Тепловые насосы: в ожидании последнего рывка
В статье представлен краткий обзор Европейского теплонасосного форума в Берлине. Обзор подготовлен Sonja van Renssen.
При нынешних газовых проблемах в Украине тепловые насосы (ТН) становятся многообещающим альтернативным вариантом отопления. Также, использование ТН позволит существенно сократить выбросы парниковых газов.
Несмотря на то, что 45 % конечного энергопотребления ЕС приходится на отопление и охлаждение зданий, в Европе нет единой стратегии повышения энергоэффективности этих процессов. Великобритания, Италия и еще некоторые страны уже проводят политику стимулирования использования различных альтернативных технологий, в том числе и тепловых насосов.
Представители сектора отопления и охлаждения в Брюсселе уже давно призывают создать общеевропейскую стратегию развития этого сектора. Но, несмотря на прошлогодние обещания Marie Donnelly, директора отдела по энергоэффективности Европейской Комиссии, стратегия еще не определена, Вместо этого, представители промышленности докладывают о том, что Комиссия обязала их предоставить информацию о предприятиях.
Сектор отопления и охлаждения остается незамеченным европейскими политиками, несмотря на то, что он занимает 45% конечного энергопотребления, по сравнению с 20%, которые приходятся на электроэнергию. Это вопрос поднимался на собрании «Тепловой коалиции» (Heat Coalition) в Брюсселе. Эта коалиция собрала людей, заинтересованных в производстве биомассы, строительстве теплоэлектроцентралей, работающих на отходах, увеличении эффективности потребления энергии, использовании солнечной энергии, модернизации систем централизованного отопления и охлаждения, социальном жилье и, конечно, тепловых насосах.
Член комиссии Günther Oettinger:
Кризис в Украине может стать «благословением» для тепловых насосов, так как энергоэффективность опять вышла на первый план в политической повестке дня. Тепловые насосы вносят огромный вклад в достижение Европейских целей по повышению энергоэффективности и использованию возобновляемых источников энергии, так как почти весь импортируемый российский газ используется в системах отопления зданий.
Следующей большой возможностью для тепловых насосов – кроме их использования в системах отопления и охлаждения – является предстоящий обзор и новые предложения Комиссии в отношении политики по повышению энергоэффективности. Обзор будет представлен в июле, а новые предложения комиссии – в сентябре 2014 года.
Профессор Dr Hans-Martin Henning, институт Фраунгофера, Германия:
Роль тепловых насосов
Теплонасосные системы для отопления и охлаждения зданий вносят огромный вклад в достижение европейских целей по сокращению выбросов парниковых газов. К 2030 году наибольшее сокращение выбросов СО2 произойдет именно благодаря сектору отопления и охлаждения зданий. Для этого потребуется уменьшение энергопотребления в этом секторе и декарбонизации отопления. Декарбонизация отопления станет реальностью после замены газовых котлов на электрические тепловые насосы, при условии «зеленой» выработки электроэнергии.
В декарбонизированной системе отопления, 60% требуемой тепловой энергии будут предоставляться солнечными и ветровыми установками, тогда как остальные 40% будут обеспечивать тепловые насосы. В такой системе, ТН будут играть важную роль, так как они могут сберегать именно тепловую, а не электрическую энергию.
Klaus Kattenhøj, поставщик тепловых насосов для отопления и других целей
Тепловые насосы можно включать в непиковые часы работы энергосистемы. В это время они могут накапливать выработанную тепловую энергию и отдавать ее в здание по мере необходимости. То есть они могут выступать в качестве «перехода» между электрической и тепловой системами.
Поставщики электроэнергии знают все об энергопотреблении, но они не знают о тепловой мощности здания. Результаты датского проекта мониторинга 300 тепловых насосов показали, что ТН могут поглощать около 80% пиковых нагрузок при работе ветровой установки. Такая же ситуация наблюдается при использовании солнечных фотовольтаических панелей.
Kai Schiefelbein, генеральный менеджер компании Stiebel Eltron (производитель отопительной техники)
Преимущества и недостатки политической стратегии
Даже не имея единой европейской стратегии в области отопления и охлаждения зданий или тепловых насосов, нынешнее направление европейской политики в области энергетики не противоречит применению ТН. Например, главной целью Директивы об энергоэффективности зданий является достижение почти нулевого уровня энергопотребления зданий до 2020 года. Эта цель предполагает применение тепловых насосов, а не экономически невыгодного подключения таких зданий к газовой сети.
К 2016 году потребление первичной энергии геотермальными и воздушными тепловыми насосами будет меньше, чем у топливных элементов при 50%-ном электрическом КПД. Топливные элементы являются конкурентами ТН. Они преобразуют газ в водород и могут использоваться для производства тепла (и электричества).
