Pompy ciepła w przemyśle, produkcji i ciepłownictwie

Mianem wysokotemperaturowych pomp ciepła określamy urządzenia, które mogą wytwarzać wodę grzewczą i użytkową o wysokiej temperaturze, jak również pompy mogące korzystać z wysokotemperaturowych dolnych źródeł ciepła. Dostępnych jest wiele wariantów pomp ciepła w zależności od ich zastosowania, technologia ta wymaga bowiem konstruowania i doboru urządzenia dopasowanego do danych warunków (nie może być mowy o dużym zapasie mocy, jak np. przy urządzeniach gazowych). Przykładowo wysokotemperaturowe przemysłowe pompy ciepła o wydajności kilku i kilkudziesięciu megawatów, które wytwarzają gorącą wodę powyżej 100°C z ciepła odpadowego, korzystają ze specjalnych sprężarek oraz cyklicznych, wielostopniowych procesów z zastosowaniem różnych czynników chłodniczych. Z kolei do ogrzewania budynków, w których nie można (z różnych względów) zastosować niskiego zasilania instalacji c.o., wystarczą mniej złożone układy o wydajności kilku kilowatów, zapewniające temperatury w zakresie 70–80°C.

Gdzie kupić pompę ciepła i urządzenia do jej instalacji? Nowy e-sklep dla instalatorów >>

Pompy o dużych mocach stosuje się głównie do zasilania w ciepło i chłód dużych obiektów oraz do wspomagania sieci ciepłowniczej. Ich szybkiej popularyzacji w Polsce nie sprzyjały m.in. plany przekształceń ciepłownictwa systemowego, które zakładały etap przejściowy z dużym udziałem gazu ziemnego, a następnie wodoru. Po ograniczeniu w 2021 roku dostaw gazu z Rosji do krajów UE z powodów politycznych, a następnie po napaści Rosji na Ukrainę i embargu Unii plany dotyczące udziału gazu zmiennego w transformacji energetyki i ciepłownictwa zmienianie są na rzecz przyspieszenia udziału OZE i elektryfikacji ogrzewania. Obecna sytuacja spowoduje także zwiększenie wykorzystania pomp ciepła w procesach produkcyjnych, które tradycyjnie opierały się na parze. Potencjał oszczędności energii oraz redukcji emisji CO₂ przez pompy ciepła w zastosowaniach wielkoskalowych był w dużej mierze niewykorzystany. W celu popularyzacji wykorzystania dużych pomp ciepła EHPA opracowała poradnik „Pompy ciepła dużej mocy”, dostępny także w języku polskim na stronie PORT PC (https://portpc.pl/poradniki/).

Wiele krajów UE prowadzi ponadto programy popularyzacji wielkoskalowych i wysokotemperaturowych pomp ciepła. W każdym procesie produkcyjnym wytwarzane jest ciepło odpadowe, często uwalniane do środowiska w postaci ciepłego powietrza lub ciepłej wody. Ciepło to może być tanim źródłem energii dla dużych pomp ciepła w procesach produkcyjnych oraz w gospodarce komunalnej.

Duże pompy ciepła w Szwajcarii

Przykładem wsparcia rozwoju technologii dużych pomp ciepła są m.in. programy realizowane w Szwajcarii [1, 2]. Program dofinasowania inwestycji w pompy ciepła do produkcji ciepła technologicznego opiera się na tym, że w szwajcarskich przedsiębiorstwach przemysłowych ponad 50% energii wykorzystywane jest w procesach przygotowania ciepła lub chłodu. Duża część ciepła jest nadal wytwarzana z paliw kopalnych. Program transformacji energetyki i gospodarki wymaga, aby przedsiębiorstwa przemysłowe optymalizowały procesy pod względem energetycznym i konsekwentnie wykorzystywały ciepło odpadowe, a pozostała część zapotrzebowania na energię musi być pokryta z odnawialnych źródeł energii. Wyzwaniem w przemyśle są wysokie temperatury i zapotrzebowanie na ich różne poziomy.

