वायुमंडलीय ताप

हेलसिंकी में एक पार्क के नीचे, चट्टानों में खोदकर बनाई गई गुफाओं में, बड़े हीट पंपों की एक पंक्ति शहर के प्रसंस्करित अपशिष्ट जल और इसके जिला शीतलन नेटवर्क से लौटने वाले पानी से गर्मी लेती है और इसे जिला हीटिंग में डालती है जो घरों को गर्म करती है। The Katri Vala plant, run by the city’s energy company Helen, produced 570,000 MWh of heat in 2017 from five large heat pumps, and a sixth, added in 2021, was expected to raise that by up to 200,000 MWh a year; its capacity reached about 123 MW (Wikipedia, Energy in Finland, citing Helen, 2018). गर्मी भी बहुत थी। यह बाल्टिक सागर में बहती है।

सबसे बड़ा “ऊर्जा स्रोत” अपशिष्ट गर्मी है जिसे कोई नहीं गिनता। 2016 के एक अध्ययन में अनुमान लगाया गया कि विश्व की प्राथमिक ऊर्जा का 72% रूपांतरण के बाद खो जाता है, ज्यादातर गर्मी के रूप में, और कि 63% अपशिष्ट गर्मी धाराएं 100 ° C से नीचे हैं (2016 में, एच।). दूसरा महत्वपूर्ण कारण है। यह गर्मी बिजली बनाने के लिए लगभग बेकार है और इमारतों को गर्म करने के लिए बहुत उपयोगी है। यह पृष्ठ बताता है कि क्यों और इसे उपयोग करने के लिए क्या लेता है।

72%of global primary energy lost after conversion, mostly as heat (2016 में, एच।)

63%इसका अपशिष्ट तापमान 100 डिग्री सेंटीग्रेड से कम है: गर्मी के लिए अच्छा, बिजली के लिए खराब

100,000 मेगावाटof heat a year: the recovery goal of Meta's data centre in Odense, Denmark, enough for 6,900 homes (2020 का लक्ष्य)

1.6किलोवाट- घंटाबिजली की, अधिकतम, 30 ° C डेटा-सेंटर गर्मी के 100 kWh से, कार्नोट सीमा द्वारा; एक हीट पंप के माध्यम से गर्मी, यह लगभग 145 kWh बन जाता है

क्या है

इसका अर्थ है कि किसी भी प्रक्रिया से निकलने वाली गर्मी को पकड़कर उसे किसी ऐसे स्थान पर भेजना, जहां इसे गर्म करने की आवश्यकता होती है। इसके तीन सामान्य रूप हैं:

प्रत्यक्ष उपयोग. एक कारखाने, इंसिनेरेटर या बिजली स्टेशन से गर्म पानी या गैस एक ताप विनिमयकर्ता के माध्यम से एक जिला हीटिंग नेटवर्क या अन्य प्रक्रिया में प्रवेश करती है। इस प्रकार से डेनमार्क और स्वीडन के अधिकांश गर्मी नेटवर्क शुरू हुए।
ठंडे स्रोतों पर हीट पंप. सीवरेज, डेटा सेंटर, सुपरमार्केट, मेट्रो सुरंग और ठंडा करने वाला पानी केवल 10 से 40 डिग्री सेल्सियस है। एक बड़ा हीट पम्प नेटवर्क की आवश्यकता के अनुसार 60 से 90 डिग्री सेल्सियस तक गर्मी को उठाता है, जिसके लिए एक बोइलर की तुलना में बहुत कम बिजली का उपयोग होता है।
बिजली बनाना. किलों, भट्ठियों और इंजनों से निकलने वाला गर्म उत्सर्जन, आमतौर पर 200 डिग्री सेल्सियस से ऊपर, एक वाष्प टर्बाइन या एक कार्बनिक रैंकाइन चक्र (ORC) को चला सकता है, जो पानी की तुलना में कम तापमान पर उबालने वाले तरल पदार्थ का उपयोग करता है।

