Tepelné čerpadlá a kúrenie rekreačných zariadení

Máme stále dojem, že mnohí z čitateľov nechápu princípy činnosti tepelných čerpadiel, hoci tepelné čerpadlo má doma prakticky každý z Vás. 

Nemôže preto zaškodiť keď si to v krátkosti vysvetlíme. 

Predovšetkým si musíme uvedomiť, že chlad a teplo nie sú dve protichodné veličiny. 

Chlad (zima, mráz) je len NEDOSTATOK tepla, rovnako ako tma je len nedostatok svetla. 

Keď nie je zdroj tepla, je v prostredí chlad. Chlad sa zmení na teplo dodaním potrebného množstva tepla. 

Teraz k vysvetleniu princípu tepelného čerpadla, ktoré máte všetci doma, aj keď o tom mnohí netušíte. Tými tepelnými čerpadlami sú chladnička a mraznička. Prípadne klimatizácia vo vašom aute, či byte.

Chladnička či mraznička sú tepelné čerpadlá vzduch-vzduch. Chladnička aj mraznička sú v princípe tepelne dobre odizolované skrine, v ktorých z uzavretého vnútra tepelné čerpadlo (kompresor) pomocou prchavej kvapaliny v uzavretom okruhu odoberá teplo z potravín, ktoré do nej vložíte, a to teplo potom vyžaruje cez tú zadnú mriežku vyžaruje do miestnosti. Určite viete, že keď chladnička alebo mrazák funguje, tá zadná mriežka (chladič) je teplá. To je to teplo, ktoré chladničkové tepelné čerpadlo odobralo zvnútra chladničky. 

Priemyselné tepelné čerpadlá na vykurovanie sú v princípe otočená chladnička. 

Z vonkajšieho prostredia odoberajú buď z vzduchu alebo vody teplo, ktoré potom vyžarujú dovnútra - do budov  -väčšinou do vody používanej na kúrenie vnútrajška. 

Oproti chladničkám z domácnosti je vo väčších tepelných čerpadlách len rozdiel v kompresore - väčšie tepelné čerpadlá nemajú elektromagnetický kompresor  ako je v chladničke, ale rotačný kompresor poháňaný elektromotorom, preto že výkonnejší kompresor chladničkového typu by bol neúmerne veľký a ťažký. 

Výhoda tepelného čerpadla je v tom, že má veľké výkonové číslo - takzvané COP. 

Výkonové číslo pri kompresorových tepelných čerpadlách systému vzduch - voda alebo voda-voda máva COP okolo 3,5 až 3,55.   

V preklade do bežného jazyka to znamená, že pri spotrebe elektriny v kompresore 1 kiloWatt zachytí (vyrobí) 3,5 kiloWattov tepla. 

Pokiaľ kúrite doma priamo elektrinou, pri spotrebe 1 kiloWattu elektriny , vyrobíte len maximálne 0,8 - 0,9 kiloWattu tepla, zvyšok elektriny zmizne - spotrebuje sa - v elektrickom odpore vyhrievacieho telesa.       

Teraz sa pozrieme na systémy kúrenia v hoteloch patriacim uhoľným baniam. 

V predchádzajúcich blogoch sme spomínali, že baníci dokážu myslieť , uvažovať a plánovať v oblasti obnoviteľných zdrojov energie oveľa akčnejšie, než mnohé skupiny zelených aktivistov. Baníci majú jednoducho náskok. 

Hotel Repiská v stredisku Jasná, bokom od zástupu iných hotelov. Foto z www.repiská.sk

Asi by ste očakávali, že horské hotely uhoľných baní budú asi vykurované uhlím, preto že nikto nedokáže uhlie kúpiť tak lacno ako jeho výrobcovia. 

To je však veľký omyl. 

Baníci až na drobné výnimky už dávno v hoteloch a chatách nekúria uhlím - už roky používajú k prírode šetrné obnoviteľné zdroje energie - tepelné čerpadlá všade tam, kde je to možné a účelné.  

Hotel Repiská v Demänovskej Doline

Od  kolaudácie v roku 1989 mal hotel Repiská zriadené kúrenie zemným plynom - nie uhlím. Uhlie z Hornej Nitry by bolo dovážať do Nízkych Tatier príliš komplikované a drahé, okrem toho aj neekologické. 

Aby hotel Repiská držal krok s dobou, bolo potrebné vybudovať v prízemí aj welness centrum. Lenže ohrievanie kvanta vody v bazéne kladie zvýšené nároky na kúrenie, a teda aj spotrebu paliva.  

