Reabilitação de esgoto será um tema-chave da mostra deste ano Entsorga IFAT. E
com os municípios alemães previu investir uma média de 8000 euros por
ano para cada quilômetro de rede de águas residuais, é fácil perceber
porquê. Neste
artigo, o Instituto de Infra-estrutura subterrânea informa sobre a
viabilidade técnica e econômica de trocadores de calor em canais de
esgoto.
A recuperação de calor a partir de águas residuais pode se tornar uma atividade rentável para os operadores de rede. Dependendo da estação, as águas residuais geralmente possui um nível de temperatura entre 10 e 20 ° C.
Esta energia de calor pode ser recuperado por meio de sistemas de águas
residuais de calor de recuperação (WHRSs) e pode ser usado para o
aquecimento de imobiliário, bem como para o fornecimento de água quente. Componentes de uma WHRS são permutadores de calor, linhas de transmissão e uma bomba de calor.
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| Alimentação e retorno do fluxo para o permutador de calor |
A recuperação de calor a partir de águas residuais tem lugar em três processos de permuta de calor. Nos permutadores de calor acima do qual o efluente flui, um meio circula assim adaptar à temperatura de águas residuais. O meio aquecido é alimentado a uma bomba de calor através de linhas de transmissão. Lá, uma troca de calor segunda tem lugar através de um meio no interior da bomba de calor. Isto evapora como resultado do fornecimento de calor a partir do canal. Na bomba de calor, a compressão do meio evaporada ocorre agora por meio da qual a temperatura é elevada a um nível útil. Em uma troca de calor terceiro, o calor é alimentado para dentro do circuito de aquecimento.
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| Modo de funcionamento de um sistema de recuperação de calor de águas residuais |
Uma particularidade de recuperação de calor a partir de águas residuais
existe em que este é um componente de um sistema de aquecimento
híbrido: a bomba de calor fornece a procura de carga de base; uma
caldeira convencional é utilizada adicionalmente para a procura de carga
de pico. Uma outra particularidade reside na possibilidade de utilização de WHRSs para o ar condicionado de quartos. Nesse caso, a troca de calor opera na direcção inversa, isto é, o calor quarto excedente é transferido para águas residuais.
Influência de permutadores de calor no sistema de esgoto
IKT examinou a "recuperação de calor dos sistemas de esgoto" no âmbito
do projeto de pesquisa ea influência de trocadores de calor no esgoto. Os investigadores orientavam-se para os trocadores de calor e do sistema Rabtherm ® instalado em Leverkusen, Alemanha.
Estes trocadores de calor constituída de não-oxidação de aço inoxidável
são incorporados em um esgoto a seco o tempo e ter contato direto com
águas residuais.
Investigações que rendeu efeitos negativos sobre a tensão de fuga ou a
durabilidade dificilmente são esperados, assim como restrições de
durabilidade através de corrosão ser esperado.
Também limpezas de esgotos não permitir alterações que podem ser
esperados, que têm uma influência negativa sobre a durabilidade de
elementos de trocadores de calor.
Condições de uso razoável de WHRSs foram mapeados e, em seguida, documentada em um catálogo de exigência.
Tornou-se evidente que para a utilização razoável do calor das águas
residuais, notáveis restrições técnicas e econômicas devem ser
observados. Os requisitos técnicos são baseados em características do sistema de esgoto.
Se os critérios seguintes é preenchido, em seguida, seções sistema
adequado de esgoto podem ser identificados para recuperação de calor:
• Mínimo de seção transversal> DN 800 (canal acessível)
• Drenagem seco tempo médio> 12 a 15 l / s
• Gradiente Mínimo
• Material e condição do canal
• Não há restrições das reservas obrigatórias hidráulicos
• Canais que são tão simples quanto possível, com um comprimento de até 200 m
• Acessibilidade para a fase de construção e operação
• Exclusão de aquém da temperatura mínima de funcionamento para os sistemas de tratamento de águas residuais.
Com base no tamanho das redes, secções do sistema de esgoto pode ser
encontrado que preenchem restrições técnicas e são, assim,
fundamentalmente disponível para a recuperação de calor a partir de
águas residuais.
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| O trocador de calor no sistema de esgoto |
Comercialização de calor proveniente de água residuária
Além da recuperação, a comercialização da energia térmica tem um papel central. Portanto, as restrições económicas também para a utilização de WHRSs estão a ser observado. Locais adequados para a comercialização de calor a partir WHRSs são caracterizados pelo facto de:
• A uma distância máxima de 200m do local de recuperação de calor uma demanda de consumo de 150 kW de calor mínimo pode ser servido
• Os WHRS é possivelmente usado continuamente em plena capacidade (venda de energia de calor no inverno e ar-condicionado de energia no verão)
• O cronograma de investimentos na construção de novo canal ou o restabelecimento do fornecimento de energia e sistema de aquecimento coincidem.
Se esses pré-requisitos são cumpridos, as vantagens económicas de um WHRS pode vir para o efeito.
No entanto, um passo adicional é necessária para a realização de um
WHRS: os participantes devem ser submetidos a uma relação voluntário e
durável cooperativa.
Participantes envolvidos são operadores de canais de rede e
fornecedores de energia do lado da oferta e proprietários de imóveis do
lado da procura.
