Lokalne systemy ciepłownicze zapewniają zrównoważone ogrzewanie i chłodzenie, łącząc lokalne zasoby z lokalnymi potrzebami. Lokalne sieci ciepłownicze nazywane są również sieciami grzewczymi lub lokalnymi systemami ciepłowniczo-chłodniczymi. Ich ciągła ewolucja odzwierciedla szerszą transformację sektora energetycznego, co oznacza wpływ na zmniejszenie emisji CO2 oraz większe wykorzystanie OZE. Pozwalają one na odejście od używania paliw kopalnych i mogą przyczynić się do zmniejszenia zużycia energii pierwotnej o 30–50%.
Lokalne systemy ciepłownicze to sprawdzone rozwiązania w zakresie ogrzewania, chłodzenia i dostarczania ciepłej wody poprzez sieć izolowanych przewodów rurowych z centralnego punktu wytwarzania do użytkownika końcowego.
Są one przystosowane do zasilania z dostępnych lokalnie, odnawialnych i niskoemisyjnych źródeł energii. Do przykładów takich źródeł zaliczają się: energia słoneczna, energia geotermalna, zrównoważona biomasa, ciepło odpadowe z przemysłu, budynków komercyjnych lub innych obiektów miejskich, takich jak centra danych, infrastruktura transportu podziemnego lub systemy gospodarki wodnej. Możliwość korzystania z tak różnorodnych źródeł energii oznacza, że klienci nie są uzależnieni od jednego źródła dostaw.
Lokalne sieci ciepłownicze są z natury zróżnicowane i odpowiadają za ponad połowę zmiennego energetycznego zapotrzebowania krajów UE pod względem wielkości i obciążenia. Choć ich działanie opiera się na podobnych zasadach, każda sieć jest rozwijana zgodnie z lokalnymi uwarunkowaniami i dostosowywana do ciągłych innowacji.
CZYTAJ: Kogeneracja – zastosowanie i korzyści. Zobacz raport
Funkcjonowanie sieci ciepłowniczych opiera się na ekonomii skali, ponieważ wytwarzanie ciepła w jednym dużym zakładzie może często być bardziej efektywne niż produkcja w wielu mniejszych obiektach. Coraz więcej miast na całym świecie stosuje nowoczesne lokalne rozwiązania energetyczne jako najlepszy sposób na zrównoważone ogrzewanie i chłodzenie w gęsto zaludnionym środowisku miejskim.
Wdrożenie nowoczesnych systemów energetycznych nie będzie możliwe bez modernizacji, budowy i rozbudowy lokalnych sieci ciepłowniczych (w celu połączenia lokalnych systemów ciepłowniczych z lokalnymi systemami chłodniczymi, integracji i zrównoważenia dużej części odnawialnych źródeł energii oraz umożliwienia magazynowania energii cieplnej).
Ciągła ewolucja lokalnych systemów ciepłowniczych i chłodniczych odzwierciedla szerszą transformację sektora energetycznego. Zmierzamy ku integracji systemów energetycznych poprzez podniesienie wydajności i elastyczności, zwiększenie wykorzystania źródeł energii odnawialnej i energii odpadowej, wdrożenie nowych modeli biznesowych i uwolnienie ogromnego potencjału cyfryzacji.
POLECAMY: Wodór i OZE. Zastosowanie i jego wpływ na środowisko oraz gospodarkę [RAPORT]
Ponieważ ponad połowa energii wytwarzanej w Europie zużywana jest na potrzeby ogrzewania, każda inicjatywa polityczna ukierunkowana na obniżenie emisyjności sektora energetycznego nieuwzględniająca kwestii ogrzewania jest skazana na niepowodzenie. Obecnie około 75% zapotrzebowania Europy na energię cieplną jest zaspokajane ciepłem pozyskiwanym ze źródeł opartych na paliwach kopalnych, takich jak gaz ziemny, ropa naftowa i węgiel. Mamy więc doskonałą szansę na dekarbonizację europejskiego sektora ciepłowniczo-chłodniczego.
