Łagodzenie zmian klimatu dzięki innowacjom w ciepłownictwie
27 Jun 2022
Świat się ociepla i jest niepodważalnym faktem, że wszyscy musimy znacznie ograniczyć emisję dwutlenku węgla (CO2), aby lepiej chronić naszą planetę. Jaką więc rolę może odegrać GEA, stosując swoją technologię we wspólnych projektach ciepłowniczych?
W krajach na całym świecie trwa ożywiona debata na temat emisji CO2. Zaledwie w zeszłym roku podczas konferencji COP26 w szkockim Glasgow dziesiątki rządów potwierdziły swoje zobowiązanie do zmniejszenia poziomu emisji wszelkimi możliwymi sposobami. Nie licząc znaczących zobowiązań środowiskowych podejmowanych przez branżę przetwórstwa spożywczego i inne wpływowe gałęzie przemysłu, które są odpowiedzialne za dużą część szkodliwych emisji, to sieci ciepłownicze szybko stają się rozwiązaniem pozwalającym na uporanie się z problemem uwalniania CO2 nie tylko przez gospodarstwa domowe czy przedsiębiorstwa, ale całe społeczności.
Pompy ciepła nie są niczym nowym, ale wraz z szybkim wzrostem wykorzystania energii odnawialnej nabrały większego znaczenia w walce z emisją CO2. Jeśli połączymy tę wysoce wydajną metodę konwersji ciepła z inicjatywami na rzecz rozwoju sieci ciepłowniczych dla budynków mieszkalnych i komunalnych, otrzymamy potencjalną rewolucję. A gdy dodamy do tego coraz szersze zastosowanie naturalnych czynników chłodniczych, takich jak amoniak, to okaże się, że istnieje cała technologia umożliwiająca stworzenie prawdziwie „zielonego” rozwiązania w zakresie ogrzewania komunalnego.
Niepotrzebne uzależnienie od gazu
Według Eurostatu 27,2%. całej energii w Europie jest zużywane przez gospodarstwa domowe. Z tego prawie 80% zużywa się na ciepłą wodę i ogrzewanie.1 Ostatnie badanie (marzec 2022) przeprowadzone przez Statista wykazało, że 87% ciepła dla gospodarstw domowych w Wielkiej Brytanii pochodzi z gazu.2 Dodajmy do tego wszystkie budynki użyteczności publicznej — w tym biura, biblioteki, sądy, baseny, szkoły itp. — i okazuje się, że w przeważającym stopniu polegamy na gazie, by utrzymać ciepło.
Jednak według Kennetha Hoffmanna, kierownika produktu ds. pomp ciepła w GEA Heating & Refrigeration Technologies, jest to zupełnie niepotrzebne: „Jeśli w domu ma panować stała temperatura pomiędzy, powiedzmy, 18 a 21°C, to nie ma potrzeby spalania gazu o temperaturze 600°C, aby zapewnić komfort. Za pomocą pomp ciepła możemy podnieść temperaturę powietrza doprowadzanego z zewnątrz, dzięki czemu dom będzie bardzo komfortowy bez użycia gazu”.
Gdyby tę samą koncepcję zastosować do grupy domów, byłby to znaczący krok w kierunku zmniejszenia ogólnej emisji; a gdyby zrobić to na skalę przemysłową, dla całych dzielnic i społeczności, to będziemy mieć do czynienia z prawdziwą rewolucją!
Dlaczego pompy ciepła są lepsze?
Jeśli obniżamy emisyjność wytwarzania energii elektrycznej, ale pompa ciepła działa na prąd, to w jaki sposób może być lepsza od status quo? Kenneth Hoffmann wyjaśnia, że system energetyczny po prostu nie byłby w stanie sobie poradzić. „Nigdy nie byłby w stanie dostarczyć zwiększonego zapotrzebowania na moc” — mówi. „Ale dzięki zastosowaniu pomp ciepła, które generują do pięciu razy więcej energii cieplnej na kWh zużytej energii pierwotnej (energii elektrycznej) w porównaniu do spalania gazu lub bezpośrednich kotłów elektrycznych, całkowite zużycie energii elektrycznej można utrzymać w dopuszczalnych granicach”.