Szwajcarski Federalny Urząd Energii jest zdania, że potencjał wykorzystania pomp ciepła w obszarze ciepła technologicznego jest bardzo wysoki, technologia ta nie cieszy się jednak należytą uwagą projektantów, inwestorów i eksploatatorów. Uruchomiono specjalny program SwissEnergy dotyczący popularyzacji zastosowania pomp ciepła w produkcji przemysłowej. W programie dofinansowania zakłada się, że temperatura zasilania pompy ciepła musi być wyższa niż 65°C, zwrot z inwestycji z dotacją powinien wynieść maks. 4 lata, a inwestycja służy zwiększaniu efektywności energetycznej. Priorytetowo traktowane są projekty z instalacjami wykorzystującymi naturalne czynniki chłodnicze i o niskim GWP. Projekty pilotażowe i demonstracyjne nie są brane pod uwagę [1].

Niemieckie pompy ciepła w przemyśle

Fraunhofer ISE prowadzi od kilku lat badania nad zastosowaniem wysokotemperaturowych pomp ciepła. Niemcy uważają ten kierunek za bardzo ważny, gdyż ok. 20% zapotrzebowania na energię końcową w tym kraju jest wykorzystywane na potrzeby ciepła technologicznego, a duża jego część wymaga temperatur poniżej 150°C. W przypadku tradycyjnych rozwiązań większość takiego ciepła wytwarzana jest ze spalania paliw kopalnych, a mogłaby być praktycznie bezemisyjna, czyli z ciepła odpadowego i odnawialnej energii elektrycznej. Specjaliści podkreślają, że wielkoskalowe pompy ciepła zasilane energią elektryczną wytwarzaną ze źródeł odnawialnych stanowią również obiecującą alternatywę dla dekarbonizacji sieci ciepłowniczych. Nabiera to szczególnego znaczenia w obliczu zapowiedzi rezygnacji krajów UE z importu rosyjskiego gazu.

Ciekawy program dotyczący dużych pomp ciepła w sieciach ciepłowniczych koordynuje Axel Oliva z Fraunhofer ISE [3]. Program ten uruchomiono w 2021 roku, a potrwa do marca 2026. 

Finansuje go Federalne Ministerstwo Gospodarki i Energii, a w jego ramach współpracują firmy ciepłownicze i uczelnie. Do 2026 roku duże pompy ciepła zostaną zintegrowane z istniejącymi systemami ciepłowniczymi w pięciu lokalizacjach. Oprócz pozyskania wiedzy technicznej, eksperci chcą przeanalizować, jak dostosować ramowe warunki prawne i ekonomiczne, by móc wprowadzić wielkoskalowe pompy ciepła na niemiecki rynek ciepłowniczy. Prace we Fraunhofer ISE skupiają się na analizie koncepcyjnej i metrologicznej dużych systemów pomp ciepła z ich indywidualną integracją na miejscu. Poszukuje się optymalnego sposobu zintegrowania dużych pomp ciepła z niemieckim systemem energetycznym oraz jak najbardziej ekonomicznej eksploatacji takich instalacji. Ważne jest też jak najlepsze wykorzystanie zmiennej produkcji i dużego potencjału energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych – farm wiatrowych i fotowoltaicznych. Sami Niemcy przyznają, że brakuje im doświadczenia w finansowaniu i eksploatacji takich systemów w ciepłownictwie, a także w optymalnej integracji z siecią energetyczną, tak aby uzyskać obopólną korzyść ekonomiczną i energetyczną.

Pierwsze instalacje powstają przy elektrowniach i elektrociepłowniach w Berlinie, Stuttgarcie, Mannheim i Rosenheim. Są to instalacje o mocy od 1 do 22 MW, zlokalizowane na północy i południu kraju, z różnymi możliwościami korzystania z energii elektrycznej ze źródeł odnawianych. Niejednolite są również wymagania ze strony regionalnych sieci ciepłowniczych, inna jest także struktura odbiorców ciepła – od budownictwa mieszkaniowego po odbiorców przemysłowych. Wyniki tego programu mają być później wykorzystywane w całych Niemczech.

Pompy ciepła w szwajcarskiej winiarni

Winiarnia GVS [4, 5] wykorzystuje ciepło odpadowe z produkcji wina do zasilania wysokotemperaturowej pompy ciepła wytwarzającej gorącą wodę o temperaturze 85°C. Podgrzaną wodę wykorzystuje się do codziennego czyszczenia rozlewni. Inwestycja w wysokotemperaturową pompę ciepła zwróci się w ciągu czterech lat, a emisja CO₂ zakładu spadła o 30%.