10 faktów
- Obecnie niewiele ponad 10% gospodarstw domowych w państwach UE jest zasilanych przez lokalne systemy ciepłownicze.
- Jeżeli proces urbanizacji będzie nadal postępował i zostaną wdrożone odpowiednie inwestycje, przed upływem roku 2050 lokalne sieci ciepłownicze mogą zaspokajać niemal 50% zapotrzebowania Europy na energię cieplną.
- Mieszkańcy obszarów miejskich, do których można doprowadzić geotermalne lokalne systemy ciepłownicze, stanowią 1/4 obywateli Unii Europejskiej.
- Zaledwie 16% całkowitego zapotrzebowania na ogrzewanie i chłodzenie jest pokrywane przez odnawialne źródła energii — lokalne sieci ciepłownicze mogą umożliwić wykorzystanie znacznych ilości ciepła ze źródeł odnawialnych.
- Udział odnawialnych źródeł energii w strukturze paliw wykorzystywanych do zasilania lokalnych systemów ciepłowniczych wzrósł ponad dwukrotnie w stosunku do 2000 r. (z 11% do 28% w 2015 r.).
- Lokalne systemy ciepłownicze są często bardziej wydajne i opłacalne na obszarach miejskich niż sieci doprowadzania gazu ziemnego.
- Średnio dostępna ilość energii odnawialnej i ciepła nadmiarowego jest trzykrotnie większa niż ilość wymagana do pokrycia wysokiego zapotrzebowania na dostawy z lokalnych systemów ciepłowniczych.
- Lokalne systemy ciepłownicze pozwalają na odejście od używania paliw kopalnych i mogą przyczynić się do zmniejszenia zużycia energii pierwotnej o 30–50%.
- Przejście na lokalne systemy ciepłownicze, w połączeniu ze środkami oszczędzania energii, może stanowić nawet 58% łącznego poziomu redukcji emisji dwutlenku węgla wymaganego w sektorze energetycznym do 2050 roku.
- Magazynowanie energii cieplnej jest 100 razy tańsze niż magazynowanie energii elektrycznej (0,5–3 EUR/kWh w porównaniu do 170 EUR/kWh).
(Źródła: Uniwersytet w Aalborgu, Plan działania w zakresie energii cieplnej dla Europy, Projekt Stratego, Międzynarodowa Agencja Energetyczna, Program Środowiskowy Organizacji Narodów Zjednoczonych)
POLECAMY: Samochody spalinowe będą stopniowo wypierane przez auta elektryczne
Zwiększenie odzysku i ponownego wykorzystania ciepła odpadowego poprzez lokalne sieci ciepłownicze
Obecnie w całej Europie ogromne ilości ciepła odpadowego z procesów przemysłowych i działalności handlowej są rozpraszane w powietrzu lub wodzie. Dzięki korzystnym ramom politycznym i inwestycyjnym ta energia cieplna (skierowana do lokalnych systemów ciepłowniczych) zmniejszyłaby znacznie zapotrzebowanie na paliwa kopalne i byłaby uzupełnieniem odnawialnych źródeł energii, co pozwoliłoby obniżyć emisyjność europejskiego sektora ciepłowniczego.
Maksymalizacja synergii między sektorami ogrzewania i chłodzenia, energii elektrycznej i transportu
Kwestia magazynowania energii ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia najbardziej efektywnego wykorzystania zasobów, szczególnie w kontekście przyszłej integracji międzysektorowej. Zbyt często energię nadal jednoznacznie identyfikuje się z energią elektryczną, a pomija się rozwiązania magazynowania ciepła. Agregacja zapotrzebowania na dużą skalę na poziomie miasta jest tańsza niż indywidualne magazynowanie energii elektrycznej i pozwala na krótkoterminowe magazynowanie i wykorzystanie energii, a także magazynowanie sezonowe.
