Urbanizacja jest jedną z głównych przyczyn zanieczyszczenia środowiska. Miasta odpowiadają za ponad 70 proc. emisji gazów cieplarnianych do atmosfery. Jeśli chcemy uczynić miasta bardziej przyjaznymi do życia, musimy zmienić postrzeganie energii.
Mieszkańcy miast potrzebują ogromnej ilości energii do transportu, oświetlenia, ogrzewania i chłodzenia. Energia ta nadal pochodzi głównie ze spalania paliw kopalnych, które zanieczyszczają powietrze. Tymczasem, w nowoczesnych miastach ilość energii cieplnej powstającej w wyniku działalności człowieka, m.in. w fabrykach, oczyszczalniach ścieków, komputerowych centrach danych, jest wystarczająca, aby pokryć podstawowe zapotrzebowanie mieszkańców na ogrzewanie i chłodzenie. Odzyskiwanie tej energii – obecnie niemalże w stu procentach marnowanej – umożliwi znaczne zmniejszenie zapotrzebowania na energię pierwotną.
Systemy ciepłownicze były dotychczas projektowane do pełnienia wyłącznie jednej funkcji – do ogrzewania mieszkańców. W tym samym czasie energia elektryczna zasila urządzenia chłodnicze, które generują ciepło odpadowe – ciepło, które może być ponownie wykorzystane. Sieci, które pozwalają na wykorzystanie ciepła odpadowego, a jednocześnie umożliwiają dostawy chłodu, tzw. sieci niskotemperaturowe piątej generacji, to przyszłość ciepłownictwa systemowego.
Rozwiązanie: łączenie procesów energetycznych
Łączenie ze sobą procesów energetycznych umożliwi budowanie bardziej efektywnych systemów ciepłowniczych. Pierwszy na świecie system ciepłowniczy, który na dużą skalę łączy ze sobą strumienie energii cieplnej i chłodniczej w obrębie miasta i dopasowuje swoją temperaturę do warunków otoczenia, zaprojektowało przedsiębiorstwo energetyczne E.ON. System został nazwany E.ON ectogrid™.
E.ON ectogrid™ łączy miasta niskotemperaturową, adaptacyjną siecią, która umożliwia dystrybucję energii cieplnej między odbiorcami. System ogranicza straty przesyłowe właściwie do minimum, gdyż temperatura pracy jest zbliżona do temperatury gruntu. Temperaturę można dostosować do aktualnego zapotrzebowania na ciepło lub chłód, a system funkcjonuje jak duży akumulator ciepła.
Elementem decydującym o wyjątkowości E.ON ectogrid™ jest system E.ON ectocloud™, który – wykorzystując algorytmy i dane o zapotrzebowaniu w czasie, porze roku, pogodzie, produkcji i cenach rynkowych energii, optymalizuje przepływy energii i magazynowanie ciepła. Umożliwia to bilansowanie zapotrzebowania na ciepło i chłód oraz optymalizację i kontrolę temperatury pracy.
Jak działa inteligentny system
Każdy budynek podłączony do sieci E.ON ectogrid™ używa pomp ciepła i agregatów wody lodowej. Budynki w miarę zapotrzebowania pobierają lub dostarczają ciepło do tej sieci, co umożliwia bilansowanie potrzeb. Energia cieplna jest dostarczana z zewnątrz dopiero wtedy, gdy zaistnieje taka potrzeba. Jeśli występuje nadwyżka ciepła albo pojawi się zapotrzebowanie np. na ładowanie aut elektrycznych, temperatura systemu może być zwiększana lub obniżana.
Korzyści z zastosowania technologii E.ON ectogrid™
Budynek, który potrzebuje chłodzenia, produkuje jednocześnie ciepło odpadowe. Natomiast przy ogrzewaniu pomieszczeń temperatura czynnika w sieci jest obniżana. E.ON ectogrid™ łączy te procesy, co pozwala czerpać wzajemne korzyści.
Najważniejsze zalety tego inteligentnego systemu to:
- wysoka efektywność – niska temperatura pracy, zbliżona do temperatury gruntu, pozwala na ograniczenie strat przesyłowych do minimum,
- mniejsza ilość energii pierwotnej wymagana do pokrycia zapotrzebowania odbiorców (w porównaniu z klasycznymi sieciami ciepłowniczymi),
- możliwość pozyskiwania energii cieplnej w zależności od zapotrzebowania – pracujący jak akumulator ciepła na dużą skalę, E.ON ectogrid™ pełni de facto funkcję magazynu energii,
- redukcja emisji zanieczyszczeń i ograniczenie zużycia energii w miastach – E.ON ectogrid™ wspiera transformację miejskich systemów ciepłowniczych i ochronę klimatu.
Ze Szwecji do Szczecina
Na świecie pierwszy system E.ON ectogrid™ zainstalowano w parku naukowym Medicon Village w Lund w Szwecji. Łączy 15 obiektów komercyjnych i budynków mieszkalnych o różnym zapotrzebowaniu na ogrzewanie i chłodzenie. Zużycie energii pierwotnej w systemie zostało znacznie ograniczone. Przed zainstalowaniem E.ON ectogrid™ dostarczano około 10 GWh ciepła i 4 GWh chłodu. Długoterminowym celem jest zbilansowanie 11 GWh, przy dostarczeniu 3 GWh z zewnątrz.
W Polsce pierwsze tego typu rozwiązanie uruchomiono jesienią 2022 roku na obszarze wyspy Łasztownia w Szczecinie. Sieć ciepłownicza piątej generacji to część większego projektu Szczecińskiej Energetyki Cieplnej (SEC) w tym miejscu. Jako pierwsze do inteligentnej niskotemperaturowej sieci w czerwcu br. zostało przyłączone Morskie Centrum Nauki im. Jerzego Stelmacha. Zastosowano technologię E.ON ectogrid™ Warm Hybrid, łączącą niskotemperaturowy system ciepłowniczy i E.ON ectogrid™. System wyróżnia możliwość dostarczania ciepła do instalacji wewnętrznej budynków bezpośrednio przez wymiennik ciepła, przy zachowaniu pełnej funkcjonalności E.ON ectogrid™. Projekt otrzymał dofinansowanie ze środków Unii Europejskiej w ramach programu Horyzont 2020 badania i innowacje z projektu REWARDHeat.
– Sieci niskotemperaturowe piątej generacji, traktowane obecnie jako innowacja, za 10–15 lat staną się standardem – podkreśla prezes Szczecińskiej Energetyki Cieplnej, Beata Kurdelska. – Powstanie więcej takich obszarów, jak szwedzki Medicon Village czy wzorowana na nim szczecińska Łasztownia – samowystarczalnych energetycznie, wykorzystujących jako źródło energii ciepło odpadowe, niemal bezemisyjnych, bezpiecznych i opłacalnych dla użytkownika końcowego. Zastosowane w Szczecinie rozwiązanie jest unikatowym w Polsce, a jego wprowadzenie było możliwe dzięki temu, że twórca technologii ectogrid™ – koncern E.ON – jest udziałowcem i partnerem SEC.
Źródło: Magazyn Ciepła Systemowego
