Dla wielu firm z sektora ciepłowniczego i przemysłowego to już codzienność: odpady cieplne przestają być problemem, a stają się zasobem. Pojedyncze współprace zakładów z ciepłowniami ustępują miejsca systemowym projektom integracji ciepła odpadowego z siecią. Ale choć technologie są dostępne, a warunki rynkowe sprzyjające – wiele inicjatyw zatrzymuje się na etapie potencjału.
Od lat uczestniczymy w procesach, które mają zbudować praktyczne pomosty między źródłami ciepła niskotemperaturowego, a siecią. Nasza rola jako integratora systemowego pozwala spojrzeć na ten proces nie tylko przez pryzmat technologii, ale też przez realia organizacyjne, inwestycyjne i eksploatacyjne – po obu stronach układu.
Ciepło odpadowe w sieci – etap wdrożeń, nie koncepcji
W miastach, gdzie występuje intensywna zabudowa komercyjna i przemysłowa, lokalne źródła ciepła nie są już teorią. Współczesne sieci ciepłownicze nie tylko mogą, ale wręcz muszą korzystać z energii pochodzącej z chłodzenia procesów technologicznych, zrzutów z układów HVAC, serwerowni, czy instalacji przemysłowych.
Doświadczenia z wdrożeń pokazują jednak, że sukces nie zależy wyłącznie od technologii. Kluczowe są: dostępność danych operacyjnych, rzetelna ocena charakterystyki źródła, odpowiednia konfiguracja systemu – i przede wszystkim synergia między interesariuszami. Tam, gdzie udało się to zorganizować, ciepło odpadowe zasila już sieci z wysoką efektywnością.
Typowe źródła, realne strumienie – gdzie szukać i co mierzyć?
W praktyce najczęściej zagospodarowywane są:
- układy chłodzenia maszyn i procesów technologicznych,
- sprężarki i instalacje HVAC w halach produkcyjnych,
- serwerownie i data centers, będące perspektywicznym źródłem w kontekście rozwoju technologii opartych na AI, wymagających dużych mocy obliczeniowych i energetycznych,
- różnego typu układy chłodnicze wytwarzające wodę lodową/chłodniczą,
- procesy suszenia, mycia i pasteryzacji w przemyśle spożywczym i chemicznym.
W projektach, które wdrażamy, punktem wyjścia zawsze jest precyzyjna ocena źródła: nie tylko szacunkowa temperatura, ale pełna charakterystyka sezonowa i dobowa – z uwzględnieniem stabilności strumienia, jego wahań oraz parametrów hydraulicznych i energetycznych. Parametry, które należy uwzględnić już na etapie wstępnego rozpoznania, to m.in.:
- temperatura zrzutu,
- wydajność cieplna w kW i MWh/miesiąc,
- rytm dzienny i sezonowy,
- ciągłość zasilania,
- miejsce i sposób poboru.
Bez tych danych nie sposób ani dobrać odpowiedniego urządzenia, ani wiarygodnie określić opłacalności inwestycji. Samo istnienie źródła nie wystarczy – trzeba jeszcze wiedzieć, jak i kiedy ono rzeczywiście działa.
Trzy strony stołu – dlaczego to nie dzieje się samo?
Choć interes współpracy wydaje się oczywisty – zakład przemysłowy może zyskać na sprzedaży lub kompensacji energii cieplnej, a zakład ciepłowniczy ograniczyć spalanie paliw kopalnych – w praktyce takie porozumienia rzadko powstają spontanicznie.
Powodów jest wiele: brak świadomości potencjału, rozbieżne priorytety inwestycyjne, niedobór zasobów analitycznych, a także niepewność co do parametrów, czy opłacalności przedsięwzięcia. Dlatego kluczową rolę pełni podmiot trzeci – integrator – który rozumie obie strony i potrafi opracować wspólną koncepcję korzyści, a następnie przeprowadzić proces od wstępnej analizy po wdrożenie i monitoring, a finalnie – jego utrzymanie i konserwację oraz plany przyszłego rozwoju.
Technologia działa tylko wtedy, gdy jest dobrze dobrana
Najczęściej stosowanym rozwiązaniem technologicznym do zagospodarowania ciepła odpadowego są pompy ciepła (sprężarkowe lub absorpcyjne), zdolne do podniesienia temperatury niskotemperaturowego strumienia energii do poziomu użytkowego dla sieci ciepłowniczej.
