Чем топить, если не углем, соляркой или газом?
Доля возобновляемых источников при производстве электроэнергии во всем мире растет. Пора переводить на СО2-нейтральные системы и отопление в жилых домах, считают эксперты.
Уголь, солярка и газ - главные ресурсы, с помощью которых человечество обогревает свое жилье. При их сжигании, подсчитали эксперты, в атмосферу выбрасывается примерно четверть всех парниковых газов, приводящих к изменению климата на планете.
Но сидеть во имя сохранения климата в холоде совсем не обязательно, указывает основатель Института пассивных домов (Passivhaus Institut) в Дармштадте профессор Вольфганг Файст (Wolfgang Feist): "Здания по всему миру можно отапливать и климатически нейтрально, если пользоваться возобновляемыми источниками энергии".
Изоляция домов дает большую экономию
Начать, однако, следует с энергетической модернизации жилого фонда с тем, чтобы не разбазаривать тепло. "Если строить новые дома с хорошей изоляцией и оснащать их современными системами вентиляции, - пояснил Файст в интервью DW, - то можно сэкономить от 80 до 90% необходимой им энергии, а энергетическая санация старых домов дает экономию в 75 - 80%".
Недостающие 10 - 20% энергии могут обеспечить ее возобновляемые источники. При этом в разных регионах мира они могут быть разными, но важнейшим источниками тепла в будущем профессор считает тепловые насосы, работающие на электричестве, вырабатываемом исключительно возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ).
Отдельные дома, по его мнению, имеет смысл отапливать древесным сырьем - пеллетами или опилками, но не целые городские кварталы или промышленные объекты. В таком случае расход биомассы стал бы чрезмерно большим.
Теплоцентрали, солнечные батареи и компьютеры
Франкфурт-на-Майне - банковская столица Германии - поставил перед собой цель стать к 2050 году СО2-нейтральным городом. При этом городские власти делают ставку на комбинацию различных технологий, рассказал DW Пауль Фай (Paul Fay) из энергетического отдела магистрата. Вместе с учеными Фай разработал стратегический план энергетической модернизации, включающий и строительство в городе пассивных жилых домов и административных зданий, и санацию старого жилого фонда.
Одну часть необходимой для отопления домов энергии будут вырабатывать установленные на крышах солнечные батареи, другая часть будет поступать централизованно - от теплоцентралей, сжигающих мусор и древесину, а также от вычислительных центров за счет тепла, которое вырабатывают компьютеры и которое пока никак не используется. Но самые большие перспективы, считают во Франкфурте-на-Майне, у тепловых насосов.
Как работает тепловой насос
Принцип работы теплового насоса примерно такой же, как у холодильника. В замкнутой многоступенчатой системе труб образуется тепло в компрессоре и холод в испарителе. При этом жидкий теплоноситель, циркулирующий внутри этой системы, извлекает тепловую энергию из окружающей среды - воздуха, недр земли или грунтовых вод, а насос отапливает ей дом.
Самому насосу тоже нужна энергия - электрическая, а сколько - зависит от источника получения тепла. Марек Миара (Marek Miara) из Института солнечно-энергетических систем Общества имени Фраунгофера (Fraunhofer ISE) сравнил 60 различных систем с тепловыми насосами, установленных в немецких домах старой застройки и пришел к такому результату: "Тепловые насосы, использующие в качестве источника тепла воздух, потребляют в среднем один киловатт-час электроэнергии для выработки трех киловатт-часов тепловой энергии. А тепловые насосы, использующие в качестве источника тепла недра земли или грунтовые воды, вырабатывают в среднем в 3,9 раза тепла больше". КПД тепловых насосов в новостройках еще выше.
Как ускорить внедрение СО2-нейтрального отопления?
В сценариях перехода на СО2-нейтральное теплоснабжение именно тепловым насосам отводится центральное значение. Ими уже сейчас в разных странах мира все чаще стали заменять котлы, работающие на углеводородном сырье - солярке, газе, угле.
Томас Новак из Европейской ассоциации производителей тепловых насосов (European Heat Pump Association (EHPA) называет этот тренд очень позитивным, предвкушает "создание массового рынка и наступление "золотого века" тепловых насосов". По данным этой организациив 2018 году в мире было куплено 18 млн тепловых насосов, в том числе 1,3 млн - в Европе. Каждый год, указывает ассоциация, мировой рынок таких систем отопления увеличивается на 10%
В Европе особенно много тепловых насосов устанавливают в странах Скандинавии, где уже сейчас на СО2-нейтральные источники - воду и ветер - приходится львиная доля энергогенерации.
По подсчетам Fraunhofer ISE, в Швеции, например, эмиссия углекислого газа в результате использования таких насосов на 90% ниже, чем при газовом отоплении. В среднем по странам ЕС их климатический эффект не столь высок - 60%, а в Германии и того меньше - только 30%. Но экологичность таких систем отопления будет неуклонно расти по мере увеличения доли ВИЭ в общем производстве электроэнергии, которая уже сейчас превысила в Германии 40%, а к 2030 году, в соответствие с планом немецкого правительства, достигнет не менее 65%.
Ускорить внедрение тепловых насосов могли бы политики. "Что нам сейчас нужно, так это запрет на установку новых отопительных котлов, работающих на солярке, они наносят климату особенно большой ущерб, - говорит Николас Бессер (Nicolas Besser) из немецкой экологической организации Deutsche Umwelthilfe (DUH). - Газовое отопление наносит окружающей среде чуть меньше вреда, но и оно способствует потеплению климата. Поэтому и установку газовых котлов следует запретить не позднее 2025 года".
