Revolucionarno rješenje: Velegrad će domove grijati toplinom iz - kanalizacije! ‘Ima za čitav kvart‘

Tanki sloj snijega koji tijekom zime prekriva ulice Vancouvera mjestimice se otapa uz otvore kroz koje izlazi para. Radi se o pristupnim rupama koje vode do cijevi gradske kanalizacije koja zagrijava pločnike, piše BBC.

‘U kanalizacijskom sustavu ima dovoljno topline da doslovno zagrije čitavo susjedstvo. I upravo to radimo ovdje u False Creeku od 2010.‘, kaže Derek Pope, upravitelj odjela za energiju u toj četvrti grada Vancouvera u Kanadi.

Stanovnici False Creeka, nedavno obnovljene četvrti Vancouvera, energiju dobivaju iz prilično neobičnog obnovljivog izvora – otpadnih voda iz kanalizacije. Sve više gradova diljem svijeta iskorištava ovaj podzemni višak topline dok nastoje dekarbonizirati svoje energetske mreže.

6.210 stanova u četvrti False Creek griju se u potpunosti iz obnovljivih izvora energije, pri čemu najviše topline stiže iz kanalizacije.

Sve što ode u naše odvode završi kao otpadna voda – od onoga što bacimo u WC školjku, do onoga što izađe iz naših kupaonica i perilica rublja. Ta voda teče niz cijevi i na kraju završava u pročišćivaču otpadnih voda gdje se kemijski, biološki i mehanički čisti i obrađuje te ispušta u okoliš. Ali toplina koja se dobije u perilici posuđa ili tijekom tuširanja uglavnom se zaboravi jednom kad ode niz slivnik, objašnjava Pope. Tada završi u zemlji i kanalizacijskom sustavu i bježi kroz otvore i mjestimice otapa snijeg na ulici.

Učinkovitost preko 300 posto

Toplinu iz vode relativno je lako iskoristiti nakon što se nađe u kanalizacijskom sustavu – i ne, ta povratna toplina neće imati neugodan miris. Za usporedbu, toplina u zraku brzo izlazi kroz prozore, vrata i krovove. Osim toga, ima dosta tople otpadne vode s kojom se radi. Godine 2020. stručnjaci na londonskom Sveučilištu South Bank procijenili su da bi energija iz 16 milijardi litara otpadnih voda koliko se dnevno proizvede u Velikoj Britaniji, mogla, u teoriji, osigurati više od 20 Teravatsati (TWh) toplinske energije godišnje – dovoljno za grijanje prostora i toplu vodu za 1,6 milijuna domova. Procjenjuje se da u SAD-u Amerikanci svake godine izbace oko 350 TWh energije niz odvod – što je jednako grijanju 30 milijuna domova godišnje.

Energetski centar, smješten ispod vancouverskog mosta, nalazi se na vrhu postojeće kanalizacijske crpne stanice kako bi se toplina mogla uhvatiti prije nego što kanalizacijom stigne do postrojenja za pročišćavanje. Dizalice topline hlade toplu kanalizaciju koja ima temperaturu od oko 20 C i tu toplinu koriste za proizvodnju vode vruće i do 80 C, objašnjava Pope.

‘Ono što je stvarno nevjerojatno je da naš sustav povrata topline radi s učinkovitošću od preko 300 posto, tako da za svaku jedinicu električne energije koju uložimo u rad dizalice topline, dobivamo više od tri jedinice toplinske energije.‘ Kanalizacija je također konstantno topla pa dizalice topline nastavljaju učinkovito raditi čak i u hladnim zimskim danima kada je potražnja za toplinom najveća, osiguravajući tako stalni izvor obnovljive energije.

U Europskoj uniji su zgrade odgovorne za 40 posto potrošnje energije. Grijanje, hlađenje i topla voda čine 80 posto energije koju mi kao građani trošimo. U Vancouveru, objašnjava Pope, zgrade su odgovorne za više od 50 posto gradskih emisija stakleničkih plinova, jer je glavni način na koji grad grije svoje zgrade i proizvodi toplu vodu izgaranje prirodnog plina. ‘Dakle, iskorištavanje otpadne topline jedan je od alata kako da prekinemo ovisnost o fosilnom gorivima. Ovo je stvarno dobar način za smanjenje emisija na razini četvrti, posebno u gusto naseljenim područjima.‘

Prilika koju većina propušta

Iskorištavanje topline otpadnih voda je ‘prilika koju većina propušta‘, kaže Semida Silveira, profesorica sistemskog inženjeringa na Sveučilištu Cornell u SAD-u. ‘U svijetu ima puno topline koju jednostavno bacamo. Naš veliki problem je energetska neučinkovitost‘, objašnjava Silveira i dodaje da bi bolja energetska učinkovitost mogla riješiti polovicu zadanih ciljeva za smanjenje ugljika u SAD-u.

