Ψύξη – θέρμανση με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

Τα κτήρια των νοσοκομείων καταναλώνουν μεγάλα ποσά ενέργειας συγκρινόμενα με άλλα δημόσια και ιδιωτικά κτήρια. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση (Ε.Ε.) η καταναλισκόμενη ενέργεια στα κτήρια αντιστοιχεί περίπου στο 40% της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης.

Στο πλαίσιο αντιμετώπισης και μετριασμού της κλιματικής αλλαγής η Ε.Ε. έχει δεσμευθεί να εξαλείψει τις εκπομπές θερμοκηπιακών αερίων με ορίζοντα το έτος 2050. Για την επίτευξη του στόχου αυτού θα πρέπει μεταξύ άλλων να ελαχιστοποιηθεί/μηδενιστεί η χρήση ορυκτών καυσίμων στη παραγωγή ενέργειας. Η Ελλάδα έχει διακηρύξει τη πολιτική βούληση της να συμβάλλει στην επίτευξη του φιλόδοξου Ευρωπαϊκού στόχου μειώνοντας σταδιακά τη χρήση των ορυκτών καυσίμων στη παραγωγή ενέργειας και αυξάνοντας τη χρήση των άφθονων ανανεώσιμων ενεργειακών πόρων της. Στο σύντομο κείμενο που ακολουθεί γίνεται αναφορά στη χρήση διαφόρων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) για τη παραγωγή θερμικής και ψυκτικής ενέργειας σε νοσοκομεία οι οποίες έχουν εφαρμοστεί σε μικρότερο ή μεγαλύτερο βαθμό διεθνώς καθώς και στη δυνατότητα εφαρμογών τους σε νοσοκομεία της Κρήτης.

1. Η κατανάλωση ενέργειας στα νοσοκομεία

Τα σύγχρονα νοσοκομεία αποτελούν σύνθετους οργανισμούς οι οποίοι λειτουργούν 24 ώρες την ημέρα και 365 ημέρες το έτος. Χρειάζονται συνεχώς ενέργεια για τη κάλυψη των αναγκών τους για θέρμανση και ψύξη, παραγωγή ζεστού νερού και ατμού καθώς και για το φωτισμό και τη λειτουργία διαφόρων ηλεκτρικών συσκευών και μηχανημάτων. Η κατανάλωση ενέργειας στα νοσοκομεία ανά μονάδα επιφανείας είναι μεγαλύτερη σε σχέση με άλλα κτίρια ενώ χρειάζονται περισσότερη θερμική ενέργεια (περίπου 60-65% της συνολικής) σε σχέση με ηλεκτρική. Στο μέλλον θα πρέπει να μειωθεί σημαντικά η ενεργειακή τους κατανάλωση και να μετατραπούν σε κτίρια σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας (σύμφωνα με την Ελληνική και Ευρωπαϊκή νομοθεσία). Σήμερα τα περισσότερα νοσοκομεία στην Ελλάδα αλλά και σε άλλες χώρες χρησιμοποιούν κυρίως συμβατικές πηγές ενέργειας (ηλεκτρική ενέργεια του δικτύου, πετρέλαιο, φυσικό αέριο) και λιγότερο ΑΠΕ.

Ορισμένα όμως σε διάφορες χώρες χρησιμοποιούν σε μικρότερο ή μεγαλύτερο βαθμό εναλλακτικές πηγές ενέργειας για τη κάλυψη των αναγκών τους σε θερμική και ψυκτική ενέργεια και συγκεκριμένα:

A. Ηλιακή ενέργεια για παραγωγή θερμότητας,
B. Ηλιακή ενέργεια για ψύξη με συστήματα θερμικής απορρόφησης,
Γ. Βιομάζα για παραγωγή θερμότητας,
Δ. Γεωθερμική ενέργεια για παραγωγή θερμότητας και ψύξης σε συνδυασμό με αντλίες θερμότητας, και
Ε. Απορριπτόμενη θερμότητα από βιομηχανίες για παραγωγή θερμότητας.

