Стаття Євгена Нікітіна «Енергетична інтеграція» в тижневику «Mirror Weekly» піднімає важливі питання щодо вибору майбутнього наших систем теплопостачання – вони експлуатуються вже більше 60 років. Вони не лише втратили свою ефективність та надійність, а й стали сьогодні основним елементом газової залежності України. У країнах ЄС вже давно розпочалася глобальна трансформація теплопостачання, як найбільш енергоємного сектору енергетики. Україна лише починає цей шлях.
Мабуть, найголовнішою ідеєю у статті Євгена Нікітіна є звернення до Стратегії ЄС з інтеграції енергетичної системи (2020), як основа для модернізації систем теплопостачання міст України. Саме ця Стратегія на сьогодні визначає подальші шляхи розвитку систем теплопостачання в країнах ЄС. Забезпечує основу для національних стратегій, у тому числі стратегій декарбонізації.
На жаль, ця Стратегія ЄС маловідома в Україні, її положення відсутні в ключових документах Кабінету Міністрів, нова методологія розробки схем теплопостачання українських міст погано скоординована з воістину революційними рішеннями Європейського Союзу.
Існує високий ризик того, що після процесу розробки схем теплопостачання українських міст та їх впровадження розрив між українськими та європейськими Подача тепла буде тільки збільшуватися. Вона буде збільшуватися так само, як це сталося з розвитком схем теплопостачання в 250 містах України в період 2008-2011 років. Майже всі вони були відкладені на полицю через помилки в методології та за відсутності Національної стратегії теплопостачання.
Звернемося до основних тез цієї Стратегії – нам здається, що перехід на відновлюване опалення та охолодження будівель в українських містах вже є економічно вигідним та можливим. саме ця Стратегія має стати основою для модернізації систем теплопостачання нашої країни.
Основні моменти Стратегії ЄС з інтеграції енергетичних систем
8 липня 2020 року Європейська комісія оприлюднила свою Стратегію ЄС щодо інтеграції енергетичних систем. Стратегія визначила електрифікацію систем теплопостачання та теплових насосів як одну з ключових технологій для досягнення поставлених цілей.
У 2021 році Європейська комісія переглядає Директиву про енергоефективність, Директиву про відновлювані джерела енергії, Директиву про оподаткування енергії та розглядає розширення Системи торгівлі викидами ЄС (EU ETS) на нові сектори з метою прискорення розгортання теплових насосів та систем централізованого теплопостачання.
У рамках ініціативи «Хвиля реновації» Європейська комісія має на меті сприяти подальшій електрифікації систем опалення та охолодження будівель за допомогою теплових насосів. У житловому секторі частка електроенергії в попиті на опалення має зрости до 40% до 2030 року і до 50-70% до 2050 року.
В рамках Стратегії слід розглянути інтеграцію з електроенергетичним сектором, взаємодію технологій опалення та охолодження (за рахунок відновлюваних джерел енергії та рішень для охолодження), а також енергоефективності, декарбонізації та циркулярна економіка.
Стратегія визначає пряму електрифікацію та відновлюване опалення як найбільш економічно ефективні та енергоефективні варіанти декарбонізації. У своїй стратегії Комісія встановлює, серед іншого, такі цілі:
• Збільшити використання відпрацьованого тепла від промислових процесів, центрів обробки даних та інших джерел.
• Забезпечувати обмін теплом між споживачами енергії в інтелектуальних системах централізованого теплопостачання та охолодження;
• Збільшити використання теплових насосів для опалення та охолодження приміщень, а також для низькотемпературних промислових процесів;
• Збільшити використання технологій акумулювання тепла для гнучкості енергії та балансування навантаження між електроенергетичним та тепловим секторами.
Стратегія ЄС наголошує на інтеграції систем опалення та охолодження (кондиціонування повітря). Основним вектором на сьогодні є електрифікація цих систем з використанням відновлюваних джерел енергії.
Концепція відновлюваного опалення та охолодження для міст та будівель ЄС
Концепція відновлюваного опалення та охолодження (https://www.rhc-platform.org/content/uploads/2019/10/RHC-VISION-2050-WEB.pdf) була розроблена Європейська технологічна та інноваційна платформа для відновлюваного опалення та охолодження (RHC ETIP). Ця концепція є результатом спільної зусиллями групи експертів з промисловості та науковців з Європейського Союзу, розділених на чотири міждисциплінарні робочі групи, відповідно, орієнтовані на окремі будівлі, райони, міста та галузі. Цей підхід був прийнятий для огляду сектора Опалення та охолодження з системної точки зору, наголошуючи на необхідності інтеграції різних технологій та перспективних рішень для різних умов використання.
Декарбонізація сектору опалення та охолодження є важливою віхою в досягненні амбітних цілей ЄС щодо клімату та енергії. Фактично, на опалення та охолодження припадає близько половини загальних потреб Європи в енергії, і це, безсумнівно, найбільший енерговитратний сектор на сьогоднішній день.
