Ciepło ze ścieków i chłód w zapasie na lato
Pozwala odzyskiwać ciepło z wody, którą zużyliśmy właśnie do kąpieli. Może też akumulować chłód z lodu, który powstał podczas korzystania z klimatyzacji. Kolektor membranowy – wynalazek polskiego inżyniera, opracowany we współpracy z dwoma ośrodkami naukowymi, zostanie zainstalowany w hotelach, zakładach przemysłowych i na osiedlach domków jednorodzinnych.
Urządzenie, które na zmianę może wspomagać ogrzewanie i klimatyzację, skonstruowała i wprowadza na rynek firma UniHeat z Sosnowca, start-up finansowany przez kolejne fundusze – dwa polskie oraz holenderski, specjalizujący się w technologiach odnawialnych. Badania certyfiacyjne kolektora prowadził Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu i Instytut Energii Odnawialnej Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.
„W ściekach tkwi potencjał energetyczny, możliwości odzysku jest bardzo dużo. Każda instalacja hotelowa zrzuca ciepłą wodę do ścieków i nie korzysta z niej. Idea jest bardzo prosta – chodzi o to, by odzyskać energię ze zużytej wody za pomocą pomp ciepła i użyć ją do ponownego ogrzania. Jeżeli woda ma 40 stopni, to taka instalacja ma swoje źródło o temperaturze odpowiadającej odwiertom geotermalnym. Te instalacje, które teraz mamy w ofercie i zaproponowaliśmy je hotelom, bilansują się czy spłacają w 5-7 lat. W porównaniu z kolektorami słonecznymi to jest przepaść” – wyjaśnia jego prezes spółki Paweł Matusiak, syn pomysłodawcy kolektora membranowego Wiesława Matusiaka.
Technologia odzysku ciepła ze ścieków jest oferowana dopiero od 7 lat, głównie w Niemczech i Szwajcarii. Policzono, że w ściekach domowych rocznie marnujemy 800 terawatów energii, a w przemysłowych 700 terawatów. Projekt był analizowany przez firmę konsultingową Deloitte i okazało się, że tylko w Polsce rynek odzyskiwania energii ze ścieków jest wart 80 mln euro. Z kolei rynek akumulatorów chłodu to 24 miniony euro rocznie (za tyle rocznie można sprzedać omawiane instalacje).
“Latem w hotelach w okolicach południa włącza się instalację klimatyzacyjną. Wtedy instalacja, która służy do klimatyzacji – wytwornica wody czy chiller >>pożera<< masę energii do tego, żeby ustabilizować temperaturę w obiekcie. Akumulator chłodu, czyli chiller, wspomaga pracę instalacji klimatyzacyjnych. Dzięki niemu klimatyzator można włączać w nocy, kiedy energia jest tańsza na tzw. na drugiej taryfie. Wtedy działa on z wyższą wydajnością i gromadzi lód, żeby w ciągu dnia zapewnić klimatyzacji lepsze działanie” – mówi Paweł Matusiak.
W niektórych krajach, na przykład w Hiszpanii, w lecie zdarzają się wyłączenia prądu, ponieważ sieć jest przeciążona przez klimatyzację. W tym roku po raz pierwszy mieliśmy z tym samym do czynienia w Polsce. Właśnie takie urządzenia, jak akumulatory chłodu, mają zapobiegać przeciążeniom sieci. Urządzenia przeszły już etap prototypu, wyprodukowano gotowe, duże przemysłowe jednostki.
„Chodzi tu głównie o to, żeby nauczyć się odspajać lód od powierzchni wymiennika, czyli urządzenia, które odzyskuje energię. To nam się udało w zakresie fizyki. Wykorzystaliśmy znane od kilkuset lat zjawisko dodatkowej energii w cieple utajonym. Jeśli mamy wodę o temperaturze 10 stopni i chcemy z niej odzyskać energię, to się ją wymraża. Woda zamieniona w lód pokrywa wymiennik. Jeżeli wymiennik porośnie lodem, to przestaje działać. Idea wynalazku polega na tym, żeby nauczyć się odspajać lód i umożliwić urządzeniom ciągłe działanie i regenerację – bez wyłączeń” – wyjaśnia Matusiak.
