Zmieniamy technologię
System ciepłowniczy przyszłości ma dostarczać odbiorcom tylko czyste ciepło. W perspektywie 2050 roku branża ciepłownicza zainwestuje w nowoczesne rozwiązania około 300 miliardów złotych! To ambitny cel, ale możliwy do osiągnięcia dzięki wspólnym działaniom nas wszystkich. Pomogą w tym nowe technologie wykorzystujące bardziej ekologiczne niż węgiel źródła energii. Równoległe inwestycje w nowoczesne sieci ciepłownicze oraz inteligentne zarządzanie ciepłem dodatkowo wesprą transformację sektora. Nie tylko sprawniej wytworzymy ciepło, ale będziemy mogli efektywniej przesyłać tę energię do mieszkań, by tracić jej jak najmniej. Oszczędzimy sobie i planecie groźnych zanieczyszczeń oraz wielu ton zużywanego obecnie paliwa.
kogeneracja
ciepło i prąd jednocześnie
Kogeneracja to sposób na produkcję prądu i ciepła jednocześnie. W tradycyjnym systemie ciepło, które powstaje przy okazji produkcji prądu w elektrowniach, marnuje się. W systemach kogeneracyjnych to ciepło nie jest tracone, ale używane do ogrzewania budynków i dostarczania ciepłej wody użytkowej. Oba procesy zachodzą jednocześnie i są maksymalnie wykorzystane. To sprawia, że unikamy dodatkowej emisji zanieczyszczeń, które powstałyby podczas odrębnych procesów. Nowoczesne systemy kogeneracyjne zasilane biomasą czy biogazem, mogą dostarczać ciepło do miejskich sieci jeszcze efektywniej.
trójgeneracja
trzy produkty w jednym procesie
Od kiedy sezon letni stał się upalny, popularność zyskuje trójgeneracja. To jeszcze bardziej zaawansowany sposób na wykorzystanie energii niż kogeneracja. W jednym procesie jednocześnie wytwarza się ciepło, energię elektryczną i chłód! W trójgeneracji ciepło powstające przy produkcji prądu elektrycznego nie tylko ogrzewa dom lub podgrzewa wodę, ale dodatkowo jest używane do chłodzenia. Można dzięki temu zaoszczędzić więcej energii i zmniejszyć emisję zanieczyszczeń.
gaz ziemny
paliwo przejściowe mniej emisyjne od węgla
W Polsce, gdzie wiele źródeł ciepła ma moce liczone w setkach megawatów, gaz ziemny jest niezbędnym paliwem przejściowym. Stosowanie gazu w procesie kogeneracji – jako mniej emisyjnego w porównaniu do węgla, pozwoli zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych i poprawi jakość powietrza. Jednocześnie umożliwi stopniowe przechodzenie na bardziej ekologiczne źródła energii, jak biometan, który może być stosowany wszędzie tam, gdzie używany jest gaz ziemny jako paliwo do produkcji energii elektrycznej i ciepła.
odnawialne źródła energii (OZE)
Odnawialne źródła energii, takie jak słońce, wiatr, biomasa czy energia geotermalna, mogą służyć do produkcji ciepła bezpośrednio lub pośrednio – poprzez wykorzystanie do jego produkcji energii elektrycznej wytworzonej z tych źródeł. Obydwa sposoby wykorzystania energii odnawialnej mogą znacząco zredukować zależność od paliw kopalnych.
biomasa
Drewno, słoma, resztki roślin, gałęzie, a nawet odpady organiczne z kuchni mogą stać się paliwem do wytwarzania ciepła. Biomasa to naturalne materiały pochodzenia roślinnego zaliczane do odnawialnych źródeł energii. Uznawana jest za bardziej ekologiczną alternatywę dla paliw kopalnych, ale trzeba pamiętać, że spalanie biomasy również generuje emisje. Mimo to uważa się biomasę za neutralną węglowo, ponieważ CO₂ uwalniany podczas jej spalania jest równoważony przez CO₂, który rośliny pochłaniają podczas wzrostu. Jednocześnie, przez wykorzystanie energetyczne resztek roślinnych czy rolniczych, zmniejsza się ilość odpadów.