До питання про схеми теплопостачання в містах України
Наша країна вже вдруге почала переглядати рішення щодо теплопостачання міст та будівель, які існують з 60-х років минулого століття. Це завдання планується вирішити шляхом розробки нових схем теплопостачання понад 500 міст на основі нової методики. При розробці схем теплопостачання повинні бути підготовлені інвестиційні програми модернізації об’єктів теплопостачання та інженерних систем будинків і будівель. Що має назавжди вирішити проблему енергонезалежності наших міст.
Одним із ключових орієнтирів у розробці схем теплопостачання має стати Стратегія ЄС з інтеграції енергетичних систем. Кожне місто в Україні сьогодні потребує дорожньої карти на шлях до 2050 року, в першу чергу для трансформації систем опалення та будівель, які за цей період повинні скоротити витрату тепла в 3 рази.
За відсутності Національної стратегії теплопостачання України, схеми теплопостачання міст мають стати дорожніми картами для виведення міст із газової залежності, Стратегії декарбонізації мають стати їхнім неподільним елементом. Витіснення природного газу з балансів систем теплопостачання в містах України має стати найвищим пріоритетом для нових схем теплопостачання.
Ми бачимо 4 основні шляхи декарбонізації систем теплопостачання міст та селищ в Україні:
• Електрифікація систем опалення та охолодження будинків і багатоповерхових будівель;
• Використання відпрацьованого тепла водоканалів, промислових та енергетичних підприємств;
• Використання біогазу та синтез-газу з переробних заводів;
• Заміщення природного газу твердим біопаливом та біометаном у будинках та системах централізованого теплопостачання на 90% від існуючих обсягів. Газові котли доцільно зберегти як пікове і резервне джерело енергії (в попередні десятиліття мазут виконував роль резервного палива).
Більшість існуючих схем теплопостачання в Україні пропонують рішення для простого вдосконалення існуючих систем теплопостачання, використання природного газу в якості основного палива. Вже багато десятиліть при ремонті українських доріг використовуються старі технології, Але їхній стан лише погіршувався. Аналогічна ситуація склалася і в теплопостачанні України.
Настав час нових рішень – теплопостачання без природного газу, на основі місцевих видів палива та енергії з відновлюваних джерел.
Електрифікація теплопостачання
Період декарбонізації систем теплопостачання будівель та міст в Україні займе не менше двох десятиліть – нам явно не вистачатиме політичної волі та фінансових ресурсів. При цьому проекти термомодернізації будівель ставатимуть все більш амбітними – більшість будинків та багатоповерхових будинків в Україні будуть утеплені до 2040 року. Потреба в тепловій енергії неухильно знижуватиметься в кілька разів, а електрифікація стане найефективнішою технологією для міст та будівель в Україні Теплопостачання з використанням відновлюваних джерел енергії.
Широкий спектр існуючих технологій, включаючи високоефективні теплові насоси та системи централізованого теплопостачання, на основі сонячної енергії та біомаси, дасть можливість отримати максимальну віддачу від наявних місцевих ресурсів у всіх регіонах України. Ці технології доповнюватимуть одна одну для створення економічно ефективної, надійної та безпечної енергетичної системи, а також декарбонізації сектору опалення та охолодження до 2050 року.
По суті, різні технологічні рішення дозволять задовольнити потребу в енергії в окремих будівлях, міських районах, міст і промислових процесів. Комбінація технологій буде варіюватися в залежності від міста (місцевого рівня), регіон (регіональний рівень) або промисловий сектор, в залежності від наявності місцевих джерел, комбінації попиту, нормативно-правової бази та наявної інфраструктури.
До 2050 року центральну роль в Україні відіграватимуть гібридні системи, які є інтегрованими системами, що поєднують дві, Три або більше відновлюваних технологій опалення та охолодження. По суті, інтеграція різних технологій в системи тепло- і холодопостачання дозволяє подолати технологічні обмеження і досягти більш високих показників. Таким чином Електрифікація та гібридні системи стануть ключовими факторами для цілорічного, надійного та доступного опалення та охолодження.
Акумулювання тепла в будівлях та системах теплопостачання: ключовий елемент нових схем теплопостачання
Акумулювання теплової енергії вже давно використовується для підвищення ефективності системи теплопостачання – як в системах централізованого теплопостачання, так і в інженерних системах окремих будівель.
Збільшення потенціалу теплової акумуляції будівель має безліч інженерних рішень і може вирішити різні завдання – зниження потужності джерел, підвищення комфорту, економічності і т.д.
Збільшений потенціал накопичення тепла в системах опалення оптимізує управління та пом’якшення наслідків тимчасовий дисбаланс попиту та пропозиції при високій частці відновлюваних джерел енергії.
Особливий інтерес представляє використання пікових джерел електроенергії (вітрових і сонячних), які не використовуються енергосистемою для виробництва теплової енергії, зберігаються в акумуляторах тепла. Це дозволяє не тільки стабілізувати роботу електричних мереж і енергосистеми в цілому, Але і для підвищення економічності і надійності теплопостачання. В результаті буде досягнута економічно ефективна декарбонізація і одночасно підвищиться надійність, безпека та ефективність енергопостачання. Теплові акумуляції є більш надійною, дешевою та ефективною технологією в порівнянні з технологіями накопичення енергії.
Оцінка потенціалу накопичення теплової енергії має стати невід’ємним елементом нових схем теплопостачання.
Джерело: https://www.ecosys.com.ua