Світлана Полторак, за матеріалами Nordic heating  and cooling[*]

Незважаючи на відмінності в географічному розташуванні, історичних обставинах та економічній ситуації, країни Європи консолідують свої зусилля в розробці стратегії, спрямованої на підвищення енергоефективності та перехід на джерела низьковуглецевої енергії. «Стратегія ЄС щодо опалення та охолодження» (COM (2016) 51 final) була опублікована в лютому 2016 року, а пізніше, у листопаді того ж року Європейська комісія виступила з великим пакетом конкретних директивних пропозицій «EU Winter и Clean Energy Package» (Європейський зимовий пакет та пакет чистої енергії). У ньому описано цілі та запропоновано заходи по збільшенню частки поновлюваних джерел енергії (ПДЕ) в національних системах опалення, а також надано пропозиції щодо підвищення енергоефективності. Це має на увазі активний процес переходу з «переважно викопних» видів палива на «поновлювані» джерела енергії, а також обов’язкову реконструкцію існуючого житлового та нежитлового фонду для їх адаптації до нових вимог.

«Стратегія ЄС щодо опалення та охолодження»

  • забезпечує основу для інтеграції ефективного опалення в енергетичній політиці ЄС, зосередивши дії на запобіганні витоку енергії з будівель, максимальному підвищенні ефективності та стійкості систем опалення, підтримці ефективності в промисловості та використанні переваг інтеграції ЦТ в енергосистемі з системою електропостачання;
  • підкреслює, що підвищення енергоефективності та використання поновлюваних джерел енергії вплине на енергетичну безпеку ЄС;
  • спрямована на полегшення доступу споживачів до інформації, для аналізу індивідуального енергоспоживання та подальшого обґрунтованого вибору енергоефективного джерела енергії, для інформування про можливі оновлення технології та варіанти вироблення власної енергії з використанням поновлюваних джерел енергії.

Така стратегія підвищує роль сектора опалення в забезпеченні гнучкості енергосистеми за рахунок дешевого зберігання теплової енергії. Крім того, використання ТЕЦ розглядається як важливий захід у підвищенні загальної енергоефективності: для виробництва електроенергії (часто з використанням поновлюваних джерел енергії) та забезпечення стабільного та надійного джерела як тепла, так і електроенергії. Через нинішню високу частку ЦТ у секторі опалення його роль у забезпеченні балансування системи електропостачання виключно важлива: в зимовий період однаково високий попит на електричну та теплову енергію, і він досягає піку в найхолодніші зимові дні. У такі періоди задіяний весь потенціал потужностей ТЕЦ. Тоді ж, коли попит на електроенергію невисокий, виробництво електроенергії може бути відключено і тепло може вироблятися за допомогою опалювальних котлів або теплових насосів. Системи ЦТ також дозволяють зберігати тепло в мережах ЦТ і в окремих сховищах тепла.

У даний час 75 % опалення та охолодження в Євросоюзі як і раніше виробляється з викопного палива, і тільки 16 % – з поновлюваних джерел енергії.

Більш того, сучасні положення про ЦТ звучать революційно, вони стали основою «EU 2030 Climate and Energy Policy» (Політика ЄС в області клімату та енергетики на період до 2030 року), у якій декларується:           

- дозволити доступ третіх сторін до мереж ЦТ;                       

- дозволити клієнтам відключатися від мережі ЦТ;                                  

- вимагати від компаній ЦТ надавати інформацію про енергоефективність і частку поновлюваних джерел енергії;                                                     

- зобов'язати компанії ЦТ брати участь в складанні загальної карти-схеми мереж для подальшого використання мереж ЦТ  для підтримки балансу розподілу/поставки електроенергії та інших системних послуг.

Усе це повинно служити досягненню високої мети: до 2030 року кожна держава з числа учасників повинна встановити орієнтовні показники національного внеску в загальну енергоефективність для досягнення обов'язкової загальної мети ЄС в розмірі 30 %.