2. Χρήση της ηλιακής ενέργειας στα νοσοκομεία

2.1 Παραγωγή ζεστού νερού

Τα νοσοκομεία χρειάζονται ζεστό νερό στα δωμάτια των ασθενών, στη κουζίνα, στα πλυντήρια καθώς και σε άλλους χώρους. Υπολογίζεται ότι η δαπανώμενη ενέργεια για τη παραγωγή ζεστού νερού αντιστοιχεί περίπου στο 20-30% της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης των νοσοκομείων. Σε περιοχές με ικανοποιητική ηλιοφάνεια, όπως η Κρήτη, ζεστό νερό σε θερμοκρασίες 50-70οC μπορεί να παραχθεί με ηλιακά θερμικά συστήματα καλύπτοντας σημαντικό μέρος των αναγκών τους. Το υπόλοιπο ζεστό νερό που απαιτείται συνήθως παράγεται με συμβατικά καύσιμα. Η τεχνολογία των ηλιακών θερμικών συστημάτων παραγωγής ζεστού νερού είναι αξιόπιστη, ώριμη και οικονομική ενώ έχει χρησιμοποιηθεί επιτυχώς τα τελευταία 40 χρόνια στη χώρα μας. Η επένδυση των ηλιακών θερμικών συστημάτων παραγωγής ζεστού νερού αποσβένεται συνήθως σε διάστημα 4-10 ετών. Οι απαιτούμενοι ηλιακοί συλλέκτες μπορούν να τοποθετηθούν στις ταράτσες των κτιρίων τους, σε στεγασμένους χώρους πάρκινκ ή και αλλού.

2.2 Παραγωγή ψύξης

Η ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιείται για τη ψύξη χώρων αν και οι εφαρμογές αυτές δεν είναι τόσο διαδεδομένες όσο οι εφαρμογές της για παραγωγή ζεστού νερού. Η τεχνολογία αυτή περιλαμβάνει τη παραγωγή θερμού νερού με επίπεδα ή κοίλα ηλιακά κάτοπτρα και στη συνέχεια τη χρήση του ζεστού νερού για τη παραγωγή κρύου νερού (θερμοκρασίας περίπου 8-10οC) με συστήματα θερμικής απορρόφησης/προσρόφησης. Το χειμώνα όταν η ψύξη δεν είναι αναγκαία το παραγόμενο θερμό νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε άλλες χρήσεις στο νοσοκομείο. Τα απαιτούμενα ηλιακά κάτοπτρα μπορούν να εγκατασταθούν στις ταράτσες των κτιρίων τους ή και σε άλλους χώρους τους. Συστήματα ηλιακής θερμικής ψύξης έχουν εγκατασταθεί σε νοσοκομεία ορισμένων χωρών εκεί όπου η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι ικανοποιητική.

3. Χρήση της βιομάζας στα νοσοκομεία

3.1 Χρήση της στερεάς βιομάζας

Η στερεά βιομάζα χρησιμοποιείται από παλιά για τη παραγωγή θερμότητας με καύση. Οι εφαρμογές της σήμερα στα κτίρια, τη βιομηχανία και τη γεωργία είναι ευρύτατες ενώ έχει χρησιμοποιηθεί και στα νοσοκομεία για παραγωγή θερμού νερού και ατμού. Διάφοροι τύποι βιομάζας χρησιμοποιούνται σήμερα για παραγωγή θερμότητας οι οποίοι περιλαμβάνουν γεωργικά και δασικά παραπροϊόντα και υπολείμματα. Η βιομάζα αποτελεί ένα ανανεώσιμο ενεργειακό πόρο χαμηλού κόστους ενώ κατά τη χρήση της θα πρέπει να ληφθεί μέριμνα για την επεξεργασία των παραγόμενων καυσαερίων. Ο χρόνος απόσβεσης των επενδύσεων σε καυστήρες βιομάζας για τη θέρμανση των νοσοκομείων εκτιμάται σε περίπου 5-6 χρόνια.