यह कैसे काम करता है

गर्मी का मूल्य उसके तापमान द्वारा निर्धारित किया जाता है. 30 °C पर एक किलोवाट-घंटा और 600 °C पर एक किलोवाट-घंटा उसी मात्रा की ऊर्जा हैं लेकिन उसी संसाधन नहीं हैं। कार्नोट दक्षता, किसी भी इंजन के लिए सीमा है जो गर्मी को काम में बदल देता है, η = 1 − T_cold / T_hot है, जिसका तापमान कैल्विन में होता है। 25 डिग्री सेल्सियस (298 केल्विन) पर वातावरण के साथ:

30 डिग्री सेल्सियस (303 के) पर ताप: 1 − 298/303 = 1.6%
90 डिग्री सेल्सियस (363 के) पर ताप: 1 − 298/363 = 18%
300 डिग्री सेल्सियस (573 केल्विन) पर ताप: 1 − 298/573 = 48%

इनमें से आधे से भी कम लोग इसका उपयोग करते हैं। कार्बनिक रैंकाइन चक्र, मध्यम गर्मी से बिजली प्राप्त करने के लिए आम विकल्प, आमतौर पर लगभग5से 20% गर्मी को बदलते हैं, जिसका तापमान बढ़ता है (2013 में, एच।). लगभग 80 °C से नीचे, बिजली बनाने के लिए मशीनरी की आवश्यकता होती है।

हीट पंप विपरीत दिशा में काम करते हैं. एक हीट पंप की सीढ़ी COP = T_hot / (T_hot − T_cold) है: जितना छोटा लिफ्ट होगा, प्रति इकाई बिजली उतना अधिक गर्मी होगी। 30 °C से 80 °C तक डाटा-सेंटर गर्मी को उठाने पर कार्नोट COP लगभग 6.4 होता है; वास्तविक बड़े हीट पंप आधे, लगभग 3% तक पहुंचते हैं। इसलिए 30 °C के 100 kWh अपशिष्ट गर्मी और लगभग 45 kWh बिजली से नेटवर्क गर्मी का लगभग 145 kWh बन जाता है. बिजली बर्बाद नहीं होती: यह भी गर्मी के रूप में समाप्त हो जाती है।

दूसरा नियम दूरी का है। गर्मी के कारण यह बहुत ही महंगा होता है। पाइप, खाई और पंपिंग की लागत बिजली के केबलों की तुलना में प्रति किलोवाट-घंटा अधिक होती है और गर्म पानी इस दौरान गर्मी खो देता है। जब एक गर्मी उपयोगकर्ता स्रोत के पास बैठता है या जब एक गर्मी नेटवर्क पहले से ही इसके पार चल रहा होता है, तब अपशिष्ट गर्मी मूल्यवान होती है। आधुनिक “चौथी पीढ़ी” नेटवर्क कम तापमान (लगभग 50 से 70 ° C) पर काम करते हैं ताकि अधिक कम-ग्रेड गर्मी का उपयोग किया जा सके (2014 में, एल।).

टाइमिंग तीसरा है. एक डेटा सेंटर पूरे वर्ष गर्मी बनाता है; घरों को सर्दियों में इसकी ज्यादातर आवश्यकता होती है। नेटवर्क इसे गर्मी भंडारण, अन्य गर्मी स्रोतों और गर्मियों में उपयोग नहीं किए जा सकने वाले गर्मी को डंप करके संतुलित करते हैं।

सीमाएँ

तापमान. अधिकांश अपशिष्ट गर्मी बिजली के लिए बहुत ठंडी है। कार्नोट समीकरण समझौता योग्य नहीं है।
Distance. किसी भी गर्मी उपयोगकर्ता से दूर एक स्रोत, व्यावहारिक रूप से मूल्यहीन है, हालांकि बड़ा है।
समय में असंगति. औद्योगिक और डेटा-सेंटर गर्मी स्थिर है; तापन की मांग मौसमी है और ठंडी सुबहों पर शिखर पर होती है।
विश्वसनीयता और अनुबंध. एक नेटवर्क एक कारखाने पर निर्भर नहीं हो सकता है जो बंद हो सकता है या एक डेटा केंद्र जो स्थानांतरित हो सकता है। अनुबंध, बैकअप क्षमता और जोखिम साझा करना इंजीनियरिंग के समान महत्वपूर्ण है।
प्रकृति का सबसे अच्छा स्रोत है, जो कि जल है। बेहतर प्रक्रियाएं और कुशल सर्वर पुनर्प्राप्त करने के लिए उपलब्ध को कम कर देते हैं, और यह एक अच्छी बात है।

