Теплосети: энергия городов будущего

В городах Европы активно обсуждается вопрос создания циркулярной энергетической экономики за счет утилизации и повторного использования отработанного тепла. Томас Новак, цифровой посол Европейской недели устойчивой энергетики (EUSEW), изучает, как этот процесс может быть реализован с помощью тепловых сетей, тепловых насосов и возобновляемых источников энергии:

Эффективное отопление и охлаждение жизненно необходимы, однако значительная часть тепловой энергии расходуется впустую. Вместо того, чтобы допускать тепловое загрязнение, предлагается создать циркулярную энергетическую экономику в городах, утилизируя и повторно используя отработанное тепло. Тепловые сети, выступающие в качестве коллекторов и транспортных средств, тепловые насосы, как «энергетические лифты», накопители и экологически чистые возобновляемые источники энергии, способны превратить эту идею в реальность уже сегодня.

В условиях усугубляющегося климатического кризиса и роста городского населения, города сталкиваются с необходимостью модернизации инфраструктуры и повышения качества услуг. Города должны стать более устойчивыми к экстремальным погодным явлениям и аномальной жаре. Использование ископаемого топлива должно быть заменено чистыми альтернативами. Это не только реакция на изменение климата, но и обязательство, закрепленное в законодательстве ЕС, в частности, в Директивах ЕС об энергетических характеристиках зданий и возобновляемых источниках энергии.

Симбиоз тепловых насосов, низкотемпературных энергетических сетей и использование возобновляемой электроэнергии/тепла представляет собой эффективное решение.

Традиционные системы централизованного теплоснабжения и охлаждения распределяют тепловую энергию высокой температуры, вырабатываемую на центральных станциях. Даже при использовании изолированных труб часть энергии теряется при распределении. Переход от централизованных к децентрализованным сетям и снижение рабочей температуры устраняет этот недостаток. Низкотемпературные сети с множеством входов и выходов соединяют все типы зданий, нуждающихся в отоплении и охлаждении. Они собирают отработанное тепло из различных источников (например, промышленных процессов, офисов, центров обработки данных или объектов общественной инфраструктуры) и распределяют его там, где это необходимо. Тепловые насосы повышают температуру до необходимого уровня в точке потребления.

Тепловые насосы извлекают тепло из источника (воздуха, воды, земли или тепловой сети), поднимая его до более высокого температурного уровня для обеспечения отопления. При этом источник немного охлаждается. Тепловые насосы всегда обеспечивают полезное отопление и охлаждение, и от конструкции системы зависит, какие из этих услуг могут быть использованы.

Соединение множества потребителей энергии и источников (отработанного) тепла в городе через тепловую сеть и добавление тепловых насосов различных типов и мощностей в квартирах и зданиях позволяет собирать отработанное тепло и обеспечивать максимальную эффективность отопления и охлаждения. Отработанное тепло одного пользователя становится источником тепла для другого.

Трансформация инфраструктуры отопления и охлаждения сулит городам множество преимуществ:

— Замена ископаемого топлива чистой энергией снижает выбросы CO₂ и загрязнение воздуха, что приводит к улучшению его качества.

— Сбор отработанного тепла от охлаждения ограничивает эффект теплового острова в городах. Здания, оборудованные системами охлаждения, помогают жителям переносить аномальную жару. Города и граждане становятся более устойчивыми к наблюдаемым изменениям климата.

— Резервуары для хранения и сама энергетическая сеть действуют как тепловые аккумуляторы, балансируя электрическую сеть.

— Местные источники энергии, используемые европейскими технологическими решениями, разработанными и установленными европейскими специалистами, помогают Европе стать в значительной степени независимой от ископаемого топлива.

Внедрение технологии тепловых насосов и тепловых сетей сталкивается с проблемами. Первоначальные инвестиционные затраты, нормативные препятствия и ограниченная осведомленность общественности могут замедлить прогресс. Города и политики должны стимулировать внедрение современных систем отопления и охлаждения на основе тепловых насосов, делая их развертывание простым и экономически привлекательным. Города должны сделать тепловые сети частью своей общественной инфраструктуры сбора отработанного тепла.

Ключевым фактором является убеждение людей. Информационные кампании, разъясняющие политику, подчеркивающие преимущества чистого отопления и охлаждения и объясняющие, как конечные пользователи будут поддерживаться в процессе принятия решений, создадут доверие и ускорят принятие решений.

Городское отопление может стать декарбонизированным, эффективным и устойчивым, создавая при этом более чистые, доступные и устойчивые сообщества. Технология существует, и ее потенциал огромен. Чистое отопление и охлаждение – это не просто выбор, это краеугольный камень энергетической и климатической политики Европы.