3.2 Χρήση του βιοαερίου

Η χρήση του βιοαερίου με καύση για τη παραγωγή θερμότητας (ή τη συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού) έχει διαδοθεί πολύ τα τελευταία χρόνια για πολλούς λόγους. Το βιοαέριο παράγεται κατά τη επεξεργασία οργανικών αποβλήτων και υπολειμμάτων μειώνοντας τη ρύπανση που προκαλούν κατά τη διάθεση τους σε κάποιο αποδέκτη. Εφόσον το βιοαέριο παράγεται πλησίον του χώρου του νοσοκομείου η χρήση του για παραγωγή (θερμικής ή και ηλεκτρικής) ενέργειας σε αυτό αποτελεί μία ελκυστική επιλογή.

4.Χρήση της γεωθερμίας στα νοσοκομεία

4.1 Απ’ ευθείας χρήση γεωθερμικών ρευστών

Η γεωθερμική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη παραγωγή θερμότητας σε νοσοκομεία εφόσον υπάρχει κάποια γεωθερμική πηγή πλησίον τους κάτι που δεν είναι σύνηθες. Το νοσοκομείο της Rotorua, Νέα Ζηλανδία αξιοποιεί ένα γεωθερμικό πεδίο, με θερμοκρασία ρευστού 160oC, το οποίο βρίσκεται σε μικρή απόσταση για τη κάλυψη των αναγκών του σε θερμότητα.

4.2 Χρήση γεωθερμίας χαμηλής ενθαλπίας σε συνδυασμό με αντλίες θερμότητας

Οι αντλίες θερμότητας χρησιμοποιούνται ευρύτατα σήμερα για τη παραγωγή θερμότητας και ψύξης σε κτίρια και τη βιομηχανία. Οι συσκευές αυτές χρησιμοποιούν τη διάχυτη θερμότητα του περιβάλλοντος για τη θέρμανση και ψύξη χώρων καθώς και για παραγωγή ζεστού νερού. Έχουν πολύ υψηλούς βαθμούς απόδοσης και παράγουν πολλαπλάσια θερμική και ψυκτική ενέργεια σε σχέση με την ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνουν. Η χρήση των συσκευών αυτών στα νοσοκομεία είναι σήμερα πολύ διαδεδομένη.

5. Χρήση απορριπτόμενης θερμότητας από βιομηχανίες στα νοσοκομεία

Ορισμένες βιομηχανίες αποβάλλουν θερμότητα η οποία πολλές φορές μπορεί να χρησιμοποιηθεί επωφελώς. Τα νερά ψύξεως διαφόρων βιομηχανιών (όπως πχ εργοστασίων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας) αντί να διατεθούν στο περιβάλλον και να προκαλέσουν θερμική ρύπανση μπορούν ενίοτε να χρησιμοποιηθούν στα κτίρια, στη γεωργία ή και τη βιομηχανία. Ορισμένα δίκτυα τηλεθέρμανσης στην Ελλάδα και σε άλλες χώρες αξιοποιούν την απορριπτόμενη θερμότητα διαφόρων βιομηχανιών. Ορισμένα νοσοκομεία αντί να διαθέτουν δικά τους συστήματα παραγωγής θερμότητας χρησιμοποιούν τα διαθέσιμα συστήματα τηλεθέρμανσης στη περιοχή τους και έτσι ουσιαστικά αξιοποιούν την απορριπτόμενη θερμότητα κάποιων βιομηχανιών.

6. Η δυνατότητα χρήσης των ΑΠΕ για παραγωγή θερμότητας στα νοσοκομεία της Κρήτης

Η ύπαρξη άφθονων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στη Κρήτη κάνει ελκυστική τη χρήση τους για παραγωγή θερμικής και ψυκτικής ενέργειας στα νοσοκομεία του νησιού. Πιο συγκεκριμένα ενδείκνυται η χρήση:

Α) Ηλιακής ενέργειας για τη παραγωγή ζεστού νερού,
Β) Ηλιακής ενέργειας για τη ψύξη των κτιρίων,
Γ) Στερεάς βιομάζας για τη παραγωγή θερμικής ενέργειας, και
Δ) Αντλιών θερμότητας για τη παραγωγή θερμικής και ψυκτικής ενέργειας