biogaz/biometan
Biometan jest uznawany za gaz odnawialny, bo jest wytwarzany głównie z biomasy, czyli materiałów organicznych, takich jak odpady rolnicze, resztki żywności czy nawet osady ze ścieków. Po oczyszczeniu ze szkodliwych substancji, biometan może być stosowany wszędzie tam, gdzie używany jest gaz ziemny, na przykład jako paliwo do produkcji energii elektrycznej i ciepła. To lepsze wykorzystanie odpadów organicznych, niż gdyby składować je na wysypiskach i pozwala na wytwarzanie energii w sposób bardziej przyjazny dla środowiska niż w przypadku tradycyjnych paliw kopalnych.
energia słoneczna
Słońce stanowi bardzo cenne źródło odnawialnego czystego ciepła. Umożliwia bezpośrednie wytworzenie ciepła w panelu solarnym albo energii elektrycznej w panelu fotowoltaicznym, która potem pozwoli na produkcję ciepła. Praktycznie każdy budynek, dzięki zastosowaniu tych paneli, może pomagać w produkcji energii niezbędnej dla siebie, ale też dla całej okolicy, jeśli jej nadmiar odda do wspólnej sieci. Energię słoneczną można również wytwarzać na dużą skalę poprzez budowę specjalistycznych farm solarnych lub fotowoltaicznych. W połączeniu z magazynami energii, mającymi zdolność przechowywania ciepła na dłużej w sytuacji, gdy powstaje go więcej niż potrzebujemy – taki system produkcji ciepła staje się bardzo efektywny.
energia z wiatru
Siła wiatru napędza nie tylko statki na morzu, porusza także ogromne turbiny wiatrowe, generując przy tym ogromne ilości energii elektrycznej. Ogromne łopaty wiatraka obracają się, napędzając generator, który przekształca ruch wiatru w prąd elektryczny, wykorzystywany później do ogrzewania naszych domów. Największy tego typu obiekt na świecie znajduje się w Danii, gdzie pracuje turbina wiatrowa, której średnica łopat liczy 236 metrów! Każda turbina, przypominająca z wyglądu popularny wiatrak, jest podłączona do sieci energetycznej, a za jej pośrednictwem np. do magazynu energii, dokąd przekazuje wytworzoną energię, którą można wykorzystać później do produkcji ciepła.
energia geotermalna
Pod powierzchnią Ziemi znajdują się gorące skały i woda – im głębiej, tym jest cieplej. To ciepło możemy wykorzystać do ogrzewania naszych domów. Jest to nieskończone i przyjazne dla środowiska źródło energii – i dostępne cały czas, niezależnie od pogody. Sięganie po zasoby geotermalne nie jest tanie, ale ma tę zaletę, że po pokonaniu bariery wysokich kosztów inwestycyjnych, dostarcza ciepło w relatywnie niskich cenach. Ważne jest także to, że wykorzystanie geotermii ma charakter lokalny i nie zależy od zawirowań na światowych rynkach, pozwalając uniezależnić się od zmian cen paliw.
magazyny ciepła
Jak wykorzystać ciepło wyprodukowane w ciągu dnia, w nocy albo ciepło wytworzone w cieplejszych miesiącach roku – w okresie jesiennych i zimowych chłodów? Trzeba je zmagazynować. W miarę, jak świat dąży do zwiększenia wykorzystania odnawialnych źródeł energii, potrzeba efektywnych rozwiązań do jej magazynowania staje się coraz bardziej paląca. Magazyny ciepła to ogromne termosy, które przechowują ciepło na później. Dzięki magazynom możemy gromadzić nadwyżki ciepła z odnawialnych źródeł energii, wytworzone np. w ciągu dnia czy wiosną i latem, i zużyć wtedy, gdy ciepło będzie potrzebne.
