З історії питання.Теплофікація, газифікація на марші та нога в ногу…
Дві минулі зими 2023-2024р. та 2024-2025р. в Україні проявили себе по-божому. Не було сильних морозів. Проблеми з опаленням, які мали місце, були в основному обумовлені пошкодженням енергетичної інфраструктури російськими бомбардуваннями.
Практика показує, що аварії з порушенням подачі тепла у мирний час споживачам в основному обумовлюються аваріями на теплових мережах. Як правило, муніципальна влада заявляє, що причини порушень у теплопостачанні криються в несумлінності працівників житлово-комунального господарства Частково це так.
Але головна проблема в тому, що це наслідок прийнятого принципу організації теплопостачання в СРСР – централізоване теплопостачання споживачів із використанням теплоносія за високих параметрів.
Люди старшого покоління пам'ятають ті роки, коли опалення багатоквартирних будинків здійснювалося за допомогою дрібних будинкових вугільних котелень із чавунними водогрійними котлами «Енергія».
Обслуговування цих котлів здійснювалося опалювачами (кочегарами), які отримували мінімальну заробітну плату на ті часи та які були постійними героями анекдотів, гумористичних оповідань. Спосіб теплопостачання був нехитрим, але його надійність обумовлювалася виключно сумлінністю опалювачів і своєчасною доставкою вугілля.
У другій половині 50-х років минулого століття з розгортанням масового житлового будівництва за обмежених ресурсів таке масштабне завдання вимагало мінімізації витрат, як на етапах самого будівництва так і після, в період експлуатації об'єктів. Було зрозуміло, що забезпечити наявність «своєї» котельні в кожному багатоквартирному будинку неможливо (це витратно, як на етапі будівництва, так і під час експлуатації, порівняно з централізованим теплопостачанням).
Рішення здавалося вірним для того часу, хоча в багатьох країнах з аналогічним кліматом не використовувалося централізоване теплопостачання, про що буде сказано нижче.
У регіонах великої розкиданості малих міст та селищ залишалася система індивідуального опалення.
Перехід на централізоване теплопостачання дозволяв забезпечити ефективне використання енергоресурсів та надійне теплопостачання споживачів, оскільки до обслуговування джерел тепла можна було залучити технічно підготовлений персонал та з меншою кількістю, можна ефективніше витрачати первинні енергоджерела, які, крім рідкісності, вимагали і суспільно необхідних витрат праці (як навчали партійні школи).
У системах централізованого опалення, як джерело тепла, використовувалися та використовуються в даний час:
1) котельні, у тому числі великі районні, міські;
2) теплові електроцентралі у великих містах та районах;
3) теплові електричні станції у селищах та містах їх найближчого розташування;
4) атомні електричні станції в містах-супутниках.
У сільській місцевості, у малонаселених районах, міських передмістях залишалося індивідуальне, як правило, пічне опалення.
У рішеннях партії та уряду СРСР передбачався розвиток централізованого теплопостачання з максимальною мірою у містах та селищах.
Про індивідуальні котли/пічки все менше турбувалися інженери прикладної науки, теплотехніки. Все більше вони думали про котли великої потужності, котельні, заводські та районні ТЕЦ, розгалужені мережі, способи передачі, доставки тепла міському, селищному населенню.
Економія розраховувалася в т.у.п. (тонна умовного палива – тонна вугілля стандартної калорійності), економічний ефект – це економія т.у.п. на одиницю і кількість опалюваних площ, на чисельність населення, що обігрівається.
Прогресивність використання централізованої системи опалення в тому, що спалювання палива у великих котельних установках ефективніше внаслідок високого коефіцієнта корисної дії великих теплогенеруючих установок.
З освоєнням родовищ та збільшенням видобутку газу, що, до речі, часто мало коріння та набирало практик і досвідів з України (школа газовиків України була одна з найкращих), газ стали активно застосовувати в котельнях, ТЕЦ, пізніше його почали давати і міському населенню, але в обмеженому об’ємі для цілей приготування їжі та максимум для гарячого водопостачання у індивідуальних газових колонках.
