Союз немецкой промышленности (BDI), одна из самых авторитетных организаций страны, представляющая практически весь германский промышленный сектор, опубликовал «программный» доклад «Климатические пути для Германии».

Как передают Электровести, исследование было проведено консалтинговыми компаниями The Boston Consulting Group (BCG) и Prognos по заказу BDI. Над докладом работали 200 экспертов из BCG, Prognos, BDI и 70 промышленных предприятий и объединений.

К 2050 году выбросы парниковых газов в Германии должны быть сокращены на 80-95% по сравнению с уровнем 1990 года. Такой целевой интервал, соответствующий общеевропейским целям, установлен немецким правительством.

В связи с этим задачами авторов исследования являлись 1) всесторонний анализ возможных последствий данных изменений на немецкую промышленность и экономику в целом, 2) обозначение экономически эффективных (для немецкого народного хозяйства) путей достижения климатических целей.

Исторически Союз немецкой промышленности довольно прохладно и даже, в какой-то мере, оппозиционно относился к проходящей в ФРГ энергетической трансформации (Energiewende).

Публикация доклада и его выводы демонстрирует, что индустрия относится к современной энергетической и климатической политике как к данности, немецкая промышленность пытается найти и сформулировать наиболее оптимальные пути адаптации к изменению экологического (климатического) регулирования, и даже может получить выгоды и конкурентные преимущества в результате реализации мер по защите климата.

В исследовании рассматриваются три сценария развития в зависимости от уровня сокращения выбросов к 2050 году.

«Референтный» сценарий.

Продолжение нынешней политики, то есть выполнение действующих законов в сочетании с имеющимися технологиями и их предполагаемыми будущими усовершенствованиями обеспечит к 2050 году снижение выбросов парниковых газов на 61%, посчитали авторы. То есть установленные климатические цели достигнуты не будут — разрыв составит от 19% до 34% (в зависимости от границы установленного интервала — 80% или 95%). Снижение выбросов на 61% рассматривается в докладе как «Referenzpfad» — «референтный», базовый путь (сценарий).

В секторе недвижимости текущая политика в области энергетической санации (реновации) зданий приведёт к 2050 году к снижению выбросов примерно на 70% по сравнению с 1990 годом.

В энергетическом секторе действующие меры по развитию возобновляемых источников энергии и снижение доли угольной генерации приведут к 2050 году к сокращению выбросов более чем 70% по сравнению с 1990 г.

В промышленности снижение выбросов в связи с реализацией мер по энергосбережению и повышению энергоэффективности частично будет компенсироваться ростом выбросов, связанным с экономическим ростом (в докладе прогнозируется среднегодовой темп роста экономики в 1,2% до 2050 г). В результате снижение выбросов в промышленном секторе составит 48% от уровня 1990 г.

В транспортном секторе повышение эффективности двигателей и распространение электромобилей вследствие нынешней политики приведёт к 2050 году к снижению выбросов на 40% от уровня 1990 г, несмотря на рост грузоперевозок.

Соответствующие мероприятия во всех указанных секторах потребуют инвестиций в размере 530 млрд евро (или 240 млрд евро за вычетом экономии) до 2050 года. Это включает в себя в том числе дальнейшее развитие возобновляемых источников энергии и сетей в электроэнергетике, неэкономические меры по достижению целевых показателей в транспортном секторе и ряд отдельных неэкономических мер по реконструкции зданий.

Сценарий 80% сокращения выбросов.

В докладе отмечается, что сокращение выбросов парниковых газов к 2050 году на 80% возможно, как с технической, так и с экономической точек зрения. В то же время это потребует гораздо больших усилий по сравнению с текущей политикой. Кроме того, если на глобальном уровне политика в области защиты климата не будет проводиться солидарно, потребуются специальные меры по освобождению немецких энергоемких производств от дополнительных «климатических обязательств» (в противном случае эти производства будут переноситься в юрисдикции с более мягким климатическим регулированием).

В данном сценарии предусматривается существенное увеличение числа легковых электромобилей (до 26 млн), а также тепловых насосов для отопления зданий (до 14 млн единиц).

При этом в результате интенсивных энергосберегающих мероприятий потребление электроэнергии к 2050 году вырастет всего на 3%.

В электроэнергетике среднегодовой ввод мощностей ВИЭ должен быть увеличен на 1 ГВт — до 4,7 ГВт в год (что, с учетом накопленного опыта развития, не является сложной задачей). В данном случае к 2050 году возобновляемые источники энергии будут производить почти 90% электричества, угольная генерация сократится практически до нуля, а газовые электростанции будут выполнять роль маневренного резерва.

Для сглаживания волатильной генерации на основе ВИЭ потребуются не только накопители энергии, но интеграция в энергосистему вышеназванных электромобилей и тепловых насосов.

Производимая внутри страны биомасса должна в приоритетном порядке использоваться в промышленном секторе для замены угля и газа при производстве низко- и среднетемпературного тепла.

С точки зрения народного хозяйства в целом данная трансформация возможна и оправдана. Она потребует дополнительных инвестиций в размере 15 млрд евро в год (с учетом экономии, связанной с сокращением потребления топлива) и добавит 0,4-0,9% к ВВП страны.

В то же время процесс трансформации требует разумного государственного управления и может создать «значительные вызовы для отдельных отраслей».

Сценарий 95% сокращения выбросов.

Возможно ли сокращение выбросов парниковых газов к 2050 году на 95%? В докладе говорится, что данный вариант находится на пределе видимых сегодня технических возможностей и общественного одобрения. Он подразумевает фактически нулевой уровень выбросов для большей части немецкой экономики. Почти полный отказ от ископаемого сырья создаст необходимость импортировать возобновляемое топливо, потребует внедрения непопулярных сегодня технологий хранения и улавливания углерода (CCS) и даже сокращения выбросов в животноводстве.

