Централизованное отопление (также известное как тепловые сети или телеотопление ) — это система распределения тепла, вырабатываемого в централизованном месте, через систему изолированных труб для нужд отопления жилых и коммерческих помещений, таких как отопление помещений и нагрев воды . Тепло часто получают на когенерационных установках, сжигающих ископаемое топливо или биомассу , но также используются котельные, работающие только на тепло , геотермальное отопление , тепловые насосы и центральное солнечное отопление , а также тепловые отходы заводов и производство электроэнергии на атомной энергетике . Централизованные теплоцентрали могут обеспечить более высокую эффективность и лучший контроль загрязнения, чем локальные котельные. Согласно некоторым исследованиям, централизованное теплоснабжение с комбинированным производством тепла и электроэнергии (CHPDH) является самым дешевым методом сокращения выбросов углекислого газа и имеет один из самых низких углеродных выбросов среди всех электростанций, вырабатывающих ископаемое топливо. [1]
Централизованное теплоснабжение занимает 27-е место в списке 100 решений проблемы глобального потепления , предложенном Project Drawdown . [2] [3]
Централизованное теплоснабжение уходит корнями в бани с подогревом горячей воды и теплицы древней Римской империи . Система распределения горячей воды в Шод-Эг во Франции обычно считается первой настоящей системой централизованного теплоснабжения. Он использовал геотермальную энергию для обогрева около 30 домов и начал работу в 14 веке. [4]
Военно-морская академия США в Аннаполисе начала предоставлять услуги централизованного парового теплоснабжения в 1853 году. [ нужна ссылка ] Массачусетский технологический институт начал использовать паровое централизованное теплоснабжение на угле в 1916 году, когда он переехал в Кембридж, штат Массачусетс . [5] [6]
Хотя эти и многие другие системы работали на протяжении веков, первая коммерчески успешная система централизованного теплоснабжения была запущена в Локпорте , штат Нью-Йорк , в 1877 году американским инженером-гидравликом Бердсиллом Холли , считающимся основателем современного централизованного теплоснабжения.
Как правило, все современные системы централизованного теплоснабжения ориентированы на спрос, а это означает, что поставщик тепла реагирует на спрос потребителей и обеспечивает достаточную температуру и давление воды для доставки требуемого тепла потребителям. У пяти поколений есть определяющие черты, которые отличают их от предыдущих поколений. Характеристики каждого поколения можно использовать для определения состояния развития существующей системы централизованного теплоснабжения.
Первое поколение представляло собой паровую систему, работающую на угле . Впервые оно было представлено в США в 1880-х годах и стало популярным также в некоторых европейских странах. Это было современное состояние до 1930-х годов. Эти системы перекачивали пар очень высокой температуры через бетонные каналы и поэтому были не очень эффективными, надежными и безопасными. Сегодня это поколение технологически устарело. Однако некоторые из этих систем все еще используются, например, в Нью-Йорке или Париже. Другие первоначально построенные системы впоследствии были модернизированы. [7]
Второе поколение было разработано в 1930-х годах и выпускалось до 1970-х годов. Он сжигал уголь и нефть, а энергия передавалась через горячую воду под давлением в качестве теплоносителя. В системах обычно температура подачи превышала 100 °C, использовались водопроводные трубы в бетонных каналах, в основном собираемые на месте, и тяжелое оборудование. Основной причиной использования этих систем была экономия первичной энергии, возникшая за счет использования теплоэлектростанций. Типичными системами этого поколения, хотя они также использовались в других странах, были системы централизованного теплоснабжения советского типа, которые были построены после Второй мировой войны в нескольких странах Восточной Европы. [7]
В 1970-х годах было разработано третье поколение, которое впоследствии использовалось в большинстве следующих систем по всему миру. Это поколение также называют «скандинавской технологией централизованного теплоснабжения», поскольку многие производители компонентов централизованного теплоснабжения базируются в Скандинавии. В третьем поколении используются сборные предварительно изолированные трубы, которые закапываются непосредственно в землю и работают при более низких температурах, обычно ниже 100 °C. Основной мотивацией для создания этих систем была безопасность поставок за счет повышения энергоэффективности после того, как два нефтяных кризиса привели к перебоям в поставках нефти. Поэтому в этих системах в качестве источников энергии обычно используются уголь, биомасса и отходы, а не нефть. В некоторых системах в энергетическом балансе также используются геотермальная энергия и солнечная энергия . [7] Например, в Париже с 1970-х годов для отопления жилых помещений используется геотермальное отопление от источника с температурой 55–70 °C, находящегося на глубине 1–2 км под землей. [8]
В настоящее время [ необходима ссылка ] четвертое поколение разрабатывается, [7] переход на четвертое поколение уже осуществляется в Дании . [9] Четвертое поколение предназначено для борьбы с изменением климата и интеграции большой доли переменных возобновляемых источников энергии в централизованное теплоснабжение путем обеспечения высокой гибкости электроэнергетической системы. [7]
Согласно обзору Lund et al. [7] эти системы должны обладать следующими возможностями:
По сравнению с предыдущими поколениями уровни температуры были снижены для повышения энергоэффективности системы: температура на стороне подачи составляет 70 °C и ниже. Потенциальными источниками тепла являются отработанное тепло промышленных предприятий, ТЭЦ, сжигающих отходы, электростанции, работающие на биомассе , геотермальная и солнечная тепловая энергия (центральное солнечное отопление), крупномасштабные тепловые насосы , отходящее тепло от систем охлаждения и центров обработки данных , а также другие устойчивые источники энергии. Ожидается, что благодаря этим источникам энергии и крупномасштабному хранению тепловой энергии , включая сезонное хранение тепловой энергии , системы централизованного теплоснабжения четвертого поколения обеспечат гибкость для балансирования выработки ветровой и солнечной энергии , например, за счет использования тепловых насосов для интеграции избыточной электроэнергии в тепло, когда она есть. это энергия ветра или обеспечение электроэнергией от установок по производству биомассы, когда необходима резервная энергия. [7] Таким образом, крупногабаритные тепловые насосы считаются ключевой технологией для интеллектуальных энергетических систем с высокой долей возобновляемой энергии ( до 100%) и передовых систем централизованного теплоснабжения четвертого поколения. [10] [7] [11]
Сеть централизованного теплоснабжения и охлаждения пятого поколения (5GDHC), [12] также называемая холодным централизованным отоплением , распределяет тепло при температуре, близкой к температуре земли: это в принципе сводит к минимуму потери тепла в землю и снижает потребность в обширной изоляции. Каждое здание в сети использует тепловой насос в своем собственном машинном помещении для извлечения тепла из окружающего контура, когда оно нуждается в тепле, и использует тот же тепловой насос наоборот, чтобы отводить тепло, когда оно нуждается в охлаждении. В периоды одновременной потребности в охлаждении и обогреве это позволяет использовать отходящее тепло от охлаждения в тепловых насосах в тех зданиях, которые нуждаются в обогреве. [13] Общая температура внутри окружающего контура предпочтительно контролируется посредством теплообмена с водоносным горизонтом или другим источником воды с низкой температурой, чтобы оставаться в диапазоне температур от 10 °C до 25 °C.