वास्तविक परियोजनाएँ, मापी गई

परियोजना	कहाँ, कब	गर्मी स्रोत तथा माप	क्या रिपोर्ट किया गया है
कार्तिक शुक्ला का जन्म और जीवन	हेलसिंकी, फिनलैंड, 2006 से, विस्तारित	प्रदूषित जल और जिला शीतलन वापसी पानी, चट्टानी गुफाओं में बड़े हीट पंप	2017 में पांच हीट पंपों से गर्मी का 570,000 मेगावाट; 2021 से छठा एक वर्ष में 200,000 मेगावाट तक जोड़ता है; कुल मिलाकर लगभग 123 मेगावाट (हेलेन, 2018; विकिपीडिया)।
गूगल मैप्स पर सेंट लुइस का नक्शा	ओडेन्स, डेनमार्क, 2020 से	शहर के बाहरी इलाकों में गर्मी से बचने के लिए बिजली की आपूर्ति बंद कर दी गई है।	लक्ष्य: 100,000 मेगावाट प्रति वर्ष गर्मी, 6,900 घरों के लिए पर्याप्त (मेटा, 2020)
	स्टॉकहोम, स्वीडन, 2017 से	स्टॉकहोम एक्सरजी शहर के नेटवर्क के लिए डेटा सेंटरों से गर्मी खरीदता है	“एक डेटा सेंटर उद्योग के लिए एक कार्यक्रम जहां कोई गर्मी बर्बाद नहीं होती है” (स्टॉकहोम डेटा पार्क)
उत्तरी यूरोपीय डाटा सेंटर	फिनलैंड, स्वीडन, डेनमार्क, नार्वे	मॉडल किया गया संभाव्य	डाटा-सेंटर गर्मी नॉर्डिक शहरों में जिला तापन का एक उल्लेखनीय हिस्सा कवर कर सकता है यदि नेटवर्क और कीमतें अनुमति देते हैं (Wahlroos et al., 2018)।

दो नीति संकेत यह दर्शाते हैं कि यह कहाँ जा रहा है। जर्मनी अब जुलाई 2026 से संचालन शुरू करने वाले नए डेटा केंद्रों को अपनी ऊर्जा का कम से कम 10% पुन: उपयोग करने की आवश्यकता है, जो जुलाई 2027 से 15% तक बढ़ जाएगा और जुलाई 2028 से 20%, जब तक कि एक गर्मी-नेटवर्क समझौता नहीं हो (Energieeffizienzgesetz, अनुच्छेद 11)। और डेटा केंद्र तेजी से बढ़ रहे हैं: आईईए का अनुमान है कि उन्होंने 2024 में लगभग 415 टीवीएच बिजली का उपयोग किया, दुनिया की बिजली का लगभग 1.5%, 2030 तक लगभग 945 टीवीएच की ओर बढ़ रहा है (आईईए, ऊर्जा और एआई, 2025). इसका अधिकांश भाग कम तापमान पर गर्म हो जाता है।

डेनमार्क, फिनलैंड और स्वीडन में जिला हीटिंग गर्मी बाजार का एक बड़ा हिस्सा प्रदान करती है, जिसके कारण वे अपशिष्ट-ताप उपयोग में अग्रणी हैं (Werner, 2017)। अन्यत्र, गुम हुआ टुकड़ा आमतौर पर नेटवर्क होता है, गर्मी नहीं।

कितना खर्च होगा

Waste-heat recovery does not generate electricity, so the site-wide benchmark (rooftop solar at about $0.19 per kWh in our Fan Wall model, within Lazard’s June 2026 range of $0.09 to $0.20 for commercial rooftop solar) applies only to the small high-temperature cases that make electricity. गर्मी के लिए, प्रतियोगी एक गैस बॉयलर है। हमारे पर के रूप में एक ही राउंड संख्याओं का उपयोग थर्मल भंडारण पृष्ठ (प्रत्येक मेगावाट घंटे पर 35 यूरो की थोक गैस, प्रति टन कार्बन पर 70 यूरो, एक 90% बोइलर), 5 से6यूरो सेंट प्रति किलोवाट-घंटा.

