Elektryfikacja ciepłownictwa – wytwarzanie ciepła i integracja z systemem energetycznym

Elastyczność obciążenia cieplnego
Elastyczność obciążenia cieplnego
Rys. autorów

Dotychczas najwięcej uwagi poświęcano elastyczności systemu elektroenergetycznego, pomijając potencjał systemów ciepłowniczych. Jednak wraz ze wzrostem integracji tych systemów rośnie znaczenie ciepłownictwa. Systemy grzewcze, które jako główne lub znaczące źródło energii pierwotnej wykorzystują energię elektryczną, mogą przynieść systemowi elektroenergetycznemu szereg korzyści, gdyż będą sprzyjać włączaniu do niego źródeł odnawialnych i stabilizować jego pracę.

Raport pt. „Elektryfikacja ciepłownictwa w Polsce. Droga do czystego ciepła” przygotowany przez Forum Energii wspólnie z amerykańskim think tankiem Regulatory Assistance Project wskazuje, dlaczego warto postawić na elektryfikację ogrzewania, jakie technologie mają przyszłość i jak mogą wpłynąć na system energetyczny.

Wybór odpowiedniej technologii grzewczej zależy od wielu czynników, należy uwzględnić aspekty społeczne, środowiskowe czy ekonomiczne. Kluczem do wyboru optymalnej technologii są następujące kryteria:

  • wysoka efektywność energetyczna procesu wytwarzania ciepła,
  • „konkurencyjny koszt ogrzewania gospodarstwa domowego,
  • ograniczenie wpływu na środowisko i klimat,
  • potencjał współpracy z krajowym systemem elektroenergetycznym (KSE) i bilansowania wpływu zmiennych OZE,
  • duży potencjał rozwoju i chłonność rynkowa,
  • możliwość wykorzystania efektu skali dla poprawy konkurencyjności rynkowej,
  • prostota technologii, a zarazem wciąż duży potencjał innowacyjności.

Spośród wielu istniejących technologii wytwarzania ciepła tylko sprężarkowe pompy ciepła w pełni wpisują się w powyższe kryteria. Wzrost liczby instalowanych pomp wskazuje, że rynek docenia walory tego typu ogrzewania w gospodarstwach domowych. Pompy ciepła to urządzenia grzewcze zasilane ciepłem otoczenia – z powietrza, gruntu, wód powierzchniowych, a także ciepłem odpadowym (np. ścieki, woda w systemach ciepłowniczych). Pod względem technologii zasilania pompy ciepła można podzielić na: sprężarkowe, absorpcyjne i adsorpcyjne. Najczęściej stosowane są pompy sprężarkowe zasilane energią elektryczną. Sprawność tych urządzeń określana jest w stosunku do wykorzystanej energii elektrycznej i wytwarzają one od 3 do 5 razy więcej energii niż ilość energii elektrycznej, którą pobierają z systemu energetycznego. W przypadku rozwiązań jednocześnie wykorzystujących ciepło i chłód wartość ta może sięgać 6–8 jednostek. Wysoka sprawność urządzenia przekłada się na niskie koszty eksploatacyjne.

Urządzeniami wytwarzającymi ciepło z energii elektrycznej są też kotły elektryczne, które dzielą się na rezystancyjne i elektrodowe. Te pierwsze przeznaczone są do gospodarstw domowych i budynków użyteczności publicznej (małe i średnie moce) i współpracują z „krótkoterminowymi” magazynami ciepła. Elektrodowe mogą być wykorzystane do zasilania osiedli lub mniejszych miast, mają moc od 5 do 50 MWt i powinny współpracować z magazynami ciepła, aby osiągać wysoką sprawność. Wykorzystuje się je głównie w okresach ujemnych cen energii elektrycznej, co pozwala na obniżenie kosztów produkcji ciepła systemowego.

Efektywność źródeł grzewczych

Urządzenia grzewcze o mocy do 70 kW porównuje się za pomocą klas energetycznych podanych na etykietach energetycznych. W nowej perspektywie budżetowej UE będzie wspierać tylko urządzenia grzewcze korzystające z OZE, czyli o klasach wyższych niż A+ [1]. Kotły elektryczne pomimo małych strat w przetwarzaniu energii (sprawność bliska 100%) mają niską klasę energetyczną. Pompy ciepła uzyskują 3–5-krotnie większą efektywność niż ogrzewacze elektryczne.