Zwiększenie integracji odnawialnych źródeł energii w systemach ciepłowniczych i chłodniczych
Ogrzewanie i chłodzenie odpowiada za ponad połowę zużycia energii w UE — 84% tej energii nadal pochodzi z paliw kopalnych. Lokalne sieci ciepłownicze ułatwiają integrację odnawialnych źródeł energii cieplnej, zwłaszcza biomasy. W perspektywie długoterminowej konieczne jest również zwiększenie udziału geotermalnej i słonecznej energii cieplnej, a także ciepła ze stacji ciepłowniczych zasilanych odnawialną energią elektryczną.
ZOBACZ TAKŻE:
ElectroMobility Poland sprawdziła czego oczekują kierowcy od polskiego samochodu elektrycznego
Miasta mają do odegrania kluczową rolę w transformacji energetycznej: powinny w tym celu otrzymać odpowiednie narzędzia i zasoby
Pomimo ich znacznego udziału w ogólnym zapotrzebowaniu na energię rola miast w walce ze zmianą klimatu jest nadal pomijana, gdy chodzi o rzeczywiste działania. Aby wykorzystać w pełni swój potencjał, miasta muszą brać udział w tworzeniu polityki na znacznie wcześniejszym etapie i otrzymać wszystkie odpowiednie zasoby — fundusze, narzędzia i swobodę administracyjną. Tylko w takim przypadku będą mogły poświęcić się realizacji pilnych zadań, takich jak planowanie i wdrażanie lokalnych systemów energetycznych.
Chłodzenie wymaga dużo więcej uwagi: kluczowe znaczenie ma tutaj wiedza
Często niedoceniane próby opanowania działań w branży chłodniczej stanowią ważną częścią wysiłków Europy zmierzających do dekarbonizacji systemu energetycznego do 2050 roku. Zrównoważone technologie, na przykład wykorzystujące naturalne chłodzenie, zintegrowane systemy, takie jak lokalne systemy chłodnicze i integracja łańcucha chłodniczego, zasługują na znacznie większą uwagę. Należy poświęcić większe środki na gromadzenie związanych z nimi danych, prowadzenie badań i wdrażanie zrównoważonych rozwiązań.
CZYTAJ: Zmniejszenie emisji dwutlenku węgla w sektorze energetycznym. Jak to osiągnąć?
ZOBACZ WYWIAD z Paulem Vossem, dyrektorem zarządzającym spółki Euroheat & Power
Czym są lokalne systemy ciepłownicze i chłodnicze?
Lokalne systemy ciepłownicze i chłodnicze (DHC) to sieci rurociągów służące do ogrzewania lub chłodzenia do budynków, dzielnic i całych miast. Mogą być zasilane z wielu różnych źródeł, w tym energią cieplną odzyskaną z instalacji przemysłowych lub usługowych, a także różnymi formami energii odnawialnej, w tym energią słoneczną, geotermalną, wytworzoną z biomasy, a nawet energią wiatrową. Ponieważ ich żywotność zależy od gęstości zapotrzebowania, sieci te są idealnym rozwiązaniem dla gęsto zaludnionych środowisk miejskich, gdzie dostarczanie niskoemisyjnego ciepła na dużą skalę jest głównym wyzwaniem technicznym i ekonomicznym. W najlepszym wypadku sieci te są zdecydowanie najskuteczniejszym sposobem na wprowadzenie na rynek całej gamy niskoemisyjnych źródeł energii na potrzeby ogrzewania i chłodzenia.
ZOBACZ TAKŻE: Energia i zasoby odnawialne. Dlaczego bez miedzi ani rusz?
W jaki sposób wpisuje się to w założenia polityki energetycznej UE?
