Районное отопление (также известное как тепловые сети ) представляет собой систему 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 от когенерационной установки, сжигающей ископаемое топливо или биомассу , но также используются котельные, работающие только на тепле , геотермальное отопление , тепловые насосы и центральное солнечное отопление , а также тепловые отходы от заводов и атомной энергетики . Районные тепловые станции могут обеспечить более высокую эффективность и лучший контроль загрязнения, чем локализованные котлы. Согласно некоторым исследованиям, районное отопление с комбинированным производством тепла и электроэнергии (CHPDH) является самым дешевым методом сокращения выбросов углерода и имеет один из самых низких углеродных следов среди всех заводов, работающих на ископаемом топливе. [1]
Централизованное теплоснабжение занимает 27-е место в рейтинге 100 решений проблемы глобального потепления , составленном Project Drawdown . [2] [3]
Централизованное отопление берет свое начало в банях и теплицах с горячей водой времен Древней Римской империи . Система распределения горячей воды в Шод-Эг во Франции обычно считается первой настоящей системой централизованного отопления. Она использовала геотермальную энергию для обеспечения теплом около 30 домов и начала работать в 14 веке. [4]
Военно-морская академия США в Аннаполисе начала предоставлять услуги парового централизованного теплоснабжения в 1853 году. [ требуется ссылка ] Массачусетский технологический институт начал предоставлять услуги парового централизованного теплоснабжения на угле в 1916 году, когда он переехал в Кембридж, штат Массачусетс . [5] [6]
Хотя эти и многочисленные другие системы работали на протяжении столетий, первая коммерчески успешная система централизованного теплоснабжения была запущена в Локпорте , штат Нью-Йорк , в 1877 году американским инженером-гидравликом Бердсиллом Холли , которого считают основателем современного централизованного теплоснабжения.
Как правило, все современные системы централизованного теплоснабжения управляются спросом, что означает, что поставщик тепла реагирует на спрос потребителей и обеспечивает достаточную температуру и давление воды для поставки требуемого тепла пользователям. Пять поколений имеют определяющие характеристики, которые отличают их от предыдущих поколений. Характеристики каждого поколения могут использоваться для указания на уровень развития существующей системы централизованного теплоснабжения.
Первое поколение представляло собой паровую систему, работающую на угле , впервые представленную в США в 1880-х годах и ставшую популярной также в некоторых европейских странах. Она была передовой до 1930-х годов. Эти системы передавали пар высокой температуры по бетонным каналам и поэтому были не очень эффективными, надежными или безопасными. В настоящее время это поколение технологически устарело. Однако некоторые из этих систем все еще используются, например, в Нью-Йорке или Париже. Другие изначально построенные системы впоследствии были модернизированы. [7]
Второе поколение было разработано в 1930-х годах и строилось до 1970-х годов. Оно сжигало уголь и нефть, а энергия передавалась через горячую воду под давлением в качестве теплоносителя. Системы обычно имели температуру подачи выше 100 °C и использовали водопроводные трубы в бетонных каналах, в основном собранные на месте, и тяжелое оборудование. Основной причиной этих систем была первичная экономия энергии, которая возникла за счет использования комбинированных теплоэлектростанций. Хотя они также использовались в других странах, типичными системами этого поколения были системы централизованного теплоснабжения советского образца, 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. Третье поколение использует готовые, предварительно изолированные трубы, которые непосредственно закапываются в землю и работают при более низких температурах, обычно ниже 100 °C. Основной мотивацией для строительства этих систем была безопасность поставок за счет повышения энергоэффективности после того, как два нефтяных кризиса привели к нарушению поставок нефти. Поэтому эти системы обычно использовали уголь, биомассу и отходы в качестве источников энергии, а не нефть. В некоторых системах геотермальная энергия и солнечная энергия также используются в энергетическом балансе. [7] Например, Париж использует геотермальное отопление из источника 55–70 °C на расстоянии 1–2 км под поверхностью для отопления жилых помещений с 1970-х годов. [8]
В настоящее время [ требуется ссылка ] разрабатывается четвертое поколение, [7] а переход на четвертое поколение уже идет в Дании . [9] Четвертое поколение предназначено для борьбы с изменением климата и интеграции больших долей переменной возобновляемой энергии в централизованное теплоснабжение за счет обеспечения высокой гибкости электроэнергетической системы. [7]
Согласно обзору Лунда и др. [7], эти системы должны обладать следующими возможностями:
