Projektujemy lepszy świat
Pompy ciepła: przeobrażamy krajobraz energetyczny świata
W kategorii poprawiania zdrowia planety GEA zajmuje wiodącą pozycję. Jednym z naszych strategicznych celów zrównoważonego rozwoju jest wytyczanie szlaku, którym podążą nasi pochodzący z przeróżnych sektorów klienci, którzy pragną zmniejszyć zużycie energii oraz obniżyć emisje dwutlenku węgla przy użyciu skutecznych i mierzalnych metod. Ważnym kamieniem milowym na tym szlaku są systemy pomp ciepła.
Technologia pomp ciepła jest coraz powszechniej stosowana w wielu sektorach do przechwytywania, poprawiania parametrów i powtórnego wykorzystania ciepła, które w przeciwnym wypadku stałoby się ciepłem odpadowym. Takie ponowne wykorzystanie pozwala istotnie obniżyć koszty ogrzewania i zmniejszyć poziom uzależnienia od paliw kopalnych. Przy zastosowaniach na dużą skalę przekłada się to na znaczące korzyści finansowe i ekologiczne.
W ostatnich latach GEA instalowała amoniakalne systemy ogrzewania i chłodzenia w zakładach produkcji żywności, fabrykach napojów i alkoholi, mleczarniach, browarach, chłodniach, sieciach ciepłowniczych oraz innych miejscach.
Dlaczego amoniak?
Wydajność termodynamiczna amoniaku sprawia, że związek ten jest rozwiązaniem bardzo ekonomicznym, a dzięki udoskonaleniom w technologii sprężania amoniakalne pompy ciepła pozwalają generować wyższe temperatury niż wcześniej było to możliwe.
W dużych zakładach, w których działają instalacje grzewcze i chłodzenia, takich jak sieci ciepłownicze czy fabryki żywności, amoniakalne pompy ciepła oferują o 40% niższy pobór energii, do 40% niższe koszty oraz 40% mniej emisji w porównaniu do syntetycznych czynników chłodniczych.
Odzysk ciepła do ogrzewania i chłodzenia
Duży kanadyjski dostawca systemów chłodzenia i ogrzewania, pragnąc rozbudować przyjazną dla środowiska instalację ogrzewania i chłodzenia, podjął się wykonania ambitnego projektu opartego na technologii GEA. Tak nasza firma pomogła stworzyć system ogrzewania i chłodzenia w budynkach o łącznej powierzchni 557 000 m2.
Aby sprostać tym wszystkim wymogom, GEA zaprojektowała i dostarczyła do zakładu w Ontario dwie spersonalizowane pompy ciepła GEA RedGenium o mocy 2 megawatów pozwalające uzyskać gorącą wodę o temperaturze 85°C oraz zimną wodę chłodzącą o temperaturze 4,4°C.
Tradycyjne czynniki chłodnicze, takie jak fluorowęglowodory (HFC) są szkodliwe dla środowiska, dlatego nowy system działa z wykorzystaniem amoniaku, który jest naturalnym czynnikiem chłodniczym. Jego wskaźnik potencjału niszczenia warstwy ozonowej wynosi zero!
Zrównoważona wydajność
Sercem każdej pompy ciepła RedGenium jest superwydajna sprężarka tłokowa GEA V XHP. System amoniakalny, dostarczający wodę o temperaturze do 95°C i oferujący duży zakres pojemności z maksymalnym ciśnieniem znamionowym na poziomie 63 barów, to gwarancja najlepszej w swojej klasie skuteczności. Efektem jest niższy całkowity koszt użytkowania, który wynika ze znacznie mniejszego zużycia mocy oraz faktu, że amoniak jest stosunkowo niedrogi do pozyskania.
Następnie system wykorzystuje małe źródło (najlepiej odnawialne) elektryczności, aby poprawić wydajność przechwyconego ciepła. Napędy o zmiennej częstotliwości uruchamiają silniki elektryczne, a wysokowydajne płytowe wymienniki ciepła pozwalają zrealizować najwyższe standardy zrównoważenia.
Jeden z dwóch bliźniaczych, projektowanych na zamówienie systemów pomp ciepła GEA opartych na naturalnym amoniaku do systemów dystrybucji energii w kanadyjskim Ontario.
Pompy ciepła obniżają emisje w firmie Mars
Mars, wiodący producent słodyczy, zainstalował system amoniakalnej pompy ciepła GEA w swoim zakładzie w holenderskim Veghel,, jednej z największych fabryk czekolady na świecie. Po przeanalizowaniu systemów oszczędzania energii i zarządzania nią w zakładzie uznano, że montaż systemów pomp ciepła istotnie zwiększy efektywność energetyczną całej produkcji w Marsie, wspierając zobowiązanie spółki do zmniejszania emisji.