 Центральною фігурою нової системи стає централізоване теплопостачання четвертого покоління, яке дозволяє отримати наступні переваги:

  • Екологічна стійкість ЦТ (скорочення викидів СО2) допомагає збільшити частку поновлюваних джерел енергії, при цьому підтримується необхідний рівень пропозиції енергії та активно використовуються високотехнологічні рішення. Якість повітря поліпшується, оскільки припиняється використання застарілого обладнання, що працює на викопних видах палива. 
  • Підвищення комфорту та безпеки. Винос енергоблоку з дому знижує рівень внутрішнього шуму та збільшує обсяг пам'яті, доступний в приміщенні. Крім того, виключаються інциденти через погане обслуговування установок самими мешканцями або несправності котлів. 
  • Доступна енергія. Історично ЦТ було впроваджено в Європі для захисту населення від наслідків нафтової кризи (1970-ті роки). Виробництво тепла з різних джерел (в т.ч. місцеві поновлювані джерела) знижують залежність його вартості від коливань на міжнародних енергетичних ринках. 
  • Доходи та створення робочих місць. Залежно від структури власності, експлуатація місцевих ресурсів дає можливість отримувати прибуток локально, що, в свою чергу, може збільшити доходи муніципалітетів. Для підприємств передача залишкової теплової енергії в ЦТ дає можливість диверсифікувати джерела доходу. Існуючі промислові підприємства, передаючи надлишок генерації тепла в ЦТ, також отримають фінансову вигоду від підключення до мережі та появи додаткових клієнтів. Розвиток місцевого ланцюжка постачання біомаси та залучення/навчання місцевих фахівців для обслуговування нового обладнання забезпечує створення нових робочих місць. 
  • Інвестиційний потенціал. Існуючі схеми ЦТ, які продемонстрували свою ефективність, можуть стати привабливими для інвестиційних фондів, які прагнуть диверсифікувати свій інвестиційний портфель із зеленими проектами. 
  • Енергетична незалежність. Використання місцевих джерел енергії призведе до скорочення імпорту викопних видів палива. Синергія з електричними мережами допоможе знизити тиск на розподільну мережу. 

У країнах Північної Європи опалення грає важливу роль на енергетичних ринках через холодний клімат. Протягом кількох десятків років докладалися значні зусилля для вивчення ситуації, розробки альтернативних рішень щодо підвищення енергоефективності виробництва теплової енергії, її розподілу та споживання, скорочення викидів СО2. Всі країни Північної Європи розробили свої системи опалення та охолодження з урахуванням місцевих потреб і ресурсів. У результаті, Норвегія з її величезними гідроенергетичними ресурсами використовує велику частку електроенергії для опалення, а в Ісландії опалення ґрунтується на геотермальних джерелах. Фінляндія та Швеція використовують біомасу з лісів, а Данія – природний газ. Однак ринки опалення країн Північної Європи мають і спільні риси: 

  • висока частка поновлюваних джерел енергії в опаленні та охолодженні приміщень;
  • досить високий рівень внутрішніх енергоресурсів, що використовуються для опалення та охолодження, таких як біомаса, геотермальна енергія, теплові насоси та переробка відходів на енергію (в Норвегії електрика також виробляється на основі поновлюваних гідроенергетичних джерел);
  • сильна позиція споживача у виборі систем і рішень для опалення та охолодження – досить ліберальні та відкриті ринки;
  • ЦТ грає важливу роль в економіці всіх скандинавських країн, за винятком Норвегії. Однак навіть у Норвегії ринок ЦТ швидко зростає завдяки запуску нових заводів з переробки відходів;
  • амбітні національні перспективні цілі щодо скорочення викидів і збільшення частки поновлюваних джерел енергії в структурі енергетики;
  • високий рівень оподаткування викопного палива, використовуваного для опалення, в якості існуючого ключового заходу із скорочення викидів у цьому секторі;
  • на опалення припадає близько 50 % від загального кінцевого споживання енергії в ЄС, що склало у 2012 році 6587 ТВт · год (включаючи також Норвегію та Ісландію). Ринок опалення та охолодження включає в себе опалення приміщень, гаряче водопостачання, технологічне опалення, охолодження та приготування їжі. 

Частка джерел енергії, використовуваних в секторі опалення в країнах Північної Європи, в порівнянні із середнім показником по ЄС, представлена на рис. 1. Крім житлового сектора та сектора послуг, цей показник включає також промислове опалення. Велика частка поновлюваної та іншої низьковуглецевої енергії (представлена зеленим кольором) помітна у всіх країнах Північної Європи в порівнянні із середнім показником по ЄС. 

