Поделиться
Большинство систем отопления в мире функционирует на принципе сжигания ископаемого топлива - прежде всего угля, нефти и газа. Следствием этого являются высокие выбросы CO2. Каковы альтернативы, объясняют специалисты.
Системы отопления, основанные на сжигании ископаемых энергоносителей, прежде всего угля, нефти и природного газа или продуктов их переработки, вызывают примерно четверть антропогенных глобальных выбросов парниковых газов. Однако уже сейчас такое положение дел возможно исправить, убежден основатель расположенного в Дармштадте Института энергоэффективного дома Вольфганг Файст (Wolfgang Feist).
"Вполне реально обеспечивать здания климатически нейтральной энергией, а достичь этого во всем мире можно с помощью возобновляемых источников энергии", - убежден Файст. По его словам, нужно, прежде всего, модернизировать и теплоизолировать здания, чтобы тепло не уходило бесполезно. "При условии хорошей теплоизоляции и современных вентиляционных систем в новостройках достигается энергоэкономию на уровне от 80 до 90 процентов по сравнению с обычными зданиями, а в старых сооружениях за счет энергосберегающей реконструкции - от 75 до 80 процентов", - пояснил Файст в интервью DW.
Затем остальные потребности в тепле можно покрыть за счет применения различных возобновляемых источников энергии. А подходы могут варьироваться в зависимости от региона, говорит Файст - профессор строительной физики, получивший репутацию пионера энергоэффективного строительства. "Здесь важными источниками тепла, на мог взгляд, могли бы стать централизованное теплоснабжение с использованием возобновляемых источников энергии, а также отопления с помощью тепла, взятого из окружающей среды, и тепловых насосов", - уверяет эксперт.
В отдельных случаях потребность в тепле некоторых домов можно было бы покрывать с помощью сжигания дров или пеллет, то есть древесных гранул. Впрочем, Файст предостерег от того, чтобы делать ставку исключительно на дрова и пеллеты как энергоносители для полного покрытия потребностей в тепле городов и промышленности. По его мнению, такой подход - "нерациональный", ведь он не предлагает устойчивого решения с учетом огромную потребность в биомассе.
Франкфурт-на-Майне станет климатически нейтральным к 2050 году
Чтобы достичь поставленной цели, а именно к 2050 году стать нейтральным в отношении вредных в климатическом плане выбросов - город Франкфурт-на-Майне делает ставку на различные технологии. По крайней мере в этом уверяет Пауль Фай (Paul Fay), представляющий городской департамент по вопросам энергоснабжения. Он координирует масштабные мероприятия по переоснащению, основанного на разработанном городом совместно с учеными генеральном плане. Этот комплекс мероприятий включает и такие пункты, как энергоэффективные пассивные дома и енергореконструкция старых зданий в городе.
Часть необходимой тепловой энергии планируется производить за счет расположенных на крышах зданий солнечных панелей, а остальные тепла будет поступать в квартиры горожан сетью централизованного теплоснабжения. Планируется, что задействованы для этого котельной или ТЭЦ поставлять тепло, образованное при сжигании отходов и мусора, а также древесины. Не исключено, что местами теплосети питаться от тепла, возникать как побочный продукт от эксплуатации дата-центров. Кроме того, с помощью тепловых насосов можно использовать тепло от земли.
Принцип работы теплонасосов
Собственно, тепловой насос или тепловой насос имеет тот же принцип работы, что и холодильник. В закрытой многоступенчатой системе в компрессоре производится тепло, а в испарителе - холод.
Во время этого процесса жидкий теплоноситель впитывает тепло из окружающей среды для обогрева зданий или воды. Тепловой насос забирает таким образом энергию из земли, грунтовых вод или воздуха.
Для эксплуатации теплонасоса нужна электроэнергия, а его выработка зависит преимущественно от источника тепла.