Win wysokiej jakości nie produkuje się już tylko w małych wytwórniach – większe, renomowane winnice w Szwajcarii wytwarzają ten trunek w ramach kontrolowanych procesów przemysłowych. Firma GVS Schachenmann AG tłoczy rocznie od 700 do 800 ton winogron dla 160 winnic z regionu Schaffhauser Blauburgunderland. Każdego roku GVS rozlewa wino do ponad 1 mln butelek z własnych i współpracujących piwnic.

Aby zapewnić idealne warunki higieniczne, rozlewnia jest codziennie płukana i dezynfekowana gorącą wodą o temperaturze 85°C. Czyszczenie beczek (fot. 1) i zbiorników na wino także wymaga dużej ilości ciepłej wody, a z drugiej strony piwnice i kadzie fermentacyjne muszą być stale chłodzone. W związku z tym nowoczesna produkcja wina wymaga dużej ilości odnawialnej energii do różnych procesów ogrzewania i chłodzenia. Ciepło odpadowe z agregatów chłodniczych jest wykorzystywane jako źródło ciepła dla pomp ciepła. Zainstalowana wysokotemperaturowa pompa ciepła znacznie zmniejsza emisję CO₂ i podgrzewa wodę służącą do czyszczenia rozlewni.

Pompa ciepła wykorzystuje ciepłą wodę o temperaturze 38°C z agregatów chłodniczych i dostarcza ciepło o temperaturze od 80 do 95°C do instalacji ciepłej wody. Nawet jeśli moc grzewcza pompy ciepła jest stosunkowo niewielka przy 63 kW, to dzięki długiemu czasowi pracy pokrywa ona ok. 1/3 całego zapotrzebowania na ciepło w firmie.

Do optymalizacji wykorzystania energii zastosowano dodatkowe środki operacyjne. Wcześniej w instalacji utrzymywano stale wodę o temperaturze blisko 100°C, natomiast obecnie parametr ten dostosowuje się do aktualnych potrzeb. Instalacja utrzymuje temperaturę maks. 85°C do codziennej sterylizacji maszyn napełniających oraz do czyszczenia zbiorników na wino. Przez resztę doby jest ona obniżana do 60°C, co zupełnie wystarcza do pełnej ochrony pozostałych procesów w przedsiębiorstwie. Koszt tej inwestycji wyniósł 120 tys. franków i zwróci się po czterech latach.

Ciepło ze ścieków w Austrii

Wiedeń stawia sobie za cel osiągnięcie neutralności klimatycznej do 2040 roku. W dążeniu tym ważne jest ogrzewanie, dlatego stale rośnie znaczenie sieci ciepłowniczych – w 2040 roku mają one pokryć 56% zapotrzebowania miasta na ciepło. Ma to być energia bezemisyjna i odnawialna, co wymaga innowacyjnego podejścia i nowych technologii. Będzie ona pozyskiwana m.in. z geotermii i z ciepła odpadowego ze ścieków.

Firma Wien Energie buduje jedną z najpotężniejszych wielkoskalowych instalacji pomp ciepła w Europie na terenie oczyszczalni ścieków w dzielnicy Simmering [6]. W połowie 2023 roku sześć dużych pomp ciepła o łącznej mocy 55 MW dostarczy do systemu ciepłowniczego energię dla 56 tys. gospodarstw domowych. Do 2027 roku moc dużych pomp ciepła ma wzrosnąć do 110 MW i dostarczą one ciepło 112 tys. gospodarstw domowych. Inwestycja pozwoli zredukować emisję CO₂ o 300 tys. ton rocznie. Pompy ciepła zasilane będą odnawialną energią elektryczną poprzez specjalnie zbudowaną linię energetyczną o długości ok. 1 km prowadzącą do pobliskiej elektrowni wodnej Freudenau na Dunaju.

Wien Energie wykorzysta oczyszczone ścieki wychodzące z głównej oczyszczalni ścieków do wytwarzania ciepła sieciowego, stosując najnowszą technologię. System schładza ścieki o ok. 6°C i ciepło to wykorzystuje jako dolne źródło dla pomp ciepła do wytwarzania ciepła o temperaturze powyżej 90°C. Władze miasta podkreślają, że energia do wytwarzania ciepła w tym procesie pochodzi w 100% z miejscowych źródeł odnawialnych – ze ścieków i elektrowni wodnej. Zatem 2/3 wolumenu wprowadzanego do sieci ciepła pochodzić będzie z energii odpadowej ze ścieków, a 1/3 z energii odnawialnej z elektrowni wodnej (całość będzie bezemisyjna).