Aspekty środowiskowe

Najniższą emisję dwutlenku węgla spośród dostępnych technologii grzewczych mają pompy ciepła i kotły gazowe. Emisja CO2 kotłów elektrycznych zależy od tego, z czego wytwarza się w danym kraju energię elektryczną, i jest równa emisyjności KSE. Wraz z rozwojem energetyki odnawialnej w Polsce grzewcze urządzenia elektryczne, a zwłaszcza pompy ciepła, będą coraz bardziej przyjazne dla środowiska. Ich emisja CO2 w porównaniu z kotłami węglowymi i gazowymi będzie niższa o odpowiednio 84 i 50% (rys. 1).


Rys. 1.  Emisja CO2  urządzeń grzewczych w zależności od udziału energii z OZE w KSE w roku 2020 i 2030; Źródło: PORT PC

Zmiana zasilania budynku jednorodzinnego z pieca lub kotła na paliwo stałe na pompę ciepła ogranicza emisję CO2 o ok. 40%. W Polsce mamy ok. 3 mln budynków ogrzewanych kotłami i piecami węglowymi, wyposażenie ich wszystkich w pompy ciepła pozwoliłoby na ograniczenie rocznej krajowej emisji CO2 o ok. 36%. Proces dekarbonizacji KSE ma prowadzić do zmniejszenia emisyjności energii elektrycznej do ok. 30 kg CO2/MWh w latach 40. obecnego stulecia. Zatem wymiana wszystkich „kopciuchów” spowoduje spadek emisji CO2 o ok. 90% w stosunku do obecnej emisji z budynków ogrzewanych indywidualnie. To pokazuje, jak ważne jest równoległe prowadzenie procesów dekarbonizacji sektora elektroenergetycznego i elektryfikacji ciepłownictwa.

Czytaj też: Wpływ systemu zasilania w energię wielorodzinnego budynku mieszkalnego na wartość wskaźnika EP >>

Dodatkowym efektem elektryfikacji ciepła jest pełna eliminacja lokalnej emisji zanieczyszczeń powietrza, takich jak PM10, PM2,5 i B(a)P, które pochodzą z indywidualnych źródeł ogrzewania spalających paliwa stałe. Ma to szczególne znaczenie w obszarach zmagających się z wysokim poziomem smogu.

---

Literatura

  1. Mapa drogowa dotycząca przygotowania i wdrażania studiów wykonalności inwestycji badawczo-rozwojowych i innowacyjnych (ang. Business Technology Roadmaps — BTR) dla branży producentów niskoemisyjnych urządzeń grzewczych do 2030 roku, Ministerstwo Przedsiębiorczości i Technologii, 2019
  2. Scenariusze elektryfikacji ogrzewania w budynkach jednorodzinnych w Polsce do 2030 roku, PORT PC, 2020, https://portpc.pl/scenariusze-elektryfikacji-ogrzewania-w-budynkach-jednorodzinnych-w-polsce-do-2030-roku/
  3. Ruhnau O., Hirth L., Praktiknjo A., Heating with wind: Economics of heat pumps and variable renewables, Leibniz Information Centre for Economics – ZBW, Hamburg 2019
  4. Love J., Smith A.Z., Watson S. et al., The addition of heat pump electricity load profiles to GB electricity demand: Evidence from a heat pump field trial, „Applied Energy” 2017, 204, p. 332-342
  5. Fischer D., Madani H., W sprawie pomp ciepła w inteligentnych sieciach: recenzja, „Renewable and Sustainable Energy Reviews” 2017, 70(C), p. 342–357
  6. Arteconi A., Hewitt N.J., Polonara F., Domestic demand-side management (DSM): Role of heat pumps and thermal energy storage (TES) systems, „Applied Thermal Engineering” 2013, 51(1-2), p. 155–165
  7. IEA HPT Programme Annex: Heat pumps in smart grids; UK executive summary, Delta Energy & Environment, Edynburg 2018, https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/680514/ heat-pumps­-smart-grids-executive-summary.pdf
  8. Luc K.M., Heller A., Rode C., Energy demand flexibility in buildings and district heating systems — a literature review, „Advances in Building Energy Research” 2019, 13(2), p. 241–263
  9. Vandermeulen A., van der Heijde B., Helsen L., Controlling district heating and cooling networks to unlock flexibility: A review, „Energy” 2018, 151, p. 103–115
  10. Shepherd T., Various heating solutions for social housing in North Lincolnshire: Ongo Homes, Technical Evaluation Report, NEA Technical Innovation Fund, Newcastle upon Tyne 2018, https://www.sunamp.com/wp-content/uploads/2019/04/ CP780-TIF-REPORT-Aug-18-FINAL-1.pdf
  11. Heat batteries to be included in Home Energy Scotland loans, 2018, https://www.power-technology. com/news/ heat-batteries-included-home-energy-scotland-loan-scheme/
  12. Mangold E., Deschaintre L., Seasonal thermal energy storage: Report on state of the art and necessary further R+D, IEA: Solar Heating & Cooling Programme, Paryż 2015, http://task45.iea-shc.org/data/sites/1/publications/IEA_SHC_Task45_B_Report.pdf
  13. Eames P., Loveday D., Haines V., Romanos P., The future role of thermal energy storage in the UK energy system: An assessment of the technical feasibility and factors influencing adoption. (Research report), Londyn 2014, https://ukerc. ac.uk/publications/ the-future-role-of-thermal-energy-storage-in-the-uk-energy-system/
  14. Kallesøe A.J., Vangkilde-Pedersen T., (ed.), Underground Thermal Energy Storage (UTES) – state-of-the-art, ­example cases and lessons learned. HEATSTORE project report, GEOTHERMICA – ERA NET Cofund Geothermal, 2019
  15. Strbac et al., and Government of the Netherlands, Klimaatakoord (Climate agreement), The Hague 2018, https://www.klimaatakkoord.nl/documenten/publicaties/2019/06/28/klimaatakkoord

