Ogrevanje stavb je danes eden izmed največjih onesnaževalcev, ki znatno prispeva k deležu toplogrednih izpustov. Ogrevanje in hlajenje stavb poleg tega porabita kar polovico energije proizvedene v Evropski uniji. Okoljevarstvenega in ekonomskega izziva se mesta lotevajo tudi z vzpostavitvijo pametnih sistemov daljinskega ogrevanja. Preberite, zakaj.
V mestih in urbanih središčih, kjer ogrevanje stavb še vedno prispeva k precejšnjemu deležu izpustov ogljikovega dioksida, strategija Evropske komisije zajeta v t.i. “Zimski paket” predvideva porast ogrevanja zgradb s priključitvijo na sisteme daljinskih ogrevanj. Trendi in usmeritve pa narekujejo vrsto ukrepov v obstoječih in novih sistemih daljinskega ogrevanja, ki bodo doprinesli k čistejšemu okolju in prijaznejši oskrbi, kar pa dandanes brez pomoči digitalizacije skorajda ni moč doseči.
Ogrevanje in hlajenje stavb porabita kar polovico energije proizvedene v Evropski uniji (EU), velik del te energije pa je izgubljen. Vsak sektor, ki porablja energijo za ogrevanje in hlajenje, ima velik potencial za znižanje stroškov proizvodnih virov, povečevanje učinkovitosti in prehod na obnovljive vire energije (OVE). Evropska komisija je tako leta 2016 sprejela sveženj ukrepov “Čista energija za vse Evropejce”, bolj znan pod imenom “Zimski paket”, s katerimi je, spoštujoč Pariški sporazum o zavezah nižanja ogljičnega odtisa, podala usmeritve za nadaljnjo energetsko tranzicijo v čistejše in dostopnejše energetske sisteme.
Daljinsko ogrevanje je način ogrevanja, pri katerem toploto prenašamo od centralnega vira k porabnikom po cevnem omrežju.
Poleg zmanjševanja rabe toplotne energije v stavbah, ki jo dosežemo z izboljšavami toplotnega ovoja, tehnološkimi ukrepi energetske prenove ter menjavo stavbnega pohištva, narekujejo usmeritve iz Zimskega paketa vrsto ukrepov v pametne, učinkovite in trajnostne sisteme ogrevanja in hlajenja, kot tudi, da morajo postati sistemi daljinskega ogrevanja ključni vir ogrevanja v mestih. Poleg tega naj se uvedejo nacionalni energetski in podnebni načrti za spodbujanje naložb v sektorju ter najmanj 32 odstotkov obnovljivih virov energije in energetska učinkovitost vsaj 32,5 odstotka do leta 2030.
V Sloveniji Energetski zakon (EZ-1) sistemom daljinskega ogrevanja obenem nalaga, da je do leta 2020 na letnem nivoju zagotovljena toplota iz vsaj enega od naslednjih virov:
- Vsaj 50 % toplote proizvedene iz obnovljivih virov energije
- Vsaj 50 % odvečne toplote
- Vsaj 75 % toplote iz soproizvodnje ali
- Vsaj 75 % kombinacije toplote iz prvih treh alinej.
Trendi in ovire razvoja omrežij daljinskih ogrevanj
Razvoj sistemov nove generacije daljinskega ogrevanja se odvija v smeri čim večje izrabe odvečne toplote in obnovljivih virov energije (OVE) ter zniževanja temperature sistemske vode, pojasnjuje predsednik Slovenskega združenja za energetiko (SZE) prof. Alojz Poredoš. “S tem bomo lahko zajeli večje količine nizkotemperaturne toplote za posredno izrabo preko daljinskega ogrevanja. Tudi toploto na relativno nizkem temperaturnem nivoju je možno izrabiti preko sistema daljinskega ogrevanja na način, da dvignemo temperaturo na potreben nivo tako, da dodamo le majhen del energije. V ta namen je uporaba toplotnih črpalk ena od najboljših rešitev.”
