Ciepło odpadowe niewykorzystanym źródłem energii odnawialnej
Wobec obecnej sytuacji na rynku energetycznym i sukcesywnego wyczerpywania się nieodnawialnych źródeł energii, kraje Unii Europejskiej w swoim ustawodawstwie kładą coraz większy nacisk na wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii. Jednym z głównych celów strategicznych Unii Europejskiej jest poprawa efektywności energetycznej. Cel w zakresie efektywności energetycznej wyznaczony został na 2030 r., dla UE oznacza zużycie energii pierwotnej nie większe niż 1 273 Mtoe, a zużycie energii finalnej – 956 Mtoe, co oznacza poprawę efektywności o 32,5%.
Efektywny system energetyczny
Efektywny energetycznie system to taki, w którym do wytwarzania ciepła lub chłodu wykorzystuje się co najmniej w 50% energię z odnawialnych źródeł energii lub w 50% ciepło odpadowe (np. z instalacji przemysłowych, czy systemów kanalizacji) lub w 75% ciepło pochodzące z kogeneracji lub w 50% połączenie źródeł energii i ciepła, o których mowa wyżej.
Efektywność energetyczna w Polsce wzrosła w 2020 r. o 0,7% w porównaniu z 2019 r. W latach 2011-2020 roczne tempo wzrostu efektywności energetycznej wyniosło 1,5%. Najszybsze tempo poprawy efektywności energetycznej odnotowano w transporcie (o 2,3%). Zgodnie z założeniami Polityki Energetycznej Polski (PEP 2040) w 2030 r. udział OZE w końcowym zużyciu energii brutto ma wynosić co najmniej 23%, a liczba efektywnych energetycznie systemów ciepłowniczych stanowić będzie co najmniej 85% wszystkich systemów ciepłowniczych w Polsce.
Czym jest ciepło odpadowe?
Coraz częściej zaczyna mówić się o wykorzystaniu energetycznym ciepła odpadowego pochodzącego z różnych źródeł, zarówno z elektrowni, zakładów przemysłowych, zakładów związanych ochroną środowiska, z transportu, klimatyzacji, jak i innych, mniejszych źródeł. Ciepło odpadowe jest obecnie jednym z największych niewykorzystanych źródeł energii na świecie. Szacuje się, że ilość ciepła odpadowego wyprodukowanego tylko w samej UE wynosi 2860 TWh rocznie, co jest niemal równe całkowitemu zapotrzebowaniu UE na ogrzewanie oraz ciepłą wodę w budynkach mieszkalnych i użytkowych[1].
Ciepło odpadowe jest to niewykorzystana energia cieplna oddawana do otoczenia, powstała najczęściej w procesach przetwarzania energii w urządzeniach energetycznych, np. ciepło oddawane wodzie chłodzącej. Ilość ciepła odpadowego może dochodzić nawet do 70% energii przetwarzanej. Oznacza to, że nawet 70% energii niezbędnej do realizacji danego procesu może być marnowana. Obecnie niemal wszędzie mamy do czynienia z ciepłem odpadowym.
Ciepło odpadowe dostępne w UE to ok. 2860 TWh energii rocznie. To ilość niemal równa całkowitemu zapotrzebowaniu UE na ogrzewanie oraz ciepłą wodę w budynkach mieszkalnych i użytkowych, które wynosi 3180 TWh rocznie w 27 krajach UE oraz w Wielkiej Brytanii[2].
Przykładowe źródła ciepła odpadowego
Ciepło odpadowe z centrów przemysłowych, z działalności centrów danych – maszyny przemysłowe oraz serwery wytwarzają bardzo dużą ilość ciepła, tak samo proces chłodzenia tych urządzeń. Przepływ ciepła odpadowego jest więc ciągły i stanowi niemalże niezawodne źródło czystej energii.
Ciepło odpadowe z supermarketów – ciepło odprowadzane jest z mebli chłodniczych i zamrażarek, które następnie jest wykorzystywane do ogrzewania sklepu i przygotowania ciepłej wody. Zainstalowanie instalacji odzysku ciepła w supermarketach przynosi korzyści finansowe, ale również przyczynia się do zmniejszania śladu węglowego.
Ciepło odpadowe z oczyszczalni ścieków. Ścieki zawierają znaczne ilości energii, bowiem z uzyskanego z nich szlamu można wytworzyć biometan, który następnie można spalić i uzyskać energię cieplną i elektryczną. Jedną z najbardziej popularnych metod odzyskiwania ciepła odpadowego są pompy ciepła zasilane biogazem, który pozyskiwany jest we własnym zakresie,
Ciepło odpadowe z serwerowni – firma IBM opracowała technologię chłodzenia dużych zespołów serwerów przy użyciu ciepłej wody, której temperatura rośnie podczas odbierania ciepła i dzięki temu można wykorzystać ją np. do ogrzewania budynków.
