7 technológií na zníženie uhlíkovej stopy pri výrobe tepla

0

Najväčšia časť energie vyrobenej na našej planéte sa spotrebuje na ohrev. Podľa Medzinárodnej agentúry pre energetiku predstavuje ohrievanie vody pre domácnosti a teplo pre priemyselné procesy viac ako polovicu všetkej energetickej spotreby. No iba 10 % tohto tepla pochádza z obnoviteľných zdrojov, väčšina sa vyrába z fosílnych palív.

Vlády na celom svete stoja pred náročnou úlohou dekarbonizovať spoločnosť a plniť ciele v oblasti zmeny klímy spojené s Parížskou dohodou. Hoci niektoré krajiny sa zaviazali dodržať konečné termíny na dosiahnutie nulových emisií CO2, vo väčšine prípadov si to bude vyžadovať podstatné zmeny v spôsobe získavania a využívania tepla.

Vzhľadom na značné množstvo energie potrebnej na vykurovanie priestorov a vysoké teploty používané v priemyselných procesoch prechod na teplo pochádzajúce z obnoviteľných zdrojov energie nebude jednoduchý. Tu je sedem spôsobov, ako možno teplo v domácnostiach aj v priemyselných odvetviach zbaviť uhlíka.

Elektrifikácia s uskladňovaním

Stačí vraj odpojiť plynový kotol, nainštalovať elektrický a mať 100 % obnoviteľnej elektriny, a ak to skombinujete so štyrmi hodinami skladovania tepla, výpočty ukazujú, že pri nákupe elektriny v najlacnejších obdobiach dňa sú prevádzkové náklady skutočne porovnateľné s plynom.

Pravda, počiatočné náklady na nákup zariadení sú oveľa vyššie. Okrem toho ­prevádzkové náklady by mohli byť skutočne konkurencieschopné s plynom iba vtedy, keby majitelia domácich ohrievačov dokázali zarobiť ­peniaze predajom svojej ukladanej energie v rámci systémov vyrovnávania siete.

Tepelné čerpadlá

Tepelné čerpadlá získavajú prirodzené teplo zo zeme alebo vzduchu a používajú ho na vykurovanie miestností aj na ohrev vody. Hoci v súčasnosti uspokojujú iba 3 percentá celosvetového dopytu, v posledných rokoch dochádza k rýchlemu rastu. V rokoch 2016 až 2018 sa tempo predaja tepelných čerpadiel zdvojnásobilo, pričom v Číne, USA a Japonsku 80 % nových zariadení predstavovali tepelné  čerpadlá pre domácnosť.

Najrýchlejšie rastúci trh je však Európa. Napríklad Holandsko sa zaviazalo úplne zastaviť vykurovanie zemným plynom do roku 2050. Preto sa predaj tepelných čerpadiel v krajine od roku 2017 každoročne zvyšuje o 50 %.

Zhodnocovanie odpadového tepla

Rekuperácia odpadového tepla by mohla zabezpečiť ekvivalent celoeurópskeho dopytu po teple pre budovy. Účastníci dánskeho pilotného projektu zameraného na preukázanie schopnosti Kodane dosiahnuť do roku 2025 uhlíkovú neutrálnosť presadzujú rozvoj inteligentnej tepelnej siete v celej Európe, ktorá by „zbierala teplo plytvané zo súčasných a budúcich zdrojov, ako sú elektrárne a dátové centrá“. Potenciál zhodnocovania odpadového tepla demonštrujú projekty na celom kontinente. Napríklad v severnom Taliansku v meste Brescia sa teplo vytvárané výrobou ocele v miestnej továrni zachytáva a distri­buuje, aby v zime poskytlo teplo 2000 rodinám. Tento potenciál by sa dal využiť spojením izolovaných projektov v mnohých mestách v celej Európe.

