Nový výzkum z Rakouska porovnal různé průmyslové techniky výroby tepla. A zjistil, že větrná nebo solární tepelná čerpadla jsou nejlevnějším a nejekologičtějším řešením.
Výzkumný tým na Univerzitě Johannese Keplera v Linci v Rakousku navrhl, aby tvůrci politik dotovali průmyslové projekty využívající tepelná čerpadla k výrobě páry. A to zejména sazbou 3 EUR (75 Kč) za gigajoule (GJ). To je výsledek cenové analýzy dopadu různých parních technik na životní prostředí. Ta zjistila, že tepelná čerpadla pracující s obnovitelnými zdroji energie jsou nejméně nákladná. „Při zohlednění 43,20 terajoulů (TJ) vyrobených za dobu životnosti elektrárny se může vyplácet dotace ve výši 129 600 EUR (3 200 tis. Kč),“ uvedli výzkumníci.
Přestože se výzkum zaměřil na větrnou energii jako obnovitelný zdroj elektřiny, spoluautor Lukas Zeilerbauer řekl, že využití solární energie by mělo přinést velmi podobné výsledky. „FV obecně má větší vliv na potenciál globálního oteplování než větrná energie. Ale samozřejmě má stále mnohem nižší vliv než fosilní nosiče energie,“ řekl. ,,FV vykazuje stínovou cenu 1,46 EUR (35 Kč). Takže je téměř stejná jako cena větru.“
Techniky výroby páry
V článku „Posouzení životního cyklu a stínové náklady na páru produkovanou průmyslovým vysokoteplotním tepelným čerpadlem“, publikované v časopise Sustainable Production and Consumption, vědci vysvětlili, že použili hodnocení životního cyklu (LCA). A to zejména k porovnání různých druhů techniky páry používané v průmyslovém měřítku. Včetně vysokoteplotních tepelných čerpadel (HTHP). Mezi další techniky výroby páry patří paro-bioplynové procesy i procesy s pevnou biomasou. Ale i další procesy založené na zemním plynu a lehkém topném oleji.
Výzkumníci zvažovali dva různé scénáře. Jeden, ve kterém se pára vyrábí s tlakem 2 bary a druhý s tlakem 5 barů. Pro oba scénáře brali v úvahu využití větrné nebo síťové elektřiny.
„Problém s metodami LCA je v tom, že se obvykle skládají z více než deseti kategorií poškození, a tedy různých výsledků zabývajících se různými oblastmi. A je obtížné najít váhové faktory mezi těmito velmi odlišnými výsledky,“ vysvětlila výzkumná skupina. „Odborníci však navrhli používat peněžní hodnoty již brzy. Jedním z těchto přístupů je stínová cena. Ta má základní myšlenku, že nakonec vláda, zastupující své lidi, musí „napravit“ škody na životním prostředí. A proto má zájem tyto náklady zmírnit.“
Nejekologičtější a nejlevnější řešení obnovitelných zdrojů
Není překvapením, že akademici zjistili, že kombinace tepelných čerpadel s větrnou energií má nejlevnější cenu 1,44 EUR (35 Kč) na GJ ve scénáři 2 bar a 2,24 EUR (55 Kč) v případě 5 baru. Změna větrné energie na španělský síťový mix vedla k cenám LCA ve výši 3,83 EUR (95 Kč) a 6,23 EUR (150 Kč). Pro srovnání, použití pevné biomasy pro parní proces mělo ekologickou cenu 17,2 EUR (425 Kč) za GJ a lehký topný olej stál 9,81 EUR (240 Kč).
Při podrobnějším zkoumání vlivů různých metod na životní prostředí výzkum našel nejlepší a taky nejlevnější scénář. A to zejména pro snížení 98 % emisí skleníkových plynů. Jiná environmentální opatření však vykazovala smíšené výsledky, protože například výsledky související s toxicitou kolísaly mezi tepelnými čerpadly a referenčními hodnotami.
„Nečekaným zjištěním bylo, že pracovní tekutina a její únik neměly významný příspěvek k potenciálu globálního oteplování, ale byly téměř výhradně zodpovědné za potenciál poškozování ozónové vrstvy,“ zdůraznili vědci. Předpokládali použití R134a jako pracovní tekutiny, protože jako jediná má dostupné informace v akademické literatuře LCA.
HTHP zkoumaný v této studii se navrhl pro implementaci v mořicí lince ocelárny ve Španělsku. Disponuje jmenovitým výkonem dodávky tepla 250 kW. A zejména obsahuje na zakázku navrženou flash nádrž pro výrobu páry a také oběhové čerpadlo.
„Přestože parogenerační tepelné čerpadlo uvažované v této studii se navrhlo pro realizaci v dokončovací lince ocelárny, výsledky této studie lze aplikovat na mnoho dalších průmyslových odvětví. A to proto, protože pára je univerzální a nejlevnější nosič tepla pro mnoho průmyslových odvětví procesů,“ vysvětlili akademici. ,,Toto tepelné čerpadlo lze použít v jakémkoli jiném procesu. Který však vyžaduje nízkotlakou páru až 5 barů.“
Zdroj: pv-magazine, Vapol
