Как сочетание тепловых насосов и возобновляемых источников энергии позволит отказаться от ископаемых источников энергии для отопления?
В ноябре 2022 г. Международное энергетическое агентство (IEA) впервые опубликовало тематический отчет под названием “Будущее тепловых насосов”.
До этого такое внимание получали только традиционные ископаемые или возобновляемые источники энергии и связанные с ними технологии. В отчете говорится, что тепловые насосы, работающие на электроэнергии из возобновляемых источников, являются центральной технологией глобального перехода к безопасному и постоянному отоплению.
По данным этого Агентства, тепловые насосы в три-пять раз энергоэффективнее бойлеров, работающих на природном газе (или на биометане).
Технология позволяет обеспечивать не только отопление, но и охлаждение помещений, что существенно добавляет преимущества в поиске ответов на вызовы декарбонизации и достижения климатической нейтральности.
Почему в мире активно продвигают идею тепловых насосов
К сожалению, несмотря на некоторые стимулы, с 2010 г. динамика установки тепловых насосов была не слишком обнадеживающей.
Тепловые насосы удовлетворяют лишь около 10% глобальной потребности в отоплении зданий, что ниже уровня развертывания, необходимого для выполнения сценария чистых нулевых выбросов до 2050 г. Однако в течение последнего года ситуация начала существенно меняться.
Стремясь преодолеть зависимость от российского ископаемого топлива, Европейская комиссия в мае 2022 г. утвердила план REPowerEU , которым, в частности, запланировано удвоение темпа введения тепловых насосов.
По расчетам Европейской ассоциации тепловых насосов, достижение целей REPowerEU требует установки около 20 миллионов тепловых насосов к 2026 г. и почти 60 миллионов к 2030 г.
Таким образом, удастся не только повысить энергетическую безопасность ЕС за счет значительного сокращения импорта ископаемого топлива из России, но и уменьшить потребление природного газа для отопления и охлаждения домов, а также в зданиях и промышленности в целом.
Мощный толчок использованию тепловых насосов в США дало принятие закона о снижении инфляции (The Inflation Reduction Act) в августе 2022 г., предусматривающего бюджет в 500 миллиардов долларов в виде новых расходов и налоговых льгот, направленных на увеличение чистой энергии, сокращение расходов на охрану здоровье и увеличение налоговых поступлений.
Среди ключевых технологий, на развитие которых направлен этот закон, и технология тепловых насосов.
Принятие европейских инициатив, в свое время, побудило и Украину разработать нормативно-правовые документы, которые должны создать базу для стимулирования применения теплонасосных технологий.
Тепловые насосы: насколько это приоритетно для Украины
В 2017 г. Украина приняла изменения в закон “Об альтернативных источниках энергии”, где указано, что “полученную с помощью тепловых насосов аэротермальную, гидротермальную или геотермальную тепловую энергию следует считать добытой из возобновляемых источников энергии при условии, что конечный выход энергии значительно превышает первоначальное потребление энергии, требуемой для приведения в действие тепловых насосов”.
Госэнергоэффективность совместно с Институтом технической теплофизики НАН Украины с целью формирования отчета для Энергетического Сообщества о достигнутом прогрессе в содействии и использовании энергии из возобновляемых источников разработало Методику вычисления доли энергии, произведенной тепловыми насосами.
Согласно полученной информации Госэнергоэффективности рассчитало объем энергии, производимой тепловыми насосами за 2021 г. (согласно методике), который составил 408 ГВт-ч, что эквивалентно установленной мощности 1620 МВт.
Также в 2017 г. был принят закон “Об энергетической эффективности зданий”, которым предусмотрено создание условий снижения энергопотребления в зданиях в соответствии с Директивой 2010/31/ЕС.
В пункте 5 статьи 12 этого закона отмечено, что “при выборе источников энергоснабжения объекта строительства приоритет предоставляется высокоэффективным источникам энергоснабжения, в частности, тепловым насосам”.
Проект Концепции “Стратегии термомодернизации зданий до 2050 г.”, разработанный Минрегионом, предусматривает “взаимосогласование термомодернизации зданий и сетей важное для декарбонизации, которая на уровнях 80-95% достигается использованием чистой энергии из местных возобновляемых источников, сбросного тепла, низкой плотностью тепловой нагрузки (усадебная застройка), и подключение к эффективному ЦТ (централизованному теплоснабжению) для зон с высокой плотностью (многоквартирная)”.