Этот сценарий может быть реализован только в том случае, если другие страны будут также проводить соответствующие мероприятия, считают авторы.

В секторе недвижимости потребуется реновация 80% зданий по нынешним стандартам энергоэффективности, а также полный отказ от использования ископаемого сырья для целей отопления (и горячего водоснабжения) с заменой такового тепловыми насосами и системами центрального отопления, работающими на возобновляемом топливе.

На транспорте будут необходимы ещё большая электрификация легкового и малого грузового транспорта, а также устройство контактных линий на основных автобанах – для электрификации грузоперевозок. Количество легковых электромобилей должно вырасти до 33 млн штук. Кроме того, потребуется большее распространение энергоэффективного общественного транспорта (железные дороги, автобусы, речные суда). Для полного отказа от ископаемого сырья на транспорте потребуется использование возобновляемого жидкого топлива (Power-to-Liquid/Gas) в авиации, грузовых автоперевозках и пр.

Для этого станет необходимым масштабный импорт возобновляемого топлива из регионов с более благоприятными для развития ВИЭ условиями. В то же время к 2050 году энергетический импорт в целом сократится на 80% по сравнению с 1990 годом (в натуральном выражении).

В электроэнергетике также, разумеется, необходимо предполагается полный отказ от углеводородов. Маневренные мощности в данном случае будут работать на синтетическом газе (технология Power-to-Gas), для хранения которого будут задействована газовая инфраструктура.

При этом полная электрификация всех секторов экономики, исходя из сегодняшних представлений, представляется нереалистичной. Она не только выйдет слишком дорогой, но и потребует двукратного увеличения потребления электроэнергии, что выходит за рамки странового потенциала генерации на основе ВИЭ.

Объем дополнительных инвестиций (с учетом экономии) в данном сценарии оценивается в 960 млрд евро (примерно 30 млрд евро в год).

В целом, сценарий 95% оценивается BDI как не слишком реалистичный, поскольку требует радикальных перемен и создает серьезные вызовы для всех секторов экономики Германии.

Описав климатические сценарии, посмотрим подробнее на ряд моментов.

В таблице ниже приведена структура электроэнергетики Германии на 2050 год в зависимости от сценария.

Как мы видим, в каждом из случаев предполагается значительное увеличение мощностей газовой генерации, которые, впрочем, будут функционировать в режиме резерва, обеспечивающего системную надежность (нынешняя установленная мощность газовых электростанций в Германии составляет примерно 25 ГВт).

Интересный для нас вопрос: как будет изменяться потребление энергоносителей в Германии? Это показано на следующей картинке, где изображен нынешний и перспективный энергетический баланс ФРГ для разных сценариев:

Потребление ископаемого сырья будет снижаться в каждом из сценариев. Так, потребление природного газа к 2030 году в рамках референтного сценария снизится (относительно незначительно) с нынешних 2949 ПДж до 2785 ПДж, а к 2050 году – до 2219 ПДж. В других сценариях, разумеется, предусматривается более существенное и быстрое снижение потребления углеводородов.

Снижение поставок в ФРГ газа из Голландии (и, может быть, Норвегии) создает предпосылки для поддержания экспорта Газпрома на нынешнем уровне. Вопрос только в том, по какому сценарию пойдет развитие.

Здесь следует обратить внимание на энергетические технологии, которые, как пишет BDI, могут изменить «правила игры» («Game-Changers»), и которые должны исследоваться и разрабатываться в приоритетном порядке. Важно отметить, эти технологии не принимались во внимание при разработке климатических сценариев, и их внедрение может внести значительные коррективы в нынешние прогнозы.

Во-первых, дальнейшее развитие и снижение стоимости технологий фотоэлектрической генерации и, особенно, электрохимических накопителей энергии сможет обеспечить более широкую доступность дешевой электроэнергии и позволит расширить возможности электрификации транспорта (например, грузовые автомобили).

Во-вторых, более эффективное производство и хранение водорода, а также более эффективные процессы преобразования электроэнергии в жидкое или газообразное топливо (Generation-to-X) могут создать дополнительные технологические альтернативы во многих секторах и, следовательно, заменить углеводороды в долгосрочной перспективе.

В-третьих, в промышленном секторе более эффективные с точки зрения затрат процессы улавливания и использования углерода (CCU) позволили бы использовать замкнутые углеродные циклы.

Наконец, возможно появятся новые технологии улавливания и хранения углерода, которые смогут заменить нынешние неустойчивые технологии CCS.

Технологическая перестройка, направленная на защиту климата, создает дополнительные возможности расширения деятельности немецких промышленных предприятий, говорится в Докладе.

Усилия в области климатической политики потребуют обширной модернизации всех секторов экономики Германии и могут создать для немецких экспортеров дополнительные возможности развития на рынках «продуктов для защиты климата». Существуют прогнозы, что к 2030 году объем мирового рынка важнейших климатических технологий вырастет до 1-2 трлн евро в год. Немецкие компании могут укрепить свои технологические позиции на этом растущем глобальном рынке, считают авторы.

Германия может стать ведущим поставщиком инновационных, ресурсосберегающих эффективных технологий, а также для цифровых решений и ноу-хау.

Во многих сегментах «климатического рынка» борьба за мировое лидерство только началась, поэтому немецкие компании могут расширить свой бизнес за счет этого нового мирового технологического рынка.

Разумеется, существенные технологические и регуляторные перемены всегда связаны с рисками. В данном случает отмечается, что немецкие компании, работающие в условиях международной конкуренции, сталкиваются с наибольшими потенциальными рисками. «Немецкая промышленность организована в форме цепочек создания стоимости. Необходима эффективная защита от разрыва этих цепочек. По крайней мере, до тех пор, пока не будут достигнуты разумные, глобально сопоставимые рамочные условия», — предупреждает президент BDI Дитер Кемпф. В противном случае создание стоимости, рабочие места и выбросы будут просто экспортироваться — и климату не помогут.

