Duża pompa ciepła na amoniak ogrzewa lokalną społeczność oczyszczoną wodą ściekową

Możliwość: odzysk ciepła za pomocą dużych pomp ciepła

Pompy ciepła pomagają nam optymalnie wykorzystywać zasoby i stają się konkurencyjną, ekologiczną alternatywą dla tradycyjnych technologii energetycznych. Coraz więcej energii elektrycznej pochodzi ze źródeł odnawialnych. Pompy ciepła są więc ważnym elementem systemu energetycznego, ponieważ mogą bardzo efektywnie produkować ciepło sieciowe, zwłaszcza gdy występuje nadwyżka energii elektrycznej lub gdy jest ona tania.

Ten przypadek jest dobrym przykładem łączenia sektorów. Zamiast odprowadzać oczyszczone ścieki bezpośrednio do rzeki Odense, od końca 2020 roku są one kierowane przez system pomp ciepła, który odzyskuje z nich ciepło, dzięki czemu energia może być wykorzystana do ogrzewania sieciowego.

Firma Ramboll została wybrana jako konsultant do zaprojektowania nowego systemu pomp ciepła w oczyszczalni ścieków Ejby Mølle. Oczyszczalnia ścieków Ejby Mølle jest własnością i jest zarządzana przez przedsiębiorstwo wodociągowe VandCenter Syd, natomiast sama instalacja pomp ciepła należy do lokalnej firmy ciepłowniczej Fjernvarme Fyn.

Proces chłodzenia

Pompa ciepła składa się z zamkniętego układu połączonego zarówno z systemem ciepłowniczym, jak i systemem ściekowym. Pompa ciepła schładza oczyszczone ścieki o około 5°C, wykorzystując do tego amoniak. Amoniak jest jedną z najbardziej efektywnych naturalnych substancji, które mogą być używane jako czynnik chłodniczy i nie szkodzi ani nie ogrzewa globalnej atmosfery.

Chłodzenie zachodzi, gdy ciekły amoniak pod niskim ciśnieniem przepływa przez wymiennik ciepła. W wymienniku ciepła energia jest przekazywana ze ścieków do obiegu amoniaku, powodując odparowanie amoniaku. Następnie sprężarka śrubowa podnosi ciśnienie amoniaku, zanim zostanie on skroplony w kolejnym wymienniku ciepła, z którego energia jest przekazywana przy wysokiej temperaturze do sieci dystrybucji ciepła sieciowego.

Po kondensacji ciśnienie w obiegu amoniaku jest obniżane w zaworze rozprężnym, zanim ciecz zostanie ponownie skierowana do parownika. W skrócie, ścieki oddają ciepło, które jest przekazywane do sieci ciepłowniczej, a następnie odprowadzane do rzeki Odense w niższej temperaturze.

Pomiędzy ściekami a parownikiem amoniaku w pompie ciepła dodano obieg pośredni. Oczyszczone ścieki mają zwykle temperaturę 8–22°C w momencie zrzutu, co zazwyczaj jest wyższe niż temperatura wody, do której są odprowadzane. Im bardziej temperatura ścieków zbliżona jest do temperatury strumienia, tym lepiej. Przez większą część roku ta instalacja pompy ciepła obniży temperaturę ścieków wypływających z oczyszczalni do poziomu temperatury wody w rzece Odense. Gdy temperatura odprowadzanych ścieków jest bardziej zbliżona do naturalnej temperatury wody w rzece, środowisko wodne jest mniej obciążone.

Pompy ciepła

Wysoce wydajne pompy ciepła na amoniak, wykorzystujące ścieki, zostały dostarczone przez firmę IESenergy Aps. Mogą one wyprodukować około 4 jednostek energii cieplnej na potrzeby sieci ciepłowniczej z jednej jednostki zużytej energii elektrycznej (COP = 4). Pompy ciepła w Ejby Mølle to zatem ważny krok w kierunku bardziej zrównoważonego ogrzewania. Mogą dostarczyć łącznie 20 MW ciepła i przewiduje się, że pokryją roczne zapotrzebowanie na ciepło co najmniej 5 000 gospodarstw domowych. Jednocześnie pompy ciepła przyczynią się do redukcji emisji CO₂ i innych gazów cieplarnianych o 128 000 ton ekwiwalentu CO₂ w ciągu 20 lat.

Dostawa Alfa Laval

Alfa Laval dostarczyła kluczowe, wydajne i niezawodne wymienniki ciepła typu półspawanego płytowego. Pełnią one funkcję parowników, skraplaczy, schładzaczy cieczy oraz chłodnic oleju w tych dużych pompach ciepła.