledem na poţadavky prováděcích 

předpisů ERÚ. Bude prováděna evidence a monitoring zpracování kuchyňských 

odpadů (odpad kategorie 3) dle nařízení EP č. 1774/2002. 

Materiály budou na zařízení stabilizovány (kuchyňský odpad pasterizován při teplotě 

70°C dle nařízení EP č. 1774/2002) a řízeným rozkladem v uzavřeném reaktoru bude 

vznikat bioplyn. Vyrobený bioplyn bude spalován ve stávajících kogeneračních 

jednotkách, kde z něj bude vyráběna elektrická energie a teplo. Elektrická energie bude 

dodávána do zařízení, přebytky do rozvodu školy a vyrobené teplo bude vyuţito pro 

vytápění objektu školního zařízení a školy. Výsledný produkt zpracování budou jako 

hnojivo vyuţívat po dohodě místní zemědělci. 

Kapacita zařízení je cca 1.300 tun biologicky rozložitelných materiálů na vstupu za 

rok, z toho cca 1200 t činí silážované travní odpady. 

Jedná se o 1 stupňovou technologii s fermentorem s mícháním a ohřevem a s 

osazeným plynojemem o objemu cca 60 m 3 . Celková doba zdrţení materiálu ve 

fermentoru je 50 dní. Fermentor bude ţelezobetonová monolitická nádrţ 8,5 m o 

výšce 6,4 m, uţitečném objemu celkem cca 340 m 3 s membránovým plynojemem 

s centrálním sloupem. Senáţe a zelená hmota bude přijímána do zařízení v plně 

zakrytém vstupním silu vybaveném míchacími šneky o objemu 10 m3. Kejda bude 

přijímána v podzemní ţelezobetonové a zastropené jímce o rozměrech pr. 3,5 m, hl. 2 

9





m, uţitný objem 19 m 3 . Kuchyňské odpady jsou v souladu s nařízením EP č. 1774/2002 

přijímány v ocelové montované hale o rozměru cca 10x5 m, světlá výška 6 m, ve které 

se nachází drtič odpadu, příjmová jímka 5 m3 a pasterizační jednotka pracující 

s teplotou vyšší 70 °C a dobou zdrţení min. 60 minut. Hala je vybavena uzavíratelnými 

vraty. K hale je ze severní strany přistavěn přístavek velína a elektrorozvodny zařízení. 

Vnitřní prostory vstupní haly a jímky jsou odsávány na koksokompostový biofiltr. 

Vyrobený bioplyn bude spalován v kogeneračních jednotkách umístěných v obj. p.č. 

1296/3 o elektrickém výkonu 3x22 kW jako náhrada za pouţívaný bioplyn. Stávající 

jednotky budou vyměněny za nové v kombinovaném reţimu spalování bioplyn/zemní 

plyn. Je počítáno s výrobou el. energie na dvou jednotkách v mnoţství 40 kW, třetí 

jednotka slouţí jako záloţní pro případ výpadku jedné jednotky a nahrazuje tak plynovou 

fléru. Mnoţství vyrobeného bioplynu se předpokládá cca 135.800 m3 za rok. 

Fermentovaný materiál v mnoţství cca 2250 t za rok bude moci být odvodněn na 

šnekovém separátoru instalovaném na plošině u velína, kapalná část přepadá do 

podzemní jímky. Celkem se předpokládá produkce 650 t za rok pevného fermentačního 

zbytku se sušinou 30 % a cca 1600 t kalové vody. Pevný fermentační zbytek bude 

skladován na valníku pod separátorem a následně odváţen k zemědělcům na vyuţití. 

Kapalný zbytek od separátoru odtéká do podzemní jímky na fugát o objemu 20 m3 (cca 

4-5 denní kapacita), ze které je odváţen do skladovacích kapacit zemědělců pro aplikaci 

na pole. 

Stavba je vybavena přípojkami VN, vodovodu. Odkanalizování ploch je řešeno v rámci 

stávajícího odvodnění povrchu v areálu školy do městské kanalizace. 

Z vodohospodářsky zabezpečené plochy pod šnekovým separátorem voda odtéká do 

jímky na fugát. 