Дело в том, что немецкие выбросы парниковых газов составляют всего 2% мировых. Даже если Германия сократит свои выбросы до нуля, то без соответствующих международных усилий, это не сильно поможет климату, но повредит конкурентоспособности немецкой промышленности.

Лишь сопоставимо амбициозная климатическая политика на международном уровне, по крайней мере, в крупнейших экономиках (G20) значительно снизит эти риски, а также откроет более широкие экспортные возможности для немецких компаний.

Закон Украины об отнесении тепловых насосов к оборудованию, которое использует возобновляемые источники энергии, подписан Президентом Украины Петром Порошенко 8 декабря 2016. Закон вступил в силу.

Об этом сообщает пресс-служба Госэнергоэффективности.

«Этим Законом мы адаптируем украинское законодательство к европейскому в сфере возобновляемой энергетики. В частности, приводим в соответствие с Директивой №2009 / 28 / ЕС определение «альтернативные источники энергии». Так, перечень возобновляемых источников энергии пополняется такими видами энергии, как аеротермальна и гидротермальная», — прокомментировал положения законопроекта Председатель Госэнергоэффективности Сергей Савчук.

Отныне Законом четко определено, что полученная с помощью тепловых насосов аеротермальная, гидротермальная или геотермальная тепловая энергия считается добытой из возобновляемых источников энергии. При этом конечный выход энергии должен значительно превышать первичное потребление энергии, необходимой для приведения в действие тепловых насосов.

Расчет энергии, произведенной тепловыми насосами, будет осуществляется по специальной методике, разработанной в соответствии с требованиями Директивы №2009 / 28 / ЕС, и включаться в общий объем энергии из возобновляемых источников при формировании отчета для Энергетического Сообщества о достижениях в этой сфере.

Все эти изменения внесены в Закон Украины «Об альтернативных источниках энергии».

Этот Закон — еще один шаг Украины на пути развития возобновляемой энергетики по европейскому образцу, сообщает пресс-служба.

«Мировая практика реализации современных проектов по использованию аеротермальнои, гидротермальной или геотермальной энергии является очень перспективной и для Украины. Как отмечают эксперты, благодаря своей экономичности, экологичности и универсальности (возможности работать как на отопление, так и на охлаждение) тепловые насосы могут быть хорошей альтернативой газовым котлам », — сообщил председатель Госэнергоэффективности.

С текстом Закона Украины «О внесении изменений в Закон Украины «Об альтернативных источниках энергии по отнесению тепловых насосов к оборудованию, которое использует возобновляемые источники энергии» можно ознакомиться здесь.

Как ранее сообщал «Терминал», в ВРУ поддержали инициативу о причислении тепловых насосов к альтернативным источникам энергии.

Верховная Рада поддержала во втором чтении закон, который предусматривает отнесение выработанной тепловыми насосами энергии к энергии, произведенной из альтернативных источников, если ее годовой объем больше энергии, затраченной на обеспечение работы самих насосов.

За принятие законопроекта №4555 «О внесении изменений в закон Украины «Об альтернативных источниках энергии» по отнесению тепловых насосов к оборудованию, которое использует возобновляемые источники энергии» за основу и в целом проголосовали 226 народных депутатов при необходимом минимуме в 226 голосов, передает УНИАН.

«Вы знаете, что Украина, подписав Парижскую конвенцию, взяла на себя серьезные обязательства, но вместе с этим мы даем нашим потребителям дорожную карту того, как двигаться к расширению перечня возобновляемой энергии, которая может быть использована в том числе и для сокращения потребления газа», — сказал Вице-премьер-министр — министр регионального развития, строительства и жилищно-коммунального хозяйства Геннадий Зубко, докладывая по законопроекту.

В то же время, как отметил председатель подкомитета Комитета Верховной Рады по вопросам топливно-энергетического комплекса, ядерной политики и ядерной безопасности Алексей Рябчин, этот законопроект не предусматривает использование зеленого тарифа по отношению к тепловым насосам, или других льгот.

Целью проекта закона, как следует из пояснительной записки, является обеспечение выполнения взятых Украиной обязательств по адаптации национального законодательства к законодательству Энергетического Сообщества.

Также, как поясняют авторы законодательной инициативы, норма об отнесении произведенной тепловой энергии к альтернативным источникам соответствует Директиве 2009/28/ ЕС, которая регламентирует государственное поощрение использования таких видов энергии.

Справка «Терминала»:

Согласно Директиве Европейского парламента и Совета 2010/31/EC от 19 мая 2010 г. об энергосбережении зданий, статья 2 пункт 18 «Тепловой насос» – машина, устройство или установка, предназначенная для передачи тепла от естественной среды, такой как воздух, вода или грунт, зданию или промышленному помещению путем превращения естественного потока более низкой температуры в тепловой поток с высокой температурой. Для реверсных насосов тепло здания может отводиться в окружающую среду».

С точки зрения физического процесса, тепловой насос – это устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой. В теплонасосной установке низкопотенциальная природная энергия вторичных энергоресурсов преобразуется в энергию более высокого температурного потенциала, пригодную для практического использования.

Более подробно об этом вы можете прочитать в статье «Тепловой насос: жизнь между градусами».

Андрей Конеченков, директор проектов возобновляемой энергетики НТЦ «Психея»

konechenkov@ukr.net

Об условиях, которые предопределяют экономическую эффективность использования тепловых насосов в Украине. 

В Министерстве энергетики и угольной промышленности все чаще стали говорить об огромном потенциале геотермальной энергетики, ошибочно подразумевая под его реализацией полномасштабное внедрение тепловых насосов. В сложившейся ситуации необходимо разграничить геотермальные энергостанции и системы, в основе которых лежит принцип использования разницы температур, – тепловые насосы.

