Využití tepelné energie vodních toků k vytápění a chlazení budov
Zdroj: Smíchovská teplárenská
Vodní toky představují obrovský a dosud nevyužitý zdroj energie. V tomto případě však není řeč o jejich kinetické, ale tepelné energii.
Teplotní režim vodních toků je ovlivňován řadou faktorů. Patří mezi ně mimo jiné struktura dna a koryta toku, teplota vzduchu, sluneční záření, ale také působení člověka. Lidská činnost kromě zásahů stavebního rázu stojí i za tzv. tepelným znečištěním ve formě tepla vypouštěného z čistíren odpadních vod, elektrárenských nebo průmyslových provozů.
Snaha o využití této energie se doposud soustřeďovala především na okamžik ještě před vstupem odpadních vod do říčních toků, kdy je možné využít přenášené teplo v relativně koncentrované podobě. V praxi se tak může dít buď s využitím tepelných výměníků položených ve stokové síti, nebo až na výstupu například z čistíren odpadních vod. Druhý zmíněný způsob je rozvíjen v mnohých zemích Evropy včetně sousedního Rakouska nebo Německa.
Schéma projektu využití odpadního tepla z vídeňské čistírny odpadních vod. Zdroj: Wien Energie
Energocentrum využívající odpadního tepla z Ústřední čistírny odpadních vod plánuje také Praha. Soustava tepelných čerpadel s výkonem 180 MW má do budoucna poskytovat teplo více než 80 tisícům pražských domácností.
Kromě toho ale existují i systémy, kdy je voda čerpána z řeky do tepelného výměníku umístěného na břehu, případně jsou výměníky uloženy přímo v říčním korytě. V Evropě bychom na takovéto provozy narazili například ve Švédsku nebo Velké Británii.
Podle nedávné studie Českého teplárenského sdružení lze tímto způsobem v horizontu roku 2040 vyrábět více než 7 500 TJ tepla ročně. Celkový výkon tepelných čerpadel by v tom případě byl přes 300 MW.
Pohled na čerpací stanici energocentra na řece Loddon, jednoho z přítoků Temže. Říční voda je zde čerpána do výměníků pětice tepelných čerpadel o instalovaném výkonu 8,8 MW. Zdroj: CIAT
Přímé využití energie vodních toků nabízí i český projekt ComPon založený na originálním řešení, které do jednoho celku v podobě plovoucího pontonu integruje tepelná čerpadla, akumulaci i tepelné výměníky. Koncept se vyznačuje nízkou územní stopou (paluba pontonu může sloužit jako veřejný prostor), vysokou účinností (samovolně proudící říční voda šetří čerpací práci) a rychlou instalací (namísto výstavby na místě je ponton kompletně dokončen ve výrobním závodě a následně přesunut na místo určení).
Instalovaný výkon je škálovatelný v rozmezí 1 až 60 MW, zařízení tedy může být využito na relativně malých tocích, případně zásobovat celé čtvrti, umístěné v blízkosti velkých řek. Prezentované náklady by měly být až o desítky procent nižší než u srovnatelných řešení.
Schéma energetického centra (poskytuje vytápění i chlazení) umístěného na plovoucím pontonu. Zdroj: Smíchovská teplárenská
Koncept má být otestován v rámci pilotního projektu SeeDis (Smart Efficient Energy District) na pražském Smíchově, viz vizualizace v úvodu článku. Instalovaný výkon má v tomto případě být 40 MW a topný faktor má dosahovat hodnoty 3,5. Pro podobné systémy se přitom hodnota topného faktoru obvykle pohybuje kolem 3,0.
V okolí smíchovského nábřeží má vzniknout nezávislá síť dodávající teplo a chlad do tisíců domácností v historické zástavbě, komerčních budov, ale například i do pivovaru Staropramen. První dodávky by měly být zahájeny už na začátku následující topné sezony.
Podobný systém samozřejmě nelze využít všude, podmínkou jsou jak vhodné parametry vodního toku, tak možnost kotvení a napojení na příslušné sítě. Přesto popsané řešení rozšiřuje možnosti dekarbonizace vytápění i chlazení v městské zástavbě.
Autor je analytikem Asociace pro mezinárodní otázky.