Elektrina z tepla, ktoré továrne vypúšťajú do vzduchu + test

Obsah

• Energia uniká oknom
• Prečo je nízkoteplotné teplo problém
• Nápad zo Švédska
• Plyn, ktorý dýcha
• Bez turbín a od 50 °C
• Od testov k produktu
• Oceľ, vodík a papier
• Dátové centrá v pozornosti
• Čo si z toho môžu študenti odniesť
• Zhrnutie
• Päť otázok: dokážeš zachytiť unikajúce teplo? (test)

⇑Energia uniká oknom

Európa chce do roku 2050 dosiahnuť nulové čisté emisie. Smer sa zdá jasný: menej fosílnych palív, viac slnka a vetra. Ťažba uhlia naďalej klesá, zatiaľ čo solárna a veterná energia zaberajú v energetickom mixe čoraz dôležitejšie miesto.

Existuje však problém, o ktorom sa hovorí menej často ako o paneloch a veterných turbínach. Približne 70 % vyrobenej energie sa zmarí ako teplo, ktoré jednoducho skončí v atmosfére. Nejde o abstraktnú stratu: ovplyvňuje uhlíkovú stopu a náklady energeticky náročného priemyslu a navyše otepľuje okolie.

⇑Prečo je nízkoteplotné teplo problém

Závody môžu odpadové teplo spätne získavať, ale nie vždy to dáva ekonomický zmysel. Keď je teplo nízkej kvality, teda pod 100 °C, takéto riešenia sa zvyčajne nevyplácajú.

Výsledok? Energia, ktorá už bola vyrobená, sa zbytočne stráca.

⇑Nápad zo Švédska

Tohto problému sa ujala švédska firma ZIGRID. Projekt sa volá ZiGrid Technology a jeho anglický názov dobre vystihuje ambíciu: Shifting Waste Heat from Problem to Power, zhruba povedané presunúť odpadové teplo z kategórie problému do kategórie energie.

Odkiaľ sa téma vzala? Koordinátor projektu Lars Birging poukazuje na skúsenosti vlastného tímu: „Jeden z našich zakladateľov hlboko rozumel problematike zvyškového tepla z výrobného priemyslu.“ Ďalší výskum a návštevy v iných odvetviach ukázali, že odpadové teplo je vážnym problémom, a nie kuriozitou jedného sektora.

⇑Plyn, ktorý dýcha

Princíp sa dá vysvetliť bez vzorcov. Technológia odoberá zvyškové teplo s teplotou 50 – 80 °C a využíva ho na ohrev a rozpínanie plynu. Látka sa cyklicky rozpína a sťahuje, trochu ako pľúca, ktoré stále nasávajú a vypúšťajú vzduch.

„Silu tohto cyklického pohybu využívame prostredníctvom hydrauliky, ktorá poháňa generátor vyrábajúci elektrinu,“ vysvetľuje Birging.

⇑Bez turbín a od 50 °C

Najzaujímavejšie je to, čo tento systém nemá. „Túto technológiu robí jedinečnou to, že nepoužíva turbíny,“ zdôrazňuje koordinátor. Podľa jej tvorcov si práve preto zariadenie udržiava vyššiu účinnosť pri nízkych teplotách a môže fungovať už od 50 °C.

Oplatí sa dať dokopy čísla, ktoré sa v tomto príbehu objavujú:

• asi 70 % – podiel vyrobenej energie, ktorý uniká do atmosféry ako teplo,
• pod 100 °C – pri takto chladnom teple sa jeho spätné získavanie zvyčajne nevypláca,
• 50 – 80 °C – rozsah zvyškového tepla, s ktorým pracuje technológia firmy ZIGRID,
• 50 °C – teplota, od ktorej už systém môže fungovať.

⇑Od testov k produktu

Projekt získal podporu Európskej rady pre inovácie (EIC). Cieľom bolo pripraviť technológiu na trh a firma pritom analyzovala, kde ju môže predávať. Celkové náklady projektu boli 4 147 365 EUR, z toho príspevok EÚ bol 2 499 999 EUR. Práce prebiehali od 1. marca 2024 do 31. augusta 2026.

„Zámerom bolo posunúť nás od testovania u zákazníkov k optimalizácii a zabezpečeniu kvality nášho produktu,“ hovorí Birging. Aby sa to podarilo, vznikol technický tím, ktorý sa zaoberal problémami pri zväčšovaní mierky.

⇑Oceľ, vodík a papier

Konfigurácie rôznych veľkostí sa testovali v oceliarskom priemysle. Výsledky sa porovnávali s výsledkami výrobcov vodíka a papierenského a celulózového priemyslu.

Nie všetko išlo hladko. „Na jednom z pilotných pracovísk sme museli riešiť náročnejšie teploty, než sme očakávali, ale pomohlo nám to vo vývoji,“ priznáva Birging. Tím určil kľúčové oblasti na vylepšenie a výsledky pretavil do technického plánu prác, ktorý zodpovedá obchodnému plánu.

⇑Dátové centrá v pozornosti

Kde by táto technológia mohla byť najužitočnejšia? Tím poukazuje na dátové centrá, ktoré vytvárajú veľké množstvo tepla. „Tie do nášho riešenia veľmi dobre zapadajú a stali sa naším najstrategickejším segmentom,“ hovorí Birging. Firma považuje tento segment za strategicky najdôležitejší.

Ďalšími krokmi sú certifikácia, rozšírenie výrobnej kapacity a uzatváranie dohôd so zákazníkmi, medzi ktorých patria výrobcovia vodíka a dátové centrá. Celé úsilie má podporiť energetické a klimatické ciele EÚ.

⇑Čo si z toho môžu študenti odniesť

Tento príbeh ukazuje, že energetická transformácia nie sú len nové veterné farmy a strechy plné panelov. Rovnako dôležitá je otázka, čo robiť s energiou, ktorá už bola vyrobená a práve teraz uniká. Pre študentov energetiky, strojárstva alebo environmentálneho inžinierstva je to dobrý príklad toho, ako sa jednoduchá fyzika, plyn, ktorý sa rozpína a sťahuje, môže premeniť na produkt s obchodným plánom, testami v oceliarni a zoznamom zákazníkov. A pre budúcich informatikov je tu zaujímavosť: teplo zo serverovne, dnes nepríjemný odpad, je pre túto firmu surovinou.

⇑Zhrnutie

V projekte ZiGrid Technology vyvíja švédska firma ZIGRID systém, ktorý mení odpadové teplo s teplotou 50 – 80 °C na elektrinu, a to bez turbín, vďaka cyklicky sa rozpínajúcemu a sťahujúcemu plynu a hydraulickému systému. Technológia bola testovaná v oceliarskom priemysle a firma teraz mieri na certifikáciu, vyššiu produkciu a zákazníkov, ako sú dátové centrá a výrobcovia vodíka.

⇑Päť otázok: dokážeš zachytiť unikajúce teplo? (test)