Odzysk ciepła: niedoceniony bohater na drodze do zerowej emisji netto
W szybko zmieniającym się świecie efektywność wciąż jest najważniejsza
Tim Kraemer, dyrektor ds. rozwoju biznesowego parowego GESTRA
czas czytania: 4 minuty
Wraz z początkiem roku firmy i społeczeństwo mierzą się z wieloma wyzwaniami i niewiadomymi. Rynek energetyczny wciąż pozostaje nieprzewidywalny i w konflikcie w Europie, wpływając na bezpieczeństwo energetyczne na całym świecie. Przez coraz częstsze nieprzewidywalne wydarzenia widzimy już skutki zmian klimatu.
Pewne jest to, że aby osiągnąć nasz uniwersalny cel zrealizowania docelowych poziomów emisji na poziomie zerowym netto będzie konieczne skupienie się na innowacyjności i działaniu. Firmy już przejmują inicjatywę, zdając sobie sprawę z tego, że jeszcze dużo trzeba zrobić, a czasu na spełnienie tych wymagań jest coraz mniej.
Firmom myślącym z wyprzedzeniem wtórują rządy, które również zaczynają podejmować leżące przed nimi wyzwania. W tym roku w Niemczech wchodzi w życie ustawa EEG 2023 (reforma niemieckiej ustawy o odnawialnych źródłach energii1). Jej celem jest sprawienie, aby do 2030 roku 80% energii zużywanej przez kraj pochodziło z odnawialnych źródeł energii, a wytwarzanie energii było niemal wolne od emisji gazów cieplarnianych do 2035 roku.
Rząd federalny Niemiec rozważa także wprowadzenie nowego prawa w zakresie efektywności energetycznej2. Jeśli ta ustawa zostanie przegłosowana, wymagałaby od firm zużywających ponad 10 gigawatogodzin (GWh) energii elektrycznej rocznie wprowadzenie schematów zarządzania energią. Mniejsze firmy, które zużywają 2,5 GWh, musiałyby przeprowadzić audyty energetyczne, podczas gdy wszystkie firmy musiałyby unikać marnowania ciepła w procesie produkcji albo zużywać je samodzielnie, jeśli byłoby to wykonalne pod względem ekonomicznym.
Nie tylko Niemcy postrzegają wydajność jako krytyczny czynnik do osiągnięcia neutralności węglowej w przyszłości. We wrześniu poprzedniego roku administracja Stanów Zjednoczonych Biden-Harris opublikowała harmonogram przemysłowej dekarbonizacji. Podobnie jak w Niemczech, około 30 procent wymogów w zakresie ciepła w procesach przemysłowych w USA zaspokajanych jest przez produkcję pary.
Efektywność energetyczna to podstawowa i przekrojowa strategia dekarbonizacji, która wciąż pozostaje najbardziej opłacalną opcją dla krótkoterminowych celów redukcji emisji gazów cieplarnianychKompleksowy plan dekarbonizacji przemysłowej, Departament Energii Stanów Zjednoczonych
Fakt, że Chiny, USA i UE jako jednostki emitujące największą ilość gazów cieplarnianych na świecie uważają, że wydajność to kluczowy czynnik w osiągnięciu zerowej emisji netto, to bardzo pozytywny znak. Owszem, jest to tylko jeden czynnik w całej podróży, jednak jest to podstawowa i trwająca część procesu.
W miarę zbliżania się terminów łagodzenia zmian klimatycznych, bez wątpienia zobaczymy wzrost znaczenia innych mechanizmów. Elektryfikacja procesów z wykorzystaniem energii odnawialnej oraz wykorzystanie wodoru w postaci paliwa czy wsadu będą odgrywać ważną rolę, ale ich rozwój zajmie więcej czasu. Wykonując więcej mniejszym nakładem środków, a właśnie o to chodzi w wydajności, przyspieszymy zmianę, czekając na pojawienie się nowych technologii.
Efektywność w praktyce Odzysk ciepła w Twojej kotłowni
Główną zaletą skupienia się na efektywności jest to, że wymaga ona działania teraz, a nie jutro i to bez wprowadzania generalnych zmian w infrastrukturze. Poprawa efektywności w układach parowych nie może być już bardziej oczywista. Para pozostaje podstawowym elementem wielu procesów i stanowi najważniejsze przeznaczenie końcowe energii w sektorze przemysłowym. Jednak według naszego doświadczenia wiele firm nie zdaje sobie sprawy z niewykorzystanych możliwości poprawienia efektywności układu pary.
U podstawy każdego układu parowego leży generowanie pary, a bez względu na wykorzystywane paliwo, jest to najprawdopodobniej kocioł. W każdym kotle podczas normalnej pracy dochodzi do parowania. Z czasem zwiększa to ilość rozpuszczonych cząstek stałych i należy zająć się nimi, aby uniknąć uszkodzenia zarówno kotła, jak i podłączonego układu parowego.
Zwykle wykonuje się czynność zwaną odmulaniem kotła. Odmulanie można podzielić na odmulanie dolne (zwane także odmulaniem okresowym) oraz odmulaniem ciągłym. Obie metody skutecznie usuwają wszelkie niepożądane osady, wykorzystując część mocy kotła. Tam, gdzie jest to traktowane jako niezbędne działanie i nie ma próby odzyskania ciepła i wody w niej wykorzystanych, stanowi znaczące marnotrawstwo energii.
Jednak zwłaszcza przy zastosowaniu większych objętości w ciągłym odmulaniu, tę energię można pobrać i wykorzystać. Oczywiście specyficzna natura układu parowego określa potencjał odzyskania i oszczędności energii, jednak nawet w prostym obwodzie odzyskiwania okres zwrotu inwestycji może wynieść zaledwie kilka miesięcy.
W przypadku bardziej skomplikowanych obwodów (na przykład ze schematu poniżej) para z rozprężania i ciepło z odmulania są wykorzystywane do podgrzewania i odpowietrzania wody zasilającej, a roczne oszczędności mogą sięgnąć nawet kilkudziesięciu tysięcy euro. To wszystko dzięki skromnej inwestycji.
Uproszczony schemat instalacji odmulającej ze zbiornikiem rozprężającym i odbiornikiem
Odzysk ciepła może dać 15% oszczędności zużycia energii
Biorąc pod uwagę średnią żywotność kotła parowego, która mieści się w zakresie 20–30 lat, maksymalizacja efektywności poprzez odzysk ciepła z odmulania kotła jest rozsądne i opłacalne. Kolejnym logicznym krokiem jest sprawdzenie całego układu oraz optymalizacja pod kątem odzysku kondensatu, izolacji i wykonanie pomiarów efektywności, których jest wiele. Niemiecka Agencja Energetyczna Dena szacuje, że opanowanie odzyskiwania ciepła mogłoby zmniejszyć zużycie energii z wytwarzania pary i gorącej wody o średnio 15 procent.
W miarę rozwoju nowych technologii przyszłe możliwości mogą stać się wykonalne. Może się zdarzyć, że w ciągu kilku lat możliwe będzie zmodernizowanie kotła, aby wykorzystywać odnawialną energię elektryczną do generowania pary. Jednak wciąż będzie konieczne odmulanie do zapewnienia bezproblemowego działania, a odzysk ciepła będzie miał wpływ na jego efektywność i zrównoważone działanie.
Z biznesowego punktu widzenia jest to oczywiste. Jako największa gospodarka w Europie i państwo emitujące najwięcej gazów cieplarnianych Niemcy znajdują się w idealnym miejscu, by stanąć na czele walki z tym problemem. Nasze innowacje i inżynieria są szanowane na całym świecie. Bazując na tym, przystosowanie i pozytywne zmiany naszych procesów pomogą nam stanąć na czele dostawców rozwiązań, które pomagają walczyć ze zmianami klimatu.
Przez ponad 120 lat koncentrujemy się w firmie GESTRA na wydajności i efektywności Twojego układu parowego. Jesteśmy tu, by pomóc Twojej firmie przejść przez transformację energetyczną, a nasza ekspertyza i doświadczenie pomogą w utrzymaniu w przyszłości korzyści wynikających z pary.
¹: Rozwój odnawialnych źródeł energii (strona w języku niemieckim) | Rząd Federalny (bundesregierung.de)
²: W trakcie trwania rozmów UE Niemcy przegłosowują ustawę dotyczącą efektywności energetycznej – artykuł w języku niemieckim na stronie EURACTIV.com
Related Content
3 istotne czynniki, które należy rozważyć w kwestii zaworów zwrotnych w układach parowych
Zawory zwrotne stanowią często pomijany element w układzie pary i kondensatu. Postępuj zgodnie z poniższymi krokami, aby zagwarantować długą żywotność tych ważnych elementów.
Dlaczego należy uważać na uderzenie wodne
Uderzenie wodne jest nieprzewidywalne i może wyrządzić krzywdę ludziom oraz uszkodzić infrastrukturę — to zagrożenie, którego nikt nie chce doświadczyć
Wykorzystywanie energii z odmulania kotła
W każdym kotle podczas normalnej pracy dochodzi do parowania. Z czasem zwiększa to nagromadzenie rozpuszczonych cząstek stałych, które muszą utrzymywać się w akceptowalnych limitach, aby uniknąć uszkodzenia kotła.