Изследователски екип от Техническия университет в Кайзерслаутерн (TUK) в момента проучва възможностите за конвенционално използване на топлината от отпадни води за отоплителни нужди. Преносът на тази топлина следва да се извършва чрез канализационната мрежа. Първите резултати показват, че подобно ефективно приложение е възможно по два различни начина.
Отпадъчната топлина се произвежда в редица производствени процеси, включително при обработка на стъкло, алуминий и стомана. До този момент тя рядко се използва и в повечето случаи компаниите дори плащат много средства, за да я елиминират. Така ценната енергия просто се губи. „Ето защо би било разумно, ако можем да използваме по друг начин излишната и неизползвана до сега топлина, която така или иначе вече е заплатена и произведена“, споделя Карстен Кьоркемайер, ръководител на звеното „Строителството и икономика на строителството“ към Техническия университет в Кайзерслаутерн.
Използване на канализацията за транспортиране на топлина
Изследователският екип, ръководен от Карстен Кьоркемайер, се състои от неговите докторанти Филип Мюлер и Андреас Гльокнер, както и партньора по проекта – Фраунхоферския Институт за системи и иновации в Карлсруе и общинската компания за пречистване на отпадни води Lünen AöR. Заедно те проучват възможността да прехвърлят отпадъчната топлина от промишлеността и търговията към отпадъчните води, така че съществуващата канализационна система да се използва за пренос на топлинна енергия. Според изследователите използването на отпадъчната топлина има потенциал: „Според някои проучвания около 10% от общото потребление на топлина в сградите в Германия би могло да бъде задоволено с помощта на използването на топлината от отпадни води. Ако се вземе предвид и топлината, отделяна при индустриални процеси, този потенциал може да бъде увеличен значително до около 27% от общото потребление на топлина в Германия “, обяснява Кьоркемайер.
В момента изследователите представят първите си резултати. Те показват, че има основно две възможности за пренос на топлина. Първият вариант е свързан с ниски разходи, тъй като топлината от отпадните води на промишлеността се използва директно. Във втория вариант изследователите разчитат на топлинен цикъл, при който отпадната топлина се пренася от мястото на произход до канализационната мрежа и отпадните води. Използваната от изследователите технология съществува от много години. Необходимо е само елементите ѝ да бъдат сглобени по нов начин.
Учените използват принципа на топлообменника
За да „вземат“ топлината обратно от канализацията, изследователите използват топлообменни системи. Или казано по-просто, топлината се прехвърля от един носител на друг, по правило от по-топлия към по-студения. Важно при топлообменниците е отделянето на водата от средството за топлопренос, което има хигиенни и производственотехнически причини. Изследователите използват различните температурни нива между отпадните води и преносното средство. По правило отпадните води са по-топли и пренасят температурата в преносното средство. Обикновено то се състои от вода или смес от вода и гликол. Чрез тръбопроводна мрежа то достига до действителното отопление – термопомпа. Според изследователите това е „сърцето на модерна отоплителна система“. След това охладената вода се връща обратно към топлообменника, където цикълът се затваря.
Изследователите виждат голям потенциал в този процес, особено за градове и общини, където има големи производствени предприятия, които произвеждат отпадъчна топлина. Това би могло например да бъде включено в планирането на топлоснабдяването на нови жилищни зони. По тази причина изследователите си сътрудничат с преработвателя на утайки от отпадни води Innovatherm GmbH, с въглищната топлоцентрала Trianel Lünen и производителя и преработвател на мед Aurubis AG. Отпадъчната топлина, генерирана от компаниите, се използва тестово от предприятие на Червения кръст за хора с увреждания в Люнен и в имоти на местната строителна асоциация.
Специален софтуер показва дали дадена община е подходяща
За своя проект „InnoA2 – Иновативно оползотворяване на отпадъчните води чрез разпределение на топлината чрез канализационната система“ екипът от Техническия университет в Кайзерслаутерн получава финансиране от Федералното министерство на икономиката и енергетиката. В момента, в рамките на втория етап от работата, екипът учени подготвя изпълнението на пилотен проект в Люнен в сътрудничество с инженерингова компания. Тъй като за своята иновативна концепция за отопление изследователите използват съществуваща инфраструктура – канализацията, то проектът може да бъде пренесен почти навсякъде без ограничения. Отпадните води осигуряват много високо и постоянно температурно ниво, средно около 15 градуса по Целзий през годината. „Ако се увеличи, това влияе пряко върху ефективността и следователно на цената за потребителя“, обяснява Гльокнер. За да може технологията на изследователите да функционира ефективно, в допълнение към температурата е необходимо и достатъчно количество отпадни води. Освен това производителят на отпадъчната топлина трябва да бъде близо до потребителите ѝ.
За да могат градове, общини или общности бързо да разберат дали този модел е подходящ за тях, изследователите предоставят онлайн специален софтуер за изчисление. „За първата оценка са достатъчни само няколко минути и няколко данни“, казва Филип Мюлер. Ако резултатът е положителен, може да се извърши проучване за осъществимост, без да е необходимо да се изследва целия район. Идеята зад това е и разходите за градовете или общините да бъдат прозрачни. Защото според изследователите първоначалните инвестиции може да са малко по-високи от използваните при традиционните методи за отопление. Но според учените, целта си заслужава: потребителите ще бъдат по-малко зависими от изкопаемите горива и промените в техните цени, експлоатационните разходи са по-ниски, отколкото в съпоставими системи за отопление, и става дума за инвестиция в много екологична система, с ниско съдържание на CO2, чиято експлоатация може да продължи до 40 години.