Ciepło odpadowe jako źródło ogrzewania - innowacyjne podejście do zrównoważonej energetyki

Możliwość odzyskiwania energii z ciepła odpadowego to technologia, która pozytywnie wpływa na poprawę efektywności energetycznej, a w niedalekiej przyszłości przybliży nas do osiągnięcia neutralności klimatycznej. Wszelkie działania mające na celu odejście od spalania szkodliwych paliw kopalnych i służące pozyskaniu nowych – tańszych i bardziej ekologicznych źródeł – są obecnie niezwykle cenione na całym świecie. Wykorzystywanie w tym celu ciepła odpadowego może stać się jedną z alternatyw.

Co znajdziesz w artykule:

• Czym jest ciepło odpadowe i gdzie można je pozyskać?
• Ekologiczne aspekty pozyskiwania ciepła odpadowego
• Do czego można wykorzystać ciepło odpadowe?
• Jak wykorzystywane jest ciepło odpadowe na świecie?

Czym jest ciepło odpadowe i gdzie można je pozyskać?

Ciepło odpadowe to niewykorzystana energia cieplna, która jest „oddawana” do otoczenia, przy czym doskonale nadaje się do dalszego wykorzystania. Możliwość „wychwycenia” tego ciepła i jego ponownego wykorzystania przy użyciu nowoczesnych technologii może stanowić cenną odpowiedź na ogromne zapotrzebowanie na energię.

Ciepło odpadowe powstaje przy okazji wielu procesów, które zachodzą w różnych urządzeniach. Powstaje m.in. w urządzeniach chłodniczych, klimatyzatorach, komputerach, piecach piekarniczych, a także instalacjach odprowadzających spaliny. Doskonałym źródłem dla niskotemperaturowego ciepła odpadowego są popularne serwerownie oraz stacje sprężarek. Dla wysokotemperaturowego będzie to najczęściej przemysł – od piekarni, przez fabryki, po huty. Ciepło odpadowe może także pochodzić ze ścieków i innych odpadów resztkowych, które nie podlegają już pod recykling, a można jeszcze odzyskać z nich energię, poddając je odpowiednim procesom.

Ciepłem odpadowym jest nie tylko ciepło pochodzące ze spalin. To również ciepło pary wylotowej, a także rezultat wielu procesów chemicznych. Zasadniczo jest generowane w każdym dużym budynku – czy to w biurowcu czy w supermarkecie. Niestety obecnie aż 70% powstałego ciepła nie jest w żaden sposób dalej pożytkowane. Dlatego, zdaniem ekspertów, jest to największe na świecie niewykorzystane źródło energii.

Ekologiczne aspekty pozyskiwania ciepła odpadowego

Wykorzystywanie ciepła odpadowego porównywalne jest do rozwiązań bazujących na Odnawialnych Źródłach Energii i co ważne, może zastąpić ogromne ilości paliw kopalnych. Systemy odzysku ciepła mogą w wielu przypadkach bazować na działaniu OZE, np. na pompach ciepła. Zakładając, że działanie pompy ciepła oparte będzie na instalacji fotowoltaicznej, ponowne wykorzystanie powstałego ciepła, ale i zapobiegnięcie jego przedostaniu się do atmosfery, maksymalnie wpłynie na ograniczenie emisji dwutlenku węgla.

Energia pozyskiwana z odzysku ciepła odpadowego jest neutralna pod względem emisji dwutlenku węgla, co oznacza, że w trakcie pozyskiwania tej energii nie emituje się do atmosfery żadnych dodatkowych ilości CO2. Co więcej, wykorzystanie ciepła odpadowego przyczynia się do redukcji emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Dzieje się tak dlatego, że w przypadku systemów, w których energia jest odzyskiwana, ciepło jest przekazywane do urządzeń i procesów, w których może być wykorzystane do celów produkcyjnych lub użytkowych, zamiast „nowej” energii, wytworzonej przez kopalnie czy elektrownie, które stanowią istotne źródło generują emisji gazów cieplarnianych.

Do czego można wykorzystać ciepło odpadowe?

Ciepło odpadowe może zostać ponownie wykorzystane na wielu płaszczyznach. Dobrze skonstruowane wymienniki ciepła skutecznie pomagają w odzyskiwaniu ciepła i pozytywnie wpływają na poprawę efektywności energetycznej. Bardzo ważną kwestią jest to by wykorzystanie ciepła odpadowego, było nie tylko opłacalne, ale i proste. Dzięki zastosowaniu nowoczesnych pomp ciepła można wykorzystywać także ciepło mające niższe temperatury. Przykładem takiego działania jest pozyskiwanie ciepła z serwerowni i przekazywanie go do ogrzewania miejskiego. Do sposobów, w jakie można wykorzystać ciepło odpadowe, można zaliczyć m.in.:

- do ogrzewania budynków w pobliżu źródła jego wytworzenia, na przykład w fabrykach lub elektrowniach,

- do produkcji energii elektrycznej w generatorach pary lub turbinach parowych,

-w procesach chemicznych jako źródło energii do ogrzewania reaktorów,

- do suszenia materiałów, w procesach utwardzania lub spawania metali w technologiach przemysłowych,

- do napędzania chłodziarek absorpcyjnych, które wykorzystują ciepło do usuwania ciepła z pomieszczeń lub urządzeń,

- do przyspieszenia procesu rozkładu biologicznego w trakcie produkcji biogazu.

Wykorzystanie ciepła odpadowego pozwala na oszczędność kosztów energii i zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych, co wpływa pozytywnie na środowisko naturalne.

Jak wykorzystywane jest ciepło odpadowe na świecie?

W Szwecji wykorzystanie ciepła odpadowego pochodzącego z przemysłu stanowi już 10% ciepła, jakie znajduje się w sieciach ciepłowniczych. Odzyskiwanie energii z wszelkiego typu odpadów w Szwecji osiągnęło tak wysoki poziom, że obecnie tylko 1% trafia na składowiska. Energia w dużej mierze produkowana jest poprzez spalanie, ale pochodzi też z biogazowni. Ciepło z serwerów znajdujących się w parku technologicznym Stockholm Data Park przekazywane jest do miejskiej sieci ciepłowniczej, dzięki niemu ogrzewane są chodniki, co zapobiega ich oblodzeniu zimą. Miasto oferuje finansowanie systemu odzysku ciepła odpadowego. Wszystko to w celu całkowitego uwolnienia się od paliw kopalnych. W Stanach Zjednoczonych w mieście Seattle z powodzeniem wykorzystywane jest ciepło pochodzące z 34 lokalnych serwerów. Dzięki temu ogrzewana jest główna siedziba Amazona. W planach jest ogrzewanie kolejnych budynków. Kolejnym państwem wykorzystującym ciepło odpadowe jest Słowenia, gdzie za przykład można wskazać działania firmy farmaceutycznej Lek, która od marca 2020 roku zdecydowała się na dostarczanie ciepła odpadowego pochodzącego z ich produkcji do miejscowych zakładów energetycznych. Dzięki temu działaniu zdecydowanie zmniejszyła się emisja dwutlenku węgla, bo aż o 1000 t w trakcie roku, a dostarczana energia pozwala na ogrzanie 300 domów.

Odzyskiwanie energii z ciepła odpadowego niesie ze sobą duży potencjał. Ma szerokie zastosowanie i może być stosowane w różnych branżach przemysłu oraz w budownictwie mieszkaniowym i komercyjnym. To rozwiązanie jest doskonałym przykładem zrównoważonej praktyki, która przyczynia się do ochrony środowiska i poprawy efektywności energetycznej, z pewnością jest warte wdrażania na jak największą skalę.