По сравнению с предыдущими поколениями уровни температур были снижены для повышения энергоэффективности системы, при этом температура на стороне подачи составляет 70 °C и ниже. Потенциальными источниками тепла являются отходящее тепло от промышленности, ТЭЦ, сжигающих отходы, электростанции на биомассе , геотермальная и солнечная тепловая энергия (центральное солнечное отопление), крупномасштабные тепловые насосы , отходящее тепло от целей охлаждения и центров обработки данных и других устойчивых источников энергии. С этими источниками энергии и крупномасштабным хранением тепловой энергии , включая сезонное хранение тепловой энергии , системы централизованного теплоснабжения четвертого поколения, как ожидается, обеспечат гибкость для балансировки генерации ветровой и солнечной энергии , например, путем использования тепловых насосов для интеграции избыточной электроэнергии в качестве тепла, когда есть много энергии ветра, или предоставления электроэнергии от установок на биомассе, когда требуется резервное питание. [7] Таким образом, крупномасштабные тепловые насосы рассматриваются как ключевая технология 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 теплоснабжением , распределяет тепло при температуре, близкой к температуре окружающей среды: это в принципе минимизирует потери тепла в грунт и снижает необходимость в обширной изоляции. Каждое здание в сети использует тепловой насос в своем собственном помещении для извлечения тепла из окружающего контура, когда ему нужно тепло, и использует тот же тепловой насос в обратном порядке для отвода тепла, когда ему нужно охлаждение. В периоды одновременного потребления охлаждения и отопления это позволяет использовать отработанное тепло от охлаждения в тепловых насосах в тех зданиях, которые нуждаются в отоплении. [13] Общая температура в окружающем контуре предпочтительно контролируется теплообменом с водоносным горизонтом или другим источником воды с низкой температурой, чтобы оставаться в диапазоне температур от 10 °C до 25 °C.
В то время как сетевые трубопроводы для сетей с температурой окружающей среды на земле менее дороги в установке на диаметр трубы, чем в предыдущих поколениях, поскольку не требуется та же степень изоляции для контуров трубопроводов, следует иметь в виду, что более низкая разница температур в трубопроводной сети приводит к значительно большему диаметру труб, чем в предыдущих поколениях. Из-за требования к каждому подключенному зданию в системах централизованного теплоснабжения и охлаждения пятого поколения иметь собственный тепловой насос, система может использоваться как источник тепла или поглотитель тепла для теплового насоса, в зависимости от того, работает ли она в режиме отопления и охлаждения. Как и в предыдущих поколениях, трубопроводная сеть представляет собой инфраструктуру, которая в принципе обеспечивает открытый доступ для различных источников тепла с низкой температурой, таких как окружающее тепло, окружающая вода из рек, озер, моря или лагун, а также отработанное тепло из промышленных или коммерческих источников. [14]
На основании вышеприведенного описания становится ясно, что существует фундаментальное различие между 5GDHC и предыдущими поколениями централизованного теплоснабжения, особенно в индивидуализации выработки тепла. Эта критическая система имеет существенное влияние при сравнении эффективности между различными поколениями, поскольку индивидуализация выработки тепла переводит сравнение из простого сравнения эффективности распределительной системы в сравнение эффективности системы снабжения, где необходимо учитывать как эффективность выработки тепла, так и эффективность распределительной системы.
Современное здание с низкотемпературной системой внутреннего распределения тепла может установить эффективный тепловой насос, обеспечивающий подачу тепла при температуре 45 °C. Старое здание с более высокотемпературной системой внутреннего распределения, например, с использованием радиаторов, потребует высокотемпературного теплового насоса для подачи тепла.
Более крупным примером сети отопления и охлаждения пятого поколения является Mijnwater в Херлене, Нидерланды. [15] [16] В этом случае отличительной особенностью является уникальный доступ к заброшенной заполненной водой угольной шахте в пределах городской черты, которая обеспечивает стабильный источник тепла для системы.
Сеть пятого поколения («Сбалансированная энергетическая сеть», BEN) была установлена в 2016 году в двух больших зданиях Лондонского университета Саут-Бэнк в качестве научно-исследовательского и опытно-конструкторского проекта. [17] [18]
Сети централизованного теплоснабжения используют различные источники энергии, иногда косвенно через многоцелевую инфраструктуру, такую как теплоэлектроцентрали (ТЭЦ, также называемые когенерацией).
Наиболее используемым источником энергии для централизованного теплоснабжения является сжигание углеводородов . Поскольку поставки возобновляемого топлива недостаточны, ископаемое топливо уголь и газ массово используются для централизованного теплоснабжения. [19] Это сжигание ископаемых углеводородов обычно способствует изменению климата , поскольку использование систем для улавливания и хранения CO2 вместо его выброса в атмосферу встречается редко.
