Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Tunely metra či důlní šachty jako nový zdroj tepla

Vědci Švýcarského federálního technologického institutu v Lausanne (EPFL) sledovali, jak je to s teplem v tunelech metra. Vytvořili počítačový model, s jehož pomocí mohou přesně určit tepelné poměry v prostředí daného tunelu. Jeho použitím pak spočítali, kolik energie by mohlo Lausanne ušetřit tím, že by budoucí linku metra M3 vybavilo geotermálním systémem rekuperace tepla.


© Fotolia.com

K přenosu tepla dochází v železničních tunelech různými způsoby. Okolní vzduch se zahřívá, když vlaky brzdí nebo akcelerují, vzduch v tunelu se ohřívá i teplem vyzařujícím ze země a ze samotných souprav. Vědci z laboratoře půdní mechaniky EPFL (LMS) jako první spočítali koeficient přenosu tepla v tunelech konvekcí. Tým badatelů pak vyzkoušel svůj model na budoucí lince metra M3 v Lausanne. Výzkum ukázal, že instalace systému zpětného získávání tepla podél 50 až 60% plánované trasy, nebo 60 000 metrů čtverečních povrchu tunelu pokryje potřeby vytápění 1500 standardních bytů s plochou 80 m2. Systém umožňuje také skladování tepla. Při náhradě vytápění zemním plynem by přechod na teplo z metra v Lausanne významně snížil emise CO2.

Přebytečné teplo nebo chlad z tunelů metra se zatím vypouští na povrch. Charakteristický teplý proud vlhkého vzduchu lze často cítit právě u vstupů do podzemní dráhy. Systém získávání tepla funguje podobně jako lednice. Uvnitř betonových stěn cirkuluje v zapuštěných plastových trubkách teplonosná tekutina nebo jen voda. V zimě by se do potrubí čerpala studená voda z povrchu, aby se ohřála, a v létě naopak, aby se ochladila. Navržený systém s tepelným čerpadlem by měl být levný a energeticky úsporný s životností až 100 let, přičemž výměnu tepelných čerpadel by bylo potřeba provádět každých 20 až 25 let.

Teplo z tunelu by dokázalo pokrýt skoro 80% potřeby vytápění místních bytů po celou zimu, přičemž zbývající pětina energie by měla přednostně pocházet z jiných obnovitelných nebo alternativních zdrojů. Tunely by měly fungovat jako vysoce spolehlivé celoroční topné a klimatizační systémy. Technologie „energetických tunelů“ je vyspělá a mohla by být nasazena v širším měřítku. To potvrzuje další zpráva, která se v médiích objevila na konci letošního srpna.

V londýnském městském obvodě Islington vzniká inovativní projekt, který využije k tepelnému zásobování budov vedle plynové kogenerace i odpadní teplo z provozu metra. Cestující ocení nižší teploty v často přehřátém metru, odběratelé v blízkém okolí levný zdroj tepla a všichni pak nízkoemisní zdroj vytápění. Northern Line, která je nejstarší tratí hloubeného metra na světě, si tak může připsat další zajímavost. Nízkopotencionální teplo, které z metra stoupá ventilační šachtou nad opuštěnou stanicí City Road, tepelné čerpadlo transformuje do formy vhodné pro vytápění a ohřev vody. Londýn se touto formou snaží rozšiřovat síť centrálního vytápění, která nabývá na významu při snižování uhlíkové stopy.

Podle propočtů The Greater London Authority (GLA) by v současnosti pokrylo odpadní teplo až 38% spotřeby tepla pro vytápění v Londýně. S budoucím rozvojem centrálního vytápění by pak do roku 2050 mohlo být až 63% energetických potřeb pro vytápění pokryto teplem z kogeneračních jednotek a rekuperace tepla. „Tepelná čerpadla využívající průmyslové odpadní zdroje tepla jsou energeticky účinnější než kogenerační jednotky spalující zemní plyn. S rostoucím využíváním obnovitelných zdrojů energie budou velká tepelná čerpadla připojená k systémům dálkového vytápění hrát významnou roli v budoucím vytápění měst ve Velké Británii,“ říká Lucy Padfield, ředitelka pro centrální zásobování teplem ve společnosti Ramboll.

Ředitel Asociace pro decentralizovanou energii Tim Rotheray také vidí velký potenciál právě ve využívání lokálního odpadního tepla k vytápění domácností v dané oblasti. Teplo, které se dá k vytápění následně využít, obecně vzniká prakticky v jakékoli výrobě, v těžkém průmyslu či třeba v provozech, které mají chladicí systémy. Klíčem je toto teplo využít s co nejnižšími ztrátami, což znamená co nejlokálněji. Výzvou je pak také „uložení“ tepla v době, kdy není potřeba.

Dosud obvykle nevyužitým zdrojem tepla jsou zásoby teplé vody uložené v dnes již nevyužívaných hlubinných dolech. Doly představují dobře odizolovaná a rozměrná úložiště, kam přes léto může putovat teplo z chladicích systémů a těžkého průmyslu, které pomalu ohřívá uloženou vodu. Během zimy je pak voda čerpána na povrch a teplo z ní je „extrahováno“ do tepelného výměníku. Skrze tepelné čerpadlo pak teplo putuje tepelnými soustavami do domácností a kanceláří, kde je využíváno k vytápění a ohřevu vody.

Takto uloženou geotermální energii chce využívat například město Stoke-on-Trent, které plánuje teplem uloženým ve vodě hluboko pod zemí ohřívat vodu putující do topných systémů. Projekt by měl zahájit vytápění již od příští zimy a městu Stoke má pomoci ročně snížit uhlíkové emise o 12 000 tun. Podobné plány mají také inženýři ve skotském Edinburgu.

P.S. Byli to právě severoangličtí horníci ze Stoke-on-Trent, kdo po vypálení Lidic nacisty zorganizoval celonárodní sbírku na obnovu zničené vesnice.

Nahlédněte do celého čísla časopisu 3T.

TEPLÁRENSKÉ SDRUŽENÍ České republiky
logo TEPLÁRENSKÉ SDRUŽENÍ České republiky

Zájmové sdružení právnických osob, jejichž činnost souvisí s problematikou výroby, rozvodu a spotřeby tepla, výrobou a montáží technologií pro teplárenství a projektování zařízení pro zásobování teplem. Členové Teplárenského sdružení ČR vyrábějí více než ...