Энергопланирование. Как модернизировать систему теплоснабжения города

Многие украинские города столкнулись с дилеммой: что делать с централизованной системой теплоснабжения? Она считается эффективной в том случае, если в системе теплоснабжения используется не только когенерация (система вырабатывает электричество и тепло вместе), но и альтернативные источники энергии (на них должно приходиться свыше 50% полученного тепла). До таких показателей Украине пока далеко.

С чего начать модернизацию системы теплоснабжения?

О чем стоит задуматься руководству городов

Что могут сделать украинские города? По примеру Европы, оценить проблему стратегически на ближайшие 20 лет. Городским администрациям надо сделать выбор: либо вкладывать деньги в реконструкцию системы теплоснабжения, либо привлечь к решению вопроса горожан. Во втором случае город может помочь установить газовые и электрические котлы и таким образом — забыть о проблеме.

Какой вариант выбрать? Для разработки системы теплоснабжения города и расчета его экономического эффекта важно ответить на несколько вопросов. Какое отопление дешевле: централизованное или децентрализованное? Можно ли эффективно реанимировать систему теплоснабжения? Какие технологии, ресурсы и топливо можно использовать? Например, в регионах, где много соломы, можно сжигать солому. Если много угля – уголь.

Преимущества системы централизованного отопления

Стабильность
Централизованная система замыкает воедино все производимое в городе тепло, позволяет не зависеть от одного источника тепла, а также стоимости конкретного вида топлива в отличие от, например, газового котла или электрического конвектора.
В системе централизованного теплоснабжения можно использовать различные источники производства тепла, делая ее более эффективной. Греть воду, которая потечет по трубам, можно электрокотлами, сжигая дерево, мазут, уголь, газ и пр. Это позволяет использовать самый дешевый источник тепла в конкретном месте и в определенное время.

Экономичность
В современных системах централизованного теплоснабжения применяются такие подходы, как использование более дешевого т.н. вторичного тепла промышленных предприятий или, другой пример, баков-аккумуляторов. Последние широко используются в Европе: возле котелен устанавливаются большие теплоизолированные баки объемом в десятки тысяч литров. Когда цены на энергию опускаются и продавать ее становится невыгодно, теплоснабжающая компания сжигает мусор, нагревает воду и хранит подогретый теплоноситель в баках. При росте спроса, подогрев ее до нужной температуры, продает теплоноситель уже по выгодной для себя (и потребителя) цене.

Экологичность
Централизованная система теплоснабжения может использовать тепловые насосы, альтернативные источники теплоснабжения, котельные на альтернативном топливе, газовые и мазутные котлы. Чем мощнее котел, тем выше его КПД и тем проще утилизировать температуру отходящих газов, уменьшить выбросы с помощью различных устройств по улавливанию сажи, вредных веществ.

Например, Ужгород стал первым городом в Украине, который еще в 2011 году отказался от централизованного отопления. А уже в 2012 году, по данным Центральной геофизической обсерватории МЧС, столица Закарпатья оказалась на втором месте после Мариуполя по уровню загрязнения воздуха в Украине. Воздух в городе, где нет крупных промышленных предприятий, оказался грязнее, чем в индустриальных Запорожье, Кривом Роге или Кременчуге.

Еще несколько лет назад индивидуальные котлы обходились дешевле – цена газа для населения была в три раза ниже по сравнению с теплокоммунэнерго. С этим и связана их популярность. Более того, установка котлов ничего не стоила городской администрации — за все оборудование потребители платили из своего кармана.

Сейчас тарифы начинают выравниваться. Как только плата сравняется, индивидуальное отопление будет в полтора-два раза дороже по сравнению с централизованным.

В соответствии с директивой 2012/27 ЕС «Об энергоэффективности» система централизованного отопления считается эффективной, если она использует 50% возобновляемой энергии, либо 50% скидывающего тепла предприятий и бытовых стоков, либо 75% когенерации, либо 50% комбинации перечисленных источников.

Вадим Алдошин,
руководитель направления «Централизованное теплоснабжение» Danfoss Украина

Отказ города от систем централизованного теплоснабжения — это возможный путь решения проблемы. Но для этого нужен качественный анализ. Например, если город предлагает жителям устанавливать электрокотлы в каждом доме, то нужно просчитать стоимость всех необходимых для этого действий. К примеру, перекладку внутридомовых или электрических сетей, замену подстанции во дворе, подводящих кабелей, возможно, установку ветрогенератора на крыше здания.