Хотя установка сетевых трубопроводов для сетей с температурой окружающей среды обходится дешевле в расчете на диаметр трубы, чем в предыдущих поколениях, поскольку не требуется такая же степень изоляции для контуров трубопроводов, следует иметь в виду, что более низкая разница температур трубопроводной сети приводит к значительно большему диаметру труб, чем в предыдущих поколениях. В связи с требованием, чтобы каждое подключенное здание в системах централизованного отопления и охлаждения пятого поколения имело собственный тепловой насос, система может использоваться как в качестве источника тепла, так и в качестве радиатора для теплового насоса, в зависимости от того, работает ли она в режим обогрева и охлаждения. Как и в предыдущих поколениях, сеть трубопроводов представляет собой инфраструктуру, которая в принципе обеспечивает открытый доступ к различным источникам низкотемпературного тепла, таким как окружающее тепло, окружающая вода из рек, озер, моря или лагун, а также отходящее тепло из промышленных или коммерческих источников. [14]
На основе приведенного выше описания становится ясно, что существует фундаментальное различие между 5GDHC и предыдущими поколениями систем централизованного теплоснабжения, особенно в индивидуализации выработки тепла. Эта критическая система оказывает существенное влияние при сравнении эффективности различных генераций, поскольку индивидуализация производства тепла превращает сравнение из простого сравнения эффективности системы распределения в сравнение эффективности системы снабжения, где как эффективность производства тепла, так и эффективность Необходимо учитывать эффективность системы распределения.
В современном здании с низкотемпературной внутренней системой распределения тепла можно установить эффективный тепловой насос, обеспечивающий тепловую мощность 45 °C. Старому зданию с внутренней распределительной системой с более высокой температурой, например, с использованием радиаторов, для обеспечения тепловой мощности потребуется высокотемпературный тепловой насос.
Более крупным примером сети отопления и охлаждения пятого поколения является компания Mijnwater в Херлене, Нидерланды. [15] [16] В этом случае отличительной особенностью является уникальный доступ к заброшенной заполненной водой угольной шахте в черте города, которая обеспечивает стабильный источник тепла для системы.
Сеть пятого поколения («Сеть сбалансированной энергии», BEN) была установлена в 2016 году в двух больших зданиях лондонского университета Саут-Бэнк в рамках научно-исследовательского проекта. [17] [18]
Сети централизованного теплоснабжения используют различные источники энергии, иногда косвенно через многоцелевую инфраструктуру, такую как теплоэлектростанции (ТЭЦ, также называемые когенерацией).
Наиболее используемым источником энергии для централизованного теплоснабжения является сжигание углеводородов . Поскольку поставок возобновляемых видов топлива недостаточно, ископаемое топливо, уголь и газ , массово используются для централизованного теплоснабжения. [19] Такое сжигание ископаемых углеводородов обычно способствует изменению климата , поскольку использование систем улавливания и хранения CO 2 вместо выброса его в атмосферу встречается редко.
В случае когенерационной установки мощность тепла обычно рассчитывается так, чтобы покрыть половину пиковой зимней тепловой нагрузки, но в течение года она обеспечивает 90% поставляемого тепла. Большая часть тепла, вырабатываемого летом, обычно тратится впустую. Мощность котла сможет самостоятельно удовлетворить всю потребность в тепле и покрыть аварийные ситуации на ТЭЦ. Неэкономично рассчитывать только когенерационную станцию, чтобы она могла покрыть полную тепловую нагрузку. В паровой системе Нью-Йорка это около 2,5 ГВт. [20] [21] Германия имеет наибольшее количество ТЭЦ в Европе. [22]
Простая тепловая электростанция может иметь КПД 20–35%, [23] тогда как более совершенная установка с возможностью рекуперации отходящего тепла может достичь общей энергоэффективности почти 80%. [23] Некоторые из них могут приближаться к 100%, исходя из более низкой теплотворной способности за счет конденсации дымового газа. [24]
Тепло, выделяемое в результате цепных ядерных реакций, можно подавать в сети централизованного теплоснабжения. При этом районные трубы не загрязняются радиоактивными элементами, так как тепло передается в сеть через теплообменники . [25] Технически нет необходимости располагать ядерный реактор очень близко к сети централизованного теплоснабжения, поскольку тепло можно транспортировать на значительные расстояния (более 200 км) с приемлемыми потерями, используя изолированные трубы . [26] [ нужны разъяснения ]
Поскольку ядерные реакторы не вносят существенного вклада ни в загрязнение воздуха , ни в глобальное потепление , они могут стать выгодной альтернативой сжиганию ископаемых углеводородов. Однако лишь небольшая часть ядерных реакторов, находящихся в настоящее время в эксплуатации по всему миру, подключена к сети централизованного теплоснабжения. Эти реакторы находятся в Болгарии, Китае, Венгрии, Румынии, России, Словакии, Словении, Швейцарии и Украине. [27]
Атомная электростанция Огеста в Швеции была ранним примером ядерной когенерации, поставляя небольшие количества тепла и электричества в пригород столицы страны в период с 1964 по 1974 год. Атомная электростанция Безнау в Швейцарии производит электроэнергию с 1969 года и поставляет электроэнергию. централизованное теплоснабжение с 1984 года. Атомная электростанция Хайян в Китае начала работу в 2018 году и начала поставлять малое тепло в район города Хайян в 2020 году. К ноябрю 2022 года электростанция использовала тепловой эффект мощностью 345 МВт для обогрева 200 000 домов, заменив 12 угольных. тепловые станции. [28]
В последние годы возобновился интерес к малым модульным реакторам (ММР) и их потенциалу для обеспечения централизованного теплоснабжения. [29] Выступая в подкасте Energy Impact Center (EIC) «Титаны ядерной энергии », главный инженер GE Hitachi Nuclear Energy Кристер Дальгрен отметил, что централизованное теплоснабжение может стать стимулом для строительства новых атомных электростанций в будущем. [30] Собственный проект EIC с открытым исходным кодом SMR, OPEN100 , может быть включен в систему централизованного теплоснабжения. [31]
История
Геотермальное централизованное отопление использовалось в Помпеях и Шод-Эге с 14 века. [32]
Соединенные Штаты
Геотермальные системы централизованного теплоснабжения прямого использования, которые используют геотермальные резервуары и распределяют горячую воду по нескольким зданиям для различных целей, являются редкостью в Соединенных Штатах, но существуют в Америке уже более века.
В 1890 году были пробурены первые скважины для доступа к источнику горячей воды за пределами Бойсе, штат Айдахо. В 1892 году, после подачи воды в дома и предприятия в этом районе по деревянному трубопроводу, была создана первая геотермальная система централизованного теплоснабжения.
По данным исследования 2007 года [33] в США существовало 22 геотермальные системы централизованного теплоснабжения (GDHS). По состоянию на 2010 год две из этих систем закрылись. [34] В таблице ниже описаны 20 GDHS на данный момент [ когда? ] действует в Америке.
