Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych....
Transcript of Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych....
![Page 1: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/1.jpg)
Ewolucja systemów ciepłowniczych
Retrospekcja
![Page 2: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/2.jpg)
Ciepłownictwo - idea• Wykorzystanie lokalnych zasobów paliwa lub ciepła, które
w innym przypadku zostałyby zmarnowane, w celu zaspokojenia zapotrzebowania lokalnych klientów na ogrzewanie, poprzez zastosowanie sieci dystrybucji ciepła
• Tradycyjne, zasoby nadmiaru ciepła powstają w procesach kogeneracyjnych, jako ciepło odpadowe, czy w procesach przemysłowych
• Specyfika polska – akcent na „zasoby paliwa”, stąd ciepłownie
![Page 3: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/3.jpg)
• W ostatnich dziesięcioleciach do globalnych systemów ciepłowniczych wprowadzono część odnawialnego ciepła ze źródeł geotermalnych, kolektorów słonecznych (PV) i z biomasy. Połączenie systemów odzysku ciepła i ciepła odnawialnego stanowi obecnie główny cel systemów ciepłowniczych.
![Page 4: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/4.jpg)
DH - charakterystyka• Podstawowa zaleta - niższe koszty ogrzewania, gdy
międzynarodowe ceny paliw są wysokie, • Niższe skutki dla środowiska lub klimatu są wyceniane przez
internalizację kosztów szkód zewnętrznych do krajowych podatków lub opłat.
• Koszty dystrybucji ciepła są niskie w gęstych obszarach miejskich o skoncentrowanym zapotrzebowaniu na ciepło.
• Podstawowa wada – niższa konkurencyjność przy niskich międzynarodowych cenach paliw
• Wysokie koszty dystrybucji na obszarach podmiejskich i wiejskich o mniejszym zapotrzebowaniu na ciepło.
![Page 5: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/5.jpg)
Historia – wyjaśnia i pozwala zrozumieć• Średniowieczny pionierski system istniał w Chaude-Aigues we
Francji już w 1334 r. i dystrybuując gorącą wodę ze źródła geotermalnego do niektórych budynków we wsi
• Lockport i Nowy Jork w latach 70. i 80. XIX wieku• Pierwsze europejskie systemy komercyjne - w Niemczech w
latach 20. XX wieku.• Planowane gospodarki Związku Sowieckiego i Chin wprowadziły
ogrzewanie miejskie odpowiednio w latach 30. i 50. XX wieku.• Obecnie największe DH: Moskwa, Petersburg, Pekin, Nowy Jork,
Kijów, Seul, Warszawa, Berlin, Hamburg, Helsinki, Sztokholm, Kopenhaga, Paryż, Praga, Sofia, Bukareszt, Wiedeń i Mediolan
![Page 6: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/6.jpg)
Dostawy ciepła w różnych regionach i krajach w 2014 r. w odniesieniu do kategorii użytkowników
![Page 7: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/7.jpg)
Szacunkowe proporcje całkowitego zużycia ciepła w budynkach mieszkalnych i usługowych na świecie i w obecnej Unii Europejskiej w 2014 r.
Ciepło oznacza komercyjne dostawy ciepła (ogrzewanie miejskie)
Wykorzystanie lokalnego ogrzewania w budynkach jest nadal średnio niskie. Jednak wysokie wskaźniki wykonania wynoszące około 50% i więcej występują w Islandii, Danii, Szwecji, Finlandii, Estonii, Łotwie, Litwie, Polsce, Rosji i północnych Chinach.
![Page 8: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/8.jpg)
Całkowite zaopatrzenie w ciepło w Unii Europejskiej jest prawie stałe od 1990 r.
Wniosek jest taki, że międzynarodowy sektor ciepłowniczy ma raczej stabilne dostawy ciepła.
![Page 9: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/9.jpg)
• Na arenie międzynarodowej wykorzystanie elektrociepłowni było najsilniejszym argumentem za wprowadzeniem systemów ciepłowniczych. W ten sposób nieuniknione straty ciepła z elektrowni cieplnych można poddać recyklingowi do innych celów cieplnych. Mówiąc prosto, ciepło należy wykorzystać dwukrotnie
• Można również zastosować małe elektrociepłownie
• Nie są one tak wydajne jak duże elektrociepłownie, ale nie wymagają rozbudowanych sieci dystrybucji ciepła.