После введения новой европейской системы экомаркировки оборудования с точки зрения энергоэффективности, тепловые насосы будут более приоритетной технологией по сравнению с газовыми котлами, так как они имеют более высокий класс энергоэффективности. В новой системе экомаркировки для нагревателей выделен отдельный класс, и только тепловые насосы будут претендовать на марку А++. Эта система будет действовать с 2015 года.
Так что же тормозит продвижение тепловых насосов на Европейский рынок? Установка теплонасосной системы требует существенных капиталовложений. Они остаются неконкурентоспособными, пока энергия ископаемого топлива не получит «адекватную стоимость». К тому же, для их продвижения на рынок потребуется государственная поддержка и стимулирование.
Такую политику проводят некоторые страны ЕС. Например, Великобритания проводит политику субсидирования согласно «Стратегии стимулирования использования возобновляемых источников тепла», а Италия ввела специальный тариф на электроэнергию для тепловых насосов.
В Великобритании для отопления в основном используются газовые котлы. Основной возможностью для применения тепловых насосов является сельская местность, не подключенная к системе централизованного газоснабжения (в таких районах используется масляное топливо), а также пригородные районы. В рамках «Стратегии стимулирования использования возобновляемых источников тепла» действуют специальные тарифы для отдельно стоящих зданий в сельской местности:
- 7,3 пенни/кВт×ч (9 евро-центов/кВт×ч) для тепловых насосов типа «воздух-вода»;
- 18,8 пенни/кВт×ч (23 евро-центов/кВт×ч) для геотермальных и тепловых насосов типа «вода-вода».
Также, в Великобритании действует MSC (Microgeneration Certification Scheme – Европейская система сертификации для низкоэмиссионных технологий), которая направлена на повышение производительности тепловых насосов. Улучшение инструкций по установке, конструкции системы, повышение квалификации монтажников являются основными направлениями деятельности.
В Италии действуют специальные тарифы для жилых зданий, в которых тепловые насосы используются в качестве первичного источника тепла. В Италии придерживаются «прогрессивных» тарифов на электроэнергию, считая, что те, кто потребляют много энергии, являются богатыми людьми, а те, кто потребляют мало энергии – бедными. С 1 июля для жилых зданий, в которых установлены тепловые насосы, будет действовать фиксированный тариф на электроэнергию – 23 евро-цента/кВт×ч (нынешний тариф составляет 30-32 евро-цента/кВт×ч). Благодаря такой государственной политике, эксплуатационные затраты ТН будут составлять приблизительно половину затрат на содержание газовых котлов. Такие экспериментальные тарифы будут действовать до декабря 2015 года.
Возможности тепловых насосов
Согласно Национальным планам по возобновляемой энергии (НПВЭ), составленным для демонстрации результатов европейской стратегии «20-20-20», в 2020 году из 250 миллионов т н.э. возобновляемой энергии 12 миллионов т н.э. будет приходиться на использование тепловых насосов. Согласно данным Европейской ассоциации по тепловым насосам, продажи ТН с 2005 по 2013 год увеличились на 7,8% (на 2% за последний год). Крупнейшими рынками тепловых насосов на сегодняшний день являются рынки Италии, Франции и Швеции.
Согласно НПВЭ, развитие рынка тепловых насосов в Европе опережает поставленные цели. Однако, учитывая недоработки в определении областей применения ТН и усредненные методы расчета показателей, теплонасосная промышленность еще имеет большой потенциал развития. Европейская ассоциация по тепловым насосам считает Национальные планы по возобновляемой энергии более оптимистичными, чем свои собственные.
Доктор Markus Blesl, Штутгартский университет, автор книг о энергоэффективности промышленных процессов в Германии
На рынке постоянно появляется новая продукция, в том числе тепловые насосы для горячего водоснабжения. Огромный потенциал применения имеют промышленные тепловые насосы, которые обеспечивают отопления помещений, а также нагревание в промышленных процессах. Такие ТН могут использоваться в пищевой, бумажной, целлюлозной и химической промышленности. На рынке уже появились промышленные тепловые насосы, которые работают при температурах до 100 °С. Срок окупаемости таких ТН составляет от 2 до 7 лет. После повышения эффективности промышленных процессов и снижения рабочих температур, тепловые насосы станут еще более привлекательной технологией.
Kai Schiefelbein, генеральный менеджер компании Stiebel Eltron (производитель отопительной техники)
Тройное увеличение продаж тепловых насосов сократит вполовину их эксплуатационные затраты. А увеличение продаж повлечет за собой введение гибких тарифов на электроэнергию для ТН.