Stavební objekty: 

Fermentor: je nadzemní stavba, částečně zapuštěná ţelezobetonová monolitická 

nádrţ s vyhříváním a míchadly. Nádrţ je osazena integrovaným plynojemem o 

velikosti 60 m 3 , který podpírá středový sloup. Nádrţ bude zaloţena na 0,5 

metrovém štěrkopískovém polštáři, který bude současně slouţit jako případná 

drenáţ pro podzemní vody s ţelezobetonovou skruţenou studnou pro její 

případné odčerpání. Na štěrkovém polštáři je poloţena 10 cm betonová 

mazanina a na ní pak monitorovací systém skládající se z izolační folie, drenáţní 

geotextilie, obvodové trubní drenáţe DN100 a dvojice vertikálních monitorovacích 

sond pr. 100 mm. Folie je pak nakotvena na stěny nádrţe. Na monitorovacím 

systému je umístěna vlastní nádrţ provedená z vodostavebního betonu 

s příslušnou ochranou plynového prostoru nátěrem. Vnitřní průměr nádrţe 8,5 m, 

výška 6,4 m, ocelový centrální sloup nesoucí plynojem. Uţitný objem nádrţe je 

340 m3. Fermentor je vybaven horizontálním pádlovým míchadlem. Součástí 

technologie je odsíření bioplynu dávkováním malého mnoţství vzduchu do 

nádrţe. Dojde tak k vysráţení síry v elementární formě na hladině kalu. 

Příjmový zásobník na tuhou biomasu: jedná se o ocelový zásobník se 

šnekovým podavačem o objemu 10 m 3 , který bude instalován na terénu. Ocelový 

zásobník obsahuje instalovanou technologii šnekových mechanismů a 

dávkovacích šnekových plně kapotovaných dopravníků. Silo ze zakryté 

otevíratelným poklopem. V tomto objektu bude přijímána siláţ, senáţ, zelená 

hmota. 

10





Příjmová jímka na tekutou biomasu: je ţelezobetonová podzemní jímka o 

vnitřním průměru 3,5 m a hloubce 2 metry (uţitný objem 19-20 m 3 ), opatřená 

izolačním nátěrem. Jímka je uzavřená betonovým armovaným stropem 

s revizním a plnícím otvorem. Příjmová jímka na tekutou biomasu bude spojena 

technologickým potrubím s centrální čerpací stanicí v hale, která k jímce přímo 

přiléhá. Do jímky budou svedeny dešťové vody z přilehlé komunikace. Prostor 

nad hladinou kalu v jímce je ventilován na biofiltr. Blízké zpevněné plochy jsou 

spádovány do vstupního otvoru jímky. 

Příjmová a technologická hala: je tvořená ocelovou nezateplenou montovanou 

konstrukcí, s hlavními vjezdovými ocelovými vraty šířky 4 m a výšky 4 m. 

Rozměry haly cca 10 x 5 m, světlá výška 6 m, sedlová střecha, celková výška 7 

m. V příjmové části do výšky 2 m obezdění a vnitřní obloţení omyvatelnými 

obklady. Hala je osvětlena prosvětlovacími pásy a umělým zářivkovým 

osvětlením pod stropem. V hale se nachází příjmová část pro zpracování 

kuchyňských odpadů zahrnující výklopné zařízení na sběrné nádoby 120 a 240 l, 

násypku, drtič a podzemní jímku o objemu 5 m 3 . Z jímky je přes drtící čerpadlo 

materiál čerpán do pasterizační jednotky o objemu 0,5 m 3 , kde je materiál 

hygienizován při teplotě vyšší neţ 70 °C po dobu min. 1 hod. V případě plnění 

těchto parametrů je pak přepuštěn do vnější jímky na kejdu. V opačném případě 

proces probíhá znovu, kontrola drcení je prováděna na kohoutu před pasterizací, 

pokud nevyhoví velikost částic 12 mm, je materiál znovu nadrcen. Proces je 

kontinuálně sledován záznamovým zařízením. Vnitřní prostor haly je odsáván na 

biofiltr. 

K hale je ze severní strany přistavěna elektrorozvodna 2,4x3 m a velín 3,5 x 3 m, 

světlá výška 3 m. Opět ocelová ale zateplená konstrukce. Osvětlení velína je 

zabezpečeno čelním oknem a dveřmi. 

Centrální čerpací stanice je umístěná v příjmové hale vedle pasterizační 

jednotky. Je zde umístěno čerpadlo, které distribuuje veškeré kapalné materiály 

na zařízení, spolu s rozdělovači kalu a další technologií. 

