O przeprowadzenie modernizacji ciepłownictwa systemowego nikt nie pyta dziś „czy”, ale „jak” to zrobić. To konieczność. Podstawowym źródłem energii w polskim ciepłownictwie systemowym pozostaje wciąż węgiel kamienny. W 2020 r. przedsiębiorstwa ciepłownicze w około 70% spalały węgiel, a pozostałe spalały gaz ziemny, olej opałowy, drewno, odpady komunalne i inne. Ciepłowni wykorzystujących bezemisyjne odnawialne źródła energii nie ma niemalże wcale.

Eksperci alarmują, że powodem, dla którego należy odejść od spalania paliw kopalnych, jest nie tylko poprawa jakości powietrza w Polsce, ale również gwałtowny wzrost cen ciepła i energii elektrycznej oraz uniezależnienie się od dostaw paliw z zagranicy.

W ostatnich miesiącach obserwujemy drastyczny wzrost cen ciepła systemowego; ceny ciepła wzrastają głównie z powodu wzrastających cen węgla, gazu i drewna, podyktowanych sytuacją geopolityczną. Węgiel jest niemal 5-krotnie droższy niż na początku 2022 roku, podobnie wzrosły ceny gazu ziemnego i drewna. Szacuje się, że związane z tym podwyżki cen ciepła będą wahać się od kilkudziesięciu do kilkuset procent. Przedsiębiorstwa ciepłownicze są ponadto zobowiązane do sprostania wymaganiom unijnej dyrektywy o efektywności energetycznej, która wprowadza definicję „efektywnych systemów ciepłowniczych (chłodniczych)” i zaleca stworzenie warunków dla rozwoju tych systemów. Tymczasem według opracowań Izby Gospodarczej Ciepłownictwa Polskiego, istniejące systemy ciepłownicze w Polsce w 83% nie spełniają tych wymagań i muszą dostosować się do nowych zasad, aby mogły korzystać z finansowania unijnego.

Jak to zrobić? Ciepłownia i elektrociepłownia przyszłości

Uruchomione w 2020 r. bliźniacze przedsięwzięcia NCBR „Ciepłownia Przyszłości, czyli system ciepłowniczy z OZE” oraz „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym” mają na celu przeprowadzenie modernizacji ciepłowni konwencjonalnej: węglowej/gazowej/biomasowej do ciepłowni wykorzystującej w produkcji energii nawet 95% odnawialnych źródeł energii (bez spalania biomasy). Ich realizacja stała się możliwa dzięki wsparciu Funduszy Europejskich w ramach Programu Inteligentny Rozwój.

W pierwszym etapie wykonawcy biorący udział w obu projektach opracowali autorską koncepcję modernizacji wybranego przez siebie systemu ciepłowniczego znajdującego się w Polsce. Następnie dopracowali ją i zweryfikowali, wykorzystując profesjonalne oprogramowanie do modelowania matematycznego systemów ciepłowniczych.

– Przedstawione przez uczestników projektów symulacje komputerowe wykazały, że dekarbonizacja ciepłownictwa oparta na odnawialnych źródłach energii oraz osiągnięcie neutralności klimatycznej to cele możliwe do zrealizowania przez Polskę. Oczywiście jest to proces, ale sądzę, że branża włączy się w światowy wyścig technologiczny – mówi dr Paweł Kuch, p.o. dyrektor Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.

Zwycięskie koncepcje

Demonstrator technologii najlepszego rozwiązania opracowanego w ramach przedsięwzięcia „Ciepłownia Przyszłości, czyli system ciepłowniczy z OZE” zostanie wykonany w Lidzbarku Warmińskim przez przedsiębiorstwo Euros Energy Sp. z o.o. Udział OZE w tej instalacji przekroczy 90%. Koncepcja opiera się na wykorzystaniu współpracy pomp ciepła z systemem trójstopniowego magazynowania ciepła oraz wykorzystania energii z instalacji fotowoltaicznych. Sezonowe magazynowanie ciepła równolegle w niskotemperaturowym magazynie gruntowym oraz wysokotemperaturowym magazynie wodnym zapewnia efektywną pracę pomp ciepła zasilających sieć ciepłowniczą bez konieczności wsparcia źródłem szczytowym. Opracowane rozwiązanie może znaleźć zastosowanie nie tylko w centralnym źródle ciepła, ale także w modernizacji węzłów grupowych lub w nowych instalacjach zasilających wybrane fragmenty sieci ciepłowniczej.

Z kolei w bliźniaczym projekcie demonstrator technologii – elektrociepłownia powstanie w Sokołowie Podlaskim. Zostanie wykonana przez konsorcjum, którego liderem jest ECN S.A. Instalacja, w której udział OZE przekroczy 95%, składa się z biogazowni rolniczej, stacji uzdatniania/uszlachetniania biogazu, biogazociągu, linii SN 15 kV oraz Zintegrowanego Systemu Wytwarzania Ciepła OZE: blok bio-kogeneracji (bCHP zasilany biometanem, który będzie doprowadzany z biogazowni), kocioł na biogaz, pompy ciepła. System na bazie OZE będzie wytwarzał 40% ciepła systemowego w miejscowości, a docelowo – obejmie całość systemu ciepłowniczego w Sokołowie Podlaskim.

Raporty na stole

Zwieńczeniem prac pierwszego etapu jest przygotowany przez każdego wykonawcę przedsięwzięcia dokument „Rekomendacja Wykonawcy – dobre praktyki transformacji systemu ciepłowniczego w kierunku OZE”. Część raportów po zakończeniu etapu I zostało przez autorów uaktualnionych w związku z bardzo dynamicznymi zmianami cen paliw, urządzeń i usług.

– Liczymy na to, że raporty naszych wykonawców staną się inspiracją oraz pozwolą na odnalezienie konkretnych sposobów modernizacji sektora ciepłownictwa w Polsce, a w konsekwencji – na odejście od spalania paliw kopalnych. Zdajemy sobie sprawę, że tak gigantyczne wyzwanie technologiczne domaga się realnych pomysłów i nowych technologii. Chcemy w tym pomóc, dlatego zachęcamy do zapoznania się z raportami, które dostarczają odpowiedzi na to zapotrzebowanie. Będziemy również wdzięczni za przesłanie do nas informacji o wykorzystaniu któregoś z rozwiązań lub jego fragmentu – mówi Wojciech Racięcki, dyrektor Działu Rozwoju Innowacyjnych Metod Zarządzania Programami w Narodowym Centrum Badań i Rozwoju.

Raporty i więcej informacji TUTAJ

***

Przedsięwzięcia „Ciepłownia Przyszłości, czyli system ciepłowniczy z OZE” oraz „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym” są współfinansowane ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach poddziałania 4.1.3 Innowacyjne metody zarządzania badaniami Programu Inteligentny Rozwój 2014-2020, w ramach projektu pn. Podniesienie poziomu innowacyjności gospodarki poprzez wdrożenie nowego modelu finansowania przełomowych projektów badawczych.