Eesti teadlased pakkusid välja kaugkütte taaskasutuse: soojuse saab saata «uuele ringile»

Foto: Foto-Rabe / Pixabay

• Teadlased pakuvad välja uue energiatõhususe tõstmise viisi.
• Eestile sobib madala temperatuuriga kaugküte väga hästi.
• Teadusartikkel energiakaskaadidest äratas suurt huvi nii Eestis kui välismaal.

Ühe prügi on teise varandus, kõlab ringmajanduse üks lööklausetest. Materjali uuesti ringlusselaskmine utiliseerimise asemel on praegu päevakorral, eriti just piiratud ressursside ja kliimamuutuse valguses. Kuidas aga saab rakendada ringmajanduse põhimõtteid energeetikas? Sellele leidsid Eesti teadlased omapärase lahenduse.

Ühe jätkusuutliku tehnoloogiana on võimalik kasutada energiakaskaade, mille abil saab tõsta kaugküttesüsteemi energiatõhusust ja pakkuda sooja aina rohkematele hoonetele. Kuidas see täpsemalt käib, selgitab lahti Tallinna Tehnikaülikooli «Nutikate kaugküttelahenduste ja kasvuhoonegaaside emissioonide keskkonnamõju integreeritud hindamise» uurimisrühma juht professor Anna Volkova.

Sama veega uuele ringile

Energiakaskaadid on tehniline lahendus, mis seob omavahel erineva temperatuuriga kaugküttevõrgud.

Näiteks kui harilikult on kaugküttevõrkudes pealevoolu temperatuur 80–100 °C, olenevalt kaugküttevõrgu suurusest ja hoonete temperatuurivajadusest, ja tagasivoolu temperatuur jääb talvel vahemikku 50–60 °C, siis tavalises ilma energiakaskaadideta võrgus voolab see vesi uuesti katlamajja või koostootmisjaama, et see uuesti üles soojendada.

Tänapäevastes kõrgema energiatõhususega majades, kus kasutatakse ruumide kütmiseks moodsamaid lahendusi, nagu põrandakütet, saab aga kasutada kütmiseks palju madalama temperatuuriga soojuskandjat. Näiteks sobiks sellistesse kohtadesse hästi pealevool temperatuuriga 55–60 °C. Kui selliseid energiatõhusaid, madalatemperatuurilise küttesüsteemiga maju on palju, on võimalik moodustada neist terve madalatemperatuuriline kaugküttepiirkond.

Need arengud teevad võimalikuks energiakaskaadide lahenduse, kus uuematest hoonetest koosnev madalatemperatuuriline kaugküttepiirkond kasutab ära suurema kaugküttevõrgu tagasivooluvee soojust. Ehk siis lihtsamalt öeldes vesi, mis andis oma soojuse ära suurde kaugküttevõrku ning on temperatuuril ligikaudu 55 °C, juhitakse spetsiaalse ühenduse abil väiksemasse, madalatemperatuurilisse kaugküttevõrku, kus see annab sooja veel ka sealsetele hoonetele, enne kui suundub tagasi katlamajja, et minna uuele ringile.

Lahendusel on nii plusse kui miinuseid

Professor Anna Volkova koos oma uurimisrühmaga on seda tehnilist lahendust põhjalikult uurinud ning tulemused avaldati mainekas teadusajakirjas Energy ilmunud artiklis «Energy cascade connection of a low-temperature district heating network to the return line of a high-temperature district heating network».

Artiklis on kirjeldatud erinevaid võimalusi energiakaskaadide kasutamiseks. Mitte alati ei ole suure kaugküttevõrgu tagasivoolu temperatuur piisav, et seda vett kasutada otse väiksemas võrgus pealevooluks. Selle jaoks on artiklites analüüsitud erinevaid lahendusi, nagu šuntühendused ja segamissõlmed, aga ka soojuspumbad.

Kõikide lahenduste plussid ja miinused on üksikasjalikult lahti seletatud ning hinnatud nende sobivust ja kasutatavust võrkudes. Lisaks analüüsitakse pakutud lahenduste majanduslikku tasuvust ja tuuakse välja lisaks reaalsele energiasäästule muud kasulikud aspektid.

Näiteks tõuseb katlamaja ja koostootmisjaama efektiivsus veidi, kui kaugkütte tagasivoolu temperatuur langeb.

Teadusartikkel tekitas suurt huvi

Avaldatud teadusartikkel on pakkunud huvi nii kohalikele kaugkütteoperaatoritele, arendajatele kui teistele ettevõtjatele. Näiteks on selle vastu huvi tundnud Utilitas, Tallinna Vanasadam, Bekkeri sadam, KPMG ja teised. Lisaks on huvi artikli vastu kõrge ka välismaiste teadusorganisatsioonide hulgas, nagu näiteks EuroHeat and Power ja International Energy Agency District Heating and Cooling.

Artikli autorid pälvisid 2022. aasta alguses Tallinna Tehnikaülikoolilt parima teadusartikli tunnustuse ning selle tulemusi kasutati samateemalise teadusprojekti taotluse kirjutamiseks. Samal teemal ilmus ka artikkel «Cascade sub-low temperature district heating networks in existing district heating systems» ajakirjas Smart Energy, kus antakse põhjalik ülevaade energiakaskaadide kasutamise näidetest ja parimatest praktikatest.

Seal on välja toodud energiakaskaadide rakendamist takistavad ja soodustavad tegurid, mis põhinevad mitme energiaettevõtte ja ekspertide seas tehtud küsitlusel. Samuti tutvustatakse erinevaid energiakaskaadide rakendamise tehnilisi aspekte.

Taaskasutada saaks muudki soojust

Madalatemperatuuriline kaugküte on Eesti ja kaugküttesektori arengu jaoks üks prioriteete, kuna nii vähenevad kaod võrgus ja seeläbi ka primaarenergia tarbimine. Madalad temperatuurid võrgus loovad võimaluse kasutada lisaks kütuste põletamisele energia saamiseks erinevaid heitsoojuse allikaid ja nii vähendada primaarenergia tarbimist veel rohkem.

Näiteks on võimalik ära kasutada tööstuse heitsoojust ja lisasoojuse saamiseks ka erinevaid looduslikke soojusallikaid, nagu veekogud ja reovesi. Liites energiakaskaadide abil suure kaugküttevõrguga tasapisi väiksemaid madalatemperatuurilisi kaugküttevõrke, liigume väikeste, kuid kindlate sammudega palju energiatõhusama kaugküttesüsteemi poole.