Продовження. Початок читати тут.
Теплопостачання в інших країнах
Наприклад, у Канаді, у тій її частині, де проживає більша кількість населення, кліматичні умови близькі до українських. Однак у Канаді відсутнє повсюдне централізоване опалення, переважно воно є на рівні великих міст, таких як Монреаль, Оттава, Ванкувер, Вінніпег, з чисельністю понад 100 тис. жителів. Це загальне охоплення приблизно 1% всіх будівель, домогосподарств в країні.
Переважає в країні індивідуальний обігрів приміщень, при цьому використовується обігрів приміщень повітрям, тобто водні радіатори не використовуються. У Канаді дешевий газ, недорога електроенергія – можливо це одна з причин
відсутності глибокої зацікавленості у поширенні системи централізованого теплопостачання (СЦТ).
Аналогічно і у США, на рівні деяких великих міст, таких як Сан-Франциско, Бостон, Денвер, Філадельфія, які ближче до півночі і холодних океанських вітрів,охоплення ЦТ приблизно 3-4%. Паливом для виробництва теплової енергії переважно є природний газ - понад 70%, вугілля + нафтопродукти – близько 20%, біопаливо та інші –10%. ТЕЦ великої та малої потужності - основа генерації теплової енергії для СЦТ.
У США є конкуренція виробників на ринках теплової енергії цих міст, є вибір споживача, регулювання на рівні місцевої влади, тобто немає єдиних для країни підходів.
Централізоване теплопостачання у Німеччині оцінюється в 10-15% охоплення населення - це Берлін, Лейпциг, інші міста у східній частині країни.
Проте, постановою уряду Німеччини нормується вищий рівень енергетичних вимог до будівель з опалення, гарячого водопостачання.
Законом у Німеччині встановлено вимоги до повітропроникності огороджувальних конструкцій будівель, до повітрообміну замкнутих об'ємів приміщень, до робіт при реконструкції будівель, до генераторів тепла та енергетичних паспортів будівель.
У зв'язку із «зеленим переходом» у будівельних стандартах дедалі більше норм та вимог щодо встановлення обов'язковості сонячних панелей. У колишній НДР у новобудовах в житлових будинках у кожному під'їзді встановлювався автоматичний електричний бойлер. Тобто автономне опалення для кожного під'їзду.
Ця система теплопостачання дозволяє відмовитися від магістральних теплових мереж.
Аналогічно вирішувалася проблема теплопостачання у новобудовах у Чехії. Рівень охоплення населення СЦТ приблизно 40-50% у містах. Основне паливо – вугілля, газ. Працюють вугільні котельні, ТЕЦ. Здійснюється перехід на газ, ВДЕ. Приблизно теж і у Польщі.
Даньский досвід
Особливої уваги заслуговує досвід обігріву приміщень будівель та домогосподарств у Данії.
Під час енергетичної кризи на початку 1970-х найбільш «постраждалою» країною при різкому подорожчанні енергоресурсів була Данія, у зв'язку з цим в країні було розпочато роботу з підвищення ефективності використання всіх видів палива, включаючи витрати на опалення. У 1979 році було прийнято закон про муніципальне опалення.
Відповідно до цього закону встановлювалося, що витрати тепла на будинки гуртожитків, готелів та багатоквартирних будинків не повинні бути більше 52,5 + 1 650 кіловат на квадратний метр на рік. Для офісів, шкіл та університетів ця цифра - 71,3 + 1650 кіловат на квадратний метр на рік.
З 2013 року в країні повністю заборонено використання нафти та газу для опалення житлових будинків, натомість рекомендується використовувати для цих цілей вітрові та сонячні панелі, теплові колектори та акумулятори тепла.
За словами міністра енергетики та клімату Данії Мартіна Лідегарда, «країні належить прийняти ще багато законів у галузі енергозбереження та знайти ще багато способів ефективно витрачати енергію».
У Данії близько 60% будинків опалюється за допомогою централізованого теплопостачання (європейський лідер), при цьому опалення понад 80% будівель із цієї половини здійснюється від великих станцій.
Іншим найбільш масовим та масштабним способом опалення будівель є використання індивідуальних газових бойлерів.