Foto wellnesu z hotela Repiská z www.repiska.sk

 V roku 2013 HBP, a. s. Prievidza pristúpili k rekonštrukcii bazénovej haly a wellness centra hotela. Principiálna požiadavka bola, čo najjednoduchšie a najekonomickejšie zvýšiť produkciu tepla. V snahe znížiť nákladovosť vlastnej výroby tepla, teplej a úžitkovej (bazénovej) vody boli v rámci rekonštrukcie po dôkladnej tepelno-energetickej a ekonomickej súvahe – štúdia uskutočniteľnosti doplnené do kotolne 3 kusy tepelných čerpadiel „vzduch – voda“ tepelný výkon 25,00 kW, elektrický príkon 7,04 kW a výkonové číslo tepelných čerpadiel (COP) je teda 3,55. 

Tepelné čerpadlá sú schopné pracovať - dodávať teplo v hoteli až do -15 °C teploty vonkajšieho vzduchu,  ale ich účinnosť pod hodnotu 0 °C poklesu teploty vzduchu už rapídne klesá - zvyšuje sa spotreba elektriny. To však nie je problémom použitého typu čerpadiel, ale problém všeobecných princípov využívajúcich ako primárny zdroj atmosférický vzduch.

 

Tepelné čerpadlá sa plne osvedčili, zabezpečujú teplo, teplú a bazénovú vodu v plnom rozsahu od mája do septembra kalendárneho roka. 

Zjednodušene povedané - od mája do septembra- októbra je všetka voda v hoteli včítane bazénu ohrievaná vonkajším vzduchom pomocou tepelných čerpadiel. V zime sa kúri plynom. 

Tento systém funguje 7 rokov. 

  

Hotel Barbora vo Vyšnej Boci

funguje na polročnom vykurovaní pomocou tepelných čerpadiel ešte dlhšie než Hotel Repiská. 

V roku 2012 v rámci rekonštrukcie kotolne prešli z dovtedy používaného koksu na kotly na drevné peletky. 

Už vtedy boli inštalované 2 tepelné čerpadlá rady „vzduch – voda“ s cieľom zabezpečiť výrobu teplej vody pre hotel v období „máj – september“ kalendárneho roka. 

V tomto období sa v zásade klasická kotolňa spaľujúca peletky nepoužíva.

 Sú to analogické „stroje“ ako v prípade hotela Repiská. Obdobne aj penzión Barborka je z časti vykurovaný tepelným čerpadlom „vzduch – voda“. 

Hotel Barbora vo Vyšnej Boci s ekologickým vykurovaním. foto z www.hotelbarbora.sk

Čiže systém využívania obnoviteľných zdrojov energie na výrobu tepla na Barbore a Barborke funguje už ôsmy rok. 

Štát spustil podporu kúrenia tepelnými čerpadlami len minulý rok, čo je asi tak všetko, čo sme k tomu chceli povedať.

 Baníci majú vo využívaní Obnoviteľných zdrojoch energie aj vo svojich rekreačných zariadeniach náskok v praxi ich využívania oproti ostatným  takmer 10 rokov.  

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Podklady a informácie:
príslušné oddelenia HBP a.s.

Nízkoteplotná geotermálna energia na Hornej Nitre

Pred pár rokmi bola v rámci prípravy na transformáciu Hornej Nitry riešená téma náhrady výroby elektrickej energie, keď sa ťažba uhlia na Hornej Nitre ukončí.

Spolok nezainteresovaných gúgličov pri Európskej Komisii (pod názvom JRC) vtedy navrhoval, že elektrická energia na Hornej Nitre by sa údajne kľudne mohla vyrábať z geotermálnej energie.

V článku  https://baneatermalnavoda.blogspot.com/2018/02/mokre-sny-o-suchom-geotermali-na-hornej.html

sme vysvetlili prečo je to všetko "výskumníctvo JRC" iba také "gúgličské snenie" s otvorenými očami. Spoločné Výskumné Centrum robilo iba rešerše a syntézu poznatkov z internetu, lenže to nie je výskum - to je úroveň seminárnej práce študenta druhého ročníka gymnázia.

Samozrejme , že ako všade na svete, aj na Hornej Nitre geotermálnu energiu máme.
Väčšina tejto energie je ale nízkoteplotná - to znamená do 20 stupňov Celzia, maximálne niekoľko hlbokých vrtov je tu stredne teplotných teda do 70 stupňov Celzia.