В последние годы в Дании и Германии растет использование солнечного тепла для централизованного теплоснабжения [36] . [37] Системы обычно включают в себя межсезонное хранение тепловой энергии для обеспечения постоянной выработки тепла изо дня в день, а также между летом и зимой. Хорошими примерами являются Войенс [38] мощностью 50 МВт, Дроннинглунд мощностью 27 МВт и Марсталь мощностью 13 МВт в Дании. [39] [40] Эти системы постепенно расширялись, чтобы обеспечить от 10% до 40% годовых потребностей в отоплении помещений в деревнях. Солнечно-термальные панели устанавливаются на земле в полях. [41] В качестве накопителя тепла используются яма, кластер скважин и традиционный резервуар для воды. В Альберте, Канада, солнечное сообщество Drake Landing достигло мирового рекорда в 97% годовой доли солнечной энергии для нужд отопления, используя солнечные тепловые панели на крышах гаражей и аккумуляторы тепла в кластере скважин. [42] [43]
В Стокгольме первый тепловой насос был установлен в 1977 году для обеспечения централизованного теплоснабжения от серверов IBM. Сегодня установленная мощность составляет около 660 МВт тепла, в качестве источников тепла используются очищенные сточные воды, морская вода, центральное охлаждение, центры обработки данных и продуктовые магазины. [44] Другим примером является проект централизованного теплоснабжения Драммен-Фьернварме в Норвегии, который производит 14 МВт из воды температурой всего 8 °C. Промышленные тепловые насосы являются продемонстрированными источниками тепла для сетей централизованного теплоснабжения. Среди способов использования промышленных тепловых насосов можно выделить:
Высказывались опасения по поводу использования гидрофторуглеродов в качестве рабочей жидкости (хладагента) для больших тепловых насосов. Хотя утечка обычно не измеряется, обычно сообщается, что она относительно невелика, например 1% (по сравнению с 25% для систем охлаждения супермаркетов). Таким образом, тепловой насос мощностью 30 мегаватт может пропускать (ежегодно) около 75 кг R134a или другой рабочей жидкости. [46]
Однако последние технические достижения позволяют использовать природные хладагенты для тепловых насосов, которые имеют очень низкий потенциал глобального потепления (ПГП). Хладагент CO 2 (R744, ПГП = 1) или аммиак (R717, ПГП = 0) также имеют преимущество, в зависимости от условий эксплуатации, приводя к более высокой эффективности теплового насоса, чем обычные хладагенты. Примером может служить сеть централизованного теплоснабжения мощностью 14 МВт (тепловая) в Драммене , Норвегия, которая снабжается тепловыми насосами с морской водой, использующими хладагент R717, и работает с 2011 года. Вода температурой 90 °C подается в контур централизованного теплоснабжения (и возвращается обратно). при 65°С). Тепло извлекается из морской воды (с глубины 60 футов (18 м)) и имеет температуру от 8 до 9 °C круглый год, что дает средний коэффициент полезного действия (COP) около 3,15. При этом морская вода охлаждается до 4 °C; однако этот ресурс не используется. В районной системе, где охлажденную воду можно использовать для кондиционирования воздуха, эффективный КПД будет значительно выше. [46]
В будущем промышленные тепловые насосы будут дополнительно обезуглерожены за счет использования, с одной стороны, избыточной возобновляемой электроэнергии (в противном случае она будет потеряна из-за удовлетворения спроса в сети) от ветра, солнца и т. д., а с другой стороны, за счет увеличения больше возобновляемых источников тепла (тепло озер и океанов, геотермальная энергия и т. д.). Кроме того, можно ожидать более высокой эффективности при работе в сети высокого напряжения. [47]
Все более крупные накопители тепла используются в сетях централизованного теплоснабжения для максимизации эффективности и финансовой отдачи. Это позволяет когенерационным установкам работать в периоды максимального тарифа на электроэнергию, при этом производство электроэнергии имеет гораздо более высокую рентабельность, чем производство тепла, при этом сохраняется избыточное производство тепла. Это также позволяет собирать солнечное тепло летом и перераспределять его в межсезонье в очень больших, но относительно недорогих подземных изолированных резервуарах или скважинных системах. Ожидаемые потери тепла в изолированном пруду объемом 203 000 м³ в Войенсе составляют около 8%. [38]
Поскольку европейские страны, такие как Германия и Дания, перейдут на очень высокий уровень (80% и 100% соответственно к 2050 году) использования возобновляемых источников энергии для всех видов использования энергии, периоды избыточного производства возобновляемой электроэнергии будут увеличиваться. Тепловые насосы могут использовать этот избыток дешевой электроэнергии для хранения тепла для последующего использования. [48] Такое соединение электроэнергетического сектора с сектором отопления ( Power-to-X ) рассматривается как ключевой фактор для энергетических систем с высокой долей возобновляемой энергии. [49]
После генерации тепло передается потребителю через сеть изолированных труб. Системы централизованного теплоснабжения состоят из подающей и обратной линий. Обычно трубы прокладываются под землей, но существуют также системы с надземными трубами. Запуск и выключение системы ЦО, а также колебания потребности в тепле и температуры окружающей среды вызывают термические и механические циклические изменения в трубах из-за теплового расширения. Осевому расширению труб частично противодействуют силы трения, действующие между грунтом и обсадной колонной, при этом напряжения сдвига передаются через связку пенополиуретана. Таким образом, использование предварительно изолированных труб упростило методы прокладки, используя холодную прокладку вместо расширительных устройств, таких как компенсаторы или U-образные изгибы, что делает их более экономически эффективными. [50] Сэндвич-сборка предварительно изолированных труб, состоящая из стальной теплопроводной трубы, изоляционного слоя ( пенополиуретана ) и полиэтиленовой (ПЭ) оболочки, соединенных изоляционным материалом. [51] Хотя полиуретан обладает выдающимися механическими и термическими свойствами, высокая токсичность диизоцианатов, необходимых для его производства, привела к ограничению их использования. [52] Это послужило толчком к исследованию альтернативных изоляционных пенопластов, подходящих для данного применения, [53] которые включают полиэтилентерефталат (ПЭТ) [54] и полибутилен (ПБ-1). [55]
Внутри системы могут быть установлены накопители тепла для выравнивания пиковых нагрузок.
Обычной средой, используемой для распределения тепла, является вода или перегретая вода , но также используется пар. Преимущество пара в том, что помимо отопления его можно использовать в промышленных процессах благодаря более высокой температуре. Недостатком пара являются более высокие теплопотери из-за высокой температуры. Кроме того, тепловой КПД когенерационных установок значительно ниже, если охлаждающей средой является высокотемпературный пар, что снижает выработку электроэнергии . Масла-теплоносители обычно не используются для централизованного теплоснабжения, хотя они имеют более высокую теплоемкость, чем вода, поскольку они дороги и наносят вред окружающей среде.
На уровне потребителя тепловая сеть обычно подключается к системе центрального отопления жилых помещений через теплообменники (тепловые подстанции): рабочие тела обеих сетей (обычно вода или пар) не смешиваются. Однако в системе Оденсе используется прямое соединение .
