Ebben a modulban közelebbről megvizsgáljuk a 4. generációs távhőt, és végigmegyünk a fenntartható rendszerek mögötti alapelveken. A távhő megbízható és költséghatékony energia, az 1800-as évek végi szerény kezdetek óta. Napjainkban a melegített vagy hűtött víz központosított előállítása az egyik kulcsa a gyors urbanizáció és az éghajlatváltozás kihívásainak leküzdésének. A távhő azonban még mindig fejlődik, és az intenzív kutatás megnyitotta az utat az úgynevezett 4. generációs távhő, egy innovatív energetikai ökoszisztéma előtt, amely nagy potenciállal rendelkezik. De mi választja el ezt az új generációt a jelenlegitől?

Nos, a legfontosabb jellemzője 4. generációs távhő-rendszernek az alacsony hőmérsékletű tápvíz. Ahogy az épületek egyre energiatakarékosabbak lesznek, lehetővé válik a vízhőmérséklet jelentős csökkentése – a fogyasztó kényelmének feláldozása nélkül. A mai tápvíz jellemzően 90 °C fokos, de a hőveszteség csökkentése érdekében a hőmérséklet csökkenthető akár 50 °C-ig is a 4. generációs rendszerekben. Ugyanez vonatkozik a távhűtésre is – csak itt a hőmérsékletet meg lehet emelni kb. 6° és 12° közötti áramlási hőmérsékletre.

Ennek az új vízhőmérsékletnek van néhány nyilvánvaló előnye:

Először is, kevesebb energiára van szükség a víz melegítéséhez vagy hűtéséhez, így csökkenek a költségek és a CO2-kibocsátás.

Másodszor, kevesebb energia vész el az elosztóhálózatban a csöveken keresztül hőveszteségként.

Harmadszor pedig, a csővezetékek sokkal kisebb hőterhelésnek lesznek kitéve, ami megakadályozza a szivárgásokat és növeli a rendszer élettartamát.

Van azonban egy másik, fontos előny: Az alacsony hőmérsékletű tápvíz a távfűtésben lehetővé teszi a távhő erőmű számára, hogy növelje a megújuló energiaforrások részarányát, és alacsony hőmérsékletű forrásokat is bevonhat, például a geotermikus energiát. Ez növeli a napkollektorok, a szélenergia, és az ipari folyamatokból származó többlethő hatékonyságát is. Így az erőművek a fenntartható termelés támogatása érdekében a helyben elérhető források keverékéből meríthetnek.

A 4. generációs távhő erőművek képesek lesznek arra is, hogy a többlethőt hosszú ideig tárolják. A nagy, erősen szigetelt földalatti tárolókban történő szezonális tárolás lehetővé teszi, hogy az erőmű tárolja például, a napenergiát a nyár folyamán, télen pedig lakások fűtésére használja fel azt. Ennek az egyébként elpazarolt energiának ilyen hasznosítása fontos szempont az ágazatban a fenntarthatóság javításában.

Miközben mindezek a perspektívák nagyszerű lehetőségeket kínálnak globális energiafogyasztásunk miatt, kihívásokkal is szembe kell néznünk. Például, ha csökkentjük a tápvíz hőmérsékletét, kisebb delta T-t kapunk. A kisebb delta T miatt, azt kockáztatjuk, hogy a hálózat legtávolabbi végén lévő fogyasztók nem kapják meg a minimális nyomáskülönbséget, hacsak az üzemek nem növelik a nyomást a betáp oldalon.

Ezt a kihívást azonban le lehet győzni a nyomáselosztási alapelvek alkalmazása révén: Ahelyett, hogy az erőmű egyetlen nagy teljesítményű tápszivattyúra támaszkodna, a nyomáselosztás egy sor szivattyút használ a fogyasztóhoz vezető úton. Ennek során a szivattyúk sokkal kisebb fordulatszámon üzemelhetnek, így energiát takarítanak meg. Azáltal, hogy a hálózat kisebb szakaszainak ellátásához változtatható fordulatszámú szivattyúkat használunk, a rendszer a teljes fordulatszámon történő üzem helyett a tényleges igényekhez is képes igazodni. A teljes sebességgel való futás nyomáscsökkenést okozhat a hálózatban, ezáltal növelve a szivárgás kockázatát.

Összefoglalásként:

A 4. generációs távhő alacsonyabb hőmérsékletű fűtött vizet és magasabb hőmérsékletű hűtött vizet biztosít az energiatakarékos épületek számára. Ez csökkenti az energiafelhasználást és az energiapazarlást, miközben növeli a rendszer élettartamát és az üzemanyag-felhasználás rugalmasságát. A megújuló energiaforrások, a szezonális tárolás és a változó fordulatszámú szivattyúk stratégiai alkalmazása mind hozzájárul ahhoz, hogy a 4. generációs távfűtés életképes megoldást jelentsen a 21. század nagy energetikai kihívásaira.