Odzyskiwanie energii elektrycznej z energii cieplnej odpadowej - dlaczego warto?

Kurczenie się zasobów nieodnawialnych źródeł energii jest problemem, który rośnie z dnia na dzień. Tymczasem prawie każdy proces przemysłowy wiąże się z powstawaniem produktu ubocznego w postaci ciepła odpadowego, a bardzo często energia w tej formie jest niewykorzystywana. Warto zainteresować się tym, w jaki sposób efektywnie ją spożytkować i zredukować tym samym koszty działalności oraz emisję CO2.

Odzyskiwanie ciepła odpadowego ma kluczowe znaczenie dla poprawy efektywności energetycznej. Obecnie technologia umożliwia wychwytywanie i ponowne wykorzystanie nadmiaru ciepła z istniejących procesów do innych celów, takich jak ogrzewanie lub wytwarzanie energii elektrycznej. W przemyśle lekkim i ciężkim powstaje dużo ciepła odpadowego, które stanowi niewykorzystane źródło oszczędności energii i redukcji emisji.

Czym jest ciepło odpadowe?

Ciepło odpadowe powstaje w sytuacji, w której energia w postaci ciepła, powstająca jako produkt uboczny przy okazji innych procesów produkcyjnych nie jest odbierana i wykorzystywana. Niezużyta energia rozprasza się w wodzie lub powietrzu i  może osiągnąć poziom nawet 70 proc. energii przetwarzalnej. 

Często duże ilości ciepła generowane są w trakcie pracy takich urządzeń czy zakładów jak:

  • silniki samochodowe,

  • klimatyzacja i chłodnice,

  • piece piekarnicze, komory suszarnicze, instalacje CO,

  • oczyszczalnie ścieków.

Dlaczego warto odzyskiwać ciepło odpadowe?

Zastosowanie odzysku ciepła odpadowego pozwala na redukcję kosztów zużycia w nim energii nawet o 60 proc. w wielu procesach przemysłowych. Według szacunków ekspertów już z 1 litra wody odpadowej o różnicy temperatur równej 10°C można uzyskać 35,37 Wh energii. To ilość umożliwiająca zasilenie żarówki o mocy 40 W przez blisko godzinę lub świetlówki LED nawet przez 7 h. Z punktu widzenia ekologicznego, ważne jest również to, że energia pozyskana z ciepła odpadowego jest w zupełności neutralna pod względem emisji dwutlenku węgla. Przemysłowe ciepło odpadowe pochodzące np.  z pieców piekarniczych można wykorzystać do dogrzewania pomieszczeń lub wytwarzania ciepłej wody.

Kwestia ciepła odpadowego ma wyjątkowe znaczenie w ciepłownictwie systemowym. Wykorzystanie pozyskanej z niego energii często decyduje o tym, czy dany system ciepłowniczy jest wydajny energetycznie.  

Metody odzyskiwania energii z ciepła odpadowego

Podstawową ideą odzyskiwania ciepła odpadowego jest przechwytywanie ciepła wytworzonego w jednej części obiektu i wtórne wykorzystanie go w jak największej ilości w innych celach. Elementem decydującym o tym, jak dużo ciepła można odzyskać i ponownie wykorzystać, jest wybór technologii wymiennika ciepła.

Podstawowym sposobem odzyskiwania energii jest właśnie wykorzystanie  wymienników ciepła. Zasada działania tych urządzeń polega na wymianie ciepła pomiędzy dwiema cieczami o różnych temperaturach. Istnieje wiele różnych urządzeń tego typu.

Wymienniki mogą być przydatne podczas:

  •  wymiany ciepła pochodzącego z silników spalinowych na energię elektryczną,

  •  ogrzewania pomieszczeń ciepłem pochodzącym z chłodnic i klimatyzacji,

  • odzyskiwania ciepła odpadowego najróżniejszych procesów przemysłowych.

Innowacyjnym rozwiązaniem jest również zastosowanie w samochodach specjalnych generatorów termoelektrycznych, które wprost przekształcają energię cieplną na energię elektryczną. Termogeneratory (TEG) to proste urządzenia, które przekształcają strumień ciepła bezpośrednio w energię elektryczną. Do tego procesu niezbędne jest dostarczenie do odbiorników tych urządzeń bezpośredniego strumienia ciepła lub ciepła odpadowego. Termogeneratory wykorzystywane są najczęściej do pozyskiwania energii pomocniczej.

Wobec wyczerpywania się nieodnawialnych źródeł energii ustawodawstwo krajów Unii Europejskiej kładzie nacisk na wykorzystanie odnawialnych zasobów energetycznych (OZE). Obecnie bardzo ważne jest wykorzystanie ciepła odpadowego pochodzącego z różnych źródeł. To przede wszystkim kolejny sposób na ekologiczny i efektywny sposób wykorzystania energii, ale to także metoda na zaoszczędzenie w kwestii kosztów za zużywanie energii.