Среди актов, которые уже приняты и далее готовятся для принятия во исполнение Соглашения об ассоциации между Украиной и ЕС в рамках имплементации ратификации Соглашения о создании Энергетического Сообщества, есть и способствующие повышению энергоэффективности и уменьшению объемов использования углеродсодержащих материалов, в том числе – соответствующие технические регламенты требований по экодизайну энергопотребительной продукции.
Проект Национального плана действий по развитию возобновляемой энергетики до 2030 г., разработанный Госэнергоэффективностью, предлагает цель в секторе отопления и охлаждения – 35% энергии с ВИЭ в конечном энергопотреблении до 2030 г., что требует строительства 35,6 ГВт новых мощностей, в том числе ,1 ГВт – тепловых насосов.
Как стимулировать применение тепловых насосов
Проблематично, что входной порог инвестиций в технологию тепловых насосов несколько высок по сравнению с традиционными технологиями получения тепла из ископаемых и альтернативных топлив.
Но преимущества экономии в жизненном цикле превышают барьеры. Особенно если учесть перспективу повышения налогов на выбросы СO2 и определенную ограниченность доступности альтернативных топлив.
Для понижения входного барьера должна быть построена система стимулов. Прежде всего, в теплоснабжении и охлаждении зданий социальной сферы, системы здравоохранения, науки и образования везде, где есть такой смысл и позиция государства или общин.
Должны быть сформированы специальные программы для учреждений здравоохранения, науки и образования, культуры и т. д.
Среди мер, которые необходимо реализовать для развития использования тепловых насосов в Украине, необходимо:
– Создать каталог технико-экономических обоснований для реализации проектов с применением разных типов тепловых насосов на разных (типовых) объектах;
– Стимулировать научные разработки, направленные на создание более дешевой и эффективной теплонасосной техники, соизмеримой со средним уровнем доходов домохозяйств;
– разработать модели поддержки теплонасосных проектов со стороны государственного и других фондов энергоэффективности;
– Включить в практику проектирования новых зданий и реконструкции существующих обязательного первоочередного рассмотрения вариантов теплоснабжения на базе тепловых насосов;
– реализовать образцовые демо-проекты с использованием технологий тепловых насосов для типовых объектов социальной сферы;
– реализовать демо-проекты с использованием сбросного потенциала промышленного производства с применением технологии тепловых насосов;
– реализовать демо-проекты по развитию энергоэффективной системы централизованного теплоснабжения с применением технологии тепловых насосов на базе района в среднем городе;
– Разработать вопрос возможного применения к тепловым насосам “зеленых” скидок на электрическую энергию на основе согласования интересов пользователей, энергосистемы и государства, с учетом возможности использования тепловых насосов в регулировании нагрузок энергетической системы.
По мнению экспертов IEA, правительства стран должны работать с национальной промышленностью, чтобы уменьшить препятствия на стороне предложения через создание благоприятных условий для производства и инжиниринга.
Для энергообеспечения индивидуального жилья должна быть сформирована модель стимулирования комплексного решения из 3-х компонентов – фотовольтаика в генерации электроэнергии, система накопления электроэнергии и тепловой насос.
Вместе с введением качественной и продуманной модели net billing это должно быть толчком для масштабной энергомодернизации индивидуального жилья, в котором проживает более половины украинцев, и сегодня нет никакой системной поддержки в сфере энергоэффективности.
Большой потенциал применения тепловых насосов есть и в модернизации централизованного теплообеспечения, и в промышленности.
Не менее очевидно, что без адекватных рыночных отношений на энергетических рынках Украины перспективы развития новых технологий, включая тепловые насосы, – призрачные.
При условии, что технология тепловых насосов в Украине получит должное внимание, она способна помочь не только решать вопросы повышения уровня энергетической эффективности, декарбонизации экономики, но стать мощной базой для развития национального промышленного и инжинирингового бизнеса, имеющего потенциал не только удовлетворить внутренние потребности, но и выходить на внешние рынки, и прежде всего рынок ЕС, где спрос на установку тепловых насосов в следующие десять лет будет существенно превышать предложение. (Валерий Безус, председатель Государственного агентства по энергоэффективности и энергосбережению Украины (Госэнергоэффективность); Epravda.com.ua/Энергетика Украины и мира)