technika
Autor: Andrzej Hołdys | dodano: 2018-10-22
Poszukiwacze niechcianego ciepła

Fot. Ivan Smuk/Shutterstock.com

Trzy czwarte energii produkowanej na świecie ulatuje w powietrze jako ciepło. Gdyby zagospodarować ten marnotrawiony zasób, nagle okazałoby się, że energii mamy w bród.

W duńskim mieście Odense dobiega końca budowa stawianego przez Facebook wielkiego centrum informatycznego. Zlokalizowane tam komputery i banki danych będą się oczywiście grzały na potęgę, ale tym razem większość tego ciepła, które zazwyczaj traktuje się jak kłopotliwy odpad, zostanie wychwycona i wykorzystana. Trafi bowiem do sieci centralnego ogrzewania w Odense i popłynie do blisko 7 tys. mieszkań. Takie ciepło, powstające podczas rozmaitych procesów produkcyjnych i technologicznych, jest wszędzie wokół nas. Kiedy uruchamiamy silnik samochodowy, komputer, generator prądu, cokolwiek, co wykonuje pracę – wtedy pojawia się też ciepło. Zazwyczaj takie ciepło, zwane fachowo odpadowym, zostaje odprowadzone do atmosfery. Innymi słowy: marnuje się bezpowrotnie. Inaczej będzie w Odense Data Center. Rocznie odzyskiwać się tam będzie ok. 100 GWh energii cieplnej oddawanej przez sprzęt komputerowy. Przestanie ona być odpadem, a zmieni się w źródło dodatkowego dochodu dla Facebooka.

W szczegółach wygląda to następująco: ciepłe powietrze ogrzane przez serwery zostanie przepuszczone przez wymienniki ciepła, których głównym elementem są wężownice wypełnione wodą. Ogrzana woda popłynie potem do pomp ciepła wspomaganych dodatkowo przez turbiny wiatrowe. Za sprawą energii wiatrowej woda zostanie jeszcze trochę podgrzana, a gdy jej temperatura stanie się odpowiednio wysoka, powędruje do miejskiej sieci centralnego ogrzewania. Facebook podpisał już odpowiednią umowę z zarządcą sieci.

Pierwszy był Edison

Oczywiście nie od dziś ludzie próbują odzyskiwać ciepło powstające podczas produkcji energii elektrycznej. Kiedy w 1882 r. Thomas Edison uruchomił na Manhattanie pierwszą komercyjną elektrownię, wówczas pochodzącą z niej gorącą parę wodną sprzedawał mieszkańcom okolicznych budynków, by mogli nią ogrzewać mieszkania. Nie chciał patrzeć, jak dolary ulatniają mu się do atmosfery. Taka łączna produkcja prądu i ciepła, zwana kogeneracją, może być bardzo efektywna. Podczas gdy konwencjonalna elektrownia węglowa ma sprawność rzędu 35–40%, to nowoczesna elektrociepłownia, w której odzyskuje się zarówno prąd, jak i ciepło, osiąga sprawność od 60% do nawet 80%. Dziś jednak naukowcy rozglądają się także za innymi niż elektrownie źródłami ciepła odpadowego. Może nie tak wydajnymi, ale za to bardzo rozpowszechnionymi.

Duńczycy są pod tym względem prawdziwymi mistrzami, choć niektóre ich pomysły mogą się wydać kontrowersyjne. Na przykład kilka lat temu w krematorium w mieście Aalborg ustawili instalację do odzyskiwania ciepła odpadowego powstającego podczas kremacji zwłok (wcześniej Duńska Rada Etyki pozytywnie oceniła tę inicjatywę). Ciepło to jest oczywiście odsprzedawane i w tej chwili ogrzewa ok. 30 domów jednorodzinnych. Jedna kremacja, jak skrzętnie obliczyli Duńczycy, generuje ok. 250 kWh energii, a ponieważ w Aalborg takich spopieleń odbywa się rocznie kilka tysięcy, ciepła nie brakuje.

Również w Danii eksperymentuje się z odzyskiwaniem ciepła z systemów chłodzących zlokalizowanych w supermarketach. Na celowniku „poszukiwaczy niechcianego ciepła” znalazły się także agregaty chłodnicze znajdujące się w szpitalach. Z kolei jedna z duńskich papierni podpisała niedawno z lokalnym dystrybutorem centralnego ogrzewania umowę na odbiór nadwyżek ciepła wykorzystanego wcześniej do suszenia papieru. Do tej pory całe to gorące powietrze wędrowało do atmosfery. Teraz trafia do pomp ciepła, a następnie do domów mieszkalnych.