Separace se nachází přistavěná k hale na ocelové plošině s podestou ve výšce 

cca 4 m. Pod separátorem se nachází vodohospodářsky zabezpečená plocha 

cca 3x3 m z vodostavebního betonu vybavená odtokem do jímky fugátu. 

Veškeré nové komunikace budou provedeny v kvalitním ţivičném nepropustném 

povrchu a to včetně objezdné cesty při severní straně nádrţí. 

Přípojky inženýrských sítí: podzemní vedení od haly zařízení do stávajícího 

objektu p.č. 1296/3 zahrnuje vedení bioplynu, vody, měření a regulace a topení. 

Budou respektovány vzájemné odstupové vzdálenosti. 

S ohledem na IG podmínky se předpokládá zaloţení nových objektů na štěrkopískovém 

podkladu. 

Situace navrţených objektů je zřejmá z následujícího obrázku: 

11





Energetická bilance výroby bioplynu ze zpracovaných materiálů se předpokládá 

následující: 

Kvalita bioplynu 

(% methanu) 65 

produkce 

bioplynu 

(m 3 ) 

primární 

energie v 

plynu GJ 

primární energie 

v plynu kWh 

za rok 135870 3135 870889 

za den 372,2 8,59 2386,0 

za hod 15,51 0,36 99,40 

Roční výroba elektrické a tepelné energie v kogenerační jednotce 2 x TEDOM plus 22A 

o jmenovitém el. výkonu 22 kW se z bioplynu předpokládá v následujícím rozsahu: 

12

Mnoţství 

bioplynu 

m 3 Výroba 

135870 





El. energie (kWh) Teplo (GJ) 

Vlastní 

potřeba KJ 

Vlastní 

spotřeba 

BPS 

Vlastní 

potřeba 

Volná el. Výroba 

Volné 

energie 

teplo 

100% 5% 35% 60% 100% 45,0% 55% 

286320 14316 100212 171792 1383 623 760 

Z tohoto mnoţství můţe být do sítě SOŠ dodáváno cca 0,17 MWh elektrické energie za 

rok a k dispozici bude rovněţ cca 760 GJ tepla za rok ve formě teplé vody 70 aţ 90°C. 

Z hlediska bilance obsahu dusíku je na výstupu obsaţeno cca 4,2 tun dusíku. Výstupní 

materiál bude pouţit po registraci jako hnojivo v zemědělství u nasmluvněného 

odběratele. Pevný separovaný zbytek je moţné po registraci pouţít jako hnojivo pro 

parky a veřejné plochy ve městě. 

Potřeba elektrické energie je kryta vlastní výrobou. Pro případ výpadku technologie 

bude elektrická energie odebírána prostřednictvím nové přípojky z elektrorozvodny SOŠ 

s novým měřením. 

Vlastní spotřeba elektrické energie ve výši cca 0,115 MWh za rok je kryta výrobou v 

kogenerační jednotce. Do SOŠ je pak dodáván přebytek energie po odečtení vlastní 

technologie. 

Tepelný výkon kogenerační jednotky cca 3x 41 kWth, který je k dispozici ve formě teplé 

vody 90°C a tepla spalin cca 350°C. Teplo bude v mnoţství cca 623 GJ za rok 

vyuţíváno k ohřevu fermentoru, přebytky budou vyuţívány v SOŠ. 

Pasterizační jednotka má potřebu tepla 30 kWh, tj. při době ohřevu 50 minut denně činí 

celková roční spotřeba 6250 kWh za rok. 

Dvoutrubkové tepelné vedení bude izolované provedené mezi zařízením a kogenerací, 

v prostoru podchodu komunikací bude potrubí chráněno chráničkami. 

Investice odhadnuta z následujících údajů: 

Položka Cena / Kč Poznámka 

Zaloţení do úrovně 1,5 

Spodní stavba bioplynové stanice 650.000,- m p.t. 

Zateplená hala, 

Stavba příjmové haly 2.450.000,- přístavek 

Drtič, pasterizace, 

propojení, jímka, 

Hygienizace suroviny 1.900.000,- míchadlo 

Stavba a technologie 

Bioplynová stanice 9.250.000,- fermentace 

Inţenýrské sítě a zapojení 450.000,- 

Kogenerace 1.890.000,- 

3x kogenerace po 22 

kW, zapojení 

13





Separace 1.450.000,- Separace na plošině 

Asfaltové povrchy 

Úpravy terénu 400.000,- apod. 