Типичные годовые потери тепловой энергии при распределении составляют около 10%, как это видно на примере сети централизованного теплоснабжения Норвегии. [56]
Количество тепла, подаваемого потребителям, часто регистрируется с помощью теплосчетчика, чтобы стимулировать экономию и максимизировать количество обслуживаемых потребителей, но такие счетчики дороги. Из-за дороговизны учета тепла альтернативным подходом является простое измерение воды: счетчики воды намного дешевле, чем счетчики тепла, и имеют то преимущество, что побуждают потребителей отбирать как можно больше тепла, что приводит к очень низкой температуре обратки. что повышает эффективность выработки электроэнергии. [ нужна цитата ]
Многие системы были установлены в условиях социалистической экономики (например, в бывшем Восточном блоке ), где не было приборов учета тепла и средств для регулировки подачи тепла в каждую квартиру. [57] [58] Это привело к значительной неэффективности — пользователям приходилось просто открывать окна, когда слишком жарко — трата энергии и минимизация количества подключаемых клиентов. [59]
Системы централизованного теплоснабжения могут различаться по размеру. Некоторые системы охватывают целые города, такие как Стокгольм или Фленсбург , используя сеть больших первичных труб диаметром 1000 мм, соединенных со вторичными трубами – например, диаметром 200 мм, которые, в свою очередь, соединяются с третичными трубами диаметром 25 мм, которые могут соединяться с 10 до 50 домов.
Некоторые схемы централизованного теплоснабжения могут быть рассчитаны только на удовлетворение потребностей небольшой деревни или района города, и в этом случае потребуются только вторичные и третичные трубы.
Некоторые схемы могут быть разработаны для обслуживания только ограниченного числа жилых домов, примерно от 20 до 50 домов, и в этом случае необходимы только трубы третичного размера.
Централизованное отопление имеет ряд преимуществ по сравнению с индивидуальными системами отопления. Обычно централизованное теплоснабжение более энергоэффективно благодаря одновременному производству тепла и электроэнергии на теплоэлектростанциях. Это имеет дополнительное преимущество в виде сокращения выбросов парниковых газов . [60] Более крупные установки для сжигания также имеют более совершенную очистку дымовых газов , чем системы с одним котлом. В случае избыточного тепла от промышленности системы централизованного теплоснабжения не используют дополнительное топливо, поскольку они рекуперируют тепло, которое в противном случае было бы рассеяно в окружающую среду.
Централизованное теплоснабжение требует долгосрочных финансовых обязательств, которые плохо сочетаются с акцентом на краткосрочную отдачу от инвестиций. Выгоды для общества включают возможность избежать затрат на энергию за счет использования излишков и потерь тепловой энергии, а также сокращение инвестиций в индивидуальное отопительное оборудование для домохозяйств или зданий. Сети централизованного теплоснабжения, тепловые котельные и когенерационные установки требуют высоких первоначальных капитальных затрат и финансирования. Только если их рассматривать как долгосрочные инвестиции, они превратятся в прибыльные операции для владельцев систем централизованного теплоснабжения или операторов теплоэлектростанций. Централизованное теплоснабжение менее привлекательно для районов с низкой плотностью населения, поскольку инвестиции на одно домохозяйство значительно выше. Также он менее привлекателен в помещениях со многими небольшими зданиями; например, отдельные дома, чем в районах с меньшим количеством более крупных зданий; например, в многоквартирных домах, поскольку каждое подключение к частному дому обходится довольно дорого.
Во многих случаях крупные системы централизованного теплоснабжения и электроснабжения принадлежат одному предприятию. Это типично имело место в странах старого Восточного блока. Однако во многих схемах право собственности на когенерационную установку отделено от части, использующей тепло.
Примерами являются Варшава, которая имеет такое разделение собственности: PGNiG Termika владеет когенерационной установкой, Veolia владеет 85% распределения тепла, остальная часть распределения тепла принадлежит муниципалитету и работникам. Аналогичным образом, все крупные схемы ТЭЦ/ТЭЦ в Дании имеют раздельное владение. [ нужна цитата ]
Швеция представляет собой альтернативный пример дерегулирования рынка отопления. В Швеции наиболее распространено то, что право собственности на сеть централизованного теплоснабжения не отделено от собственности на когенерационные установки, сети централизованного холодоснабжения или централизованные тепловые насосы. Есть также примеры, когда конкуренция порождала параллельные сети и взаимосвязанные сети, в которых сотрудничают несколько коммунальных предприятий. [ нужна цитата ]
В Соединенном Королевстве поступали жалобы на то, что компании централизованного теплоснабжения обладают слишком большой монополией и недостаточно регулируются [61]. Эта проблема известна отрасли, и она предприняла шаги для улучшения качества обслуживания потребителей за счет использования уставов потребителей, как это установлено. от Теплового треста. Некоторые клиенты подают в суд на поставщика за введение в заблуждение и недобросовестную торговлю, утверждая, что централизованное теплоснабжение не обеспечивает экономию, обещанную многими поставщиками тепла. [62]
Поскольку условия в разных городах различаются, каждая система централизованного теплоснабжения уникальна. Кроме того, страны имеют разный доступ к первичным энергоносителям, и поэтому у них разный подход к решению проблем рынков отопления внутри своих границ.
С 1954 года центральное теплоснабжение продвигается в Европе компанией Euroheat & Power. Они провели анализ рынков централизованного теплоснабжения и охлаждения в Европе в рамках своего проекта Ecoheatcool , поддерживаемого Европейской Комиссией . Отдельное исследование, озаглавленное «Дорожная карта тепла в Европе», показало, что централизованное теплоснабжение может снизить цены на энергию в Европейском Союзе в период до 2050 года. [63] Правовая база в государствах-членах Европейского Союза в настоящее время находится под влиянием ТЭЦ ЕС. Директива .
ЕС активно включил когенерацию в свою энергетическую политику посредством Директивы о ТЭЦ. В сентябре 2008 года на слушаниях Межгруппы по вопросам городского жилья Европейского парламента комиссар по энергетике Андрис Пиебалгс заявил: «Надежность энергоснабжения действительно начинается с энергоэффективности». [64] Энергоэффективность и когенерация признаны в первых параграфах Директивы Европейского Союза по когенерации 2004/08/EC. Целью этой директивы является поддержка когенерации и установление метода расчета возможностей когенерации в каждой стране. Развитие когенерации на протяжении многих лет было очень неравномерным, и на протяжении последних десятилетий в нем доминировали национальные условия.
В целом, Европейский Союз в настоящее время производит 11% своей электроэнергии с помощью когенерации, экономя Европе около 35 млн т нэ в год. [65] Однако между странами-членами существуют большие различия: экономия энергии варьируется от 2% до 60%. В Европе есть три страны с наиболее интенсивной в мире экономикой когенерации: Дания, Нидерланды и Финляндия. [66]
Другие европейские страны также прилагают большие усилия для повышения своей эффективности. Германия сообщает, что более 50% общего спроса на электроэнергию в стране может быть обеспечено за счет когенерации. Германия поставила цель удвоить долю когенерации электроэнергии с 12,5% всей электроэнергии страны до 25% к 2020 году и приняла соответствующее вспомогательное законодательство в «Федеральном министерстве экономики и технологий» (BMWi), Германия, август 2007 года. Великобритания также активно поддерживает централизованное теплоснабжение. В свете цели Великобритании по сокращению выбросов углекислого газа на 80% к 2050 году правительство поставило задачу обеспечить к 2010 году не менее 15% государственной электроэнергии от ТЭЦ. [67] Другие меры Великобритании по стимулированию роста ТЭЦ: финансовые стимулы, грантовая поддержка, более совершенная нормативно-правовая база, а также лидерство и партнерство со стороны правительства.
