Odnawialne źródła energii w systemach ciepłowniczych

Tylko 7,4% ciepła systemowego w Polsce wytwarzane jest z odnawialnych źródeł energii (OZE), w tym ponad 7% to ciepło z biomasy. Aż 75% ciepła powstaje w procesach spalania węgla. Energetyka cieplna to zatem zasadniczo węgiel, a energetyka odnawialna w polskich przedsiębiorstwach ciepłowniczych dotychczas była kojarzona niemal wyłącznie z biomasą. Przykłady z krajów Unii Europejskiej pokazują, że nie tylko biomasa, ale coraz częściej energia słoneczna umożliwia wypełnienie coraz wyższych celów w zakresie udziałów odnawialnych źródeł energii (OZE) oraz redukcji emisji zanieczyszczeń w ciepłownictwie i obniżania kosztów z tym związanych. Osiągnięcie wyznaczonych celów jest możliwe również dzięki wdrażaniu wielkowymiarowych systemów kolektorów słonecznych zintegrowanych z sezonowymi magazynami ciepła.

Nierzadko wykorzystanie energii słonecznej jest najprostszym, najszybszym w realizacji i najtańszym rozwiązaniem.
Duńskie instalacje tego typu są w stanie zapewnić 50-60% udziału ciepła słonecznego w  całkowitym zapotrzebowaniu systemu, dzięki integracji instalacji kolektorów słonecznych o powierzchni kilku tysięcy metrów kwadratowych z sezonowym magazynem ciepła.
Wtedy  możliwym staje się skuteczne rozwiązanie problemu niezgodności profili zapotrzebowania i pogodowozależnej produkcji energii z OZE.

Już od dłuższego czasu, przedsiębiorstwa ciepłownicze zastanawiają się, w jaki sposób sprostać wymaganiom dyrektywy 2012/27/UE o efektywności energetycznej, która wprowadza definicję „efektywnych systemów ciepłowniczych (chłodniczych)” i nakazuje  stworzenie warunków do ich rozwoju. „Efektywny system ciepłowniczy i chłodniczy” oznacza system, w którym do produkcji ciepła lub chłodu wykorzystuje się, co najmniej w 50% energię ze źródeł odnawialnych, lub co najmniej w 50% ciepło odpadowe, lub co najmniej w 75% ciepło pochodzące z kogeneracji, lub co najmniej w 50% wykorzystuje się połączenie powyższych. Wg Izby Gospodarczej Ciepłownictwo Polskie, istniejące systemy ciepłownicze w Polsce w 85% nie spełniają tych wymogów i muszą zostać dostosowane.
Idea wdrażania rozwiązań na tego typu przyszła do nas z min. Danii, Niemiec, gdzie biją rekordy popularności.

Według Grzegorza Wiśniewskiego, prezesa zarządu IEO, w Polsce nadszedł dobry moment na szerokie wdrożenie już sprawdzonych na rynku, europejskiej  i skandynawskim rozwiązań, w szczególności rozwiązań duńskich. Rynek systemów ciepłowniczych z OZE jest na tyle rozwinięty, że budowa wielkowymiarowych instalacji OZE  nie stanowi już problemu technicznego oraz pozwala na skorzystanie z tzw. „ekonomiki skali” i obniżenie kosztów ciepła lub zmniejszenie ryzyka jego wzrostu z uwagi na koszty paliw i ochrony środowiska. 

Poza tym warto zauważyć, że programy wsparcia z POIŚ, którymi, jako Instytucja Wdrażająca, zarządza Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, wspierają  budowę tzw. „słonecznych systemów ciepłowniczych”. Coraz łatwiej zauważyć rosnące zainteresowanie Przedsiębiorstw Energetyki Cieplnej budową systemów ciepłowniczych połączonych z magazynami ciepła i instalacjami OZE. Za przykład może służyć Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Opolu, które w 2016 roku zbudowało instalację demonstracyjną (260 m² kolektorów słonecznych), przyłączoną do sieci ciepłowniczej.

