W całej Unii Europejskiej przemysł i sektor energii odpowiadają za niemal jedną czwartą końcowego zużycia energii oraz około 40% całkowitego zużycia wody. Wedle szacunków co roku do atmosfery ucieka blisko 3000 TWh ciepła, a to samo w sobie stanowi ilość porównywalną z zapotrzebowaniem na ogrzewanie wszystkich domów i mieszkań w całej unii. Dlaczego więc tej energii nie wykorzystać w konkretnym celu, zamiast pozwalać jej “uciekać”?
Cała Europa tak naprawdę siedzi na kopalni ciepła. Większość wymyka się niezauważenie, czmychając bezsensownie prosto w niebo. Dobrze jest więc słyszeć, że już dziś aktywnie działa projekt iWAYS, który z koncepcji laboratoryjnej wchodzi na halę produkcyjną. Jego cel? Zatrzymać ciepło w pasywnej sieci rur, skroplić parę wodną i związki lotne w kontrolowanej sekwencji, a odzyskaną energię od razu wpiąć z powrotem w system.
Czym w praktyce jest HPCE? Skrzynka, która zamienia dym w pieniądze
Heat Pipe Condensing Economizer (HPCE) to modułowy wymiennik zbudowany z uszczelnionych rur cieplnych wypełnionych specjalną cieczą roboczą. W nim gorące spaliny owiewają dolną część, a para wewnątrz rury przenosi ciepło ku górze bez ruchomych części, gdzie chłodniejsze powierzchnie oddają energię wodzie procesowej. W miarę jak spaliny chłodzą się w starannie zaprojektowanych przedziałach temperaturowych, kolejne składniki ulegają kondensacji, dzięki czemu można je przechwycić do dalszej obróbki. Zasada jest znana od lat, a rolą projektu iWAYS jest spięcie jej w odporny, przemysłowy system, z uwzględnieniem korozji, zarastania i chemii konkretnego zakładu. Deklarowany potencjał to do 80% odzysku ciepła i do 60% mniej poboru świeżej wody, ale traktujmy to jako wartości maksymalne, zależne od procesu i konfiguracji.
Czytaj też: Zamiast łapać promienie słońca, łapie chłód nocnego nieba. Prąd popłynie, kiedy wszystko ucichinie
HPCE już jest testowany w trzech faktycznych punktach przemysłowych. W Alufluor w Helsinborgu w Szwecji ten sprzęt pracuje w wyjątkowo korozyjnym środowisku typowym dla produkcji fluorku glinu. Odzyskane ciepło podgrzewa wodę procesową powyżej około 60°C, a skropliny zawierające fluorki trafiają na oczyszczanie, po którym woda wraca do obiegu czyszczenia urządzeń. W tym scenariuszu równie ważna jak energia jest trwałość i zamknięcie obiegu wody. Z kolei w stalowni Tubacex w Kraju Basków system został podłączony bez konieczności wstrzymywania linii do gorących gazów z pieców, a odzyskane ciepło wraca do procesu w roli wstępnego podgrzewania mediów. Wstępne dane sugerują możliwość odzysku do 30% ciepła procesowego oraz intensywne doczyszczanie skroplin membranami, co zbliża zakład do modelu z niemal zerowym zrzutem ścieków.
Czytaj też: Chińczycy przełamali największą barierę fotowoltaiki. Perowskity wreszcie przestają być tylko obietnicą
Moduł HPCE znalazł się też we włoskiej fabryce płytek ceramicznych Keope, gdzie dołożył się do najgorętszych i najbardziej stabilnych procesów, bo wstępnego podgrzewu powietrza spalania dla suszarni rozpyłowej. Pierwsze miesiące pracy wskazują na odzysk rzędu 6 GWh rocznie, co dobrze zgadza się z prostą fizyką ograniczenia zużycia gazu ziemnego o około 70 m³ na godzinę. Przy typowej wartości opałowej rzędu 10 kWh na metr sześcienny daje to mniej więcej 700 kWh oszczędności każdej godziny, gdy linia pracuje.
Jak duży kawałek europejskiego tortu da się ugryźć dzięki HPCE?
Nie każde ciepło odpadowe jest sobie równe. Strumienie niskotemperaturowe poniżej około 100°C mieszczą się w słodkim punkcie HPCE i mogą zasilać wodę procesową albo z pomocą pomp ciepła sieci ciepłownicze. Mapy potencjału pokazują ogrom niewykorzystanego ciepła właśnie w tych zakresach, a to szczególnie w pobliżu skupisk miejskich, gdzie krótkie rurociągi poprawiają opłacalność. Projekt iWAYS celuje w zwrot z inwestycji po 2-3 latach, ale naturalnie rzeczywista stopa zwrotu zależy od cen gazu, godzin pracy, tempa zarastania wymienników oraz od tego, czy odzysk zastępuje bezpośrednio spalany gaz, czy energię elektryczną pomp ciepła. Ciekawie będzie więc obserwować rozwój tego projektu i dalsze wdrażanie HPCE do działających obiektów.