Ponieważ energia elektryczna jest coraz częściej wytwarzana ze źródeł odnawialnych, pompa ciepła zainstalowana dzisiaj będzie miała mniejszy ślad węglowy z każdym rokiem do momentu, aż energia elektryczna będzie pochodzić w 100% ze źródeł odnawialnych. „Łącząc efektywność energetyczną ze spalaniem mniejszej ilości gazu, możemy osiągnąć pożądaną przez nas dekarbonizację społeczeństwa” — dodaje Kenneth.
Sieć ciepłownicza
Nowoczesna, wydajna sieć ciepłownicza, wykorzystująca pompy ciepła na bazie amoniaku, stanowi najlepsze rozwiązanie. Przy niewielkim wkładzie (najlepiej odnawialnej) energii elektrycznej, takie rozwiązanie daje możliwość generowania ciepła z wielu źródeł, w tym m.in. z powietrza, gruntu, zakładu produkcyjnego, sieci metra czy stacji uzdatniania wody. Następnie poziom tego ciepła można podnieść do temperatury 95°C, aby dostarczyć ogrzewanie lub ciepłą wodę (lub obie te rzeczy) bezpośrednio do sąsiedztwa.
System działa najlepiej na obszarach o dużej gęstości zaludnienia i ma największy sens ekonomiczny, gdy jest instalowany podczas początkowej zabudowy obszaru lub podczas dużych inwestycji infrastrukturalnych — choć nie jest to warunek konieczny. Na przykład w Malmö w południowej Szwecji zainstalowano cztery pompy ciepła o mocy GEA 10 MW obok oczyszczalni ścieków i spalarni odpadów w pobliżu portu. Obecnie pokrywają 8% całkowitego zużycia energii w około 100 000 domów, co pozwala zaoszczędzić blisko 50 000 ton CO2 rocznie.
GEA podnosi poprzeczkę dla standardowych pomp ciepła do 95°C
Technologia GEA i znaczenie amoniaku
Zastosowanie amoniaku jest kluczowym postępem w rozwoju technologii ciepłowniczej. W wielu starszych systemach do chłodzenia nadal wykorzystywane są gazy fluorowane (F-gazy), które są wycofywane w całej Europie. W przeciwieństwie do gazów fluorowanych amoniak jest przyjazny dla klimatu, powszechnie dostępny, niedrogi i nie przyczynia się do globalnego ocieplenia. GEA w ostatnich latach przoduje w rozwijaniu tej technologii.
Po zbadaniu i udoskonaleniu metodologii inżynierowie GEA zastosowali tę technologię w sposób, który stanowi znaczny w postęp w zakresie lepszej obsługi społeczności lokalnych i drastycznego obniżenia poziomu CO2 generowanego przez chłodnictwo i energetykę.
GEA stale wprowadza innowacje, aby zwiększyć swój asortyment pomp ciepła i wyprzedzić krzywą grzewczą. Wkrótce przedstawimy kolejne osiągnięcia w tej przełomowej technologii, w tym niedawno pozyskane zamówienie na pompę ciepła o mocy 22 MW w Europie Wschodniej, w której zastosowano naszą nową wysokociśnieniową sprężarkę śrubową.
Technologia w akcji
Na razie przyjrzyjmy się kilku niesamowitym innowacjom, które już teraz pomagają środowisku. Ogromne lodowisko Marienlyst w norweskim Drammen oferuje zimą taflę łyżwiarską o standardzie zawodniczym, a latem 400-metrowy tor wyścigowy i pełnowymiarowe boisko piłkarskie. Poziom ciepła pozyskiwanego podczas tworzenia lodu jest zwiększany przez pompy ciepła GEA a następnie ciepło to jest wykorzystywane do zaopatrywania miasta. Gdy nadchodzi lato, temperatura pod boiskiem wzrasta, a urządzenie działa jako gruntowa pompa ciepła, dostarczając domom ciepłą wodę neutralną pod względem emisji dwutlenku węgla.
Tymczasem w Turku, w Finlandii, GEA dostarczyła sieć ciepłowniczą o mocy 10 MW wykorzystującą ciepło odpadowe z elektrociepłowni. Amoniakalne pompy ciepła zwiększają temperaturę z około 25°C do 85°C, aby zapewnić dostawę ciepła do 190 000 mieszkańców miasta poprzez sieć ciepłowniczą. I znowu, poza niewielkim dodatkiem energii elektrycznej, która coraz częściej pochodzi ze źródeł odnawialnych, cały proces jest neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla.
