Reklama

Využití tepla odpadních vod v rakouském Amstettenu

Mgr. Oldřich Sklenář

Recenzovaný

Do kanalizace byl umístěn tepelný výměník modulární konstrukce, o celkové délce 42 m. Jeho prostřednictvím dochází k ohřevu vody, proudící v uzavřené smyčce, která je napojena na tepelné čerpadlo. To je umístěno v budově komunálních služeb (Stadtwerke Amstetten), vzdálené necelých 200 m od výměníku.

Reklama

Odpadní voda, která končí v kanalizační síti, obsahuje značné množství energie. Využití této energie, jež je navíc dostupná v průběhu celého roku, zatím není součástí běžné technické praxe. Tento článek přináší inspiraci v podobě zkušeností z rakouského Amstettenu, kde byl realizován projekt, využívající kombinace kanalizačního výměníku a tepelného čerpadla.

Dolnorakouský Amstetten je okresní město, vzdálené asi hodinu cesty vlakem na západ od Vídně. Od roku 2000, kdy město vstoupilo do Klimatické aliance, zde bylo realizováno množství projektů zaměřených na energetické úspory a využití OZE. Za povšimnutí stojí zejména pilotní projekt využití tepelné energie odpadních vod.

Obr. 1 Schéma uspořádání kanalizačního výměníku s tepelným čerpadlem. Převzato a upraveno z [1].

Skutečnost, že právě v odpadních vodách se skrývá značný energetický potenciál, je samozřejmě známa již delší dobu. Přesto tato energie zůstává většinou bez užitku. V Amstettenu se rozhodli využít příhodných podmínek, daných vzájemnou polohou stokové sítě, lokální výtopny a odběratelů tepla. Do vlastní kanalizace byl umístěn tepelný výměník modulové konstrukce, o celkové délce 42 m. Jeho prostřednictvím dochází k ohřevu vody, proudící v uzavřené smyčce, která je napojena na tepelné čerpadlo. To je umístěno v budově komunálních služeb (Stadtwerke Amstetten), vzdálené necelých 200 m od výměníku. Teplota odpadní vody proudící kanalizací dosahuje až 27 °C, mimo jiné také díky tomu, že kanalizační systém využívají i nedaleké papírny. [2]

Obr. 2 a 3 Detail použitého modulu kanalizačního výměníku a snímek z vlastní stoky. Převzato z [2] a [3].

Obr. 4 Dispoziční řešení. Převzato a upraveno z [1].

Instalovaný výkon tepelného čerpadla, dodaného společností OCHSNER, je 230 kW. Udávaný topný faktor je v tomto případě 5,6. Elektrický příkon zařízení tak odpovídá cca 18 % jeho tepelného výkonu. Ten je prostřednictvím potrubí dodáván také do nedaleké výtopny. K akumulaci vyrobeného tepla slouží celkem 3 nádrže po 1 500 l. Systém je schopen pokrýt 99,9 % poptávky. Stávající kotel na zemní plyn tak nyní slouží pouze jako záloha. [4] Účinnost celého systému zvyšuje fakt, že na straně odběratele je použito podlahové vytápění, které je ve spojení s tepelným čerpadlem účinnější, než radiátorové systémy. [2]

Město Amstetten díky tomuto projektu obdrželo mimo jiné ocenění „Heat Pump City of the Year 2013“, udílené Evropskou asociací tepelných čerpadel. [5]

Obr. 5 Ředitel Stadtwerke Amstetten Robert Simmer, pózující před tepleným čerpadlem. Převzato z [2].

Robert Simmer, vedoucí Stadtwerke Amstetten, vyčíslil investiční náklady na 240 tisíc EUR. To představuje o něco nižší částku, než bylo původně uváděno. Roční provozní náklady by se dle jeho slov měly pohybovat na úrovni cca 6 500 EUR. Očekávaná doba návratnosti je potom 11 let. [2]

Profesor Florian Kretschmer z Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) však zmiňuje i možná rizika daného řešení. Pokud by použitá technologie byla aplikována ve větším měřítku, mohlo by ochlazení odpadních vod přinést i negativní dopady na provoz čistíren. Naopak umístění až za ČOV, by dle jeho slov, mohlo přinést žádoucí ochlazení vod, které jsou po vyčištění dále vypouštěny do vodních toků. [2]

Rakousko obecně přikládá tomuto způsobu získávání energie značný potenciál. Jeho využití je dle Rakouské energetické agentury vázáno zvláště na:

prostorové uspořádání (oblasti s vysokou hustotou zalidnění), důležité z hlediska rozvodu tepla;
dostatečnou světlost odpadního potrubí (DN800) a průtok v podmínkách tzv. suchého počasí alespoň 15 l/s;
použití nízkoteplotních otopných soustav, zvyšujících efektivitu daného uspořádání.

Instalovaný výkon tepelného čerpadla by při tom neměl být nižší než 100 kW, z důvodu výše, resp. poměru investičních nákladů. [6]

V rámci Evropy již existuje řada instalací, hlavně v Německu a Švýcarsku. V České republice je situace taková, že obdobná řešení jsou součástí portfolia společností Veolia [7], ASIO [8] a ve svých prezentacích je zmiňují také zástupci společnosti Skanska [9].

