Ilość ciepła odpadowego wyprodukowanego w krajach Unii Europejskiej wynosi rocznie 2 860 TWh*. To niemalże tyle, ile trzeba, by dostarczyć ciepło i ciepłą wodę do wszystkich w UE mieszkań, domów i budynków użyteczności publicznej. W samej Holandii ilość ciepła odpadowego przewyższa całkowite zapotrzebowanie tego kraju na ogrzewanie wody oraz pomieszczeń. W Warszawie natomiast wykorzystanie ciepła odpadowego z trzech największych źródeł (w tym z oczyszczalni ścieków Czajka) zapewniłoby ciepło systemowe dla ok. 380 tys. gospodarstw domowych (czyli mniej więcej dla połowy miasta)!

Neutralna pod względem emisji dwutlenku węgla energia zawarta w cieple odpadowym to największe na świecie niewykorzystane źródło energii. Ciepło odpadowe może służyć do ogrzewania czy podgrzania ciepłej wody w obiekcie, w którym ciepło odpadowe powstaje (np. w supermarkecie), lub też zostać odprowadzone do sieci ciepłowniczej.

Zastosowanie ciepła odpadowego w ciepłownictwie może przesądzić o uznaniu systemu ciepłowniczego za efektywny energetycznie, a zgodnie z założeniami Polityki Energetycznej Polski 2040, do końca obecnej dekady liczba efektywnych energetycznie systemów ciepłowniczych ma stanowić co najmniej 85 proc. wszystkich systemów ciepłowniczych w Polsce.

Najtańsza i najbardziej ekologiczna jest energia, której nie zużywamy. Ciepło odpadowe plasuje się tuż za nią.

Efektywny system ciepłowniczy

Efektywny energetycznie system to taki, w którym do wytwarzania ciepła lub chłodu wykorzystuje się co najmniej w 50 proc. energię z odnawialnych źródeł energii lub w 50 proc. ciepło odpadowe (np. z instalacji przemysłowych czy systemów kanalizacji), lub w 75 proc. ciepło pochodzące z kogeneracji, lub w 50 proc. połączenie wymienionych wyżej źródeł energii i ciepła.

– Źródłem niskotemperaturowego ciepła są np. serwerownie i stacje sprężarek, wysokotemperaturowego – przemysł, głównie hutnictwo, odlewnie, przemysł ceramiczny czy szklarski, także piekarniczy. Praktycznie w otoczeniu każdej sieci ciepłowniczej znajdziemy jakieś ciepło odpadowe. Jeśli gdziekolwiek na świecie na masową skalę stosuje się takie rozwiązania, to znaczy, że również w Polsce jest to możliwe i powinniśmy je rozważnie brać pod uwagę. I wdrażać  – podkreśla Bogusław Regulski, wiceprezes Izby Gospodarczej Ciepłownictwo Polskie.

Ciepło odpadowe z przemysłu i baz danych

Przemysłowe ciepło odpadowe powstaje podczas produkcji towarów i przeprowadzania procesów cieplnych. Nie jest obarczone nakładem energii pierwotnej i emisją gazów cieplarnianych, a w czasach kryzysu energetycznego i wysokich cen energii rośnie jego atrakcyjność ekonomiczna.

W Szwecji ciepło odpadowe z przemysłu – np. hut stali – stanowi około 10 proc. ciepła w sieci ciepłowniczej. W Niemczech, w Zagłębiu Ruhry, sieć ciepłownicza UWG zasilana ciepłem odpadowym z zakładów przetwórczych rafinerii BP Gelsenkirchen docelowo ogrzeje około 30 tys. gospodarstw domowych.

Coraz popularniejsze na świecie staje się też wykorzystanie ciepła produkowanego przez serwery oraz zasilanie nim lokalnych systemów ciepłowniczych.

W USA siedziba główna Amazona w Seattle już od ponad dekady jest ogrzewana ciepłem z 34 lokalnych serwerowni. Podobnie centrum danych IBM zaopatruje w ciepło pływalnię w miasteczku Utikon w Szwajcarii. W hrabstwie Południowy Dublin w Irlandii system ciepłowniczy wykorzystuje ciepło odpadowe z pobliskiego centrum danych Amazona. W Odense w Danii ciepło z serwerów Facebooka ma docelowo ogrzać prawie 7 tys. domów. W Finlandii w Espoo ciepło odpadowe, m.in. z serwerowni, trafia do sieci i zaspokaja prawie 20 proc. potrzeb grzewczych miasta, a w miejscowości Mäntsälä serwerownia pełni funkcję dolnego źródła ciepła dla systemu ciepłowniczego opartego na pompach ciepła, który docelowo ma dostarczać ciepło do 4 tys. budynków.

