Technologie odzysku ciepła

Odzysk ciepła to proces polegający na wykorzystaniu energii cieplnej, która w normalnych warunkach byłaby rozpraszana w środowisku. Przykładowo, ciepło wytwarzane przez sprężarki, zgrzewarki, turbiny, silniki, pompy, piece, czy sterylizatory może być efektywnie odzyskiwane i ponownie użyte. Odzyskana energia może być wykorzystana do zasilania instalacji centralnego ogrzewania (CO), ciepłej wody użytkowej (CWU), systemów wentylacyjnych oraz innych procesów technologicznych.

Ciepło może być odzyskiwane z wielu miejsc - oto przykłady:

• ciepło odpadowe z procesów produkcyjnych – to ciepło, które zostało wykorzystane w użytecznym zakresie pod kątem realizowanego procesu produkcyjnego, natomiast pozostała część energii usuwana jest do otoczenia, np. piece wypałowe, piece do wypieku pieczywa, kotły, pasteryzatory, sterylizatory, itp,
• ciepło z wentylacji – energia odzyskiwana z systemów wentylacyjnych, która może być ponownie użyta do ogrzewania lub chłodzenia budynków,
• ciepło z chłodzonych urządzeń – to ciepło, które w normalnych warunkach musi być wytracone przez wymuszone chłodzenie, np. sprężarki powietrza, napędy elektryczne, wtryskarki, reakcje egzotermiczne, itp.

Odzysk ciepła przynosi liczne korzyści, które przekładają się na oszczędności energetyczne, redukcję emisji CO₂, poprawę efektywności energetycznej oraz zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego. Dzięki odzyskowi ciepła przedsiębiorstwa mogą znacznie zmniejszyć pobór energii z zewnętrznych źródeł, co bezpośrednio przekłada się na niższe koszty operacyjne. Zmniejszenie zużycia paliw kopalnych i wykorzystanie odzyskanej energii pomaga również w znacznym stopniu zredukować emisję dwutlenku węgla, co jest kluczowe w kontekście globalnych wysiłków na rzecz ochrony środowiska. Poprawa efektywności energetycznej umożliwia firmom uzyskanie białych certyfikatów oraz innych form wsparcia finansowego.

Niemniej jednak, wdrożenie systemów odzyskiwania ciepła wiąże się również z pewnymi wyzwaniami i ograniczeniami. Największym z nich są koszty początkowe, które mogą być znaczące, zwłaszcza w przypadku zaawansowanych technologii wymagających dużych nakładów inwestycyjnych. Kolejnym wyzwaniem jest złożoność techniczna, związana z koniecznością dostosowania i integracji systemów odzysku ciepła z istniejącymi procesami. To może wymagać zaawansowanej wiedzy technicznej i specjalistycznych rozwiązań. Ponadto, niektóre źródła ciepła mogą być trudne do odzyskania z powodu niskiej jakości ciepła lub jego rozproszenia, co może ograniczać skuteczność technologii odzysku ciepła w określonych warunkach.

System odzysku ciepła sprawdza się najlepiej w zakładach przemysłowych, które zużywają duże ilości energii cieplnej. Przykłady branż, w których technologia ta przynosi największe korzyści, to przemysł chemiczny, spożywczy, metalurgiczny oraz papierniczy. W przemyśle spożywczym ciepło z pieców lub urządzeń do gotowania może być użyte do ogrzewania wody lub budynków. W przemyśle metalurgicznym ciepło z pieców hutniczych może być odzyskiwane i używane w innych etapach produkcji – podobnie wygląda to w przemyśle papierniczym i ciepłem z suszarek papieru.

Ciekawym rozwiązaniem, jakie opracowaliśmy dla klienta z branży chemicznej, był odzysk ciepła z kilku procesów, a następnie wykorzystanie go do pokrycia 50% zapotrzebowania na parę wodną, która mogła być zastąpiona przez gorącą wodę w obszarze podgrzewu mediów. Odzysk ciepła obejmował schładzanie oparów po suszarni, sprężarki powietrza, reaktory chemiczne oraz wieże amoniakalne. Efekt został osiągnięty już w pierwszych miesiącach po naszym audycie.

• Koszt: ok. 6,7 mln zł
• Oszczędności: ok. 3,4 mln zł
• Okres zwrotu: ok. 2 lata
• Redukcja emisji: ok. 2 300 ton CO₂ rocznie
• Ilość zaoszczędzonej energii: ok. 7 600 MWh rocznie

W firmie z branży motoryzacyjnej, zajmującej się produkcją komponentów do samochodów osobowych, przeprowadziliśmy audyt energetyczny, w trakcie którego zidentyfikowaliśmy 19 działań mogących w sposób opłacalny poprawić efektywność energetyczną zakładu. Jednym z analizowanych rozwiązań było wykorzystanie ciepła odpadowego z procesu chłodzenia żeliwnych elementów po odlaniu, które wymagają obniżenia temperatury do poziomu otoczenia.

Dotychczas odlewy chłodzone były samoczynnie. Aby ocenić potencjał marnowanego ciepła, nasi inżynierowie przeprowadzili test, który pokazał, że 1 stojak z odlewami jest w stanie zagotować 1 m3 wody w ciągu 40 minut! Wykorzystując to ciepło do zasilania chłodniczego agregatu absorpcyjnego, produkcja wody lodowej wykorzystywanej w procesie technologicznym jest bardziej efektywna i zużywa mniej energii elektrycznej.

Roczna oszczędność energii termicznej wynosi ponad 7 600 MWh, co odpowiada rocznemu zużyciu energii przez ponad 4 200 polskich gospodarstw domowych. Dotychczas wytwarzanie chłodu odbywało się przy użyciu energii elektrycznej, a dzięki tej inwestycji energia ta nie będzie już pobierana z Krajowego Systemu Elektroenergetycznego. To oznacza, że nie będzie konieczności jej produkcji, co w rezultacie eliminuje gazy cieplarniane wyemitowane przez elektrownie węglowe w procesie wytwarzania energii elektrycznej - redukcja dwutlenku węgla wynosi w tym przypadku około 2300 ton CO₂ rocznie.

Odzysk ciepła z procesów przemysłowych to nie tylko sposób na znaczne oszczędności energetyczne, ale także na poprawę efektywności operacyjnej i zmniejszenie wpływu na środowisko. Dzięki zastosowaniu zaawansowanych technologii rekuperacji, recyrkulacji i regeneracji, przedsiębiorstwa mogą skutecznie zmniejszyć zużycie energii, zredukować emisję CO₂ oraz poprawić bezpieczeństwo energetyczne. Mimo że wdrożenie systemów odzyskiwania ciepła może wiązać się z wysokimi kosztami początkowymi, korzyści płynące z ich zastosowania są nieocenione. Warto zainwestować w odzysk ciepła, aby zwiększyć efektywność energetyczną swojego przedsiębiorstwa i przyczynić się do ochrony środowiska.