Aby jednak układ był rzeczywiście efektywny, musi być:
- oparty na rzetelnych danych o źródle,
- dobrany pod kątem konkretnych parametrów cieplnych i hydraulicznych,
- skalowalny, by dostosować się do zmienności źródła,
- zoptymalizowany pod względem zużycia energii napędowej,
- odpowiednio skonfigurowany w kontekście całego systemu cieplnego.
Niewłaściwy dobór pompy, nieuwzględniający rzeczywistych temperatur, czy wydajności źródła – prowadzi do sytuacji, w której parametry zasilania sieci nie są dochowane, a zakład ciepłowniczy i tak musi dogrzewać wodę – tym samym niwecząc zakładaną efektywność.
Rys. 1. Absorpcyjna pompa ciepła
Typowe błędy i ich konsekwencje
Spośród najczęściej spotykanych błędów we wdrożeniach najczęściej dostrzegamy:
- zbyt optymistyczne założenia co do temperatury i wydajności dolnego źródła,
- brak danych z okresu sezonowego i dobowego – a więc niewiedza o zmienności,
- nieuwzględnienie kosztów energii napędowej pompy przy ocenie opłacalności,
- zbyt sztywna architektura systemu bez możliwości skalowania,
- próba projektowania systemu „na oko”, bez twardych danych.
Szczególnie groźna jest sytuacja, gdy dane źródłowe są niepełne, fragmentaryczne lub traktowane jako poufne. W takich warunkach rzetelne zaprojektowanie efektywnego systemu jest w zasadzie niemożliwe – i każda deklaracja „projektu mimo braku danych” powinna budzić ostrożność.
Zwrot z inwestycji – od czego zależy i jak go zwiększyć
Czas zwrotu z inwestycji w system odzysku ciepła odpadowego zależy od kilku kluczowych czynników:
- temperatury dolnego źródła – im wyższa, tym mniejszy zakres podgrzewania i niższy koszt technologii,
- kosztów energii pierwotnej – im droższe paliwa, tym szybciej inwestycja się zwraca,
- kosztów i jakości infrastruktury pomiarowej – rzetelna diagnoza zmniejsza ryzyko nadmiarowych inwestycji,
- skalowalności i efektywności układu – dobrze skonfigurowany system działa tylko wtedy, gdy jest elastyczny,
- dostępności danych operacyjnych i gotowości do ich udostępnienia.
Nie bez znaczenia dla są też konteksty pozatechniczne – np. możliwości wsparcia inwestycji z funduszy transformacyjnych. Choć nie stanowią głównego czynnika ekonomicznego, mogą znacznie przyspieszyć decyzje inwestycyjne.
Wspólny zysk – lokalna efektywność, globalna zmiana
Nowa generacja sieci ciepłowniczych to nie tylko technologia – to sposób myślenia o cieple jako wspólnym zasobie. Odzysk ciepła odpadowego z zakładów przemysłowych i infrastruktury technicznej to nie fanaberia, ale jedno z najbardziej racjonalnych rozwiązań w czasach rosnących kosztów energii i wyzwań klimatycznych.
Z perspektywy zakładu przemysłowego – to sposób na monetyzację lub kompensację energii, która dotąd była marnowana. Z perspektywy zakładu ciepłowniczego – to możliwość realnej redukcji udziału paliw kopalnych i poprawy efektywności energetycznej. Z perspektywy gminy – krok w stronę zrównoważonego rozwoju.
Aby jednak to działało, potrzebny jest ktoś, kto zna obie strony procesu – i potrafi je połączyć w jedno, efektywne rozwiązanie.
Przedstawiamy przykład wdrożonego systemu odzysku ciepła odpadowego z centrum danych do sieci ciepłowniczej. Schemat na rys. 2 przedstawia blokowy układ połączeń, w którym pompy ciepła pośredniczą w transferze energii cieplnej między instalacją chłodzenia obiektu, a miejskim systemem ciepłowniczym. Firma ANDRA odpowiadała za dostawę, montaż i uruchomienie układu pomp ciepła. Rozwiązanie umożliwia przekazanie znaczącej ilości energii cieplnej, która wcześniej była rozpraszana, do wykorzystania w systemie grzewczym.
Rys. 2. Schemat ideowy układu odzysku ciepła z data center
Źródło: ANDRA Sp. z o.o.
Artykuł pochodzi z wydania 4/2025 “Nowa Energia”