Электрические, пеллетные котлы или солнечные батареи могут быть выгодными при определенных условиях.

В большинстве случаев оптимальный вариант для городов — централизованное теплоснабжение. К примеру, вокруг Каменца-Подольского находятся степи и леса. В этом городе установлена котельная на 40 мегаватт с когенерацией, из которых 20 мегаватт — на газе и столько же — на возобновляемых источниках энергии, в их случае на щепе. Рядом с котельной были построены склады, для работы закуплены щепорезки, с подрядчиками подписаны контракты на зачистку лесных полос вдоль трасс. Вокруг города с населением около 100 000 человек — масса природных ресурсов, которые можно использовать без ущерба для экологии.

Для другого города такой же подход может оказаться неоправданным. Если поставить в Киеве котельную на 20 мегаватт на соломе, на Подол ежедневно придется завозить фуры соломы. Выбрать правильный вариант городам могут помочь консалтинговые компании, которые могут проанализировать развитие системы теплоснабжения для конкретного города при определенных условиях.

Подобное энергетическое планирование проводила Турция. Там пытались понять, насколько эффективно централизованное теплоснабжение в теплой стране. Оценив запасы и цены на природные ресурсы на 20 лет, они поняли, что централизованное теплоснабжение будет дешевле в большинстве регионов. Для чиновников это был сюрприз. Турецкое правительство разработало закон о теплоснабжении. Все, что могло стимулировать развитие централизованного теплоснабжения, легло в основу законодательства.

Оценив запасы и цены на природные ресурсы на 20 лет, в Турции поняли: централизованное теплоснабжение будет дешевле в большинстве регионов

С чего начать модернизацию

Около 70% населения во всем мире, по прогнозам экспертов, переедут в города. Местным властям нужно понимать, какая инфраструктура нужна новым жителям. Например, при строительстве нового микрорайона нужны школы, садики, больницы, парковки и пр. Настроить высоток – это самое простое.

То же самое и с энергетическим планированием. Необходимо изучить, как город будет развиваться, каких генерирующих мощностей потребует, сколько тепла и электричества ему будет нужно. Это все связанные задачи на долгосрочную перспективу. Как будет выглядеть инфраструктура города и во что необходимо инвестировать? Какие трубы стоит использовать и где их лучше прокладывать? Какой тип топлива предпочтительнее и сколько оно будет стоить? Это непростые вопросы, но это база для принятия решения.

Опыт Дании. Как страна реформировала систему теплоснабжения

Как Дания модернизировала систему теплоснабжения

После мирового энергетического кризиса 70-х годов перед Данией возникла задача —составить перечень городов, где можно модернизировать или расширить системы централизованного теплоснабжения. Это оказалось своего рода национальным заданием, которое позволило создать «карту отопления» и разработать планы по теплоснабжению. По результатам исследований стало понятно, что всем городам лучше использовать централизованное теплоснабжение. Причем это касалось не таких больших, как в Украине, населенных пунктов. Энергетическая система Дании не была похожа на украинскую — не было ядерной энергетики, зато было много поставщиков тепла. Примерно 40% всей вырабатываемой энергии шло на обогрев домов.

Дания сделала упор на централизованное теплоснабжение домов и предоставила несколько миллиардов евро компаниям на модернизацию всей системы. Если компания хотела одновременно производить электричество и тепло (когенерация), она получала возможность продавать их по очень высокому тарифу. Это похоже на программы «зеленого тарифа» для солнечной энергетики в Украине. Для правительства объединение производства электроэнергии и тепла имело смысл.

В 90-х годах прошлого столетия небольшие зеленые электростанции появлялись даже в маленьких городах. Сейчас на территории Дании расположено 80 таких станций, а 80% электроэнергии производится вместе с отоплением.

Украинские реалии

Вернемся к Украине. Сейчас есть огромная необходимость в изменениях и реновациях систем теплообеспечения, куда последние 25 лет направлялись небольшие инвестиции.

Мы создали программу помощи украинским городам. Ее одобрило Министерство энергетики и Министерство иностранных дел Дании. Осенью 2017 года мы постарались помочь нескольким городам во Львовской области, крупнейший из них — Дрогобыч. Сейчас завершаем разработку рекомендаций для них на основании методики DHAT, инструмента оценки централизованного теплоснабжения (см. ниже).