Sezonowe magazyny ciepła pozwalają na wykorzystanie wszystkich zalet znanych już powszechnie małych zasobników ciepła i też rozwiązują problem niewystarczającej mocy chwilowej i niedopasowanego do ciepłownictwa mieszkaniowego cyklu ładowania/rozładowywania magazynu. Wielkogabarytowe, sezonowe magazyny ciepła stabilizują pracę systemów kolektorów słonecznych w okresie całego roku i umożliwiają uzyskanie wymaganego wysokiego udziału energii słonecznej (energii z OZE).

Według Wojciecha Zabłockiego, burmistrza Pragi Północ popierającego OZE, dodatkową zaletą sezonowych zasobników ciepła  jest fakt, że dzięki nim można nie włączać dodatkowych – zazwyczaj najbardziej kosztownych – mocy w systemach grzewczych, a nawet zmniejszać obciążenie cieplne funkcjonujących obecnie źródeł (co stanowi oszczędność dla przedsiębiorstw ciepłowniczych i tym samym zmniejsza emisję CO₂).

Zgodnie z unijnym kierunkiem rozwoju, dostępnymi stają się coraz dogodniejsze modele finansowania przedsięwzięć związanych z poprawą efektywności energetycznej systemów ciepłowniczych, a co za tym idzie, Przedsiębiorstwa Energetyki Cieplnej mogą uzyskać coraz tańsze finansowanie planowanych przedsięwzięć. Uruchomione zostały liczne działania mające na celu ułatwienie przeprowadzania inwestycji w tym zakresie, zarówno na poziomie lokalnym – dotacje w ramach Regionalnych Programów Operacyjnych dedykowane mniejszym przedsięwzięciom oraz krajowym – dotacje i pożyczki preferencyjne w ramach Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko dedykowane większym przedsięwzięciom.

Europejski Bank Inwestycyjny prowadzi program ELENA, w ramach którego można uzyskać fundusze na pokrycie do 90% kosztów przygotowania większych, często kompleksowych inwestycji m.in. z zakresu efektywności energetycznej – w tym inwestycje w rozbudowę sieci ciepłowniczej i instalacje odnawialnych źródeł energii. O pomoc techniczną w ramach programu ELENA mogą się starać zarówno podmioty publiczne jak i prywatne, na poziomie lokalnym, regionalnym oraz krajowym. W ramach grantu, do 2009, przydzielono ok. 95 milionów Euro pomocy technicznej.

Ponadto, biorąc pod uwagę obecne uwarunkowania prawne w Polsce, warto rozważyć magazynowanie niezbilansowanej energii elektrycznej (zdecydowanie tańszej) z elektrowni wiatrowych. Przedsiębiorstwo ciepłownicze dysponujące magazynem ciepła mogłoby tanio tę energię zagospodarować w sezonowym magazynie ciepła.

Podsumowując, zastosowanie systemów OZE z magazynami w ciepłownictwie to:

• stały kierunek w ciepłownictwie i kogeneracji,
• stanowią one stabilne źródło ciepła z OZE (takie są obecnie preferowane przez rząd) ,
• cena ciepła słonecznego nie wzrasta, bo nie jest uzależniona od cen paliw i kosztów uprawnień do emisji,
• kolektory słoneczne mają dobrą opinię w społeczeństwie, w przedsiębiorstwach i są w szerokim zakresie produkowane w kraju.

Materiał opracowano na podstawie informacji prasowej przygotowanej na warsztaty dla ciepłowników  zorganizowane przez Instytut Energetyki Odnawialnej (IEO) w dniu 16 marca 2017 r. w Muzeum Warszawskiej Pragi.
Warsztaty prowadzone były w ramach europejskiego projektu SDHp2m – „Słoneczne systemy ciepłownicze w praktyce”. http://solar-district-heating.eu