Technologie odzysku ciepła

Odzysk ciepła to technologia, która pozwala na ponowne wykorzystanie energii cieplnej, która normalnie byłaby tracona w różnych procesach przemysłowych. Dzięki temu można nie tylko znacznie zmniejszyć zużycie energii, ale również zredukować emisję CO₂, co ma istotne znaczenie w kontekście coraz bardziej restrykcyjnych regulacji dotyczących ochrony środowiska. W tym artykule przybliżymy metody odzysku ciepła, jego rodzaje oraz jak instalacja takiego systemu wpłynęła na oszczędności w zakładach naszych Klientów.

odzysk-zdj

Czym jest odzysk 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. 

Skąd odzyskiwać ciepło?

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.

Metody odzyskiwania ciepła

Podstawowe metody odzyskiwania ciepła to:

  • Rekuperacja - proces polegający na przekazywaniu ciepła z powietrza wywiewanego do powietrza nawiewanego w systemach wentylacyjnych.
  • Recyrkulacja - ponowne wykorzystanie ciepła w procesie technologicznym, w którym zostało ono wytworzone.
  • Regeneracja - proces, w którym energia cieplna jest magazynowana i później wykorzystywana w innym procesie.

Zalety i wady odzyskiwania ciepła

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.

Zalety:

  • Znaczne oszczędności energetyczne: Odzysk ciepła może zmniejszyć pobór energii z zewnętrznych źródeł nawet o 80%, co przekłada się na niższe koszty operacyjne.
  • Redukcja emisji CO₂: Dzięki zmniejszeniu zużycia paliw kopalnych odzysk ciepła przyczynia się do redukcji emisji dwutlenku węgla.
  • Poprawa efektywności energetycznej: Odzysk ciepła zwiększa efektywność energetyczną przedsiębiorstwa, co może prowadzić do uzyskania białych certyfikatów oraz innych form wsparcia finansowego.
  • Bezpieczeństwo energetyczne: Stabilność dostaw energii poprzez zmniejszenie zapotrzebowania z zewnętrznych źródeł.

Wady:

  • Koszty początkowe: Wdrożenie systemów odzyskiwania ciepła może wiązać się z wysokimi kosztami inwestycyjnymi.
  • Złożoność techniczna: Konieczność dostosowania i integracji systemów odzysku ciepła z istniejącymi procesami może wymagać zaawansowanej wiedzy technicznej i specjalistycznych rozwiązań.
  • Ograniczenia technologiczne: Niektóre źródła ciepła mogą być trudne do odzyskania z powodu niskiej jakości ciepła lub jego rozproszenia.

Zastosowanie odzysku ciepła

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 Umicore – 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.

Przykłady zastosowania odzysku ciepła

W praktyce odzysk ciepła może przynieść ogromne oszczędności, jak pokazują konkretne przykłady:

W Schumacher Packaging, zastosowanie wymiennika ciepła na układzie odsolin przyniosło roczną oszczędność energii na poziomie 15 500 MWh oraz redukcję emisji CO₂ o 5 284 tony.

W Swiss Krono, wykorzystanie ciepła odpadowego z produkcji formaliny przyniosło roczne oszczędności energii na poziomie 112 481 MWh oraz redukcję emisji CO₂ o 35 700 ton.

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.