V prihodnosti se nas bo pol ogrevalo daljinsko

Dolgoročne napovedi o potrebah po energiji v globalnem merilu so si – ne glede na še neznane učinke pandemije – edine v tem, da bo povpraševanje raslo z rastjo prebivalstva, urbanizacijo in s tehnološkim napredkom, ki naše bivanje, mobilnost in celotno ekonomijo spreminja v pametno, avtonomno, digitalizirano.

Ker bi ponudba energije iz različnih virov temu težko sledila, je danes največji izziv racionalizirati rabo energije. Zgled so tudi primeri (Danska), ki kažejo, da z načrtno gradnjo sistemov daljinskega ogrevanja in vetrnih elektrarn lahko tudi ob naraščajočih BDP, številu prebivalstva in kakovosti življenja potreba po energiji – pada.

Po podatkih energetske stroke v Evropi in svetu za ogrevanje stanovanj, poslovnih prostorov, tovarn in podobno ter za pripravo tople sanitarne vode porabimo okoli 40 odstotkov energije. Promet, industrija in osvetljevanje so daleč manjši porabniki. Kako je mogoče doseči precejšnje prihranke v tem sektorju, kakšni so stanje in načrti Evrope, sveta in Slovenije ter kakšne rešitve ponuja industrija, smo se pogovarjali s strokovnjakom s tega področja dr. Miho Bobičem, vodjo poslovne enote daljinska energetika v podjetju Danfoss.

Večje je boljše

Miha Bobič je inženir z glavo in srcem, spomladi je postal novi predsednik pobude Inženirke in inženirji bomo!. Tako ni nič čudnega, če pred pomenkom »pripravi teren« za svoja razmišljanja in pojasnila. Najprej razčisti temeljno, klišejsko zmoto, zaradi katere »gredo lasje pokonci vsakemu strojnemu inženirju«. Energije – elektrike, svetlobe, toplote – ni mogoče porabiti, ampak jo lahko zgolj spremenimo iz ene oblike v drugo. Porabimo primarni energent, na primer premog, energijo pa uporabljamo ali rabimo. Za ogrevanje prostora elektriko pretvorimo v toploto, z njo ogrejemo prostor, s toploto, pobeglo skozi stene, malenkost ogrejemo okolico … Toplota se ne izgubi, le temperatura se zniža.

Naslednje Bobičevo pojasnilo nadgrajuje prvo in je pogoj za boljše razumevanje daljinskega ogrevanja. Za ogrevanje gre veliko energije, a je pri tem treba razločevati med daljinskim ogrevanjem in individualnimi načini (kotli, toplotne črpalke in podobno). Vetrnica pod Nanosom izkoristi od 20 do 30 odstotkov energije vetra in jo spremeni v elektriko. Nekaj se je še izgubi v distribuciji do uporabnika, tam pa lahko nanjo priključimo individualno toplotno črpalko in z njo ogrejemo hišo ali pa jo uporabimo v precej večji toplotni črpalki, ki je vir za daljinsko ogrevanje. Zaradi fizikalnih zakonitosti (izkoristki, izgube) bomo v prvem primeru iz enega kilovata elektrike dobili okoli tri kilovate toplote, v drugem pa štiri. Če primerjamo individualna kurišča in daljinsko ogrevanje, je zadnje za okoli 10 do 30 odstotkov bolj energijsko učinkovito kot individualne rešitve. Če bi torej ogrevali izključno z individualnimi kurišči, pravi Bobič, bi šlo za ogrevanje še za okoli 20 odstotkov več energije. Večje je načelno boljše.



