Ruszyła budowa ciepłowni przyszłości
Wbudowano kamień węgielny pod budowę innowacyjnej ciepłowni w Lidzbarku Warmińskim. Instalacja, której autorami są naukowcy z Euros Energy, ma być w prawie 100 proc. oparta na technologiach OZE. Euros Energy zapewnia, że koncepcja jest skalowalna i szybka do wdrożenia. Czy i gdzie w Polsce staną kolejne ciepłownie?
Naukowcy z firmy Euros Energy wygrali konkurs „Ciepłownia Przyszłości, czyli system ciepłowniczy z OZE”, ogłoszony przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR). Celem przedsięwzięcia było opracowanie technologii i procesów, które umożliwią modernizację istniejących systemów ciepłowniczych opartych na paliwach kopalnych przy wykorzystaniu technologii OZE (z wyłączeniem uciążliwego środowiskowo spalania biomasy).
Na przygotowanie koncepcji i budowę nowoczesnej ciepłowni zwycięski zespół dostał ponad 47 mln zł brutto. Prototyp elektrowni stanie w Lidzbarku Warmińskim i dostarczy ciepło oraz ciepłą wodę do budynków na lokalnym osiedlu.
Pierwszy demonstrator ciepłowni przyszłości zostanie zbudowany w miejscowości Lidzbark Warmiński na terenie ciepłowni należącej do spółki Veolia Północ, która jest partnerem wykonawcy w projekcie ciepła.
Na potrzeby ciepłowni zmodernizowana zostanie stara sieć ciepłownicza zbudowana w technologii kanałowej w latach 80. XX wieku. Nowa sieć powstanie w technologii preizolowanej i będzie mogła być zasilana temperaturą maksymalnie 80 st. C.
Zakończenie prac zaplanowano na koniec października 2023 roku.
Trójstopniowe magazynowanie ciepła
Sercem ciepłowni mają być polskie rewersyjne pompy ciepła zintegrowane z trzema dolnymi źródłami: z powietrznymi wymiennikami ciepła, z niskotemperaturowym magazynem gruntowym oraz z wysokotemperaturowym magazynem wodnym.
źródło: Euros Energy
– Magazyn gruntowy składa się z 300 gruntowych wymienników ciepła o długości prawie 100 metrów. Jego zakres temperaturowy pracy to 5–15 st. C – opowiada o projekcie dr inż. Marcin Bugaj z Politechniki Warszawskiej, który jest również kierownikiem laboratorium B+R w Euros Energy.
Magazyn wodny to z kolei szczelny, zaizolowany basen o pojemności 15 tys. m3. Temperatura wody w basenie zmienia się w przedziale od 7 do 60 st. C. – Oba magazyny ładowane są latem ciepłem w 100 proc. z OZE, tzn. pompy ciepła zasilane są wyłącznie energią elektryczną z instalacji PV i PVT przy wykorzystaniu energii pobieranej z otoczenia za pomocą powietrznych wymienników ciepła – wyjaśnia Bugaj.
Dodatkowo niskotemperaturowy magazyn gruntowy ładowany jest bezpośrednio ciepłem wyprodukowanym przez kolektory hybrydowe PVT.
– Dzięki temu według naszych wyliczeń całkowity udział energii odnawialnej w bilansie rocznym ciepłowni przyszłości wynosi ponad 90 proc. – zapewnia ekspert.
Przyszli beneficjenci
Naukowcy liczą, że koncepcją zainteresują się kolejne polskie gminy, ponieważ jest ona odpowiedzią na konieczność transformacji energetycznej ciepłownictwa powiatowego i gminnego.
– Na wdrożeniu ciepłowni przyszłości mogą zyskać przede wszystkim ciepłownie w polskich miastach i miasteczkach zasilane węglem, którego za chwilę może nie być lub będzie bardzo drogi. Ciepłownia przyszłości pozwala istotnie obniżyć współczynnik nakładu energii nieodnawialnej i śmiało przyłączać nowe budynki – mówi dr inż. Tomasz Walczak, dyrektor techniczny i założyciel Euros Energy.
Jak podkreśla, zajętość terenu wymagana przez technologię ciepłowni przyszłości jest większa w porównaniu do klasycznych ciepłowni węglowych, a miejsce na inwestycję jest łatwiej dostępne w mniejszych miastach. – W dużych miastach technologia może zostać oczywiście zastosowana na wydzielonym obszarze sieci ciepłowniczej – na przykład na obrzeżach miasta.
Aby zwiększyć możliwości skalowania koncepcji, naukowcy zastosowali rozwiązania minimalizujące zapotrzebowanie na powierzchnię zabudowy ciepłowni – a konkretnie warstwowe ułożenie komponentów.
– Warto podkreślić, że również farma fotowoltaiczna i wiatraki mogą zostać zlokalizowane poza główną częścią ciepłowni, a wyprodukowana energia elektryczna może być przesyłana bezpośrednio linią średniego napięcia. Takie rozwiązanie może zostać zastosowane w przypadku miast o gęstszej zabudowie – kontynuuje ekspert z Euros Energy.
Na razie chęć wykorzystania projektu ciepłowni przyszłości opracowanego w laboratorium Euros Energy deklaruje grupa Veolia Term, do której należy Veolia Północ.