Начнем с того, что тепловые насосы – это не гео­термальная энергетика, под которой подразумевается производство электрической и тепловой энергии на геотермальных станциях (ГеоТЭЦ) за счет тепловой энергии, содержащейся в недрах Земли. Как правило, строительство ГеоТЭЦ ведется в регионах, где горячие воды приближены к поверхности земной коры. В первую очередь – это районы активной вулканической деятельности с многочисленными гейзерами. Основным источником энергии для геотермальных станций является постоянный поток тепла из раскаленных недр.

Так какое же отношение к производству электрической и тепловой энергии за счет геотермальных ресурсов имеет тепловой насос и что же это вообще такое?

Согласно Директиве Европейского парламента и Совета 2010/31/EC от 19 мая 2010 г. об энергосбережении зданий, статья 2 пункт 18 «Тепловой насос» – машина, устройство или установка, предназначенная для передачи тепла от естественной среды, такой как воздух, вода или грунт, зданию или промышленному помещению путем превращения естественного потока более низкой температуры в тепловой поток с высокой температурой. Для реверсных насосов тепло здания может отводиться в окружающую среду».

С точки зрения физического процесса, тепловой насос – это устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой. В теплонасосной установке низкопотенциальная природная энергия вторичных энергоресурсов преобразуется в энергию более высокого температурного потенциала, пригодную для практического использования.

Эта универсальная машина объединяет в себе отопительный котел, источник горячего водоснабжения и кондиционер. Высокая востребованность этих устройств обусловлена экономичным потреблением энергии и высокой интенсивностью теплоотдачи. Работает такая система за счет электро­энергии, однако выдаваемая тепловая мощность может быть в разы больше, чем если бы была произведена только за счет электричества. Как правило, эффективность работы тепловых насосов зависит от использования различных технологических схем.

Эффективность и технологии использования

Существует несколько видов тепловых насосов, которые отличаются друг от друга в зависимости от источника тепловой энергии. Для работы тепловых насосов используются в основном вторичные энергетические ресурсы или возобновляемые источники энергии. В зависимости от вида теплоносителя во входном и выходном контурах тепловые насосы (ТН) подразделяются на классы «грунт-вода», «грунт-воздух», «вода-вода», «вода-воздух», «воздух-вода», «воздух-воздух». Так, аэротермальные тепловые насосы типа «воздух-воздух» и «воздух-вода» в качестве низкопотенциального источника используют воздух, водяные типа «вода-вода» соответственно используют энергию воды природных и искусственных водоемов, а геотермальные тепловые насосы типа «вода-вода» или «рассол-вода» базируются на использовании энергии грунта и грунтовых вод.

Тепловой насос «грунт – вода»

Грунт – это, пожалуй, наиболее универсальный источник рассеянного тепла. Он аккумулирует солнечную энергию и подогревается изнутри от земного ядра. При этом он всегда «под ногами» и способен отдавать тепло вне зависимости от погоды, ведь на глубине нескольких метров температура практически постоянна в течение всего года.

Необходимая энергия собирается теплообменником, погруженным под землю, аккумулируется в носителе, который затем насосом подается в испаритель и возвращается обратно за новой порцией тепла. В качестве такого переносчика энергии используют незамерзающую жидкость на основе этиленгликоля или пропиленгликоля.

Существует два типа грунтовых насосов: грунтовой коллектор и грунтовой зонд. Выбор системы зависит от особенностей каждого участка, его площади, геологии и т.д.

Грунтовой коллектор представляет собой длинную трубу, горизонтально уложенную в виде змеевика под слоем грунта (1,2 – 2 м). Как правило, используемую территорию нельзя задействовать под выращивание каких либо овощей или ягодных культур, деревьев.

Грунтовые зонды (вертикальные коллекторы) – это системы длинных труб, опускаемых в глубокую скважину (50-150 м). Здесь нужно совсем немного земли, зато требуются дорогостоящие бурильные работы (от $20/м).

Тепловой насос «вода-вода»

Источником низкопотенциального тепла в данном типе тепловых насосов могут быть незамерзающие водоемы (реки, озера) или почвенные воды (скважины), а также сбросовая вода технологических установок. Сами насосы во многом аналогичны тепловым насосам, которые работают на земляном контуре. Но благодаря более высокой температуре теплоносителя зимой годовая эффективность применения устройств типа «вода-вода» оказывается наивысшей. Если источником тепла является водоем, то контур полиэтиленовых труб укладывается на его дно.

При использовании почвенных вод воду из одной скважины подают насосом прямо в испаритель, а сливают во вторую скважину. Для использования грунтовых вод еще необходимо получить разрешение соответствующих ведомств.

В «водном» контексте интересен опыт Швеции, где 50% энергии для отопления обеспечивают геотермальные тепловые насосы. Представьте, в Стокгольме 12% всего отопления города обеспечивается тепловыми установками общей мощностью 320 МВт, для которых источник тепла – Балтийское море с температурой 8 ºС. Тепло морской воды посредством тепловых насосов нового поколения обеспечивает централизованное теплоснабжение многих приморских городов в Норвегии.

Тепловой насос «воздух-вода»

По универсальности применения в наших климатических условиях этот тип насосов пока проигрывает другим разновидностям. Хотя сами насосы дешевле, и прокладки труб или бурения скважин не требуется, из морозного воздуха много тепла не отберешь.

Так, при значительных низких температурах (-20 ºС и ниже) работает только электрический нагрев, при -10 ºС для обогрева установка периодически подключает электрические ТЭНы. Поэтому такие тепловые насосы рекомендуется использовать только в южных областях нашей страны.

Как отмечают в Национальной ассоциации Украины по тепловым насосам (UHPA), «при температурах воздуха ниже -15 ºС отапливаемые тепловые насосы работают с пониженным коэффициентом трансформации (меньше 2) и нуждаются в резервирования другими источниками тепла».

