Ciepło, cieplej... chłodno

Ryszard Francuz
Dyrektor Projektu Efektywność Energetyczna Elektrociepłownia "Zielona Góra" SA (Grupa EDF)

Pierwszym w Polsce komercyjnym wdrożeniem tego rozwiązania jest Centrum Przyrodnicze o powierzchni 3 tys. mkw. otwarte we wrześniu w Zielonej Górze. To właśnie w tym mieście zaistniały szczególne w skali Polski warunki, które przemawiały za powodzeniem projektu.

Jasny podział korzyści i ciepło bez węgla

Po pierwsze, w 2009 r. nastąpiła integracja przedsiębiorstwa dystrybucji ciepła z przedsiębiorstwem wytwarzania. W takim modelu funkcjonowania znika problem podziału nakładów, korzyści finansowych i kompetencji decyzyjnych. Gdyby firmy te istniały dalej oddzielnie, byłoby to trudniejsze.

Inny ważny czynnik sprzyjający przedsięwzięciu to fakt, że w Zielonej Górze ciepło wytwarzane jest niezwykle efektywnie. Jest to jedyne miasto w Polsce tej wielkości, gdzie prawie całe ciepło sieciowe (ponad 90 proc.) pochodzi z nowoczesnego bloku gazowo-parowego, a więc powstaje bez udziału węgla. W bloku gazowo-parowym uzyskujemy bardzo wysoką efektywność energetyczną. Świadczy o tym wskaźnik wykorzystania energii pierwotnej do produkcji ciepła w_i. Jeśli w przeciętnej elektrociepłowni wynosi on 0,7-0,8, to w Zielonej Górze jest to 0,33. Czyli żeby wyprodukować dodatkową jednostkę ciepła, trzeba zużyć 0,33 jednostki paliwa pierwotnego. To powoduje, że wykorzystanie ciepła do produkcji chłodu w sensie efektywności energetycznej jest zdecydowanie opłacalne.

Szczególne wsparcie dla elektrowni gazowych

Wytwarzanie energii w kogeneracji (ciepło wraz z energią elektryczną w skojarzeniu) w przypadku elektrowni gazowych ma szczególne wsparcie w postaci tzw. żółtych certyfikatów. Jest to wspomaganie mocniejsze niż w przypadku kogeneracji węglowej. Póki ten system istnieje, opłaca się produkować jak najwięcej ciepła - po to, żeby wytworzyć skojarzoną energię elektryczną. Opłaca się to szczególnie latem, kiedy mamy mały odbiór ciepła i każde wytworzone ciepło generuje nam żółte certyfikaty.

Technologia efektywniejsza niż układ sprężarkowy

Najbardziej powszechne technologie wytwarzania chłodu to takie w układzie sprężarkowym, gdzie zużywa się energię elektryczną. Wskaźnik nakładu energii pierwotnej na energię elektryczną wynosi w tym przypadku 3. Wprawdzie ta energia elektryczna jest potem bardzo efektywnie przetwarzana na chłód, bo COP⁽¹⁾ może nawet przekraczać 3 przy zastosowaniu bardzo efektywnego agregatu sprężarkowego, czego nie możemy uzyskać w agregacie przetwarzającym ciepło sieciowe w chłód. Niemniej, w warunkach Zielonej Góry, w przypadku przetwarzania ciepła sieciowego w chłód uzyskujemy ostatecznie wskaźnik wynoszący znacząco mniej niż jeden.

Adsorpcja zamiast absorpcji

Technologię przetwarzania ciepła o wysokich parametrach (np. woda o temperaturze co najmniej 80^oC bądź para) w chłód stosuje się już od dawna, np. w kopalniach. To są tzw. agregaty absorpcyjne, w których odbywają się procesy analogiczne jak w pompach ciepła.

Tymczasem w sieci ciepłowniczej latem, kiedy chłód jest najbardziej potrzebny, mamy temperaturę tylko 65^oC. Klasyczne agregaty absorpcyjne w tych warunkach się nie sprawdzały. Dlatego znalazła tu zastosowanie znana do tej pory teoretycznie, ale coraz bardziej przyszłościowa technologia agregatów adsorpcyjnych.

Stanowisko badawcze i patent z Singapuru

Znalazła się ona w dwóch sztandarowych inwestycjach w Zielonej Górze – we wspomnianym Centrum Przyrodniczym oraz w powstającym obecnie Centrum Nauki Keplera. Wcześniej kilka takich agregatów już w Polsce pracowało - jeden we Wrocławskim Centrum Technologicznym i jeden firmy Fortum w Częstochowie, ale to w Zielonej Górze po raz pierwszy zastosowaliśmy je komercyjnie. Pierwszy ze wspomnianych obiektów będzie dodatkowo pełnił funkcję stanowiska badawczego. Współpracujemy zresztą z pracownikami naukowymi Uniwersytetu Zielonogórskiego. Jedynym w Polsce dostawcą tej technologii i urządzeń jest firma NET pozostająca w kontakcie z pracownikami naukowymi kilku innych uczelni. Konstruktorzy agregatu korzystają z patentów nieeuropejskich, m.in. z patentu Uniwersytetu Technicznego w Singapurze.

Technologia przyszłości

Jest to technologia przyszłościowa, która w najbliższych latach będzie prawdopodobnie coraz szerzej wdrażana i wykorzystywana. Wiąże się to z potrzebą maksymalnego dociążenia sieci ciepłowniczych latem, a zmniejszenia zużycia energii elektrycznej. Ta technologia, w perspektywie najbliższych kilkunastu lat, ma szanse pomóc znacząco w odciążeniu systemu elektroenergetycznego latem (o tym, co się może zdarzyć w przypadku jego przeciążenia, mieliśmy okazję się przekonać w sierpniu br., gdy wprowadzono 20. stopień zasilania).

Ryszard Francuz