Найбільше у світі невикористовуване джерело енергії — надлишкове тепло

Невикористане тепло: ключ до енергоефективного майбутнього

Надлишкове тепло, яке сьогодні марно викидається, можна використовувати для скорочення енергоспоживання та підвищення стійкості енергосистем. Цей ресурс здатен допомогти знизити витрати, підтримати економіку та прискорити зелений перехід.

Дивитися відео

Найбільше у світі невикористовуване джерело енергії — надлишкове тепло

Дізнайтесь про надлишкове тепло, яке можна ефективно застосовувати для обігріву будинків, підприємств та гарячого водопостачання через інтеграцію в системи централізованого опалення.

Завантажити

Існує більш екологічний та безпечний шлях виходу з енергетичної кризи

У Європі законодавці та політики продовжують долати розрив між енергопостачанням та попитом, яке й досі залишається після відмови від російського газу. Країни вдаються до реактивних термінових заходів, такі як запуск старих електростанцій на вугіллі, а також укладання нових угод оренди у галузі атомної енергетики та зрідженого газу (LNG).

Докладніше

Прикро, що законодавці та політики не помічають більш екологічну, дешеву та безпечну альтернативу, зокрема, більш розумне використання енергії, яка вже існує. Одним із способів досягнення цього є використання великих обсягів енергії, яка наразі витрачається у різних секторах економіки.

Відпрацьована енергія зазвичай з’являється у формі надлишкового тепла та є супутнім продуктом більшості технологічних процесів та комерційної діяльності; заводи, центри обробки даних, водоочисні споруди та супермаркети – усі продукують великі обсяги надлишкового тепла. Тільки у Європейському Союзі (ЄС) обсяг надлишкового тепла становить 2860 ТВт·год./рік., який практично дорівнює загальним потребам ЄС на опалення та гаряче водопостачання будівель житлового сектору та сфери послуг. Велику кількість цього надлишкового тепла можна уловлювати та використовувати.

На сьогодні у нас вже є доступні рішення – що нам потрібно зараз – так це політична воля для реалізації цього на практиці. Найбільш екологічна, дешева та безпечна енергія – це енергія, яку ми не використовуємо.
Розпочнемо.

Є лише 2 хвилини? Ось ключові моменти

Тільки у ЄС обсяг надлишкового тепла становить 2860 ТВт·год./рік., який практично дорівнює загальним потребам ЄС на опалення та гаряче водопостачання будівель житлового сектору та сфери послуг. Велику кількість цього надлишкового тепла можна уловлювати та використовувати.

Вже існують технології, які дозволяють використовувати надлишкове тепло від промисловості, водоочисних споруд, центрів обробки даних, супермаркетів, метро та комерційних будівель. Надлишкове тепло може повторно використовуватися для постачання тепла та гарячої води підприємств, де воно вироблене або направлятись у навколишні житлові будівлі та промислові підприємства через систему централізованого теплопостачання.

У цій статті наведені конкретні заходи для збільшення енергоефективності у різноманітних галузях, зменшуючи вартість енергії для населення та бізнесу і прискорення зеленого переходу.

Глобальний рух у напрямку енергоефективності може запобігти використанню приблизно 30 мільйонів барелів нафти на день (утричі більше середнього обсягу виробництва росії у 2021 році) та 650 мільярдів кубічних метрів (мкм) природного газу на рік – приблизно учетверо більше, ніж ЄС імпортував з росії у 2021 році.

Чому надлишкове тепло?

Повторне використання надлишкового тепла дозволить скоротити витрати для споживачів. Набагато дешевше повторно використовувати наявну енергію, аніж купувати чи виробляти її. На рівні суспільства надлишкове тепло може замістити істотний обсяг електроенергії чи газу, які необхідні для виробництва тепла як такого. У такий спосіб надлишкове тепло сприяє стабілізації майбутньої енергомережі.

Збільшення використання надлишкового тепла зменшить загальні потреби в енергії, прискорить розвиток економіки та спростить наш перехід до зеленої енергосистеми.

Що таке надлишкове тепло?

Кожного разу під час роботи двигуна генерується тепло. Кожен, хто хоч колись відчував тепло поза своїм холодильником, може це підтвердити. Це у більших масштабах відбувається і в супермаркетах. При зберіганні свіжих продуктів у холодильних вітринах та морозильних камерах генерується велика кількість надлишкового тепла. Подібний процес відбувається й при охолодженні тисяч центрів обробки даних, які стрімко з’являються по усьому світу. Це надлишкове тепло наразі просто випускається у повітря без будь-якої спроби повторно використати його.

Приблизно 2860 TВт·год./рік відпрацьованого тепла є доступним в ЄС, більша частина якого може бути повторно використане. Це практично половина загального обсягу енергоспоживання ЄС на потреби опалення та гарячого водопостачання будівель житлового фонду та сфери обслуговування, що становить приблизно 3180 TВт·год. на рік у межах ЄС27+Велика Британія. У деяких країнах потенціал надлишкового тепла відповідає потребам в опаленні.