Газовий бум, бум розвитку газової індустрії (розвідки, видобутку та корисних застосувань даного первинного енергоносія) припав на кінець 60-х 70-і - початок 80-х.
Газ почав не лише активно доповнювати, а й витісняти вугілля у народному господарстві та в житловому секторі у сфері опалення в тому числі, і це завдяки його кращим логістичним характеристикам, меншим витратам та більшої ефективності. Газ дозволяв більше заощаджувати т.у.п. і дав ще більш значні імпульси розвитку системи централізованого теплопостачання (СЦТ). В усі великі та середні міста тяглися лінії доставки первинних енергоносіїв (мазут, вугілля залізничним транспортом, газ трубопроводами).
Газу було багато, що дозволило створити та розширити мережі доставки газу індивідуальним споживачам. Електрифікація, теплофікація, газифікація всіх міст та селищ – одні з головних послідовних гасел, завдань та рішень народного господарства на той час.
Газифікація та теплофікація (в розумінні централізованого теплопостачання) вигідно позиціонувалися на світовій арені за часів нафтової кризи 70-80-х років, оскільки дозволяли заощаджувати значно дорогу нафту, мазут.
Вони виявилися глобально привабливими не тільки для країн Східної Європи (соціалістичного табору), але навіть і для Західної Європи, західної Німеччини… Хоча там клімат значно м'якший, тому енергії та первинних енергоносіїв треба менше…
Але й там, у країнах Заходу, роль централізованого теплопостачання була і залишається у північних районах значною, особливо якщо багато населення проживає компактно.
Експерти зазначають, що імпульс розвитку централізованого теплопостачання в Європі дала саме нафтова криза 70-80-х років.
З третьої чверті минулого століття охоплення системами централізованого теплопостачання найбільш значне у світі було у республіках колишнього Союзу, зокрема в Україні, країнах Балтії.
Високі показники мали і мають колишні країни РЕВ (Польща, Чехія, східна Німеччина), країни півночі у місцях компактного проживання (Данія, Фінляндія).
Зі зростанням потреби в е/е настав час будівництва та введення великих теплових станцій, що будувалися, як правило, поза містами. При великих теплових станціях (державних районних електростанціях) будувалися поряд селища, невеликі міста проживання персоналу самих станцій і навіть сервісу, необхідного їм, із створенням інженерно-промислової інфраструктури. І тут типовим рішенням була система централізованого теплопостачання цих малих міст та селищ, яка відразу входила до кошторису будівництва ТЕС.
З будівництвом АЕС цей принцип став застосовним і там. Використання тепла від теплових та атомних електричних станцій побудовано на тому, що відбір частково відпрацьованої пари з турбін на мережеві підігрівачі води дозволяє суттєво здешевити вартість тепла, забезпечити свого роду когенерацію на останніх циклах спрацьовування пари у турбіні з підвищенням загального ккд станції (знову-таки тоді науково обґрунтованих та підкріпленх розрахунками та практикою зекономлених т.у.п.).
Типовий склад систем централізованого теплопостачання, їх переваги та недоліки
Як теплоносій у системах централізованого опалення використовується звичайна питна або спеціально хімічно оброблена вода.
До складу будь-якої системи централізованого теплопостачання входять установки підготовки води, джерела тепла у вигляді мережних підігрівачів на теплових або атомних електростанціях, районні котельні, теплові магістральні мережі, теплові розподільчі пункти (ТРП), квартальні мережі, будинкові мережі.
Теплові магістральні мережі можуть бути поверхневими, але на території населених пунктів вони мають бути підземної прокладки. Трубопроводи великого діаметра прокладаються в непрохідних каналах, які збираються із залізобетонних лотків П-подібної форми та закриваються бетонними плитами чи такими ж лотками. Шви між лотками зашпаровуються цементним розчином, але щільність закладень не контролюється та не забезпечується.
