Rola pomp ciepła w transformacji energetycznej ciepłownictwa: Wysokotemperaturowe pompy ciepła i efektywne wykorzystanie dolnych źródeł ciepła.
W obliczu rosnącego zapotrzebowania na energię i troski o środowisko, sektor ciepłowniczy staje przed wyzwaniem efektywnego wykorzystania dostępnych zasobów. Zastosowanie wysokotemperaturowych pomp ciepła w systemach ciepłowniczych oraz chłodniczych stało się kluczowe w wielu branżach. Dzięki ciągłemu rozwojowi rozwiązań, takich jak pompy ciepła typu woda-woda, możliwe jest nie tylko efektywne dostarczanie energii cieplnej, ale także realizowanie usług chłodzenia dla odbiorców systemu ciepłowniczego. Wysokotemperaturowe, przemysłowe pompy ciepła – rodzaje i cechy charakterystyczne pompy ciepła ChillHeat, produkowane przez fińską firmę Oilon, stanowią przykład wysokotemperaturowych urządzeń, które łączą funkcje grzewcze i chłodnicze. Są to urządzenia, dzięki którym możliwa jest produkcja wody grzewczej o temperaturze nawet 120°C.
Urządzenia ChillHeat przystosowane są do pracy z wysokimi ciśnieniami roboczymi (do 16 bar) oraz wysokimi różnicami temperatur na zasilaniu i powrocie do urządzenia. Każda jednostka wyposażona jest w subcooler z indywidualnymi przyłączami hydraulicznymi. Pozwala to na dodatkową poprawę efektywności oraz wzrost mocy cieplnej urządzenia. Maksymalna temperatura zasilania parownika w pompach ciepła ChillHeat produkcji Oilon to 60 °C. Możliwość łączenia urządzeń w kaskady daje możliwość tworzenia zestawów o łącznej mocy od kilkunastu kW do kilkudziesięciu MW.
Cechy te umożliwiają zastosowanie ich we współpracy m.in. z siecią ciepłowniczą czy specjalistycznymi procesami technologicznymi. Urządzenia pracują na czynnikach chłodniczych z grupy HFC o niskich współczynnikach GWP oraz ODP (np. R1234ze, R1233zd, R450A, R513A). Czynnik chłodniczy dobierany jest w zależności od potrzeb użytkownika oraz zastosowania jednostek. Każde urządzenie jest indywidualnie dobierane i konfigurowane pod konkretny przypadek. Umożliwia to dobór najefektywniejszej jednostki w danych warunkach pracy.
Jedną z głównych zalet pomp ciepła ChillHeat produkcji Oilon jest możliwość wykorzystania jednego urządzenia do jednoczesnej produkcji ciepła oraz chłodu. Pozwala to na zredukowanie kosztów źródła ciepła i chłodu oraz uzyskanie wysokiej efektywności produkcji medium.
Dolne źródła dla przemysłowych pomp ciepła
Wybór odpowiedniego dolnego źródła ciepła jest kluczowy dla efektywności pracy pomp ciepła. Możliwości jest kilka, a ich wybór zależy od dostępnych zasobów oraz charakterystyki konkretnego procesu. Możliwe do wykorzystywania dolne źródła ciepła to:
⦁ Ścieki oczyszczone: Stanowią one stabilne źródło ciepła w wielu oczyszczalniach ścieków. Oczyszczone ścieki, które charakteryzują się temperaturą w zakresie 10–20°C, mogą być wykorzystane w systemach ciepłowniczych do produkcji ciepła lub chłodu.
Przykład oczyszczalni w Mikkeli w Finlandii, pokazuje, jak efektywnie można wykorzystać tę metodę, by nie tylko zaopatrzyć oczyszczalnię w energię, ale także przekazać nadwyżki do lokalnych sieci ciepłowniczych. Dzięki temu rozwiązaniu, oczyszczalnia staje się efektywnym źródłem ciepła dla okolicznych budynków, przyczyniając się do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych.
⦁ Współpraca z agregatem kogeneracyjnym: Pompa ciepła Oilon ChillHeat jest idealnym uzupełnieniem układu, którego serce stanowi agregat kogeneracyjny. Współpraca polegająca na odzysku ciepła z obiegu LT oraz spalin pozwala na poprawę efektywności całego układu oraz wprowadzenie dodatkowego ciepła do systemu. Wysoki parametr pracy po stronie dolnego źródła ciepła zapewnia efektywność pompy ciepła na poziomie COP=6.
⦁ Ciepło odpadowe: Wiele gałęzi przemysłu generuje odpadowe ciepło, które może być odzyskane i wykorzystane w pompach ciepła. Przykłady ciepła odpadowego to między innymi ciepło z chłodni przemysłowych i klimatyzacji, czy ciepło powstałe na skutek procesu suszenia. Te źródła ciepła, wykorzystane w systemach pomp ciepła, mogą znacząco obniżyć koszty operacyjne zakładów, zwiększając efektywność energetyczną i przyczyniając się do bardziej ekologicznych rozwiązań w przemyśle.
Przykładem wykorzystania ciepła odpadowego może być wykorzystanie pomp ciepła do odzysku ciepła odpadowego powstałego na skutek chłodzenia data center. Przykład data center jest na tyle ciekawy, że znajdujące się tam serwery potrzebują chłodzenia przez cały czas pracy, co powoduje, że zamontowane tam szafy klimatyzacji precyzyjnej stają się stabilnym źródłem ciepła w ciągu całego roku. Bliskość sieci ciepłowniczej pozwoli na to, żeby data center było zarówno magazynem danych i centrum obliczeniowym, a także źródłem ciepła dla lokalnej sieci.
Analogicznym przykładem zastosowania jest zastosowanie pompy ciepła na obiekcie lodowiska
⦁ Jednoczesność grzania i chłodzenia: dzięki wcześniej wspomnianej możliwości produkcji ciepła i chłodu w tym samym czasie pompy ciepła ChillHeat Oilon mogą być wykorzystane w wielu procesach przemysłowych, np. w zakładach przetwórstwa mięsnego (chłodnie i produkcja ciepłej wody użytkowej) czy zakładach farmaceutycznych.
Jednoczesność grzania i chłodzenia jest być również szczególnie przydatna w budynkach, które wymagają zarówno ogrzewania, jak i chłodzenia, takich jak biura czy hotele. Pompa ciepła będzie odpowiedzialna za dostarczenie wymaganej ilości chłodu, a ciepło powstałe w tym procesie może zostać oddane do sieci ciepłowniczej. Dzięki zastosowaniu pomp ciepła ChillHeat i ich możliwości pracy z ciśnieniem sieciowym, takie połączenia mogą być realizowane bez dodatkowych pośrednich wymienników ciepła.
Współpraca pomp ciepła z siecią ciepłowniczą
Opisane wyżej przykłady udowadniają, że pompy ciepła mogą efektywnie współpracować z siecią ciepłowniczą, zwłaszcza w sytuacjach, gdy tradycyjne źródła ciepła, takie jak kotły węglowe czy gazowe, nie zapewniają już wystarczającej efektywności, koniecznej do osiągnięcia systemu efektywnego energetycznie. W wielu przypadkach współpraca z siecią ciepłowniczą jest rozwiązaniem najbardziej korzystnym i efektywnym dla obu stron. Pompa ciepła zyska „nieograniczony” magazyn energii, do którego będzie mogła oddawać energię przez cały rok pracując z maksymalną wydajnością, a sieć ciepłownicza zostanie zasilona wysokoefektywnym źródłem ciepła, które pozwoli na ograniczenie emisji CO2 do atmosfery.
Źródło: https://www.gazuno.pl/
