Švicarski inženirji so razvili sistem, s katerim lahko iz kanalizacijskih odplak pridobijo toploto, še preden slednje pritečejo do čistilne naprave.
Ugotovili so, da na enak način lahko takoj pridobijo energijo v 200 različnih krajih v Švici, ki imajo primerno urejeno kanalizacijo. S tem bi lahko 3 odstotke celotne Švicarske porabe fosilnih goriv nadomestili s sistematičnim prestrezanjem toplote odpadnih vod.
Najprej neuspešno
Majhen del ogromnega toplotnega potenciala pa uporabljajo že danes v več kot 20 zgrajenih napravah, s katerimi odvzemajo toploto prečiščeni odpadni vodi, ki izteka iz čistilnih naprav. Vendar ima takšna strategija tudi velike pomanjkljivosti, saj toploto pridobivajo na odročnih krajih, daleč od porabnikov. Zaradi tega so takšne naprave v glavnem nerentabilne. Med pripravo nove ideje so vedeli, da pritok »tople« kanalizacijske vode, s temperaturo med 8 do 12°C, pospešuje biološke procese v čistilni napravi in da bi premočna ohladitev dotoka lahko zmanjšala učinkovitost delovanja. S simulacijskimi izračuni pa so ugotovili, da je toplotna kapaciteta kanalizacije tako velika, da delni odvzem toplote ne povzroči padca temperature in da strah o podhladitvi odpade. Zato so iskali rešitev za neposreden odvzem toplote iz kanalizacijske mreže v mestu.
Vgradnja Rabtherm panelov
Oznaka Rabtherm je skovanka iz Rohabwasser, kar pomeni surova odtočna voda, in priponke termo. Potrebno je bilo izdelati toplotni izmenjevalec, ki ga odtočna voda ne zamaši ali umaže in da z vgradnjo ne zmanjšamo ali onemogočimo pretoka odplak. Izdelali in preizkusili so kanalizacijski vložek, izdelan iz 3 metre dolgih korit iz nerjavečega jekla, opremljenih s priključkom za predtok in povratek. V en sestavljen izmenjevalec lahko povežejo do 100 korit eno za drugim, elemente sidrajo na dno in s spodnje strani zalijejo z betonom. Zrcalno gladka površina in posebno oblikovani zaključki, omogočajo zelo natančno nameščanje in gladko odtočno površino, s čimer je onemogočeno nastajanje oblog in zastajanje trdnih delcev. Z vgradnjo izmenjevalcev ostane pretočna kapaciteta in samočistilna sposobnost kanalov enaka ali je celo višja. Poleg tega znaša kapaciteta prestopa toplote kar 4 kW na meter izmenjevalca, kar je izredno visoka številka.
Pilotna naprava v Zürichu
Prvi večji sistem za komercialno prestrezanje toplote odpadne vode že deluje v mestnem predelu Wipkingen. V zbiralni kanal so vgradili 200 m dolg izmenjevalec, iz katerega trenutno pridobivajo 1000 kW toplote na uro, kar je enako 100 litrom 4 mm debele nerjaveče pločevine in ima življenjsko dobo najmanj 50 let. S tem pokrijejo 40% toplotnih potreb za preskrbo 800 obstoječih in delno novih stanovanj, pisarn, skladišč in eno restavracijo. S tem so v času delovanja nadomestili 600.000 litrov kurilnega olja. Odplake ohlajajo za samo 2,5°C, vodo s temperaturo med 10 in 15°C pa pošiljajo po razvodih proti porabnikom. Zaradi nizkotemperaturnih razmer na tej liniji ne prihaja do nobenih toplotnih izgub. Temperaturo vode s toplotno črpalko dvignejo šele tik pred uporabo, celoten sistem pa nadzoruje in upravlja züriško elektro podjetje. kurilnega olja. Izdelan je iz
Pet dobrih razlogov
Izmenjevalce so na izbranem mestnem področju vgradili iz več razlogov. Poseljenost in toplotne potrebe so v tem delu mesta zelo visoke, nad kanalom pa se nahaja strnjeno mestno naselje, v katerem se nahajajo posamezni objekti s porabo preko 500 kW. Izračunali so, da povprečne toplotne potrebe za 100 stanovanjskih enot znašajo okrog 1000 MWh na leto
Določili so tudi, da temperatura ohlajene odpadne vode ne sme pasti pod 8°C. Ker temperatura odplak v najhladnejši zimi nikoli ne pade pod 12°C, je razlika temperatur še vedno dovolj visoka za ekonomično odvzemanje toplote. Odtočni kanal ima na mestu vgradnje premer 1,5 m in srednji pretok 105 l/s, zato je za vgradnjo primeren. S poizkusi so ugotovili, da se izmenjevalce splača vgrajevati samo v kanale s premerom 1 meter ali več. Poleg naštetega so v omenjenem mestnem predelu kanalizacijo prav v tem času obnavljali, s čimer je vgradnja izmenjevalcev postala še cenejša. Izumitelj izmenjevalcev Urs Studer ocenjuje, da lahko samo v Zürichu enake izmenjevalce postavijo v najmanj 40 dolgih kanalizacijskih linij.
Načini financiranja
Vgradnja in odvzem toplote iz kanalizacije seveda ni zastonj, zato v posameznem projektu sodeluje več različnih interesnih skupin, od stanovalcev mestnih četrti do izvajalcev in mestnih distributerjev toplote. Primerna področja je potrebno pravočasno prepoznati in o nameravanih ukrepih obvestiti bodoče uporabnike. Pri tem je potrebno dela uskladiti s tekočimi načrti vzdrževalcev kanalizacije. Samo v Zürichu vsako leto obnovijo okrog 10 km kanalizacije, hkrati pa je zaradi predpisov o dovoljenih emisijah na določenem območju potrebno obnoviti ali zamenjati več kotlov. Z dobrim načrtovanjem in poznavanjem položaja lahko s kombiniranjem in zadovoljevanjem potreb dosežemo odlične sinergične učinke, ki vgradnjo še dodatno pocenijo.
Zanimivi podatki
Če so pogoji ugodni lahko prestrezanje toplote iz kanalizacije da odlične rezultate. V opisanem primeru, je toplota iz kanalov cenejša od ogrevanja s kurilnim oljem ali plinom. Celoten sistem, ki jih je stal 3,21 milijonov frankov, v katerega so všteti izmenjevalci, razvod, akumulatorji toplote in kotli za pokrivanje vršnih obremenitev, so stroškovno razdelili na več delov. Na izmenjevalce, vmesni krogotok in montažo odpade 21% stroškov, na toplotno črpalko, kotel za vršne obremenitve, shranjevalec toplote in nadzorno centralo 42 %, na razvod toplote pa 37 %. Vir toplote je popolnoma zastonj, obtočne črpalke za vmesni tokokrog pa porabijo okrog 6% pridobljene energije. Ostale prednosti sistema so še neobčutljivost na nove energetske davščine, neodvisnost od uvoženih virov in preprečen odliv kapitala v tujino.
Tak način zajemanja toplote je zagotovo zanimiv za vsa mesta v Evropi, zato bi bilo škoda, če bi ga uporabljali samo varčni Švicarji. •
