Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii przy budowie Zespołu Rekreacyjno-Wypoczynkowego w Kamieniu Śląskim
W dwóch dużych obiektach w Kamieniu Śląskim - w Zespole Turystyczno-Wypoczynkowo-Rehabilitacyjnym Caritas Diecezji Opolskiej Sebastianeum Silesiacum oraz w tamtejszym pałacu mieszczącym Centrum Kultury i Nauki Wydziału Teologicznego Uniwersytetu Opolskiego - zrealizowano dwa projekty instalacji układu solarnego i pomp ciepła na potrzeby przygotowania ciepłej wody użytkowej i technologicznej.
Miejsce urodzenia św. Jacka
Inwestycja ta została przeprowadzona w obiektach zabytkowych. Pierwotne założenie pałacu w Kamieniu Śląskim sięga XI w. Około roku 1200 urodził się tu św. Jacek z rodu Odrowążów. Pałac wielokrotnie w ciągu wieków był przebudowywany. W czasie II wojny światowej nie został zniszczony. Dopiero w styczniu 1945 r. splądrowały go wojska sowieckie. Żołnierze radzieccy wrócili tu w 1958 r. ze względu na lotnisko, jakie znajduje się w Kamieniu Śląskim w bliskim sąsiedztwie pałacu i przebywały tam przez dziesięć lat. Okres ten wystarczył, by obiekt całkowicie zdewastować. W maju 1970 r., w ramach zacierania śladów, został on podpalony, a pożaru nie pozwolono gasić. Przez dwadzieścia lat ruiny murów – już bez dachu - nie były zabezpieczone.
W wyniku przemian 1989 r., wojsko oddało majątek w Kamieniu Śląskim pod władanie wojewody opolskiego. Ten najpierw próbował go sprzedać, ale nie znalazł nabywcy. Zaproponował więc ordynariuszowi opolskiemu, abp. Alfonsowi Nossolowi, aby diecezja opolska przejęła to miejsce „za złotówkę” i zajęła się jego odbudową. Dokupiono także pozostałe zabudowania przypałacowe i gospodarcze oraz park.
Pałac został odbudowany w latach 1990-1994. W latach 2002-2005 w ruinach jego budynków gospodarczych urządzono sanatorium – ośrodek wypoczynkowy specjalizujący się w wodolecznictwie z wykorzystaniem naturalnych metod leczniczych opracowanych w XIX w. przez ks. Sebastiana Kneippa z Bawarii.
W ten sposób obok siebie zaczęły funkcjonować dwa obiekty: pałac jako ośrodek naukowy i sanatorium „Sebastianeum Silesiacum” – miejsce leczenia i wypoczynku.
- Mamy tu do czynienia z obiektami zabytkowymi położonymi w sąsiedztwie malowniczego rezerwatu przyrody „Kamień Śląski”, na obszarze objętym programem NATURA 2000, niedaleko tzw. Doliny Odry oraz w pobliżu parku krajobrazowego „Góra św. Anny” – mówi ks. prof. Zygfyd Glaeser, który w czasie prowadzenia inwestycji był dyrektorem obu ośrodków, (obecnie jest członkiem rady nadzorczej sanatorium i zarządu centrum nauki) – wymagają więc one szczególnej ochrony i ekologicznej wrażliwości.
Powody podjęcia inwestycji
Motywem budowy układu solarnego i pomp ciepła na potrzeby ogrzewania c.o. oraz ciepłej wody użytkowej w ośrodkach w Kamieniu Śląskim nie było zużycie kotłów opalanych olejem opałowym. Są one w pełni sprawne i nowoczesne.
Pierwszym istotnym motywem był argument ekologiczny.
W Centrum Kultury i Nauki Wydziału Teologicznego UO oraz w sanktuarium św. Jacka (czyli w pałacu) odbywają się przede wszystkim konferencje, spotkania integracyjne i robocze o charakterze naukowym, społecznym, politycznym, ekonomicznym i religijnym. Obiekt posiada sale konferencyjne oraz ponad siedemdziesiąt miejsc noclegowych. Jego zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową i c.o. wynosi ok. 500 kW.
Położony w jego sąsiedztwie kompleks obiektów wypoczynkowo-sanatoryjnych dysponuje stu czterdziestoma czterema miejscami noclegowymi, zapleczem rehabilitacyjnym z hydroterapią, kuchnią, dwiema jadalniami na ok. 270 osób oraz krytym basenem z dwiema nieckami. Zapotrzebowanie na ciepłą wodę jest więc ogromne. Przeciętne dzienne zużycie ciepłej wody w sanatorium, wynosi od 11.000 litrów. do 20.000 litrów., a przeciętne roczne zużycie oleju opałowego wynosiło ok. 150.000 l.