Για τη χρήση των τεχνολογιών αυτών δεν απαιτείται κάποια θεσμική ρύθμιση ενώ οι προαναφερθείσες τεχνολογίες ήδη χρησιμοποιούνται επιτυχώς σε διάφορα νοσοκομεία. Δεδομένου ότι οι χρηματικοί πόροι των νοσοκομείων είναι ήδη περιορισμένοι η χρηματοδότηση των αειφορικών ενεργειακών επενδύσεων σε αυτά μπορεί να προέλθει:

Α) Από Ευρωπαϊκούς πόρους τη περίοδο 2021-2027. Είναι ήδη γνωστό ότι σημαντικό μέρος των διαθέσιμων Ευρωπαϊκών κονδυλίων θα διατεθεί για την ενεργειακή αναβάθμιση δημοσίων κτιρίων δεδομένης της πολιτικής βούλησης της Ε.Ε. για τη μετατροπή της σε κλιματικά ουδέτερη περιοχή μέχρι το 2050,

Β) Με τη συνδρομή εταιρειών παροχής ενεργειακών υπηρεσιών όπως προβλέπει η Ελληνική (και Ευρωπαϊκή) νομοθεσία όπου τα νοσοκομεία μπορούν να συμπράξουν με εξειδικευμένες εταιρείες για τη χρηματοδότηση και υλοποίηση των ενεργειακών επενδύσεων καθώς και για τη λειτουργία τους για ορισμένο χρονικό διάστημα.

7. Οφέλη που θα προκύψουν

Τα οφέλη που θα προκύψουν από τη χρήση των ΑΠΕ για παραγωγή θερμικής και ψυκτικής ενέργειας στα νοσοκομεία της Κρήτης είναι πολλά όπως:

Α) Θα μειωθεί η χρήση των εισαγόμενων ορυκτών καυσίμων και οι δαπάνες γι’ αυτά ενώ θα αυξηθεί η χρήση των τοπικών, ενδογενών ανανεώσιμων ενεργειακών πόρων,

Β) Θα μειωθούν οι εκπομπές θερμοκηπιακών αερίων στην ατμόσφαιρα σύμφωνα με τους στόχους της Ε.Ε. για την επίτευξη κλιματικής ουδετερότητας,

Γ) Θα αυξηθούν οι ενεργειακές επενδύσεις στη Κρήτη (βασιζόμενες κυρίως σε Ευρωπαϊκούς πόρους) ενώ θα στηριχθούν οι τοπικές και Ελληνικές επιχειρήσεις που παράγουν συστήματα αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας (ηλιακοί θερμοσίφωνες) και της στερεάς βιομάζας (συστήματα καύσης της). Θα διευρυνθεί η αγορά για τα καύσιμα στερεάς βιομάζας τα οποία παράγονται από τοπικές επιχειρήσεις (ελαιοπυρηνόξυλο, βιομάζα ελιάς), και

Δ) Θα βελτιωθεί η ενεργειακή συμπεριφορά των κτιρίων των νοσοκομείων (τα οποία θα πρέπει να μετατραπούν σε κτίρια σχεδόν μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης) ενώ θα αυξηθεί η ενεργειακή τους κατηγοριοποίηση.

Περισσότερα στοιχεία για τη δυνατότητα χρήσης των ΑΠΕ για παραγωγή θερμότητας είναι διαθέσιμα στο επιστημονικό άρθρο του γράφοντος με τίτλο “Use of renewable energy sources for heat and cooling generation in hospitals” το οποίο δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο διεθνές Αγγλόφωνο επιστημονικό περιοδικό “American Scientific Research Journal for Engineering, Technology and Sciences” , τεύχος 79(1), σελ. 98-112, 2021. Επιπρόσθετα στο άρθρο του γράφοντος με τίτλο “Energy consumption and carbon emissions in Venizelio hospital in Crete, Greece: Can it become carbon neutral ?” το οποίο έχει δημοσιευθεί στο διεθνές Αγγλόφωνο επιστημονικό περιοδικό “Journal of Engineering and Architecture”, 6(1), 19-27, 2018.