एक बड़े हीट पम्प के माध्यम से कम तापमान स्रोत से गर्मी की लागत बिजली को सीओपी द्वारा विभाजित किया जाता है, साथ ही उपकरणों को गर्मी पर फैलाया जाता है जो यह प्रदान करता है। बड़े हीट पंपों और कनेक्शन के लिए प्रकाशित लागत साइट द्वारा व्यापक रूप से भिन्न होती है, इसलिए हम गणना के रूप में सीमा दिखाते हैं (20 वर्ष,7% वास्तविक छूट दर, सीओपी3, पाइप्स और कनेक्शन शामिल नहीं):

प्रति किलोवाट ताप के लिए स्थापित हीट पम्प की लागत	बिजली €50 प्रति मेगावाट, 3,000 घंटे एक साल	बिजली €50, 6,000 घंटे	बिजली €100, 3,000 घंटे	बिजली € 100, 6,000 घंटे
€500	3.2सी	2.4सी	4.9सी	4.1 सी
€1,000	4.8 सी	3.2सी	6.5सी	4.9सी
€1,500	6.4सी	4.0सी	8.1 सी	5.7सी

गर्मी के प्रति किलोवाट घंटे में यूरो सेंट। Our calculation: equipment cost × 0.0944 ÷ hours + electricity price ÷ 3.*

पुनर्प्राप्त ताप आमतौर पर गैस के साथ प्रतिस्पर्धी है जब गर्मी पंप एक साल में कई घंटे चलता है और स्रोत नेटवर्क के पास है. इसकी कमजोरियां पाइप हैं (कुछ किलोमीटर के एक नए कनेक्शन की लागत हीट पंप से अधिक हो सकती है) और स्रोत गायब होने का जोखिम। गर्म औद्योगिक गर्मी का प्रत्यक्ष उपयोग, बिना किसी हीट पम्प के, आम तौर पर सबसे सस्ता ताप है जो एक नेटवर्क खरीद सकता है।

अपशिष्ट गर्मी से बिजली बनाने के लिए अलग है: एक ORC इकाई केवल वहां प्रतिस्पर्धा करता है जहां गर्मी गर्म, स्थिर और मुक्त है, और तब भी इसका उत्पादन आने वाले गर्मी की तुलना में छोटा है।

जहां यह जीत सकता है, और जहां यह नहीं कर सकते

यह जीत सकता है:

शहरों में डेटा केंद्र, सीवरेज काम, मेट्रो प्रणाली, सुपरमार्केट और कारखानों के पास हीट नेटवर्क।
औद्योगिक पार्क, जहां एक संयंत्र की अपशिष्ट गर्मी दूसरे संयंत्र की प्रक्रिया गर्मी है।
नए डेटा केंद्र जो शुरू से ही गर्म पानी प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, विशेष रूप से 40 से 60 °C पर तरल ठंडा करने के साथ।
उच्च तापमान उद्योग (सीमेंट, कांच, इस्पात, रसायन), जहां 250 ° C से ऊपर उत्सर्जन बिजली के लिए एक ORC या भाप टर्बाइन को चला सकता है, या सामग्री को प्री-हीट कर सकता है।
सेवेज हीट, जो स्थिर है, शहरों के पास और सर्दियों में उपलब्ध है।

यह जीत नहीं सकता:

रिमोट स्रोत जिसके पास कोई गर्मी उपभोक्ता नहीं है: एक रेगिस्तानी डाटा केंद्र या एक अलग संयंत्र।
निम्न तापमान की गर्मी को बिजली में बदलना. 30 से 60 °C पर कार्नोट सीढ़ी कुछ प्रतिशत है; कोई भी उपकरण इसे नहीं बदलता।
जहाँ कोई भी गर्मी नेटवर्क नहीं है, जब तक कि कोई एक न बना ले। यह आमतौर पर एक अस्थायी, न कि दीर्घकालिक निवेश है।
एक कारण के रूप में बेकार प्रक्रियाओं को बनाए रखने के लिए. दक्षता पहले आता है।

क्या साबित, plausible और अनुमानित है

परीक्षण: कार्नोट सीमाएं गर्मी से बिजली और गर्मी पंपों पर; हेलसिंकी, ओडेनसे और स्टॉकहोम में सीवरेज और डेटा केंद्रों से जिला हीटिंग में बड़े पैमाने पर गर्मी पुनर्प्राप्ति; डेनमार्क और स्वीडन के औद्योगिक ताप आपूर्ति नेटवर्क; ओआरसी इकाइयों द्वारा गर्म औद्योगिक उत्सर्जन से बिजली का पुनर्प्राप्ति।