Программа рассчитана на три года. C нами работают датские эксперты, которые занимаются просчетом данных и дают информацию об оптимальном способе модернизации системы теплоснабжения. У нескольких городов, с которыми мы работаем, есть хорошие данные, а некоторые еще не предоставили нам всю информацию.

Датскую систему энергопланирования использовали в Турции и в одной из стран Западной Европы.

По результатам исследований в Дании стало понятно, что всем городам лучше использовать централизованное теплоснабжение. Причем, это касалось не таких больших, как в Украине, населенных пунктов.

Практический опыт

Владислав Стемковский,

Заместитель мэра Тернополя

О проблемах централизованного теплоснабжения

Систему централизованного теплоснабжения в Украине годами дискредитировали. По нескольким причинам. Одна из них — цена на газ, которая для населения была в три-четыре раза ниже, чем для теплокоммунэнерго. Оптовик, который закупал миллионы кубических метров газа, платил в три-четыре раза больше, чем обычный потребитель. Это экономический фактор.

Качество тоже страдало. Услуги предоставляли не вовремя или не в полном объеме. Все эти факторы привели к тому, что система централизованного отопления в Украине начала умирать. Население пробовало отключаться. Весь процесс происходил хаотично, как правило, поквартирно. Это разбалансировало систему.

Люди побогаче поставили себе котлы. Те, кто беднее, остались дважды в дураках. Они остались в старой централизованной системе теплоснабжения и еще и обогревали стены, кровлю, потолок, передавая тепло в квартиры, где стояли индивидуальные системы отопления. Таким образом можно было экономить за счет твоего соседа.

О рисках при установке индивидуальных котлов

В Тернополе около 3 млн кв. м помещений в многоэтажках. Семь лет назад город провел анализ, чтобы выяснить, что делать с системой отопления. Решили оставить систему централизованного теплоснабжения города. Почему? В Тернополе более 100 социальных объектов — школы, детские садики и больницы. Еще есть 30 коммунальных объектов, такие как городской отдел полиции, помещения по предоставлению административных услуг. Если уничтожить систему централизованного теплоснабжения, то эти 130 объектов нужно обеспечить отоплением. Каким образом? Надо полностью изменить систему теплоснабжения города: поставить 130 автономных котелен, ко всем этим объектам необходимо подвести газ малого или среднего давления, найти места, где расположить эти котлы возле школ и детских садиков.

Треть населения Тернополя уже установили себе индивидуальные котлы, еще столько же приобрели бы себе газовый котел и установили его в своей квартире. Что делать еще с третью населения, у которой такой финансовой возможности нет? Был риск, что около 20 000 потребителей сделать этого не могут. Котлы для этой категории стоят несколько миллиардов гривен при бюджете Тернополя в 700 млн грн.

Город оказался бы привязан к природному газу. Его отсутствие привело бы к полной остановке теплоснабжения в городе. Есть еще экологический фактор. Все выбросы от котлов попадали бы в дома, квартиры на верхних этажах.

О модернизации системы теплоснабжения

Вместе со специалистами шведской компании мы разработали технико-экономическое обоснование модернизации городской системы централизованного теплоснабжения. Наше обоснование получило поддержку четырех международно-финансовых институтов, которые подписали с Тернополем договоры о кредитовании и грантовой помощи.

Мы установили индивидуальные тепловые пункты во всех садиках и школах города. Все пункты оборудованы вычислительным оборудованием. Школы и детские садики платят за потребленные гигакалории. Индивидуальные тепловые пункты были установлены в 2011–2012 годах, мы рассчитывали, что они окупятся за три-пять лет. Но из-за роста цен на газ этот срок сократился до двух лет. В наших планах — установить 850 индивидуальных тепловых пунктов в городе.

При санации зданий в первую очередь надо управлять подачей тепла, потом проводить тепломодернизацию входной группы (двери, стены, кровля), затем реконструировать сети и уже после этого подходить к модернизации систем генерации. После того как изменится потребление на уровне конечного потребителя, вероятно, что котельная в этом районе на 10 мегаватт уже будет не нужна. Возможно, достаточно будет 5 мегаватт. В Тернополе есть проект по строительству семи котелен на торфяной стружке общей мощностью 18 мегаватт. Это даст возможность экономить около 9 млн куб. м газа в год.