"Мы исследовали 60 систем тепловых насосов в старых зданиях в Германии", - рассказывает исследователь Марек Миар (Marek Miara) с Фраунгоферского института солнечных энергетических систем (ISE) во Фрайбурге. Результат: "В старых зданиях тепловые, где источником тепла является воздух, производят в среднем около трех киловатт-часов тепла от одной потребленной киловатт-часа электроэнергии. А тепловые, где источником тепла является грунтовые воды или почву, генерируют в среднем в 3,9 раза больше тепла", - пояснил Миар DW. А системы в новых зданиях еще более эффективные, добавил он.
Ключевая технология с большим потенциалом
Тепловые рассматривают как центральную составляющую в планах достижения климатически нейтрального энерго- и теплоснабжения. Сейчас везде в мире тепловые все чаще заменяют традиционные системы отопления на ископаемом топливе. "Во всем мире наблюдается крайне положительная тенденция. На наших глазах начинается золотой век теплонасосов, они вышли на массовый рынок", - уверяет Томас Новак (Thomas Nowak) с лоббистской организации Европейской ассоциации тепловых насосов (EHPA).
Согласно отчету EHPA, только 2018 года в мире было продано 18 млн теплонасосов, из которых 1,3 миллиона - в Европе. Объемы глобальных продаж ежегодно растут на десять процентов.
С теплонасосом меньше выбросов CO2
До сих пор в Европе тепловые получили наибольшее распространение и популярность прежде всего в скандинавских странах. Уже сейчас главными источниками электроэнергии в этих странах стали ветер и вода не вредит климата. По расчетам ISE, отопительные системы на теплонасосах в Швеции выбрасывают в атмосферу примерно на 90 процентов меньше CO2, чем отопительные системы на природном газе.
Сейчас в ЕС и во многих других странах мира значительная часть электроэнергии до сих пор генерируется на ТЭС, где сжигают уголь, мазут и газ. Однако, по расчетам исследователей из ISE, и в этих странах тепловые так же больше способствовали деле защиты климата, чем отопление на природном газе. В среднем в случае широкого применения теплосмокив в странах ЕС показатель экономии CO2 по сравнению с отоплением на природном газе составил бы около 60 процентов, а в Германии - около 30 процентов.
Если за счет расширения использования энергии ветра и солнца, как это происходит в настоящее время в Германии, электроэнергия и дальше будет становиться экологически чище, то тогда показатель экономии CO2 от теплонасосов в отопительных системах и дальше расти.
А когда ток в энергосети происходить 100-процентно из возобновляемых источников, то отапливать теплонасосами станет вообще климатически нейтрально.
Для изменений нужна политическая воля
Эксперты в области энергетики и строительства соглашаются, что переход на климатически нейтральную технологию отопления во всех зданиях и в промышленности везде в мире - вполне реальная цель. "Впрочем, здесь еще нужна практика, ведь как монтажникам и архитекторам, так и владельцам зданий нередко не хватает знаний о том, как все это можно оптимизировать и сколько энергии и средств можно сэкономить", - признает Андреас Нордгофф (Andreas Nordhoff) в интервью DW. Он - консультант по вопросам технологии пассивных домов, проводит тренинги для архитекторов и монтажников из компаний-подрядчиков.
В то же время для экологически чистого теплоснабжения важным фактором является политическая воля. "Что нам сейчас нужно, так это запрет на установку новых систем отопления на мазуте. Они особенно вредны для климата, поэтому производство и монтаж новых таких систем нужно запретить", - требует Николас Бессер (Nicolas Besser), руководитель проекту "Энергетика и защита климата "Немецкого общества помощи окружающей среде (DUH). "По сравнению с системами отопления на мазуте, системы отопления на природном газе несколько лучше для климата, но во время сжигания газа так же выделяются вредные для климата выбросы. Поэтому нам нужна запрет на установку с 2025 еще и газовых систем отопления", - добавил он.
Для достижения климатических целей DUH призывает к немедленной реализации программы по повышению климатического баланса зданий. Выделенные в рамках этой программы средства нужно будет потратить на глубокую реконструкцию зданий, расширение централизованных муниципальных тепловых сетей и ускорения поэтапного отказа от отопления мазутом и газом.