O vysokoteplotnom geotermáli vo veľkých hĺbkach pod Hornonitrianskou kotlinou predbežne nemôže byť ani reči - preto že hĺbky nad 2500 metrov od povrchu v tejto oblasti vôbec nie sú preskúmané.
Kým niekto za drahé peniaze nenavŕta takéto vrty (3 km vrt = 5-7 miliónov € za kus) , nevieme o charaktere, povahe a zložení geotermálnej energie či termálnej vody v hlbokých štruktúrach vôbec nič. Každý kto tvrdí opak, tára do vetra. Vody z takýchto hlbokých vrtov bývajú veľmi často silne mineralizované - a kvôli tomu je problematické ich využívať na energetické účely - kvôli drahej úprave takýchto vôd a nutnosti ich reinjektáže späť do veľkých hĺbok

To čo už vieme je to, že hypotetické mapy teplotného toku v horninách z nedávnej minulosti sa pri najnovších vrtoch vôbec nepotvrdili - preložené do hovorovej reči to znamená, že hlboko pod zemou to vyzerá tak, že všetko je inak ako hádali geológovia, a voda z hĺbky viac ako dva kilometre je výrazne menej teplejšia, ako sa pôvodne uvažovalo.

Ak by napríklad mesto Prievidza dúfalo, že si navŕta geotermálny vrt do hĺbky povedzme  tritisíc metrov, kde sa očakávala podľa doterajších poznatkov teplota vody okolo 100 - 130 stupňov Celzia, tak z toho nič nebude, preto že v trojkilometrovej hĺbke pod mestom je len nejakých 65 stupňov Celzia teplá skala. Žiadny bod varu - znamená žiadna para a teda žiadna výroba elektriny.

Preto sa na Hornej Nitre treba orientovať skôr na energetiku z nízko teplotných vôd. Pod energetikou máme na mysli získavanie tepelnej energie, nie výrobu elektriny.
Momentálne máme na Hornej Nitre tri zdroje nízko teplotných vôd - všetky tri sú takzvané banské vody, vytekajúce z aktívnych alebo už odstavených baní na uhlie a lignit.

Z Bane Handlová vyteká 60 - 100 litrov nízko mineralizovanej banskej vody za sekundu teplej 15 - 17 stupňov Celzia , čo je teplo zhruba 7 MW. Z toho sa 2  - 2,5 Megawattu za hodinu využíva na kúrenie Rybej farmy, ktorej princípy sme spomínali v článkoch

https://baneaekologia.blogspot.com/2020/04/ako-funguje-rybia-farma-ii.html

https://baneaekologia.blogspot.com/2020/04/ako-funguje-rybia-farma-kde-berie.html
Zostáva ešte 2/3 tepelnej kapacity Handlovskej banskej vody, ktorá zatiaľ nie je využívaná - teda cca. 5 Megawattov za hodinu.

Z tejto štôlne na historickej fotke vyteká z Bane Handlová zmienených 100 litrov za sekundu banskej vody

Z Bane Cígeľ rovnako vyteká 80 - 100 litrov za sekundu nízko mineralizovanej vlažnej vody, ktorú priebežne ohrievajú na teplotu 16 - 18 stupňov Celzia stovky miliárd ton hornín západnej časti Pohoria Vtáčnik. To takisto predstavuje 7 - 8 Megawattov tepla za hodinu, nezávislých od ročnej doby alebo počasia. Táto teplota vody ešte zatiaľ nie je využívaná, ale chystá sa už projekt, ako ju  využívať na kúrenie domov a priemyselných prevádzok za ceny ktoré sú nižšie ako cena tepla z uhlia Elektrárne Nováky

Z Bane Nováky je tak isto čerpané na povrch 80 - 100 litrov za sekundu nízko mineralizovanej banskej vody teplej 16 - 18 stupňov Celzia, čo predstavuje ďalších 7-8 Megawattov tepla, z ktorého sa reálne využíva nejaké 2 Megawatty na ohrev vzduchu v bani počas zimných mesiacov a na pestovanie zeleniny. Zvyšok tepla ešte stále odteká do povrchových tokov.

Aj z Bane Nováky je na povrch čerpaná vlažná banská voda v objeme 100 litrov za sekundu

Summa sumárum  z baní na Hornej Nitre vyteká teda teplá voda s energiou 20 - 22 Megawattov, z ktorých sa zatiaľ zachytáva a využíva do 5 Megawattov za hodinu.  

Takáto je realita Hornonitrianskych nízkoteplotných zdrojov, ktorým baníci aktuálne hľadajú ďalšie zmysluplné využitie.

Na výrobu elektriny v takejto realite rýchlo zabudnite, to čo sa dnes naozaj cení, je prakticky večný zdroj tepla. Elektrina sa dá vyrábať aj inak, za lacnejší peniaz

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Zdroj informácii:

údaje z oddelenia OMG spoločnosti HBP a.s.