Eden od glavnih ciljev energetske prihodnosti pa je tudi učinkovita raba energije (URE) oziroma zmanjšanje rabe primarne energije, tudi iz obnovljivih virov energije (OVE). K temu lahko po sogovornikovih besedah veliko prispevajo sistemi sočasne proizvodnje električne energije in toplote (SPTE). “Ti so lahko učinkoviti samo v kombinaciji s sistemi daljinskega ogrevanja, ki omogočajo, da toploto kot vzporedni produkt dovedemo do končnega uporabnika.” Daljinsko ogrevanje prav tako nudi bistveno večjo zanesljivost oskrbe, večjo energetsko učinkovitost in manjše emisije v primerjavi z individualnimi kurilnimi napravami. “Vse to so trdni cilji naše energetske prihodnosti,” meni sogovornik.
A na poti večjega razmaha in hitrejšega razvoja daljinskega ogrevanja stoji več ovir.
“Na eni strani so ovire tehnične in ekonomske narave, kot je na primer nezadostna gostota odjema. Zaradi redke poseljenosti je investicija v omrežje na enoto prodane energije relativno visoka in posledično vračilna doba dolga. V takšnem primeru je rešitev v več manjših sistemih, kot je to trend v svetu v smeri decentralizirane energetske oskrbe. Na drugi strani imamo ovire sociološke narave. Uporabniki toplote niso dovolj seznanjeni s prednostmi daljinskega ogrevanja v primerjavi z individualnimi napravami. Večina uporabnikov gleda kratkoročne učinke in se bojijo vezati z dolgoročnimi pogodbami, poleg tega pa želijo biti neodvisni. Pri tem pa pozabljajo, da je zanesljivost oskrbe s toploto iz daljinskega ogrevanja bistveno višja kot pa iz njihovih individualnih naprav,« pojasnjuje prof. Poredoš.
Kako preprečiti toplotne izgube?
Toplotne izgube daljinskega ogrevanja so odvisne predvsem od dveh glavnih dejavnikov: režima obratovanja (temperature sistemske vode) in stanja, predvsem starosti cevnega omrežja, pojasnjuje prof. Poredoš. Glede na prvi dejavnik lahko vplivamo na zmanjšanje toplotnih izgub z znižanjem temperature sistemske vode. “Ta je odvisna od zahtev končnih uporabnikov toplote. V zadnjem času so zgradbe grajene z nizko temperaturnimi sistemi ogrevanja in s tem se lahko tudi temperatura sistemske vode močno zniža. Večina sedanjih sistemov daljinskega ogrevanja t.i. III. generacije še vedno obratuje pri temperaturah sistemske vode okrog 90-100 °C. Pojavljajo pa se že novi sistemi IV. generacije, ki oskrbujejo nizkotemperaturne porabnike toplote na nivoju 50-60 °C. Pri tem so toplotne izgube bistveno manjše kot pri sistemih III. generacije."
Drugi pomemben dejavnik pa zajema stanje izolacije in cevnih spojev omrežja, tako Poredoš. “S starostjo cevne mreže se izolativnost materialov ovoja cevi in tesnost spojev cevi slabša. Najnižje toplotne izgube so pri novo zgrajeni cevni mreži in te se lahko povečujejo tudi zaradi izrednih dogodkov, kot so poplave, zemeljski premiki ali poškodbe zaradi različnih drugih vzrokov. Vsak upravljavec sistema daljinskega ogrevanja mora na osnovi tehnično-ekonomske analize presoditi, kdaj je pravi čas za sanacijo cevnega omrežja.”
Dodaja, da za cevna omrežja, ki so vkopana v zemljo, velja, da so toplotne izgube čez celo leto skoraj enake, če je temperatura sistemske vode približno enaka. “Pri tem so relativne toplotne izgube (delež izgub dobavljene toplote) v poletnem času bistveno večje kot v zimskem, če sistem obratuje samo za oskrbo toplote za pripravo sanitarne vode.”
Oskrba s toploto za ogrevanje sodi med pomemben segment Petrolove celovite oskrbe z energenti. Zagotavljamo jo preko skupnih kotlovnic, sistemov daljinskega ogrevanja in sistemov za soproizvodnjo toplotne in električne energije.