Celkem 18.440.000,- 

4.4. Dřevoplynová jednotka 

Vyuţití dřevoplynu pro pohon spalovacích motorů je známé jiţ dlouhou dobu, ale teprve 

v nedávné době byly postaveny funkční dřevozplyňující jednotky (agregáty) schopné 

pohánět motory při současných ekologických standardech. Jedním z těchto zařízení je i 

systém EBlok společnosti Boss Engineering. Zařízení větší velikosti je na následujícím 

obrázku: 

Jednotka bude tvořena zařízením na zplynování dřeva – kotlem a vyuţitím dřevoplynu. 

Pro následné vyuţití dřevoplynu bude vyuţita stávající kogenerační jednotka TEDOM 

20kW instalovaná v kotelně školy. 

Palivem pro dřevozplynující kotel můţe být pouze kusové dřevo (ideálně kusy cca 0,25 

dm 3 ), nebo např. dřevní brikety. Menší dřevní částice není moţné zpracovat, jelikoţ ty 

shoří bez vývinu dřevoplynu. 

Pro aplikaci v projektu uvaţujeme s nejmenší typovou řadou zařízení EBlok o výkonu 

cca 30 kWel. Spotřeba dřevního materiálu je cca 26 kg/hod. 

Investiční náklady bez kogenerační jednotky lze odhadnout na základě informací spol. 

Boss na cca 2.000.000,- Kč včetně zásobníku kusového dřeva a automatického 

zplyňovacího kotle. 

14

4.5. Palivový článek 





Palivový článek je zařízení, které při elektrochemické reakci přeměňuje chemickou 

energii kontinuálně přiváděného paliva s oxidačním činidlem na energii elektrickou. 

Oproti tepelným strojům s generátorem el. energie dosahují palivové články při výrobě 

elektrické energie vysokých účinností a to aţ 60 % v laboratorních podmínkách. Reálná 

účinnost však dosahuje pouze 35 - 50 %, dle zatíţení a typu palivového článku. Vysoká 

účinnost je dána zejména tím, ţe přeměna energie je přímá, nikoliv přes mezistupně 

(tepelnou a mechanickou), jako je tomu např. u spalovacích motorů. 

V současné době je vyvíjeno pět typů palivových článků lišících se především 

chemickým sloţením elektrolytu, provozními teplotami a moţným palivem. Nízkoteplotní 

palivové články spalují s kyslíkem (většinou ze vzduchu) vodík nebo methanol, 

vysokoteplotní články mohou spalovat i některá konvenční uhlovodíková paliva. 

Jednotlivé typy článků vhledem k rozdílným provozním parametrům nacházejí uplatnění 

ve velmi odlišných aplikacích. Nízkoteplotní palivové články jsou dominantně vyuţívány 

v mobilních aplikacích k výrobě elektrické energie, vysokoteplotní články naopak 

převládají v kombinované výrobě tepla a elektrické energie v aplikacích stacionárních. 

Palivové články jsou v současnosti technologicky velmi vyspělá a bezpečná zařízení. 

Jejich komerčnímu rozšíření braní prozatím jejich velmi vysoká cena daná stupněm 

vývoje, převáţně kusovou výrobou a v neposlední řadě cenou pouţitých materiálů. U 

nízkoteplotních palivových článku je to především cena flourovaných membrán a platiny, 

u vysokoteplotních potom cena materiálů schopných odolat vysokým teplotám a 

korozivnímu prostředí. 

Typy palivových článků 

Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) 

Jako elektrolyt slouţí iontoměničová polymerní membrána (většinou na bázi kyselých 

florovaných polymerů), která je výborným protonovým vodičem. Vzhledem k tomu, ţe 

jedinou kapalinou v tomto typu FC je voda, jsou minimalizovány problémy s korozí. 

Operační teplota je limitována pouţitým polymerem, většinou je niţší neţ 120°C (ačkoliv 

v současné době se provádí testy s novými materiály aţ k 200°C). Palivem je v tomto 

případě čistý vodík nebo methanol (DMFC - Direct Methanol FC, pouţívaný většinou v 

přenosných aplikacích). Jako katalyzátor se vyuţívá především paltina, coţ je příčinou 

vysoké ceny článků. 