W londyńskiej dzielnicy Islington sieć ciepłownicza Bunhill Heat and Power Network (BHPN) wykorzystuje ciepło odpadowe z londyńskiego metra — wspomagane przez pompy ciepła GEA — do dostarczania ogrzewania i ciepłej wody do około 1350 domów, jednej szkoły i dwóch ośrodków rekreacji. Inwestycję postrzega się za istotny wkład w realizację celu dzielnicy, jakim jest osiągnięcie neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla do 2030 roku.
To tylko kilka przykładów niestrudzonej pracy, którą inżynierowie GEA wykonują każdego dnia na całym świecie, aby wykorzystać zalety amoniakalnych pomp ciepła GEA w systemach ciepłowniczych.
Pompa ciepła GEA zainstalowana w Centrum Energetycznym Bunhill 2 w celu ponownego wykorzystania ciepła odpadowego z londyńskiego metra.
Działania, a nie słowa
Ogrzewanie stanowi ponad połowę globalnego zużycia energii, więc nie ma wątpliwości, że odgrywa ogromną rolę w emisji CO2.3 Nie możemy nie doceniać znaczenia integracji i podejścia systemowego w celu radykalnego zwiększenia wykorzystania energii odnawialnej i ciepła, które w przeciwnym razie zostałoby zmarnowane. Tak samo bezwzględnie konieczne jest wycofanie węgla i innych paliw kopalnych przy jednoczesnym wprowadzeniu przyszłościowych innowacji. Zastosowanie pomp ciepła w ciepłownictwie nie tylko pomaga środowisku w wymiarze globalnym, ale ma również efekty lokalne; w przeciwieństwie do kotłów gazowych pompy ciepła nie emitują tlenków azotu (NOx). Prowadzą one zatem do czystszego powietrza w miastach i innych obszarach miejskich — a także oferują korzyści finansowe.
Wróćmy do tych globalnych zobowiązań na rzecz środowiska; zgodnie z ustaleniami poczynionymi podczas konferencji COP26, jeśli globalna temperatura miałaby wzrosnąć o 2°C, wystąpiłyby poważne i powszechne skutki zarówno dla ludzi, jak i dla przyrody. Przy 1,5°C skutki byłyby poważne, ale mniej dotkliwe. Ten ostatni cel obecnie obowiązuje i można dyskutować, czy w przyszłości nie zostaną postawione jeszcze bardziej rygorystyczne wymagania.
Strategia zrównoważonego rozwoju
GEA już zajmuje się tą sprawą — i to od wielu lat. Nasza inicjatywa rozwiązań na rzecz zrównoważonej energii (SEnS) odgrywa kluczową rolę w tej strategii, rewolucjonizując integrację procesów i mediów (chłodzenie i ogrzewanie) w celu wymuszenia obniżenia zużycia energii, zmniejszenia śladu węglowego i cięcia kosztów w wielu sektorach.
Współpraca i innowacje są niezbędnymi elementami rozwiązywania przyszłych wyzwań klimatycznych, stąd nasza warta miliony euro inwestycja w nowe ośrodki badawcze, które zostaną uruchomione w 2023 roku. Będą mieściły najnowocześniejsze instalacje, które wykorzystują naturalne czynniki chłodnicze, są w 90% zautomatyzowane, mogą pracować w trybie 24/7 i są gotowe na Przemysł 4.0.
Sieci ciepłownicze zasilane pompami ciepła GEA to tylko jeden z elementów — choć znaczący — całego rozwiązania. Oprócz tego nigdy nie powinniśmy lekceważyć siły sugestywnych argumentów: jeśli właściciel domu widzi, że jego rachunki za energię i emisję zmniejszają się w wyniku przyłączenia do sieci ciepłowniczej, jest bardziej skłonny poprzeć inne inicjatywy na rzecz zrównoważonego rozwoju i zachęcić duże przedsiębiorstwa do bycia częścią rozwiązania, a nie problemu.
Jeżeli świat ma osiągnąć swój cel emisji dwutlenku węgla na poziomie zerowym netto do 2050 roku, to czas ucieka. GEA dysponuje wiedzą, technologią i zdolnością do skutecznego wdrażania projektów mających na celu tworzenie czystszych rozwiązań grzewczych, które pomagają w zapewnieniu zgodności z obecnymi i przyszłymi celami emisyjnymi oraz naprawdę pomagają chronić środowisko dla przyszłych pokoleń.
