Dlaczego trudno jest dzielić systemy ciepłownicze na mniejsze? Czyli jak zwiększyć udział OZE w produkcji ciepła

W kontekście dekarbonizacja ciepłownictwa i transformacji energetycznej nie brakuje głosów dotyczących tego, czy istnieje możliwość dzielenia dużych systemów ciepłowniczych na mniejsze? W jakim celu? Aby móc lepiej wykorzystać możliwości, jakie dają odnawialne źródła energii. Wyjaśniamy, jak ta kwestia wygląda z perspektywy polskiego sektora ciepłownictwa systemowego.

Nie ma bowiem wątpliwości, że specyfika systemów ciepłowniczych i ich wielkość pod względem mocy zainstalowanej w źródłach, w istotnej mierze determinuje możliwość, tempo i zakres wykorzystywania instalacji OZE. Dziś, w obliczu dostępnych technologii zasilanie wyłącznie poprzez instalacje OZE nie jest rozwiązaniem do zastosowania w rozległych systemach ciepłowniczych w dużych miastach. Dlaczego?

Ponieważ dystrybucja ciepła z OZE w takich systemach byłaby utrudniona, gdyż infrastruktura nie jest kompatybilna ze źródłami niskotemperaturowymi opartymi o zieloną energię. Bowiem efektywne wykorzystanie energii z OZE i ciepła odpadowego wymaga obniżenia temperatury wody w sieci ciepłowniczej z obecnego poziomu 135/70°C do 65/40°C (wejście/wyjście). Dodatkowo, aby stworzyć system niskotemperaturowy niezbędna jest termomodernizacja budynków i modernizacja instalacji wewnętrznych budynków, która wiąże się z dużymi kosztami.

Spójrzmy ponadto na rynek ciepła systemowego w naszym kraju? Około 40% przedsiębiorstw energetycznych w Polsce dysponuje mocą zainstalowaną źródeł ciepła przekraczającą 50 MW. Są to głównie przedsiębiorstwa ciepłownicze w większych miastach, których ludność przekracza 100 tys. mieszkańców. Z kolei 20% przedsiębiorstw dysponuje mocą zainstalowaną w źródłach ciepła na poziomie ponad 125 MW.

Warto podkreślić, że zdecydowana większość systemów ciepłowniczych w Polsce powstała w latach 1950-1970, a w okresie późniejszym była sukcesywnie rozbudowywana. W większych miastach instalowane były jednostki kogeneracji jako najsprawniejsze układy wytwarzania, zaś w mniejszych – układy ciepłownicze.

Dzięki realizacji tzw. układów scentralizowanych możliwa stała się eliminacja indywidualnych źródeł ciepła o niskiej sprawności i negatywnym wpływie na środowisko, co istotnie redukowało zjawisko smogu i poprawiało jakość powietrza. Postępująca w ostatnich 20 latach wymiana starych sieci ciepłowniczych na sieci w systemie rur preizolowanych pozwoliła na obniżenie parametrów pracy sieci do około 125°C.

Należy jednocześnie przypominać, że zdecydowana większość dużych systemów ciepłowniczych wykorzystuje jednostki kogeneracji opalane paliwem węglowym, które zostały w znacznym stopniu zmodernizowane, żeby spełniać odpowiednie normy emisji zanieczyszczeń.

Obecnie głównym kierunkiem trwających procesów transformacji dużych systemów ciepłowniczych, jest zasilanie tych systemów przez jednostki kogeneracji opalane gazem ziemnym, uzupełniane przez instalacje OZE. Dlatego też w przypadku dużych systemów ciepłowniczych, ze względu na konieczność instalowania jednostek wytwórczych o bardzo dużej mocy, transformacja źródeł w kierunku OZE stanowi znaczące wyzwanie techniczne, finansowe i logistyczne. Nie wyklucza to jednak konieczności podejmowania wysiłków na rzecz budowy systemów hybrydowych, w których centralne jednostki wytwórcze będą uzupełniane przez instalacje OZE.

Nowobudowane jednostki kogeneracji, umożliwią integrację energii z OZE w elektroenergetyce poprzez stabilizację krajowego systemu elektroenergetycznego – zwłaszcza w połączeniu z magazynami ciepła pozwalającymi na uelastycznienie ich pracy. Jednocześnie postępująca urbanizacja i suburbanizacja wymaga, aby liczba budynków przyłączanych do sieci systematycznie się zwiększała. Kluczową kwestią w kontekście próby dokonania podziału istniejących sieci ciepłowniczych na mniejsze układy jest to, że wiązałaby się ona z szeregiem wyzwań natury technicznej, logistycznej oraz formalnoprawnej, do których można zaliczyć:

• Pozyskanie terenu pod zabudowę rozproszonych instalacji OZE – uwzględniając wysoki stopień zurbanizowania, może to być niemożliwe lub napotykać problemy społeczne.
• Dostosowanie wydzielonej sieci oraz instalacji wewnętrznych budynków do pracy na parametrach niskotemperaturowych, co powinno przebiegać równolegle.
• W celu wykorzystania ciepła odpadowego, geotermii i zastosowania pomp ciepła, należy uwzględnić rozbudowę dodatkowej sieci elektroenergetycznej w mocno zurbanizowanym terenie.
• W zurbanizowanym obszarze miejskim modernizacja sieci ciepłowniczej jest bardzo dużym wyzwaniem organizacyjnym, a przede wszystkim długotrwałym procesem.
• Modernizacja sieci ciepłowniczej na zurbanizowanych terenach stanowi duże wyzwanie logistyczne, z uwagi na konieczność długotrwałego zamykania traktów komunikacyjnych i długotrwały proces uzyskiwania zgód administracyjnych.

Więcej o procesie transformacji ciepłownictwa systemowego w Polsce znajdziecie w raporcie PTEZ pt. „Ocena wpływu rozstrzygnięć unijnego pakietu „Fit for 55” na transformację sektora ciepłownictwa systemowego w Polsce”

Materiał opracowany na podstawie danych zebranych przez ekspertów PTEZ w raporcie pt. „Ocena wpływu rozstrzygnięć unijnego pakietu „Fit for 55” na transformację sektora ciepłownictwa systemowego w Polsce”.