Рис. 1. Кінцеві джерела енергії для опалення та охолодження (включаючи промисловість) у країнах ЄС і Північній Європі (2012 рік) 

У секторі опалення країн Північної Європи висока частка ЦТ. На рис. 2 представлені частки різних джерел тепла для житлового сектора та сектора послуг. Використання викопного палива в котельнях безпосередньо в будівлях дуже низьке у всіх скандинавських країнах у порівнянні із середнім показником по ЄС. Відкритість і ліберальність ринків тепла в країнах Північної Європи відбивається в підходах до підключення та відключення систем ЦТ, а також у ціноутворенні (рис. 3). У Фінляндії та Швеції ціни на тепло не регулюються, немає ніяких зобов'язань по підключенню, а відключення дозволено. У Данії та Ісландії підключення може бути обов'язковим, а відключення дозволено не завжди, ціни регулюються. У Норвегії в деяких випадках існує зобов'язання встановлювати регульовані ціни, а в деяких випадках немає ніяких зобов'язань і ніякого регулювання цін. Однак у всіх цих країнах важлива роль міст і муніципалітетів, що робить можливим розвиток ЦТ з використанням відпрацьованого тепла та залученням місцевих ресурсів. Містобудівні плани формуються з урахуванням енергетичної перспективи.

Умови для широкого використання ЦТ в країнах Північної Європи поліпшуються за рахунок ефективного міського планування, в якому енергетичні рішення беруться до уваги на ранній стадії проектування. Співпраця енергетичних компаній і містобудівних інститутів дозволяє планувати райони нової забудови найбільш енергоефективним чином, щоб, наприклад, надлишкова теплова енергія промислових виробництв могла бути утилізована кінцевими споживачами (завдяки близькому розташуванню). Крім того, можливе успішне впровадження децентралізованого виробництва тепла (із застосуванням широкого спектра технологій) з поправкою на особливості міського планування.

Рис. 2. Джерела енергії, які використовуються для опалення житлових будинків та сфери послуг (країни Північної Європи, 2015 рік, у середньому по ЄС, 2012 рік) 

 

Рис. 3. Підходи до ціноутворення в ЦТ у країнах Скандинавії

Усі країни Північної Європи поступально проводять дуже амбітну національну політику щодо скорочення викидів і використання «зелених» видів енергії, і важливість розвитку сектора опалення задекларована в державних стратегіях. Враховуються місцеві ресурси та всі можливі рішення, які можуть сприяти декарбонізації. Базові цілі, пов'язані з сектором опалення, представлені на рис. 4. Вони можуть бути досягнуті тільки за умови реалізації спеціального комплексу заходів: застосування національних податкових рішень, формування схем підтримки або навіть обмежень на використання деяких викопних видів палива, як це пропонується в Фінляндії та Норвегії.

  

Рис. 4. Національні цілі в області енергетики та клімату в країнах Північної Європи

Для країн Північної Європи характерна відносно низька частка викопного палива, що безпосередньо використовується для опалення, в порівнянні із середнім показником по ЄС (включаючи Норвегію та Ісландію) (рис. 5). У середньому в ЄС у 2012 році пряме використання викопного палива становило близько 65 % опалення та охолодження, тоді як в Скандинавії ця цифра коливалася від 20 % в Ісландії до 40 % в Данії, де саме природний газ використовується також для опалення будинків. Крім того, частка ЦТ у загальному обсязі опалення, як правило, в Скандинавії явно вище в порівнянні із середнім показником по ЄС (див. рис. 5). Однак Норвегія є винятком через низьку частку ЦТ у загальній структурі. Проте, норвезький сектор ЦТ за останні роки виріс завдяки інвестиціям у потужності з переробки відходів на енергію (сміттєспалювальні заводи).

  

Рис. 5. Енергоносії опалення в ЄС (включаючи Норвегію та Ісландію) та в країнах Північної Європи (кінцева енергія, 2012 рік)

Кінцеве споживання енергії в секторі опалення в ЄС і в Скандинавії показано на рис. 6 . У житловому секторі опалення засновано на ЦТ, електроенергії (особливо в Норвегії) та прямому використанні біомаси в будівлях у країнах Північної Європи. Індивідуальні газові котли використовуються в Данії (близько 17 %), проте в інших країнах Північної Європи їх частка дуже мала. У порівнянні із середнім показником по ЄС, що перевищує 40 %, це суттєва різниця. Швеція та Фінляндія  значною мірою використовують біомасу в промисловості. Частка споживаного газу в цих країнах мала в порівнянні із середнім показником по ЄС – за винятком Данії.  