Specjalnie przygotowane rozwiązanie pomp ciepła GEA, oparte na najnowocześniejszych sprężarkach tłokowych GEA V HP, pozwala pozyskać i poprawić wydajność niskotemperaturowego ciepła z urządzeń chłodniczych, a następnie podgrzać nim wodę, w przeciwnym wypadku takie ciepło zostałoby po prostu zmarnowane. Ciepło z urządzeń chłodniczych jest przesyłane przez wymiennik ciepła, który podgrzewa wodę do temperatury 63°C.
Na następnym etapie woda jest przepuszczana przez specjalnie zainstalowany na dachu budynku obieg ciepłej wody, z którego trafia do różnych pomieszczeń fabrycznych, na przykład do magazynu czekolady i syropu czy maszynowni z urządzeniami wentylacyjnymi. Ilość ciepła zaoszczędzonego przez pompy ciepła sięga około 26 teradżuli gazu oraz około 1000 ton emisji CO2 rocznie.
Mars planuje montaż pomp ciepła w innych zakładach na całym świecie, gdyż ponowne wykorzystanie ciepła odpadowego jest jednym z głównych czynników, które mogą umożliwić spółce osiągnięcie neutralności energetycznej do 2040 roku.
Systemy pomp ciepła GEA zainstalowane w fabryce czekolady Mars w Holandii.
Rewolucjonizujemy produkcję soku
Firma Innocent, producent soków i smoothie, postanowiła powierzyć GEA zadanie dostarczenia zrównoważonej technologii przetwórstwa, ogrzewania i chłodzenia do swojej nowej, całkowicie neutralnej węglowo fabryki soków. Wczesne zaangażowanie GEA w projekt sprawiło, że od samego początku można było uruchomić wiele innowacyjnych procesów i stworzyć dla firmy Innocent doskonały fundament pod realizację wyznaczonych celów zrównoważenia.
Sercem energooszczędnej instalacji w Innocent są pompy ciepła GEA. Aby zintegrować dwa systemy i zapewnić maksymalną wydajność, GEA doradziła firmie Innocent zastosowanie dwóch oddzielnych obiegów grzewczych — jednego ustawionego na 65°C do czyszczenia i drugiego skonfigurowanego na 90°C do pasteryzacji i sterylizacji. Pompy ciepła zostały wprowadzone do podgrzewania wody z wygenerowanego w procesie ciepła odpadowego. GEA musiała zminimalizować ilość pary do takiego stopnia, aby można było zastosować elektryczną wytwornicę pary zasilaną zieloną energią.
„Tradycyjnie całe ciepło jest przekazywane w temperaturze powyżej 100°C w postaci pary wykorzystywanej jako czynnik przy produkcji napojów” – mówi Robert Unsworth, kierownik ds. globalnego zrównoważenia technicznego w GEA. „Ale my to zakwestionowaliśmy. Teraz tylko ułamek ciepła jest wymagany w postaci pary wodnej, która jest wykorzystywana do sterylizacji”. „Dzięki maksymalnemu wykorzystaniu zasady wymiany ciepła osiągnęliśmy niewiarygodne korzyści w zakresie ponownego wykorzystania ciepła i ograniczenia ogromnej ilości energii marnowanej przez niewykorzystaną parę.
Projekt zdobył nagrodę „People’s Choice Award” przyznawaną przez Europejskie Stowarzyszenie Pomp Ciepła (European Heat Pump Association, EHPA). „Naprawdę chylę czoła przed GEA, ponieważ towarzyszyła nam na każdym etapie podróży, pomagając zakwestionować tradycyjne schematy projektowe”— mówi Andy Joynson, były dyrektor operacyjny w europejskiej firmie Innocent Drinks. „Wszystkie małe szczegóły składają się na wielki sukces. Nasze zapotrzebowanie na energię stanowi około 60% tego, co byłoby konieczne do produkcji w zakładzie o równorzędnym rozmiarze, a to robi różnicę”.
Systemy pomp ciepła GEA w zakładzie produkcji smoothów firmy Innocent — pierwsza na świecie neutralna węglowo fabryka soków — są kluczem do znacznego zmniejszenia zapotrzebowania na energię i realizacji celów zrównoważenia firmy.