Obecnie oczyszczone ścieki wpływają z oczyszczalni do Dunaju. Inwestycja ma kosztować 70 mln euro i jest współfinansowana z krajowych funduszy środowiskowych oraz ubiega się o dofinansowanie z UE. Budowę rozpoczęto w marcu 2022 roku, a pierwszy etap rozbudowy ma się zakończyć latem 2023 roku. Sama oczyszczalnia ścieków jest już także „zielona” energetycznie – wykorzystuje bowiem biogaz i instalację PV do produkcji energii elektrycznej na swoje potrzeby.

Obecnie sieć ciepłownicza Wiednia liczy ponad 1300 kilometrów i zaopatruje 420 tys. gospodarstw domowych i 7600 dużych odbiorców. Połowa ciepła jest wytwarzana w elektrociepłowni (w tym odpadowe – patrz niżej), a druga połowa pochodzi ze spalania odpadów, przemysłowego ciepła odpadowego oraz biomasy. Obecnie niewielka część przypada na duże pompy ciepła, energię geotermalną i słoneczną energię cieplną – technologie te są stale rozwijane. Dzięki inwestycji w duże pompy ciepła odzyskujące ciepło ze ścieków udział OZE w sieci ciepłowniczej wzrośnie o prawie 14%. Do 2040 roku Wien Energie chce obsługiwać ciepłownictwo wyłącznie z wykorzystaniem energii ze źródeł odnawialnych.

Ciepło odpadowe z wiedeńskiej elektrowni

Pompa ciepła o mocy 27,2 MW pracuje w wiedeńskiej dzielnicy Simmering od 2019 roku (fot. 2), wykorzystując ciepło odpadowe z elektrowni i zaopatrując w ciepło ok. 25 tys. gospodarstw domowych w sposób przyjazny dla środowiska. W momencie uruchomienia system ten stanowił najpotężniejszą wielkoskalową pompę ciepła w Europie Środkowej.

W ramach modernizacji systemu energetycznego Wiedeń postanowił wykorzystać energię ciepłej wody pochodzącej z kompleksu elektrociepłowni, która dotychczas zrzucana była do pobliskiego Kanału Dunajskiego (obok głównego nurtu Dunaju). Budowę instalacji rozpoczęto w 2017 roku, a pompa zaczęła pracować w marcu 2019. Koszt inwestycji wyniósł 15 mln euro. Instalacja składa się z dwóch identycznych pomp ciepła, każda z niezależnym obiegiem chłodniczym. Czynnik chłodniczy pochłania ciepło z wody zrzucanej z elektrociepłowni przez wymiennik ciepła i jest sprężany przez sprężarkę zasilaną energią elektryczną. Następnie czynnik chłodniczy jest rozprężany, a uzyskane ciepło odpadowe przekazywane do wody ciepłowniczej. 

Instalacja może podnieść temperaturę z 6 do 95°C. Ciepło odpadowe w zrzucanych wodach ma temperaturę od 10 do 20°C, ale system został tak przemyślany, że w razie potrzeby można też czerpać ciepło z wody Kanału Dunajskiego (szerzej o tej realizacji pisaliśmy w RI 1–2/2020).

Austriacki biurowiec ogrzewany i chłodzony energią ze ścieków

Siedziba Wien Kanal w 23. dzielnicy jest w całości ogrzewana i chłodzona energią odnawialną [8]. Budynek oddano do użytku na początku 2022 roku.

Ścieki pomagają ogrzewać i schładzać ponad 8000 m² w budynku biurowym, w którym pracuje 240 osób. W kanale ściekowym zainstalowano łącznie 185 m nieckowego wymiennika ciepła firmy Ramber, który jest dolnym źródłem dla elektrycznych pomp ciepła. Ich pobór mocy elektrycznej w trybie ogrzewania wynosi 102 kW, a w trybie chłodzenia 98 kW. Wydajność grzewcza w trybie ogrzewania to 700 kW, a w trybie chłodzenia 600 kW. Pompy uzyskują zatem bardzo wysoką wydajność. Jest to możliwe dlatego, że ścieki w wiedeńskiej sieci kanalizacyjnej mają średnią roczną temperaturę 16°C, a zimą wartość ta nie spada poniżej 11°C. Temperatura dolnego źródła jest zatem znacznie wyższa niż w przypadku wód gruntowych, tym samym uzysk energii jest również dużo wyższy. Biurowiec (fot. 3) ma dobrze ocieplone ściany, zielony dach, automatycznie sterowane żaluzje przeciwsłoneczne i oczywiście automatykę. Na sąsiednim budynku warsztatowym znajduje się też instalacja PV, która wytwarza rocznie 150 tys. kWh energii elektrycznej – tyle, ile zużywa ok. 40 dwuosobowych gospodarstw domowych.