Если мы переоснастим всю техническую систему, то термин «отопительный сезон» исчезнет. Он будет начинаться тогда, когда в квартире станет холоднее, чем +15 градусов. Датчики погодного регулирования будут запускать индивидуальный тепловой пункт в автоматическом режиме. Должно пройти несколько лет, чтобы переоснастить всю систему города.

Владимир Хомко,
мэр Ровно

О централизованном теплоснабжении

Ни один украинский город такого размера, как Ровно, не отказался от централизованного теплоснабжения. Исключением стал только Ужгород из-за субъективных обстоятельств.

Я занимаюсь коммунальной сферой уже три десятилетия и уверен, что индивидуальное отопление не может сравняться с централизованным. Проблема в другом. Создана искусственная проблема стоимости газа для централизованного и индивидуального отопления.

Я видел в Швеции эти системы, и если бы они были у нас, никто бы не сказал, что они хуже. Все, что говорится вокруг этой темы, — это на 90% популизм. Ужгород допустил стратегическую ошибку, отказавшись от централизованного отопления. Если подсчитать выбросы, КПД и пр. индивидуальных котлов, они не сравнятся с хорошим централизованным отоплением.

Если город покупает новые котлы, потом утепляет дома и его руководство видит, что котлы никому не нужны, — то эта задача решается наизнанку. Поэтому мы много вкладываем в утепление домов, потом реконструируем сети. На утепление и модернизацию домов тратим по 60 млн грн в год.

О городских программах

Семь лет назад мы приняли программу устойчивого развития. Мы компенсировали людям до 80% стоимости модернизации дома. Потом появилась госпрограмма «Теплые кредиты», и мы изменили подход к собственной. Муниципальную программу теперь используем для модернизации домов в целом, а все, что касается теплоснабжения и энергосбережения, финансируем через «Теплые кредиты» и добавляем свою часть. Если смотреть на статистику, Ровно вышел на первое место в стране по выдаче «Теплых кредитов».

Это дает эффект. Например, до утепления дома горожанин платил за отопление 70 грн за кв. м в месяц, а после проведения термосанации здания плата сократилась до 17 грн.

Самая большая беда — установка гражданами индивидуальных котлов в доме, который остался на центральной системе теплоснабжения. Эффективность системы централизованного отопления в таком доме приближается к нулю. Устанавливать котлы в таких домах запрещено, но суды принимают другие решения.

Основной магистральный путь — это сократить потребление тепловых ресурсов в Ровно. В городе работают две когенерационные установки. Приблизительно 60% тепла мы подаем с центральной ТЭЦ.

Как сделать правильный выбор?

Зачем городам нужна методика Датского энергетического агентства – инструмент оценки централизованного теплоснабжения (DHAT).

Выбор инструмента централизованного теплоснабжения

DHAT можно использовать для расчета эффективности модернизации системы централизованного теплоснабжения. Инструмент помогает ответить на следующие вопросы:

  1. Какое теплоснабжение выгоднее для горожан: централизованное или индивидуальное?
  2.  Каким будет экономический эффект от модернизации существующей энергосистемы?
  3. Можно ли создать в конкретном городе систему централизованного теплоснабжения?
  4. Какие технологии и топливо лучше использовать в централизованной системе теплоснабжения?
  5. Каким будет экологический эффект от развития системы централизованного теплоснабжения?

Инструмент позволяет определить, стоит ли дальше работать над существующим планом теплоснабжения города или выбрать новое направление. В том случае если централизованное отопление предпочтительнее для города, при помощи этого инструмента можно провести качественный анализ предварительного проекта модернизации. DHAT учитывает прогноз по стоимости топлива, выбросов и коэффициенты выбросов.

Политика большинства украинских муниципалитетов сегодня — пожаротушение, то есть решение срочных задач. Городским администрациям давно пора перейти к долгосрочному планированию. Это спокойнее и в перспективе — дешевле. У городов должна быть прописана перспектива развития на 20–30 лет вперед. Это позволит минимизировать количество возможных «пожаров».

Вследствие движения в сторону децентрализации, стабильность и эффективность городской системы теплоснабжения становится ответственностью самих муниципалитетов. Первопроходцам — тем, кто решит грамотно выстроить систему теплообеспечения в городе, — будет непросто, но именно реализация таких масштабных проектов покажет, кто в Украине действительно является лидером.

По материалам: www.liga.net