В случае когенерационной установки, тепловая мощность обычно рассчитывается так, чтобы покрыть половину пиковой зимней тепловой нагрузки, но в течение года будет обеспечивать 90% поставляемого тепла. Большая часть тепла, произведенного летом, как правило, будет потрачена впустую. Мощность котла будет в состоянии удовлетворить всю потребность в тепле без посторонней помощи и может покрыть поломки на когенерационной установке. Неэкономично рассчитывать мощность только когенерационной установки, 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 продвинутая установка с возможностью рекуперации отработанного тепла может достичь общей энергетической эффективности почти 80 %. [23] Некоторые могут приближаться к 100 % на основе более низкой теплотворной способности за счет конденсации дымового газа. [24]
Тепло, вырабатываемое ядерными цепными реакциями, может быть введено в районные тепловые сети. Это не загрязняет районные трубы радиоактивными элементами, поскольку тепло передается в сеть через теплообменники . [25] Технически не обязательно, чтобы ядерный реактор находился очень близко к районной теплосети, поскольку тепло может транспортироваться на значительные расстояния (более 200 км) с приемлемыми потерями, используя изолированные трубы . [26] [ необходимо разъяснение ]
Поскольку ядерные реакторы не вносят существенного вклада ни в загрязнение воздуха , ни в глобальное потепление , они могут быть выгодной альтернативой сжиганию ископаемых углеводородов. Однако лишь небольшое меньшинство ядерных реакторов, которые в настоящее время работают по всему миру, подключены 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 как тепла, так и электроэнергии в пригород столицы страны в период с 1964 по 1974 год. Атомная электростанция Безнау в Швейцарии вырабатывает электроэнергию с 1969 года и поставляет ее в систему централизованного теплоснабжения с 1984 года. Атомная электростанция Хайян в Китае начала работу в 2018 году и начала поставлять малогабаритное тепло в городской район Хайян в 2020 году. К ноябрю 2022 года станция использовала тепловой эффект в 345 МВт для отопления 200 000 домов, заменив 12 угольных котельных. [28]
В последние годы возобновился интерес к малым модульным реакторам (ММР) и их потенциалу для снабжения централизованного теплоснабжения. [29] Выступая в подкасте «Титаны ядерной энергетики » Центра энергетического воздействия (EIC) , 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 ММР с открытым исходным кодом от EIC, OPEN100 , может быть включен в систему централизованного теплоснабжения. [31]
История
Геотермальное централизованное отопление использовалось в Помпеях и в Шод-Эге с XIV века. [32]
Дания
В Дании с 1984 года действует одна геотермальная электростанция в Тистеде. Две другие электростанции сейчас закрыты, они находятся в Копенгагене (2005-2019) и Сённерборге (2013-2018). У обеих были проблемы с мелким песком и засорами [33] [34] [35]
Первая в стране крупная электростанция строится недалеко от Орхуса, и к концу 2030 года она, как ожидается, сможет покрыть около 20% потребности в централизованном отоплении в Орхусе. [36]
Соединенные Штаты
Системы централизованного геотермального теплоснабжения прямого использования, которые используют геотермальные резервуары и распределяют горячую воду по нескольким зданиям для различных целей, не распространены в Соединенных Штатах, но существуют в Америке уже более столетия.
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 [37] , в США было 22 геотермальные системы централизованного теплоснабжения (GDHS). По состоянию на 2010 год две из этих систем были закрыты. [38] В таблице ниже описываются 20 GDHS, которые в настоящее время [ когда? ] работают в Америке.