We Frankfurcie nad Menem w Niemczech trwają prace nad wykorzystaniem ciepła odpadowego z centrów danych do pokrycia – do 2030 roku – całkowitego zapotrzebowania na ciepło w gospodarstwach domowych i biurach.

Ogrzane ciepłem odpadowym w Polsce

W Szlachęcinie w Wielkopolsce Veolia Energia Poznań uruchomiła instalację kogeneracyjną połączoną z pompą ciepła, odzyskującą ciepło ze ścieków. Moc elektryczna nowej instalacji wynosi około 1 MW, z czego 700 kW zostanie wykorzystanych do zasilenia pompy ciepła. Nadwyżka 300 kW będzie odbierana przez krajowy system energetyczny. Moc cieplna systemu – kogeneracji i pompy ciepła razem – wynosi około 2,9 MW. Ciepło wygenerowane w Szlachęcinie ma ogrzewać 5000 mieszkańców Murowanej Gośliny. 

W Grupie Kapitałowej Węglokoks Energia działają trzy układy odzysku ciepła ze sprężarek powietrza pracujących na potrzeby zakładów górniczych. W Ciepłowni Bielszowice uruchomiono układ odzysku ciepła z pięciu sprężarek kopalnianych o mocy 1 MW. W Zakładzie Ciepłowniczym Brzeszcze wykorzystuje się dwa układy. Układ odzysku ciepła z czterech kopalnianych sprężarek powietrza jest oparty na kaskadzie 18 pomp ciepła o łącznej mocy 1,4 MW. Podniesiony za ich pomocą do wyższej temperatury czynnik grzewczy wykorzystuje się do celów grzewczych oraz podgrzewu ciepłej wody użytkowej. W układzie odzysku ciepła z kolejnych dwóch kopalnianych sprężarek powietrza o łącznej mocy 0,34 MW jest podgrzewany czynnik grzewczy z rurociągu powrotnego magistrali ciepłowniczej.

W Miasteczku Śląskim Veolia Południe podłączyła 148 budynków do nowo budowanej sieci ciepłowniczej, zasilanej ze źródła ciepła wykorzystującego paliwo odpadowe w postaci gazu poprocesowego z Huty Cynku Miasteczko Śląskie.  

W PEC Gliwice od 2020 roku sprężarki w nowoczesnej sprężarkowni zostały wyposażone w instalację odzysku ciepła odpadowego wygenerowanego podczas pracy kompresorów. Moc cieplna, jaką można odzyskać z pracujących sprężarek, to 0,7 MWt.    

Za pośrednictwem miejskiej sieci ciepłowniczej Veolia Energia Poznań wykorzystuje ciepło wydzielane podczas pracy sprężarek w odlewni Volkswagena (OVW) do ogrzewania budynków. Moduł rekuperacji ciepła w OVW odpowiada źródłu ciepła o mocy około 6 MWt. Ekologiczne ciepło dociera do ponad 30 budynków na Wildzie i Dębcu, w tym do szpitala HCP.  W ramach projektu powstały m.in. dwa węzły ciepłownicze oraz blisko 2 km rurociągów.

W Elektrociepłowni Białystok pracuje układ odzysku ciepła ze spalin kotła biomasowego K6. Odzysk energii polega na odebraniu ciepła skraplania wilgoci zawartej w spalinach i przekazaniu do sieci ciepłowniczej. Układ odzysku ciepła pozwala na wyprodukowanie nawet do 305,85 TJ/rok dodatkowego ciepła z tego samego paliwa, co przyczynia się do znacznego ograniczenia emisji.

Trwają także prace projektowe i badawcze nad kolejnymi nowatorskimi rozwiązaniami wykorzystania ciepła odpadowego w ciepłownictwie systemowym.

Pod koniec 2021 roku Szczecińska Energetyka Cieplna, Zakład Wodociągów i Kanalizacji w Szczecinie oraz Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny rozpoczęli wspólny projekt – wykorzystanie ciepła odpadowego do celów grzewczych. Rozwiązania technologiczne mają się opierać na pompach ciepła, których dolnym źródłem ciepła miałyby być ścieki komunalne. 

Z kolei w listopadzie 2022 roku wspólny projekt odzysku ciepła z infrastruktury metra ogłosiły Metro Warszawskie i Veolia Energia Warszawa. Na początek ocenią potencjał energetyczny odzysku ciepła m.in. z tuneli, stacji i systemów wentylacji, w celu zasilenia tym ciepłem warszawskiej sieci ciepłowniczej. Skorzystają z doświadczeń londyńskiego metra, które zapewnia ogrzewanie i ciepłą wodę dla ponad 1350 mieszkań, szkoły i dwóch ośrodków wypoczynkowych na terenie dystryktu Islington.  

* Dane z opublikowanego w marcu br. raportu Danfoss „Największe na świecie niewykorzystane źródło energii: Ciepło odpadowe”