Jednak nie tylko Duńczycy szukają ciepła w nietypowych miejscach. W londyńskiej dzielnicy Islington znaleziono je w metrze. O dziwo, kolej podziemna wytwarza sporo takiego ciepła odpadowego, które w większości zostaje pochłonięte przez ściany tuneli, a resztę usuwają wentylatory. Jego głównym źródłem nie są jednak pasażerowie, ale sama kolej. Pomysł naukowców polega na tym, żeby ciepło, usuwane obecnie z tuneli za pośrednictwem systemów wentylacyjnych, przejąć i zaprząc do ogrzewania domów. Pierwsze instalacje już uruchomiono. Docelowo mają objąć około tysiąca budynków. Projekt nazywa się, nomen omen, Celsius.

Przenieśmy się z Anglii do Niemiec. W Kolonii niektóre szkoły korzystają od niedawna z ciepła pochodzącego z miejskiej oczyszczalni ścieków. Energia nie śmierdzi, można powiedzieć. Niemcy próbują również sięgnąć po ciepło generowane przez stacje pośredniczące w przesyłaniu energii elektrycznej na duże odległości (przekształcają prąd przemienny w stały i odwrotnie). W tej chwili takie stacje są schładzane za pomocą wentylatorów, ale zamiast tego mogłyby swoim ciepłem podzielić się z domami mieszkalnymi. Pierwszy taki transfer powinien ruszyć w przyszłym roku. W Holandii ciepło odpadowe pozyskane z portu w Rotterdamie ma docelowo ogrzać 13 tys. mieszkań i 200 biurowców w okolicy miasta Lejda.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 11/2018 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
12/2018
11/2018
Kalendarium
Grudzień
11
W 1843 r. urodził się Robert Koch, niemiecki lekarz, bakteriolog, laureat Nagrody Nobla, odkrywca bakterii gruźlicy (zm. 1910).
Warto przeczytać
Czy można badać kosmos zwykłym kijem? Jaki kolor ma wszechświat? Czy stojąc na szczycie Mount Everestu, jesteśmy najdalej od środka Ziemi?

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Andrzej Hołdys | dodano: 2018-10-22
Poszukiwacze niechcianego ciepła

Fot. Ivan Smuk/Shutterstock.com

Trzy czwarte energii produkowanej na świecie ulatuje w powietrze jako ciepło. Gdyby zagospodarować ten marnotrawiony zasób, nagle okazałoby się, że energii mamy w bród.

W duńskim mieście Odense dobiega końca budowa stawianego przez Facebook wielkiego centrum informatycznego. Zlokalizowane tam komputery i banki danych będą się oczywiście grzały na potęgę, ale tym razem większość tego ciepła, które zazwyczaj traktuje się jak kłopotliwy odpad, zostanie wychwycona i wykorzystana. Trafi bowiem do sieci centralnego ogrzewania w Odense i popłynie do blisko 7 tys. mieszkań. Takie ciepło, powstające podczas rozmaitych procesów produkcyjnych i technologicznych, jest wszędzie wokół nas. Kiedy uruchamiamy silnik samochodowy, komputer, generator prądu, cokolwiek, co wykonuje pracę – wtedy pojawia się też ciepło. Zazwyczaj takie ciepło, zwane fachowo odpadowym, zostaje odprowadzone do atmosfery. Innymi słowy: marnuje się bezpowrotnie. Inaczej będzie w Odense Data Center. Rocznie odzyskiwać się tam będzie ok. 100 GWh energii cieplnej oddawanej przez sprzęt komputerowy. Przestanie ona być odpadem, a zmieni się w źródło dodatkowego dochodu dla Facebooka.

W szczegółach wygląda to następująco: ciepłe powietrze ogrzane przez serwery zostanie przepuszczone przez wymienniki ciepła, których głównym elementem są wężownice wypełnione wodą. Ogrzana woda popłynie potem do pomp ciepła wspomaganych dodatkowo przez turbiny wiatrowe. Za sprawą energii wiatrowej woda zostanie jeszcze trochę podgrzana, a gdy jej temperatura stanie się odpowiednio wysoka, powędruje do miejskiej sieci centralnego ogrzewania. Facebook podpisał już odpowiednią umowę z zarządcą sieci.

