Do 2050 r. liczba ludności na świecie wzrośnie z 7 miliardów do 9 miliardów. A 70% z nich będzie mieszkać w miastach. Aby sprostać wymaganiom energetycznym jutra, potrzebujemy zrównoważonych rozwiązań, które będą energooszczędne i opłacalne, a także gotowe do wdrożenia na dużą skalę. Na szczęście takie rozwiązanie już istnieje: są to sieci ciepłownicze.

W tym zadaniu przyjrzymy się bliżej energii w sieciach ciepłowniczych i zobaczymy, jak technologia ewoluowała, aby stać się realną odpowiedzią na wiele współczesnych wyzwań energetycznych.

Ale najpierw definicja: Sieci ciepłownicze to układy ogrzewania i chłodzenia, w których podgrzana lub schłodzona woda jest transportowana z centralnego zakładu do wielu konsumentów przez zamkniętą sieć rur. Woda służy do regulacji temperatury w pomieszczeniach oraz w zakresie ogrzewania zdalaczynnego do podgrzewania wody w gospodarstwach domowych.

Scentralizowane wytwarzanie podgrzewanej i schłodzonej wody eliminuje potrzebę stosowania indywidualnych rozwiązań i oferuje znacznie bardziej efektywne wykorzystanie paliwa. Samo paliwo stwarza możliwość ograniczenia kosztów produkcji i emisji CO2, ponieważ wiele zakładów może pracować na energii odnawialnej, takiej jak energia słoneczna, geotermalna, pochodząca z odpadów komunalnych lub energia wiatrowa.

W systemie sieci ciepłowniczej można również przełączać się między źródłami energii, co znacznie ułatwia wprowadzanie radykalnych zmian w porównaniu do innych systemów dostaw energii. Dla konsumenta sieć ciepłownicza oznacza energię gotową do użycia tuż za progiem. Nie ma potrzeby stosowania kotłów ani agregatów chłodniczych, które zajmują miejsce i wymagają kosztownej konserwacji. Nie ma inwestycji kapitałowych. Sieci ciepłownicze są stosowane od ponad stu lat.

Dziś zapewniają energię całym miastom, uniwersytetom, firmom działającym na dużą skalę, a nawet dostarczają energię do Białego Domu. Krótko mówiąc, ewolucję sieci ciepłowniczych można podzielić na cztery generacje: Pierwsza generacja sieci ciepłowniczych to systemy napędzane głównie kotłami olejowymi, które produkowały ogromne ilości pary w temperaturze 200°, wyprowadzając 2/3 energii przez kominy.

Systemy obejmowały małe obszary, ale cierpiały z powodu znacznych strat ciepła ze względu na słabo izolowane rury i ekstremalnie wysoką temperaturę. Chociaż były mało wydajne w porównaniu z dzisiejszymi standardami, była to prawdziwa rewolucja ciepłownicza w tamtym czasie, która z pewnością spełniła swój cel, który polegał na zmniejszeniu zanieczyszczenia w miastach.

Sieci ciepłownicze drugiej generacji rozwiązały niektóre z początkowych problemów, wykorzystując wodę pod ciśnieniem zamiast pary i stosując rury o lepszej jakości. Dzięki temu można było wdrażać sieci ciepłownicze na znacznie większą skalę. W tym czasie wykorzystanie elektrociepłowni stało się coraz bardziej popularne.

Wykorzystując nadmiar ciepła z produkcji energii elektrycznej do celów grzewczych, zakłady były w stanie uzyskać radykalne obniżenie kosztów paliwa. Trzecia generacja, która obejmuje większość dzisiejszych systemów sieci ciepłowniczych, składa się w dużej mierze z elektrociepłowni. Jedną z największych różnic jest to, że temperatury rozprowadzanej wody są teraz niższe niż 100°, co umożliwia produkowanie energii z alternatywnych źródeł, takich jak energia słoneczna.

Ponadto krótkoterminowe magazynowanie energii umożliwiło właścicielom zakładów obniżenie kosztów produkcji poprzez produkcję energii elektrycznej, gdy ceny są wysokie i przechowywanie nadmiaru ciepła, gdy ceny są niskie. Jednak technologia ta wciąż ewoluuje i pierwsze systemy czwartej generacji ujrzały już światło dzienne.

Systemy ciepłownicze czwartej generacji rozprowadzają wodę w znacznie niższych temperaturach na potrzeby ogrzewania – i wyższych na potrzeby chłodzenia. Oznacza to mniejsze zużycie energii i mniejsze straty energii.

Daje to również możliwość wykorzystania niskoemisyjnych, zrównoważonych źródeł energii, takich jak energia geotermalna, jeszcze bardziej zmniejszając wpływ na środowisko. W końcu nowa technologia umożliwia magazynowanie energii przez wiele miesięcy.

Co więcej, zakłady mogą nawet zatrzymywać dzienne zużycie energii, co pozwala im korzystać z niezbędnych ilości w okresach szczytowych, przy jednoczesnym spowolnieniu pracy w cichszych okresach, a tym samym magazynowanie energii na później. Oczywiście początkowa inwestycja która jest związana z tworzeniem infrastruktury sieci ciepłowniczej, jest znaczna.

Ale wszystkie znaki wskazują na fakt, że w gęsto zaludnionych lub uprzemysłowionych obszarach sieci ciepłownicze będą rozwiązaniem energetycznym przyszłości. Podsumowując, korzyści z sieci ciepłowniczych obejmują: bardziej niezawodne ogrzewanie i chłodzenie, niskie koszty dzięki oszczędnościom w dużej skali, znacznie zmniejszony wpływ na środowisko oraz wygodę dla konsumentów. Unikanie nieprzewidzianych kosztów Brak problemów, brak konserwacji