Pomembnost učinkovitega delovanja sistemov daljinskih ogrevanj
Oskrba s toploto za ogrevanje sodi med pomemben segment Petrolove celovite oskrbe z energenti. Zagotavljamo jo preko skupnih kotlovnic, sistemov daljinskega ogrevanja in sistemov za soproizvodnjo toplotne in električne energije. Viri ogrevanja pri tem so lahko različni, tudi kombinirani. Poleg tople vode tako pride v poštev še zemeljski plin, utekočinjen naftni plin, elektrika, lesna biomasa, kot tudi geotermija oz. toplotne črpalke.
Med prednosti daljinskega ogrevanja sodijo med drugim nižji stroški oskrbe z energijo – stroški ogrevanja so določeni s tarifnim sistemom in potrjeni s koncesijsko pogodbo – obenem je priključitev na sistem daljinskega ogrevanja enostavna, brez vlaganj v obnovo zastarelih ogrevalnih naprav in toplovodnega omrežja. Poleg tega je prevzem toplote zagotovljen na pragu objekta in merjen preko merilnika toplote, vgrajenega na toplotni postaji; toplotna postaja pa zagotavlja možnost prilagajanja lastnim toplotnim potrebam.
Z razvojem novih tehnologij, vse večjim številom povezanih naprav ter potrebami prebivalcev v urbanih središčih po dostopnem in čistem ogrevanju, se izrazito povečuje tudi trend razvoja digitalnih in pametnih omrežij daljinskega ogrevanja. Z optimalnimi rešitvami urejamo celovit proces sistema daljinskega ogrevanja – proizvodnjo, distribucijo in odjem toplote – ali pa njegov posamezni del, da bi za upravljavca dosegli kratkoročno, srednjeročno ali dolgoročno najboljše mogoče rezultate pri ceni proizvedene toplote, okoljski obremenitvi in enotnem nadzoru nad delovanjem sistema.
V Petrolu tako upravljamo z 29 sistemi daljinskih ogrevanj v Sloveniji, kjer gre v 20 primerih za javno-zasebno partnerstvo na podlagi podeljene koncesije, pri 7 za lastniški sistem in pri 2 za tržno dejavnost.
V Petrolu upravljamo z 29 sistemi daljinskih ogrevanj v Sloveniji.
Proizvodnja toplote
S storitvami DISPro (Digital Intelligent Smart Production) optimiziramo investicijska vlaganja in obratovalne stroške na področju proizvodnje toplotne in električne energije, od načrtovanja popolnoma novih proizvodnih virov do implementacije ukrepov za izboljšavo obstoječih proizvodnih virov in proizvodnje elektrike. Učinkovito kombiniramo različne vire toplotne energije (tradicionalne in obnovljive vire energije), glede na razpoložljivost in tržne razmere.
Distribucija toplote
Storitve DISNet (Digital Intelligent Smart Networks) so celovite rešitve na področju distribucije toplotne energije, s katerimi optimiziramo investicijska vlaganja in obratovalne stroške ter prispevamo k zmanjševanju toplotnih izgub. DISNet omogoča projektiranje novega distribucijskega omrežja, analizo in predlog investicijskih naložb v obstoječem distribucijskem omrežju ter stalno spremljanje delovanja sistema z analizo scenarijev za uravnoteženje pretoka in tlaka.
Odjem toplote
Petrolove storitve DISCo (Digital Intelligent Smart Consumers) so celovite rešitve na področju prenosa in porabe toplote. Storitve DISCo zagotavljajo optimalne rešitve na področju porabe toplotne energije, pri čemer upoštevajo vse značilnosti celotnega sistema daljinskega ogrevanja. Z zmanjševanjem rabe energije na račun energetske učinkovitosti se zmanjšuje tudi odjem toplotne energije iz omrežja, kar predstavlja za upravljavce daljinskih ogrevanj svojevrsten izziv. Tako je učinkovito delovanje upravljavcev sistemov daljinskih ogrevanj na strani odjema toplotne energije vedno bolj pomembno, saj razvijajo sočasne ukrepe, ki po eni strani upoštevajo predvidene potrebe po toploti, po drugi pa zagotavljajo kvalitetno in cenovno dostopne storitve.