Уряд Данії поставив завдання перевести опалення цих будівель на централізоване теплопостачання від великих виробників тепла.
Водночас у Данії заборонено електричне опалення. Планується зробити Копенгаген із населенням 550 тис. жителів у 2025 році карбононейтральним, тобто забезпечити опалення за рахунок відновлюваних джерел енергії.
Особливістю влаштування систем централізованої подачі тепла в Данії є те, що компанії-постачальники тепла є власністю споживачів, вони безприбуткові, вартість тепла визначається собівартістю.
Температура у прямому магістральному трубопроводі близько 70...85 0 С, тиск близько 6 бар, що веде до зниження вартості будівництва та зниження втрат. Регулювання кількості тепла, що подається, здійснюється зміною втрати теплоносія у магістральних трубопроводах. З цією метою використовуються насоси з регульованою продуктивністю.
Втрати тепла у магістральних трубопроводах не перевищують 1%. У Данії функціонує близько 400 систем ЦТ, включаючи великі теплоелектроцентралі (ТЕЦ), міні-ТЕЦ та інші установки. Централізоване теплопостачання (ЦТ) відіграє ключову роль у системі опалення Данії. Близько 64% споживачів країни одержують тепло через системи ЦТ, а у великих містах, таких як Копенгаген та Оденсе, цей показник досягає 98%.
Підключення до СЦТ споживачів є обов'язковим у зонах розташування СЦТ. Річний обсяг теплової енергії, виробленої ЦТ Данії, становить приблизно 305,6 мільярдів кВтг, що в кратні рази більше, ніж в Україні середини 2010-х – початку 2020-х років.
При розробці муніципальних планів визначаються райони із СЦТ та газопостачання. Постачальники теплової енергії укладають із виробниками середньострокові та довгострокові контракти. Ціни регулюються державою, умови постачання - Законом про тепло, що не змінювався вже понад 30 років.
У всіх споживачів є прилади обліку та термостати. Тепло доступне цілий рік, споживачі його подачу регулюють самі (коли розпочати, коли закінчити опалювальний сезон). Існують два рахунки. Один за підключення та обслуговування (абонентська плата), другий – за спожите тепло. За першим рахунком плата стягується навіть якщо споживач не споживає тепло, але його житло розташоване у зоні ЦТ.
Ціни на теплову енергію встановлюються для кожної теплопостачальної організації та переглядаються щороку.
В Данії немає субсидування. Підтримка виробників, у тому числі і ВДЕ, на які заданий курс переходу, здійснюється за рахунок податкових пільг, преференцій, інвестиційних програм, які фінансуються урядом (не за рахунок споживача).
Уряд і законодавці поставили за мету - перехід до 2050 року на безвуглеводне опалення. У ціні є паливний податок, від якого звільнено біогаз, ВДЕ.
Фінські рецепти
Системи централізованого теплопостачання Фінляндії діють у понад 160 містах, де підключено понад половини населення (близько 90% багатоквартирних будинків, понад 50% таунхаусів і навіть приблизно 15% індивідуальних будинків). Теплопостачання здійснюють в основному (близько 90%) підприємства комунальної власності. Громади (комуни) вирішують це питання на місцях.
Основні обсяги тепла в СЦТ від ТЕЦ, які також найчастіше перебувають у комунальній власності. Обсяг виробництва теплової енергії для споживачів країни становив у середині 2010-х років приблизно 47 млн дол./ Гкал (55 млрд кВтг) – це понад половини виробництва тепла в Україні 2021 року за чисельності населення Фінляндії близько 5,5 млн жителів.
До міста-супутника АЕС Ловіїса підведено опалення від станції, де діють успішно 2 енергоблоки ВВЕР-440, потужність яких піднята, завдяки послідовним модернізаціям і реконструкціям, до 530 МВт. Були великі плани, прорахований проєкт на будівництво третього блоку потужністю 1 ГВт, від якого передбачалася лінія подачі тепла до Гельсінкі (80 км).
Система повинна була працювати за методом кількісного регулювання: у трубопроводі, що подає тепло - 120 градусів, у зворотному - 60 градусів.