Alkaline Fuel Cell (AFC) 

Elektrolytem je 35 - 50% roztok KOH pro teploty





Tento druh FC pracuje při 150-220°C, přičemţ jako elektrolyt pouţívá 100% kyselinu 

fosforečnou. Při niţších teplotách má H3PO4 horší protonovou vodivost a problém CO 

jako katalytického jedu pro Pt se stává významnějším. Kyselina fosforečná je stabilnější 

neţ ostatní běţné kyseliny, proto je schopná pracovat v širokém rozsahu teplot. Navíc 

pouţití 100% kyseliny minimalizuje parciální tlak vodních par, takţe udrţet správný 

vodní reţim není sloţité. Matrixem pro zadrţení elektrolytu je většinou SiC. 

Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) 

Elektrolytem je většinou směs alkalických uhličitanů, které jsou zadrţovány v matrixu 

LiAlO2. Provozní teplota je od 500°C do 700°C; v tomto rozmezí tvoří směs uhličitanů 

vysoce vodivou roztavenou sůl, ve které zprostředkovávají vodivost uhličitanové ionty. 

Díky vysokým teplotám není nutné pouţívat vzácné kovy pro katalyzátory, vyuţívá se Ni 

pro anodu a NiO pro katodu. 

Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) 

Tento typ FC je výjimečný tím, ţe jeho elektrolyt je pevný, neporézní kovový oxid, 

pouţívá se Y2O3 stabilizovaný ZrO2. Pracovní teplota je 600-1000°C, přičemţ vodivost 

zprostředkovávají kyslíkové anionty. Materiálem pro anodu je Co-ZrO2 nebo Ni-ZrO2, pro 

katodu se pouţívá LaMnO3 dopovaný stronciem. Skutečnost, ţe elektrolyt je pevný, má 

velký význam pro zjednodušení systému, vyskytují se zde na rozdíl od všech ostatních 

typů FC pouze dvě fáze, pevná a plynná. 

Navržené zařízení: 

Pro vyuţití v rámci projektu uvaţujeme s vyuţitím pouze laboratorní jednotky palivového 

článku. Jako nejperspektivnější a nejlevnější jsou dnes obecně hodnoceny membránové 

vodíkové nebo ethanové články (PEM, PEMFC). Pro potřeby bude vyuţito methanového 

PEM článku o výkonu cca 1kW. Cena takového zařízení je velmi obtíţně vyčíslitelná, 

jelikoţ komerční prodej palivových článků dnes není zcela rozvinut. Orientační náklady 

na nejběţnější vodíkové články se v současnosti pohybují v řádech cca 300.000,- Kč na 

instalovanou jednotku kWel. Investiční náklady tak lze v našem případě laboratorní 

jednotky, spolu s dalším zařízením odhadnout na cca 1.000.000,- Kč. 

4.6. Větrná mikroelektrárna 

Větrná energie je jedna z forem, do níţ se transformuje sluneční záření, neustále 

dopadající na naši planetu. Vítr je proudění vzduchu, které vzniká tlakovými rozdíly mezi 

různě zahřátými oblastmi vzduchu v zemské atmosféře. Pokud není uvedeno jinak, 

rozumí se (i v odborné literatuře) pod pojmem vítr pouze horizontální sloţka proudění 

vzduchu. Působením aerodynamických sil na listy vrtule se převádí kinetická energii 

větru na rotační mechanickou energii rotoru. Ta je poté prostřednictvím generátoru 

zdrojem elektrické energie (na podobném principu turbogenerátoru např. vodní 

elektrárny). Prouděním vznikají podél listů velké aerodynamické síly, a proto listy musejí 

mít speciálně tvarovaný profil, velmi podobný profilu křídel letadla. 

Jak je vidět na následující mapě, záměr není umístěn na příliš vhodném místě pro 

efektivní vyuţití větrné energie. To je způsobeno především umístěním v údolí řeky 

16





Svitavy. Zařízení tak má spíše demonstrační charakter. Na následujícím obrázku je 

znázorněna větrná mapa ČR s vyznačenou polohou záměru: 

Větrná mikroelekrárna bude umístěna na střeše budovy školy a bude tvořena 1 ks 

jednotky cca 1 kW např. typ Whisper 200 dodávaný společností AlterEko s.r.o. Jednotka 

je tvořena vrtulí o průměru cca 2,7 m a stoţárem pro uchycení. Generátor poskytuje 

proud 24V, který je upravován frekvenčním měničem na 220 V. Na následujícím 

obrázku je znázorněn běţně uţívaný typ malé větrné elektrárny běţný např. na 

odlehlých farmách. 

Investiční náklady budou činit cca 200.000,- Kč včetně instalace. 

Umístění všech výš popsaných zařízení je patrné z následujícího obrázku: 

17





18

5. Zázemí – laboratoře a učebny 





Tyto prostory budou umístěny do budovy v areálu domova mládeţe v ulici Tyršova 

(Tyršova 500) v blízkosti hlavní budovy školy, konkrétně do její severozápadní části. 

Zde bude umístěno několik celků, které budou slouţit v rámci projektu, jedná se o tyto 

hlavní celky: 

Přednáškový a prezentační sál 

Laboratoř OZE – bioplynová 

Laboratoř OZE – pro palivové články a alternativní pohony 

Laboratoř analytická 

Fyzikální laboratoř 

Všechny laboratoře je nutno vybavit laboratorním nábytkem, laboratoře bioplynu, 

palivových článků a pohonů a laboratoř analytickou dále odsávací vzduchotechnikou. 

Pro stavební část je jiţ vypracován projekt pro SP společností Prokant s.r.o. Letovice. 

Jedná se o stavbu s 3 NP atypického půdorysu obsahující jednak část obytnou a jednak 

část účelovou. Obytná část je jiţ v současné době realizována, účelová část bude 

realizována v rámci navrhovaného projektu. Budova je řešena z klasických stavebních 

materiálů. 

Rozpočet stavební části je vyčíslen na cca 20.000.000,- Kč. 

5.1. Přednáškový a prezentační sál 

Přednáškový sál bude umístěn ve „společenské“ části budovy domova mládeţe Tyršova 

500 dle projektu spol. Prokant. Tento sál vyplňuje takřka celé 1NP této společenské 

části. Sál bude vybaven moderní prezentační technikou a dále zde bude umístěna 

expozice zařízení a modelů zařízení pro výrobu a vyuţití OZE. K sálu náleţí i malé 

předsálí, které bude pro expozici také vyuţito. 

Investiční náklady stavební a realizační části samotného sálu jsou dle projektu Prokant 

vyčísleny na cca 18.300.000,- Kč. 

Investiční náklady budou představovány nákupem a instalací moderní prezentační 

techniky a dále pak zřízením míst pro stálou expozici zařízení pro výrobu OZE. Náklady 

lze odhadnout na cca 500.000,- Kč. 

Do prostorů místností 114 a 115, kde byly dle původního projektu plánovány ubytovací 

kapacity bude přesunuta část zařízení knihovny a počítačové pracovny z 2 NP, kde 

bude v jejich prostorech budováno laboratorní zázemí. V tomto prostoru mohou být dále 

pořádány přednášky pro menší auditorium a výuka. 

Dispozice 1NP je patrná z následujícího obrázku: 

19

5.2. Laboratoř OZE – bioplynová 





Tato laboratoř bude umístěna v prostorách 2NP ve spojených prostorách místnosti 

208+207+206 jak jsou označeny v projektu spol. Prokant. Místnost bude vybavena 

odsávací vzduchotechnikou a budou zde umístěna některá zařízení pro zkoumání 

produkce bioplynu z různých materiálů. Předpokládáme instalaci termoboxů (např. typ 

pro umístění kultivačních nádob, dále pak aparaturu diskontinuálního měření produkce 

bioplynu, aparaturu kontinuální produkce bioplynu a také cca 3 ks reaktorů cca 200 l pro 

provádění poloprovozních experimentů a dlouhodobějšího modelování procesu. 

Zařízení ks 

Inkubátor 720 l 1 

Inkubátor 240 l 2 

Reaktor 200 l 3 

Měření produkce plynu, 

kontinuální 3 

Měření produkce plynu - tlakové 1 

Drtič 1 

Dezintegrátor 1 

Lednice 4 

Náklady budou tvořeny nákupem přístrojového vybavení do laboratoře. Náklady jsou 


20

5.3. Laboratoř OZE – pro palivové články a alternativní pohony 





Laboratoř bude umístěna v prostoru místnosti 218 a částečně 219. V této laboratoři 

bude umístěn funkční palivový článek, který bude předmětem výzkumu. Dále 

předpokládáme instalaci 2 ks laboratorních palivových článků různých typů, které 

vystihují současné trendy v tomto směru. 


Palivový článek laboratorní 2 

Palivový článek poloprovozní 1 

Spalovací motor diesel 1 

Spalovací motor plyn 1 

Generátor el. proudu laboratorní 2 

Motorová laboratorní brzda 1 

Sestava akumulátorů 1 


vyčísleny na cca 875.000,- Kč bez provozního palivového článku. 