Obecnie w Wiedniu największe wyzwanie stanowi ciepłownictwo – wymaga ono największych inwestycji, aby osiągnąć cele dekarbonizacji. Z mieszkań i domów mają zostać wycofane kotły gazowe. Do 2040 roku 56% zapotrzebowania miasta na ciepło ma być pokrywane przez ciepłownictwo, reszta głównie przez pompy ciepła. System ciepłowniczy będzie czerpać ok. 50% energii z geotermii i wielkoskalowych pomp ciepła. Udział ciepła z elektrociepłowni zmniejszy się znacznie, z obecnych 52% do 13% w 2040 roku. Projekt zakładał, że od 2030 roku gaz ziemny będzie zastępowany tzw. zielonym gazem, czyli biometanem, wodorem produkowanym z biomasy, odpadów lub z energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. Znaczną część zapotrzebowania na ciepło pokryją spalarnie odpadów (z technologiami wychwytania CO²) oraz ciepło odpadowe z przemysłu. Temperatury zasilania w sieci będą stopniowo obniżane w celu redukcji strat i efektywnej współpracy z różnymi źródłami niskotemperaturowymi.

Pomimo że działania dekarbonizacyjne doprowadzą do znacznego wzrostu zapotrzebowania Wiednia na energię elektryczną do 2040 roku, w wyniku działań termomodernizacyjnych zapotrzebowanie na ciepło spadnie o 18% (pomimo wzrostu liczby ludności). Niemniej w związku z elektryfikacją sektora mobilności i ciepłownictwa zapotrzebowanie na energię elektryczną będzie w przyszłości wzrastać i to na rozwój jej produkcji z OZE miasto już wydaje najwięcej środków.

Agresja Rosji na Ukrainę i wcześniejsze ograniczenia dostaw rosyjskiego gazu skłoniły Wiedeń do przyspieszenia poszukiwania alternatyw dla gazu zmiennego. Miasto chce skorzystać m.in. z doświadczeń Monachium, które ma już sześć ciepłowni geotermalnych, a planowane jest kolejne 12, w których ciepło miejskie jest wytwarzane za pomocą wody geotermalnej z głębokości 2000–3000 m. 12 monachijskich ujęć wody geotermalnej dostarcza ciepło dla ok. 80 tys. mieszkańców. Do 2040 roku bawarska metropolia chce wytwarzać ciepło sieciowe wyłącznie z energii geotermalnej, a obecnie 75% gospodarstw domowych ogrzewanych jest kotłami gazowymi – w Wiedniu kotły gazowe ogrzewają ok. 50% gospodarstw. Zawarto już porozumienie o współpracy obu miast, a Wiedeń chce się podzielić z Monachium także swoimi doświadczeniami z zakresu transportu publicznego i cyfryzacji.

Duńskie ciepłownictwo z pompami ciepła

Dania jest przykładem kraju, w którym spółki ciepłownicze postawiły w ostatnich latach na inwestycje w pompy ciepła. Często stosowaną technologią są tu pompy ciepła wykorzystujące CO₂ jako czynnik chłodniczy i korzystające z różnych dolnych źródeł – powietrza, wody morskiej lub ciepła odpadowego. Pompy ciepła stanowią główne urządzenie grzewcze (z dodatkowym kotłem jako urządzeniem rezerwowym) albo uzupełniają miejski system ogrzewania.

Coraz powszechniejsze stosowanie w Danii pomp ciepła na potrzeby ciepłownictwa jest ważnym elementem strategicznej elektryfikacji ogrzewania, związanej nie tylko z europejską dekarbonizacją, ale i krajowym planem eliminacji paliw kopalnych do 2050 r. Co ważne, energia elektryczna potrzebna do zasilania pomp ciepła również pochodzi z OZE – w tym celu wykorzystuje się przede wszystkim energię wiatru, do pozyskiwania której Dania ma bardzo dobre warunki. W niektórych lokalizacjach elektryfikacja ogrzewania komunalnego wspierana jest także przez energię słoneczną pozyskiwaną za pomocą lokalnie zamontowanych paneli fotowoltaicznych [9].