Согласно модели расширения когенерации МЭА 2008 года для стран «Большой восьмерки», расширение когенерации только во Франции, Германии, Италии и Великобритании фактически удвоит существующую экономию первичного топлива к 2030 году. Это увеличит экономию Европы с сегодняшних 155 ТВт-ч до 465 ТВт-ч. в 2030 году. Это также приведет к увеличению общего объема когенерированной электроэнергии в каждой стране на 16–29% к 2030 году.
Правительствам помогают в их начинаниях по ТЭЦ такие организации, как COGEN Europe , которые служат информационным центром для самых последних обновлений энергетической политики Европы. COGEN – это головная европейская организация, представляющая интересы индустрии когенерации, пользователей технологии и продвигающая ее преимущества в ЕС и Европе в целом. Ассоциацию поддерживают ключевые игроки отрасли, включая газовые и электроэнергетические компании, ЭСКО, поставщиков оборудования, консалтинговые компании, национальные рекламные организации, финансовые и другие сервисные компании.
Энергетическая стратегия ЕС 2016 года предполагает более широкое использование централизованного теплоснабжения. [68]
Крупнейшая система централизованного теплоснабжения в Австрии находится в Вене (Fernwärme Wien), а множество более мелких систем распределено по всей стране.
Централизованное теплоснабжение в Вене находится в ведении компании Wien Energie. В 2004/2005 финансовом году было продано в общей сложности 5 163 ГВтч, из них 1602 ГВтч - 251 224 частным квартирам и домам и 3561 ГВтч - 5211 крупным потребителям. Три крупных мусоросжигательных завода обеспечивают 22% от общего объема производства 116 ГВтч электроэнергии и 1220 ГВтч тепла. Отходное тепло муниципальных электростанций и крупных промышленных предприятий составляет 72% от общего количества. Остальные 6% производятся пиковыми котлами отопления на ископаемом топливе. Электростанция, работающая на биомассе, производит тепло с 2006 года.
В остальной части Австрии новые станции централизованного теплоснабжения строятся как станции, работающие на биомассе, или как ТЭЦ, работающие на биомассе, например, централизованное теплоснабжение на биомассе в Мёдлинге или централизованное теплоснабжение на биомассе в Бадене.
Большинство старых систем централизованного теплоснабжения, работающих на ископаемом топливе, имеют аккумуляторы централизованного теплоснабжения, поэтому производить тепловую энергию централизованного теплоснабжения можно только в то время, когда цена на электроэнергию высока.
В Бельгии центральное отопление имеется во многих городах. Самая крупная система находится во фламандском городе Гент , длина трубопроводной сети этой электростанции составляет 22 км. Система возникла в 1958 году. [70]
В Болгарии центральное отопление имеется примерно в десятке городов. Самая крупная система находится в столице Софии , где есть четыре электростанции (две ТЭЦ и две котельные ), обеспечивающие теплом большую часть города. Система возникла в 1949 году. [71]
Крупнейшая система централизованного теплоснабжения в Чешской Республике находится в Праге, которой владеет и управляет компания Pražská teplárenská, которая обслуживает 265 000 домохозяйств и продает ок. 13 ПДж тепла в год. Большая часть тепла фактически производится в виде отходящего тепла на теплоэлектростанции в Мельнике , расположенной в 30 км . По всей стране разбросано множество небольших систем центрального отопления [72] , включая использование отработанного тепла, сжигание твердых бытовых отходов и тепловые станции [de] .
В Дании централизованное отопление охватывает более 64% отопления помещений и нагрева воды . [73] В 2007 году 80,5% этого тепла было произведено ТЭЦ . На долю тепла, полученного при сжигании отходов, приходилось 20,4% общего производства централизованного теплоснабжения Дании. [74] В 2013 году Дания импортировала 158 000 тонн отходов для сжигания. [75] В большинстве крупных городов Дании имеются крупные сети централизованного теплоснабжения, в том числе передающие сети, работающие с давлением до 125 °C и давлением 25 бар, и распределительные сети, работающие с температурой до 95 °C и давлением от 6 до 10 бар. Крупнейшая система централизованного теплоснабжения в Дании находится в районе Копенгагена и управляется компаниями CTR I/S и VEKS I/S. В центре Копенгагена сеть CTR обслуживает 275 000 домохозяйств (90–95% населения района) через сеть из 54-километровых двойных распределительных труб централизованного теплоснабжения, обеспечивающих пиковую мощность 663 МВт, [76] часть из которых сочетается с централизованным холодоснабжением . . [77] Потребительская цена на тепло от CTR составляет примерно 49 евро за МВтч плюс налоги (2009 г.). [78] В нескольких городах есть центральное солнечное отопление с различными типами хранения тепловой энергии.
На датском острове Самсё есть три электростанции, работающие на соломе и производящие централизованное теплоснабжение. [79]
В Финляндии на централизованное теплоснабжение приходится около 50% всего рынка отопления, [80] 80% которого производится теплоэлектростанциями. Более 90% многоквартирных домов, более половины всех рядных домов, а также большая часть общественных зданий и коммерческих помещений подключены к сети централизованного теплоснабжения. Природный газ в основном используется в юго-восточной сети газопроводов, импортный уголь используется в районах, близких к портам, а торф используется в северных районах, где торф является местным ресурсом. Также используются возобновляемые источники энергии, такие как древесная щепа и другие горючие побочные продукты бумажной промышленности, а также энергия, получаемая путем сжигания твердых бытовых отходов . Промышленные предприятия, генерирующие тепло в качестве побочного промышленного продукта, в противном случае могут продавать тепло в сеть, а не выбрасывать его в окружающую среду. Избыточное тепло и электроэнергия от котлов-утилизаторов целлюлозного завода является важным источником в заводских городах. В некоторых городах сжигание мусора может составлять до 8% потребности в тепле для централизованного теплоснабжения. Доступность составляет 99,98%, а сбои, если они происходят, обычно приводят к снижению температуры всего на несколько градусов.