To wszystko spowodowało, że należało szukać alternatywnych źródeł energii. Po dogłębnej analizie zdecydowano się na kosztowniejszy, ale też znacznie efektywniejszy wariant łączący kolektory słoneczne z pompami ciepła. Zrealizowano go w sanatorium od początku maja do końca sierpnia 2009 r.
Analiza techniczna
W sanatorium zastosowano specyficzny układ połączenia dwóch źródeł energii odnawialnej, tj. energii słońca i ziemi. W celu osiągnięcia założonych odzysków energii, jako pierwsze – główne źródło ciepła – na dachu budynku hydroterapii od strony południowej zainstalowanych zostało 60 szt. kolektorów słonecznych typu Vitosol 100 firmy Viessmann o łącznej powierzchni czynnej absorbera 138 m2 (powierzchnia czynna 1 absorbera 2,3 m2).
Jako drugie źródło ciepła zainstalowano pompy ciepła z dolnym źródłem w postaci sond pionowych. Wykonano 48 otworów o głębokości po 125 mb (łącznie 6.000,0 mb). Zainstalowano 3 studzienki zbiorcze z rotametrami, z których każda obsługuje po 16 odwiertów. W maszynowni zamontowano w kaskadzie 5 szt. pomp ciepła typu Vitocal 300W o łącznej mocy cieplnej 406 kW oraz 5 zbiorników buforowych, każdy po 2000 l., w tym dwa oddzielne dla układu pomp i trzy oddzielne dla układu solarnego.
W miejscu, gdzie dokonano odwiertów znajdują się dziś tereny rekreacyjne.
Energia słoneczna, gromadzona w kolektorach słonecznych przekazywana jest za pośrednictwem wymiennika do 3 zbiorników buforowych o pojemności 2000 litrów każdy. Gdy ciepło technologiczne w zasobnikach buforowych osiągnie odpowiednią temperaturę przekazywane jest za pośrednictwem kolejnego wymiennika do zbiorników wody użytkowej Vitocell o pojemności 2 x 1000 litrów. W trakcie tego procesu równolegle jedna z dwóch wyznaczonych pomp ciepła Vitocal 300W z układu kaskadowego kontroluje temperaturę ciepłej wody użytkowej w wyżej wymienionych zbiornikach. W momencie, gdy kolektory słoneczne nie dogrzeją wystarczająco ciepłej wody użytkowej, pompa ciepła włącza się i dogrzewa do zadanej temperatury. Po osiągnięciu żądanej temperatury wody użytkowej, pompa ciepła wraca do pracy w układzie kaskadowym.
Pompa ciepła zwana wiodącą, włącza poszczególne pompy w zależności od zapotrzebowania na energię, potrzebną do załadowania oddzielnych 2 zbiorników buforowych do zadanej temperatury. Gdy temperatura zostanie osiągnięta ciepło technologiczne przekazywane jest na rozdzielacz obiegów grzewczych takich jak: instalacja ogrzewania podłogowego i grzejnikowego oraz wentylacji mechanicznej.
Jak za to zapłacić
- Kiedy przystępowaliśmy do realizacji tego projektu w obiektach Sebastianeum Silesiacum, mieliśmy świadomość, że jest on niełatwy i kosztowny – mówi ks. prof. Glaeser. – Nie było jeszcze możliwości sięgnięcia po fundusze unijne. Skorzystaliśmy m.in. z kredytu i z dotacji Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska oraz z pomocy Powiatowego Centrum Ochrony Środowiska w Krapkowicach. Kredyt zawsze jest ryzykiem. Ale spłacamy go z oszczędności, jakie uzyskaliśmy, nie wydając ogromnych pieniędzy na olej opałowy. Druga inwestycja - w pałacu, Centrum Kultury i Nauki, została zrealizowana w 49 procentach z projektu unijnego, a w 51 proc. z kredytu zaciagniętego za pomocą WFOS. Śledziliśmy na bieżąco możliwości, jakie stopniowo dawały fundusze unijne. Dyskutowaliśmy, a czasem spieraliśmy się z urzędnikami opracowującymi projekty unijne. Nie należy się zrażać. Pisząc wnioski, posiłkowaliśmy się pomocą osób doświadczonych w ich sporządzaniu. O pomoc w ocenie skutków ekonomicznych i ekologicznych zwróciliśmy się do naukowców z Politechniki Opolskiej. Ale ostatecznie specyfikę danego miejca i przedsięwzięcia najlepiej zna i może opisać sam inwestor.