Zelený plyn a biomasa

Pre krajiny, ktoré sa v súčasnosti pri vykurovaní vo veľkej miere spoliehajú na zemný plyn dodávaný rozvodnou sieťou (napr. Spojené kráľovstvo a Holandsko), ponúka biometán možnú alternatívu s nízkym obsahom uhlíka.

Tento tzv. zelený plyn môže pochádzať z trvalo udržateľných zdrojov, ako sú odpad alebo špeciálne pestované plodiny. Biometán sa potom pred vstupom do plynovodnej siete môže čistiť, aby neobsahoval CO2.

Organický odpad a biomasa sa môžu tiež použiť na výrobu tepla. Kotly na biomasu môžu nahradiť domáce kotly na fosílne palivá, prípadne sa dajú použiť ako súčasť zariadenia na kombinovanú výrobu tepla a energie.

Hybridné vykurovanie

Keďže v mnohých krajinách prevláda využívanie tepla z fosílnych palív, pragmatickejší prístup k znižovaniu emisií môže mať formu hybridného vykurovania. Tieto systémy sú zmesou rôznych riešení a môžu zahŕňať bežné plynové vykurovanie, tepelné čerpadlá, solárne tepelné zariadenia a zariadenia na kombinovanú výrobu tepla a elektrickej energie (CHP – Combined Heat and Power).

Napríklad v Spojenom kráľovstve sa v skúšobnej schéme v rámci programu Freedom Project kombinuje malé tepelné čerpadlo, ktorého zdrojom je vzduch, s plynovými kotlami a technológiou inteligentného regulátora, aby sa znížilo využívanie plynu pri súčasnom zachovaní úrovne vykurovania domácností a teplej vody požadovanej spotrebiteľmi. Ďalšie hybridné riešenie na vykurovanie bytov sú mikro CHP jednotky. Tie zachytávajú odpadovú energiu z plynových kotlov a využívajú technológiu palivových článkov na jej premenu na elektrinu.

Vodík

Jedna z najväčších výziev pri dekarbonizácii tepla je nájsť riešenie, ktoré sa dá ľahko prispôsobiť existujúcej infraštruktúre. Niektorí odborníci zaň považujú vodík. Pokusy zladiť vodík s existujúcou plynovou infraštruktúrou prebiehajú v celej Európe.

Vodík ponúka možnosť dekarbonizovať teplo aj v priemyselných aplikáciách, kde sa požadujú vysoké teploty, ktoré sa nedajú dosiahnuť pomocou konvenčných riešení, ako sú tepelné čerpadlá. Napríklad výroba ocele si vyžaduje teploty viac ako 2000 °C, aby sa zo železnej rudy vyrobilo železo. Tieto extrémne teploty sa zvyčajne dosahujú pomocou koksovateľného uhlia, čím sa oceliarsky priemysel stáva hlavným producentom CO2. Spoločnosť Primetals Technologies vyvíja metódu využívania vodíka na nahradenie koksovateľného uhlia pri výrobe železa.

CCUS

Ďalšia možnosť dekarbonizácie priemyselnej aplikácie tepla je využitie zachytávania, vy­užívania a skladovania uhlíka (CCUS – carbon capture, utilization and storage). Zachytávanie CO2 emitovaného pri výrobe produktov, ako sú oceľ a cement, môže pomôcť dekarbonizovať ich vysokoteplotné procesy. Napríklad výroba cementu si vyžaduje teploty až 1450 °C a spolu s oceľou a chemikáliami je to jeden z troch hlavných priemyselných producentov CO2. Demonštračné a pilotné projekty týkajúce sa CCUS pri výrobe cementu prebiehajú na celom svete. Ten najväčší sa uskutočňuje v Číne a môže zachytávať 50 000 metrických ton CO2 ročne (na lepšiu predstavu: je to, akoby sa z ciest ubralo každý rok viac ako 10 000 automobilov).

Zdroj:  forbes.com, ahs.comcleanenergyministerial.org.

homeoffice

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať