Odzysk ciepła ze ścieków oczyszczonych. Innowacyjne rozwiązanie na drodze do efektywnego systemu ciepłowniczego w Biłgoraju

6 dni temu

W wyniku inwestycji Gminy Miasto Biłgoraj mieszkańcy zyskają dostęp do ciepła pochodzącego z innowacyjnego oraz odnawialnego źródła energii. Pełne wdrożenie projektu przyczyni się do redukcji emisji oraz przybliży ciepłownię do osiągnięcia standardu efektywnego systemu ciepłowniczego.

Projekt został przeprowadzony w formule „zaprojektuj i wybuduj”, a rolę Generalnego Wykonawcy pełniła firma Metrolog. Całkowity czas realizacji inwestycji wyniósł 18,5 miesiąca.

Harmonogram realizacji – główne etapy:

podpisanie umowy z Generalnym Wykonawcą: lipiec 2024 r.,
rozpoczęcie prac budowlanych: marzec 2025 r.,
przekazanie instalacji Zamawiającemu: styczeń 2026 r.

Dzięki wielosektorowej współpracy obejmującej operatora systemu dystrybucyjnego, przedsiębiorstwo ciepłownicze oraz przedsiębiorstwo wodociągów i kanalizacji, Biłgoraj jest drugą lokalizacją w Polsce, która posiada instalację odzysku ciepła ze ścieków oczyszczonych na potrzeby miejskiej sieci ciepłowniczej.

Miasto wyprzedziło pod tym względem kilka polskich metropolii, w których podobne projekty są we wcześniejszych fazach rozwoju. Inwestycja stanowi przykład dobrej praktyki we wdrażaniu nowoczesnych technologii i służy jako punkt odniesienia dla innych samorządów planujących podobne działania.

Generalny wykonawca projektu, firma Metrolog, w 2020 r. zrealizowała również pierwszą tego typu instalację w Polsce zlokalizowaną w Szlachęcinie. To doświadczenie pozwoliło na skuteczny transfer wiedzy oraz zapewniło wysoką jakość wykonania bieżącej inwestycji w Biłgoraju.

Lokalizacja: Szlachęcin

Cel i zakres projektu

Przedmiotem zamówienia było zaprojektowanie, wybudowanie oraz uruchomienie systemu wykorzystującego odzysk ciepła ze ścieków oczyszczonych jako dolnego źródła ciepła dla pomp ciepła. Istotnym elementem przedsięwzięcia było także wykonanie instalacji fotowoltaicznej, która stanowi integralną część całej infrastruktury technicznej. Inwestycja polegała na połączeniu kilku kluczowych komponentów, umożliwiających efektywne funkcjonowanie systemu.

Zakres inwestycji:

Wybudowano dedykowany budynek pomp ciepła, wyposażony w pełną infrastrukturę technologiczną. W skład tej infrastruktury wchodzą m.in. system filtracji, wymienniki ciepła, pompownia oraz układy sterowania. Każdy z tych komponentów odpowiada za bezpieczeństwo oraz efektywność działania całego procesu technologicznego.
Zamontowano pompy ciepła o mocy 1,4 MWt. Dzięki zastosowaniu tych urządzeń możliwe jest efektywne zasilanie miejskiej sieci ciepłowniczej w okresie letnim w celu pozyskiwania ciepłej wody użytkowej oraz wspomaganie istniejących źródeł w okresie zimowym.
Wykonano instalację fotowoltaiczną o mocy 190 kWe. Jej głównym zadaniem jest wsparcie pracy pomp ciepła, w szczególności w okresie, gdy urządzenia te pracują wyłącznie na potrzeby przygotowania ciepłej wody użytkowej, czyli w okresie letnim.
Wybudowano również zbiornik retencyjny, który zapewnia ciągłość oraz stabilność dostaw ścieków do układu pomp ciepła. Dzięki temu rozwiązaniu możliwe jest utrzymanie stabilności pracy układu pomp ciepła.

Wpływ projektu

Realizacja projektu przyczyni się do znacznego wzrostu udziału energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych. Szacowana roczna produkcja energii odnawialnej wyniesie:

195 MWh energii elektrycznej pozyskanej z wykorzystaniem instalacji fotowoltaicznej,
35 000 GJ energii cieplnej uzyskanej z wykorzystaniem pomp ciepła – dolne źródło ciepła – odzysk ciepła ze ścieków oczyszczonych.

Efektywność systemu

Sprawność pracy pomp ciepła określa współczynnik COP (ang. Coefficient of Performance). Współczynnik ten przedstawia stosunek ilości uzyskanego ciepła do ilości zużytej energii elektrycznej, dzięki czemu możliwe jest określenie efektywności pracy urządzenia w różnych warunkach eksploatacyjnych:

w sezonie zimowym współczynnik COP wyniesie ok. 3,0, co oznacza, iż z każdej jednostki energii elektrycznej uzyskujemy 3 jednostki ciepła,
w okresie letnim współczynnik COP wzrasta do ok. 3,8, co przełoży się na jeszcze większą efektywność systemu.

Zastosowane rozwiązania technologiczne zapewniają efektywne wykorzystanie energii zgromadzonej w ściekach. Dzięki temu możliwa będzie znacząca redukcja zużycia paliw kopalnych w miejskim systemie ciepłowniczym. Projekt pozwala na ograniczenie emisji dwutlenku węgla o ok. 2 500 ton rocznie. Ponadto wdrożenie odzysku ciepła ze ścieków pozwala na redukcję emisji pyłów, tlenków siarki oraz tlenków azotu, co pozytywnie wpływa na jakość powietrza.

Inwestycja jest zgodna z Dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2023/1791 z dnia 13 września 2023 r. w sprawie efektywności energetycznej (EED) (dalej Dyrektywa EED), przybliżając biłgorajski system ciepłowniczy do posiadania statusu efektywnego systemu ciepłowniczego w rozumieniu tej dyrektywy. Realizacja projektu wpisuje się w cele polityki energetycznej Unii Europejskiej, zmierzając do zwiększenia udziału energii odnawialnej i ograniczenia emisji szkodliwych substancji, a także wspiera transformację sektora ciepłowniczego w kierunku zrównoważonego rozwoju.

Definicje efektywnego systemu ciepłowniczego według Dyrektywy EED

W Dyrektywie EED przedstawiono dwie definicje efektywnego systemu ciepłowniczego. Obie/Oba warianty prowadzą do osiągnięcia tego samego celu, jakim jest bezemisyjne wytwarzanie ciepła do 2050 r. Kryteria określające efektywność systemu ciepłowniczego podlegają zmianom w okresie od 2025 do 2050 r., podejmując próbę wymuszenia stopniowej transformacji sektora ciepłowniczego w kierunku ograniczenia emisji.

Pierwszy rodzaj kryteriów dotyczy udziału wykorzystania do produkcji ciepła kogeneracji, odnawialnych źródeł energii oraz ciepła odpadowego.

Tab. 1. Dyrektywa EED – efektywny system ciepłowniczy – kryterium I

Data	Warunek z kogeneracją	Warunek z OZE lub ciepłem odpadowym	Miks (kogeneracja + ciepło odpadowe + OZE)
Do 31 grudnia 2027 r.	75%	50%	50%
Od 1 stycznia 2028 r. do 31 grudnia 2034 r.	80% (wysokosprawna kog.)	50%	50% (w tym min. 5% OZE)
Od 1 stycznia 2035 r. do 31 grudnia 2039 r.	–	50%	80% (w tym min. 35% OZE/c.odp.)
Od 1 stycznia 2040 r. do 31 grudnia 2044 r.	–	75%	95% (w tym min. 35% OZE/c.odp.)
Od 1 stycznia 2045 r. do 31 grudnia 2049 r.	–	75%	–
Od 1 stycznia 2050 r.	–	100%	–

Drugi rodzaj kryteriów odnosi się do jednostkowej emisji CO₂ w procesie wytwarzania ciepła:

do 31 grudnia 2025 r.: 200 gramów CO₂/kWh,
od 1 stycznia 2026 r.: 150 gramów CO₂/kWh,
od 1 stycznia 2035 r.: 100 gramów CO₂/kWh,
od 1 stycznia 2045 r.: 50 gramów CO₂/kWh,
od 1 stycznia 2050 r.: 0 gramów CO₂/kWh.

Kryteria oceny zasadności realizacji inwestycji

Realizacja inwestycji powinna być oparta na korzystnych przesłankach ekonomicznych, technicznych oraz środowiskowych. Do najważniejszych kryteriów oceny zasadności wykonania inwestycji zalicza się m.in.:

lokalizacja dolnego źródła ciepła,
charakterystyka profilu przepływu oraz temperatura ścieków oczyszczonych,
parametry potrzebne do uzyskania,
przewidywany czas zwrotu z inwestycji,
poziom redukcji emisji gazów objętych systemem ETS,
stopień ograniczenia emisji pyłów, tlenków siarki oraz azotu.

Dla kogo przeznaczona jest technologia odzysku ciepła ze ścieków oczyszczonych?

Odzysk ciepła ze ścieków stanowi potencjalne źródło energii cieplnej, które może być wykorzystane zarówno przez przedsiębiorstwa ciepłownicze, jak i podmioty przemysłowe. Każdy z tych sektorów charakteryzuje się odmiennymi wymaganiami, co sprawia, iż niezbędne jest indywidualne podejście do projektowania i doboru komponentów instalacji odzysku ciepła. adekwatny efekt, czyli uzyskanie oczekiwanych korzyści, można osiągnąć wyłącznie poprzez profesjonalną realizację koncepcji dostosowanej do specyfiki danego odbiorcy oraz warunków lokalnych.