5.4. Laboratoř analytická 

Laboratoř bude umístěna v prostorech místností 214 a 215. V této laboratoři budou 

prováděna běţná stanovení pro vlastnosti odpadů, energetické biomasy a analýzy 

spojené s modelováním procesů a ostatními činnostmi v ostatních laboratořích. Soupis 

vybavení je nastíněn v následující tabulce: 


Aparatura CHSK 1 

Spektrofotometr 1 

Váhy analytické 2 

pH metr 2 

Váhy - předváţky 2 

Centrifuga 1 

Sušárna 1 

Pec 1 

Digestoř 2 

Destilační aparatura 1 

Vakuová stanice 1 

Chromatograf plynový 2 

Analyzátor plynu – CH4 1 

Titrace – digitální byrety 4 

Čerpadla peristaltická 3 

Pipety 4 

Hygienické sání na pipety 2 



21

5.5. Fyzikální laboratoř 





Laboratoř bude umístěna v prostoru místnosti 219 a v části místnosti 220, která bude 

zmenšena. Část zařízení knihovny a počítačové učebny bude rovněţ přesunuta do 1 

NP. V této laboratoři bude prováděl základní kurz laboratoří fyziky, se zaměřením na 

elektřinu, fyzikální vlastnosti alternativních paliv. 

Bude prováděn základní kurz v těchto oblastech: elektřina, teplo, světlo, zvuk, reakce, 

síly a energie. 

Pro laboratoř je třeba spíše jednodušší vybavení, které není investičně příliš náročné. 

Náklady budou tvořeny nákupem přístrojového vybavení do laboratoře a jsou vyčísleny 

na cca 600.000,- Kč. 

Dispozice 2NP je zřejmá z následujícího obrázku: 

22

6. Učební obor environmentální energetika 





Cílem projektu je zvýšit povědomí ţáků o environmentálních problémech moderní 

společností a jejich řešeních a zavést nový studijní program věnující se environmentální 

energetice a přidruţeným problémům. Realizací programu je zaručeno, ţe absolventi 

budou dostatečně vzděláni nejen po teoretické, ale i po praktické stránce. Projekt 

předpokládá aktivní vyuţití ICT technologií. 

Cílovou skupinou jsou jednak ţáci školy, ale také pedagogové a odborní pracovníci ve 

školství. Cílovou skupinou vzdělávacích kurzů bude jednak cca 30 pracovníků ve 

školství a cca 400 ţáků tří i čtyřletých studijních oborů. Výuka bude probíhat blokově dle 

plánovaných modulů předmětu a bude klást důraz na odbornou a praktickou stránku. 

Díky realizaci projektu si ţáci SOŠ a SOU-MŠP osvojí některé základní poznatky o 

fungování environmentálních principů a budou schopni tyto principy realizovat 

v praktické úrovni, coţ je hlavním předpokládaným přínosem projektu. 

Projekt zahrnuje následující části: 

Tvorba odborné knihovny 

Příprava vzdělávacích kurzů 

Vzdělávací kurzy lektorů 

Zpracování metodiky výuky pro ţáky 

Pilotní výukový program 

Celkem náklady na realizaci učebního programu 3.938.755,- Kč. 

23

7. Odhad celkové investiční náročnosti 





Celkové náklady na realizaci centra lze vyčíslit jednak z rozpočtu stavební části, 

z rozpočtu technologických a stavebních dodávek jednotlivých zařízení pro výrobu OZE, 

vybavení laboratoří a v neposlední řadě i zajištění institucionálními a lidskými zdroji. 

Celkové náklady jsou shrnuty v následujícím přehledu: 

1. Stavební část RVC Kč 20.000.000,-- 

2. Kongresový sál Kč 18.300.000,-- 

3. Okolní úpravy (plot, mostek, hřiště, plochy) Kč 2.500.000,-- 

4. Bioplynová stanice Kč 18.440.000,-- 

5. Tepelné čerpadlo, zateplení budovy, solární systém TUV 

a úprava kotelny – Tyršova 25 Kč 4.940.000,-- 

6. Vodní elektrárna Kč 600.000,-- 

7. Dřevoplynová jednotka Kč 2.000.000,-- 

8. Palivový článek Kč 1.000.000,-- 

9. Větrná elektrárna Kč 200.000,-- 

10.Přednáškový a prezentační sál Kč 500.000,-- 

11.Laboratoř OZE – bioplynová Kč 1.451.000,-- 

- palivové články Kč 875.000,-- 

- analytická Kč 4.085.000,-- 

- fyzikální Kč 600.000,-- 

12. Projektová příprava Kč 1.500.000,-- 

13. Materiály pro nový studijní obor, osnovy,proškolení 

pedagogů Kč 3.938.000,-- 

----------------------------------------------------------------------------------------------------- 

