Στο Βανκούβερ, η καινοτόμος τεχνολογία αξιοποιεί την θερμότητα των λυμάτων και τη χρησιμοποιεί ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας για τη θέρμανση κατοικιών. Οι κάτοικοι του False Creek, μιας πρόσφατα ανασχεδιασμένης γειτονιάς στη δυτική ακτή του Καναδά, παίρνουν ενέργεια από μια μάλλον ασυνήθιστη ανανεώσιμη πηγή – τα λύματα της αποχεύτευσης. Ολοένα και περισσότεροι δήμοι σε όλο τον κόσμο αξιοποιούν αυτή την μορφή πλεονάζουσας θερμότητας, μπαίνοντας στη διαδικασία απεξάρτησης από τον άνθρακα στα ενεργειακά τους δίκτυα.

Οι κάτοικοι των 6.210 διαμερισμάτων στη γειτονιά λαμβάνουν θερμότητα από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, το μεγαλύτερο μέρος της οποίας προέρχεται από την θερμότητα των λυμάτων. Όλα όσα καταλήγουν στην αποχέτευση καταλήγουν ως λύματα – από αυτά που πετάμε στην τουαλέτα μέχρι αυτά που βγαίνουν από τα μπάνια και τα πλυντήρια ρούχων μας. Κατεβαίνουν από τον σωλήνα και τελικά καταλήγουν σε μια μονάδα επεξεργασίας λυμάτων όπου καθαρίζονται και επεξεργάζονται χημικά, βιολογικά και μηχανικά και είναι έτοιμα να επανακυκλοφορήσουν και πάλι στα σπίτια μας.

«Υπάρχει αρκετή θερμότητα στο σύστημα αποχέτευσης για να θερμανθούν κυριολεκτικά ολόκληρες γειτονιές» παρατηρεί ο Derek Pope, διευθυντής Ενέργειας των γειτονιών για την πόλη του Βανκούβερ στον Καναδά. «Αυτό κάνουμε εδώ στο False Creek από το 2010» ανέφερε μιλώντας στο BBC.

Η χαμένη θερμότητα

Αλλά η θερμότητα που παράγεται από το πλυντήριο πιάτων ή από ένα ζεστό ντους «ξεχνιέται» μόλις παρασυρθεί στην αποχεύτευση, εξηγεί ο Pope. Αντ’ αυτού, η θερμοτητα κατευθύνεται στο υπέδαφος και κατευθείαν στα συστήματα αποχέτευσης – διαφεύγει από τους αεραγωγούς και λιώνει μέσα από το χιόνι του χειμώνα.

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ 16 εκατομμύρια δολάρια την ώρα: «Ζαλίζει» το κόστος της κλιματικής κρίσης

Η θερμότητα στο νερό είναι σχετικά εύκολο να αξιοποιηθεί όταν βρίσκεται στο σύστημα αποχέτευσης, επειδή είναι περιορισμένη – και όχι, η θερμότητα που ανακτάται δεν πρόκειται να μυρίσει. Συγκριτικά, η θερμότητα στον αέρα διαφεύγει γρήγορα από τα παράθυρα, τις πόρτες και τις στέγες. Επιπλέον, υπάρχουν άφθονα ζεστά λύματα. Το 2020, οι ειδικοί του Πανεπιστημίου South Bank του Λονδίνου υπολόγισαν ότι η ενέργεια από τα 16 δισεκατομμύρια λίτρα λυμάτων του Ηνωμένου Βασιλείου που παράγονται καθημερινά θα μπορούσε, θεωρητικά, να παρέχει πάνω από 20TWh θερμικής ενέργειας ετησίως – αρκετή για να επιτρέψει την θέρμανση και την παροχή ζεστού νερού σε 1,6 εκατομμύρια σπίτια.

Στις ΗΠΑ, οι Αμερικανοί εκτιμάται ότι πετούν κάθε χρόνο 350TWh ενέργειας στην αποχέτευση – ποσότητα που ισοδυναμεί με τη θέρμανση 30 εκατομμυρίων κατοικιών ετησίως.

