Metody odzysku ciepła

Wymienniki ciepła

Wymienniki ciepła to jedna z najczęściej stosowanych technologii odzysku energii cieplnej w przemyśle. Działają na zasadzie przekazywania ciepła pomiędzy dwoma mediami, np. ze spalin lub wody chłodzącej do wody użytkowej czy powietrza, które można następnie wykorzystać w innych procesach. W zależności od specyfiki zastosowania wyróżnia się różne typy wymienników:

• Wymienniki płaszczowo-rurowe – stosowane w warunkach wymagających dużych powierzchni wymiany ciepła, np. przy wysokotemperaturowych gazach spalinowych. Medium grzewcze przepływa przez rury, a ciepło jest przekazywane na zewnątrz.
• Wymienniki płytowe – bardziej kompaktowe rozwiązanie, w którym specjalnie ułożone płyty zapewniają optymalny kontakt z medium oddającym energię cieplną.

Pompy ciepła

Pompy ciepła pozwalają na przenoszenie energii cieplnej z medium o niższej temperaturze (np. ciepła odpadowego z procesów przemysłowych) do medium o wyższej temperaturze, np. systemów grzewczych. Dzięki wykorzystaniu stosunkowo niewielkiej ilości energii elektrycznej możliwe jest efektywne zagospodarowanie niskotemperaturowych źródeł ciepła. W przemyśle stosuje się kilka typów pomp ciepła:

• Powietrze-woda – odzyskują ciepło z powietrza lub spalin i przekazują je np. do wody wykorzystywanej w systemach grzewczych.
• Woda-woda – bazują na wodzie jako nośniku ciepła, dzięki czemu sprawdzają się np. przy odzysku energii ze ścieków, zbiorników wodnych czy procesów technologicznych.
• Powietrze-powietrze – stosowane do odzysku ciepła z powietrza zewnętrznego i przekazywania go np. do wnętrza budynków w celu ich ogrzewania.

Kogeneracja

Kogeneracja umożliwia jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła, co czyni ją efektywnym rozwiązaniem dla zakładów przemysłowych o dużym zapotrzebowaniu na oba te media. W tym procesie ciepło odpadowe powstające przy produkcji energii elektrycznej – np. w silniku spalinowym – może być wykorzystane do produkcji pary technologicznej, podgrzewania wody lub ogrzewania budynków.

Odzysk ciepła z gazów odlotowych

Ciepło zawarte w spalinach i innych gazach odlotowych może zostać ponownie wykorzystane za pomocą wymienników ciepła. Instalacje tego typu pozwalają na przekazanie energii do innych procesów, takich jak podgrzewanie powietrza, wody lub surowców produkcyjnych. W zależności od technologii stosuje się m.in. rekuperatory – do ogrzewania powietrza, ekonomizery – do podgrzewania wody i inne instalacje dopasowane do specyfiki danej firmy.

Korzyści wynikające z odzysku ciepła

W przemyśle energochłonnym odzysk ciepła przynosi znaczące korzyści ekonomiczne i ekologiczne. Przede wszystkim pozwala na ograniczenie kosztów energii poprzez zmniejszenie zapotrzebowania na energię z zewnętrznych źródeł, co prowadzi do niższych rachunków za energię. Dodatkowo, dzięki ograniczeniu zużycia paliw kopalnych, przedsiębiorstwa mogą skutecznie redukować emisję gazów cieplarnianych, zmniejszając swój ślad węglowy i realizując cele zrównoważonego rozwoju.

Odzysk ciepła zwiększa także efektywność energetyczną zakładów, umożliwiając lepsze wykorzystanie energii w procesach technologicznych. W praktyce oznacza to np. możliwość wykorzystania odzyskanego ciepła do ogrzewania pomieszczeń, produkcji pary czy podgrzewania wody, co zmniejsza konieczność inwestowania w dodatkowe źródła energii.

W kontekście regulacji środowiskowych odzysk ciepła stanowi także skuteczny sposób na spełnienie wymagań dotyczących emisji CO₂ oraz poprawę wskaźników ESG (Environmental, Social, and Governance).

Aby ocenić możliwości wdrożenia systemu odzysku ciepła w danym zakładzie, warto przeprowadzić audyt Walk Through (WTA), który pozwala wstępnie określić potencjalne oszczędności oraz zidentyfikować obszary wymagające dalszej analizy. Natomiast w przypadku, gdy istnieje już świadomość potencjału odzysku ciepła, istotne jest opracowanie optymalnej strategii jego wykorzystania. Ponieważ modernizacja systemów energetycznych może wymagać znacznych nakładów finansowych, ważne jest przeprowadzenie studium wykonalności, które pozwoli na zaprojektowanie rozwiązania maksymalizującego korzyści i jednocześnie optymalizującego koszty inwestycji.