Jednym z najważniejszych wydarzeń w debacie na temat sektora energetycznego w UE w ciągu ostatnich kilku lat było dostrzeżenie znaczenia sektora ciepłowniczo-chłodniczego. Kwestia ta, od dawna zaniedbywana przez decydentów w Brukseli, jest obecnie powszechnie uznawana za kluczowe pole bitwy w walce o skuteczną transformację energetyczną w Europie.
W 2016 r. Komisja Europejska opublikowała pierwszą w historii strategię UE dotyczącą ogrzewania i chłodzenia. Dokument ten wyjaśnia, że ponieważ ogrzewanie i chłodzenie odpowiadają za około połowę całkowitego zapotrzebowania na energię w UE, nie można stworzyć wiarygodnego planu dekarbonizacji bez wyraźnego odniesienia się do tej kwestii. W strategii podkreślono ponadto ważną rolę, jaką lokalne sieci ciepłownicze i chłodnicze mogą odegrać w tej transformacji w sektorze ciepłowniczo-chłodniczym, w szczególności poprzez zapewnienie niskoemisyjnej energii cieplnej w sercu europejskich miast, które odpowiadają za większą część zapotrzebowania energetycznego UE. Co najważniejsze, zasady te są obecnie powoli przekładane na praktykę podczas trwających negocjacji w sprawie unijnego pakietu czystej energii, w którym lokalne sieci ciepłownicze i chłodnicze odgrywają znaczącą rolę jako narzędzie wspierania rozwoju odnawialnych źródeł energii i poprawy wydajności energetycznej europejskich budynków.
CZYTAJ RAPORT: Zmniejszenie emisji CO2 w transporcie drogowym. Jaka jest przyszłość aut ciężarowych?
Czy lokalne sieci ciepłownicze i chłodnicze są kwestią polityki miejskiej?
Uznanie znaczenia i potencjału sieci lokalnych sieci ciepłowniczych i chłodniczych na poziomie UE jest ważnym i koniecznym krokiem naprzód. Jednocześnie ich z natury lokalny charakter (w odróżnieniu od ogólnokrajowych lub ogólnoeuropejskich sieci gazowych i elektrycznych) oznacza, że same ramy polityki europejskiej nie wystarczą do zagwarantowania niezbędnych zmian i rozwoju. Podobnie jak w przypadku szerszej transformacji energetycznej miasta mają tu do spełnienia bardzo ważną funkcję. Na tym tle miasta w całej Europie, chcąc odgrywać bardziej aktywną i skuteczną rolę w kształtowaniu własnej przyszłości energetycznej, zaczynają podejmować odpowiednie działania. Być może najbardziej ekscytującym przykładem tej tendencji jest wielokrotnie nagradzany projekt CELSIUS finansowany ze środków UE — inicjatywa mająca na celu wspieranie miast w procesie tworzenia własnych lokalnych sieci ciepłowniczych i chłodniczych.
Jak wygląda przyszłość lokalnych systemów ciepłowniczych i chłodniczych?
Jednym słowem powiedziałbym: „Obiecująco”. Lokalne systemy ciepłownicze i chłodnicze są tak dobrze dopasowane do różnych uwarunkowań środowiskowych, strategicznych i gospodarczych Europy, że powinny stać się rozwiązaniem docelowym. Oznaki tego procesu są widoczne na poziomie lokalnym w całej Europie. Jednak aby ta świetlana przyszłość miast i lokalnych systemów ciepłowniczych i chłodniczych stała się rzeczywistością, musi się zejść się wiele różnych okoliczności.
Oczywiście odpowiednie ramy polityczne na szczeblu UE, krajowym i lokalnym są koniecznością, ale polityka nie jest jedyną rzeczą, która musi ewoluować: nasza branża również musi się nadal dostosowywać się i rozwijać, w szczególności poprzez przejście na bardziej ekologiczne źródła energii, poprawę wydajności sieci i wykorzystanie ogromnego potencjału technologii digitalizacji i informacji w celu usprawnienia funkcjonowania sieci i zapewnienia zadowolenia klientów. Przed nami kilka pracowitych i ekscytujących lat.