В последние годы, в связи с ухудшением вентиляции жилья из-за широкого применения новых герметичных окон со стеклопакетами, ТН «воздух-вода» получили дополнительное развитие. Помимо отопления и подготовкой горячей воды, некоторые модели ТН могут использовать тепло отточного воздуха помещений, обеспечивая таким образом рекуперацию тепла.

В Северной Европе, где температура может опуститься до -40 ºС, тепловые насосы не могут соперничать с тепловыми бойлерами, поэтому производители кондиционеров и котлов для этих регионов разрабатывают гибридные системы, которые могут работать при очень низких температурах.

По данным профильного журнала JARN (Japan Air Conditioning, Heating&Refrigeration News), максимальный объем европейского рынка тепловых насосов «воздух-вода» был отмечен в 2008 г., – 300 тыс. устройств. Наступивший вскоре экономический кризис стал причиной сокращения рынка, а в 2013-м количество устройств составило 221 тыс.

Второй класс тепловых насосов «воздух-воздух» исключает необходимость использования промежуточного теплоносителя (воды), а тепловая энергия напрямую передается воздуху, обеспечивающему отопление зданий.

Наибольшее распространение на европейском рынке получили именно тепловые насосы класса «воздух-воздух». Данные устройства особенно востребованы в государствах северной части Европы: Финляндии, Швеции, Норвегии. Если до 2005 г. в Скандинавских странах с суровым климатом предпочтение отдавалось грунтовым тепловым насосам, то с появлением низкотемпературных сплит-систем, имеющих нижний предел эксплуатации на обогрев до -20…-25 ºС, отмечается буквально взрывной скачок спроса на такие аэротермальные тепловые насосы.

В силу некоторых обстоятельств, в противовес европейским странам, насосы типа «воздух-воздух» в Украине не распространены. «Наша ментальность такова, что отопление у нас делается только водяное», – утверждает директор компании «В.Д.Е. – Украина» Эдуард Пастушенко, «впрочем, отопление воздухом хорошо тем, что позволяет мгновенно прогреть помещение. Это можно считать и недостатком, по крайней мере, в наших условиях, при частом отключении электроэнергии: если выключится воздушная система отопления, дом быстро остынет. В то же время, водяные системы более инерционны. Теплый пол в несколько тонн бетона, разогретый до температуры 35, ºС отдает тепло в помещение очень долго».

От чего зависят перспективы

Как свидетельствует отчет по европейскому рынку тепловых насосов, подготовленный Европейской ассоциацией тепловых насосов (EHPA), в 2014 г. количество тепловых насосов, проданных в 21 стране, выросло на 3,5% (796 746 ед.). Десятку стран по объемам продаж возглавила Франция, за ней следуют Италия и Швеция. Ежегодно в этих страх продается более 100 тыс. установок. В Германии, Финляндии, Норвегии, Испании количество проданных единиц за год составляет 50 тыс.

Эксперты считают, что технологии тепловых насосов еще находятся в стадии непрерывного совершенства и можно ожидать двух-трехкратного повышения их эффективности в период до 2030 г.

Европейская ассоциация тепловых насосов) призвала Европейскую комиссию поставить данную технологию в центр политики Энергетического союза. По прогнозам Мирового энергетического совета (МИРЭС), к 2020 г. в развитых странах 75% систем отопления и горячего водоснабжения будет использовать тепловые насосы. За период с 2010-го по 2020 г. в Германии ожидается трехкратное увеличение продаж ТН и снижение продажи отопительных котлов с 84 до 57%. Во Франции за тот же период времени прогнозируется рост внедрения тепловых насосов в системах отопления в два раза и снижение продаж котлов с 82 до 67%.

Мировому признанию тепловых насосов способствует поддержка государств по субсидированию их покупки. Налоговые кредиты на установку тепловых насосов были доступны во Франции с 2005 г. В Бельгии на установку тепловых насосов дается субсидия в размере 75% от его стоимости. В Японии – субсидия от $450 для бытового использования, и $1 500-2 300 – для коммерческого. Скандинавам при строительстве много­этажных зданий каждое строение в обязательном порядке оборудуется теплонасосными станциями для обеспечения дома автономной системой кондиционирования, отопления и обогрева воды.

Украинский вектор

В стремлении полностью отказаться от потребления природного газа, в прошлом году ТРЦ Ocean Plaza заявил о намерении инвестировать 20 млн грн в проект по установке грунтовых тепловых насосов. В организации выразили надежду, что проект окупится за 3,6 года и поможет сократить на 90% потребление природного газа в зимнее время и до 35-40% электроэнергии на кондиционирование – в летнее.

Вместе с тем, по словам Э. Пастушенко, тепловые насосы сегодня покупают в основном частные лица, использующие их для отопления своих коттеджей.

«Сегодня основные потребители тепловых насосов – заказчики, у которых имеются проблемы с газом. Если у человека есть возможность провести газ недорого, он вряд ли будет устанавливать тепловой насос», – сказал он.

Для того чтобы вывести Украину из кризисной ситуации в сфере теплоснабжения, в Национальной ассоциации Украины по тепловым насосам призывают использовать альтернативную энергию окружающей среды во вссем ее разнообразии. Это, в частности, мощные вторичные сбросные тепловые ресурсы техногенного происхождения (вентиляционные сбросы, канализационные, сбросные воды водооборотных промышленных циклов, шахтные воды, выходные дымовые газы, горячие шлаки и т. д.)

В обнародованном плане правительства на 2016 г. предусмотрено внесение изменений в Закон «Об альтернативных источниках энергии» по отнесению тепловых насосов к оборудованию, которое использует возобновляемые источники энергии». Согласно этому законопроекту энергия, вырабатываемая тепловыми насосами, относится к энергии из возобновляемых источников при условии, что тепловой насос произвел энергии больше, чем потребил.

