Obecnie obowiązujące przepisy prawa polskiego, określające normy zarządzania energią oraz zasady dofinansowania, stworzyły w Polsce dość dobrą atmosferę do poprawy efektywności energetycznej w całej gospodarce.

Ustawa o efektywności energetycznej określiła siedem dziedzin wykorzystania mediów energetycznych, w których to można poszukiwać oszczędności. Są to:

1. termomodernizacja;
2. modernizacja oświetlenia;
3. modernizacja procesu technologicznego lub produkcyjnego;
4.  ograniczenie strat w transformatorach;
5. modernizacja lub wymiana napędów elek-trycznych;6. modernizacja sieci ciepłowniczej;7. ograniczenie wpływu mocy biernej.

Pierwsze dwie z wyżej wymienionych są sprawą oczywistą i nie wymagają komentarza. Opisane w punktach od 4 do 7 wymagają typowych działań organizacyjnych i inwestycyjnych z zakresu instalacji elektroenergetycznych i ciepłowniczych.

W mojej opinii jednym z największych wyzwań technicznych, ale też dających największe oszczędności jest modernizacja procesu technologiczne-go lub produkcyjnego, podana w punkcie 3.

Chłód z ciepła odpadowego

Modernizacja procesu technologicznego dotyczy nie tylko zakładów przemysłowych, lecz również obiektów, które z przemysłem nie są wprost kojarzone. Mowa tu o obiektach handlowych, biurowych, magazynowych czy wręcz mieszkalnych. Modernizacją procesu produkcyjnego może być poprawa efektywności produkcji ciepła czy chłodu za pomocą technik, które swoje źródło mają w przemyśle.

Modernizację tę można przeprowadzić na trzy sposoby (łącznie lub oddzielnie), tj.:

1. poprawa sprawności działania instalacji przez bardziej świadome prowadzenia procesu technologicznego;
2. zagospodarowanie energii odpadowych;
3. wymiana instalacji na nową, o lepszej sprawności.

1. Termogram obrotowego pieca do produkcji cementu

Ciepło odpadowe jest najczęściej spotykaną formą energii traconej bezpowrotnie. Jednym z efektywnych przykładów jego zagospodarowania jest kogeneracja.

Inną sferą, w której notuje się cieplne energie odpadowe są instalacje kolektorów słonecznych. Przewymiarowanie mocy zainstalowanej w tych instalacjach może grozić awariami. Jednocześnie audytorzy i użytkownicy tych instalacji powinni mieć świadomość wielkiego marnotrawstwa powierzchni dachowych, jako potencjalnych miejsc montażu kolektorów słonecznych, których moc cieplna w okresie grzewczym może być wystarczająca do wspomagania lub wręcz zastąpienia konwencjonalnych źródeł energii cieplnej.

Prawie identyczne wnioski można wyciągnąć z rozważań na temat ciepła odpadowego linii produkcyjnych i technologicznych.

2. Widok typowego obiektu przemysłowego powstałego w Polsce
po roku 1990 .

Ciepło jest łatwe do zagospodarowania zimą, ale co z nim robić latem? Te dylematy audytora są ściśle związane z myśleniem o zero energetycznym budynku mieszkalnym, w którym to koszty produkcji chłodu nabierają istotnego znaczenia.

Poniżej prezentujemy schemat instalacji wykorzystania ciepła odpadowego z kolektorów słonecznych cieczowych, pracujących w okresie letnim na zasilanie wytwornicy wody lodowej, a w okresie zimowym na system ogrzewania. Kluczem jest tu koincydencja sezonowego i dobowego zapotrzebowania na chłód i maksymalnej wydajności kolektorów słonecznych.

W przykładzie tym kolektory słoneczne zostały tak dobrane, by zaspokoić zapotrzebowanie na moc cieplną budynku w całym okresie grzewczym. Przyjęto, że powierzchnia apertury zestawu kolektorów wynosi ok. 25 m2, co odpowiada mocy szczytowej ok. 25 kW. Założono, że budynek jest wybudowany w technologii energooszczędnej o średniej wartości współczynnika przenikalności cieplnej przegród osłonowych przeziernych i nieprzeziernychU

3. Wykresy rocznej zmienności zapotrzebowania na ciepło do
ogrzewania (czerwony), na chłód (niebieski) oraz możliwości
produkcji ciepła ze słońca (pomarańczowy)

Powierzchnia oszklenia kondygnacji tego budynku jest zgodna z normatywnym wskaźnikiem

4. Schemat instalacji grzewczo-chłodniczej zasilanej z kolektorów
słonecznych i pracującej na potrzeby budynku jednorodzinnego

Wymagania te są w pełni do zaakceptowania w Polsce, co do dostępności materiałów i firm realizujących tego typu projekty.

Moim zdaniem taka konfiguracja systemu ogrzewania i chłodzenia może gwarantować „pasywność” energetyczną takiego budynku. Można nawet zaryzykować twierdzenie, że domontowanie kilkunastu metrów kwadratowych paneli fotowoltaicznych lub instalacja kolektorów hybrydowych PV/T (cieczowe z powierzchnia-mi PV) pozwoli zbliżyć się takiemu budynkowi do standardu zero energetyczności.

Najważniejszą częścią tego rozwiązania jest adsorpcyjna chłodziarka wody lodowej (na rysunku oznaczona ACS), która współpracuje z grupą pompową (PCS). Grupa pompowa zajmuje się dostawą mocy cieplnej do chłodziarki z kolek-torów oraz wody lodowej do klimakonwektorów. Można też przyjąć, że chłód będzie magazynowany w osobnym zasobniku ciepła i będzie pompowany do instalacji ogrzewania podłogowego i ściennego. Umiejętne wykorzysta-nie „dostępnych pojemności cieplnych” może znacznie zmniejszyć dobowe wahania temperatury powietrza i przegród budowlanych tego budynku.

Grupa pompowa odprowadza również ciepło odpadowe do chłodnicy powietrznej (RCS) lub do dolnego źródła pompy ciepła, celem regene-racji tego źródła.

Dane techniczne

Pełne dane techniczne oraz cenowe tego rozwiązania są dostępne na stronie internetowej:
http://www.powerauditing.com/chlod-z-ciepla/#top

Poniżej wykaz najważniejszych parametrów układu do produkcji chłodu z ciepła.

Warto w tym miejscu omówić dość zaskakujące dane związane z bardzo niskim zużyciem energii elektrycznej na pracę układu. Szczególnie ciekawie wygląda współczynnika sezonowego zapotrzebowania na energię elektryczną, który to odpowiada współczynnikowi COP stosowanemu do opisu sprawności komercyjnej pomp ciepła. Jego wartość dla pokazanej instalacji jest kilkukrotnie większa od wartości wskaźników COP najlepszych pomp ciepła.

Potrzebna moc elektryczna, jaką należy dostarczyć, jest potrzebna na zasilenia pomp obiegu chłodniczego i cieplnego i może pochodzić z systemów fotowoltaicznych (PV). Ich wydajność też jest największa, gdy jest największe zapotrzebowanie na chłód.

W tym miejscu można zadać pytanie – czy zaproponowane rozwiązanie może być pod-stawą do budowy budynku jednorodzinnego o zero energetycznej charakterystyce? Moim zdaniem tak.

...pełna wersja artykułu w PI 11/12