Ciepło odpadowe – o co chodzi, jak to wykorzystać?

Zapewnienie sobie odpowiedniej ilości ciepła jest jedną z podstawowych potrzeb energetycznych ludzi. Według danych Instytutu Badań Strukturalnych ubóstwo energetyczne dotyka w Polsce 4,6 mln osób. Co więcej, 2,1 mln ludzi (12,2 proc. mieszkańców Polski) nie może zaspokoić potrzeb energetycznych, mimo że znajdują się powyżej progu ubóstwa dochodowego.

Choć samo pojęcie ubóstwa energetycznego może dotyczyć braku dowolnej dowolnej formy energii (elektrycznej, cieplnej, chłodu itp.), to w Polsce zjawisko to najczęściej najczęściej dotyczy ogrzewania mieszkań i domów^I)http://ibs.org.pl/news/infografika-i-filmy-nt-ubostwa-energetycznego/.

W tym kontekście interesujące może być ciepło odpadowe jako źródło energii.

Czym jest ciepło odpadowe

Ciepłem odpadowym nazywana jest sytuacja w której energia w postaci ciepła, powstająca przy okazji innych procesów nie jest odbierana i wykorzystywana, a najczęściej rozpraszana. Ciepłem odpadowym jest na przykład ciepło spalin, pary wylotowej czy powstające w efekcie pracy procesorów. Jest nim też energia towarzysząca przemysłowym procesom chemicznym. Ilość ciepła odpadowego może dochodzić nawet do 70 proc. energii przetwarzanej^II)https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/cieplo-odpadowe;3886572.html.

W praktyce oznacza to, że nawet 70 proc. energii w danym procesie jest marnowane poprzez wypromieniowywanie czy celowe rozproszenie. Odzyskiwanie tej energii, choć w wielu przypadkach trudne, okazuje się korzystne, zarówno z punktu widzenia efektywności jak i ograniczenia wpływu na środowisko. Wychwyt i wykorzystanie energii z ciepła odpadowego oznacza, że nie trzeba jej dodatkowo wytwarzać. W najprostszym przybliżeniu, ochłodzenie jednego litra wody odpadowej o 10 stopni dostarcza 35,37 Wh energii. W przeliczeniu na energię elektryczną wystarcza to na zasilanie lampy LED o sile światła, odpowiadającej 40 W żarówce przez ponad 7 godzin^III)https://polskiprzemysl.com.pl/przemysl-energetyczny/cieplo-odpadowe-jako-zrodlo-energii-elektrycznej/.

Ciepło z serwerowni

Inżynierowie IBM opracowali technologię chłodzenia dużych zespołów serwerów przy użyciu ciepłej wody. Odbierając ciepło, temperatura wody rośnie z 45 do ponad 70 stopni Celsjusza, dzięki temu możliwe jest wykorzystanie tej wody do ogrzewania budynków^IV)https://polskiprzemysl.com.pl/przemysl-energetyczny/cieplo-odpadowe-jako-zrodlo-energii-elektrycznej/. Interesującym przykładem jest również technologia opracowana przez startup Nerdalize. Firma instaluje w domach klientów grzejniki będące w praktyce serwerami, które ciepłem pochodzącym z przetwarzania danych ogrzewają domy. W planach rozwojowych przedsiębiorstwo ma również ogrzewanie wody przez większe serwery^V)https://www.theverge.com/2017/6/2/15728232/using-servers-to-heat-homes-nerdalize.

Ciepło odpadowe z fabryk

Wiele ciepła odpadowego powstaje w przemyśle. Z myślą o firmach, które chcą zwiększyć swoją efektywność energetyczną opracowuje się coraz więcej instalacji do odzyskiwania energii cieplnej. Zainstalowanie systemu odzysku ciepła pozwala w niektórych przypadkach na redukcję kosztów energii nawet o 60 procent.

Ciepło odpadowe z oczyszczalni ścieków

W zależności od cyklu technologicznego w jakim pracują oczyszczalnie ścieków, możliwe jest wykorzystywanie różnych metod odzyskiwania ciepła odpadowego. Jedną z popularniejszych są pompy ciepła zasilane biogazem pozyskiwanym we własnym zakresie.

Duński przykład

W Polsce efektywność energetyczna jest mniej więcej trzy razy niższa niż w krajach Europy Zachodniej^VI)https://polskiprzemysl.com.pl/przemysl-energetyczny/cieplo-odpadowe-jako-zrodlo-energii-elektrycznej/. Z tego względu jakość powietrza w Polsce jest jedną z najgorszych w całej Unii. Zwiększenie tej efektywności, podobnie jak wykorzystywanie ciepła odpadowego, może być bardzo opłacalna.

Interesujący przykład idzie z Danii. W tym skandynawskim kraju ponad 63 proc. gospodarstw domowych podłączonych jest do centralnej sieci ciepłowniczej. Rozbudowana sieć grzewcza służy również do odbierania ciepła odpadowego z zakładów przemysłowych, serwerowni itp.

Dzięki wdrożeniu rozbudowanej sieci ciepłowniczej odbierającej ciepło odpadowe Dania zredukowała znacznie zużycie produktów z ropy naftowej do ogrzewania, co bezpośrednio przełożyło się na bezpieczeństwo energetyczne kraju. W 1973 roku, w momencie największego kryzysu naftowego w historii, 90 proc. energii w kraju pochodziło z importowanej ropy. Wysoka cena paliwa powodowała, że konieczne było nawet wyłączanie lamp na ulicach, a praca w zakładach przemysłowych bywała wstrzymywana z powodu nadmiernych kosztów.

Obecnie Dania jest eksporterem ropy naftowej, znacznie zmniejszyła zużycie energii i zredukowała emisje gazów cieplarnianych związane z ogrzewaniem. Wszystko dzięki rozbudowie miejskich ciepłowni oraz skrupulatnemu zbieraniu ciepła odpadowego tam, gdzie to tylko możliwe^VII)https://www.theguardian.com/big-energy-debate/2014/aug/20/denmark-district-heating-uk-energy-security.