Systemy ciepłownicze i chłodnicze sprzyjają realizacji celów klimatycznych i energetycznych
Systemy lokalnego ogrzewania i chłodzenia budynków (ang. district heating and cooling, DHC) opierają się na jednej lub kilku centralnych instalacjach, które w tradycyjnym wydaniu ogrzewają lub chłodzą wodę rozprowadzaną następnie siecią izolowanych rur do pobliskich budynków, takich jak biurowce, szkoły, szpitale czy terminale portów lotniczych. Dzięki zaspokajaniu zapotrzebowania wielu budynków, takie instalacje wykorzystują efekt skali, który pomaga w obniżaniu kosztów energii. Wśród zmian, jakie nastąpiły od czasu wprowadzenia na rynek systemów lokalnego ogrzewania i chłodzenia budynków pierwszej generacji w latach 80. XIX wieku, można wymienić obniżenie temperatur roboczych, a w ostatnich dekadach producenci coraz częściej skłaniają się w kierunku korzystania z bardziej zrównoważonych źródeł energii. Zespół finansowanego przez UE projektu REWARDHeat postawił sobie za cel przyspieszenie tej ewolucji dzięki opracowaniu i zademonstrowaniu zaawansowanych rozwiązań w zakresie lokalnego ogrzewania i chłodzenia budynków, które znacząco obniżają temperaturę źródła i wykorzystują zdolność magazynowania energii cieplnej w połączeniu z inteligentnym sterowaniem. Opracowane w ramach projektu efektywne kosztowo, zaawansowane technologicznie i zrównoważone rozwiązania pomogą w osiągnięciu założeń europejskiego pakietu „Gotowi na 55”.
Elastyczne i optymalne sterowanie pozwala na wykorzystanie ciepła odpadowego i odnawialnych źródeł energii
Na terenie miast wytwarzana jest ogromna ilość ciepła odpadowego niskiej jakości, głównie przez klimatyzatory i systemy chłodzenia wykorzystywane w procesach przemysłowych, zainstalowane w supermarketach i centrach danych. Innym doskonałym, choć niewykorzystanym źródłem niskotemperaturowej energii cieplnej są jeziora i rzeki. Wykorzystanie potencjału rozproszonego ciepła odpadowego i odnawialnych źródeł energii (OZE) wymaga jednak opracowania nowego paradygmatu pozwalającego na większą elastyczność pod względem budowy i eksploatacji tych systemów. Podstacje opracowane w ramach projektu REWARDHeat stanowią połączenie rozwiązań w zakresie magazynowania energii cieplnej z pompami ciepła zasilanymi energią elektryczną. Wykorzystują one niskotemperaturowe ciepło odpadowe niskiej jakości oraz energię odnawialną, równoważą zapotrzebowanie oraz wytwarzanie energii, a także dostarczają do systemu ciepło o wyższej temperaturze, które trafia następnie do użytkowników. Korzystając z modeli, które przewidują obciążenia z 24-godzinnym wyprzedzeniem, badacze opracowują inteligentne sterowniki dla poszczególnych podstacji i całej sieci ciepłowniczej i chłodzenia, aby zoptymalizować pozyskiwanie ciepła niskiej jakości i zminimalizować zapotrzebowanie na energię elektryczną wykorzystywaną przez pompy ciepła.
Interoperacyjność sieci: integracja sieci ciepłowniczych i energetycznych
Jak zaznacza Roberto Fedrizzi, koordynator projektu z ramienia ośrodka badawczego Eurac Research, „nasze technologie i inteligentne sterowniki mają na celu zapewnienie interoperacyjności sieci i bardziej elastycznej integracji OZE w różnych sektorach energetyki poprzez systematyczne łączenie sieci ciepłowniczych i elektroenergetycznych. W porównaniu z powietrznymi pompami ciepła, ich elektryczne odpowiedniki mają wiele korzyści – umożliwiają inteligentne zarządzanie pojemnością cieplną i obciążeniami, wykorzystywanie usług dotyczących sieci elektroenergetycznej oraz zapewniają wydajne i elastyczne wykorzystanie energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych”. Oprócz drastycznego obniżenia temperatury zasilania, rozwiązania opracowane przez zespół projektu REWARDHeat pozwalają na optymalizację łącznego stosowania odnawialnej energii cieplnej i elektrycznej oraz ciepła odpadowego w określonych warunkach klimatycznych i sezonowych.
Zmiana polityki i praktyk
Prace realizowane w ramach projektu REWARDHeat doprowadziło do zapoczątkowania inwestycji o łącznej wartości przekraczającej 20 milionów euro, które pozwoliły na budowę ośmiu prototypowych systemów lokalnego ogrzewania i chłodzenia budynków wykorzystujących innowacyjne technologie i inteligentne strategie sterowania. Dzięki wykorzystywaniu w ponad 80 % energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych oraz ciepła odpadowego, rozwiązania te pozwalają na ograniczenie emisji CO2 z systemu o ponad 35 000 ton rocznie. Osoby zainteresowane mogą dowiedzieć się więcej na temat prototypów oraz sprawdzić własne scenariusze w zakresie lokalnego ogrzewania i chłodzenia budynków za pomocą generatora scenariuszy energetycznych TIMES (Integrated MARKAL-EFOM System), udostępnionego na stronie internetowej projektu. „Ogromny potencjał naszych rozwiązań w zakresie lokalnego ogrzewania i chłodzenia budynków został uwzględniony przez Komisję Europejską i przełożył się na zmiany do dyrektywy w sprawie efektywności energetycznej i przekształconej dyrektywy w sprawie energii odnawialnej. Komisja przyznaje w nich, że jeśli weźmiemy pod uwagę cel, jakim jest budowa wydajnych, zdekarbonizowanych sieci ciepłowniczych, ciepło odpadowe ma takie samo znaczenie, jak energia odnawialna”, zaznacza Fedrizzi. Z myślą o wsparciu decydentów zespół opublikował także dokument programowy zawierający kluczowe przesłania projektu. Można zatem obwieścić nadejście kolejnej generacji systemów ciepłowniczych i chłodniczych.
Słowa kluczowe
REWARDHeat, ciepło odpadowe, OZE, pompa ciepła, system ciepłowniczy i chłodniczy (DHC), odnawialne źródła energii, magazynowanie energii cieplnej, dyrektywa w sprawie efektywności energetycznej, dyrektywa w sprawie energii odnawialnej, dyrektywa RED III