Energetska učinkovitost se zanemaruje jer je nevidljiva, dodaje Silveira. Ipak, Međunarodna agencija za energiju, globalni autoritet za energetski sektor, energetsku učinkovitost naziva ‘gorivom broj jedan‘ jer je to jednostavan i isplativ način za smanjenje potražnje i jačanje energetske sigurnosti. Višak topline je najveći neiskorišteni izvor energije na svijetu prema izvješću za 2023. koje je objavila globalna inženjerska tvrtka Danfoss. Izvješće naglašava kako bi višak topline proizveden u EU – a to je toplina oslobođena iz prometnih mreža, tvornica, podatkovnih centara, kanalizacijskih sustava i tako dalje – mogao osigurati grijanje za gotovo cijelu regiju ako se učinkovito iskoristi.

Višak topline unutar kanalizacijskog sustava uspješno se hvata i koristi u nekim gradovima i četvrtima, poput False Creeka.

Nakon što se toplina koja teče kroz kanalizacijske cijevi False Creeka povrati toplinskim pumpama, mreža cijevi duga nešto više od osam kilometara, distribuira toplinu natrag u 44 zgrade tog okruga. ‘U svakoj zgradi izmjenjivači topline prenose toplinu iz zatvorenog vodenog sustava u toplinski sustav zgrade i cijevi za toplu vodu u kući, a zatim hladna voda odlazi natrag u energanu‘, objašnjava Pope.

False Creek sada radi na proširenju sustava te će se kapacitet dizalice topline s 3 megavata (MW) povećati na više od 9 MW. ‘To je velika prekretnica za komunalno poduzeće‘, kaže Pope koji je primijetio pravu ‘eksploziju‘ ovakvih i sličnih sustava diljem regije Vancouvera, pri čemu mnogi koriste ili uskoro planiraju koristiti toplinu iz kanalizacije kao primarni izvor energije umjesto fosilnih goriva.

Otpadna toplina kao resurs

Kao dio akcijskog plana Vancouvera za suočavanje s izvanrednim klimatskim uvjetima, komunalna tvrtka False Creek Neighborhood Energy Utility, koji je u vlasništvu grada, planira potpuno prijeći na obnovljive izvore topline do 2030. Pope predviđa da će do tada većina sustava koristiti kombinaciju otpadne topline, skladištenja topline i drugih obnovljivih izvora energije kako bi se ispunili ciljevi dekarbonizacije.

Najveći izazov je nedostatak integriranog, naprednog urbanog planiranja, tvrdi Pope: ‘Moramo početi promatrati otpadnu toplinu kao resurs i pronaći načine da to uključimo u naše gradsko planiranje.‘

Iako priznaje da postoje dosta visoki početni troškovi, Pope objašnjava da će lokalna energetska jedinica u False Creeku nadoknaditi svoje izdatke. Stanovnici plaćaju komunalne naknade, a cijena energije s niskim udjelom ugljika relativno je niska. Nedavno proširenje djelomično je financirano bespovratnom pomoći za podupiranje projekata smanjenja emisija stakleničkih plinova. Pope želi da još više općina učini taj korak.

Ulaganje u infrastrukturu koja koristi ovaj oblik viška topline kao resurs ima financijskog smisla jer je pročišćavanje otpadnih voda energetski vrlo zahtjevan proces. Postrojenja za pročišćavanje vode troše oko 30-40 posto iznosa s računa za struju, prema izvješću iz 2017. Kongresne službe za istraživanje, instituta za istraživanje javnih politika sa sjedištem u SAD-u. Iskorištavanjem topline otpadnih voda, postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda mogla bi postati proizvođači energije, a ne potrošači energije. U danskom gradu Aarhusu, postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda Marselisborg proizvodi više energije nego što je potrebno za pročišćavanje i distribuciju vode za 200.000 ljudi koje opslužuje, oporabom otpadne topline i preradom otpadnog mulja za proizvodnju bioplina. Potencijal viška topline iz postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda u Danskoj, zemlji od 5,8 milijuna stanovnika, odgovara 600-700 MW, prema Danskom udruženju za vodu i otpadne vode. To je ekvivalent dvjema prilično velikim elektranama, što znači potencijal grijanja oko 20 posto kućanstava ugljično neutralnom toplinom koja se dobiva iz kanalizacije.

