가정, 직장 및 공장에서는 대량의 온수가 매일 배수관을 타고 이동하고 있다. 이들은 물을 소비할 뿐만 아니라 또 다른 귀중한 에너지인 열을 그대로 손실하고 있다. 오스트리아 암슈테텐(Amstetten)의 지역 유틸리티 회사는 많은 연구가 이루어지지 않고 있는 하수관을 통해 손실되는 열 에너지를 재활용하려는 파일럿 프로젝트를 진행 중이다.
재활용 에너지는 4,000평방미터에 달하는 건물에 난방을 하거나 여름철 냉방을 하는데 사용되어 가스 사용의 필요성을 없애줄 뿐만 아니라 탄소발자국(Carbon Footprint) 저감에도 도움이 된다. Stadtwerke Amstetten사의 Robert Simmer는 "매주마다 다른 대표단이 이 지역을 방문하여 파일럿 프로젝트를 참관하고 있다. 다음 주에는 프랑스 대표단이 방문할 예정이며, 그 다음은 스페인"이라고 밝혔다.
약 42미터에 달하는 하수관을 흐르는 물의 온도는 약 27℃ 정도이며, 여기에 첨단 기술을 도입하였다. 하수관에 인접하여 위치한 파이프를 통해 물을 순환하고, 열 교환기(Heat Exchangers)라고 불리는 장치를 이용하여 열을 확보할 수 있다 (사진 참조). 열을 얻은 물은 근처에 있는 중앙센터로 이송되고, 여기서 고효율 열펌프가 중앙난방시스템을 가열하도록 되어 있다.
Simmer는 "여기까지 이송된 물은 깨끗하다. 하수관 내에 있는 장치 또한 자가세척이 가능하다"고 밝혔다. 경제성 면에서 열펌프 가동을 위해 추가적인 전기가 필요하더라도 연간 8,850달러의 비용만 필요할 뿐이다. 이는 가스 활용에 필요한 비용과 비교하면 많은 부분을 절감할 수 있음을 알 수 있다. Simmer는 "우리는 240,000 유로를 투자하였다. 이 비용은 약 11년 정도면 회수가 가능하다. 태양발전(Solar Power)와 같은 다른 재생가능 에너지의 투자비 회수가 이처럼 빠르지 않다"고 덧붙였다.
암슈테텐의 유틸리티 회사는 인근 제지 공장에서 온수를 하수관으로 내보내기 때문에 에너지 재활용의 기회를 확보할 수 있었다. 비엔나에 위치한 천연자원및생명과학대학(University of Natural Resources and Life Sciences)의 Florian Kretschmer는 이 기술의 잠재력은 크다고 밝혔다. Kretschmer는 AFP와의 인터뷰를 통해 "이 기술의 장점은 지역적 특성에 맞는 자원을 보유하고 있다는 점이다. 폐수는 언제나 존재한다"고 말했다. 그는 독일과 스위스에서는 유사한 다른 프로젝트가 진행 중이라고 덧붙였다.
천연자원및생명과학대학이 실시한 연구에 따르면 오스트리아 건물의 3~5%가 이 기술을 적용하여 난방을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 양은 그냥 듣기에 그리 큰 규모로 느껴지지 않는다. 그러나 다른 태양발전이나 풍력발전과 같은 다른 청정기술과 연계하면 유럽에서 화석연료 사용 절감에 중요한 역할을 할 수 있을 것이다. Kretschmer는 "이 기술만으로는 전세계 에너지 문제를 해결할 수 없다. 그러나 미래에는 다양한 에너지 믹스(Energy Mix)가 필요하고 폐수로부터 얻는 에너지도 일정 부분을 담당할 것"이라고 설명하였다.