В Хельсинки подземный центр обработки данных рядом с президентским дворцом отдает избыточное тепло в соседние дома, [81] производя достаточно тепла для обогрева примерно 500 больших домов. [82] Четверть миллиона домохозяйств вокруг Эспоо планируется получать от центров обработки данных. [83]
В Германии доля рынка централизованного теплоснабжения в секторе жилых зданий составляет около 14%. Подключенная тепловая нагрузка составляет около 52 729 МВт. Тепло поступает в основном от когенерационных установок (83%). Котельные, работающие только на тепло, поставляют 16%, а 1% — это избыточное тепло от промышленности. Когенерационные установки используют в качестве топлива природный газ (42%), уголь (39%), бурый уголь (12%) и отходы/другие отходы (7%). [84]
Крупнейшая сеть централизованного теплоснабжения расположена в Берлине, тогда как наибольшее распространение централизованного теплоснабжения происходит во Фленсбурге , где его доля рынка составляет около 90%. В Мюнхене около 70% производимой электроэнергии приходится на центральные теплоцентрали. [85]
В Германии централизованное теплоснабжение имеет довольно скудную правовую базу. Закона об этом нет, поскольку большинство элементов централизованного теплоснабжения регулируются правительственными или региональными постановлениями. Нет государственной поддержки сетей централизованного теплоснабжения, но есть закон о поддержке когенерационных станций. Поскольку в Европейском Союзе вступит в силу Директива о ТЭЦ, этот закон, вероятно, нуждается в некоторой корректировке.
В Греции централизованное теплоснабжение имеется в основном в провинциях Западная Македония , Центральная Македония и провинция Пелопоннес . Крупнейшей системой является город Птолемаида , где расположены пять электростанций (в частности, тепловых электростанций или ТЭС), обеспечивающих теплом большинство крупнейших городов и поселков района, а также некоторые села. Первая небольшая установка была установлена в Птолемаиде в 1960 году и обеспечивала отопление деревни Проастио в Эордее с помощью ТЭС Птолемаиды. Сегодня установки централизованного теплоснабжения также доступны в Козани , Птолемаиде, Аминтайо , Филоте , Серресе и Мегаполисе с использованием близлежащих электростанций. В Серре электростанция представляет собой высокоэффективную ТЭЦ, использующую природный газ, а уголь является основным топливом для всех других сетей централизованного теплоснабжения.
По данным переписи 2011 года, в Венгрии насчитывалось 607 578 жилищ (15,5% от общего числа) с централизованным отоплением, в основном панельные квартиры в городских районах. [86] Крупнейшая система централизованного теплоснабжения, расположенная в Будапеште , принадлежащая муниципалитету Főtáv Zrt. («Metropolitan Teleheating Company») обеспечивает теплом и горячей водой 238 000 домохозяйств и 7 000 компаний. [87]
93% всего жилья в Исландии пользуется услугами централизованного теплоснабжения – 89,6% – за счет геотермальной энергии . Исландия является страной с самым высоким уровнем проникновения централизованного теплоснабжения. [88] Существует 117 местных систем централизованного теплоснабжения, снабжающих горячей водой города, а также сельские районы, охватывая почти все население. Средняя цена составляет около 0,027 доллара США за кВтч горячей воды. [89]
Система централизованного теплоснабжения столичного района Рейкьявика обслуживает около 230 000 жителей и имеет максимальную тепловую мощность 830 МВт. В 2018 году среднегодовая потребность в отоплении в районе Рейкьявика составила 473 МВт. [90] Это крупнейшая система централизованного теплоснабжения в Исландии, которой управляет компания Veitur . Тепло поставляется от ТЭЦ Хеллишейди (200 МВт) и Несьявеллир (300 МВт), а также нескольких полей с более низкой температурой внутри Рейкьявика. Потребность в отоплении неуклонно росла по мере роста населения, что вызвало необходимость увеличения производства термальной воды на ТЭЦ Хеллишейди. [91]
Вторая по величине система централизованного теплоснабжения Исландии находится на полуострове Рейкьянес : ТЭЦ Сварценги обеспечивает отопление 21 000 домов, включая Кефлавик и Гриндавик , с тепловой мощностью 150 МВт. [92]
Дублинский завод по переработке отходов в энергию будет обеспечивать централизованное отопление до 50 000 домов в Пулбеге и прилегающих районах. [93] Некоторые существующие жилые комплексы в Норт-Доклендс были построены для перевода на централизованное теплоснабжение – в настоящее время на объекте используются газовые котлы – и в сервисном туннеле Лиффи проложены трубы для подключения их к мусоросжигательной печи или другим источникам отработанного тепла в район. [94]
Трали , графство Керри, имеет систему централизованного теплоснабжения мощностью 1 МВт, обеспечивающую теплом жилой комплекс, защищенное жилье для пожилых людей, библиотеку и более 100 индивидуальных домов. Система работает на древесной щепе местного производства. [95]
В аббатстве Гленстал , графство Лимерик, существует система отопления на основе пруда мощностью 150 кВт для школы. [96]
Схема использования отходящего тепла из центра обработки данных Amazon Web Services в Таллахте предназначена для обогрева 1200 квартир и муниципальных зданий [97]
В Италии централизованное теплоснабжение используется в некоторых городах ( Бергамо , Брешия , Кремона , Больцано , Верона , Феррара , Имола , Модена , [98] Реджо-Эмилия , Терлан , Турин , Парма , Лоди , а теперь и Милан ). Централизованное теплоснабжение Турина является крупнейшим в стране и снабжает 550 000 человек (62% всего населения города).
В Латвии централизованное теплоснабжение используется в крупных городах, таких как Рига , Даугавпилс , Лиепая , Елгава . Первая система централизованного теплоснабжения была построена в Риге в 1952 году. [99] В каждом крупном городе есть местная компания, отвечающая за создание, управление и обслуживание системы централизованного теплоснабжения.
Централизованное отопление используется в Роттердаме , [100] [101] , Амстердаме , Утрехте , [102] и Алмере [103], и ожидается, что их будет больше, поскольку правительство обязало к 2050 году отказаться от природного газа во всех домах страны. [104] ] Город Херлен разработал сеть, использующую воду из заброшенных угольных шахт в качестве источника и хранилища тепла и холода. Это хороший пример сети отопления и охлаждения 5-го поколения [15] [16]
Централизованное отопление доступно только в Скопье. Balkan Energy Group (BEG) управляет тремя предприятиями по производству тепла, которые охватывают большую часть сети и снабжают теплом около 60 000 домохозяйств в Скопье, более 80 зданий в образовательном секторе (школы и детские сады) и более 1000 других потребителей (в основном коммерческий). [105] Три завода по производству BEG используют природный газ в качестве источника топлива. [106] Существует также одна когенерационная установка TE-TO AD Skopje, производящая тепло, поставляемое в систему централизованного теплоснабжения Скопье. Доля когенерации в производстве ЦТ в 2017 году составила 47%. Распределение и поставка централизованного теплоснабжения осуществляют компании, принадлежащие BEG. [105]
В Норвегии централизованное отопление составляет лишь около 2% энергетических потребностей в отоплении. Это очень низкий показатель по сравнению с аналогичными странами. Одной из основных причин низкого уровня проникновения централизованного теплоснабжения в Норвегии является доступ к дешевой гидроэлектроэнергии, а 80% частного потребления электроэнергии идет на отопление помещений и воду. Однако в крупных городах существует централизованное теплоснабжение.
В 2009 году 40% польских домохозяйств использовали центральное отопление, большинство из них - в городских районах. [107] Тепло обеспечивается в основном теплоэлектростанциями, большинство из которых сжигают каменный уголь. Крупнейшая система централизованного теплоснабжения находится в Варшаве, принадлежит и управляется компанией Veolia Warszawa, распределяя ок. 34 ПДж в год.