Celkem Kč 80.929.000,-- 

8. Závěr, doporučení 

V současné době významně roste důleţitost výroby energie z OZE. V ČR jsou jiţ 

realizována první výrobní zařízení. Značná část těchto zařízení má ovšem poměrně 

značné provozní problémy a je velmi obtíţné nalézt kvalifikované pracovníky pro vedení 

provozů a jejich obsluhu. Cílem popsaného záměru je výchova a výuka právě 

pracovníků se střením vzděláním, kteří ponesou hlavní část odpovědnosti za provoz 

těchto zařízení. Počet těchto zařízení v nejbliţších letech (větrných elektráren, kotelen 

na biomasu, bioplynových stanic, malých vodních elektráren apod.) v budoucnu ještě 

poroste. Realizaci záměru lze hodnotit jako velmi přínosnou. 

24

9. Zdroje, literatura 





Internetové stránky CZ BIOM, www.biom.cz 

Podklady zadavatele – projekt „Domov mládeţe pro 72 ţáků“, Prokant s.r.o. Letovice 

Straka, Dohányos a kol., Bioplyn 

Materiály spol. BOSS Engineering, Kogenerační jednotka s vůní dřeva 

Hořejší V. Tepelná čerpadla pro kaţdého 

Internetové stránky spol. Alter-Eko s.r.o., www.alter-eko.cz 

Internetové stránky H2WEB, vodik.czweb.org 

Praha, Slapy, 31.7.2007 Ing. Tomáš Dvořáček 

jednatel BIOPROFIT s.r.o. 

Ing. Tomáš Rosenberg 

25




Příloha 1: 

Učební osnovy zpracované spol. ZERA 


26

Obor vzdělání: Technologie pro obnovitelné zdroje energií 

( Technik pro obnovitelné zdroje a bioodpady ) 





Učební osnova určená pro vzdělávání pedagogických pracovníků středních škol v oblasti 

obnovitelných zdrojů energie a zároveň jeden z podkladů pro tvorbu vzdělávacího 

programu maturitního studia 

1) obnovitelné zdroje energie 

2) zpracování biologicky rozložitelných materiálů 

OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE 

A) Legislativa 

B) Biomasa 

- energetické plodiny: a) využití obilovin 

b) využití netradičních energetických plodin 

- odpadní biomasa 

Charakteristika biomasy 

- energetické vlastnosti biomasy 

- způsoby využití biomasy k energetickým účelům 

- využití půdy ležící ladem 

Využití biomasy 

- úprava a zpracování biomasy pro energetické účely 

- využití biomasy pro výrobu tepla, zařízení pro spalování biomasy 

- využití biomasy pro pohon motorů 

- využití biomasy k výrobě elektřiny – anaerobní fermentace vlhkých organických 

materiálů 

C) Sluneční energie 

- možnosti využívání sluneční energie 

- zařízení pro využívání sluneční energie 

D) Větrná energie 

E) Vodní energie 

F) Alternativní metody výroby tepla 

- tepelná čerpadla 

- kogenerační jednotky (zemní plyn, bioplyn, skládkový plyn aj.) 

BIOOLOGICKY ROZLOŽITELNÉ MATERIÁLY 

A) Legislativa 

B) Druhy biologicky rozložitelných materiálů: 

- kvalita, vlastnosti, původ 

C) Metody, principy zpracování bioodpadu 

- aerobní 

- anaerobní 

D) Technika 

E) Technologie 

27




Příloha 2: 

Fotografická příloha 


28





prostor pro školní BPS na dvoře prostor pro školní BPS, vlevo kotelna 

stávající modul KJ TEDOM zásobník kotle na biomasu (štěpky) 

říční náhon v areálu školy stávající kotel na biomasu 100 kW 

29

počátek náhonu u řeky Křetinka budova Tyršova 25 





30

Energeticky soběstačná škola - záměr projektu (2010) (pdf, 0

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?