Velké čpavkové tepelné čerpadlo přivádí vyčištěnou odpadní vodu k vytápění místní komunity

Instalace tepelných čerpadel v čistírnách odpadních vod má obrovský, ale jen zřídka využívaný potenciál. Tepelná čerpadla mohou využít energii z odpadních vod, která by jinak přišla nazmar, a poslat tak do systému dálkového vytápění ekologičtější a levnější energii.

Příležitost, rekuperace tepla pomocí velkých tepelných čerpadel

Tepelná čerpadla nám pomáhají optimálně využívat naše zdroje a stávají se také konkurenceschopnou ekologickou alternativou k tradičním energetickým technologiím. Obecně získáváme stále více elektřiny z obnovitelných zdrojů energie. Tepelná čerpadla jsou pak důležitou součástí energetického systému, protože mohou velmi efektivně vyrábět dálkové teplo, zejména když je elektřiny přebytek nebo je elektřina levná.

Tento případ je dobrým příkladem sektorové vazby. Místo toho, aby se vyčištěná odpadní voda vypouštěla přímo do řeky Odense, je od konce roku 2020 vedena systémem tepelného čerpadla, které z ní získává teplo, takže energii lze využít pro dálkové vytápění.

Společnost Ramboll byla vybrána jako konzultant pro návrh nového systému tepelných čerpadel v čistírně odpadních vod Ejby Mølle. Čistírnu odpadních vod v Ejby Mølle vlastní a provozuje vodárenská společnost VandCenter Syd, zatímco samotné tepelné čerpadlo vlastní a provozuje místní teplárenská společnost Fjernvarme Fyn.

Proces chlazení

Tepelné čerpadlo se skládá z uzavřeného systému napojeného na systém dálkového vytápění i na systém odpadních vod. Tepelné čerpadlo ochlazuje vyčištěnou odpadní vodu o přibližně 5 °C pomocí čpavku. Čpavek je jednou z nejúčinnějších přírodních látek, které lze použít jako chladivo, a nepoškozuje ani neohřívá globální atmosféru.

K ochlazení dochází, když čpavková kapalina pod nízkým tlakem prochází výměníkem tepla. Ve výměníku tepla se energie přenáší z odpadní vody do čpavkového okruhu, což způsobuje odpařování čpavku. Rotační šroubový kompresor poté zvýší tlak čpavku, než čpavek zkondenzuje v dalším výměníku tepla, odkud je energie při vysoké teplotě dodávána do rozvodné sítě dálkového vytápění.

Po kondenzaci se tlak v okruhu čpavku sníží v expanzním ventilu, než se kapalina vrátí zpět do výparníku. Stručně řečeno, odpadní voda odevzdává teplo, které je dodáváno do sítě dálkového vytápění a následně vypouštěno při nižší teplotě do řeky Odense.

Mezi odpadní vodu a výparník čpavku v tepelném čerpadle byl přidán meziokruh. Vyčištěná odpadní voda má při vypouštění obvykle teplotu 8-22 °C, což je obvykle vyšší než teplota vody, do které je vypouštěna. Čím blíže teplotě potoka je teplota odpadní vody, tím lépe. Po velkou část roku tato instalace tepelného čerpadla sníží teplotu vypouštěné vody na výstupu z čistírny na teplotu vody v řece Odense. Když teplota vypouštěné vody více odpovídá přirozené teplotě vody v řece, šetří se vodní prostředí.

Tepelná čerpadla

Vysoce účinná čpavková tepelná čerpadla s odpadní vodou dodala společnost IESenergy Aps. Dokáží vyrobit přibližně 4 jednotky tepelné energie na jednotku spotřebované elektrické energie (COP = 4). Tepelná čerpadla v Ejby Mølle tak představují dobrý krok směrem k udržitelnějšímu vytápění. Mohou dodávat celkem 20 MW tepla a očekává se, že pokryjí roční spotřebu tepla nejméně 5 000 domácností. Tepelná čerpadla zároveň povedou ke snížení emisí CO₂ a dalších skleníkových plynů o 128 000 tun ekvivalentu CO₂ za 20 let.

Dodávky společnosti Alfa Laval

Společnost Alfa Laval dodala důležité a účinné spolehlivé výměníky tepla polosvařovaného deskového typu. Fungují jako výparníky, kondenzátory, podchlazovače a chladiče oleje pro tato velká tepelná čerpadla.