Pierwszy był Edison

Oczywiście nie od dziś ludzie próbują odzyskiwać ciepło powstające podczas produkcji energii elektrycznej. Kiedy w 1882 r. Thomas Edison uruchomił na Manhattanie pierwszą komercyjną elektrownię, wówczas pochodzącą z niej gorącą parę wodną sprzedawał mieszkańcom okolicznych budynków, by mogli nią ogrzewać mieszkania. Nie chciał patrzeć, jak dolary ulatniają mu się do atmosfery. Taka łączna produkcja prądu i ciepła, zwana kogeneracją, może być bardzo efektywna. Podczas gdy konwencjonalna elektrownia węglowa ma sprawność rzędu 35–40%, to nowoczesna elektrociepłownia, w której odzyskuje się zarówno prąd, jak i ciepło, osiąga sprawność od 60% do nawet 80%. Dziś jednak naukowcy rozglądają się także za innymi niż elektrownie źródłami ciepła odpadowego. Może nie tak wydajnymi, ale za to bardzo rozpowszechnionymi.

Duńczycy są pod tym względem prawdziwymi mistrzami, choć niektóre ich pomysły mogą się wydać kontrowersyjne. Na przykład kilka lat temu w krematorium w mieście Aalborg ustawili instalację do odzyskiwania ciepła odpadowego powstającego podczas kremacji zwłok (wcześniej Duńska Rada Etyki pozytywnie oceniła tę inicjatywę). Ciepło to jest oczywiście odsprzedawane i w tej chwili ogrzewa ok. 30 domów jednorodzinnych. Jedna kremacja, jak skrzętnie obliczyli Duńczycy, generuje ok. 250 kWh energii, a ponieważ w Aalborg takich spopieleń odbywa się rocznie kilka tysięcy, ciepła nie brakuje.

Również w Danii eksperymentuje się z odzyskiwaniem ciepła z systemów chłodzących zlokalizowanych w supermarketach. Na celowniku „poszukiwaczy niechcianego ciepła” znalazły się także agregaty chłodnicze znajdujące się w szpitalach. Z kolei jedna z duńskich papierni podpisała niedawno z lokalnym dystrybutorem centralnego ogrzewania umowę na odbiór nadwyżek ciepła wykorzystanego wcześniej do suszenia papieru. Do tej pory całe to gorące powietrze wędrowało do atmosfery. Teraz trafia do pomp ciepła, a następnie do domów mieszkalnych.

Jednak nie tylko Duńczycy szukają ciepła w nietypowych miejscach. W londyńskiej dzielnicy Islington znaleziono je w metrze. O dziwo, kolej podziemna wytwarza sporo takiego ciepła odpadowego, które w większości zostaje pochłonięte przez ściany tuneli, a resztę usuwają wentylatory. Jego głównym źródłem nie są jednak pasażerowie, ale sama kolej. Pomysł naukowców polega na tym, żeby ciepło, usuwane obecnie z tuneli za pośrednictwem systemów wentylacyjnych, przejąć i zaprząc do ogrzewania domów. Pierwsze instalacje już uruchomiono. Docelowo mają objąć około tysiąca budynków. Projekt nazywa się, nomen omen, Celsius.

Przenieśmy się z Anglii do Niemiec. W Kolonii niektóre szkoły korzystają od niedawna z ciepła pochodzącego z miejskiej oczyszczalni ścieków. Energia nie śmierdzi, można powiedzieć. Niemcy próbują również sięgnąć po ciepło generowane przez stacje pośredniczące w przesyłaniu energii elektrycznej na duże odległości (przekształcają prąd przemienny w stały i odwrotnie). W tej chwili takie stacje są schładzane za pomocą wentylatorów, ale zamiast tego mogłyby swoim ciepłem podzielić się z domami mieszkalnymi. Pierwszy taki transfer powinien ruszyć w przyszłym roku. W Holandii ciepło odpadowe pozyskane z portu w Rotterdamie ma docelowo ogrzać 13 tys. mieszkań i 200 biurowców w okolicy miasta Lejda.