Τα οφέλη

Στο False Creek του Βανκούβερ, υπάρχουν απτά οφέλη για τους κατοίκους. Οι θορυβώδεις αντλίες θερμότητας και ο εξοπλισμός του λέβητα λειτουργούν εντός του ενεργειακού κέντρου, οπότε οι στέγες των κτιρίων κατοικιών που διαφορετικά θα φιλοξενούσαν υποδομές θέρμανσης επαναχρησιμοποιούνται ως κοινόχρηστοι κήποι και πράσινες στέγες. Η συντήρηση γίνεται κεντρικά, πραγματοποιείται από επαγγελματίες και πληρώνεται από την ενεργειακή μονάδα της γειτονιάς – επιπλέον οι κάτοικοι προστατεύονται από την αστάθεια των τιμών των καυσίμων, λέει ο Pope. «Με τη σύνδεση σε ένα σύστημα που λειτουργεί με πολύ υψηλή απόδοση, οι κάτοικοι είναι προστατευμένοι από τις διακυμάνσεις των τιμών του φυσικού αερίου ή της ηλεκτρικής ενέργειας».

Ο Pope ελπίζει ότι το False Creek θα εμπνεύσει κι άλλους δήμους να απεξαρτήσουν τα θερμικά τους δίκτυα από τον άνθρακα. «Οι τοπικές μειώσεις των εκπομπών που πραγματοποιούμε είναι σπουδαίες, αλλά εκεί που μπορούμε πραγματικά να ενισχύσουμε την επίδραση αυτού που κάνει η πόλη είναι να μοιραστούμε τι λειτούργησε και τι όχι, και στη συνέχεια να βοηθήσουμε άλλους να κάνουν σίγουρες επενδύσεις σε ενέργεια χαμηλών εκπομπών άνθρακα».

Πώς λειτουργεί

Κρυμμένο κάτω από μια γέφυρα του Βανκούβερ, ένα ενεργειακό κέντρο βρίσκεται στην κορυφή του σταθμού άντλησης λυμάτων, ώστε να μπορεί να συλλεχθεί η θερμότητα πριν τα λύματα φτάσουν στη μονάδα επεξεργασίας. Οι αντλίες θερμότητας ψύχουν τα ζεστά λύματα που έχουν θερμοκρασία περίπου 20C (68F) και συγκεντρώνουν αυτή τη θερμότητα για να παράγουν καυτό ζεστό νερό που μπορεί να φτάσει τους 80C (176F), εξηγεί ο Pope.

«Αυτό που είναι πραγματικά συναρπαστικό είναι ότι το σύστημά μας ανάκτησης θερμότητας λειτουργεί με απόδοση πάνω από 300%, οπότε για κάθε μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας που εισάγουμε για τη λειτουργία της αντλίας θερμότητας, παίρνουμε πάνω από τρεις μονάδες θερμικής ενέργειας ή θερμότητας από αυτήν». Τα λύματα είναι επίσης σταθερά ζεστά, οπότε οι αντλίες θερμότητας συνεχίζουν να λειτουργούν αποτελεσματικά ακόμη και τις κρύες χειμωνιάτικες ημέρες, όταν η ζήτηση θερμότητας είναι υψηλότερη – παρέχοντας μια σταθερή πηγή ανανεώσιμης ενέργειας.

Στην ΕΕ, τα κτίρια ευθύνονται για το 40% της κατανάλωσης ενέργειας. Η θέρμανση, η ψύξη και το ζεστό νερό χρήσης αντιστοιχούν στο 80% της ενέργειας που καταναλώνουμε εμείς, ως πολίτες. Στο Βανκούβερ, εξηγεί ο Pope, τα κτίρια ευθύνονται για περισσότερο από το 50% των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου της πόλης, επειδή ο κύριος τρόπος με τον οποίο η πόλη θερμαίνει τα κτίριά της και παράγει ζεστό νερό είναι η καύση φυσικού αερίου. «Έτσι, η αξιοποίηση της θερμότητας που χανόταν μέχρι σήμερα είναι ένα από τα εργαλεία της εργαλειοθήκης μας για τη μετάβαση από αυτό», λέει. «Πρόκειται για μια πραγματικά καλή πλατφόρμα για τη μείωση των εκπομπών σε κλίμακα γειτονιάς, ιδίως σε περιοχές με πυκνό πληθυσμό» τονίζει.