Z kolektora może powstać instalacja do odzyskiwania ciepła ze ścieków albo akumulator chłodu, w zależności od tego, czy podłączymy do układu pompę ciepła czy wytwornice wody. Urządzenie ma dwa dokładnie odwrotne zastosowania, w zależności od tego, jaką maszynę się podłączy.
Żeby startować w konkursach o dofinansowanie, technologia musiała być wspomagana przez różne ośrodki badawcze. Wynalazcy od 2 lat współpracują z Uniwersytetem Przyrodniczym we Wrocławiu, gdzie prof. Romański i dr Arkadiusz Dyjakon przygotowali analizę techniczną działania i zastosowania tego wynalazku. Firma nawiązała dodatkowo współpracę szkoleniowo-badawczą z Akademią Górniczo-Hutniczą w Krakowie. Prace prowadzi tam dr Jarosław Kotyza z Instytutu Energii Odnawialnej. AGH prowadzi badania pod kątem programu „Bon na Innowacje” PARP. Dzięki tym testom technologia ma szansę otrzymać certyfikat środowiskowy przyznawany wyrobom klim-tech przez Unię Europejską i honorowany w UE, USA i Kanadzie.
Akumulatory chłodu, co prawda w innej technologii, są wykorzystywane od 20 lat w USA. Według Matusiaka polskie produkty są jednak dużo tańsze w eksploatacji. Nasze akumulatory kosztują ok. 20 euro za kilowat, a amerykańskie ok. 70 euro za kW.
Kolektory będą montowane m.in. w projektach dofinansowanych przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu Demonstrator Plus. W pilotażową instalację zostanie wyposażone osiedle domków jednorodzinnych. Beneficjentem jest tu deweloper, UniHeat dostarcza innowacyjną technologię.
„Wynalazek jest częścią instalacji pokazowej w budynku pasywnym, czyli takim, który spełnia najnowocześniejsze wymogi, m.in. dot. wentylacji i zużycia energii. Istotnym problemem jest tu fakt, że takie budynki w lecie się przegrzewają i to, co się zaoszczędzi na ogrzewaniu, to trzeba w lecie wydać na klimatyzację. My, ogrzewając budynek w zimie, produkujemy lód jako odpad. Udało nam się zaprojektować taką instalację, która gromadzi ten lód, dzięki czemu klimatyzację mamy w lecie za darmo. Dotąd nie było i nie ma takich instalacji. Zaleźliśmy rozwiązanie istotnego problemu, a budownictwo pasywne wejdzie w życie już ok. 2020 r. jako warunek uzyskania pozwolenia na budowę. Rynek po tej dacie bardzo się zmieni” – uważa Matusiak.
Dodaje, że kolektorami zainteresowane są zakłady produkcyjne, które profesjonalnie zajmują się klimatyzowaniem, UniHeat jest w Polsce partnerem firmy Carrier. Produkt ma też charakter eksportowy. Klientem spółki jest Hotel Sheraton w Warszawie, którego kierownictwo zamierza odzyskiwać ciepło ze ścieków. Hotel został odnowiony, obecnie następuje montaż instalacji. Przy nowych budynkach hotelowych normalnie projektuje się 7-8 chillerów 500 kW i one muszą zapewnić chłód. Stosując akumulatory chłodu można już na etapie inwestycyjnym tę moc zmniejszyć o połowę. W ten sposób koszty są dużo mniejsze.
Wynalazek jest zgłoszony do ochrony własności intelektualnej w trybie PCT, patent jest przedmiotem aportu do spółki.
Źródło: PAP Nauka w Polsce | www.naukawpolsce.pap.pl
Fot: freeimages.com