– Doświadczenia zdobyte w Lidzbarku Warmińskim wykorzystamy w innych naszych zakładach. Veolia Term, będąca częścią Grupy Veolia, jest obecna w 60 miastach w Polsce. Jesteśmy partnerem dla samorządów, z którymi wspólnie szukamy rozwiązań energetycznych optymalnych dla danej lokalizacji. W każdym mieście ma to odzwierciedlenie w wyborze technologii oraz paliwa, które zastąpi węgiel – mówi Magdalena Bezulska, prezes zarządu Veolii Term.
Wiele korzyści
Co przemawia za budową innowacyjnej ciepłowni? Argumentów jest co najmniej kilka. Przede wszystkim instalacja zapewnia pełne odejście od spalania paliw kopalnych i biomasy, a nie tylko proste przestawienie ciepłowni z węgla na gaz ziemny.
– Dzięki maksymalnemu lokalnemu wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii mamy system niemal zeroemisyjny (90 proc. OZE w bilansie) i stabilność cen ciepła dla odbiorcy końcowego – podkreśla dr Kamil Kwiatkowski, dyrektor ds. projektów badawczych w Euros Energy.
Marcin Bugaj dodaje, że jedną z najważniejszych zalet ciepłowni przyszłości z perspektywy przedsiębiorstwa ciepłowniczego jest szybkość realizacji inwestycji. – Drugą korzyścią jest stabilność ceny wytwarzanego ciepła. Jedynym zmiennym czynnikiem jest cena energii elektrycznej – wyjaśnia. – Jednak zakup energii elektrycznej z sieci elektroenergetycznej stanowi tylko ułamek, zmiana jej ceny nie wpływa znacząco na koszt wytwarzanego ciepła.
Kolejnym walorem tego rozwiązania jest bezpieczeństwo dostaw ciepła. – Ciepłownia przyszłości jest systemem wieloźródłowym. Oznacza to, że awaria nie zaburza lub tylko nieznacznie zaburza pracę instalacji – dodaje Bugaj.
Z perspektywy przedsiębiorstw ciepłowniczych istotna jest także łatwość obsługi całego systemu. W ciepłowni przyszłości nie są spalane żadne paliwa, dzięki czemu nie ma konieczności uruchamiania działań obecnych w klasycznych ciepłowniach – takich jak transport i składowanie paliwa, procesy czyszczenia kotłów i ciągów spalinowych czy składowanie powstałego żużlu i popiołu.
Sam proces sterowania pracą układu odbywa się automatycznie. – Co więcej, pompy ciepła w układzie zasilane są energią elektryczną, co gwarantuje łatwość i szybkość wyłączenia lub włączenia systemu – wyjaśnia ekspert.
Dużą zaletą ciepłowni przyszłości jest umiejętność dostosowania się technologii do zmieniającego się zapotrzebowania na ciepło. W przypadku technologii Euros Energy zmniejszenie zapotrzebowania na energię w wyniku termomodernizacji pozwala na podniesienie efektywności całego systemu.
Prototyp najdroższy
Z jakimi nakładami muszą się liczyć miasta, które chcą postawić na stabilność cen produkowanego ciepła, bezpieczeństwo dostaw, łatwość obsługi systemu oraz umiejętność dostosowania technologii do zmieniającego się rynku ciepła, czyli – innymi słowy – wdrożyć na swoim terenie ciepłownię przyszłości? Naukowcy nie odpowiadają na to pytanie wprost.
Tomasz Walczak podkreśla, że prototyp jest zawsze najdroższy. – Opracowane przez nas narzędzia, sprawdzone przez NCBR, pozwalają dopracować plan inwestycji do potrzeb i możliwości ciepłowni. Przykładowo rozwiązanie dla 70 proc. OZE jest istotnie tańsze niż rozwiązanie dla 90 proc. – mówi ekspert.
Nie ma również jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, po jakim czasie inwestycja może się zwrócić. – Zależy to m.in. od konkretnego przypadku, wymaganych mocy grzewczych, temperatur zasilania i powrotu, zapotrzebowania na ciepło i ciepłą wodę użytkową. Zwrot istotnie przyspiesza, jeśli możliwa jest sprzedaż chłodu – bo chłód jest produkowany w ciepłowni przyszłości za darmo. Wystarczy ten chłód sprzedać, np. zakładom przemysłowym – mówi Walczak.
Zaufanie do technologii
Inżynier podkreśla, że jego zespół rozważał rozwiązania, które bez zewnętrznego dofinansowania zwracały się w czasie około pięciu lat, pozwalając pokryć 100 proc. zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową poza sezonem grzewczym. – Takie rozwiązanie jest znakomitą bazą dla dalszej rozbudowy układu w miarę pozyskiwania finansowania – podsumowuje ekspert.
Jak zaznacza Kamil Kwiatkowski, ciepłownia przyszłości pozwoli zbudować zaufanie do technologii pomp ciepła i magazynowania ciepła jako sensownej i tańszej alternatywy dla magazynowania energii elektrycznej.
– Rok, dwa lata temu pracowaliśmy nad projektem wprowadzenia pomp ciepła w ciepłownictwie dla produkcji ciepłej wody użytkowej, tak aby całkowicie wyłączyć kotły węglowe poza sezonem grzewczym – opowiada. – Wtedy to wydawało się wszystkim zbyt ryzykowne, odległe i nierzeczywiste. Ogłoszony przez NCBR nabór do konkursu na ciepłownię przyszłości pojawił się w idealnym dla nas i dla ciepłownictwa momencie – zapraszamy na budowę.
Katarzyna Bielińska
katarzynabielinska@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
