Pompy ciepła przyspieszają dekarbonizację sieci ciepłowniczych

Czy istnieją lepsze rozwiązania?

KH: Owszem, istnieją. Są nim technologie pomp ciepła. Za pomocą pomp ciepła możemy podnieść temperaturę powietrza doprowadzanego z zewnątrz, dzięki czemu warunki w domu będą bardzo komfortowe bez użycia gazu.

IEA potwierdza, że następuje zmiana, ale dzieje się to zbyt wolno.

KH: Właśnie tak. Wydajne, niskoemisyjne technologie grzewcze są na wyciągnięcie ręki. Ale choć pompy ciepła i inne ekologiczne opcje ogrzewania o potwierdzonej skuteczności są już dostępne, potrzebujemy znacznie szybszego tempa ich wdrażania, aby do 2050 roku zrealizować cel zerowych emisji netto.* Według IEA sieci ciepłownicze są kluczowym kamieniem milowym na drodze do bezemisyjnego ogrzewania i chłodzenia. W mapie drogowej dla globalnego sektora energetycznego IEA wyznaczyła cel w postaci utworzenia do 2030 roku 350 milionów podłączeń w miastach na całym świecie.

*Zgodnie z zapisami Porozumienia paryskiego

Rok 2030 zbliża się wielkimi krokami. Czy to znaczy, że w celu zdekarbonizowania sieci ciepłowniczych w miastach i miasteczkach potrzebujemy rewolucji, a nie ewolucji?

KH: Tak i rzeczywiście jest to możliwe dzięki sieciom ciepłowniczym działającym w oparciu o technologię pomp ciepła. Jeśli koncepcję zastosuje się do określonej liczby domów, będzie to stanowić istotny postęp. Ale jeśli wdroży się ją w skali przemysłowej – dla całych sieci i społeczności – osiągniemy zmianę, jakiej potrzebujemy.

Jak to działa?

KH: W nowoczesnych, wydajnych sieciach ciepłowniczych wykorzystuje się amoniakalne pompy ciepła. Dzięki niewielkiej ilości energii elektrycznej, najlepiej pochodzącej ze źródeł odnawialnych, rozwiązanie to pozwala generować ciepło z różnych źródeł, takich jak przemysłowe ciepło odpadowe (np. z centrów danych), woda ściekowa, wody gruntowe, sieci metra czy powietrze. Następnie temperatura może być podnoszona nawet do 95°C (203°F), co pozwala dostarczać ciepło i/lub gorącą wodę bezpośrednio do znajdujących się w okolicy budynków.

Czy rozwiązanie to można stosować gdziekolwiek?

KH: System działa najlepiej w obszarach o dużym zagęszczeniu ludności. Najbardziej opłaca się instalować go w ramach przygotowywania nowej zabudowy lub przy okazji dużych projektów infrastrukturalnych, jednak nie są to warunki konieczne. Na przykład w Malmö w południowej Szwecji zainstalowano cztery pompy ciepła GEA o mocy 10 MW (34,121 MBH) obok oczyszczalni ścieków i spalarni odpadów w pobliżu portu. Obecnie dostarczana przez nie energia pokrywa około 8% całkowitego zużycia blisko 100 000 gospodarstw domowych, co pozwala zredukować emisje CO2 o niemal 50 000 ton rocznie. Z kolei w Tallinnie w Estonii, cztery pompy ciepła GEA – w tym trzy sprężarki śrubowe GEA Grasso LT (model XB) oraz innowacyjna 70-barowa sprężarka śrubowa GEA Grasso L XHP (wprowadzona na rynek po raz pierwszy) – pozwalają skutecznie wykorzystywać ciepło odpadowe z elektrowni kogeneracyjnych na biomasę. Pozwalają one ograniczyć zapotrzebowanie na paliwa kopalne w szczytowych okresach zapotrzebowania, zmniejszać emisje dwutlenku węgla oraz zapewniać stabilne, ekonomiczne ogrzewanie około 8000 domów i firm. To tylko kilka przykładów niestrudzonej pracy, którą inżynierowie GEA wykonują każdego dnia na całym świecie, aby wykorzystać zalety amoniakalnych pomp ciepła GEA w systemach ciepłowniczych.

