Potenciál energetických úspor na čistírnách lze definovat následujícími způsoby:
• optimalizace přístrojového vybavení na čistírně,
• recyklace tepelné energie,
• získávání energie z biomasy,
• využití obnovitelné energie.
Optimalizace přístrojového vybavení na čistírně
Optimalizace přístrojového vybavení zpravidla vyžaduje provedení energetického auditu na čistírně. V mnoha provozech je měřena spotřeba elektrické energie, nicméně s daty se nepracuje a shromažďují se data pouze proto, aby byla. Data a jejich vyhodnocení jsou nesmírně důležité pro kontrolu systému (spotřeba elektrické energie) a v předcházení
mnoha haváriím (např. pokud vidíme zvýšenou spotřebu, je něco v nepořádku a můžeme hledat příčinu). Po provedení energetického auditu následují zpravidla následující kroky:
• analýza výměny spotřebičů za spotřebiče se stejným výkonem, ale nižší spotřebou energie, kdy se soustřeďujeme především na čerpací stanici a dodávku vzduchu. Řešením je pak nahrazení stávajících přístrojů nízkoenergetickými spotřebiči;
• optimalizace řízení procesu – opět se soustřeďujeme především na čerpací stanici a dodávku vzduchu. S výhodou lze použít jednoduché modelovací systémy a na základě těchto dat upravit chod jednotlivých spotřebičů dle skutečné potřeby výkonu, například pomocí frekvenčních měničů, popřípadě výměnou zastaralých spotřebičů za spotřebiče s vyšší účinností.
Posouzení „životního cyklu zařízení“
Pro čerpadlo o diskontinuálním chodu a výkonu 14 kW tvoří investiční náklady 40 % po pětiletém provozu při 1000 provozních hodinách za rok a po 10 letech tvoří tyto náklady pouze 25 %. Přirozeně nejvyšší částku tvoří spotřeba energie, která je 50 % nákladů po pěti letech a 63 % nákladů po 10 letech. Srovnání i s čerpadlem s kontinuálním chodem je znázorněno na obrázku níže.
Recyklace tepelné energie
Zařízení na recyklaci tepelné energie sestávají ze dvou částí: tepelného výměníku a tepelného čerpadla. Výměník se umisťuje přímo do kanalizace a získává energii (teplo) z ní. Obecně lze identifikovat tři místa na kanalizaci, kde lze recyklaci tepla provádět:
• recyklace tepla v přívodní kanalizaci před čistírnou,
• recyklace tepla na odtoku z čistíren odpadních vod,
• recyklace tepla uvnitř budov.
Teplota odpadní vody je poměrně vysoká a výhodou je, že spotřebitelé tepla jsou zpravidla poblíž.
Místa odběru tepelné energie z odpadních vod
Teplo lze odbírat na odtoku z budovy, v kanalizační síti nebo na (za) ČOV. Každé z míst má své specifické podmínky a omezení. Odběr na odtoku z objektu či přímo v budově je u většiny staveb omezen nerovnoměrným a přerušovaným průtokem. Vhodné využití je tudíž omezeno na objekty s vyšším množstvím odpadní vody, jejíž odtok je v době provozu nepřerušovaný. Jedná se například potravinářské nebo jiné průmyslové provozy, aquaparky, léčebná zařízení. V mnoha případech realizovaných v posledních letech je již využití tepla z odpadní nebo technologické vody realizováno (v jednodušších případech jen předáním energie přes stěny výměníků).
Oproti tomu se získáváním tepla z odpadní vody ve vhodných místech trasy kanalizační sítě nebo na (za) ČOV zatím moc zkušeností v ČR není a vychází se ze zkušenosti v zahraničí, kde jsou instalace i 20 let.
a. odtok z budovy b. kanalizační stoka c. odtok z ČOV
Obr.1 Lokalizace míst pro možnost odběru tepelné energie z odpadní vody a možný způsob využití tepla pomocí tepelného čerpadla (vytápění, předehřev teplé vody).
Odběr energie z odpadní vody na/za ČOV může být u velikostně odpovídajících čistíren relativně bezproblémový ve vztahu k průtoku. Při odběru na přítoku a vysokém průtoku odpadní vody se ochlazení vody pohybuje pouze v řádu 1K a nemá tak výraznější vliv na technologii čistění. Ochlazení vody za ČOV je pozitivní ve vztahu k tokům, do kterých je voda po procesu čištění odváděna. I na ČOV lze umístit místo odběru tepla do hlavní trasy nebo bypassu. Vzhledem k umístění ČOV ve vztahu k zástavbě jsou potencionální odběratelé tepla obvykle ve větší vzdálenosti. Areál ČOV mívá stavební objekt, jež je v zimním období vytápěn. První nejjednodušší aplikací by mohlo být nasazení technologie právě za tímto účelem v kombinaci s přípravou TV.
Získávání energie z biomasy
Biomasa a její úprava - dezintegrace kalu
V současné době je přebytečný kal z čistíren odpadních vod považován za odpad, ačkoliv je velice slibným zdrojem energie. Z energetického hlediska lze využít např. palivový potenciál kalu po jeho vysušení, kdy může nahradit fosilní zdroje. Energetický potenciál kalu závisí na jeho složení a na množství vlhkosti v něm obsažené a studie ukazují, že lze touto cestou uspořit 30–40 % spotřebované energie na čistírnách odpadních vod. Vysušený kal má energetický potenciál téměř 13 MJ.