संभावित: यूरोप में अधिकांश नए बड़े डेटा केंद्रों ने जर्मनी के जैसे नियमों की मदद से उपयोगी गर्मी प्रदान की; कम तापमान वाले नेटवर्क जो अधिक निम्न-ग्रेड गर्मी लेते हैं; तरल-कुचल सर्वर 50 से 60 °C पानी प्रदान करते हैं जिसे बहुत कम या कोई हीट पंप की आवश्यकता नहीं होती है।

अनुमानित: 80 डिग्री सेल्सियस से नीचे गर्मी से आर्थिक रूप से अर्थपूर्ण बिजली; बिना नेटवर्क योजना के शहरों में गर्मी पुनर्प्राप्ति; सामान्य अपशिष्ट-ताप सतहों पर थर्मोइलेक्ट्रीक पैनल जो खुद के लिए भुगतान करते हैं।

खोज प्रश्न खोलें

मैपिंग. जहां, किस तापमान पर और कितनी मात्रा में अपशिष्ट गर्मी उपलब्ध है, जहां गर्मी की आवश्यकता होती है? स्थानीय भाषाओं में, यह बहुत दुर्लभ है।
अनुबंध और जोखिम. कौन कनेक्शन के लिए भुगतान करता है, और यदि स्रोत बंद हो जाता है तो किसने जोखिम उठाया?
Lower-temperature networks. मौजूदा उच्च तापमान नेटवर्क और इमारतों को कैसे बदलना है ताकि वे ठंडे हों।
उच्च तापमान ताप पंप 60 से 100 डिग्री सेल्सियस पर अपशिष्ट गर्मी से उद्योग के लिए 120 से 200 डिग्री सेल्सियस पर भाप प्रदान करना।
मौसमगत भंडारण जो गर्मियों के लिए डेटा-सेंटर की गर्मी रखता है।
परिणाम मापा. वितरित गर्मी, उपयोग की गई बिजली और वास्तविक परियोजनाओं के लिए लागत पर वार्षिक डेटा प्रकाशित किया।

एक कार्यशील प्रोटोटाइप को क्या चाहिए

गर्मी पंप और गर्मी विनिमयकर्ता परिपक्व हैं। उपयोगी नवाचारों में सस्ते स्रोतों को उपयोगकर्ताओं से जोड़ना, उच्च तापमान वाले हीट पंप और नियंत्रण शामिल हैं। एक कार्यशील मॉडल को वास्तविक उपयोगकर्ता के लिए मापी गई गर्मी प्रदान करनी चाहिए।

चरण	कार्य	यह सक्षम करता है	अनुमानित लागत	समय
1. ताप लेखापरीक्षण	लॉगर के साथ कई सप्ताहों तक एक वास्तविक कचरा प्रवाह की गति और तापमान मापें; 1 से2किमी के भीतर गर्मी उपभोक्ताओं का नक्शा बनाएँ	क्या उपयोगी तापमान पर, उपयोगकर्ता के लिए पर्याप्त गर्मी है?	$5k to $20k	1 से3महीने
2. बेंच प्रदर्शक	10 से 50 किलोवाट ताप विनिमय और वास्तविक स्रोत पर गर्मी पंप, गर्मी और बिजली के मिटर के साथ	वास्तविक प्रवाह पर मापा गया सीओपी, फोलिंग और विश्वसनीयता	$30k to $150k बाइट्स	6 से 12 महीने
3. पाइलट कनेक्शन	एक इमारत या एक छोटे से नेटवर्क के लिए कनेक्शन, डेटा का एक वर्ष, एक गर्मी आपूर्ति अनुबंध	Real cost per kWh of heat and contract model	$0.3M to $2एम	12 से 24 महीने

हम जो जरूरत है

विभागीय ताप इंजीनियर और नेटवर्क ऑपरेटर।
हिट पंप विशेषज्ञ, खासकर बड़े और उच्च तापमान वाली मशीन के लिए।
डेटा-सेंटर और औद्योगिक ऊर्जा प्रबंधक तापमान और प्रवाह डेटा साझा करने के लिए तैयार हैं।
शहरी नियोक्ता और जीआईएस विश्लेषक स्रोतों और उपयोगकर्ताओं को नक्शा बनाने के लिए।
वकील और अर्थशास्त्री गर्मी अनुबंधों को डिजाइन करने के लिए जो जोखिम को उचित रूप से साझा करते हैं।
प्रक्रिया इंजीनियर गंदगी, क्षरण और गंदी धाराओं जैसे सीवरेज और धुआं गैस पर गर्मी विनिमयकर्ताओं की सफाई के लिए।

एक बेहतर विचार है?