Більше того, згодом відбувається усадка ґрунту, що веде до зміщення лотків та порушення герметичності каналів. У зв'язку з цим у канали можливе надходження ґрунтових та зливових вод, що веде до корозійного пошкодження трубопроводів, до руйнування теплової ізоляції та збільшення втрат тепла.
Після монтажу трубопроводів до укладання верхніх лотків проводиться гідравлічне випробування трубопроводів на міцність та щільність, що контролюється зовнішнім оглядом.
З часом у процесі експлуатації періодично проводиться випробування трубопроводів на міцність та щільність, однак візуальний контроль герметичності трубопроводів неможливий. Оцінка щільності залежить від досвіду технічних фахівців, які проводять випробування. Якщо є витік, то визначення місця витоку залежить від його величини. Визначення місця витоку є складною проблемою, оскільки доступ до передбачуваного пошкодження пов'язаний з розкриттям каналів, що, як правило, вимагає проведення земляних робіт на проїжджій частини доріг, на тротуарах населених пунктів.
Всім відома картина, коли на проїжджій частині вулиці ведуться земляні роботи для забезпечення доступу до теплових трас для їх ремонту.
Залежно від кількості тепла, що подається, віддаленості споживачів від джерел тепла, тиск води в тепломережах може досягати 2,5 МПа, температура 200°C.
В Україні регулювання кількості тепла, що подається, здійснюється зміною температури на виході з теплогенеруючої установки.
При цьому є теплові мережі, в яких гаряче водопостачання споживачів здійснюється із зворотного мережевого трубопроводу, про особливості даних мереж буде сказано нижче.
Що добре і що погано у централізованому теплопостачанні? Безумовно, більш ефективне використання енергоресурсів – це добре. Сучасні великі джерела тепла досить легко піддаються автоматизації, що підвищує надійність усієї системи, – це добре.
Залучення до обслуговування джерел тепла професійних кадрів з високою технічною підготовкою, що підвищує надійність системи, – це теж добре.
Зниження питомих капітальних витрат на спорудження великих джерел тепла в порівнянні з питомими капітальними витратами на спорудження малопотужних джерел – і це добре.
Відсутність можливості контролю стану трубопроводів теплових мереж підземної прокладки під час експлуатації – це вже мінус.
Періодичне пошкодження магістральних теплових мереж, яке вимагає розтину з руйнуванням дорожнього покриття у населених пунктах, – це мінус.
У міру старіння зростає необхідність заміни магістральних трубопроводів. Рано чи пізно, але ця необхідність настає, що вкрай проблематично у населених пунктах, – це мінус.
Великі втрати тепла внаслідок погіршення теплоізоляції, принаймні, старіння конструкцій – це мінус. Високі експлуатаційні витрати на утримання теплових мереж – це мінус. Прискорене корозійне зношування металевих трубопроводів тепломереж, в яких використовується звичайна питна вода із зворотного мережевого трубопроводу, – і це мінус.
Відсутність можливості у споживача для регулювання температури повітря у приміщеннях, що веде до втрат тепла, – це теж мінус. Тривалі терміни експлуатації, зношування вимагають все більше і більше капітальних ремонтів, реконструкцій, замін – це все ще більш здорожчує для споживача ціну одержуваного товару. При цьому не гарантуючи якість та кількість тепла внаслідок втрат при аваріях та неполадках у роботі обладнання.
До того ж для нових будинків щільної та в деяких містах особливо щільної забудови вже не вистачає потужності первинних теплових генеруючих установок, систем централізованого теплопостачання, не вистачає і немає можливостей до нарощування мереж розподілу.
З іншого боку, немає обмежень на використання газу населенням в індивідуальному порядку, немає обмежень і на нормативне використання е/е, крім цінових та можливостей діючих мереж розподілу газу та електроенергії.
Останнім часом у багатьох нових будинках встановлюють тепло- та гаряче водопостачання у кожній окремій квартирі, яке не пов'язане із СЦТ.