«Υπάρχει πολλή θερμότητα που απλώς πετάμε»

Η αξιοποίηση της θερμότητας των λυμάτων είναι μια «χαμένη ευκαιρία», σύμφωνα με τη Semida Silveira, καθηγήτρια Μηχανικής Συστημάτων στο Πανεπιστήμιο Cornell των ΗΠΑ. «Υπάρχει πολλή θερμότητα στον κόσμο που απλώς πετάμε. Σήμερα, έχουμε μεγάλη ενεργειακή αναποτελεσματικότητα» εξηγεί η Silveira, επισημαίνοντας ότι η ενεργειακή απόδοση θα μπορούσε να επιλύσει τους μισούς από τους στόχους για τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα στις ΗΠΑ.

Η ενεργειακή απόδοση παραβλέπεται επειδή είναι αόρατη, προσθέτει η Silveira. Ωστόσο, ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας, η παγκόσμια αρχή για τον ενεργειακό τομέα, αναφέρεται στην ενεργειακή απόδοση ως «το πρώτο καύσιμο» – ένας απλός και οικονομικά αποδοτικός τρόπος για την ενίσχυση της ενεργειακής ασφάλειας.

Σε έργα ανάκτησης θερμότητας προχώρησαν Λονδίνο, Όσλο και Πεκίνο

Η πλεονάζουσα θερμότητα είναι η μεγαλύτερη ανεκμετάλλευτη πηγή ενέργειας στον κόσμο, σύμφωνα με έκθεση για το 2023 που δημοσίευσε η παγκόσμια εταιρεία μηχανικών Danfoss. Η έκθεση υπογραμμίζει πώς η πλεονάζουσα θερμότητα που παράγεται στην ΕΕ – η θερμότητα που απελευθερώνεται από τα δίκτυα μεταφορών, τα εργοστάσια, τα κέντρα δεδομένων, τα συστήματα αποχέτευσης κ.ο.κ. – θα μπορούσε να παρέχει θερμότητα για ολόκληρη σχεδόν την περιοχή, εάν αξιοποιηθεί αποτελεσματικά. Η πλεονάζουσα θερμότητα στο σύστημα αποχέτευσης γίνεται με επιτυχία και επαναχρησιμοποιείται σε πολλές πόλεις και κοινότητες, όπως το False Creek.

Έλλειψη προοδευτικού αστικού σχεδιασμού

Στο πλαίσιο του σχεδίου δράσης έκτακτης ανάγκης για το κλίμα του Βανκούβερ, το False Creek Neighbourhood Energy Utility, το οποίο ανήκει και λειτουργεί από την πόλη, αναπτύσσει έναν οδικό χάρτη για τις πηγές θερμότητας που θα είναι πλήρως ανανεώσιμες έως το 2030. Μέχρι τότε, ο Pope προβλέπει ότι τα περισσότερα συστήματα θα χρησιμοποιούν έναν συνδυασμό θερμότητας «που πετάμε», θερμικής αποθήκευσης και άλλων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την επίτευξη των στόχων απαλλαγής από τον άνθρακα.

Η μεγαλύτερη πρόκληση είναι η έλλειψη ενός ολοκληρωμένου, προοδευτικού αστικού σχεδιασμού, υποστηρίζει ο Pope: «Πρέπει να αρχίσουμε να βλέπουμε τη θερμότητα των αποβλήτων ως πόρο και να βρούμε τρόπους να την ενσωματώσουμε στον πολεοδομικό μας σχεδιασμό». Αν και αναγνωρίζει ότι υπάρχει κάποιο αρχικό κόστος κεφαλαίου, ο Pope εξηγεί ότι η ενεργειακή μονάδα της γειτονιάς στο False Creek πρόκειται να ανακτήσει τα έξοδά της- οι κάτοικοι πληρώνουν κοινόχρηστα τέλη και το κόστος της ενέργειας χαμηλών εκπομπών άνθρακα είναι σχετικά χαμηλό, ενώ η πρόσφατη επέκταση χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από μια επιχορήγηση που υποστηρίζει έργα μείωσης των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου.