Крупнейшая система централизованного теплоснабжения в Румынии находится в Бухаресте . Принадлежащая и управляемая RADET, она ежегодно распределяет около 24 ПДж, обслуживая 570 000 домохозяйств. Это соответствует 68% общей потребности Бухареста в бытовом тепле (RADET удовлетворяет еще 4% за счет котельных в одном здании, в общей сложности 72%).
В большинстве российских городов районные ТЭЦ ( ТЭЦ, теплоэлектроцентраль ) производят более 50% электроэнергии страны и одновременно обеспечивают горячей водой соседние кварталы города. В основном они используют паровые турбины , работающие на угле и газе , для когенерации тепла. Сейчас начинают широко применяться и конструкции парогазовых турбин .
В Сербии централизованное теплоснабжение используется во всех крупных городах, особенно в столице Белграде . Первая теплоцентраль была построена в 1961 году для обеспечения эффективного отопления недавно построенных пригородов Нового Белграда . С тех пор было построено множество электростанций для отопления постоянно растущего города. В качестве топлива они используют природный газ, поскольку он оказывает меньшее воздействие на окружающую среду. Система централизованного теплоснабжения Белграда включает 112 источников тепла мощностью 2 454 МВт, более 500 км трубопроводов и 4 365 соединительных станций, обеспечивающих централизованное теплоснабжение 240 000 квартир и 7 500 офисных/коммерческих зданий общей площадью более 17 000 000 квадратных метров. [ нужна цитата ]
Централизованная система отопления Словакии покрывает более 54% общего спроса на тепло. В 2015 году около 1,8 миллиона граждан, 35% от общей численности населения Словакии, обслуживались централизованным теплоснабжением. [108] Инфраструктура была построена в основном в 1960-х и 1980-х годах. В последние годы были сделаны крупные инвестиции в увеличение доли возобновляемых источников энергии и повышение энергоэффективности в системах централизованного теплоснабжения. [109]
Производство тепла происходит в основном из источников природного газа и биомассы, а 54% тепла в централизованном теплоснабжении вырабатывается за счет когенерации. [108] Распределительная система состоит из 2800 км труб. Теплая и горячая вода являются наиболее распространенными теплоносителями, но на старые системы подачи пара высокого давления по-прежнему приходится около четверти первичного распределения, что приводит к большим потерям в системе. [110]
Что касается структуры рынка, в 2016 году насчитывалось 338 поставщиков тепла, имеющих лицензию на производство и/или распределение тепла, из которых 87% были как производителями, так и дистрибьюторами. Большинство из них — небольшие компании, работающие в одном муниципалитете, но на рынке присутствуют и некоторые крупные компании, такие как Veolia. Государство владеет и управляет крупными когенерационными установками, которые производят тепло и электроэнергию в шести городах (Братислава, Кошице, Жилина, Трнава, Зволен и Мартин). В одном городе могут работать несколько компаний, что характерно для крупных городов. Большая часть ЦТ производится небольшими газовыми котлами, подключенными к блокам зданий. В 2014 году почти 40% общего производства ЦТ приходилось на котлы, работающие на природном газе, за исключением когенерации. [111]
Швеция имеет давнюю традицию использования централизованного теплоснабжения (fjärrvärme) в городских районах. По данным Шведской ассоциации централизованного теплоснабжения, в 2015 году около 60% домов в Швеции (частных и коммерческих) отапливались с помощью централизованного теплоснабжения. [112] Город Векшё сократил выбросы CO 2 от ископаемого топлива на 34% с 1993 по 2009 год . [113] Это должно было быть достигнуто в основном за счет централизованного теплоснабжения, работающего на биомассе. [114] Другим примером является завод в Энчепинге , сочетающий использование плантаций с коротким оборотом как для топлива, так и для фиторемедиации. [115]
47% тепла, вырабатываемого в шведских системах централизованного теплоснабжения, производится с использованием возобновляемых источников биоэнергии , а также 16% на установках по переработке отходов в энергию , 7% обеспечивается тепловыми насосами, 10% - за счет конденсации дымовых газов и 6% - за счет тепловых насосов. рекуперация тепла промышленных отходов . Остальные - это в основном ископаемое топливо: нефть (3%), природный газ (3%), торф (2%) и уголь (1%). [116] [117]
Из-за закона, запрещающего традиционные свалки , [118] отходы обычно используются в качестве топлива.
В Соединенном Королевстве централизованное теплоснабжение стало популярным после Второй мировой войны, но в ограниченных масштабах, для обогрева больших жилых комплексов, которые заменили жилища, разрушенные во время бомбардировок . В 2013 году существовало 1765 систем централизованного теплоснабжения, 920 из которых располагались только в Лондоне. [119] В общей сложности около 210 000 домов и 1700 предприятий снабжаются тепловыми сетями в Великобритании. [120]
Предприятие централизованного теплоснабжения Пимлико (PDHU) в Лондоне впервые начало свою работу в 1950 году и продолжает расширяться по сей день. PDHU когда-то полагался на отходящее тепло ныне заброшенной электростанции Баттерси на южном берегу Темзы . Он все еще работает; вода теперь нагревается локально с помощью нового энергоцентра, который включает в себя газовые ТЭЦ мощностью 3,1 МВт /4,0 МВт·т и газовые котлы мощностью 3 × 8 МВт.
Одной из крупнейших систем централизованного теплоснабжения Соединенного Королевства является EnviroEnergy в Ноттингеме . Завод, первоначально построенный компанией Boots , в настоящее время используется для отопления 4600 домов, а также широкого спектра коммерческих помещений, включая Концертный зал , Ноттингемскую арену , бани Виктория, торговый центр Бродмарш , центр Виктория и другие. Источником тепла является мусоросжигательный завод , работающий на переработке отходов в энергию .
Сеть централизованного теплоснабжения Шеффилда была создана в 1988 году и расширяется до сих пор. Это экономит эквивалент 21 000 с лишним тонн CO 2 каждый год по сравнению с традиционными источниками энергии – электричеством из национальной сети и теплом, вырабатываемым отдельными котлами. В настоящее время к сети централизованного теплоснабжения подключено более 140 зданий. К ним относятся такие достопримечательности города, как мэрия Шеффилда , театр «Лицеум» , университет Шеффилда , университет Шеффилд-Халлам , больницы, магазины, офисы и развлекательные заведения, а также 2800 домов. Более 44 км подземных труб доставляют энергию, вырабатываемую на заводе по рекуперации энергии в Шеффилде . Он преобразует 225 000 тонн отходов в энергию, производя до 60 МВт тепловой энергии и до 19 МВт электрической энергии.