Bardzo ciekawe dla neutralnej klimatycznie sieci miejskiej jest rozwiązanie, które rozpocznie pracę w kwietniu 2023 roku w dużym mieście portowym Esbjerg, położonym nad Morzem Północnym. Wykorzystuje ono pompę ciepła na CO₂ opracowaną przez szwajcarską firmę MAN Energy Solution, o mocy grzewczej 50 MW, określaną przez dostawcę jako największa pompa na CO₂ na świecie. Dostarczy ona 235 tys. MWh ciepła rocznie dla blisko 100 tys. mieszkańców (25 tys. gospodarstw domowych) w miejscowościach Esbjerg, Varde i Nordby. Pompa ciepła będzie współpracować z kotłem grzewczym na zrębki drzewne (60 MW). Oba urządzenia zastąpią kotłownię węglową, która do tej pory dostarczała ok. 500 tys. z miliona MWh rocznie zapewnianych przez komunalną spółkę DIN Forsyning.

Położenie Esbjerg nad brzegiem morza umożliwia skuteczne wykorzystanie dwóch rodzajów energii odnawialnej. Woda morska o średniej temperaturze nie niższej niż 4°C stanowi dolne źródło dla pompy ciepła, natomiast lokalna nadbrzeżna farma wiatrowa zapewnia dostawę odnawialnej energii elektrycznej zasilającej pompę ciepła.

Pompy ciepła z CO₂ jako czynnikiem chłodniczym sprawdzają się także w obsłudze mniejszych sieci. Spółka ciepłownicza AffaldVarme od kwietnia 2021 r. korzysta z pompy ciepła o mocy 600 kW z wodą morską jako źródłem dolnym. Woda na ten cel, o temperaturze 7,7°C, pobierana jest z głębokości 4–5 m w stoczni w Aarhus. Urządzenie – debiutancki produkt młodej duńskiej firmy Fenagy specjalizującej się w tego typu rozwiązaniach i mającej korzenie w chłodnictwie na CO₂ – umożliwia dostarczanie ciepła sieciowego do 1000 domów.

Pompy ciepła wykorzystujące CO₂ stosowane są na potrzeby ciepłownictwa także jako rozwiązanie powietrze/woda. Tego rodzaju urządzenie pracuje w miejscowości Saltum na północnym skraju Danii, zapewniając dostawę wody grzewczej o maksymalnej temperaturze 72°C dla 340 mieszkańców. Moc grzewcza urządzenia wynosi 1,2 MW przy temperaturze zewnętrznej 0°C, co pozwala na produkcję 8 tys. MWh ciepła rocznie, pokrywając ok. 80% zapotrzebowania odbiorców. Jak podkreślają dostawca rozwiązania firma Aalborg CSP i spółka ciepłownicza Saltum Fjernvarme, dzięki zastosowaniu pompy ciepła zmniejszono zależność od gazu ziemnego, ustabilizowano ceny energii dla odbiorcy końcowego i zmniejszono emisję CO₂ o 1150 ton rocznie, tj. o ok. 70%.

W miejscowości Sonder Felding (środkowa Jutlandia, a więc bez możliwości skorzystania z wody morskiej jako źródła dolnego) dwie powietrzne pompy ciepła zastąpią dotychczasowe kotły na biomasę. Pompy mają całkowitą moc cieplną 3,3 MW przy temperaturze zewnętrznej wynoszącej 0°C i zapewnią dostawę ciepła sieciowego do 740 gospodarstw domowych. Rezerwowym źródłem ciepła pozostanie szczytowy kocioł olejowy o mocy 4 MW. Wartość tego zamówienia, na które złożyły się dwie pompy o mocy jednostkowej 1,65 MW, wyniosła 2 mln euro.