Великий Гельсінкі – це власне сам Гельсінкі (500 тис. населення), місто Еспоо (300 тис. ) та місто Вантаа (200 тис. населення). У всіх трьох містах діють свої СЦТ, що живляться теплом від вугільних та газових ТЕЦ.
Передбачалося проєктом доставка тепла до СЦТ Гельсінкі і потім передача до пов'язаних із нею СЦТ двох міст. Нині відпрацьовується ідея будівництва невеликих атомних станцій теплопостачання з підземним розташуванням малих реакторів виробництва лише теплової енергії, яка у Фінляндії потрібна до 9 місяців на рік.
У Фінляндії немає спеціального національного законодавства, непрямі закони регулюють питання теплопостачання. Споживачі мають можливість вибору, мають право відключатися від СЦТ, але при цьому виробнику відшкодовуються витрати на підключення. Споживачі мають можливість обирати організацію власного опалення. Різні виробники можуть підключатися до СЦТ.
Ціни формуються за фактичними витратами виробників тепла, що конкурують між собою за постачання до СЦТ на оптових ринках теплової енергії міст. Ціни на теплову енергію різняться за групами споживачів залежно від обсягів. Вони покривають усі витрати, податкова складова лише на рівні 30%.
Споживачі оплачують три рахунки:
1) за підключення (разовий);
2) абонентна плата користувача;
3) власне ціна спожитої теплової енергії (за приладами обліку).
Немає субсидування виробників, постачальників, споживачів. Державний контроль, у тому числі від завищення цін виробниками, здійснюється в рамках антимонопольного законодавства, що ведеться Антимонопольним комітетом.
Плани і стратегії
Ідея постачання теплової енергії від АЕС, віддаленої від споживачів на десятки км, успішно реалізована у Словаччині на АЕС «Богуниці » з блоками ВВЕР-440. Подача тепла організована до міста Трнава (приблизно 70 тисяч населення, відстань від АЕС приблизно 20 км), з відгалуженнями завдовжки 10-15 км до двох міст Леополдів та Глоговець.
На ринку теплової енергії міста Трнава тепло від АЕС складає 60%. Тарифи/ціна теплової енергії від АЕС значно нижчі від цін інших виробників.
Нині і Чехія готує проєкт роздачі теплової енергії від АЕС « Дуковані » до міста Брно, що від АЕС за 42 км. На АЕС « Дуковані » енергоблоки з такими ж реакторами, як і на « Богуниці » (ВВЕР-440), а цього року фіналізувався тендер на вибір великого реактора, перемогу віддали корейцям з реактором APR 1000, початок будівництва - 2029 рік. ЦТ від АЕС « Дуковані » дозволить на 60 років і більше подавати теплову енергію споживачам Брно без викидів шкідливих газів та СО2, що характерно для вугільних станцій.
Проєкт доставки теплової енергії на десятки км від атомного енергоблоку з більш широким тепловим призначенням опрацьовувався у Білорусі –будувалася Мінська АТЕЦ. Реактор так і не був збудований, замість нього збудована газова ТЕЦ, а ось лінія завдовжки понад 40 км була побудована і діє.
У Швейцарії давно реалізовано ідею доставки теплової енергії від АЕС невеликим селищам, аж до одиничних домогосподарств, окремих малоповерхових будинків.
Атомна станція « Безнау », перший блок якої введений у роботу ще в 1969 році, а другий у 1971-му (блокам майже по 55 років і вони успішно працюють), відповіла сподіванням місцевих восьми комун і ряду промислових споживачів, розташованих поряд на різній віддаленості, в середині 80-х років провівши нерегульований відбір двох останніх ступенів. Усі вісім комун самі будували системи відведення тепла від АЕС до своїх споживачів, формуючи розгалужену СЦТ. Це дозволило в середині 80-х відмовитися від нафтопродуктів для опалення в кризові роки, пізніше і від газу, що все дорожчає. Усі вісім комун (муніципалітетів) – акціонери створеної СЦТ, одержують тепло за собівартістю, за цінами значно нижчими, ніж в інших містах країни, мають відмінну екологію без викидів шкідливих речовин та СО2.
