北美下水道水热能回收
引言
北美地区早已提出了脱碳计划，而建筑物作为主要温室气体（GHG）排放源备受关注。为实现建筑物脱碳目标，美国华盛顿州西雅图市金县与加拿大温哥华市首个系统化扩建项目即将投入运营，这意味着北美地区下水道中回收水热能应用将日益增多。
1、热能回收备受关注
用于生活用水加热使用能源中，有高达90%的能量在排放后被浪费。而通过下水道水热能回收技术，利用热泵和交换器形成的循环系统可将水热能回收用于加热或制冷，可实现水热能回收利用。
金县污水处理部已于2023年10月正式宣布与Alexandria Real Estate建立合作关系，该系统预计将于2025年正式上线投入运行，这一下水道水热能回收项目将成为北美首个公私合营的合作典范。金县污水处理部资源回收项目经理Drew M. Thompson指出：“我们正积极推动与私营商业实体合作，以下水道水热能回收项目为着力点，达到项目效益最大化并实现建筑物温室气体减排。金县将以合理的市场价格提供下水道中的水热能资源，而Alexandria Real Estate则负责热能回收系统的设计、建造、运营与维护工作。”
该项目不仅能创造收入可抵消污水运营成本，还能助力金县实现其温室气体减排目标，即，2031年前实现建筑净零排放。在三年服务期满后，用户需向金县支付与项目设计审查相关的费用，以及0.5美分/t的能源传输费。
02、公用事业从中受益
False Creek（NEU）能源公用事业隶属温哥华市政府，自2010年实施了一个新项目。据NEU副主任Derek Pope所述，该项目“先回收污水中热能，再将污水输送至污水处理厂。”这一举措被下水道热能网（STEN）董事会成员赞誉为“前无古人”的创举——“委任了特定公用事业机构来管理下水道水热能回收及其分配，此举独立于现有水和能源公用事业机构。因此，他们可以自行设定费率和管理框架。”目前，该项目每年可产生2.3万MWh的当量电力，年均减少碳排放高达6600 t/a。预计到2022年9月，其装机容量将从3.2 MW提升至9.8 MW。
这种定价模式为政府带来了经济效益，同时亦充分发掘出城市污水的能源潜力。
在温哥华，建筑物碳排放量占比超过57%。为实现2030年减排50%以及2050年净零排放目标，该市绿色建筑政策规定了新建项目必须遵守温室气体排放限制，而下水道水热能回收则是迈向这一目标的关键一步。同时，纽约州于2022年也率先实施强制规定，要求设计热能网络，以实现温室气体排放量降低85%的目标。2023年10月，水热能回收改造项目获得了1200万美元资金支持。
下水道水热能回收的高效率能源利用方案具有光明的商业前景。
SHARC Energy作为业界领先供应商，专注于提供下水道水热能回收技术及预筛服务。其首席执行官Lynn Mueller指出：“下水道中的热能易于获取，其回收成本仅占25%，而剩余75%则为热能回收带来的利润。”Mueller进一步解释：“纽约市每天有530万t/d污水以15~21 ℃的温度流经下水道。仅回收其中1 ℃的热量，就将产生每小时540万美元/hr的净现金流。”
当被问及是否预期会有更多污水处理公司参与时，Mueller表示：“多年来，污水处理公司一直缺乏资金进行产业升级，美国和加拿大污水管道改造资金缺口高达数十亿美元。而不久后，污水处理公司会将出售污水余热视为其产业升级的重要机遇。
03、热能回收项目详情
资料来源：GWI
*西雅图金县部分试点系统，包括3个试点项目。