Wykorzystanie ciepła odpadowego
Wykorzystanie ciepła odpadowe jest niezwykle istotne, bowiem w znaczący sposób obniży zapotrzebowanie na energię z innych źródeł. Zmniejszy to na pewno ceny energii zarówno dla firm, jak i dla konsumentów. Taniej jest przecież wykorzystać energię, która powstała jako „odpad”, niż ją kupić lub wyprodukować. Ciepło odpadowe można wykorzystać na kilka sposobów:
Ciepło odpadowe wykorzystane w sieciach ciepłowniczych – sieci ciepłownicze wykorzystują wiele źródeł, zarówno odnawialnych (energia słoneczna, biomasa, źródła geotermalne), jak i nieodnawialnych (np. węgiel, gaz). Większość sieci nadal bazuje na źródłach kopalnych, jednak sieci ciepłownicze posiadają systemy pozwalające na dostawy zielonej energii cieplnej. Coraz więcej zielonych źródeł energii może być wykorzystywanych w sieciach ciepłowniczych, ponieważ posiadają one zdolność do integracji różnych źródeł ciepła i tym samym doprowadzić do dekarbonizacji ciepłownictwa.
Ciepło odpadowe wykorzystane w tych samych budynkach – jednym ze sposobów na wykorzystanie ciepła odpadowego jest zainstalowanie jednostki do jego odzysku i tym samym zwiększenie efektywności energetycznej obiektu.
Ciepło odpadowe wykorzystane w infrastrukturze miejskiej poprzez integrację sektorów – integracja sektorów, czyli połączenie co najmniej dwóch różnych sektorów, które związane są z wytwarzaniem energii i jej wykorzystaniem (np. energetyczny, ciepłowniczy, chłodniczy, transportowy, przemysłowy). Chodzi o maksymalne wykorzystanie współpracy pomiędzy tymi sektorami poprzez przetwarzanie i magazynowanie energii. Kiedy odpowiednio zaplanowana zostanie infrastruktura miejska, można wykorzystać powyższy potencjał zintegrowanych sektorów oraz produkowanego przez nich ciepła odpadowego i połączyć je za pomocą inteligentnych systemów z mieszkańcami (odbiorcami, konsumentami).
Problem wykorzystania ciepła odpadowego jest niezmiernie istotny z uwagi na jego niewykorzystany potencjał. Związek Producentów Paliw z Odpadów i Biomasy stoi na stanowisku, że należy podjąć wszelkie możliwe działania zmierzające do wypracowania modelu energetycznego wykorzystania paliw z odpadów i biomasy, zakładający zastosowanie znaku równości pomiędzy „ciepłem z odpadów“, a „ciepłem odpadowym“. Chodzi o to, by spalenie energetycznego paliwa zastępczego oznaczało powstanie ciepła odpadowego. W takiej sytuacji mielibyśmy bowiem do czynienia z jednej strony z ciepłem zielonym (część bio – co najmniej 51% biomasy odpadowej w paliwie) oraz z ciepłem odpadowym (część nie-bio – co najwyżej 49% składu energetycznego paliwa zastępczego). Powyższe rozwiązanie jest, w naszej ocenie zasadne i celowe, bowiem regionalna gospodarka odpadowa w Polsce zakłada wykorzystanie ciepła odpadowego w postaci dawania energii cieplnej do otoczenia (wprowadzenie do sieci ciepłowniczej).
Należy wykorzystać energię, która w innym przypadku będzie po prostu zmarnowana, a tym samym zwiększyć wydajność w gospodarce i obniżyć ceny energii dla konsumentów. Ciepło odpadowe może również zastąpić znaczne ilości energii elektrycznej lub gazu, co może znacznie pomóc w ustabilizowaniu sieci elektrycznych i usprawnić proces zielonej transformacji. Obecnie już mamy dostępne rozwiązania do wykorzystania ciepła odpadowego. Ciepło odpadowe można wykorzystać przy pomocy istniejących już i dobrze sprawdzonych technologii, np. pomp ciepła. Większe wykorzystanie ciepła odpadowego pozwoli obniżyć ogólne zapotrzebowanie na energię, doprowadzi do zwiększenia produktywności gospodarki oraz zwiększy poziom korzystania z zielonej energii.
Przypisy:
1 Connolly, D., et al. (2013). Heat Roadmap Europe 2: Second Pre-Study for the EU27. Department of Development and Planning, Aalborg University, str. 54.
2 Connolly, D., et al. (2013). Heat Roadmap Europe 2: Second Pre-Study for the EU27. Department of Development and Planning, Aalborg University.
3 Connolly, D., et al. (2013). Heat Roadmap Europe 2: Second Pre-Study for the EU27. Department of Development and Planning, Aalborg University, str. 54.
Źródło: Katarzyna Wolny-Tomczyk, Adwokat, Związek Producentów Paliw z Odpadów i Biomasy
Fot. NE