SYSTEM CIEPŁOWNICZY WYKORZYSTUJĄCY ENERGIĘ SŁONECZNĄ
Dania
Instalacja ciepłownicza wykorzystująca energię słoneczną powstała w ramach dużego projektu konwersji lokalnej instalacji ciepłowniczej i chłodniczej w pobliżu miasta Silkeborg w Danii. System wytwarza energię cieplną wystarczającą do pokrycia rocznego zapotrzebowania 4400 gospodarstw domowych lub 20% całkowitego zapotrzebowania na ciepło lokalnej sieci ciepłowniczej. Wdrożony lokalny system ciepłowniczy wykorzystujący energię słoneczną zmniejsza emisję CO2 o 15 700 ton/rok. Budowa została zakończona w rekordowym czasie zaledwie 7 miesięcy. Jest to wymagający projekt pod względem logistyki i współpracy między zespołami instalacyjnymi. W najbardziej pracowitym okresie zainstalowano ponad 6000 kolektorów słonecznych w ciągu zaledwie jednego miesiąca. Instalacja składa się z 12 436 kolektorów słonecznych o powierzchni 12,6 m² każdy, czyli łącznie zajmuje obszar co najmniej 156 964 m².
EFEKTYWNOŚĆ I LOKALNE SYSTEMY CIEPŁOWNICZE
Hiszpania
Podczas renowacji dzielnicy Torrelago w Laguna de Duero w Valladolid (Hiszpania) połączono remont elewacji budynków z modernizacją systemu ciepłowniczego, w którym zintegrowano energię odnawialną (biomasę) i inteligentne rozwiązania sterowania. Takie zintegrowane podejście do popytu i podaży zapewnia 50% oszczędności energii w dzielnicy. Jednym z założeń projektu było także podjęcie współpracy z mieszkańcami dzielnicy, w tym podniesienie ich świadomości w zakresie wyzwań energetycznych i wzmocnienie pozycji obywateli poprzez ich zaangażowanie. Transformacja lokalnego systemu ciepłowniczego Torrelago została włączona do projektu CITyFiED — projektu demonstracyjnego inteligentnego miasta wspieranego przez Komisję Europejską. Chwalony za swoje podejście projekt zdobył nagrodę specjalną „Global District Energy Climate Awards” w 2017 roku.
LOKALNY SYSTEM CIEPŁOWNICZY DO OGRZEWANIA STATKÓW
Szwecja
Dzięki przełomowemu projektowi demonstracyjnemu statek pasażerski Stena Danica, należący do firmy Stena Line, jest teraz podłączany do lokalnej sieci ciepłowniczej, gdy dociera do portu w Göteborgu. Rozwiązanie to zastąpiło stosowane w przeszłości ogrzewanie lekkimi kotłami olejowymi. Pozwoliło to zredukować emisję CO2 statku nawet o 60%, emisję SOx i NOx o ponad 90%, a także znacznie obniżyć poziom hałasu w okolicy. Projekt jest dowodem na to, że można stworzyć przyjazną dla środowiska żeglugę, łącząc logistykę, przemysł i budownictwo mieszkaniowe w centralnych lokalizacjach. Korzystanie z tych synergii ułatwia budowanie nowoczesnej, zrównoważonej społeczności.
Wyzwaniem projektu było opracowanie rozwiązania technicznego umożliwiającego codzienne podłączanie do sieci ciepłowniczej, co wymagało zastosowania zupełnie innych metod niż podłączanie budynku stacjonarnego. Projekt jest również innowacyjny w tym sensie, że pokazuje nowe zastosowanie lokalnego systemu ciepłowniczego, które przyczynia zmniejszenia emisyjności lokalnej gospodarki.
POLECAMY: Zmniejszenie emisji dwutlenku węgla w sektorze energetycznym. Jak to osiągnąć?