Проект закона, в случае его принятия Верховной Радой Украины, должен привести в соответствие с Директивой 2009/28/ЕС определение понятия «альтернативные источники», в которые добавляются гидротермальная и аэротермальная энергии. Помимо необходимости существования в Украине понятного для практиков законодательства, остается главным вопрос о том, окажет ли наше правительство финансовую поддержку развитию теплонасосного направления, как это делают в станах Евросоюза, или все останется в виде громких деклараций с подменой технологических понятий, как это сегодня происходит с гео­термальной энергетикой.

Мнения экспертов

Алексей Хабатюк, международный эксперт по вопросам изменения климата, глава наблюдательного совета Фонда целевых экологических инвестиций:

«Идея проста, как доска. А реализация – кривая, как наши дороги.  (о внесении изменений к Закону Украины «Об альтернативных источниках энергии» относительно отнесения тепловых насосов к оборудованию, которое использует возобновляемые источники энергии – ред.), предлагает:

• дополнить определение термина «альтернативные источники энергии» новыми видами энергии – аэротермальной и гидротермальной.

Прекрасно! Но каким законом определены именно термины «аэротермальная энергия» и «гидротермальная энергия»? Нигде они не определены! Как, кстати, и другие виды. Догадайся сам.

• Дополнить статью 10 такой частью: «тепловая энергия, произведенная тепловыми насосами из аэротермальной, гидротермальной или геотермальной энергии, считается такой, что произведена из ВИЭ при условии, что годовой объем производства тепловой энергии таким насосом больше, чем объем тепловой энергии, затраченный на производство электрической энергии, потребленной тепловым насосом».

Во-первых, причем здесь статья 10? Статья 10 имеет название «Особенности использования альтернативных источников энергии» и описывает отдельные общие особенности использования всех альтернативных источников. Предложенный же текст фактически устанавливает требования к эффективности трансформации энергии.

Во-вторых, часть предложения «что произведена из возобновляемых источников энергии» – это просто терминологическая ошибка, потому что закон не об «возобновляемых источниках энергии», а об «альтернативных источниках энергии». Такие уж реалии украинского законодательства.

В-третьих, в текст закона вводится термин «тепловой насос», который другими законами не определен. Отмазка, что в Директиве 2009/28/ЕС он не определен, не проходит, потому что сама директива в этом вопросе ссылается на другое решение комиссии.

В-четвертых, тепловые насосы работают не только на электроэнергии, но и на других видах энергии или видах топлива.

В-пятых, фраза «объем тепловой энергии, затраченной на производство электрической энергии, потребленной тепловым насосом» влечет за собой необходимость знать, а сколько же именно тепловой энергии было потрачено на производство электроэнергии.

Закон не признает и не предоставляет полномочий любому ЦОИВ (центральному органу исполнительной власти – ред.) установить эту величину или определить процедуру такого установления. Этому вопросу в ЕС посвящены отдельные руководящие указания. О том, что не для всех видов электрогенерации можно применить фразу «объем тепловой энергии, затраченной на производство электрической энергии», даже говорить не хочется.

Сергей Сапегин, директор научно-технического центра «Психея»:

«Существует ряд проблем в сфере применения тепловых насосов, о которых не говорят представители профильных компаний, но которые важно учесть при проектировании системы. Во-первых, тепловые насосы не решают на 100% проблему энергообеспечения помещения. В холодную зиму потребуется комбинирование систем, что поставит перспективу желаемой экономии денег на отопление под вопрос. Второе – это действующее ограничение по мощности электрических сетей. Перед принятием решения об установке устройства необходимо оценить пиковое потребление мощности установленных приборов с учетом теплового насоса. Суммарная мощность не должна превышать допустимую согласно договору с поставщиком электроэнергии величину. Для большинства потребителей эта проблема может оказаться неразрешимой.

Экономическая целесообразность установки теплового насоса того или иного типа определяется рядом условий. Справедливо ли считать тепловые насосы панацеей энергоснабжения и гарантом «газонезависимости» для Украины? Читайте об этом в одном из следующих выпусков «Терминала», где мы на конкретных примерах покажем, за сколько и при каких условиях в нашей стране способен окупиться тепловой насос».

Источник: «Терминал» №13 (807) от 28 марта 2016 г.

Оформить подписку на издание

В поиске путей обеспечения энергетической независимости Украины особое внимание следует обратить на геотермальную энергию. Ее особенность в том, что она не зависит от импорта, равномерно распределяется по всей территории Украины и фактически представляет собой огромный ресурс для работы.

Развивается это направление стремительно во всем мире. К примеру, министерство охраны окружающей среды Германии планирует существенный рост рынка тепловых насосов – более 1 млн. систем в год к 2020 году и 2 млн. к 2030 году, что охватывает как новое строительство, так и существующие здания.

На открытии ІІІ конференции «Тепловые насосы в зданиях и городах Украины», которая проходила 8-9 октября в Киеве, президент Национальной ассоциации Украины по тепловым насосам Анатолий Долинский заявил: «Многие энергетики не заметили, что появилось одно из перспективных многообещающих способов обходиться без закупки газа и угля, а добывать на своей территории тепло, используя тепло земли». Один из путей использования тепла земли  — тепловые насосы (ТН).

В профессиональной среде считают, что именно тепловые насосы — оптимальный способ для Украины стать энергетически независимым государством и пророчат им тот путь, который в свое время совершили пластиковые окна.

«На сегодня наш Министр энергетики думает, как ему купить больше газа, угля, потому что на этих схемах сидит кто-то, кто получает какую-то копейку. Мы должны подойти со стороны государства и увидеть, что мы должны закупать газа как можно меньше, искать альтернативные варианты. Теплонасосы — один из таких вариантов», — отметил во время выступления на конференции заместитель исполнительного директора Ассоциации городов Украины Александр Мазурчак.