W artykule:

• Efektywność źródeł grzewczych
• Aspekty środowiskowe
• Koszty ogrzewania

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[ciepłownictwo, systemy ciepłownicze, urządzenia grzewcze, ogrzewanie domu, źródła ciepła, koszty ogrzewania]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Bezpłatny dostęp przy opłaconej prenumeracie (365 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści portalu rynekinstalacyjny.pl przy opłaconej prenumeracie
Bezpłatny dostęp przy opłaconej prenumeracie (730 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści portalu rynekinstalacyjny.pl przy opłaconej prenumeracie
Roczna E- prenumerata PDF - 150,00 zł
wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Dwuletnia E-prenumerata PDF - 275,00 zł
wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Roczna studencka E-prenumerata PDF - 90,00 zł
wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do portalu - 150,00 zł
wydanie papierowe + dostęp online ► ZAMÓW
Dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do portalu - 275,00 zł
wydanie papierowe + dostęp online► ZAMÓW
Roczna studencka prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do portalu o portalu - 90,00 zł
wydanie papierowe + dostęp online► ZAMÓW
Prenumerata papierowa + PDF (365) - 188,00 zł
wydanie papierowe + wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Prenumerata papierowa + PDF (730) - 344,00 zł
wydanie papierowe + wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Roczny dostęp on-line (365 dni) - 98,00 zł
Dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Dwuletni dostęp on-line (730 dni) - 180,00 zł
Dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Roczny dostęp on-line dla studentów (365 dni) - 63,00 zł
Dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Dostęp on-line (30 dni) - 18,00 zł
30-dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Bezpłatny dostęp dla autorów Rynku Instalacyjnego (730 dni) - 0,00 zł
Bezpłatny dostęp dla autorów Rynku Instalacyjnego (730 dni)
Regulamin korzystania z portalu RynekInstalacyjny.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
   28.04.2021

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Co osuszy powierzchnię do 80 m² »

osuszanie pomieszczeń


 


Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skróć czas montażu i uruchomienia układu mieszającego nawet o 50% »

uklad mieszający projektowanie



Jak zadbać o higienę w miejscach publicznych »

Zarejestruj się i zgarnij  pieniądze na kolejne zakupy   »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


Jakich elemntów potrzebujesz do projektu fotowoltaicznego »

alternatywne zrodla energii


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Czy pompa ciepła się opłaca »

alternatywne zrodla energii


 


Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Który grzejnik wybrać? Aluminiowy czy stalowy »

grzejniki aluminiowe czy stalowe


 

Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
11/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - OZE w budynkach wielorodzinnych
  • - Klimat w pomieszczeniach szkolnych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl