Velká amoniaková tepelná čerpadla využívají vyčištěnou odpadní vodu k vytápění místní komunity

Využití tepla pomocí velkých tepelných čerpadel

Tepelná čerpadla nám umožňují optimálně využívat dostupné zdroje a zároveň se stávají konkurenceschopnou zelenou alternativou k tradičním energetickým technologiím. Stále více elektřiny pochází z obnovitelných zdrojů, a právě tepelná čerpadla jsou důležitou součástí energetického systému – dokážou velmi efektivně vyrábět teplo pro dálkové vytápění, zejména když je elektřina v přebytku nebo levná.

Tento projekt je skvělým příkladem propojení sektorů. Místo toho, aby byla vyčištěná odpadní voda přímo vypouštěna do řeky Odense, je od konce roku 2020 vedena přes systém tepelných čerpadel, který z ní získává teplo a využívá ho pro dálkové vytápění.

Společnost Ramboll byla vybrána jako konzultant pro návrh nového systému tepelných čerpadel v čistírně Ejby Mølle. Čistírna Ejby Mølle patří a je provozována společností VandCenter Syd, zatímco samotná tepelná čerpadla vlastní a provozuje místní společnost Fjernvarme Fyn.

Chladicí proces

Tepelné čerpadlo tvoří uzavřený systém propojený jak s dálkovým vytápěním, tak s odpadní vodou. Čerpadlo ochlazuje vyčištěnou odpadní vodu přibližně o 5 °C pomocí amoniaku. Amoniak je jednou z nejúčinnějších přírodních látek používaných jako chladivo a nepoškozuje ani neohřívá globální atmosféru.

Chlazení probíhá tak, že kapalný amoniak při nízkém tlaku prochází výměníkem tepla. Ve výměníku se energie přenáší z odpadní vody do okruhu amoniaku, což způsobí jeho odpaření. Rotační šroubový kompresor následně zvýší tlak amoniaku, který je poté kondenzován v dalším výměníku tepla, odkud je energie předávána při vysoké teplotě do distribuční sítě dálkového vytápění.

Po kondenzaci je tlak v okruhu amoniaku snížen expanzním ventilem a kapalina je vedena zpět do výparníku. Stručně řečeno, odpadní voda předává teplo, které je využito v systému dálkového vytápění, a následně je vypouštěna do řeky Odense při nižší teplotě.

Mezi odpadní vodu a výparník amoniaku v tepelném čerpadle byl přidán mezikruh. Vyčištěná odpadní voda má při vypouštění obvykle 8–22 °C, což je často více než teplota vody v řece. Čím blíže je teplota odpadní vody teplotě řeky, tím lépe pro vodní ekosystém. Po většinu roku tato instalace tepelného čerpadla sníží teplotu vypouštěné vody z čistírny na úroveň vody v řece Odense. Když je teplota vypouštěné vody více v souladu s přirozenou teplotou řeky, je vodní prostředí chráněno.

Tepelná čerpadla

Vysoce účinná amoniaková tepelná čerpadla pro odpadní vodu dodala společnost IESenergy Aps. Dokážou vyrobit přibližně čtyři jednotky tepla pro dálkové vytápění na jednu spotřebovanou jednotku elektrické energie (COP = 4). Tepelná čerpadla v Ejby Mølle jsou tak významným krokem směrem k udržitelnějšímu vytápění. Celkově mohou dodávat až 20 MW tepla a očekává se, že pokryjí roční spotřebu tepla minimálně 5 000 domácností. Zároveň povedou ke snížení emisí CO₂ a dalších skleníkových plynů o 128 000 tun ekvivalentu CO₂ za 20 let.

Technologie Alfa Laval

Alfa Laval dodala klíčové a spolehlivé deskové výměníky tepla typu semi-welded, které v těchto velkých tepelných čerpadlech fungují jako výparníky, kondenzátory, podchlazovače a chladiče oleje.