Efektywność energetyczna projektowanej instalacji pompowej

Sposoby na uzyskanie wysokiej efektywności energetycznej projektowanej nowej instalacji pompowej to w szczególności:

• wybranie najbardziej racjonalnej koncepcji układu pompowego, zwłaszcza zawierającego dwie lub więcej pomp współpracujących równolegle, m.in. przez: wykluczenie rozwiązań z góry zakładających konieczność dławienia przepływu w jednej lub kilku gałęziach układu rurociągów oraz przez komputerowe sterowanie pracą kilku połączonych równolegle zespołów pompowych, np. pomp sieciowych w ciepłowni lub elektrociepłowni,
• optymalny dobór liczby i wielkości pomp oraz sposobu regulacji parametrów pracy i

 rodzaju urządzeń regulacyjnych,

• poprawne rozwiązanie hydrauliczne instalacji pompowej, w tym: dobór optymalnych średnic rurociągów i ich optymalne ukształtowanie przestrzenne, minimalizację liczby oporów hydraulicznych (zawory, zwężki dyfuzory, kolana itp.) oraz właściwe ukształtowanie i rozmieszczenie oporów naprawdę niezbędnych.

Wszystkie te zagadnienia są szczegółowo omówione m.in. w książkach [4] oraz [5].

Należy podkreślić, że powinno się dobierać dobre pompy (zespoły pompowe), tzn. nie tylko wysokosprawne, ale również niezawodne [5], [6]. Zespoły winny mieć korzystne także inne charakterystyki: kawitacyjną, wibroakustyczną oraz charakterystyki sił hydraulicznych.

Dobra pompa to niekoniecznie „inteligentna pompa”, czyli taka, która dzięki przetwornicy częstotliwości i wbudowanemu procesorowi, współpracującemu z niezbędnymi przyrządami pomiarowymi, umożliwia optymalne dostosowywanie się jej do zmiennych warunków pracy. Inteligentna pompa będzie jednak mało skuteczna bez inteligentnego projektu instalacji pompowej oraz jej inteligentnego użytkowania. Omówiono to w referacie na XXIX KUP [7].

 

Sposoby poprawy efektywności energetycznej istniejącej instalacji pompowej

Całkowicie nowych instalacji pompowych, zwłaszcza średnich i dużych, powstaje obecnie niewiele. Znacznie większe efekty, ważące w bilansie energetycznym kraju, można i powinno się osiągnąć w wyniku modernizacji istniejących obiektów/instalacji pompowych, przez ich użytkowników, po uprzednim wykonaniu audytu energetycznego, nawet bardzo uproszczonego [4], który wykazałby nieakceptowalnie małe wartości wskaźnika efektywności e_e,inst .

Skuteczne sposoby powiększenia efektywności energetycznej istniejących instalacji pompowych również omówiono szczegółowo w książkach [4], [5]. W [4] zamieszczono też wiele przykładów liczbowych zaczerpniętych z eksploatowanych obiektów pompowych. Najbardziej korzystne sposoby modernizacji, to:

• poprawa doboru pomp, lepiej dostosowująca je do warunków pracy, w szczególności proste zabiegi „kosmetyczne” (stoczenia wirników, podcięcia łopatek, zmiana uszczelnień

 wewnętrznych, pokrycie wewnętrznych elementów przepływowych substancjami powiększającymi sprawność hydrauliczną) w istniejących pompach,

• usunięcie stopnia lub niekiedy nawet kilku stopni w pompie wielostopniowej,
• wymiana wewnętrznych elementów hydraulicznych (wirniki, kierownice) bez zmiany głównych elementów zewnętrznych,
• w ostateczności – wymiana pomp na inne, wysokosprawne i o optymalnych parametrach,
• zmiana sposobu regulacji lub urządzenia regulacyjnego, np. sprzęgła hydrokinetycznego na przetwornicę częstotliwości,
• modernizacja lub wymiana silnika napędowego na energooszczędny silnik indukcyjny (klasy IE3 lub IE4), także – szybkoobrotowy, lub silnik synchroniczny z magnesami trwałymi,
• modernizacja układu rurociągów przez: udrożnienie zarośniętych rur; wymianę rur bardzo skorodowanych; wymianę odcinków rurociągów o zbyt małych średnicach; wymianę starej armatury, np. zaworów zwrotnych na nową, o małych oporach przepływu; zastosowanie pomp pracujących jako turbiny do odzysku energii w tych miejscach rurociągów, w których – z różnych względów – przepływ musi być jednak dławiony; uproszczenie, jeśli to możliwe, zbyt skomplikowanych i/lub zbyt długich fragmentów rurociągów; skorygowanie ewentualnych błędów montażowych, np. poprawa źle ułożonych uszczelek, usunięcie nierównoległości powierzchni kołnierzy kompensowanych niepoprawnie zbyt silnym napięciem śrub złącznych, usztywnienie zbyt luźno podpartych fragmentów rurociągu itp.

O celowości modernizacji powinny decydować oczekiwane, możliwie dokładnie oszacowane ilości i wartość zaoszczędzonej energii, lub – w przypadku większych modernizacji – okres zwrotu ich kosztów. W przypadku modernizacji dużych i kosztownych, zwłaszcza gdy możliwe są różne ich warianty, powinien rozstrzygać koszt cyklu życia LCC [4], [5].

Należy z naciskiem podkreślić, że modernizacja instalacji pompowych i wykorzystanie w ten sposób zasobu efektywności energetycznej pompowania jest sposobem postępowania znacznie szybszym i często wielokrotnie tańszym (niekiedy nawet 10-krotnie) niż budowa nowych źródeł energii [4]. Można dzięki temu zmniejszyć nawet zapotrzebowanie na ilość E_a e.e. pobieranej z sieci ee, ułatwiając dokonanie transformacji energetycznej. Niedawne regulacje UE (Dyrektywa 2018/2022) i krajowe (nowelizacja ustawy o efektywności energetycznej) lepiej sprzyjają działaniom w tym zakresie [8], [9], [10].

 

Literatura

[1] Jędral W., Wytwarzanie i magazynowanie wielkich ilości energii elektrycznej w transformacji energetycznej do 2050 r., Energetyka Cieplna i Zawodowa, 2022, nr 5, s. 44-50.

[2] Jędral W., O transformacji energetycznej do 2050 r. raz jeszcze, Energetyka Cieplna i Zawodowa, 2023, nr 1, s. 58-65.

[3] Jędral W., Dlaczego musimy poprawiać efektywność energetyczną?, Pompy Pompownie, 2020, nr 2, s. 10-14.

[4] Jędral W., Efektywne energetycznie układy pompowe, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2018.

[5] Świtalski P., Skowroński M., Pompy wirowe, sprawność i niezawodność, CEDOS, Wrocław 2019.

[6] Jędral W., Niezawodność a efektywność energetyczna, Pompy Pompownie, 2021, nr 2, s. 36-41.

[7] Jędral W., Czy inteligentna pompa zapewni wysoką efektywność energetyczną pompowania?, XXIX Kongres Użytkowników Pomp, Legnica 12-14 czerwca 2023 r.

[8] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/2002 z dnia 11 grudnia 2018 r. zmieniająca dyrektywę 2012/27/UE w sprawie efektywności energetycznej (Dz. Urz. UE L 328/210).

[9] Ustawa z dnia 20 kwietnia 2021 r. o zmianie ustawy o efektywności energetycznej oraz niektórych innych ustaw (Dz.U. 2021, poz. 868).

[10] Tamaka A., Efektywność energetyczna po nowelizacji, Pompy Pompownie, 2022, nr 2, s. 24-26.