Wysokie ceny energii, rosnąca świadomość ekologiczna, wymagania klientów czy regulacje prawne to realne wyzwania dla przedsiębiorców, powodujące konieczność podjęcia działań w obszarze dekarbonizacji biznesu. A te warto zacząć od analizy stanu obecnego, optymalizacji procesów i redukcji strat.
Takie podejście proponują Adam Jachowicz i Michał Makurat, specjaliści ds. energetyki cieplnej z Pionu Innowacji firmy Biproraf, jednej ze spółek należących do Grupy Technologicznej ASE (GT ASE), która od lat realizuje projekty wodorowe. Nieodzownym komponentem infrastruktury do produkcji zielonego wodoru są magazyny energii, które stabilizują energię elektryczną pochodzącą z OZE.
– Bateryjne magazyny energii produkuje i dostarcza nasza spółka Elmech-ASE. Nawiasem mówiąc, magazynowanie energii jest szerokim pojęciem, gdyż jej nośnikiem może być też wodór, amoniak czy metanol. Kolejną z naszych specjalizacji jest magazynowanie ciepła i to w tym obszarze chcielibyśmy opowiedzieć o możliwych optymalizacjach – mówi Adam Jachowicz.
Odbiorcami rozwiązań firmy są przede wszystkim duże zakłady produkcyjne, ale i samorządy, z którymi od lat pracuje EKO-KONSULT– kolejna spółka GT ASE.
Odbiorcami rozwiązań firmy są przede wszystkim duże zakłady produkcyjne, ale i samorządy, z którymi od lat pracuje EKO-KONSULT– kolejna spółka GT ASE.
Bez marnotrawstwa
Przyjrzyjmy się rozwiązaniom poprawiającym ekonomiczność produkcji ciepła. Jako dobry przykład eksperci podają stosowanie pomp ciepła w skombinowaniu z agregatami kogeneracyjnymi w elektrociepłowni. Wykorzystanie dolnego źródła ciepła, które może pochodzić np. z oczyszczalni ścieków, pozwala wyprodukować więcej energii cieplnej niższym kosztem energetycznym niż w kotłowniach gazowych. Dzięki temu spalimy mniej gazu, a więc ograniczymy emisję gazów cieplarnianych do atmosfery.
Ogromna ilość energii w skali całego kraju jest uwalniana do atmosfery głównie ze względu na dwa czynniki. Pierwszy dotyczy trudności w przetransportowaniu ciepła odpadowego w miejsce ponownego wykorzystania, bowiem wymaga to zastosowania wymienników i dodatkowych obiegów transportu ciepła. Drugi czynnik związany jest z tym, że często potrzebujemy zastosować ciepło w innym punkcie czasowym niż ten, w którym ciepło odpadowe jest dostępne.
– W takim układzie warto wziąć pod rozwagę zastosowanie magazynu energii cieplnej, który pozwoli nam zmagazynować ciepło odpadowe w momencie jego produkcji i użyć je ponownie, kiedy będzie potrzebne, np. na zasilenie wytwornicy pary wodą ciepłą zamiast zimnej, co z kolei spowoduje ograniczenie zużycia gazu czy węgla – podkreśla Adam Jachowicz.
– Na rozwiązaniach tego typu skorzystają też branże takie jak: chemiczna, spożywcza, cementowa, górnicza czy hutnicza. Wszędzie tam, gdzie pojawia się ciepło, możemy podpowiedzieć, jak je zmagazynować, jednocześnie optymalizując pracę jednostek wytwórczych. W celu takiej optymalizacji audytujemy cały zakład, szukając miejsc na wykorzystanie ciepła odpadowego – mówi Michał Makurat.
Dostępne technologie
Biproraf otwiera nową spółkę w Hiszpani wraz z firmą RPOW Consulting i będzie świadczył usługi w zakresie zielonych technologii – głównie wodorowych i chemicznych – na tamtejszym rynku. RPOW Consulting specjalizuje się w konsultingu dla elektrowni słonecznych typu CSP (Concentrated Solar Power).