कुछ लोगों का मानना है कि यह एक ऐसी शक्ति है जो किसी को भी अपने लक्ष्य की ओर ले जा सकती है। एक विचार को एक काम कर रहा है, वास्तविक जीवन मॉडल जो वास्तव में बिजली का उत्पादन करता हैएक गर्मी-रिकॉवरी विचार के लिए, इसका मतलब है एक मॉडल जो मापा गया ताप या बिजली प्रदान करता है, जिसके साथ इसके आउटपुट और अपने स्वयं के ऊर्जा उपयोग को उपकरणों पर लॉग किया जाता है, दावा नहीं किया जाता है। यदि आपका विचार और विचारों के साथ-साथ आपके विचार भी हैं, तो हम आपको इस लेख में शामिल कर सकते हैं। लेकिन एक कार्यशील मॉडल के बिना पूंजी जुटाना बहुत मुश्किल है, और यहां कोई भी धन, लाभ या परिचय का वादा नहीं करता है।

योगदान फ़ॉर्म के माध्यम से अपने विचार को भेजें, जिसमें समस्या का समाधान हो, भौतिकी की जाँच, प्रति किलोवाट घंटे की अनुमानित लागत और सस्ता परीक्षण जो इसे गलत साबित कर सकता है। यदि आपका एक कार्यशील मॉडल है, तो इसके मापे गए आउटपुट को शामिल करें और इसे कैसे मापा गया। energy sources पृष्ठ इसकी तुलना और अन्य विकल्पों को विचार रडार पर करता है।

स्रोत

फोर्मन, सी., मुरिताला, आई.के., पार्डेमैन, आर. और मेयर, बी। (2016). यह विश्व के तापमान को प्रभावित करता है। नवीकरणीय और सतत ऊर्जा समीक्षाएं 57, 1568-1579।
(2018)। हिलसिंकी में फिर से बनाया जाने वाला नया हीट पंप; विकिपीडिया, फिनलैंड में ऊर्जा।
Meta (2020). Odense data center: ताप पुनर्प्राप्ति।
स्टॉकहोम डेटा पार्क। प्रयोजन।
रॉय, एस., रॉय, ए., और रॉय, जे। (2018). इसका उपयोग मुख्यत: उत्तरी अमेरिका में जलवायु परिवर्तन के अध्ययन के लिए किया जाता है। नवीकरणीय और सतत ऊर्जा समीक्षाएं 82, 1749-1764।
क्यूइलिन, एस., वैन डेन ब्रूक, एम., डेक्ले, एस., डेवाल्फ, पी. और लेमोर्ट, वी। (2013). यह एक प्राकृतिक रासायनिक यौगिक है जो ऑर्गेनिक रंकाइन चक्र (ORC) का हिस्सा है। नयी और टिकाऊ ऊर्जा समीक्षाएं 22, 168-186।
रॉबर्ट, ए., वेलर्सन, एस., और रॉबिन्सन, डी। (2014). यह 4वीं शताब्दी ई.पू. (4th century AD) का है। ऊर्जा 68, 1-11।
वर्नर, एस। (2017). यह शहरी और ग्रामीण क्षेत्रों के लिए गर्म पानी की आपूर्ति करता है। Energy 137, 617-631.
Germany (2023). Energieeffizienzgesetz (EnEfG), अनुच्छेद 11: डेटा केंद्र।
(2025)। ऊर्जा और एआई।
Lazard (June 2026). Energy+, संस्करण 19 की स्तरीकृत लागत।
Local Solar System आधार। फ़ेन वाल ओपन मॉडल: $0.19 प्रति किलोवाट घंटे के छत पर सौर बेंचमार्क।