Πώς πλεονάζουσα θερμότητα εξοικονομεί ενέργεια και χρήμα

Η επένδυση σε υποδομές που χρησιμοποιούν αυτή τη μορφή πλεονάζουσας θερμότητας ως πόρο έχει οικονομικό νόημα, επειδή η επεξεργασία λυμάτων είναι μια τόσο ενεργοβόρα διαδικασία. Οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού καταναλώνουν περίπου το 30-40% των λογαριασμών ηλεκτρικής ενέργειας των δήμων, σύμφωνα με έκθεση του 2017 της Υπηρεσίας Ερευνών του Κογκρέσου, ενός ερευνητικού ινστιτούτου δημόσιας πολιτικής με έδρα τις ΗΠΑ. Με την αξιοποίηση της θερμότητας των λυμάτων, οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων θα μπορούσαν να γίνουν παραγωγοί ενέργειας αντί για καταναλωτές ενέργειας.

Με την αξιοποίηση της θερμότητας, οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων θα μπορούσαν να γίνουν παραγωγοί ενέργειας αντί για καταναλωτές

Στη πόλη Άαρχους, στην Δανία, η μονάδα επεξεργασίας λυμάτων Marselisborg παράγει περισσότερη ενέργεια από όση χρειάζεται για την επεξεργασία και τη διανομή νερού για τους 200.000 ανθρώπους που εξυπηρετεί, με την ανάκτηση της θερμότητας των αποβλήτων και την επεξεργασία της ιλύος από απόβλητα για την παραγωγή βιοαερίου. Η δυναμική της πλεονάζουσας θερμότητας από τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων στη Δανία, μια χώρα 5,8 εκατομμυρίων κατοίκων, αντιστοιχεί σε 600-700MW, σύμφωνα με την Ένωση Υδάτων και Αποβλήτων της Δανίας. Αυτό είναι το ισοδύναμο δύο αρκετά μεγάλων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, που σημαίνει ότι υπάρχει δυνατότητα θέρμανσης περίπου του 20% όλων των νοικοκυριών με ουδέτερη από άποψη άνθρακα θερμότητα που προέρχεται από λύματα.

Ζωτικής σημασίας οι πολιτικές αποφάσεις

Η αλλαγή, πιστεύει η Silveira, είναι στον ορίζοντα. «Οι πολεοδόμοι συνήθιζαν πάντα να σκέφτονται τη χρήση γης, τις μεταφορές, τις λειτουργικότητες, αλλά σήμερα πολλοί δήμοι σκέφτονται και με όρους ενέργειας» επισημαίνει. Αλλά η καλά σχεδιασμένη πολιτική είναι ζωτικής σημασίας. Η Silveira λέει ότι το βασικό ερώτημα για τους δήμους είναι αν θα πρέπει να δεσμεύουν τη θερμότητα από το νερό των λυμάτων σε τοπικό επίπεδο (με τη δέσμευση του ζεστού νερού των ντους στα κτίρια, για παράδειγμα) ή σε πιο κεντρικό επίπεδο (μόλις το νερό των λυμάτων φτάσει στη μονάδα επεξεργασίας).

Ενώ οι ιδιοκτήτες ακινήτων μπορεί να θέλουν να ανακτήσουν την περίσσεια θερμότητας μέσα στα κτίρια απευθείας για να μειώσουν τους λογαριασμούς ενέργειας, οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού μπορεί να προτιμούν να φτάνει περισσότερη θερμότητα σε αυτές μέσω των θερμών λυμάτων, ώστε να μην χρειάζεται να αγοράζουν επιπλέον θερμότητα. Η τεχνολογία υπάρχει για τους ιδιοκτήτες κατοικιών για να δεσμεύουν την περίσσεια θερμότητα – για παράδειγμα, τον ατμό από ένα ζεστό ντους – η οποία μπορεί να διοχετευθεί πίσω στο σύστημα θέρμανσης του σπιτιού. Ωστόσο, είναι δαπανηρή. «Αν πρόκειται να λύσετε το πρόβλημα, θα πρέπει να κάνετε μια επένδυση, οπότε το ερώτημα είναι, ποιος θα πληρώσει γι’ αυτό;» διερωτάται.