– Chodzi o technologię luster słonecznych, która jest popularna w krajach takich jak Arabia Saudyjska, Hiszpania (szczególnie region Andaluzji) czy Stany Zjednoczone. Na tego typu elektrowniach stosowany jest sposób magazynowania ciepła, który możemy przenieść na nasz grunt. Mam na myśli magazyny energii w roztopionych solach. Ta technologia pozwala nam zmagazynować ciepło wysokotemperaturowe rzędu kilkuset stopni Celsjusza. W naszej szerokości geograficznej mówimy oczywiście o nagrzewaniu soli za pomocą grzałki elektrycznej bądź wymiennika z ciepłem odpadowym – mówi Adam Jachowicz i podaje także przykład technologii niskotemperaturowych: – Dobrym przykładem są magazyny wodne – takie też stosuje się w elektrociepłowniach. Pozwalają one zmagazynować ciepło odpadowe najczęściej o temperaturze do 98 st. C – dodaje ekspert.
Biproraf ma na koncie realizacje koncepcji technicznych dla obu technologii. Jedna z nich dotyczy przykładowo magazynu ciepła w roztopionych solach o pojemności 125 MWh dla jednej z polskich elektrociepłowni. Inna dotyczy optymalizacji cieplnej dla zakładu produkcyjnego, z wykorzystaniem pompy ciepła oraz magazynu ciepła i chłodu.
Nowe możliwości
Grupa Technologiczna ASE przy okazji rozbudowy swojej powierzchni biurowej planuje zainwestować w system magazynowania ciepła i chłodu. W okresie letnim wykorzysta chłód do klimatyzowania pomieszczeń, a w zimowym będzie magazynować ciepło w celu ogrzewania. Magazyn będzie ładować w porach dnia, w których energia elektryczna jest tańsza i rozładowywać w godzinach, w których jest droższa.
– Ciekawe są także koncepcje magazynów na sprężone powietrze oraz magazynów grawitacyjnych – właśnie przygotowujemy się do takiej analizy. Cały czas obserwujemy rynek i wchodzimy w nowe projekty. Nie zapominamy przy tym, że najbardziej opłacalne są inwestycje, które skupiają się na redukcji zużycia paliw kopalnych i optymalizacji strat – dodaje Michał Makurat.
O tym, jak radzić sobie w gąszczu różnych rozwiązań, eksperci opowiedzą na konferencji Green Energy Tricity (GET) w Gdańsku, w dniach 14 – 15 października b.r.
– Serdecznie zapraszamy. Na konferencji omówimy także kwestie finansowania projektów oraz nowe w skali Polski rozwiązania technologiczne – zachęca Adam Jachowicz.
Adam Jachowicz o magazynach w roztopionych solach:
Dzięki zastosowaniu magazynów w roztopionych solach możemy magazynować ciepło między dwoma zbiornikami: zimnym i gorącym. Sól przepływa z zimnego zbiornika do gorącego poprzez zespół grzałek przepływowych bądź wymiennik. Następnie, kiedy chcemy rozładować magazyn, to z gorącego zbiornika sól przechodzi najczęściej przez generator pary, który wpuszcza wodę zasilającą, a wypuszcza parę nasyconą bądź przegrzaną, w zależności od potrzeb odbiorcy. Gorąca sól chłodzi się w generatorze pary, wraca do zimnego zbiornika z solą i cykl się powtarza. Parę, którą uzyskujemy, możemy wykorzystać właśnie na cele procesowe bądź energetyczne – czyli skierować ją na turbinę parową i wyprodukować energię elektryczną – albo w obu celach jednocześnie.
Michał Makurat o magazynach wodnych:
W takich instalacjach mamy duży zbiornik nawet do kilkudziesięciu m3 pojemności, w środku którego gromadzimy wodę. Odpowiednia izolacja pozwala na działanie na zasadzie termosu. Jeżeli chcemy go naładować, od góry wprowadzamy podgrzaną, gorącą wodę, około 95–98 stopni, natomiast od dołu wypuszczamy zimną wodę. Aby rozładować taki zbiornik, działamy odwrotnie: od góry wypompowujemy gorącą wodę, która była w nim magazynowana, a od dołu wpuszczamy zimną. Oczywiście tego typu magazyn ciepła nie musi być naładowany w całości. Odpowiednie wprowadzanie i wyprowadzanie zarówno zimnej, jak i gorącej wody, jest realizowane przez odpowiednio zaprojektowane dysze, które zapewniają stratyfikację wody. Występują warstwy dwie warstwy wody – gorącej i zimnej, które w czasie magazynowania energii się ze sobą nie mieszają. Takie rozwiązania są idealne dla ciepłowni i elektrociepłowni szukających sposobu na zoptymalizowanie swojego profilu produkcji ciepła i energii elektrycznej.