Использование солнечного тепла для централизованного теплоснабжения возросло в Дании и Германии [40] в последние годы. [41] Системы обычно включают межсезонное хранение тепловой энергии для постоянной выработки тепла изо дня в день и между летом и зимой. Хорошими примерами являются Военс [42] с 50 МВт, Дроннинглунд с 27 МВт и Марсталь с 13 МВт в Дании. [43] [44] Эти системы постепенно расширялись, чтобы обеспечить 10% - 40% годовых потребностей в отоплении своих деревень. Солнечно-тепловые панели монтируются на земле в полях. [45] Теплоаккумулятор - это хранилище в яме, кластер скважин и традиционный резервуар для воды. В Альберте, Канада, Drake Landing Solar Community достигло мирового рекорда в 97% годовой доли солнечной энергии для нужд отопления, используя солнечно-тепловые панели на крышах гаражей и теплоаккумулятор в кластере скважин. [46] [47]
В Стокгольме первый тепловой насос был установлен в 1977 году для подачи тепла от серверов IBM. Сегодня установленная мощность составляет около 660 МВт тепла, в качестве источников тепла используются очищенная сточная вода, морская вода, центральное охлаждение, центры обработки данных и продуктовые магазины. [48] Другим примером является проект централизованного теплоснабжения Drammen Fjernvarme в Норвегии, который производит 14 МВт из воды при температуре всего 8 °C, промышленные тепловые насосы являются продемонстрированными источниками тепла для сетей централизованного теплоснабжения. Среди способов использования промышленных тепловых насосов:
Существуют опасения по поводу использования гидрофторуглеродов в качестве рабочей жидкости (хладагента) для больших тепловых насосов. Хотя утечка обычно не измеряется, как правило, сообщается, что она относительно низкая, например, 1% (по сравнению с 25% для систем охлаждения супермаркетов). Таким образом, тепловой насос мощностью 30 мегаватт может ежегодно пропускать около 75 кг R134a или другой рабочей жидкости. [50]
Однако недавние технические достижения позволяют использовать естественные хладагенты для тепловых насосов с очень низким потенциалом глобального потепления (ПГП). Хладагент CO2 ( 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 является 14 МВт (тепловая) сеть централизованного теплоснабжения в Драммене , Норвегия, которая снабжается тепловыми насосами на морской воде, использующими хладагент R717, и работает с 2011 года. Вода температурой 90 °C подается в окружной контур (и возвращается при температуре 65 °C). Тепло извлекается из морской воды (с глубины 60 футов (18 м)), которая имеет температуру от 8 до 9 °C круглый год, что дает средний коэффициент полезного действия (КПД) около 3,15. В процессе морская вода охлаждается до 4 °C; однако этот ресурс не используется. В районной системе, где охлажденная вода может использоваться для кондиционирования воздуха, эффективный КПД будет значительно выше. [50]
В будущем промышленные тепловые насосы будут еще больше декарбонизированы за счет использования, с одной стороны, избыточной возобновляемой электроэнергии (иначе выбрасываемой из-за удовлетворения спроса на электросети) от ветра, солнца и т. д., а с другой стороны, за счет использования большего количества возобновляемых источников тепла (тепло озер и океанов, геотермальная энергия и т. д.). Кроме того, можно ожидать более высокой эффективности за счет работы в сети высокого напряжения. [51]
Все большее количество хранилищ тепла используется 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 норму прибыли, чем производство тепла, при этом сохраняя 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 системах скважин. Ожидаемые потери тепла в изолированном пруду объемом 203 000 м³ в Военсе составляют около 8%. [42]
С такими европейскими странами, как Германия и Дания, которые переходят на очень высокие уровни (80% и 100% соответственно к 2050 году) возобновляемой энергии для всех видов использования энергии, будут увеличиваться периоды избыточного производства возобновляемой электроэнергии. Тепловые насосы могут использовать этот избыток дешевой электроэнергии для хранения тепла для последующего использования. [52] Такое соединение сектора электроэнергии с сектором отопления ( Power-to-X ) рассматривается как ключевой фактор для энергетических систем с высокой долей возобновляемой энергии. [53]
После генерации тепло распределяется по потребителям через сеть изолированных труб. Системы централизованного теплоснабжения состоят из линий подачи и возврата. Обычно трубы устанавливаются под землей, но существуют также системы с надземными трубами. Запуск и останов системы ЦТ, а также колебания потребности в тепле и температуры окружающей среды вызывают термическую и механическую цикличность на трубах из-за теплового расширения. Осевое расширение труб частично компенсируется силами трения, действующими между землей и корпусом, при этом напряжения сдвига передаются через соединение из пенополиуретана. Поэтому использование предварительно изолированных труб упростило методы укладки, используя холодную укладку вместо средств расширения, таких как компенсаторы или U-образные изгибы, что является более экономически эффективным. [54] Сборка предварительно изолированных труб сэндвич, состоящая из стальной трубы для теплоснабжения, изоляционного слоя ( пенополиуретан ) и полиэтиленовой (ПЭ) оболочки, которые связаны изоляционным материалом. [55] Хотя полиуретан обладает выдающимися механическими и термическими свойствами, высокая токсичность диизоцианатов, необходимых для его производства, привела к ограничению их использования. [56] Это послужило толчком к исследованию альтернативной изоляционной пены, подходящей для этого применения, [57] которая включает полиэтилентерефталат (ПЭТ) [58] и полибутилен (ПБ-1). [59]
В системе могут быть установлены теплоаккумуляторы для выравнивания пиковых нагрузок.
Обычной средой, используемой для распределения тепла, является вода или перегретая вода , но также используется пар. Преимущество пара в том, что в дополнение к нагревательным целям он может использоваться в промышленных процессах из-за его более высокой температуры. Недостатком пара является более высокая потеря тепла из-за высокой температуры. Кроме того, тепловая эффективность когенерационных установок значительно ниже, если охлаждающей средой является высокотемпературный пар, что снижает выработку электроэнергии . Масляные теплоносители, как правило, не используются для централизованного теплоснабжения, хотя они имеют более высокую теплоемкость, чем вода, поскольку они дороги и имеют экологические проблемы.
