Будущее теплоснабжения городов и населённых пунктов Украины за тепловыми насосами

Газовые котлы уходят в прошлое

В 2022 году в системах теплоснабжения городов и зданий стран Евросоюза наметился перелом – начался конец эры газовых котлов. Острый энергетический кризис в Европе и неслыханный взлёт цен на природный газ породили большие сомнения в перспективах использования этого топлива и связанных с ним технологий отопления городов и зданий.

Я недавно пошутил на своей страничке в Фейсбуке – мы начинаем прощаться с газовыми котлами, им осталось ещё много места рядом с паровозами. И это действительно так. Газовые котлы, также, как и паровозы, верно служили нам почти столетие и начинают уходить в прошлое, в историю. Происходит глобальная смена технологических укладов и острее всего эти изменения ощущаются в энергетических секторах.

Одна за другой европейские страны стали объявлять о запрете применения газовых котлов в зданиях – сначала в новых зданиях, а затем и в существующих. Смена технологий должна произойти в период до 2030 года и основной тенденцией сегодня является переход к возобновляемому отоплению, охлаждению и горячему водоснабжению. Подчёркивают этот процесс требования Евросоюза к строительству новых зданий по стандартам нулевого потребления энергии – спрос на тепловую энергию у них должен упасть до минимально возможных отметок. Но и старые здания будут постепенно модернизироваться по этому же стандарту, потребление тепловой энергии в зданиях будет снижаться три следующих десятилетия.

Европейская ассоциация тепловых насосов (EHPA) сообщает, что все больше европейских стран запрещают отопительные системы, работающие на ископаемом топливе. Поэтапный отказ от котлов на “ископаемом топливе” (т.е. газе) должен быть завершен в Евросоюзе к 2030 году. В период с 2025 по 2026 год они будут понижены в классе энергоэффективности, а начиная с 2025 года, будет производится отмена всех форм субсидий для систем отопления и горячего водоснабжения на природном газе.

Международное энергетическое агентство (МЭА) впервые в своей истории прогнозирует рост спроса (и стоимости) природного газа до максимального уровня в 2030 году, после чего, согласно оценкам экспертов, спрос пойдет на спад. Эти данные опубликованы в докладе World Energy Outlook (Прогноз развития мировой энергетики, WEO), подготовленном Международным энергетическим агентством. Уменьшение потребления природного газа для производства тепловой и электрической энергии быстро и в больших объёмах компенсируется ростом его потребления в мировой химической и машиностроительной промышленности для производства пластмасс и изделий из пластика. Металлы вытесняются пластмассами и пока непонятно, когда этот процесс будет останавливаться. В мировых энергетических и материальных балансах происходят тектонические сдвиги – природный газ замещает железо. За 15 прошедших лет пластмассы заменили несколько сотен миллионов тонн металла.

Кризис существующих систем теплоснабжения городов и зданий в Украине

Война в Украине подчеркнула недостатки систем централизованного теплоснабжения (ЦТ) и сильно пошатнула и без того невысокое доверие населения к этим системам. Я уже писал о падении спроса потребителей на тепловую энергию из централизованных источников в период 1990 – 2020 гг. в Украине более, чем на 65% от спроса в 1990 году. Уже более 20 лет предприятия ЦТ в городах Украины теряют рентабельность и неспособны существовать в рыночных условиях без субсидий и тарифной поддержки централизованного и местных бюджетов.

Только в 2022 году для удержания не таких уж и низких тарифов на природный газ для населения и теплосетей централизованный бюджет тратил около 300 миллиардов гривен. НАК НАФТОГАЗ в апреле 2023 года попросил бюджетной поддержки для сохранения цен на газ в 2023 году уже 327 миллиардов гривен. Оценки величины дотаций систем ЦТ из местных бюджетов не проводились, но и здесь счёт пойдёт на десятки миллиардов гривен ежегодно. Атланты держат небо на согнутых руках. Держать его всё тяжелее с каждым годом.

Если до 2030 года спрос на централизованное теплоснабжение в городах Украины упадёт ещё в 2 раза (что наиболее вероятно), а цена природного газа вырастет в 2-4 раза, то судьба существующих систем ЦТ станет неизбежно фатальной. Мне уже давно стал непонятен оптимизм наших и зарубежных защитников украинских систем ЦТ, предлагающих сохранять, в основном, принудительными мерами и малозатратными мероприятиями, наши стареющие системы, которые отработали 2-3 проектных срока без капремонтов. В особенной мере эти сомнения относятся к тепловым сетям – их износ уже достигает предела, а потери тепловой энергии в сетях растут с каждым годом.