![Page 10: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/10.jpg)
Umiejscowienie DH funkcjonujących w Polsce.
Szanse zmian i ich kierunek.
![Page 11: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/11.jpg)
Z czego wyszły DH• Para była nośnikiem ciepła w pierwszej generacji, podczas gdy woda była nośnikiem ciepła w następnych
generacjach.• Większość systemów pierwszej generacji zamieniono na systemy
– wodne lub – zamknięto,
• Para wodna jest obecnie uważana za nieefektywny nośnik ciepła • straty ciepła • Koszty utrzymania.
Jednak para jest nadal wykorzystywana jako nośnik ciepła w systemie Manhattan w Nowym Jorku i systemie centralnym w Paryżu.
• Druga generacja – lata dwudziestych XX wieku, – niemieccy inżynierowie zidentyfikowali wodę jako bardziej wydajny nośnik ciepła. – uważana za najlepszą dostępną technologię aż do lat 70. XX wieku, kiedy inżynierowie duńscy, szwedzcy i fińscy
zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych.
• Rozwój DH wymusiła trzecią generację– technologia z prefabrykowanymi rurami i podstacjami wraz z niższymi temperaturami dystrybucji.
![Page 12: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/12.jpg)
Kierunek przemian• Wszystkie te trzy generacje opierały się na wykorzystaniu paliw kopalnych, a połączony budynek miał
wysokie zapotrzebowanie na ciepło.• Ogólne zmiany i oczekiwanie mniejszej emisji kopalnego dwutlenku węgla wymaga ulepszonej generacji.• Ten nowy system energetyczny będzie miał inne warunki dostaw i użytkowania z
– bardziej zmiennymi odnawialnymi źródłami energii, – mniejszą liczbą elektrowni cieplnych – budynkami klientów o niższym zapotrzebowaniu na ciepło.
• Główną cechą czwartej generacji jest to, że ciepło będzie rozprowadzane w niższych temperaturach niż stosowane w trzeciej generacji.
• Obecne systemy ciepłownicze stosują technologie drugiej i trzeciej generacji z szeroką gamą stosowanych poziomów temperatur.
• Całkowitą długość trasy rurociągów dystrybucyjnych można oszacować na około 600 000 km na świecie i około 200 000 km w Unii Europejskiej.
• Różne stosowane– poziomy temperatur, – standardy izolacji– liniowe gęstości ciepła (sprzedaż ciepła na długość trasy)
powodują nieuniknione straty w dystrybucji ciepła między 5 a 35%.
![Page 13: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/13.jpg)
Działanie• W Europie większość klientów jest podłączona za pomocą węzłów
ciepłowniczych do pierwotnych sieci dystrybucyjnych dostarczających ciepło o tej samej temperaturze zasilania wszystkim klientom.
• Jednak sieci wtórne o niższych temperaturach dystrybucji są czasami podłączone do sieci pierwotnej przez podstację grupową. Te sieci wtórne są bardziej powszechne w Rosji i Chinach.
• Funkcjonowanie systemu jest ostatecznie oparte na tym, że ciepło jest rozprowadzane przez iloczyn przepływu i różnicy temperatur między rurami zasilającymi i powrotnymi.
• Układy sterowania zapotrzebowaniem i przepływem ciepła znajdują się w każdym systemie grzewczym i podstacji (węźle) klienta, a dostawca ciepła odpowiada za scentralizowane systemy kontroli różnicy ciśnień i temperatury zasilania.
![Page 14: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/14.jpg)
Wymienniki ciepła jako standard• Zastosowanie wymienników ciepła jest
motywowane jako oddzielenie odpowiedzialności, a także separację ciśnienia w sieciach o znacznych wahaniach wysokości.
• Wymienniki ciepła zapewniają jednak nieco wyższe poziomy temperatury w sieci, aby zapewnić różnicę temperatur w celu uzyskania wymiany ciepła w wymiennikach ciepła.