Novi sistemi daljinskega ogrevanja in optimizacija obstoječih sistemov
Posebnosti lokalnega trga primarne energije, zakonodajni predpisi in dostopnost obnovljivih virov energije narekujejo ali zasnovati nov sistem daljinskega ogrevanja ali pa razvijati obstoječega. Za mesta ali upravljavce sistemov daljinskih ogrevanj je to še posebej pomembna tema, saj morajo nenehoma skrbeti za trajnostno delovanje ob zagotavljanju toplotnega udobja in ugodne cene toplote za končne odjemalce.
V Petrolu z ekspertnimi storitvami, ki jih opravljamo v več kot 40 sistemih daljinskih ogrevanj v regiji (skupaj 15,5 GW optimizirane toplotne moči) že vrsto let dokazujemo, da znamo sistemom daljinskih ogrevanj pomagati k pametnemu in inteligentnemu razvoju.
Z optimalnimi rešitvami DISSy (Digital Intelligent Smart Systems) urejamo celovit proces, tako za nove kot obstoječe sisteme daljinskega ogrevanja, ali pa njegov posamezni del, in zajemajo prehod sistemov v:
kjer upoštevamo in analiziramo vse vidike delovanja sistema daljinskih ogrevanj.
Za gospodarno načrtovanje, učinkovit nadzor in upravljanje sistemov daljinskega ogrevanja pa uporabljamo sodobno informacijsko rešitev oziroma tehnološko platformo Tango. S pomočjo sistema Tango za zajem in obdelavo poslovnih podatkov na enem mestu zbiramo in obdelujemo vse tehnične poslovne informacije, ki optimizirajo poslovne procese, zagotavljajo poslovno inteligenco ter nudijo možnost najnaprednejših orodij za umetno inteligenco. Platforma Tango omogoča oddaljen nadzor in agregacijo podatkov ter vzpostavitev ključnih kazalnikov učinkovitosti. S pomočjo naprednih algoritmov spremlja procese, zaznava nepravilnosti v delovanju ter jih s pomočjo optimizacijskih algoritmov ekonomično optimizira.
Tuji primeri dobri prakse s Petrolovimi rešitvami
Bolzano, Italija
Italijanski Bolzano je s Petrolom sklenil pogodbo za tehnično-ekonomsko optimiziranje celotnega sistema daljinskega ogrevanja v mestu. “Dosegli smo 5-odstotno znižanje izgub na distribucijskemu sistemu daljinskega ogrevanja ter za 1 do 1,5 % nižjo rabo primarnega energenta.”
Beograd, Srbija
Javno komunalno podjetje Beograjske elektrarne ogreva 330.000 končnih odjemalcev. “Petrolovi strokovnjaki jim pomagamo pri optimiziranju investicijskih vlaganj, skrbimo pa tudi za nenehno optimiziranje obratovalnih stroškov s pomočjo rabe ekspertnega nadzornega orodja. Pripomoremo k zagotavljanju več kot 17.000 MWh letnega prihranka proizvedene toplote, kar predstavlja skoraj 800.000 € prihranka pri rabi primarnega energenta in več kot 2.400 ton CO2 manj - enakovredno izpustom 3.030 avtomobilov.”
Sofija, Bolgarija
Toplifikacia Sofia EAD je drugi največji sistem daljinskega ogrevanja v Evropi, na katerem je bila izvedena implementacija termo hidravličnega modela kot osnova za optimizacijo investicijskih stroškov. “V Toplofikacia Sofia EAD upravljamo z najstarejšim distribucijskim omrežjem v Bolgariji. Gre za drugi največji sistem daljinskega ogrevanja v Evropi s 4.300 MW izhodne moči. Digitalizacija omrežja nam je prinesla vrsto izboljšav, zato smo resnično zadovoljni, da smo se odločili za sodelovanje s Petrolom,” pravi Sašo Petrov Čakalski, glavni direktor.