Przy inwestycji w pałacu w Kamieniu Śląskim trzeba było wykazać, że jest związek między wytwarzaniem ciepła a „produktem końcowym” działalności pałacu, jakim są konferencje, sympozja, spotkania integracyjne itd.
- Wykazaliśmy, że związek jest ścisły – dodaje ks. Glaeser. – Żeby w miesiącach jesienno-zimowych prowadzić działalność, pomieszczenia muszą być ogrzane. Jeśli nadal będziemy to czynić za pomocą kotłów olejowych, nie będzie nas na to stać. Nieogrzewane budynki nie tylko nie będą pracować na siebie, ale – a mówimy przecież o zabytku – będą niszczeć.
Zysk ekologiczny i ekonomiczny
U początku całej inwestycji stał, oczywiście, motyw ekonomiczny. Chodziło o to, by obniżyć koszt ogrzewania wody i tym samym ogrzewania budunków. I ten zamiar powódł się całkowicie. W sanatorium w okresie od lipca 2009 do czerwca 2010 koszty niezbędnej do tego celu energii elektrycznej wyniósł 184 tys. 493 zł. Dla porównania, prognozowany koszt zużycia oleju opałowego miał być prawie dwukrotnie wyższy i osiągnąć ponad 305 tysięcy. Oszczędność jest oczywista. W pałacu koszt ogrzania wody i pomieszczeń udało się obniżyć o 85 tys. Zł.
- Realizacja tego projektu ma jednak przede wszystkim wymiar ekologiczny – podkreśla ks. prof. Glaeser. – Zlikwdowaliśmy wszelkie dymienie z kominów. Choć nie same kominy, bo kotły olejowe zachowaliśmy jako zabezpieczenie na wypadek awarii lub skrajnie silnych mrozów. Najpierw wykorzystujemy najtańszą energię – z solarów. Gdy jej brakuje, ruszają pompy ciepła. Dopiero gdyby przez wiele tygodni utrzymywały się bardzo ostre mrozy i pompy ciepła nie byłyby w stanie ogrzać wystarczającej ilości wody, wtedy mogą się włączyć kotły olejowe. Ale dotychczas tak się nie zdarzyło.
W samym tylko pałacu po zmodernizowaniu systemu grzewczego emisja dwutlenku siarki spadła z 251 kg na rok do 23 kg, tlenku węgla z ok. 40 kg do niespełna 4 kg, pyłu ze 119 kg na rok do około 11 kg.
Budując nową instalację grzewczą w centrum pałacowym, zastosowano podobne, aczkolwiek wyraźnie zmodyfikowane i innowacyjne rozwiązania technologiczne jak wcześniej w sanatorium. Zespół pałacowy był do tej pory ogrzewany kotłami na olej opałowy o łącznej mocy 450kW (2 x 225 kW). W celu optymalnego wykorzystania energii odnawialnej, ze względu na szczególne parametry techniczne urządzeń i ich zdecydowanie innowacyjny charakter, zastosowano próżniowe kolektory słoneczne typu Vitosol 200-T o całkowitej powierzchni absorbera 35 m2. Zastosowano aktualnie najnowocześniejsze pompy ciepła typu Vitocal 300–G w liczbie 5 sztuk (5x 80 kW). Zostały one wprowadzone na rynek przez firmę Viessmann w maju 2010 r.
- Użyliśmy najnowocześniejszych pomp ciepła, jakie były na rynku. Nawet czekaliśmy na nie trzy miesiące – uzasadnia ks. prof. Zygfryd Glaeser. – Zdecydowaliśmy się na firmę Viessmann, gdyż uznaliśmy, że zarówno same pompy, jak i programy sterujące nimi są najlepiej rozwinięte. Całe sterowanie i serwisowanie odbywa się z pomocą komputerów i internetu, bez konieczności przyjeżdżania do Kamienia Śląskiego. Nie szukaliśmy urządzeń najtańszych, ale najbardziej wydajnych i niezawodnych.
Realizacja projektów polepszyła także wizerunek ośrodków jako jednostek, które w swoich zadaniach dbają o środowisko naturalne oraz racjonalne użytkowanie energii.
Krzysztof Ogiolda
„Nowa Trybuna Opolska”