Veľké čpavkové tepelné čerpadlo využíva vyčistenú odpadovú vodu na vykurovanie miestnej komunity

Inštalácia tepelných čerpadiel v čistiarňach odpadových vôd má obrovský, ale zriedkavo využívaný potenciál. Tepelné čerpadlá môžu využiť energiu z odpadových vôd, ktorá by inak išla nazmar, a poslať tak do systému diaľkového vykurovania ekologickejšiu a lacnejšiu energiu.

Príležitosť, rekuperácia tepla pomocou veľkých tepelných čerpadiel

Tepelné čerpadlá nám pomáhajú optimálne využívať naše zdroje a stávajú sa aj konkurencieschopnou ekologickou alternatívou k tradičným energetickým technológiám. Všeobecne získavame stále viac elektriny z obnoviteľných zdrojov energie. Tepelné čerpadlá sú potom dôležitou súčasťou energetického systému, pretože môžu veľmi efektívne vyrábať teplo pre diaľkové vykurovanie, najmä keď je elektriny prebytok alebo je elektrina lacná.

Tento prípad je dobrým príkladom sektorovej väzby. Namiesto toho, aby sa vyčistená odpadová voda vypúšťala priamo do rieky Odense, je od konca roku 2020 využívaná ako zdroj energie pre tepelné čerpadlo, ktoré je možné využiť v systémoch diaľkového vykurovania.

Spoločnosť Ramboll bola vybraná ako konzultant pre návrh nového systému tepelného čerpadla v čistiarni odpadových vôd Ejby Mølle. Čistiareň odpadových vôd v Ejby Mølle vlastní a prevádzkuje vodárenská spoločnosť VandCenter Syd, zatiaľ čo samotné tepelné čerpadlo vlastní a prevádzkuje miestna teplárenská spoločnosť Fjernvarme Fyn.

Proces chladenia

Tepelné čerpadlo sa skladá z uzavretého systému napojeného na sieť diaľkového vykurovania aj na systém odpadových vôd. Tepelné čerpadlo ochladzuje vyčistenú odpadovú vodu o približne 5 °C pomocou čpavku. Čpavok je jednou z najúčinnejších prírodných látok, ktoré je možné použiť ako chladivo, a nepoškodzuje ani neohrieva globálnu atmosféru.

K ochladeniu dochádza, keď čpavková kvapalina pod nízkym tlakom prechádza výmenníkom tepla. Vo výmenníku tepla sa energia prenáša z odpadovej vody do čpavkového okruhu, čo spôsobuje odparovanie čpavku. Rotačný skrutkový kompresor potom zvýši tlak čpavku, než čpavok skondenzuje v ďalšom výmenníku tepla, odkiaľ je energia pri vysokej teplote dodávaná do rozvodnej siete diaľkového vykurovania.

Po kondenzácii sa tlak v okruhu čpavku zníži v expanznom ventile, než sa kvapalina vráti späť do výparníka. Stručne povedané, odpadová voda odovzdáva teplo, ktoré je dodávané do siete diaľkového vykurovania a následne vypúšťané pri nižšej teplote do rieky Odense.

Medzi odpadovú vodu a výparník čpavku v tepelnom čerpadle bol pridaný medziokruh. Vyčistená odpadová voda má pri vypúšťaní obvykle teplotu 8-22 °C, čo je obvykle vyššia ako teplota vody, do ktorej je vypúšťaná. Čím bližšie je teplota riečnej vody k teplota odpadovej vody, tým lepšie. Po veľkú časť roka táto inštalácia tepelného čerpadla zníži teplotu vypúšťanej vody na výstupe z čistiarne na teplotu vody v rieke Odense. Keď teplota vypúšťanej vody viac zodpovedá prirodzenej teplote vody v rieke, šetrí sa vodné životné prostredie.

Tepelné čerpadlá

Vysoko účinné čpavkové tepelné čerpadlá s odpadovou vodou dodala spoločnosť IESenergy Aps. Dokážu vyrobiť približne 4 jednotky tepelnej energie na jednotku spotrebovanej elektrickej energie (COP = 4). Tepelné čerpadlá v Ejby Mølle tak predstavujú dobrý krok smerom k udržateľnejšiemu vykurovaniu. Môžu dodávať celkom 20 MW tepla a očakáva sa, že pokryjú ročnú spotrebu tepla najmenej 5 000 domácností. Tepelné čerpadlá zároveň povedú k zníženiu emisií CO₂ a ďalších skleníkových plynov o 128 000 ton ekvivalentu CO₂ za 20 rokov.

Alfa Laval dodáva

Spoločnosť Alfa Laval dodala dôležité a účinné spoľahlivé výmenníky tepla polozváraného doskového typu. Fungujú ako výparníky, kondenzátory, podchladzovače a chladiče oleja pre tieto veľké tepelné čerpadlá.