Як джерела тепла використовуються ефективні автономні автоматизовані газові котли (бойлери) з високим коефіцієнтом корисної дії. Цей спосіб зарекомендував себе позитивно. Можуть застосовуватись і електричні нагрівачі, автоматизація роботи яких досить проста. Автономне теплопостачання дозволяє здійснювати регулювання температури у приміщеннях будівель, споруд, що веде до значної економії енергоресурсів – і це плюс.
Таким чином, перевага існуючих великих теплогенеруючих установок, обумовлене економічністю використання палива, нівельовано у зв'язку з низькою якістю їх виконання, а також використанням економічних бойлерів для індивідуального теплопостачання житла, виробничих приміщень.
Деякі дані щодо стану об'єктів СЦТ та виробництва теплової енергії у довоєнні роки
Встановлена потужність теплової генерації становила наприкінці 90-х років близько 205 тис. Гкал/год, у 2021 р. – 115 Гкал/год, тобто зниження за 20 років становило понад 40%.
При цьому вироблення тепла для потреб теплопостачання у 2021 році склало: на ТЕС – 1,4 %, на АЕС – 1,7 %, на ТЕЦ – 29 %, котельнями – 58 %, утилізаційні установки дають 8%, інші -1%.
Частка АЕС зросла приблизно на 60% внаслідок зниження загального в країні рівня виробництва тепла СЦТ та стабільності затребуваних та забезпечених обсягів подачі тепла містам-супутникам АЕС.
Генеруюча частина СЦТ у 2021 р. включала: ТЕС – 12, АЕС – 4, ТЕЦ загального промислового призначення та блок-станції у складі промпідприємств – 85, локальні теплоцентралі та когенераційні установки – близько 400.
Діяло приблизно 20 тисяч котелень, працювало близько 40 тисяч котлів. У 2010-х роках вік обладнання СЦТ оцінювався у 35-45 років.
Протяжність теплових мереж у 90-х роках становила близько 40 тис. км, у 2017 р. – 20 тис. км, з них 40% старі зношені, що вимагають перманентного аварійного ремонту. У багатьох містах кількість пошкоджень на один кілометр по два за рік. Середні втрати тепла у мережах близько 20%, влітку – до 40%. Як паливо, в установках СЦТ використовуються газ (75%) та вугілля (13%).
Якщо 90-ті роки СЦТ становила понад 60% загального теплопостачання, то 20-ті роки вже 35-40%, масштаби використання СЦТ рік у рік знижуються. У новобудовах воліють встановлювати автономне індивідуальне опалення та гаряче водопостачання, йдуть процеси відключення споживачів від СЦТ у середніх та малих містах, селищах.
Основними первинними джерелами енергії для систем автономного та індивідуального опалення є: газ (понад 70%), вугілля, біомаса (дрова), відновлювані джерела енергії (ВДЕ).
З 2022 року статистики замало, діє заборона на підвищення цін, тарифів на теплову енергію СЦТ та гаряче водопостачання. Національний регулятор організував моніторинг 125 підприємств/компаній, задіяних у СЦТ.
Для населення залежно від генерації, що подається, середньозважені значення тарифів на теплову енергію по країні становлять:
Для населення
АЕС – 251 грн/Гкал
ТЕЦ, ТЕС – 1256 грн/Гкал
Інші – 1 456 грн/Гкал
Максимальний тариф – 2513 грн/Гкал
Для бюджетних організацій
АЕС – 374 грн/Гкал
ТЕС, ТЕЦ – 2552 грн/Гкал
Інші – 3 442 грн/Гкал
Максимальний тариф – 8859 грн/ГкалДля інших споживачів
АЕС – 371 грн/Гкал
ТЕЦ, ТЕС – 2491 грн/Гкал
Інші – 3 554 грн/Гкал
Максимальний тариф – 8149 грн/Гкал
Наразі відстежуються витрати виробництва теплової енергії для споживачів, накопичуються, фіксуються відхилення від встановлених тарифів.
Проводиться робота з передачі тарифопідтвердження з центру (Києва, з головної організації НКРЕКУ) на місця (регіональним представництвам НКРЕКУ).
Далі буде.