Silveira vjeruje kako je promjena na pomolu. ‘Urbanisti su uvijek razmišljali o korištenju zemljišta, prometu, funkcionalnosti, ali danas mnoge općine razmišljaju i u smislu energije‘, kaže ona. No ključna je dobro osmišljena politika. Silveira kaže da je za općine najvažnije pitanje hoće li uhvatiti toplinu iz kanalizacijske vode na lokalnoj razini (hvatanjem tople vode za tuširanje u zgradama, na primjer) ili na više centraliziranoj razini (nakon što kanalizacijska voda stigne do postrojenja za pročišćavanje). Dok vlasnici nekretnina možda žele povratiti višak topline unutar zgrada izravno kako bi smanjili svoje račune za energiju, postrojenja za pročišćavanje vode bi možda više voljela da do njih dođe više topline putem tople kanalizacije tako da ne moraju kupovati dodatnu toplinu. Postoji tehnologija za vlasnike kuća za hvatanje viška topline – na primjer, pare iz vrućeg tuša – koja se može vratiti natrag u vlastiti sustav grijanja doma. Međutim, to je skupo. ‘Ako želite riješiti problem, morat ćete uložiti, pa je pitanje tko će to platiti?‘, kaže Silveira.

U Švedskoj, hladnoj zemlji koja treba mnogo topline, sustavi daljinskog grijanja poput onoga u False Creeku uobičajeni su. U gusto naseljenim područjima oni su ‘fantastičan način za distribuciju otpadne topline‘ iz različitih izvora, uključujući kanalizaciju, kaže Silveira, koja je proučavala sustav povrata topline otpadnih voda u Stockholmu koji opskrbljuje toplinom oko 800.000 stanovnika. ‘Stockholmski sustav potpuno je pod zemljom, ništa se ne vidi i ne čuje, nema mirisa‘, objašnjava ona.

Kao i u Aarhusu, povrat topline otpadnih voda u Stockholmu proizvodi bioplin iz probavljenog mulja. Taj se bioplin koristi kao gorivo za autobuse u mreži gradskog javnog prijevoza. ‘Možete učiniti mnogo za poboljšanje cirkularnosti energije u gradu ako imate ova centralizirana rješenja‘, kaže Silveira i naglašava da je pionirski sustav poreza na ugljik u Švedskoj također bio ‘instrumentalan‘ jer je pružio poticaj sektoru grijanja da koristi otpadnu toplinu i odmakne se od fosilnih goriva.

Dakle, uspješno iskorištavanje viška topline iz kanalizacije nije samo tehnologija, kako objašnjava Silveira. Tu mora biti i političke odluke. ‘Političko ustrojstvo i propisi utječu na to u kojem će smjeru kretati donositelji odluka, a politička volja ovisi o tome što oni doživljavaju mogućim.‘

Ona objašnjava da su u Švedskoj centralizirana rješenja poput daljinskog grijanja dobro funkcionirala jer općine imaju ovlasti donositi takve dugoročne odluke.

Ali čak i u zemljama poput Ujedinjenog Kraljevstva gdje lokalna vijeća nemaju toliko utjecaja ili gdje urbana područja još nisu adekvatno pripremljena za daljinsko grijanje, toplina iz kanalizacije može se koristiti za rad postrojenja za pročišćavanje vode i opskrbu čistom vodom. ‘Ako postrojenja za pročišćavanje vode mogu interno koristiti tu energiju, to je velika stvar koju većina gradova može učiniti‘, kaže Silveira. Projekti ponovne upotrebe topline otpadnih voda već su u tijeku diljem svijeta, uključujući londonski Kingston-upon-Thames, Oslo u Norveškoj i Peking u Kini.

U False Creeku stanovnici te prednosti već itekako osjete. Bučne dizalice topline i kotlovska oprema rade unutar energetskog centra, pa se krovovi stambenih zgrada na kojima bi inače bila smještena infrastruktura za grijanje prenamjenjuju u zajedničke vrtove i zelene krovove. Održavanje je centralizirano, provode ga stručnjaci, a plaća ga lokalna energetska jedinica. Osim toga, korisnici su zaštićeni od nestabilnosti cijena goriva, kaže Pope. ‘Spajanjem na sustav koji radi s vrlo visokom učinkovitošću, zaštićeni ste od promjena cijena plina ili električne energije.‘

Pope se nada da će False Creek inspirirati druge općine da dekarboniziraju svoje toplinske mreže. ‘Lokalna smanjenja emisija su sjajna, no stvarni napredak možemo postići samo ako dijelimo s drugima informacije o tome što je uspjelo, a što nije, te im pomažemo da ulažu u energiju s niskim udjelom ugljika.‘