На початку 90-х склад акціонерів розширився ще на три комуни і нині 11 комун отримують дешеве та екологічно чисте тепло від двох блоків АЕС, що мають термін роботи 55 років, і вони зацікавлені у подальшій роботі станції.
Відпуск тепла здійснюється методом кількісного регулювання, температура в трубопроводі, що подає тепло, взимку близько 125 градусів, влітку – 80 градусів, у зворотному трубопроводі – 50 градусів. Працюють підкачуючи насосні станції для подачі теплоносія віддаленим об'єктам.
Протяжність магістральних трас та розподільних теплових мереж вище за 130 км у двотрубному вимірі. Магістральні теплопроводи мають протяжність приблизно 35 км. Усі трубопроводи теплових мереж попередньо ізольовані пінополіуретаном у підземній прокладці, крім наземних ділянок уздовж мостів через річки. Є система оперативного дистанційного контролю. Загальні втрати у магістральних мережах – не вище 6%, загальні втрати з урахуванням розподільчих мереж не перевищують 15%.
Зазначається, що приватні будинки, де проживає одна-дві сім'ї, становлять близько ¾ всіх споживачів, що частково призводить до таких втрат тепла.
З іншого боку, це показує технічну та економічну реалізацію доставки тепла окремим, індивідуальним будинкам, до сільських поселень. Унікальний випадок - підключення споживачів для отримання тепла та гарячої води проводиться за незалежною схемою через індивідуальні теплові пункти. Тариф на теплову енергію є двоставковим, за тепловою енергією ставка не змінюється довгі роки на відміну від міст, що отримують тепло від газових ТЕЦ.
Використання частини тепла АЕС у такий спосіб корисний для мешкаючих поряд громадян, що дозволяє менше скидати тепла в річку, на якій розташована станція.
Китайський досвід
Світовим лідером охоплення населення за чисельністю та радіусом поширення корисного тепла від АЕС нещодавно став Китай. На початку 20-х років цього століття реалізовано проєкт подачі тепла з АЕС « Хайян » до однойменного міста-супутника та прилеглих селищ з охопленням приблизно 200 тис. населення у радіусі від АЕС 30-40 км, з річним обсягом приблизно 1,8 млн Гкал (це більше, ніж від усіх АЕС України разом узятих).
До 2030 року розширення охоплення до 1 млн чоловік із передачею тепла від АЕС на 100-120 км до сусіднього повітового центру розглядається у типовому китайському проєкті нових великих атомних блоків, як додаткова складова – підхід, що реалізований в Україні.
КНР вже й перша у світі за масштабами централізованого опалення, в середині 2010-х вона обійшла РФ і далі йде у відрив, реалізуючи програму теплопостачання всіх 15 північних провінцій. Річний обсяг поставок тепла в мережі централізованого теплопостачання становить вже приблизно 1 700 млн Гкал.
Балтика
Основою опалення в країнах Балтії є системи централізованого теплопостачання. Охоплення ЦТ населення країни становить 50-60%. Застсовується відхід від традиційного вугілля, торфу, в основному у напрямку до біомаси.
Нещодавно, до цінової кризи 2022 року, був стійкий тренд на теплові насоси. При цьому було організовано і набуло розвитку виробництво е/е з побутових відходів, але при цьому тут необхідна недорога е/е, тому країнам Балтіїпотрібна дешева е/е, яку вони втратили із закриттям Ігналінської АЕС, а обіцяного заміщення будівництвом нової не отримали.
У Швеції опалення понад 60% всіх будівель, понад 50% об'єктів побутового сектору здійснюється через СЦТ. Основні джерела - біо (близько 50%), відходи (понад 15%), інші, у тому числі теплові насоси.
У Стокгольмі діє найпотужніша в Європі та у світі теплова насосна станція у складі кількох великих теплових насосних агрегатів, що забирають тепло з холодного Балтійського моря, піднімають його потенціал, віддають тепло до міських мереж столиці, і близько 10 000 будівель, приблизно 800 тис. мешканців, мають доступ до цієї теплової енергії. Станція і її агрегати першої черги почали вводитися з 1986 року, далі, в нульові та десяті роки, йшло розширення, збільшення потужностей новими більш досконалими агрегатами. Теплові насосні агрегати (установки, ТНУ) піднімають тепловий потенціал двома-трьома ступенями до 80 градусів при видачі в мережу. ТНУ використовують тепло морської води та скидних вод міської ТЕЦ, мають СМР (коефіцієнт перетворення) приблизно 3-3,5, тобто, при витратах е/е в установці 1 кВтг можна генерувати 3 кВтг і більше теплової енергії.
