Gnojowica jest doskonałym dolnym źródłem ciepła dla pomp ciepła.

Jej schładzanie przynosi wiele korzyści dla rolnika. Przede wszystkim finansowych, lecz nie tylko… Równie istotny jest przecież komfort – zmniejszana jest emisja amoniaku, a działająca instalacja praktycznie nie wymaga dozoru i pracuje stabilnie przez cały rok. Niestety struktura naszego rolnictwa i koszty inwestycyjne czynią schładzanie gnojowicy atrakcyjne tylko dla dużych ferm trzody chlewnej. Mniejsi producenci, na szczęście, nie muszą rezygnować z pomp ciepła. Alternatywą dla schładzania gnojowicy jest odzysk ciepła z systemów wentylacji.

Zasada działania pompy ciepła i COP
Pompa ciepła pobiera energię z otoczenia, czyli dolnego źródła ciepła (najczęściej woda, grunt, powietrze). Następnie, dzięki pracy wykonanej przez sprężarkę, podnosi jej parametry (temperaturę, ciśnienie) do takich, które mogą być wykorzystane w celach grzewczych. Oczywiście sprężarka pobiera energię elektryczną, więc aby taki system działał efektywnie, ilość energii elektrycznej dostarczonej do pompy ciepła musi być ułamkiem energii oddanej w postaci ciepła.
Współczynnikiem, który określa efektywność pracy pompy ciepła, jest COP (coefficient of performance). Przedstawia on stosunek ilości energii oddanej przez pompę ciepła w postaci ciepła do ilości dostarczonej energii elektrycznej, czyli jeśli otrzymamy 4 kWh ciepła, a dostarczymy 1 kWh elektryczności, to COP będzie równe 4.

Schładzanie gnojowicy
Straty ciepła w chlewni można podzielić na trzy główne kategorie: straty wentylacji, straty przez przegrody (ściany, okna, dach), a także energię w postaci ciepła wydalaną wraz z gnojowicą. I właśnie w tej ostatniej kryje się największy potencjał do odzysku, ponieważ aż połowa energii w postaci ciepła wydalana jest z chlewni wraz z gnojowicą.  A gnojowica to w 90-92% woda o temperaturze 20°C. Jeden z najlepszych nośników energii.
Odzysk ciepła z gnojowicy, czyli jej schładzanie, ma szereg zalet i co najważniejsze – nie wpływa na stan zwierząt. Po pierwsze możemy liczyć na znaczne oszczędności: z m2 kanału gnojowicy możemy odzyskać 30 W darmowej energii. Co oznacza, że przy 500 m2 kanału gnojowicy możemy odzyskać 15 kW, co daje co najmniej 20 kW za pompą ciepła (przy założeniu, że COP = 4, w rzeczywistości średnioroczne COP jest zazwyczaj wyższe ze względu na wysoką i stabilną temperaturę dolnego źródła ciepła – gnojowicy). Jest to wystarczająca ilość energii do ogrzania budynku mieszkalnego hodowcy. Drugą, nie mniej ważną cechą, jest komfort. W schłodzonej gnojowicy wolniej przebiegają procesy gnilne i tworzenie się gazów, takich jak: metan, dwutlenek węgla, siarkowodór, amoniak.

Spiralne wymienniki ciepła
Systemy schładzania gnojowicy mają też swoje uwarunkowania. Podstawowym jest to, że montaż opisywanej instalacji możliwy jest przy chowie bezściółkowym, który w Polsce nie jest zbyt popularny. Na kratownice decyduje się tylko co dziesiąty duży producent. Utrudnieniem we wdrożeniu rozwiązania w obiektach już istniejących może być sam montaż instalacji i wynikająca z tego przerwa w produkcji trzody chlewnej. Zatem z propozycji chętniej będą korzystać hodowcy, którzy decydują się na rozbudowę istniejącej lub budowę nowej chlewni.

Sytuacja na rynku trzody chlewnej
Jak będzie u nas? To zależy od sytuacji na rynku trzody chlewnej, a tu nie jest najlepiej. Właściwie, jeśli chodzi o pogłowie, tak źle nie było od lat, a precyzyjnie od 1962 roku. Wtedy to po raz ostatni pogłowie trzody chlewnej wynosiło 13,3 mln świń. Tendencja spadkowa zaczęła się na przełomie 2006 i 2007 roku i utrzymuje się do dziś. Spowodowana była wzrostem cen pasz, przy jednoczesnym spadku cen żywca wieprzowego. Na szczęście w tym roku widać już pewną poprawę. Ceny żywca wzrosły od marca 2008 do marca 2009 o 32%, nie spadło też zamiłowanie Polaków do wieprzowiny. Nadal ma ona 40% udziału w rynku mięsa. To wszystko sprawia, że już pod koniec tego roku możemy spodziewać się populacji trzody chlewnej na poziomie 15 milionów. Tym bardziej jest to prawdopodobne, że od listopada 2008 nastąpił wzrost pogłowia loch.

Struktura polskiego rolnictwa
Osobną kwestią, mającą znaczenie przy rozważaniu wdrożenia powyższych rozwiązań, jest struktura polskiego rolnictwa. W 2008 roku w kraju było 640 tyś. gospodarstw rolnych zajmujących się produkcją trzody chlewnej, z czego tylko 0,34% to gospodarstwa, w których hoduje się powyżej 500 świń. W tym ułamku procenta znajduje się 21,7% całego pogłowia. Średnio w polskim gospodarstwie rolnym hoduje się  20 świń. Dla porównania w Danii – 1170!
Jednak dotychczasowe zmiany w strukturze rolnictwa wskazują trendy, które kiedyś były widoczne na zachodzie Europy (chów bezściółkowy, zwiększanie populacji świń w gospodarstwie rolnym, automatyzacja produkcji itd.)., Już w najbliższej przyszłości możemy zatem liczyć na pojawienie się zainteresowania zastosowaniem pomp ciepła w rodzimych chlewniach.

Mateusz Tatys

Cały artykuł – GLOBEnergia 4/2009

  pompy ciepła w rolnictwieGLOBEnergia 4/2009 GLOBEnergia 4/2009