Рис. 6. Енергоносії опалення в ЄС (включаючи Норвегію та Ісландію) та в країнах Північної Європи за секторами кінцевого споживання (кінцева енергія, 2012 рік)

Якщо подивитися на основні види палива, які використовуються для ЦТ, і електрику, що використовується для опалення, скандинавські країни в цілому демонструють високий рівень використання поновлювальних джерел енергії в порівнянні із середнім показником по ЄС (рис. 7). В електроенергетичному секторі Норвегія майже повністю покладається на гідроенергетику, а Ісландія повністю використовує гідроенергетику та геотермальну енергію. Швеція та Фінляндія мають великі частки гідроенергетики, однак також і атомної енергетики. У Данії немає гідроенергетичних ресурсів, а на частку енергії вітру в 2012 році припадало близько третини від загального обсягу виробництва електроенергії. У виробництві ЦТ біомаса в основному використовується в усіх країнах, крім Ісландії, яка має величезні геотермальні ресурси. У Норвегії велика частина ЦТ заснована на спалюванні відходів. Тепло, вироблене тепловими насосами для ЦТ, особливо помітно в Швеції і трохи менше в Фінляндії.

 

Рис. 7. Джерела енергії для опалення в електроенергетиці та ЦТ в ЄС (включаючи Норвегію та Ісландію) та в Північних країнах за секторами кінцевого використання (кінцева енергія, 2012 рік)

ЦТ грає важливу роль на ринку опалення в цілому, особливо в країнах Північної Європи (тільки в Норвегії його частка поки невелика через високий рівень застосування електроенергії для опалення). І для передачі теплової енергії до кінцевого споживача особливе значення набувають розподільні мережі – настільки ж технологічні, екологічні та енергоефективні, як і всі інші сучасні компоненти системи ЦТ. Вимоги до вибору технології є дуже високими у поєднанні з розумінням перспективи розвитку сектора опалення в напрямку «четвертого покоління ЦТ», що характеризується, в тому числі, поступовим зниженням робочої температури теплоносія та класу тиску мережі.

На сьогоднішній день накопичено достатній досвід експлуатації різних матеріалів для виробництва напірної труби і теплової ізоляції для реконструкції існуючих та будівництва нових розподільчих мереж опалення та ГВП. Лідирують модифікації трубопроводів на базі напірної труби із зшитого ПЕ-КСа (РЕ-Ха) у пінополіуретанової теплоізоляції. Розроблені рішення як для приватних замовників, так і для міських розподільчих мереж опалення та ГВП.

Досвід України

15 років тому українські підприємства теплокомуненерго  вперше познайомилися з напірними трубами армованими високоміцним волокном у тепловій оболонці з пінополіуретану. Таке армування дозволило збільшити діапазон напірних труб таких трубопроводів до діаметрів 140 та 160 мм. При цьому була збережена така цінна властивість трубопроводу як довгомірність відрізків – труби ВСІХ ДІАМЕТРІВ поставляються в бухтах.

Завдяки відсутності корозії, несприйнятливості матеріалу труби до впливу електричної корозії (блукаючі струми), гнучкості та, як наслідок, самокомпенсації, можливості прокладати трубопровід безканально та в умовах значних перепадів висоти, в пересіченій місцевості, з обводненими ґрунтами або ґрунтами, що просідають, – ці труби стали знахідкою для реалізації проектів будь-якої складності. Саме тому комплектація об'єктів трубами всіх типорозмірів (діапазон діаметрів 25-160 мм) у бухтах з довжиною відрізків труби не менше 130 метрів надала можливість виконувати великі міські програми реконструкції мереж опалення та ГВП. При цьому підключення максимально оптимізується єдиними відрізками, без додаткових стиків, компенсаторів, відводів і нерухомих опор.

Така технологія в 2019 році отримала в Україні прописку на «Калуському трубному заводі» (місто Калуш, Івано-Франківська обл.). Труби ЕВРОПІТ® були розроблені для різних експлуатаційних режимів та активно використовуються в комплектації міських програм реконструкції міських розподільчих мереж опалення та ГВП. Завдяки впровадженню цієї технології стає можливою революційна модернізація внутрішньо квартальних мереж опалення. У контексті сучасних європейських тенденцій, описаних вище, підключення максимально можливої ​​кількості споживачів за допомогою таких трубопроводів до централізованої мережі теплопостачання ─ один з принципово важливих інструментів підвищення енергоефективності ЦТ у цілому.

(Продовження статті у наступному номері журналу.)

 

[*]Nordic heating and cooling. Nordic approach to EU's Heating and Cooling  

Strategy /Jenni Patronen, Eeva Kaura and Cathrine Torvestad. –  Nordic Council of Ministers,  2017. – 110 стор.

ЖУРНАЛ ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ - УКРАИНА