Skladování tepla zabraňuje plýtvání energií ve stávající síti dálkového vytápění
Minimalizace spotřeby energie v budovách je velmi důležitým prvkem ve snaze o dosažení konceptu budov s nulovým dopadem na životní prostředí. Nicméně uplatnění holističtějšího přístupu ke stávajícímu energetickému systému může mít ještě větší efekt.
Anders Nielsen, manažer aplikací, Grundfos A/S, anders@grundfos.com
Charles W. Hansen, ředitel závodu, teplárna v Bjerringbro, cwh@bjerringbro-varme.dk
Na začátku tohoto roku představily centrála společnosti Grundfos v Dánsku a místní teplárna společný systém pro skladování přebytečného tepla ze závodů společnosti Grundfos v zastaralých podzemních vrtech a jeho využití v síti dálkového vytápění, jakmile bude potřeba.
Synergie mezi potřebou chlazení ve výrobních závodech společnosti Grundfos a potřebou tepla v teplárně v Bjerringbro (Dánsko) značně eliminovala plýtvání energií. Snížení spotřeby energie, emisí CO2 a provozních nákladů je nyní přínosem pro obě společnosti i zákazníky využívající síť dálkového vytápění v dané oblasti.
Výsledkem spolupráce mezi společností Grundfos v Dánsku a místní teplárnou je nová energetická centrála.
Součástí dohody bylo zřízení nové energetické centrály s chladicími kompresory a tepelnými čerpadly.
Nový model je založen na třech principech:
- Využití přebytečného tepla z chlazení v závodech.
- Nepřímé skladování tepla v podzemním kolektoru.
- Poskytnutí dodatečného tepla tepelnými čerpadly v případě potřeby.
Centrální a účinné funkce chlazení
Chlazení strojů ve výrobních halách pomocí malých samostatných chladicích kompresorů je velmi neefektivní, avšak přesto běžně používaná metoda. Tepelná energie, která při tomto procesu vznikne, je téměř vždy zcela nevyužita.
Díky nové společné energetické centrále jsou výrobní zařízení chlazena studenou vodou ze sítě dálkového vytápění. A pokud je vyžadována studenější voda, spustí se v centrále tři velké chladicí kompresory s celkovým chladicím výkonem 2,85 MW a tepelným výkonem 3,65 MW.
Chladicí kompresory
Během topné sezóny se studená voda používá k chlazení strojů ve společnosti Grundfos. Při tomto procesu se zahřeje a spolu s nadbytečným teplem z chladicích kompresorů v energetické centrále je toto teplo recyklováno a rovnou odesláno do sítě dálkového vytápění.
Uložení přebytečného tepla pod zemí
V létě, kdy je potřeba vytápění minimální, je přebytečné teplo uloženo ve skladu energie pro systém ATES (Aquifer Thermal Energy Storage), který se nachází 80 metrů pod zemí.
Během čtyř letních měsíců dojde k akumulaci celkového chladicího výkonu asi 3 500 MWh. A více než 80 % energie uložené v létě bude během topné sezóny dodáno do sítě dálkového vytápění.
Ve skutečnosti pokrývá energetická centrála více než 15 % roční potřeby tepla ve městě, přičemž 1/3 pochází ze zásobníku teplé vody.
Systém
| Počet vrtů | 5 | – |
| Objem oběhové vody v systémech podzemí vody (max.) | 160 | m3/h |
| Objem oběhové vody za rok | 1,5 mil. | m3/rok |
| Teplota podzemní vody | 9 | °C |
| Chladicí výkon před výměnou | 1,5 | MW |
| Průměrný koeficient výkonu pro chlazení (kolektor) | 46 | KV |
| Průměrný koeficient výkonu pro vytápění (energetická centrála) | 4,6 | KV |
| Průměrný koeficient výkonu pro chlazení (energetická centrála) | 3,6 | KV |
Řízení frekvence
Pokles tlaku ve ventilech topného systému přináší zvýšené náklady a znamená plýtvání energií. Výše popsaný systém skladování a využití tepla však disponuje čerpadly s řízením otáček a je navržen pro zcela otevřené ventily. Veškeré úpravy teploty jsou řešeny regulací otáček instalovaných čerpadel. Výsledkem je úplná eliminace poklesu tlaku ve ventilech a výrazná úspora energie.
Úspora až 90 %
Systém ATES snižuje spotřebu energie společnosti Grundfos na chlazení až o 90 %. Spolu s výrazně nižšími náklady na vytápění to znamená levnější vytápění pro obyvatele a značnou úsporu energie pro společnost Grundfos i teplárnu.
Emise uhlíku se sníží o 3 700 tun za rok, což odpovídá 1,5 tuny na domácnost připojenou k teplárně.
Návratnost investice
Celkem společnost Grundfos a teplárna v Bjerringbro investovaly do nového systému 4,5 milionů eur. Bez této společné investice by byly řešením dva samostatné systémy. Ve srovnání s těmito referenčními systémy se původně očekávaly roční úspory asi 400 000 eur, ale jelikož se zdá být systém účinnější, než bylo odhadováno, bude doba návratnosti investice s největší pravděpodobností kratší než plánovaných 11,25 let.
| Roční chladicí výkon při chlazení podzemní vodou – 4 letní měsíce Chlazení podzemní vodou pokryje potřebu chlazení ve všech závodech. | 3 500 | MWh |
| Roční produkce tepla z chladicích strojů | 13 400 | MWh |
| Roční chladicí výkon chladicích strojů – 8 měsíců | 10 500 | MWh |
| Celková investice | 4,5 | m. EUR |
| Odhadovaná roční úspora | 400 000 | EUR |
| Celkové roční snížení emisí uhlíku | 3 700 | tun |
Tento nový model umožnil teplárně v Bjerringbro chopit se příležitosti ukládat energii a stát se méně závislou na zemním plynu. V důsledku toho bude závod vypouštět méně CO2 a bude schopen nabídnout ekologičtější zásobování teplem za nižší ceny.
Model pro budoucí chlazení a vytápění
Mnoho evropských zemí si klade za cíl zbavit se do budoucna své závislosti na fosilních palivech a tento systém představuje velký krok správným směrem. Systém je schopen uchovávat sluneční teplo a tím pádem v podstatě snižovat fosilní teplo, protože funguje pouze na elektřinu. Ta může být v budoucnu dodávána větrnými turbínami nebo jiným obnovitelným zdrojem energie.
Podle Larse Hummelmoseho z organizace Danish Board of District Heating snad bude toto řešení inspirací pro ostatní, aby prozkoumali místní energetické možnosti šetrné k životnímu prostředí. Podle něj lze mnoho prvků z projektu použít celosvětově, a to jak v zemích, které již disponují sítí dálkového vytápění, tak i v zemích, které zvažují odklon od jaderné energie.
Roční produkce více než 16 milionů kusů čerpadel činí ze společnosti Grundfos jednoho z předních výrobců čerpací techniky. Grundfos se dlouhodobě zaměřuje na vývoj energeticky úsporných a účinných čerpadel. Součástí výrobního sortimentu jsou čerpadla ...