Pod koniec 2021 r. spółka ciepłownicza Solrød Fjernvarme rozpoczęła zasilanie 250 domów na przedmieściach południowej Kopenhagi (dzielnica Havdrup) wodą grzewczą przygotowaną przez pompę ciepła z czynnikiem chłodniczym CO₂, dla której dolnym źródłem jest ciepło odpadowe pochodzące z produkcji biogazu powstałego w wyniku zgazowania biomasy w temperaturze 42°C. Urządzenie zastąpiło kocioł olejowy i zostało włączone w system ciepłowniczy, w skład którego oprócz źródła ciepła wchodzą panele słoneczne, zbiornik akumulacyjny na ciepłą wodę oraz zapasowy kocioł gazowy. Pompa ciepła o mocy grzewczej 1,2 MW przy temperaturze 1°C oparta jest na rozwiązaniu duńskiej firmy chłodniczej Advansor o nazwie SteelXL, w którym zastosowano m.in. sprężanie równoległe, silniki z magnesem trwałym oraz separator oleju o wysokiej efektywności. Wykorzystanie nowej pompy ciepła pozwoliło zredukować emisję gazów cieplarnianych o ok. 1200 ton rocznie, a także ograniczyć koszty produkcji energii – spółka ciepłownicza szacuje, że przy obecnych cenach gazu i ropy naftowej oszczędności wyniosły blisko 40% dotychczasowych rocznych kosztów. Podobne rozwiązania mają być wdrożone także w miejscowościach Rørvig (pompa ciepła o mocy grzewczej 1,5 MW dla 229 domów) oraz Fredriks (dwie pompy ciepła o mocy 1,5 MW każda, które będą pracować w układzie skojarzonym wytwarzania wody grzewczej i energii).

Pompy ciepła jako uzupełnienie komunalnych sieci ciepłowniczych

Zgodnie z art. 23 dyrektywy RED II w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych [10], każde państwo członkowskie ma dążyć do zwiększenia udziału OZE w ciepłownictwie średnio o 1,3 punktu procentowego rocznie, poczynając od 2020 r. (średnia dla okresów 2021–2025 i 2026–2030). Jeśli nie wykorzystuje się ciepła i chłodu odpadowego w ciepłownictwie, udział ten może być zmniejszony do 1,1 pp rocznie [10].

Literatura

1. https://pubdb.bfe.admin.ch/de/publication/download/10091 (dostęp: 21.03.2022)
2. https://www.energieschweiz.ch/stories/ (dostęp:21.03.2022)
3. https://www.ise.fraunhofer.de/de/forschungsprojekte/reallabor-grosswaermepumpen.html (dostęp: 21.03.2022)
4. https://www.energieschweiz.ch/stories/waermepumpe--lebensmittelindustrie/ (dostęp: 21.03.2022)
5. https://gvs-weine.ch/weine.html (dostęp: 21.03.2022)
6. https://www.wien.gv.at/stadtentwicklung/energie/themenstadtplan/erdwaerme/fakten.html (dostęp: 21.03.2022)
7. https://www.wienenergie.at/ueber-uns/meilensteine/2019-die-starkste-grosswarmepumpe-mitteleuropas/(dostęp: 21.03.2022)
8. https://www.wien.gv.at/umwelt/kanal/abwasser--energiegewinnung.html (dostęp: 21.03.2022)
9. Meyer Jens Peter, In Denmark, large heat pumps take DH market by storm, https://solarthermalworld.org/news/denmark-large-heat-pumps-take-dh-market-storm/(dostęp: 21.03.2022)
10. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE)2018/2001 z dnia 11 grudnia 2018 r. w sprawie promowaniastosowania energii ze źródeł odnawialnych (Dz.Urz. UE L 328/82 z 21.12.2018)
11. ReUseHeat, https://www.reuseheat.eu/ (dostęp:21.03.2022)
12. Forum Energii, Elektryfikacja ciepłownictwa w Polsce. Droga do czystego ciepła, Warszawa 2021
13. Jastrzębski Paweł, Możliwości zastosowania pomp ciepła w systemach ciepłowniczych, referat na XVI Konferencję Techniczną IGCP, Warszawa 2019
14. Obwieszczenie Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 2 marca 2021 r. w sprawie polityki energetycznej państwa do 2040 r. (Monitor Polski 2021, poz. 264)
15. https://www.wien.gv.at/stadtentwicklung/energie/themenstadtplan/abwaerme/index.html (dostęp: 21.03.2022)
16. Materiały firm: Advansor, Carrier, Daikin, Enerblue,Engie Refrigeration, Fenagy, MAN Energy

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!