Dentro deste grupo, a cooperação pode funcionar se todas as despesas
(de investimento e overhead) pode ser coberta e, além disso, o lucro
pode ser de recolher os rendimentos da comercialização da energia
térmica.
Nesse caso, a energia térmica deve ser oferecido a preços competitivos
de modo que o calor do esgoto também se torna interessante para o lado
da procura.
A rentabilidade é o critério econômico fundamental na comercialização de calor de águas residuais.
A WHRS rentáveis existe se a energia térmica é oferecido a preços
competitivos e de as receitas e todo o investimento ocorrendo
sobrecarga, bem como as reivindicações de lucro do fornecedor (canal
operador de rede, fornecedor de energia) são servidos.
Potencial de recuperação de calor a partir de águas residuais na Renânia do Norte Vestfália (NRW)
Com a ajuda de permutadores de calor a cerca de 1,5 kWh por diferença
de temperatura pode ser recuperado a partir de 1.000 litros de águas
residuais. A capacidade de produção por metro de trocador de calor é cerca de 2,5 kW.
Assim, um sistema com um máximo de 200 m de comprimento permutador de
calor apresenta a capacidade de saída de aproximadamente 500 kW.
Apesar de considerar restrições técnicas e econômicas, o IKT tem aproximadamente calculado o potencial para a recuperação e comercialização de calor do esgoto para o Estado de NRW. Um potencial anual existe há cerca de 50 WHRSs com uma capacidade de produção total de 25 megawatts no km aproximadamente 87.000 do sistema de esgoto longa na Renânia do Norte Vestfália.
Além disso, um aumento da competitividade WHRS é de se esperar com o aumento dos preços do petróleo porque em WHRSs energia primária só é exigido para alcance relativamente pequeno. No final, os efeitos de aprendizagem também pode encontrar expressão positiva na economia durante a ereção e operação de WHRSs.
Desafios para o calor de águas residuais aproveitamento
A fim de ser capaz de usar o calor a partir das águas residuais, em
primeiro lugar uma selecção cuidadosa de locais adequados deve ocorrer
com base nos critérios acima ilustrado.
Para as localizações seleccionadas, a rentabilidade de se esperar deve
ser determinado com base nos cálculos económicas em um caso individual. Em caso de resultado positivo, os pré-requisitos básicos são cumpridos para a cooperação dos participantes envolvidos.
Locais adequados são fundamentalmente disponíveis, no entanto, eles não
são conhecidos por nem os operadores de rede de canais nem para os
fornecedores de energia.
Além disso, existem assimetrias de informação indicando que os
fornecedores de energia, pouco sabemos sobre as águas residuais e as
quantidades de energia à disposição no sistema de esgoto.
Além disso, não é bem conhecida para os fornecedores de energia quando
secções de canal são restauradas e onde as secções de canal são,
geralmente, que preenchem os pré-requisitos técnicos para a recuperação
de calor a partir de águas residuais.
Para fonte de calor de águas residuais a serem desenvolvidas e
aproveitadas de forma sistemática, em seguida, as assimetrias de
informação devem ser desmantelados. Isto pode ocorrer nas etapas seguintes idealizadas:
- • Os operadores de rede divulgar os locais para os quais os requisitos técnicos sejam cumpridas para a recuperação de calor a partir de águas residuais
- • Os fornecedores de energia realizar uma avaliação dos locais no que diz respeito às possibilidades de marketing
- • Para locais potencialmente adequadas, um cálculo de viabilidade econômica é realizado
- • Operadores de rede de canais e fornecedores de energia chegar a acordo sobre um regulamento vinculativo sobre a distribuição do lucro, bem como das tarefas e obrigações para a construção e operação do WHRSs.
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| Figura 4: Heat exchanger elementos Rabtherm ® em um esgoto |
Benefícios para os operadores de rede de canais
A recuperação de calor a partir de águas residuais pode ser vantajosa
para os operadores de rede de canais, porque a receita é obtida a partir
da disposição do sistema de esgoto para a recuperação de calor.
Nesse caso, no mínimo, os custos inerentes à utilização de águas
residuais de calor deve ser compensado incluindo as despesas adicionais
(por exemplo, inspeção aumentou e as despesas de limpeza).
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| Figura 5: Heat exchanger elementos Rabtherm ® |
A fim de proporcionar aos operadores de rede um incentivo para
compromisso com a recuperação de calor a partir de águas residuais,
devem, adicionalmente, participar nos lucros da comercialização de calor
de águas residuais.
Quanto à liberdade financeira de ação para dominar a tarefa de drenagem
pode ser melhorada desta forma, o benefício indireto também emerge para
o benefício da conservação da água.
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| Figura 6: elementos de trocadores de calor Rabtherm ® ainda não instalado |
Um outro aspecto interessante: o sistema de rede de esgoto é visto como um sistema de fornecimento de energia além da função de eliminação de águas residuais, o que não é muitas vezes visto pelo público. Se os serviços em todo o sistema de esgoto entram na consciência dos cidadãos mais fortemente através da recuperação de calor a partir de águas residuais, em seguida, propagandas de forma positiva para as atividades destes operadores de redes de canais.
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