В отличие от стран ЕС, в Украине рынок тепловых насосов пока не сформирован. Вместе с тем, в нашей стране начали успешно внедряться тепловые насосы в водоканалах, теплосетях, на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях. Основными секторами развития теплонасосных технологий в Украине являются: теплохолодоснабжение бюджетных зданий, коммерческих зданий, малоэтажных и коттеджных зданий, многоэтажных жилых зданий, а также жилых районов и жилмассивов.

Так, в конце сентября крупнейший в Украине ТРЦ Ocean Plaza сообщил о намерении инвестировать 20 млн грн в проект по установке грунтовых тепловых насосов, чтобы отапливать здание с помощью энергии земли. Об этом во время круглого стола сказал директор по эксплуатации и строительству ТРЦ Дмитрий Грильберг. «На будущее, учитывая все макро- и микроэкономические факторы в нашей стране, мы планируем полностью отказаться от потребления природного газа», — сказал он.

В ТРЦ уверены, что проект окупится за 3,6 года и поможет сократить на 90% потребление газа в зимнее время и до 35-40% в летнее время потребление электроэнергии для охлаждения торгового центра».

Как же это работает? Тепловой насос — это универсальное устройство, объединяющее в себе отопительный котел, источник горячего водоснабжения и кондиционер. Привычно его называют «холодильником наоборот». Ведь он переносит тепло, накопленное в грунте, водоеме, подземных водах или воздухе, в ваш дом.

В зависимости от возможностей и потребностей, различают ТН с использованием вертикальных грунтовых скважин (зондов). Уровень капиталовложений в этом случае несколько выше, чем в других системах (за счет бурения скважин), взамен вы получаете альтернативную систему теплогенерации, с минимальными требованиями к сервисному обслуживанию и максимальным сроком эксплуатации.

Другой тип – ТН с использованием верхних слоев грунта. В такой системе тепло с поверхностного шара земли отбирается с помощью пластиковой трубы. Морозостойкая жидкость циркулирует в трубной системе и переносит тепло от грунта к насосу. Один из недостатков – потребность в значительно больших площадях, чем для вертикального коллектора, однако уменьшаются капитальные траты на обустройство системы. Существуют также ТН, которые используют тепло водоемов или же внешний воздух и др.

«Нафтопродукти» поинтересовались у экспертов, кому и когда выгодно использовать тепловые насосы, а также посетили конференцию «Тепловые насосы, чтобы представить конкретные примеры внедрения этой технологии различных масштабах.

Эдуард Пастушенко — директор «Компании ВДЕ», которая запустила свою деятельность в 2007 году. В то время, отмечает руководитель, по запросу «тепловые насосы» поисковик выдавал от силы три сайта. Однако уже тогда в компании понимали, что придет время, когда это будет востребовано. Изначально определили, что целевая аудитория — частные лица, строящие дома. Тогда было много участков земли, к которым, не был подведен газ. Они стоили дешевле. В условиях, когда технология казалась новой и неизвестной, руководителю компании пришлось построить для демонстрации дом в Броварах (400 кв. м) и поставить там тепловой насос. «Нужно было что-то масштабное. Кто-то строит автосалон, чтобы показывать автомобили, я построил дом». Начиная с первой выставки наблюдался колоссальный интерес к ТН, однако цена продолжала пугать людей.

Инвестиция в ТН на этапе строительства была оптимальной. Ведь человек вместо того, чтобы вложить деньги в приобретение газового котла, установку оборудования и обустройство доходной трубы, котельной, которая делается из специальных материалов, инвестировал средства в тепловой насос.

Возвращаясь к вопросу, где и кому целесообразно устанавливать ТН, Эдуард Пастушенко отвечает «При сегодняшних тарифах — дома, свыше 80 кв.м., т.к.  для них тариф с 3600 грн/тыс.м.куб увеличивается до 7200 грн/тыс. м.куб. при потреблении более 200 м.куб. в месяц».

Относительно «судьбы» поверхности площадки, где устанавливается насос, пустырем она не станет, однако деревья с развитой корневой системой там не будут расти. «Очень удобные места это под паркингом, например, или непосредственно можно буриться под самим собственно зданием, в данном случае мы будем получать геотермальную энергию от массива грунта».

Если говорит более подробно, все определяется установленной мощностью, которая зависит от теплопотерь и площади дома. «Например, для среднеутепленного дома мы считаем теплопотери на уровне 60-65 Вт на квадратный метр. То есть при площади в среднем 200 квадратов соответственно 12-13 кВТ — потребность в тепловой энергии. На горячую воду нужен 1 кВт, добавляем какой-то запас и получаем потребность в тепловом насосе мощностью 15 кВт. Обустройство такого теплового насоса обойдется где-то на уровне 14-15 тысяч евро. На таких мощностях это где-то тысяча евро за 1 кВт мощности», — говорит руководитель ВДЕ.

Так, если все посчитать, получится окупаемость на уровне 4-5 лет при уровне сегодняшних тарифов на газ. При увеличении тарифов сроки окупаемости сократятся. Плюс еще немаловажный фактор — это холод, который можно получить за счет теплового насоса. Потому что он раз в 30 дешевле, чем классический холод, который дается с помощью кондиционера.

Директор ООО «SVN Energy» Петр Галабицкий:

«Здесь, как говорят, монета с двух сторон. Если мы говорим о ежемесячной плате за энергоносители (газ, электроэнергия, тепловая энергия), то применение тепловых насосов позволит уменьшить платежи практически в три раза. А если мы говорим об общих инвестициях и как таковой срок окупаемости — здесь уже эта «конфетка» начинает немного горчить. Приведу пример из последней практики. Частный коттедж общей площадью 700 кв.м. хозяину при отопление газом в самый холодный месяц зимы обойдется примерно в 10 000 грн, а при использовании теплового насоса только 3 500 грн. Нюанс – сумма инвестиций в такой способ отопления составляет около 20 000$, со сроком окупаемости около 10 лет». Само устройство профессионал называет надежным. По его словам тепловой насос не нуждается в специальном обслуживании. «Срок службы заводских геотермальных зондов – 100 лет, срок службы основного компонента теплового насоса – компрессора – 30 лет».