![Page 15: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/15.jpg)
Przyszłość• Przyszłe warunki dla ciepłownictwa wyglądać obiecująco, • Obecna technologia ciepłownictwa musi również zostać ulepszona –
konkurencja,• Obecna trzecia generacja DH została opracowana dla paliw kopalnych i
budynków o wysokich wymaganiach cieplnych,• Technologia następnej czwartej generacji musi uwzględniać inne cechy
charakterystyczne odnawialnych źródeł energii i budynków o niskim zapotrzebowaniu na ciepło,
• Nowe systemy należy budować zgodnie z tą nową technologią ciepłowniczą, a istniejące systemy należy przekształcić w nadchodzących dziesięcioleciach. Głównym wyzwaniem będzie zapewnienie ciepła o niskiej temperaturze w istniejących budynkach.
![Page 16: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/16.jpg)
Ciepłownictwo w Polsce • Definicja – nie mylić z ogrzewnictwem (choć celem jest ogrzewanie).
Tylko prawidłowe wersja umożliwia zrozumienie działania.
• Przykład – czy jest to prawda ?
Ciepłownictwo definiujemy szeroko – zarówno jako ciepłownictwo systemowe, obejmujące systemy ciepłownicze wraz z źródłami wytwarzania, jak i ciepłownictwo niesystemowe, czyli indywidualne instalacje grzewcze w gospodarstwach domowych.
• Transformacja, przemiana parametrów.
![Page 17: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/17.jpg)
Ciepłownictwo w Polsce
![Page 18: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/18.jpg)
Nośniki energii – budynki mieszkalne
Stan obecny wpływa na przyszłośćok. 3,5 mln budynków (2015 r.)
![Page 19: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/19.jpg)
Nowe rozwiązania, ale budynki stare i nowe.Efektywność energetyczna zaczyna mieć znaczenie dopiero od lat 90tych XX w.
![Page 20: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/20.jpg)
Determinanty
4,6 mln osób, czyli 12% mieszkańców Polski, jest ubogich energetycznie.
![Page 21: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/21.jpg)
Kogeneracja• duża• rozproszona
Tylko 66 % ciepłasystemowegopowstaje wkogeneracji
![Page 22: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/22.jpg)
Paliwa – trudność będąca źródłem
Podstawa polskiego ciepłownictwa: … uległby zmarnowaniu …
![Page 23: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/23.jpg)
Dotychczasowe wysiłki (inwestycje)• Ciepłownictwo skierowało wysiłki na ograniczenie emisji gazów
(SOx, NOx)• Nie było wymagań ograniczania CO2 – poniesione wydatki
(kredyty) nie odpowiadają aktualnym wymaganiom• Koszty emisji CO2 rosną • Nowe inwestycje ograniczające CO2 wymagają środków, a
zdolności (w tym zdolność kredytowa) są mocno ograniczone• Obecne zasady ustalania taryf nie dają możliwości gromadzenia
środków (a jeśli będzie taka możliwość, to oznacza wzrost cen dla odbiorców)
![Page 24: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/24.jpg)
Nowe uwarunkowania są zupełnie inne
• Sieci ciepłownicze wchodzą na nowe obszary
• Termomodernizacja obniża zapotrzebowanie
• Nowe budynkimają wysoką ochronę cieplną
![Page 25: Ewolucja systemów ciepłowniczych...zaczęli rozszerzać zastosowanie systemów ciepłowniczych. • Rozwój DH wymusiła trzecią generację – technologia z prefabrykowanymi rurami](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022011916/5fdf9af29647e45eff1c3f36/html5/thumbnails/25.jpg)
Ciepłownictwo a konkurencja• Ciepło z węgla staje się coraz mniej
konkurencyjna (Coronavirus, wojna cenowa 2020, rewolucja łupkowa 2017-2020)
• Produkcja ciepła nie daje zysku. Zyskownepozostaje dystrybucja i przesyłanie
• Przedsiębiorstwa ciepłownicze próbują zarabiać na dodatkowych usługach oraz na handlu emisjami CO2