Новая жизнь ЦТ Украины была бы возможна при полном обновлении основных фондов на основе теплоснабжения от возобновляемых источников и отказе от природного газа, как основного вида топлива. Нашим городам самим эту работу не потянуть – нет не денег, не понимания. Эта модернизация потребует больших капиталовложений, что неизбежно будет увеличивать и без того высокие тарифы. Круг замкнулся – высокая цена глубокой модернизации ЦТ в условиях долгосрочного падения спроса на тепловую энергию делают инвестиции в отрасль крайне проблемными, а их возврат невозможным. Это и есть кризис, и нужно искать из него выход.

Подсказки по выходу из кризиса для Украины даёт Евросоюз, где переход от котлов к тепловым насосам стал основой плана перехода к возобновляемому отоплению и охлаждению – план REPower EU. Дорожной картой модернизации теплоснабжения для Украины также может быть отчет Международного энергетического агентства (The Future of Heat Pumps), в котором представлены перспективы тепловых насосов, определены ключевые возможности для ускорения их развертывания, а также основные препятствия и политические решения. Украине нужен свой план освобождения от газовой зависимости – REPower UA.

Выбор источника теплоснабжения был и останется за потребителями

Потребители тепловой энергии в Украине неоднородны, скорее их можно представить кластерами общности их интересов. Наиболее многочисленные потребители тепловой энергии живут в частных домах – и в городах, и в сельской местности. Здесь системы ЦТ не пользуются популярностью, основой теплоснабжения являются газовые и твердотопливные котлы. Но именно в этом кластере потребляется наибольшее количество природного газа – примерно 8 млрд м\куб. В этом кластере находятся около 7.5 млн домохозяйств. Ещё 6.2 млрд м\куб потребляют городские системы ЦТ (более 200 000 многоэтажных зданий) и около 0.8 млрд м\куб газа потребляет бюджетная сфера (120 000 зданий). Оценки количества зданий приведены приближённые, их ещё предстоит уточнять.

Наиболее простые решения по переходу от газа к возобновляемому теплоснабжению и охлаждению будут для малоэтажной застройки. Примерно в 4 млн домохозяйств из 7.5 млн уже стоят кондиционеры, их замена на тепловые насосы позволит обеспечить отопление, кондиционирование и горячее водоснабжение этих зданий.

Очень интересен для Украины опыт Великобритании, где правительство приняло программу замены 26 миллионов газовых котлов в существующих зданиях на тепловые насосы. Бюджет этой программы на 8 лет составляет 115 миллиардов фунтов стерлингов – легко понять, как будет решаться проблема декарбонизации в этой стране.

Установка солнечных панелей для обеспечения тепловых насосов электроэнергией позволит осуществлять базовое энергоснабжение зданий от возобновляемых источников. Централизованная энергосистема будет оставаться для зданий уже только резервным и пиковым источником.

Упрощённая модель эффективности замены газовых котлов тепловыми насосами

Потребление природного газа в секторе малоэтажной застройки Украины сегодня составляет около 8 млрд м\куб в год, примерно 7 млрд м\куб может составить его экономия. Установка 7 млн тепловых насосов вместо газовых котлов и кондиционеров будет стоить примерно 20 – 25 млрд долларов, если в домокомплект добавить солнечные панели стоимость вырастет ещё на 20 млрд долларов.

Нам нужно создать схему, при которой сэкономленный за 20 лет природный газ будет продан на внешних рынках, а бюджетные и тарифные субсидии домохозяйствам станут не нужны.

7 млрд м\куб * 20 лет * 400$ = 56 млрд долларов – это формула расчёта прямой выгоды для Украины направить добываемый в нашей стране природный газ для малоэтажной застройки (внутренний рынок) для продажи на рынки внешние.

Эта формула позволяет исключить из централизованного и местных бюджетов субсидии для малообеспеченного населения и субсидии на поддержку низких тарифов на газ, тепловую и электрическую энергию. Экономию бюджетных средств трудно даже представить – это примерно 2-2.5 годовых бюджета Украины.

И ещё один источник финансирования подобных проектов – появляются средства от продажи прав на выбросы парниковых газов. Сжигание за 20 лет 140 млрд м\куб природного газа приводит к гигантским выбросам СО2 – 140 млрд м\куб * 0.00185 = 259 млн тонн СО2. Продажа прав на выбросы СО2 может существенно пополнить государственный бюджет Украины. В 2021 году объем торгов на мировых рынках разрешений на выбросы углекислого газа вырос на 164% до рекордных €760 млрд ($851 млрд), по сравнению с 2020 годом. При продаже прав на выбросы (усреднённая цена 1 000 м\куб СО2 = 50 долларов) Украина может получить до 13 млрд долларов.

(продолжение следует)