»Cilj daljinskega ogrevanja je, da se elektrarne spremenijo v toplarne,« pojasni strokovnjak prvi korak k daljinskemu ogrevanju. »Večina slovenskih elektrarn je toplarn, ker imajo prigrajeno daljinsko ogrevanje. Zakaj? Ker imajo najboljše elektrarne izkoristek primarne energije okoli 35 odstotkov, če jim dodamo daljinsko ogrevanje, pa se izkoristek poveča na 85 odstotkov.«

Zelena transformacija

Evropska unija je v svojem načrtu zelenega prehoda poudarila predvsem daljinsko ogrevanje. Penetracija daljinskega ogrevanja v Evropi je zdaj povprečno le okoli desetodstotna, po načrtih naj bi se do leta 2030 povečala na 30, leta 2050 pa na 50 odstotkov. Danfoss je na področju daljinske energetike referenčni vir, saj ga je EU v svoji študiji o zeleni transformaciji navedla kot pionirja na področju daljinskega ogrevanja, kot tistega, ki dobavlja nove tehnologije. Na kar je Bobič posebej ponosen.

Danfoss je skupaj z največjim upravljavcem daljinskega ogrevanja na svetu, podjetjem Engie, financiral študijo, ki jo je izdelala danska univerza Aalborg University o tem, kakšen potencial ima daljinsko ogrevanje v Evropi. Ugotovitve so zelo optimistične: približno polovica ogrevanja se lahko preusmeri v daljinsko, rešitev za drugo polovico, namreč za redkeje poseljena ruralna območja, so toplotne črpalke ali geotermalna energija.

Nova študija, ki jo podjetje s Trate pripravlja v sodelovanju z mednarodno družbo za raziskave trga, pa analizira stanje in naložbene načrte na področju daljinskega ogrevanja po državah EU. Posamezne evropske države močno odstopajo od prej omenjenega povprečja, načrti najnaprednejših pa so skladni z načrti skupnosti kot celote. Daljinsko ogrevanje je najbolj razširjeno na Danskem, kjer dosega 75-odstotno penetracijo, precej pri vrhu je tudi Francija, medtem ko je na repu seznama Italija. Slovenija je trenutno v evropskem povprečju, natančneje, pri 12 odstotkih.

Drzni načrti

A kot pravi Bobič, tudi Danska želi še izboljšati ogrevalne sisteme, predvsem pa je pomembno, kako so se države (pri različnih startnih osnovah) lotile načrtovanja sprememb. V Nemčiji, ki ima le nekoliko večjo penetracijo od Slovenije, so izračunali, da bi morali do leta 2030 investirati 33 milijard evrov v energetsko prenovo stavb in prenovo sistemov daljinskega ogrevanja ter gradnjo novih, da bi delež daljinskega ogrevanja povečali na 30 odstotkov. Pohiteli naj bi zato, ker po odločitvi tamkajšnjega ustavnega sodišča sedanja generacija ne sme prevaliti okoljskih problemov na prihodnje.

Podoben terminski načrt ima Anglija, kjer so razpisali 350 milijonov funtov državnih subvencij k zasebnim investicijam, pri čemer država prispeva tretjino. »Pred nekaj leti tam daljinskega ogrevanja ni bilo, zdaj so že pri petih odstotkih. Kot podjetje smo šli v zgornji dom parlamenta, pojasnili možnosti, nato so v pol leta pripravili shemo, po kateri nameravajo do leta 2030 doseči 30 odstotkov.«

Nizozemska se je skoraj v celoti ogrevala na plin, v prihodnosti bo ta vir povsem zamenjala. Podobno je v Franciji in na Danskem, kjer zamenjujejo plin z velikimi toplotnimi črpalkami, ki jih žene predvsem vetrna energija. Pomagajo si z velikimi sezonskimi zalogovniki in sektorsko integracijo.

Slovenija, kjer se dobra desetina stavb ogreva na daljavo, težko izkorišča vetrno energijo, ker jo je premalo in je zelo nestabilna ali ekstremna. Primernejši sta sončna in geotermalna energija. Po Bobičevem mnenju bi lahko kombinirali tri stvari: proizvodnjo elektrike iz sonca, distribucijo toplote in shranjevanje toplote in dodali geotermalno energijo ter sežiganje primernih odpadkov.

Daljinsko hlajenje

Trši oreh kot gradnja daljinskega ogrevanja je daljinsko hlajenje. Sogovornik razlaga, da so vse hiše v Evropi narejene za ogrevanje. V naselje, ki ima individualne kotle, je razmeroma preprosto pripeljati daljinsko ogrevanje, le kotle zamenjamo s toplotnimi podpostajami.