Рішення існують

Як можна використовувати надлишкове тепло?

Існує багато способів використання надлишкового тепла. Розмаїття рішень від надзвичайно простих, які забезпечують використання надлишкового тепла на потреби теплопостачання тієї ж самої установи, до більш складних рішень у контексті централізованого теплопостачання. Давайте детальніше розглянемо ці варіанти.

1. Повторне використання надлишкового тепла у тій же самій установі

Надлишкове тепло з’являється у різноманітних місцях. Щоразу при використанні енергії існує потенціал надлишкового тепла. Зокрема, надлишкове тепло часто можна знайти у технологічних процесах або процесах опалення, охолодження, заморожування чи горіння.

Докладніше

Найпростішим способом використання надлишкового тепла є реінтеграція тепла у ті ж самі процеси (див. приклад для супермаркетів).

Температура надлишкового тепла відрізняється для різних процесів, у ході яких воно утворюється. До прикладу, надлишкове тепло від галузей важкої промисловості, таких як хімічна та виробництво цементу, має набагато вищу температуру, ніж надлишкове тепло від процесів охолодження у будівлях. Залежно від температури надлишкового тепла воно може використовуватися для різних цілей. Загалом, високотемпературне надлишкове тепло може використовуватися як у технологічних процесах, так і в побуті, у той час, як низькотемпературне тепло підходить тільки для побутового використання (наприклад, для опалення приміщень та нагрівання води).

Одним із способів внутрішнього використання надлишкового тепла на об’єкті є встановлення установки рекуперації тепла. Такі установки є доцільними практично в усіх випадках, де невикористана теплова енергія виробляється як «побічний продукт», для підвищення ефективності підприємства в цілому. Установки рекуперації тепла роблять надлишкове тепло придатним для використання у процесах з такими ж або меншими рівнями температур. Як видно з прикладу для супермаркетів, надлишкове тепло може використовуватися для опалення та гарячого водопостачання магазину.

2. Інтеграція секторів та розумне містобудування

Інтеграція секторів або об’єднання секторів означає процес оптимізації шляхом поєднання щонайменше двох різних галузей споживання та виробництва енергії (тобто опалення, охолодження, транспорту та технологічних процесів тощо). Інтеграція секторів це про максимальну взаємодію між секторами, перетворення та зберігання енергії. Це може відбуватися у невеликих обсягах шляхом забезпечення рішень з містобудування або це може здійснюватися у більших масштабах через централізовані мережі тепло- та холодопостачання.

Докладніше

Містобудівні рішення здатні забезпечити використання потенціалу інтеграції секторів та надлишкового тепла шляхом підключення виробників енергії до споживачів за допомогою розумних мереж.

Масштабна синергія можлива, коли виробник надлишкового тепла, наприклад, центр обробки даних, розташований поблизу установ, які можуть купувати великі обсяги надлишкового тепла (наприклад, підприємства садівництва). Можливості такої взаємодії між виробниками та користувачами енергії у містобудуванні зветься планування промислового кластера, і воно вносить свій внесок у декарбонізацію нашої енергетичної системи. Більш того, співпраця між сусідніми компаніями довела, що може створювати економічні переваги як для покупця, так і продавця.

3. Централізоване тепло- та холодопостачання

У багатьох частинах світу централізовані системи тепло- та холодопостачання забезпечують опалення та охолодження житлових будівель та підприємств. Централізоване тепло- та холодопостачання являє собою колективну систему, яка забезпечує опалення та охолодження для усього регіону в цілому.

Докладніше

Мережа централізованого теплопостачання використовує тепло від поєднання різних джерел, таких як відновлювані джерела (сонячні станції, геотермальна енергія та надлишкове тепло) та викопних джерел, як електростанції, та забезпечує його доставку через мережу трубопроводів до кінцевих споживачів у формі гарячої води.
Сьогодні більшість централізованих джерел тепла у світі покладається на викопні види палива. Відповідно до МЕА світу необхідно подвоїти частку зелених джерел у галузі централізованого теплопостачання до 2030 року, щоб досягти нульових викидів. Якщо нам це вдасться, це дозволить скоротити вуглецеві викиди від теплової генерації більш ніж на третину.

Централізовані системи тепло- та холодопостачання сьогодні здатні забезпечувати екологічно чисту теплову енергію. Однією з найбільших переваг централізованих системи тепло- та холодопостачання є їхня здатність інтегрувати різноманітні відновлювані джерела, які можуть виштовхнути остаточно джерела на викопному паливі з процесів теплопостачання та охолодження. По мірі розвитку технології централізованого тепло- та холодопостачання все більше зелених джерел теплової енергії можуть бути підключені до системи. Сьогодні так зване 4-те покоління централізованого тепло- та холодопостачання дозволяє інтегрувати джерела тепла та холоду з надзвичайно низькою температурою у централізовану систему тепло- та холодопостачання та забезпечувати опалення та охолодження нових будівель, які придатні для роботи з низькими температурами.