На уровне потребителя тепловая сеть обычно подключается к системе центрального отопления жилых домов через теплообменники (тепловые пункты): рабочие среды обеих сетей (обычно вода или пар) не смешиваются. Однако в системе Оденсе используется прямое подключение .
Типичные годовые потери тепловой энергии при распределении составляют около 10%, как это видно на примере сети централизованного теплоснабжения Норвегии. [60]
Количество тепла, поставляемого потребителям, часто регистрируется с помощью теплосчетчика , чтобы поощрять сбережение и максимизировать количество клиентов, которых можно обслужить, но такие счетчики стоят дорого. Из-за стоимости учета тепла альтернативный подход заключается в простом измерении воды — счетчики воды намного дешевле теплосчетчиков и имеют преимущество, побуждая потребителей извлекать как можно больше тепла, что приводит к очень низкой температуре возврата, что повышает эффективность выработки электроэнергии. [ необходима цитата ]
Многие системы были установлены в условиях социалистической экономики (например, в странах бывшего Восточного блока ), в которой отсутствовали приборы учета тепла и средства регулировки подачи тепла в каждую квартиру. [61] [62] Это приводило к большой неэффективности — пользователям приходилось просто открывать окна, когда становилось слишком жарко, что приводило к потере энергии и минимизации количества подключаемых клиентов. [63]
Системы централизованного теплоснабжения могут различаться по размеру. Некоторые системы охватывают целые города, такие как Стокгольм или Фленсбург , используя сеть крупных первичных труб диаметром 1000 мм, соединенных со вторичными трубами – например, диаметром 200 мм, которые в свою очередь соединены с третичными трубами, которые могут быть диаметром 25 мм, которые могут подключаться к 10–50 домам.
Некоторые схемы централизованного теплоснабжения могут быть рассчитаны только на потребности небольшой деревни или района города, в этом случае понадобятся только вторичные и третичные трубы.
Некоторые схемы могут быть рассчитаны на обслуживание лишь ограниченного числа жилых домов (примерно от 20 до 50), в этом случае потребуются трубы только третичного размера.
Централизованное отопление имеет ряд преимуществ по сравнению с индивидуальными системами отопления. Обычно централизованное отопление более энергоэффективно из-за одновременного производства тепла и электроэнергии на теплоэлектростанциях. Это имеет дополнительное преимущество в виде сокращения выбросов парниковых газов . [64] Более крупные установки сжигания также имеют более совершенную очистку дымовых газов , чем системы с одним котлом. В случае избыточного тепла от промышленности централизованные системы отопления не используют дополнительное топливо, поскольку они рекуперируют тепло, которое в противном случае было бы рассеяно в окружающей среде.
Централизованное отопление требует долгосрочных финансовых обязательств, что плохо сочетается с акцентом на краткосрочную окупаемость инвестиций. Преимущества для общества включают в себя предотвращение расходов на энергию за счет использования избыточной и неиспользуемой тепловой энергии и сокращение инвестиций в индивидуальное оборудование для отопления домохозяйств или зданий. Сети централизованного отопления, котельные, работающие только на тепле, и когенерационные установки требуют высоких первоначальных капитальных затрат и финансирования. Только если рассматривать их как долгосрочные инвестиции, они превратятся в прибыльную деятельность для владельцев систем централизованного отопления или операторов комбинированных теплоэлектростанций. Централизованное отопление менее привлекательно для районов с низкой плотностью населения, поскольку инвестиции на домохозяйство значительно выше. Кроме того, оно менее привлекательно в районах с большим количеством небольших зданий, например, отдельных домов, чем в районах с меньшим количеством крупных зданий, например, многоквартирных домов, поскольку каждое подключение к односемейному дому обходится довольно дорого.
Во многих случаях крупные схемы централизованного теплоснабжения принадлежат одному субъекту. Это было типично для стран старого Восточного блока. Однако для многих схем право собственности на когенерационную установку отделено от части, использующей тепло.