Энергетическая схема округа Саутгемптон изначально была построена для использования только геотермальной энергии, но теперь также использует тепло от газового ТЭЦ. Он обеспечивает отопление и централизованное охлаждение многих крупных объектов города, включая торговый центр Westquay , отель De Vere Grand Harbour, Королевскую больницу Саут-Хантс и несколько жилищных проектов. В 1980-х годах Саутгемптон начал использовать централизованное теплоснабжение с использованием комбинированного тепла и электроэнергии, используя преимущества геотермального тепла, «запертого» в этом районе. Геотермальное тепло, обеспечиваемое скважиной, работает в сочетании с схемой комбинированного производства тепла и электроэнергии. Геотермальная энергия обеспечивает 15–20%, мазут — 10% и природный газ — 70% от общего количества тепла для этой схемы, а комбинированные генераторы тепла и электроэнергии используют традиционные виды топлива для производства электроэнергии. «Отходящее тепло» в результате этого процесса рекуперируется для распределения по магистральным сетям протяженностью 11 км. [8] [121]
В Шотландии есть несколько систем централизованного теплоснабжения. Первый в Великобритании был установлен в Авиморе , за ним последовали другие в Лохгилпхеде , Форт-Уильяме и Форфаре. Схема централизованного теплоснабжения Леруика на Шетландских островах примечательна тем, что это одна из немногих схем, в которых совершенно новая система была добавлена к ранее существовавшему небольшому городу.
У ADE [ необходимы разъяснения ] есть онлайн-карта установок централизованного теплоснабжения в Великобритании. [122] По оценкам ADE, 54 процента энергии, используемой для производства электроэнергии, тратится впустую при традиционном производстве электроэнергии, что составляет 9,5 миллиардов фунтов стерлингов (12,5 миллиардов долларов США) в год. [123]
В Северной Америке системы централизованного теплоснабжения делятся на две основные категории. Те, которые принадлежат и обслуживают здания одного предприятия, считаются институциональными системами. Все остальные относятся к коммерческой категории.
Централизованное теплоснабжение становится растущей отраслью в канадских городах, и за последние десять лет было построено множество новых систем. Некоторые из основных систем в Канаде включают:
Во многих канадских университетах есть котельные в центральных кампусах.
По состоянию на 2013 год в Соединенных Штатах в той или иной форме существовало около 2500 систем централизованного отопления и охлаждения, большинство из которых обеспечивали тепло. [132]
Исторически централизованное отопление в основном использовалось в городских районах США, но к 1985 году оно в основном использовалось в учреждениях. [150] Несколько небольших муниципалитетов в Новой Англии сохранили муниципальный дух в 21 веке, в таких городах, как Холиок, Массачусетс и Конкорд, Нью-Гэмпшир , однако первые прекратят работу в 2010 году, а вторые - в 2017 году, что связано с старением инфраструктуры и капитала. расходы на их закрытие. [151] [152] [153] В 2019 году компания Concord заменила ряд оставшихся труб на более эффективные для меньшей паровой системы, обогревающей только Государственный дом и Государственную библиотеку , в основном из соображений сохранения исторического наследия, а не из-за более широкого энергетического плана. [154]
Централизованное теплоснабжение также используется во многих университетских кампусах, часто в сочетании с централизованным охлаждением и выработкой электроэнергии. Колледжи, использующие централизованное теплоснабжение, включают Техасский университет в Остине ; Университет Райса ; [155] Университет Бригама Янга ; [156] Джорджтаунский университет ; [157] Корнелльский университет , [158] который также использует глубоководное охлаждение с использованием вод близлежащего озера Каюга ; [159] Университет Пердью ; [160] Массачусетский университет в Амхерсте ; [161] Университет штата Мэн в Фармингтоне ; [162] Университет Нотр-Дам ; Мичиганский государственный университет ; Университет Восточного Мичигана ; [163] Университет Кейс Вестерн Резерв ; Университет штата Айова ; Университет штата Делавэр ; [164] Университет Мэриленда, Колледж-Парк [ нужна ссылка ] , Университет Висконсина-Мэдисона , [165] Университет Джорджии , [166] Университет Цинциннати , [167] Университет штата Северная Каролина , [168] и несколько кампусов Калифорнийский университет . [169] В 1995 году Массачусетский технологический институт установил систему когенерации, которая обеспечивает электричеством, отоплением и охлаждением 80% зданий кампуса. [170] Университет Нью-Гэмпшира имеет когенерационную установку, работающую на метане с соседней свалки, обеспечивая университет 100% потребностей в тепле и электроэнергии без сжигания нефти или природного газа. [171] Государственный университет Северной Дакоты (NDSU) в Фарго, Северная Дакота, уже более века использует централизованное отопление от своей угольной теплоэлектростанции. [172]
В Японии действуют 87 предприятий централизованного теплоснабжения, обслуживающих 148 районов. [173]
Многие компании эксплуатируют районные когенерационные установки, которые обеспечивают паром и/или горячей водой многие офисные здания. Кроме того, большинство операторов в Большом Токио обслуживают централизованное холодоснабжение.
На юге Китая (к югу от линии Циньлин – Хуайхэ ) систем централизованного теплоснабжения почти нет. В северном Китае широко распространены системы централизованного теплоснабжения. [174] [175] В большинстве систем централизованного теплоснабжения, которые предназначены только для отопления, а не ТЭЦ, используется каменный уголь . Поскольку загрязнение воздуха в Китае стало весьма серьезным, многие города постепенно начинают использовать в системах централизованного теплоснабжения природный газ, а не уголь. Существует также некоторое количество систем геотермального отопления [176] [177] и морских тепловых насосов. [178]
В феврале 2019 года Государственная энергетическая инвестиционная корпорация Китая (SPIC) подписала соглашение о сотрудничестве с муниципальным правительством Байшань в провинции Цзилинь в рамках демонстрационного проекта по ядерно-энергетическому отоплению Байшань, в котором будет использоваться Китайская национальная ядерная корпорация DHR-400 (реактор централизованного теплоснабжения мощностью 400 МВт). ). [179] [180] Стоимость строительства составляет 1,5 миллиарда юаней (230 миллионов долларов США), на строительство уйдет три года. [181]
Геотермальная энергия в Турции обеспечивает некоторую часть централизованного теплоснабжения, [182] также были нанесены на карту потребности в централизованном отоплении и охлаждении жилых домов. [183]
Проникновение централизованного теплоснабжения (ЦТ) на рынок тепла варьируется в зависимости от страны. На проникновение влияют различные факторы, включая условия окружающей среды, наличие источников тепла, экономику, а также экономическую и правовую базу. Европейская комиссия стремится развивать устойчивую практику посредством внедрения технологий централизованного отопления и охлаждения. [184]
В 2000 году процент домов, снабжаемых централизованным теплоснабжением, в некоторых европейских странах был следующим:
В Исландии преобладающее положительное влияние на ЦТ оказывает наличие легко улавливаемого геотермального тепла. В большинстве стран Восточной Европы энергетическое планирование включало развитие когенерации и централизованного теплоснабжения. Негативное влияние в Нидерландах и Великобритании можно частично объяснить более мягким климатом, а также конкуренцией со стороны природного газа. [ нужна цитата ] Налог на внутренние цены на газ в Великобритании составляет треть от налога во Франции и пятую часть от налога в Германии.
Во времена Римской империи теплая вода циркулировала по открытым траншеям для обогрева зданий и бань в Помпеях.
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )Описание завода: ... Предприятие также поставляет пар потребителям тепловой энергии Xcel Energy в центре Денвера. ... История завода: Станция Зуни была построена в 1900 году и называлась заводом ЛаКомб.