Połączone rozwiązania w zakładzie drobiarskim Wipasz
Tylko duże i zaawansowane rozwiązanie mogło spełnić potrzeby Wipasz S.A., jednego z największych polskich producentów paszy i lidera w produkcji świeżego mięsa z kurczaka. W związku z budową nowego zakładu przetwórstwa drobiu w Międzyrzeczu Podlaskim w Polsce firma poszukiwała rozwiązań, które umożliwią bardziej zrównoważoną i energooszczędną produkcję.
Andrzej Wachink, dyrektor techniczny w Wipasz S.A., przyznał, że „Nowy zakład jest bardzo przestronny i bardzo nowoczesny”. Postawiliśmy przed GEA trzy wyzwania: chłodzenie zakładu, odzyskiwanie ciepła odpadowego w celu ograniczenia zużycia energii przez bojlery wykorzystywane do podgrzewania wody, a także zapewnienie odpowiedniego systemu wentylacji, zwłaszcza w ubojni”.
Skuteczność procesów mrożenia i chłodzenia w ogromnej mierze zależy również od temperatury. Produkty przeznaczone do dystrybucji bez mrożenia są pakowane w temperaturze 0°C, podczas gdy pozostała partia jest mrożona w temperaturze minus 18°C, a następnie eksportowana lub dalej przetwarzana, na przykład na nuggetsy z kurczaka.
Aby sprostać różnorodnym wymogom zakładu, GEA zaprojektowała, skonstruowała i dostarczyła system chłodzenia o mocy 5,3 megawata na potrzeby pięciu zamrażarek płytowych, pięciu wsadowych zamrażarek tunelowych, dwóch chłodni oraz 64 chłodnic powietrza. Sprzęt obejmuje agregaty sprężarek tłokowych GEA Grasso — sprężarkę tłokową Grasso V1800 do klimatyzowania zakładu, sprężarkę śrubową Grasso SP1 odpowiedzialną za główny proces chłodzenia drobiu oraz sprężarkę śrubową Grasso SP2 służącą do mrożenia i generowania ciepła w celu chłodzenia/ogrzewania wody i dostarczania klimatyzacji.
Ponadto firma zamontowała osiem centrali wentylacyjnych pozwalających wentylować hale produkcyjne oraz cztery dodatkowe do klimatyzowania części biurowej; do wszystkich jest dostarczane zimne i ciepłe powietrze z poziomu głównej instalacji amoniakalnej. Zakład Wipasz wyposażono także w dwa systemy odzysku ciepła, które pokrywają całe zapotrzebowanie zakładu na ciepłą wodę oraz ogrzewanie, w tym części biurowej i pomieszczeń socjalnych. Tym samym eliminują konieczność stosowania bojlerów, co zapewnia mniejsze zużycie dwutlenku węgla i bardzo szybki zwrot z inwestycji.
Połączenie pompy ciepła z agregatem chłodniczym pozwala realizować zarówno procesy chłodzenia, jak i ogrzewania, a tym samym zamienić jednorazowe wykorzystanie w cykl stały i obniżyć koszty energii o co najmniej 40%. To duża oszczędność, biorąc pod uwagę fakt, że w sektorze produkcji żywności, nabiału i napojów na potrzeby ogrzewania i chłodzenia przeznacza się do 60% całkowitego zużycia energii. Wipasz i podobne zakłady przetwórstwa drobiu dostrzegają ewidentne korzyści finansowe oraz środowiskowe wynikające ze stosowania w produkcji systemów odzysku ciepła oraz pomp ciepła, zwłaszcza gdy ciepło jest potrzebne na etapie przygotowania, a następnie należy schłodzić i zamrozić produkt.
Dwustopniowe sprężarki śrubowe GEA Grasso w pomieszczeniu chłodniczym w fabryce Wipasz.
Przyszłościowe ogrzewanie i chłodzenie
Pompy ciepła zainstalowane przez GEA w zakładach na całym świecie są projektowane na specjalne zamówienie, aby realizować precyzyjne wymogi temperaturowe, a dzięki długiej żywotności amoniaku zachowają skuteczność przez długie lata. W porównaniu z innymi czynnikami chłodniczymi, które wystarczają na tylko około 10 lat, systemy amoniakalne pozostają bezpieczne przez 30 do 40 lat, a prawdopodobnie nawet dłużej.
Na całym świecie wycofuje się gazy fluorowane, aby zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych, dlatego coraz częściej stosuje się naturalne czynniki chłodnicze, takie jak amoniak. W miarę wzrostu zapotrzebowania na rozwiązania ekologiczne amoniakalne pompy ciepła są coraz bardziej powszechne w zakładach produkcyjnych i elektrowniach cieplnych.
Amerykański zakład GEA w Yorku w stanie Pensylwania został założony w 1949 roku