Той факт, що все більше джерел зеленої енергії можуть використовуватися у централізованих системах тепло- та холодопостачання, робить такі системи ключовим чинником у зеленому переході.

Іншою надзвичайно важливою перевагою централізованого тепло- та холодопостачання є те, що вона забезпечує баланс в енергетичній мережі. Одним із основних викликів декарбонізації нашої енергомережі та підвищення рівня електрифікації є забезпечення балансу між постачанням та споживанням енергії. При комплексному розгляді енергосистеми та підключенні різних джерел енергії централізована система дозволяє забезпечити гнучке використання потужності. Вона здатна згладжувати невідповідність обсягів постачання та споживання, щоб ми могли у повному обсязі використовувати енергію, наявну в мережі. забезпечення балансу у пікові періоди буде надзвичайно важливим з огляду на поточне збільшення відновлюваних джерел та посилення електрифікації.

Існує багато централізованих енергосистем у Китаї та Європі, і найближчим часом очікується ще більше. Данія є однією з найбільш енергоефективних країн у світі, здебільшого завдяки широкому використанню централізованого теплопостачання. У Данії 65 % будівель забезпечують свої теплові потреби з систем централізованого теплопостачання, і більше половини цього тепла походить з зелених джерел, таких як біомаса чи надлишкове тепло від різноманітних процесів комерційної діяльності.

Політика рекомендацій

Регулюйте

Загалом надлишкове тепло повинне розглядатися як джерело енергії, а не відходи, які слід утилізувати. Сьогодні існує низка ринкових бар’єрів, які унеможливлюють для гравців ринку ефективне використання потенціалу надлишкового тепла. Належна регуляторна політка може усунути ці бар’єри, наприклад, шляхом забезпечення рівного підходу до відпрацьованого тепла та відновлюваних джерел енергії, що використовуються у теплових мережах. Регулювання може також підштовхнути до більш широкого використання надлишкової енергії, зобов’язавши установи, такі як центри обробки даних або підприємства, розробляти та впроваджувати плани використання надлишкового тепла.

Загалом, планування теплозабезпечення дозволить містам по усій Європі мати доступ до потенціалу та забезпечити оптимальне використання локально доступних джерел. Наприклад, в Данії муніципалітетам поставили завдання розробити мапу існуючих потреб теплопостачання, методів теплопостачання та кількості енергії, що використовується. Вони також визначили майбутні потреби та можливості їх забезпечення. На підставі цієї інформації були розроблені загальні плани енергозабезпечення для визначення пріоритетів для різних варіантів теплопостачання у відповідних регіонах та визначення місць розташування майбутніх установок та мереж теплопостачання. Залежно від параметрів існуючої енергосистеми планування може забезпечити локальне використання тепла (як формування відповідних ініціатив для відновлення тепла або потенціалу когенерації для виробництва теплової та електричної енергії) або відкрити можливості для більш масштабного використання, як нарощування потужностей централізованого теплопостачання.

Вкрай важливо, щоб обсяг планування теплопостачання був достатньо детальним та розширеним і включав потенційні майбутні джерела надлишкового тепла, такі як установки для аккумуляції тепла.

Встановлюйте партнерства

Більш систематичне використання надлишкового тепла, по суті, забезпечує об’єднання секторів та зацікавлених осіб. Партнерство між місцевими органами самоврядування, енергопостачальниками та джерелами енергії, такими як супермаркети, центри обробки даних, водоочисні споруди та промислові підприємства, можуть сприяти максимальному використанню потенціалу надлишкового тепла.

Впроваджуйте економічні ініціативи

Для подальшого покращення енергоефективності за рахунок вторинного використання енергії необхідно усунути фінансові та законодавчі бар’єри. Поточна конструкція енергетичного ринку, у багатьох країнах, є бар’єром для впровадження технології інтеграції секторів. Вона або перешкоджає участі цієї технології на відповідних ринках, або не враховує усі позитивні та негативні зовнішні фактори низько- та високовуглецевих технологій. Вкрай важливо, щоб податкове законодавство стимулювало використання надлишкового тепла та враховувало відповідні тарифні сітки. Крім того, повинні бути усунуті адміністративні бар’єри, щоб стимулювати користувачів підключатися до централізованого теплопостачання, що заохочуватиме комунальні підприємства з теплопостачання підвищувати свою ефективність.

Нівельований аспект енергоспоживання у зеленому рівнянні

Дізнайтеся про стратегії, передові технології та успішні приклади, які можуть допомогти зменшити вуглецеві викиди та оптимізувати використання енергії.

Дізнатися більше