이 기술에 있어 한 가지 단점은 하수관의 물 온도가 하락하여 하수 처리 설비에 영향을 줄 수도 있다는 것이다. 그러나 이러한 현상은 규모가 확대되었을 때만 발생한다. Kretschmer는 "하수 설비 시설은 온도에 매우 민감하다. 만약 물 온도가 너무 낮으면, 처리 설비의 성능 저하을 유발할 수 있다"고 설명하였다. 따라서 연구진은 처리 설비를 통해 얻어진 정수로부터 열을 추줄하는 방안의 가능성을 검토하고 있다.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 / 2014년 6월 27일]
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In Austria, heat is 'recycled' from the sewer
Vast amounts of hot water from household appliances, businesses and factories gurgle down the drain every day, wasting not only H2O but also another precious resource: heat energy.
Not, however, in the Austrian town of Amstetten, where a pilot project by the local utility company is "recycling" this energy from a place where normally few dare to tread—the sewer.
This it uses to heat 4,000 square metres (45,000 square feet) of buildings, or cool them in summer, allowing it to dispense entirely with gas and reduce its carbon footprint.
"Almost every week we get a visit from a different delegation coming to look," Robert Simmer, the enthusiastic boss of Stadtwerke Amstetten, told AFP as he showed off the project.
"There is a French delegation coming next week, and then a Spanish one ... We are starting to lack the resources, we need to beef up our personnel to handle all the tours we have to do."
Along a 42-metre (yard) stretch of sewer where the water temperature can reach 27 C (81 F), the firm has put in place a high-tech installation.
Water running in pipes adjacent to—but separated from—the sewer is warmed by devices called heat exchangers that "suck" the warmth out.
This warmed water is then pumped to the nearby headquarters where a highly efficient heat pump fires the central heating system.
A clean advantage
"The water that is pumped over here is clean, there is no fecal matter. The equipment inside (the sewer) is also self-cleaning," Simmer said.
Even though extra electricity for the heat pump—devices also used in fridges and freezers—costs the firm 6,500 euros ($8,850) per year, the savings are substantial compared to what it used to spend on gas.
Robert Simmer is pictured in front of a heat pump on May 7, 2014 in Amstetten, Austria
"We have invested 240,000 euros," Simmer said. "This should be recouped within around 11 years. With any other renewable energy source like solar power, it wouldn't be any sooner."
Amstetten's utility firm is lucky because a nearby paper factory pumps hot water into the sewer, making it warmer than normal.
In addition, the firm uses under-floor heating, which is more efficient than radiators on the walls.
But even in places without such advantages, the potential for the technology is substantial, said Florian Kretschmer from Vienna's University of Natural Resources and Life Sciences (BOKU).
"The advantage from this technology is that you have a very regional resource, and waste water is always present," Kretschmer told AFP.
Other similar projects exist in Germany, and Austria's Alpine neighbour Switzerland is particularly advanced, with more than 200, and the potential is considerable, he said.
A model of a heat exchanger is pictured at the municipal services on May 7, 2014 in Amstetten, Austria
Weaning off fossil fuels
A study done by the BOKU and others estimates that between three and five percent of buildings in Austria could be heated using this technology, with larger buildings such as schools or office blocks particularly well-suited.
This doesn't sound a lot, Kretschmer admits, but combined with other "clean" technologies like solar and wind power, it can play a role in weaning Europe off fossil fuels.
"Of course this alone is not going to solve the world's energy problems," Kretschmer said. "But what we need in the future is a good mix (of ways to produce power), and energy from waste water can play a part in this."
Pipes at the US Army Corp's of Engineers 17th St. Outfall Canal in New Orleans blast water out of the lower areas of New Orleans and back into Lake Pontchartrain on August 27 2007 during a hurricane drill
One potential downside is the temperature of the sewer water might fall to such an extent that it would affect sewage treatment plants. But this would only happen if the technology was used on a very large scale."Sewage treatment plants are highly dependent on temperature. If the water going into the treatment plants is cooled, then this has a negative effect on the performance of the treatment plant," Kretschmer said.
As a result, the BOKU is investigating the possibility of extracting heat from cleaned water downstream of treatment plans. "In fact that would even be positive, because it will cool the water a bit before it flows into rivers," Kretschmer said.
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