Systemy ciepłownicze piątej generacji z dodatkową funkcją chłodzenia
Wiele osób pamięta kryzys naftowy, jaki dotknął Europę w 1973 roku, który wbrew pozorom niekoniecznie oznaczał zupełny brak korzyści dla wszystkich krajów europejskich. Wystarczy spojrzeć na przykład Danii, która po tym jak ceny ropy naftowej wzrosły czterokrotnie, zainwestowała olbrzymie środki w rozwój systemów ciepłowniczych. Dzięki temu obecnie aż 63 % mieszkańców tego kraju korzysta z dostępu do sieci ciepłowniczych. Kilkadziesiąt lat później zmiana klimatu sprawiła, że decydenci w całej Europie zdali sobie sprawę z potencjału tej technologii, która przyczynia się do zwiększenia efektywności energetycznej, redukcji emisji CO2 i zmniejszenia uzależnienia od paliw kopalnych, a dodatkowo zapewnia niższe koszty eksploatacji. Niestety, obecne systemy ciepłownicze starzeją się, a te najnowocześniejsze nie są tak wydajne, jak by można było oczekiwać. Typową wadą systemów wysokotemperaturowych (około 80–90°C dla sieci trzeciej generacji) są między innymi znaczne straty ciepła. Podobnie, sieci ciepłownicze obecnej generacji nadal nie wykorzystują wielu różnych źródeł energii, takich jak ciepło odpadowe czy źródła odnawialne. Partnerzy projektu FLEXYNETS proponują rozwiązanie tego problemu poprzez obniżenie temperatury pracy systemów. „Prowadziliśmy badania systemów ciepłowniczych i chłodniczych działających w temperaturach »neutralnych«, czyli w zakresie 15–30°C. Zastosowanie takich temperatur nie tylko znacznie ograniczyłoby straty ciepła, ale umożliwiłoby również gromadzenie ciepła odpadowego o niskiej temperaturze i ciepła odnawialnego na długości całego rurociągu”, mówi dr Roberto Fedrizzi, kierownik zespołu naukowego w Instytucie Energetyki Odnawialnej EURAC Research i koordynator projektu. Być może najbardziej innowacyjnym aspektem sieci DHC piątej generacji jest to, że pozwalają one każdemu użytkownikowi nie tylko pobierać energię z sieci, ale także dostarczać ją z własnego układu chłodzenia pomieszczeń i urządzeń chłodniczych. „Stosujemy odwracalne pompy ciepła w celu wymiany energii cieplnej między rurociągiem a użytkownikiem”, wyjaśnia dr Fedrizzi. „W ten sposób możliwe jest pobieranie ciepła z sieci do ogrzewania pomieszczeń i wody według indywidualnych potrzeb, a ponadto przekazywanie ciepła z systemu klimatyzacji do sieci, które następnie może być wykorzystane do ogrzewania pomieszczeń innych użytkowników”. Kolejną innowacją jest sposób, w jaki działa pompa ciepła, który polega na wykorzystywaniu do pracy energii elektrycznej, co umożliwia powiązanie sektora energii cieplnej i z sektorem energii elektrycznej. Zdaniem dr. Fedrizziego otwiera to nowe możliwości zarządzania w sektorze systemów ciepłowniczych, gdyż sieć może być wykorzystywana do czerpania energii elektrycznej w czasie pozaszczytowego zapotrzebowania na elektryczność i gromadzenia zapasów energii cieplnej na wypadek zwiększonego zapotrzebowania. Oprócz opracowania tych rozwiązań technologicznych partnerzy skupieni wokół projektu FLEXYNETS analizowali metody jak najlepszego ich zastosowania. Konsorcjum zajęło się w szczególności badaniami nad najbardziej wydajnymi układami sieci w wybranych środowiskach miejskich. W opracowanych przypadkach zastosowanie sieci FLEXYNETS przełożyło się na redukcję strat ciepła o 75 % w porównaniu z konwencjonalnymi rozwiązaniami, chociaż korzyść ta została częściowo zneutralizowana przez zwiększone zużycie energii elektrycznej. Ponadto, po uwzględnieniu wszystkich możliwości (niższe koszty eksploatacji dzięki wykorzystaniu niedrogiego ciepła odpadowego, niższe koszty energii elektrycznej dla użytkownika końcowego oraz chłodzenie pomieszczeń oferowane jako usługa), eksploatacja sieci piątej generacji byłaby tańsza niż korzystanie z konwencjonalnego systemu ciepłowniczego i usług chłodzenia pomieszczeń, dostarczanych za pośrednictwem odrębnych jednostek. Konsorcjum projektu FLEXYNETS ma pewność, że dzięki uruchomieniu nowych usług zarządcy sieci również mogą liczyć na dodatkowe przychody. „Technologia cieszy się zainteresowaniem ze strony zarówno operatorów sieci ciepłowniczych, jak i przedsiębiorstw energetycznych”, podsumowuje dr Fedrizzi. „Widzę możliwość szybkiego wzrostu, ale potrzebne są jeszcze dodatkowe projekty demonstracyjne. Nasze plany obejmują między innymi realizację projektu dotyczącego budowy i modernizacji ośmiu sieci niskotemperaturowych”.
Słowa kluczowe
FLEXYNETS, system ciepłowniczy, piąta generacja, system chłodniczy, niska temperatura, energia ze źródeł odnawialnych, ciepło odpadowe, chłodzenie pomieszczeń, schładzanie
