Elektrifikace teplárenství a průmyslové výroby tepla: konec vyhazování energie komínem
Civilizace založená na fosilních palivech znamená, že více než 70 % primární energie se vyhodí. Přitom masivní elektrifikací bychom bez dalších opatření mohli ušetřit zhruba 40 % energie. Technologií, která urychluje dekarbonizaci teplárenství a průmyslové výroby tepla, jsou velká tepelná čerpadla.
Konference průmyslová tepelná čerpadla proběhla ve dnech 29. a 30. listopadu 2023 v pražském O2 Univerzu. Akci připravil Tomáš Caha a konzultační společnost Exergie Česká republika.
Tepelná čerpadla v průmyslu: chlazení znamená teplo zdarma a naopak
Když jsou vytápění a chlazení dva oddělené procesy, obvykle se pro vytápění spalují fosilní paliva a vzniká odpadní teplo. Ve stejnou chvíli se spotřebovává elektřina na chlazení, kde znovu vzniká odpadní teplo. Tento způsob získávání tepla a chladu je velmi neefektivní. Dosud se ale bez problému vyplácel, protože energie byly levné.
Tepelné čerpadlo umožňuje procesy vytápění a chlazení propojit a tím významně snížit spotřebu a s ní i účet za elektřinu a teplo. Kde je potřeba topit i chladit zároveň, tam může velké tepelné čerpadlo ušetřit mnoho nákladů i emise skleníkových plynů. Tepelná čerpadla umí již dnes dodávat procesní teplo do 200 °C. S tímto rozsahem jsou schopny pokrýt až 40 % průmyslové spotřeby tepla.
Jaké jsou typické příklady provozů pro velké tepelné čerpadlo? Dozvíte se v reportáži z konference.
Elektrifikace teplárenství
Průmyslová tepelná čerpadla umí:
- Využívat levnou elektřinu a teplo z lokálních obnovitelných zdrojů
- Využívat levné odpadní teplo
- V kombinaci s akumulací podporovat elektrizační soustavu
Nejvíc potřebujeme topit v zimě, kdy je elektřiny z obnovitelných zdrojů málo a tepelná čerpadla mají nejnižší účinnost. Jak by asi vypadala zimní zátěž elektrizační soustavy, kdyby teplárny jely na elektřinu? Proto se budou tepelná čerpadla v teplárnách využívat hlavně v létě.
V létě teplárny ohřívají teplou vodu spalováním fosilních paliv. A ve stejnou chvíli máme v síti přebytky obnovitelné elektřiny a potřebujeme chladit. Využité tepelných čerpadel tedy dává smysl minimálně půl roku a společně s tepelnou akumulací mohou tepelná čerpadla významně pomáhat síti. Fosilní paliva se pak šetří na zimu, kdy je elektřina drahá, a tepelná čerpadla mají nižší účinnost.
A co tedy bude tím zimním zdrojem tepla? Ideálním protějškem pro tepelná čerpadla jsou kogenerační jednotky. Využívají palivo s vysokou účinností, jsou velmi pružné, pokud se týče elektrického výkonu. Umí využívat zemní plyn i biometan. Česká elektrizační soustava tak v zimních měsících získá pružný zdroj elektřiny, který se využije i k výrobě tepla a obojí s vysokou účinností. A pro skutečně chladné dny tady stále budou v záloze klasické plynové hořáky.
Jak se k velkým tepelným čerpadlům staví české teplárny? Podívejte se na video z konference.
Příklad využití tepelných čerpadel a kogeneračních jednotek během roku, zdroj: Teplárenské sdružení ČR
Překážky rozvoje průmyslových tepelných čerpadel
Velká tepelná čerpadla nejsou žádná převratná technologie, v provozu spolehlivě slouží už desítky let. Jedná se však o výjimečné aplikace. Když je to tak výhodné, proč dnes nepotkáváme velká tepelná čerpadla na každém kroku?
Hlavním důvodem je nízká cena plynu. Proč instalovat investičně náročnou technologii, když si mohu pořídit plynový kotel. Velkým tepelným čerpadlům se dlouhodobě daří tam, kde je poměr elektřině k plynu 2,5 nebo méně. Tohoto poměru lze dosáhnout buď zdražením plynu nebo zlevněním elektřiny.
Další bariérou je nedostatečná kapacita sítě. Velké tepelné čerpadlo potřebuje velký rezervovaný výkon, ale ten není vždy dostupný. Jeho zajištění v dané lokalitě pak může být překážkou na mnoho let.
Pro dekarbonizované hospodářství budou dostatečně dimenzované sítě zcela klíčové. Co to znamená pro tepelná čerpadla? Dozvíte se v reportáži z konference.