Zmieniamy ciepło na dobre!
ciepło z odpadów
Jeden mieszkaniec naszego kraju wytwarza 360 kg odpadów rocznie. Wśród odpadów komunalnych około 30 proc. nie nadaje się do recyklingu, ale odpady te wykazują właściwości palne (tzw. RDF) – możliwy więc, i całkowicie uzasadniony, jest odzysk z nich energii. Zajmują się tym instalacje termicznego przekształcania odpadów. Odzysk energii z odpadów to sposób na pozbycie się góry śmieci i zamiany ich na ciepło, które można wykorzystać do ogrzewania domów czy podgrzania wody. Nie stać nas na marnowanie energii. Musimy się nauczyć, jak ją efektywnie oszczędzać i skutecznie odzyskiwać. Także ze śmieci!
ciepło odpadowe
Powstaje przy okazji innych procesów produkcyjnych i technologii, ale niezagospodarowane – ucieka do atmosfery. Lepiej to ciepło wykorzystać, zamiast tracić. W nowoczesnych miastach ilość ciepła, które powstaje m.in. w fabrykach, oczyszczalniach ścieków, komputerowych centrach danych, jest wystarczająca, aby pokryć podstawowe zapotrzebowanie mieszkańców na ogrzewanie i chłodzenie. Odzyskana energia może służyć do ogrzewania czy podgrzania ciepłej wody w obiekcie, w którym ciepło odpadowe powstaje (np. w supermarkecie), lub też zostać odprowadzona do sieci ciepłowniczej i przyczynić się do ograniczenia zużycia paliw.
pompy ciepła
Nawet w chłodnym powietrzu i wodzie jest dużo energii. Tylko jak ją zmusić do przepływu w odwrotnym kierunku niż w naturze – od miejsca zimniejszego do cieplejszego?! Potrafią to pompy ciepła, które pozyskują energię z otoczenia: z powietrza, wody, gruntu albo innych źródeł energii odpadowej i przetwarzają ją na użyteczne ciepło. Pompa ciepła działa na odwrotnej zasadzie niż lodówka. Lodówka odbiera ciepło z wnętrza i oddaje je na zewnątrz, dzięki czemu nasze jedzenie pozostaje zimne, pompa ciepła zaś pobiera energię z zewnątrz, podgrzewa i przekazuje do ogrzewania budynku.
kotły elektrodowe
Kotły elektrodowe używają energię elektryczną do produkcji ciepła. To takie „wielkie czajniki elektryczne”. Jako że nie zużywają żadnego paliwa, produkcja ciepła odbywa się w tej technologii bezemisyjnie. Czyli jest to technologia bezpośrednio wpływająca na dekarbonizację procesu produkcji ciepła. Dodatkowo, najbardziej efektywna ekonomicznie jest wtedy, gdy wykorzystuje tzw. „nadmiarową” energię elektryczną z systemu elektroenergetycznego, która ma niskie, a nawet ujemne ceny na rynku. A jeszcze lepiej dla środowiska, gdy zasilana jest energią elektryczną wytworzoną z odnawialnych źródeł energii.
a może ciepło z wodoru?
W procesie, w którym wytwarzany jest wodór, około jednej trzeciej energii zostaje uwolniona jako ciepło. Mowa o wodorze zielonym, zwanym także czystym wodorem – w pełni przyjaznym środowisku, gdyż proces jego produkcji jest zeroemisyjny. Odzyskując to ciepło odpadowe do ogrzewania budynków, można by dodatkowo zwiększyć wydajność tego procesu. Barierą we wdrożeniu nisko- i zeroemisyjnych rozwiązań wodorowych w ciepłownictwie jest jednak wysoki koszt inwestycji w porównaniu do tradycyjnych technologii. A wykorzystanie wodoru w sektorze energetycznym polega dzisiaj głównie na jego spalaniu w kotłach lub jednostkach kogeneracyjnych.
…albo z atomu
Coraz bardziej popularna na świecie staje się technologia jądrowa SMR. To nowoczesny typ małego reaktora jądrowego, zaprojektowanego z myślą o mniejszej skali i większej elastyczności w porównaniu z tradycyjnymi dużymi reaktorami. A jak mały jest „mały” reaktor?! Cała instalacja mieści się na obszarze wielkości boiska piłkarskiego. Dla wyobrażenia skali – trzy małe reaktory jądrowe mogłyby zaspokoić ponad 80 proc. rocznego zapotrzebowania Warszawy na ciepło! Ale jak na razie, to tylko dywagacje, a zasadniczy problem stanowi kwestia opłacalności i dostępności ciepła z atomu w kontekście potrzeb dekarbonizacji, wykorzystania OZE i efektywności energetycznej w systemach ciepłowniczych. Kwestią kontrowersyjną jest także długoterminowe bezpieczne składowanie odpadów radioaktywnych.