Относительно «судьбы» площади, эксперт убеждает: «Грунтовые скважины хоть и нуждаются в месте на участке для установки, но после завершения монтажа не вносят ограничений в ландшафтный дизайн и не имеют негативного температурного влияния. Можно с уверенностью сказать, что мужчина исполнит одно из своих заданий – посадит дерево, используя при этом тепловой насос для отопления дома». Относительно ограничений, отмечает специалист, возможно, вам придется установить бассейн в другом месте.

Установка ТН – это не единственная мера экономии, а комплексная составляющая. Юрий Литвинюк — технический директор ООО «Прогресс-ХХI» на упомянутой выше конференции, привел пример этапности работ на примере зданий бюджетной сферы: На первом этапе осуществляется дополнительная тепловая изоляция стен (уменьшение энергопотребления около 15%). На втором — устанавливаются энергоэффективные окна (уменьшение энергопотребления около 9%). Третий этап — это дополнительная тепловая изоляция крыши (уменьшение энергопотребления около 8%). Заключающий шаг — установка тепловых насосов (со среднегодовым СОР = 3,5 (уменьшение энергопотребления около 53%).Общая экономия средств в этом случае составит – 85%.

Маленькое село Мыслятин, что на Хмельниччине – яркий пример того, что скромные средства и отдаленность от столицы – не повод отчаиваться. Там тепловой насос установили в детском саду «Калинка» благодаря проекту ЕС/ ПРООН. Местное развитие, ориентированное на общину», общая отопительная площадь учреждения составляет 201,2 «квадратов». Стоимость реализованного проекта составила 126,6 тыс грн с НДС. Как отметил сельский голова Иван Довбыш, срок окупаемости их проекта – 7 лет.

«В нашем детском саду, который финансируется за счет местного бюджета, установлен тепловой насос. Наверное, самый маленький, который только существует, — 10кВТ. Но, тем не менее, он дает нам возможность экономить в 5 раз использование природного газа».

Пример более масштабного проекта, представленный начальником отдела главного механика Департамента эксплуатации водного хозяйства ОАО «АК «Киевводоканал» Сергеем Присяжнюком — внедрение теплонасосной системы мощностью 70кВт для отопления и горячего водоснабжения насосной станции «Оболонь-1» и хлораторной ПАО «АК «Киевводоканал», где общая площадь составляла 1800 кв. м. Стоимость тепловой энергии на нужды отопления и ГВС до внедрения ТН составляла 248 тыс. грн/год., при использовании ТН она снизилась до 59 тыс. грн./год. Стоимость внедрения составила 572 тыс. грн, а срок окупаемости – 3 года. На насосной станции «Оболонь-2» (г. Киев) до внедрения ТН тратили 468 тыс грн на тепло и горячую воду в год, после – 124 тыс. При стоимости 1 777 тыс грн., срок окупаемости – 3,4 года. В этих проектах тепловые насосы обеспечили не только экономию, но и улучшение микроклимата, а значит и рабочих условий.

При всех достоинствах, стоит упомянуть и о некоторых недостатках. О них «Нафтопродуктам» рассказал Юрий Колегов, частный предприниматель из Харькова, дважды выпускник ХАИ, который работает в этой отрасли с 2007 года.

«У нас имеется проблема низкой ответственности по качеству поставляемой электроэнергии конечному потребителю. Мы можем иметь как 190-180В в сети, так и 280В. Это что касаемо однофазного подключения. При трехфазовом подключении мы часто имеем перекосы фаз свыше 20-30%. Это условие, когда серьезная техника уже не работает. Был смешной исторический случай, когда в Запорожье запускали комплекс с большим количеством тепловых насосов, и был задан вопрос производителю японских тепловых насосов: «Почему они не разрешают их технике работать при 170-160 В?». На что японцы сказали — меняйте законодательство. Поставщик электроэнергии должен быть общемирового качества. Еще один аспект – сброс лишней влаги. Ведь, к сожалению, современные строительные материалы превращают ваш дом в воздушную консерву».

Еще один вопрос, который в Украине не урегулирован совершенно — это вопрос недр. Когда речь идет о бурении геотермальный скважины, то практически законодательная база для согласования — это очень больной вопрос. Нельзя не привести слова Заместителя директора Института технической теплофизики НАН Украины Юрия Снежкина: «Работая с такими компаниями как «Ашан», мы удивились, когда совещание на уровне министерства проходило… Замминистра разводил руками. «Так, ребята, у вас забор есть? Ваша территория — никого не пускаете, делаете. Но это же не совсем правильно.»

В то время как Европейская ассоциация тепловых насосов ЕНРА призвала Европейскую комиссию поставить данную технологию в центр политики Энергетического союза, тепловые насосы в Украине остаются зачастую непонятыми и неузнанными. В этой связи отрасль нуждается в «позитивном» лоббировании технологии, как на уровне правительства, так и в обществе.

Если верить директору компании «ЭСКО Экологические Системы», Василию Степаненко, спустя полтора десятилетия о котлах мы вспомним со светлой грустью». Ряд стран, например Швеция и Япония в планах модернизации своих экономик в системах теплоснабжения в модернизации инженерных систем зданий, отдали тепловым насосам абсолютный приоритет.

«Наше предвидений, что в 6-м технологическом укладе в большинстве стран мира тепловые насосы займут место котлов и турбин». Они решат задачу горячего водоснабжения, отопления, кондиционирования, а в ряде стран и вентиляции. Мы, к сожалению, большинство инженеры-электрики, инженеры-теплотехники, а тут нужны инженеры человеческих душ».