»Če pripelješ do hiše daljinsko hlajenje, pa nastane problem, ker stavba ni pripravljena za hlajenje. Ne moreš preprosto spustiti mrzle vode v radiatorje, saj se bo na njih nabiral kondenzat iz zračne vlage. Tudi rešitev, kakršna je razširjena na Nizozemskem, namreč talno hlajenje, ni optimalna; do kolen te zebe, nad njimi je vroče. Največja težava so stare stavbe, kakršnih je v Evropi od 70 do 80 odstotkov. Stavbo je torej treba popolnoma renovirati, predvideti dodatne inštalacije. Laže je sicer vgraditi klasično klimatsko napravo, a je ta z energetskega stališča slaba rešitev.« Po mnenju strokovnjaka bo daljinsko hlajenje prišlo v poštev predvsem pri novih stavbah.

Starost in stanje stavb je zelo pomembno tako pri hlajenju kot pri ogrevanju stavb; skupaj s povečevanjem penetracije daljinskega ogrevanja bo treba načrtovati tudi prenovo ovojev stavb. Tako bo notranji ogrevalni sistem potreboval ne več 70, ampak 50 stopinj – četrto generacijo daljinskega ogrevanja.

Trije svetovni trendi

Prav to, torej prehod na četrto generacijo v daljinskem ogrevanju, je eden od svetovnih trendov v zeleni transformaciji. To pomeni, da ima dovedena voda nizko (65 do 50 stopinj Celzija) ali ultra nizko (55 do 45 stopinj) temperaturo. Vrednosti navzdol so omejene s širjenjem bakterij v sistemih tople sanitarne vode.

Drugi veliki trend je tako imenovana sektorska integracija. To je povezava med prometom ter distribucijo električne in toplotne energije. Energija iz obnovljivih virov ni časovno usklajena z njeno rabo, zato je treba presežke shranjevati. Za to obstaja več možnosti, od katerih pa je, kot pojasni sogovornik, najoptimalnejša sektorska integracija. »Lahko razdvojiš proizvodnjo in distribucijo energije, spremeniš energijo v toploto in jo shraniš za takrat, ko jo boš potreboval. Hramba toplote je stokrat cenejša od hrambe elektrike. Druga smer pa je proizvodnja vodika z elektrolizo, kar je čista proizvodnja.«

Tretji trend je trgovanje s CO₂; tudi na Kitajskem je sredi julija zaživela največja shema za trgovanje z izpusti CO₂, razmišljajo pa tudi o tem, da bi elektrarne spremenili v toplarne in zmanjšali izpuste.

Inovativne rešitve

In kakšna je pri vsem tem vloga Danfossa Trata? Še pred petimi, šestimi leti je bil zgolj ponudnik komponent. Bobič je ob prevzemu funkcije razvoja poslovanja zaznal, da bi to čez leta lahko podjetje pahnilo v težave, zato so se usmerili v vertikalno integracijo. »Na željo stranke lahko damo v naprave toplotne podpostaje. Smo edini proizvajalec toplotnih podpostaj, ki vgrajuje vse svoje elemente, razen črpalk. Dodali smo programsko opremo, ki omogoča daljinski nadzor teh naprav, na vrhu pa je programska oprema, ki omogoča optimizacijo.« S svojo popolno vertikalno integracijo je Danfoss brez konkurence na trgu, v vsakem segmentu ima drug nabor konkurentov.

»V Danfossu razumemo, kaj se dogaja v stavbi, zato lahko optimiramo rabo energije, razumemo, kaj se dogaja v omrežju, vemo, kakšne so tlačne in temperaturne razmere v omrežju, zato lahko optimiramo omrežje in na podlagi tega optimiramo tudi vire,« opisuje Bobič bistvo njihovih rešitev, imenovanih »end-to-end«.
​
Pod črto: Energija, ki jo za ogrevanje porabijo stavbe v Evropi, se po mnenju Mihe Bobiča lahko zmanjša na polovico. Dodatno pa bi za ta namen lahko uporabili tudi velike količine odpadne toplote iz industrije.