Примерами являются Варшава, которая имеет такую разделенную собственность, где PGNiG Termika владеет блоком когенерации, Veolia владеет 85% распределения тепла, остальная часть распределения тепла принадлежит муниципалитету и рабочим. Аналогично все крупные схемы CHP/CH в Дании имеют разделенную собственность. [ необходима цитата ]
Швеция представляет собой альтернативный пример, где рынок отопления дерегулирован. В Швеции чаще всего право собственности на сеть централизованного теплоснабжения не отделено от права собственности на когенерационные установки, сеть централизованного охлаждения или централизованные тепловые насосы. Существуют также примеры, когда конкуренция породила параллельные сети и взаимосвязанные сети, в которых сотрудничают несколько коммунальных служб. [ необходима цитата ]
В Соединенном Королевстве были жалобы на то, что компании централизованного теплоснабжения имеют слишком большую монополию и недостаточно регулируются, [65] проблема, о которой отрасль знает, и предприняла шаги для улучшения потребительского опыта посредством использования клиентских уставов, изложенных Heat Trust. Некоторые клиенты подают в суд на поставщика за искажение информации и недобросовестную торговлю, утверждая, что централизованное теплоснабжение не обеспечивает экономии, обещанной многими поставщиками тепла. [66]
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 тому, как решать вопросы рынков отопления в пределах своих границ.
С 1954 года централизованное отопление продвигается в Европе компанией Euroheat & Power. Они составили анализ рынков централизованного отопления и охлаждения в Европе в рамках своего проекта Ecoheatcool , поддержанного Европейской комиссией . Отдельное исследование под названием Heat Roadmap Europe показало, что централизованное отопление может снизить цену на энергию в Европейском союзе в период с настоящего момента до 2050 года. [67] Правовая база в государствах-членах Европейского союза в настоящее время находится под влиянием Директивы ЕС о ТЭЦ .
ЕС активно включил когенерацию в свою энергетическую политику через Директиву о ТЭЦ. В сентябре 2008 года на слушаниях в группе по городскому размещению Европейского парламента комиссар по энергетике Андрис Пиебалгс заявил: «Надежность поставок действительно начинается с энергоэффективности». [68] Энергоэффективность и когенерация признаются в первых параграфах Директивы о когенерации Европейского союза 2004/08/EC. Эта директива направлена на поддержку когенерации и установление метода расчета возможностей когенерации для каждой страны. Развитие когенерации было очень неравномерным на протяжении многих лет и на протяжении последних десятилетий доминировало в национальных обстоятельствах.
В целом Европейский Союз в настоящее время вырабатывает 11% электроэнергии с помощью когенерации, что экономит Европе примерно 35 Мтнэ в год. [69] Однако существуют большие различия между государствами-членами, где экономия энергии составляет от 2% до 60%. В Европе есть три страны с самой интенсивной в мире экономикой когенерации: Дания, Нидерланды и Финляндия. [70]
Другие европейские страны также прилагают большие усилия для повышения своей эффективности. Германия сообщает, что более 50% от общего спроса на электроэнергию в стране может быть обеспечено за счет когенерации. Германия поставила цель удвоить свою когенерацию электроэнергии с 12,5% от всей электроэнергии страны до 25% к 2020 году и приняла соответствующее поддерживающее законодательство в «Федеральном министерстве экономики и технологий» (BMWi), Германия, август 2007 года. Великобритания также активно поддерживает централизованное теплоснабжение. В свете цели Великобритании по достижению 80% сокращения выбросов углекислого газа к 2050 году правительство поставило цель получать не менее 15% государственной электроэнергии от ТЭЦ к 2010 году. [71] Другими мерами Великобритании по стимулированию роста ТЭЦ являются финансовые стимулы, поддержка грантов, более широкая нормативная база, а также государственное руководство и партнерство.
Согласно моделированию расширения когенерации для стран G8, проведенному МЭА в 2008 году, расширение когенерации только во Франции, Германии, Италии и Великобритании фактически удвоит существующую экономию первичного топлива к 2030 году. Это увеличит экономию в Европе 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 в их усилиях по ТЭЦ помогают такие организации, как COGEN Europe , которые служат информационным центром для самых последних обновлений в энергетической политике Европы. COGEN — это зонтичная организация Европы, представляющая интересы когенерационной отрасли, пользователей технологии и продвигающая ее преимущества в ЕС и более широкой Европе. Ассоциацию поддерживают ключевые игроки в отрасли, включая газовые и электроэнергетические компании, ЭСКО, поставщиков оборудования, консалтинговые компании, национальные организации по продвижению, финансовые и другие сервисные компании.
Энергетическая стратегия ЕС 2016 года предполагает более широкое использование централизованного теплоснабжения. [72]
Самая крупная система централизованного теплоснабжения в Австрии находится в Вене (Fernwärme Wien), а множество более мелких систем распределены по всей стране.
Централизованное теплоснабжение в Вене находится в ведении Wien Energie. В 2004/2005 финансовом году было продано в общей сложности 5163 ГВт·ч, 1602 ГВт·ч 251 224 частным квартирам и домам и 3561 ГВт·ч 5211 крупным клиентам. Три крупных муниципальных мусоросжигательных завода обеспечивают 22% от общего объема, вырабатывая 116 ГВт·ч электроэнергии и 1220 ГВт·ч тепла. Отработанное тепло муниципальных электростанций и крупных промышленных предприятий составляет 72% от общего объема. Остальные 6% вырабатываются пиковыми отопительными котлами из ископаемого топлива. Электростанция, работающая на биомассе, вырабатывает тепло с 2006 года.