Ke zprovoznění podobného systému v ČR však zatím došlo pouze v rámci experimentu na ČOV Letonice. Ten byl realizován pod vedením společnosti ASIO ve spolupráci s FAST VUT v Brně. Stručně o tomto projektu na níže uvedeném odkazu [8]. Právě lidé z Ústavu TZB stavební fakulty VUT se touto problematikou zabývají již delší dobu. Výsledky svého výzkumu publikovali poprvé v roce 2012 na konferenci Alternativní zdroje energie v Kroměříži [10] a na začátku letošního roku si nechali řešení svého tepelného kanalizačního výměníku patentovat [11]. Čas tedy ukáže, zdali jejich úsilí přinese praktické aplikace i v ČR.

Na závěr tohoto příspěvku by autor rád odkázal případné zájemce o další informace na články autorek působících při Katedře technických zařízení budov Stavební fakulty STU v Bratislavě: [12] a [13].

Použité zdroje/literatura

[1] REHVA Journal: „Waste water as heat source of heat pump“, říjen 2012, dostupné online na:
http://www.rehva.eu/fileadmin/hvac-dictio/05-2012/p63_ochsner.pdf (citováno 1. 7. 2014)
[2] PHYS.ORG: „In Austria, heat is 'recycled' from the sewer“, 22. června 2014, dostupné online na:
http://phys.org/news/2014-06-austria-recycled-sewer.html (citováno 1. 7. 2014)
[3] Austrian Energy Agency: „BEST PRACTICE EXAMPLES FOR COOLING & HEATING IN AUSTRIA“, duben 2014, dostupné online na: http://www.energy-community.org/pls/portal/docs/2014197.PDF (citováno 1. 7. 2014)
[4] EHPA: „Heat Pump City of the Year Award 2013“, dostupné online na: http://www.ehpa.org/projects/heat-pump-city-of-the-year-2014/heat-pump-city-of-the-year-2013/overview-of-2013-applications/?eID=dam_frontend_push&docID=1292 (citováno 1. 7. 2014)
[5] EHPA: „Heat Pump City of the Year 2013“. Dostupné online na:
http://www.ehpa.org/projects/heat-pump-city-of-the-year-2014/heat-pump-city-of-the-year-2013/ (citováno 1. 7. 2014)
[6] Austrian Energy Agency: „Energy from waste water“, dostupné online na: http://en.energyagency.at/projects-research/energy-management-infrastructure/detail/artikel/energy-from-waste-water.html (citováno 1. 7. 2014)
[7] Veolia Water: „Investujte do tepelných čerpadel“, dostupné online na:
http://www.veoliawater2energy.com/cz/reference/tepelna-cerpadla/ (citováno 1. 7. 2014)
[8] ASIO, spol. s.r.o.: „Energie odpadních vod z ČOV“, dostupné online na: https://www.asio.cz/cz/energie-odpadnich-vod-z-cov (citováno 1. 7. 2014)
[9] Bláha P.: „Využití obnovitelných zdrojů energie, energeticky soběstačné obce“ (firemní prezentace společnosti Skanska), dostupné online na: www.odpadoveforum.cz/DVD/dokumenty/prezentace/301_1.ppt (citováno 1. 7. 2014)
[10] Horák P., Počinková M., Bartoník A.: „Stokový výměník a jeho využití pro tepelná čerpadla“ in Alternativní zdroje energie 2012, sborník přednášek konference (strany 229-233), 2012, ISBN 978-80-02-02393-7
[11] Výzkum, vývoj a inovace podporované z veřejných prostředků ČR: „RIV/00216305:26110/14:PA20785 – Tepelný kanalizační výměník (2014)“, dostupné online na:
http://www.isvav.cz/resultDetail.do;jsessionid=23DFBFB659CC7C89F242C59CF3F932E6?rowId=RIV%2F00216305%3A26110%2F14%3APA20785!RIV14-MSM-26110___ (citováno 1. 7. 2014)
[12] Peráčková J.: „Možnosti využití tepla z vnějších kanalizačních systémů“, 8. 9. 2014, dostupné online na: http://voda.tzb-info.cz/uspory-voda-kanalizace/11687-moznosti-vyuziti-tepla-z-vnejsich-kanalizacnich-systemu
[13] Podobeková V., Peráčková J.: „Jak využít teplo z kanalizace na přípravu teplé vody v budovách?“, 6. 10. 2014, dostupné online na: http://voda.tzb-info.cz/uspory-voda-kanalizace/11807-jak-vyuzit-teplo-z-kanalizace-na-pripravu-teple-vody-v-budovach

English Synopsis

Heat recovery from sewers in Amstetten Austria

Waste water that ends up in the sewer network contains a large amount of energy. Utilization of this energy, which is also available throughout whole year, is not yet part of the standard engineering practice in the Czech Republic. This article brings an inspiration in the form of experience from Austrian city of Amstetten, where was implemented a project, which is using combination of a sewage heat exchanger and a heat pump. State of the art as the same as the factors affecting the utilization of waste heat are also included.