Pompy ciepła działają w oparciu o energię elektryczną. Czy spowoduje to istotne zwiększenie zapotrzebowania na energię elektryczną?

KH: Zupełnie nie. Pompy ciepła generują do pięciu razy więcej energii cieplnej na kWh zużycia energii podstawowej (elektryczności) niż spalanie gazu czy kotły elektryczne. Tym samym udaje się utrzymać akceptowalny poziom całkowitego zużycia energii elektrycznej. Ponieważ energia elektryczna jest coraz częściej wytwarzana ze źródeł odnawialnych, pompa ciepła zainstalowana dzisiaj będzie miała mniejszy ślad węglowy z każdym rokiem do momentu, aż energia elektryczna będzie pochodzić w 100% ze źródeł odnawialnych. Dzięki połączeniu efektywności energetycznej ze spalaniem mniejszej ilości gazu dekarbonizacja społeczeństwa jest na wyciągnięcie ręki.

A co z poziomem emisji?

KH: Ogrzewanie odpowiada za ponad połowę globalnego zużycia energii, dlatego bez wątpienia odgrywa kluczową rolę w kwestii emisji dwutlenku węgla. Nie da się przecenić znaczenia podejścia systemowego w celu znaczącego zwiększenia ilości energii odnawialnej i wykorzystania ciepła, które w przeciwnym razie byłoby marnowane. Tak samo konieczne jest wycofanie węgla i innych paliw kopalnych przy jednoczesnym wprowadzeniu przyszłościowych innowacji. Wykorzystywanie pomp ciepła w sieciach ciepłowniczych pomaga nie tylko dbać o środowisko w skali globalnej, ale także na poziomie lokalnym. W odróżnieniu od kotłów gazowych, pompy ciepła nie emitują tlenków azotu (NOx). Prowadzą one zatem do czystszego powietrza w miastach i innych obszarach miejskich — a także oferują korzyści finansowe. Ponadto zastosowanie amoniaku jest kluczowym postępem w rozwoju technologii ciepłowniczej. W wielu starszych systemach do chłodzenia nadal wykorzystywane są gazy fluorowane (F-gazy), które są wycofywane w całej Europie. W przeciwieństwie do gazów fluorowanych amoniak jest przyjazny dla klimatu, powszechnie dostępny, niedrogi i nie przyczynia się do globalnego ocieplenia.

Jaką rolę w obniżaniu poziomu emisji CO2 odgrywa GEA?

KH: Wierzę, że mamy do odegrania ważną rolę. W ostatnich latach GEA jest liderem w obszarze rozwijania tej technologii. Po zbadaniu i udoskonaleniu metodologii nasi inżynierowie zastosowali tę technologię w sposób, który stanowi znaczny w postęp w zakresie lepszej obsługi społeczności lokalnych i drastycznego obniżenia poziomu CO2 generowanego przez chłodnictwo i energetykę. GEA stale wprowadza innowacje, aby zwiększyć swój asortyment pomp ciepła i wyprzedzić krzywą grzewczą. Jak widać, pompy ciepła nie są niczym nowym, ale w związku z szybkim wzrostem wykorzystania energii odnawialnych odgrywają jeszcze większą rolę w walce z emisjami dwutlenku węgla. Jeśli połączymy tę wysoce wydajną metodę konwersji ciepła z inicjatywami na rzecz rozwoju sieci ciepłowniczych dla budynków mieszkalnych i komunalnych, otrzymamy potencjalną rewolucję. A gdy dodamy do tego coraz szersze zastosowanie naturalnych czynników chłodniczych, takich jak amoniak, to okaże się, że istnieje cała technologia umożliwiająca stworzenie prawdziwie „zielonego” rozwiązania w zakresie ogrzewania komunalnego.