Το παράδειγμα της Στοκχόλμης

Στη Σουηδία, μια ψυχρή χώρα με υψηλές απαιτήσεις σε θερμότητα, τα συστήματα τηλεθέρμανσης, όπως αυτό του False Creek, είναι κοινός τόπος. Σε πυκνοκατοικημένες περιοχές, αποτελεί έναν εξαιρετικό τρόπο για την αξιοποιήση της απορριπτόμενης θερμότητας από διάφορες πηγές, συμπεριλαμβανομένων των λυμάτων, εξηγεί η Silveira, η οποία μελετά το σύστημα ανάκτησης θερμότητας λυμάτων στη Στοκχόλμη που παρέχει θερμότητα σε περίπου 800.000 κατοίκους. «Το σύστημα της Στοκχόλμης είναι εντελώς υπόγειο, δεν βλέπεις ή ακούς τίποτα, δεν υπάρχει καμία μυρωδιά», διευκρινίζει.

Όπως και στο Άαρχους, η ανάκτηση θερμότητας λυμάτων της Στοκχόλμης παράγει βιοαέριο από επεξεργασμένη ιλύ. Αυτό το βιοαέριο χρησιμοποιείται ως καύσιμο λεωφορείων από το δίκτυο δημόσιων μεταφορών της πόλης. «Μπορείς να κάνεις πολλά για να βελτιώσεις την κυκλικότητα σε μια πόλη, αν έχεις αυτές τις κεντρικές λύσεις» αναφέρει η Silveira, τονίζοντας ότι το πρωτοποριακό σύστημα φορολόγησης του άνθρακα της Σουηδίας ήταν καθοριστική παράμετρος, επειδή παρείχε το κίνητρο στον τομέα της θέρμανσης να χρησιμοποιεί την απορριπτόμενη θερμότητα και να απομακρύνεται από τα ορυκτά καύσιμα.

Έτσι, η επιτυχημένη αξιοποίηση της πλεονάζουσας θερμότητας από τα λύματα δεν έχει να κάνει μόνο με την τεχνολογία, όπως εξηγεί. Πρέπει να υπάρχει συμμετοχή και δράση σε κυβερνητικό επίπεδο. «Η πολιτική και οι κανονισμοί επηρεάζουν την κατεύθυνση που επιλέγουν να ακολουθήσουν οι ιθύνοντες και η πολιτική βούληση εξαρτάται από το τι αντιλαμβάνονται ως εφικτό». Εξηγεί επίσης ότι στη Σουηδία, μέθοδοι όπως η τηλεθέρμανση έχουν λειτουργήσει καλά, επειδή οι δήμοι έχουν τη δύναμη να λαμβάνουν τέτοιου είδους μακροπρόθεσμες αποφάσεις.

Αλλά ακόμη και σε χώρες όπως το Ηνωμένο Βασίλειο, όπου τα τοπικά συμβούλια δεν έχουν τόση επιρροή ή όπου οι αστικές περιοχές δεν έχουν ακόμη διαμορφωθεί για την εφαρμογή της τηλεθέρμανσης, η θερμότητα των λυμάτων μπορεί ακόμη να επαναχρησιμοποιηθεί και να χρησιμοποιηθεί για τη λειτουργία εγκαταστάσεων επεξεργασίας νερού και την παροχή καθαρού νερού και αποχέτευσης. «Αν οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού μπορούν να χρησιμοποιούν αυτή την ενέργεια εσωτερικά, αυτό είναι κάτι πολύ σημαντικό που μπορούν να κάνουν οι περισσότερες πόλεις» λέει η Silveira.

Ήδη, έργα ανάκτησης θερμότητας από τα λύματα βρίσκονται σε εξέλιξη σε όλο τον κόσμο, μεταξύ άλλων στο Kingston-upon-Thames του Λονδίνου, στο Όσλο της Νορβηγίας και στο Πεκίνο της Κίνας.

Με πληροφορίες από το BBC