В остальной части Австрии новые станции централизованного теплоснабжения строятся как станции, работающие на биомассе, или как станции комбинированного производства тепловой и электрической энергии на биомассе, как, например, станция централизованного теплоснабжения на биомассе в Медлинге или станция централизованного теплоснабжения на биомассе в Бадене.
Большинство старых систем централизованного теплоснабжения, работающих на ископаемом топливе, оснащены накопителем тепла, что позволяет производить тепловую энергию для централизованного теплоснабжения только в то время, когда цена на электроэнергию высока.
В Бельгии централизованное теплоснабжение действует во многих городах. Самая большая система находится во фламандском городе Гент , трубопроводная сеть этой электростанции имеет длину 22 км. Система существует с 1958 года. [74]
В Болгарии централизованное теплоснабжение имеется примерно в дюжине городов и поселков. Самая большая система находится в столице Софии , где есть четыре электростанции (две ТЭЦ и две котельные ), обеспечивающие теплом большую часть города. Система существует с 1949 года. [75]
Самая большая система централизованного теплоснабжения в Чешской Республике находится в Праге, принадлежит и управляется Pražská teplárenská, обслуживает 265 000 домохозяйств и продает около 13 ПДж тепла в год. Большая часть тепла фактически производится в виде отработанного тепла на теплоэлектростанции в Мельнике , расположенной в 30 км . Существует множество более мелких систем центрального отопления, разбросанных по всей стране [76], включая использование отработанного тепла, сжигание твердых бытовых отходов и теплоэлектростанции [de] .
В Дании централизованное теплоснабжение охватывает более 64% отопления помещений и нагрева воды . [77] В 2007 году 80,5% этого тепла было произведено на теплоэлектростанциях . Тепло, полученное от сжигания отходов, составило 20,4% от общего объема производства централизованного тепла в Дании. [78] В 2013 году Дания импортировала 158 000 тонн отходов для сжигания. [79] Большинство крупных городов Дании имеют крупные сети централизованного теплоснабжения, включая сети передачи, работающие при температуре до 125 °C и давлении 25 бар, и распределительные сети, работающие при температуре до 95 °C и давлении от 6 до 10 бар. Самая большая система централизованного теплоснабжения в Дании находится в районе Копенгагена , эксплуатируемая CTR I/S и VEKS I/S. В центре Копенгагена сеть CTR обслуживает 275 000 домохозяйств (90–95% населения региона) через сеть из 54 км двойных распределительных труб централизованного теплоснабжения, обеспечивающих пиковую мощность 663 МВт, [80] часть которой объединена с централизованным охлаждением . [81] Потребительская цена тепла от CTR составляет приблизительно 49 евро за МВт·ч плюс налоги (2009). [82] В нескольких городах есть центральное солнечное отопление с различными типами хранения тепловой энергии.
На датском острове Самсё расположены три электростанции, работающие на соломе и обеспечивающие централизованное теплоснабжение. [83]
В Финляндии на централизованное теплоснабжение приходится около 50% от общего рынка отопления, [84] 80% которого вырабатывается комбинированными теплоэлектростанциями. Более 90% многоквартирных домов, более половины всех рядовых домов и 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 при сжигании твердых бытовых отходов . Промышленные предприятия, которые вырабатывают тепло в качестве побочного продукта промышленности, могут продавать отработанное тепло в сеть, а не выбрасывать его в окружающую среду. Избыточное тепло и электроэнергия от котлов-утилизаторов целлюлозных заводов являются значительным источником в промышленных городах. В некоторых городах сжигание отходов может составлять до 8% потребности в тепле централизованного теплоснабжения. Доступность составляет 99,98%, а перебои в подаче электроэнергии, если они и случаются, обычно приводят к снижению температуры всего на несколько градусов.
