Ciepło odpadowe to wielki rezerwuar energii. Powstaje jako produkt uboczny procesów produkcyjnych, a także np. oczyszczania ścieków. W ciepłownictwie systemowym wykorzystanie ciepła odpadowego może przesądzić o uznaniu systemu ciepłowniczego za efektywny energetycznie, a zgodnie z założeniami PEP 2040 85 proc. wszystkich systemów ciepłowniczych w Polsce ma się stać efektywnymi do 2030 roku.

 Efektywny energetycznie system ciepłowniczy 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 źródeł energii i ciepła, o których mowa wyżej.   

– Praktycznie w otoczeniu każdej sieci ciepłowniczej znajdziemy jakieś ciepło odpadowe. Jego wykorzystanie w ciepłownictwie systemowym to cel, który musimy stawiać przed sobą już dzisiaj – podkreśla Bogusław Regulski, wiceprezes Izby Gospodarczej Ciepłownictwo Polskie. 

Dolne źródło ciepła na świecie

Pionierski system ogrzewania o mocy 18 MW, korzystający bezpośrednio z energii cieplnej ścieków, już blisko dwie dekady temu uruchomiło norweskie Oslo. Dekadę temu natomiast instalacje odzysku ciepła w oczyszczalniach ścieków powstały w Malmö w Szwecji oraz w Kakolanmäki w Finlandii. 

Obecnie na terenie ebswien, głównej oczyszczalni ścieków w Wiedniu, kończy się budowa wielkoskalowej instalacji pomp ciepła o łącznej mocy 55 MW, której dolnym źródłem są ścieki. W 2023 roku dostarczy ona do systemu ciepłowniczego energię dla 56 tys. gospodarstw domowych. Do 2027 roku moc pomp ma wzrosnąć do 110 MW, co zapewni komfort cieplny 112 tys. wiedeńskich gospodarstw. 

W Poznaniu coraz więcej ciepła ze ścieków

Innowacyjną instalację kogeneracyjną połączoną z pompą ciepła, która odzyskuje ciepło odpadowe powstające w procesie oczyszczania ścieków, uruchomiła w 2020 roku Veolia Energia Poznań. Instalacja stanęła w Szlachęcinie w Wielkopolsce, w sąsiedztwie oczyszczalni ścieków Aquanet. Dotychczas ciepło odpadowe dostawało się do wody i ulatywało do atmosfery.  

Moc elektryczna nowej instalacji wynosi około 1 MW, z czego 700 kW jest wykorzystywanych do zasilenia pompy ciepła. Powstała nadwyżka, około 300 kW, jest odbierana przez krajowy system energetyczny. Moc cieplna systemu, kogeneracji i pompy ciepła razem wynosi około 2,9 MW. Ciepło wygenerowane w Szlachęcinie ogrzewa 5000 mieszkańców Murowanej Gośliny. 

Inwestycja częściowo zastąpiła ciepłownię węglową w pobliskim Bolechowie, dzięki temu zmniejszyła się o ok. 2 tys. t rocznie emisja dwutlenku węgla, nastąpiła znaczna redukcja emisji związków siarki oraz pyłów do atmosfery i obniżyła się temperatura ścieków, które po oczyszczeniu trafiają do Warty.  

W październiku br. Veolia oraz Aquanet i miasto Poznań podpisały porozumienie o współpracy dotyczące odzysku ciepła ze ścieków komunalnych z Centralnej i Lewobrzeżnej Oczyszczalni Ścieków, na potrzeby miejskiej sieci ciepłowniczej. Szacowany potencjał odzysku ciepła wynosi 460 tys. GJ rocznie. Przełoży się to na ograniczenie zużycia węgla o ok. 25 tys. ton, co pozwoli zredukować emisję dwutlenku węgla o 50 tys. ton w skali roku. 

W Szczecinie też chcą się ogrzać ściekami

Nad pozyskiwaniem ciepła ze ścieków komunalnych pracują również w Szczecinie. W grudniu 2021 roku Szczecińska Energetyka Cieplna, Zakład Wodociągów i Kanalizacji w Szczecinie oraz Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny rozpoczęły wspólny projekt – wykorzystanie do celów grzewczych ciepła odpadowego.  

Rozwiązania technologiczne mają się opierać w głównej mierze na wykorzystaniu pomp ciepła, których dolnym źródłem ciepła byłyby oczyszczone i nieoczyszczone ścieki komunalne. W pierwszym etapie zostanie sprawdzony potencjał energii magazynowanej w ściekach. Przeanalizowane zostaną także, pod kątem technologicznym i ekonomicznym, możliwe warianty instalacji, za których pomocą energię tę można odzyskać i przekazać na cele grzewcze i chłodnicze.  

Na szaro, czyli ciepło z domowych ścieków 

Średnio, statystyczny mieszkaniec gospodarstwa domowego w Polsce zużywa dziennie około 100 litrów wody. Część z tego to woda ciepła – po praniu, myciu naczyń czy kąpieli, zwana wodą szarą. Jest mętna, brudna, nie nadaje się do spożycia. Ponieważ zawiera znaczne ilości odpadów kuchennych i środków chemicznych, jest kwalifikowana jako ściek i trafia do kanalizacji, a wraz z nią znika bezpowrotnie ciepło. Tymczasem aż 50–80 proc. szarej wody można by ponownie wykorzystać, np. do spłukiwania toalet czy podlewania ogródka, jednocześnie odzyskując z niej ciepło. Urządzeniem, które to umożliwia, jest rekuperator.   

Jak działa system odzyskiwania ciepła z wody szarej

Energia cieplna z bieżącej wody, która normalnie ucieka do kanalizacji, dzięki rekuperatorowi może być użyta do dogrzania wody w zbiorniku – ktoś, kto korzysta z prysznica czy wanny, wytwarza po prostu ciepło na kolejną kąpiel. Dzięki temu następna osoba potrzebuje mniej ciepłej wody. Oczywiście nie używamy drugi raz samej wody – wykorzystujemy tylko jej ciepło i ponownie wprowadzamy je do obiegu. 

Zalety odzyskiwania wody szarej i ciepła z niej

Odzysk energii z szarej wody jest energooszczędną i ekologiczną metodą pozyskiwania ciepła. Do osiągnięcia pożądanej temperatury wody wystarcza mniejsza ilość pobieranej wody użytkowej – do nagrzania wody w zasobniku potrzeba więc mniej energii. 

Stosując rekuperator, zyskujemy nawet dwa razy więcej ciepłej wody do celów użytkowych. Możemy więc cieszyć się tańszymi kąpielami i niższymi rachunkami.