Електроенергія на роботу ТНУ надходить із загальної мережі з оптового ринку, переважно за середньостроковими та довгостроковими контрактами з ГЕС, АЕС, ВЕС. З останніми більше закупівель із спотових ринків, з другими - за довгостроковими договорами, враховуючи можливість постачання в керованому режимі. Теплонасосні агрегати - одиничної потужності 20-25 МВт. Загальна теплова потужність приблизно 140 МВт від тепла моря, пікова з урахуванням тепла скидних вод ТЕЦ приблизно 250 МВт, коли збільшується кількість агрегатів, збільшується і загальна потужність. На початку 2020-х оголошено про плани виходу на 250 МВт середньої гарантованої потужності і на 300 МВт за піків.
Теплонасосні станції потужністю 160 МВт є в Гетеборзі, будується в Мальме. Теплові насосні установки із включенням до СЦТ вже працюють у Гельсінкі.
Плани є щодо їх будівництва та введення в Данії, у північних землях Німеччини, в Бельгії, Нідерландах, Великобританії.
Є теплові насосні станції і на стічних водах міст Німеччини, є проєкти встановлення ТНУ для видачі у СЦТ на річках європейських міст. З Перехід на нейтральну до викидів СО2 енергетику в Європі потребує збільшення теплової потужності у 5 разів до 2030 року порівняно з 2022 роком, коли сумарно по ЄС потужність теплових насосів та насосних установок була 14 ГВт. Заявлено про збільшення до 75-100 ГВт теплової потужності, значна частина якої (1/3-1/2) піде до СЦТ.
У Данії, Німеччині розташовані авторитетні європейські, світові лідери виробництва компресорів, промислових ТНУ.
У Фінляндії, Швеції, Польщі, Чехії, країнах Балтії є виробництва окремих комплектуючих, підприємства по збиранню теплових насосів, зв’язаний з цим сервіс, щоправда більшою частиною для індивідуального автономного теплопостачання.
Виробництво теплових насосних агрегатів, компресорів розгорнуто по всьому світу, і КНР прямує тут до лідируючих позицій разом з Японією, Кореєю, США. Вартість обладнання, CAPEX теплових насосних станцій знижується з кожним роком внаслідок технічного прогресу та гострої конкуренції лідерів.
Критично важливим залишається питання вартості е/е, доступності до стабільної, гарантованої е/е за погодженою ціною на тимчасовій ділянці 8-10 років та більше.
Сьогодні приблизні розрахунки показують, що за ціною е/е 80 євро/МВтг, з роботою ТНУ приблизно половину часу на рік, вони конкурентні порівняно з газовими ТЕЦ (котельнями) за ціною газу 40 євро/МВтг. Газ у ціні зростає з кожним роком, газові станції викидають СО2 приблизно 500 г /кВтг, у деяких країнах уже діє паливний податок на газ.
Виробництво ТНУ прогресує, на масштабі та науково-технічному вдосконаленні знижується ціна компресорів, іншої техніки, капітальних вкладень у теплові насосні станції. Проте бум на ТНУ стримується ціною е/е. У кого є доступ до конкурентної е/е (дешевої, стабільної, у гарантованих обсягах у потрібний час), у того є перспектива і реальна економія, реальні
вигоди при теплопостачанні, зокрема СЦТ.
Є плани і на доставку тепла з земних глибин, що до 2-х км, де температура води 100 градусів і вище та тиск високий. У проєктах – до 25% охоплення побутових споживачів постачанням геотермальної енергії. Але й цей спосіб буде впиратися в ціну е/е. Централізоване опалення важливе для Європи, але, тим не менш, у більшості країн автономне та індивідуальне опалення переважає, а традиції і м’який, сприятливий клімат дають себе знати.
Далі буде.