В Хельсинки подземный центр обработки данных рядом с дворцом президента выпускает избыточное тепло в соседние дома, [85] производя достаточно тепла для отопления примерно 500 больших домов. [86] Четверть миллиона домохозяйств вокруг Эспоо, как планируется, будут получать централизованное теплоснабжение от центров обработки данных. [87]
В Германии доля централизованного теплоснабжения на рынке жилых зданий составляет около 14%. Подключенная тепловая нагрузка составляет около 52 729 МВт. Тепло поступает в основном от когенерационных установок (83%). Тепловые котлы поставляют 16%, а 1% — это избыточное тепло от промышленности. Когенерационные установки используют в качестве топлива природный газ (42%), уголь (39%), лигнит (12%) и отходы/другое (7%). [88]
Самая большая сеть централизованного теплоснабжения находится в Берлине, тогда как самая высокая степень распространения централизованного теплоснабжения наблюдается во Фленсбурге с долей рынка около 90%. В Мюнхене около 70% электроэнергии производится на станциях централизованного теплоснабжения. [89]
В Германии централизованное теплоснабжение имеет довольно скудную правовую базу. Закона о нем нет, поскольку большинство элементов централизованного теплоснабжения регулируются правительственными или региональными постановлениями. Государственной поддержки сетей централизованного теплоснабжения нет, но есть закон о поддержке когенерационных установок. Поскольку в Европейском союзе вступит в силу Директива о ТЭЦ, этот закон, вероятно, нуждается в некоторой корректировке.
В Греции централизованное теплоснабжение осуществляется в основном в провинциях Западная Македония , Центральная Македония и Пелопоннес . Самая крупная система находится в городе Птолемаида , где расположено пять электростанций (в частности, тепловых электростанций или ТЭС), обеспечивающих теплом большинство крупнейших городов региона и некоторые деревни. Первая небольшая установка была установлена в Птолемаиде в 1960 году, обеспечивая теплом деревню Проастио в Эордее с использованием ТЭС Птолемаиды. Сегодня централизованное теплоснабжение также доступно в Козани , Птолемаиде, Аминтео , Филотасе , Серресе и Мегалополисе с использованием близлежащих электростанций. В Серресе электростанция представляет собой высокоэффективную ТЭЦ, работающую на природном газе, в то время как уголь является основным топливом для всех других сетей централизованного теплоснабжения.
По данным переписи 2011 года, в Венгрии насчитывалось 607 578 жилых помещений (15,5% от общего числа) с централизованным отоплением, в основном это панельные квартиры в городских районах. [90] Крупнейшая система централизованного отопления, расположенная в Будапеште , принадлежащая муниципалитету Főtáv Zrt. («Столичная компания телеотопления») обеспечивает теплом и горячей водой 238 000 домохозяйств и 7 000 компаний. [91]
93% всего жилья в Исландии пользуются услугами централизованного теплоснабжения – 89,6% за счет геотермальной энергии , Исландия является страной с самым высоким уровнем проникновения централизованного теплоснабжения. [92] Существует 117 местных систем централизованного теплоснабжения, снабжающих города, а также сельские районы горячей водой – охватывая почти все население. Средняя цена составляет около 0,027 долл. США за кВт·ч горячей воды. [93]
Система централизованного теплоснабжения столичного округа Рейкьявик обслуживает около 230 000 жителей, имеет максимальную выходную тепловую мощность 830 МВт. В 2018 году среднегодовая потребность в отоплении в районе Рейкьявика составила 473 МВт. [94] Это крупнейшая система централизованного теплоснабжения в Исландии, которой управляет Veitur . Тепло подается с ТЭЦ Hellisheiði (200 МВт) и Nesjavellir (300 МВт), а также с нескольких низкотемпературных полей внутри Рейкьявика. Потребность в отоплении неуклонно растет по мере роста населения, что требует увеличения производства термальной воды на ТЭЦ Hellisheiði. [95]
Вторая по величине система централизованного теплоснабжения Исландии находится на полуострове Рейкьянес , где ТЭЦ Свартсенги обеспечивает теплом 21 000 домов, включая Кефлавик и Гриндавик , с тепловой мощностью 150 МВт. [96]
Dublin Waste-to-Energy Facility обеспечит централизованное теплоснабжение до 50 000 домов в Пулбеге и близлежащих районах. [97] Некоторые существующие жилые комплексы в Северных Доклендс были построены для перевода на централизованное теплоснабжение — в настоящее время с использованием местных газовых котлов — и трубы проложены в сервисном туннеле Лиффи для их подключения к мусоросжигательному заводу или другим источникам отработанного тепла в этом районе. [98]
В Трали , графство Керри, есть система централизованного теплоснабжения мощностью 1 МВт, которая обеспечивает теплом жилой комплекс, приют для пожилых людей, библиотеку и более 100 индивидуальных домов. Система работает на древесной щепе местного производства. [99]
В аббатстве Гленстал , графство Лимерик, для школы существует система отопления мощностью 150 кВт, работающая на основе пруда. [100]
Схема использования отработанного тепла из центра обработки данных Amazon Web Services в Таллахте предназначена для отопления 1200 единиц жилья и муниципальных зданий [101]
В Италии централизованное теплоснабжение используется в некоторых городах ( Бергамо , Брешиа , Кремона , Больцано , Верона , Феррара , Имола , Модена , [102] Реджо-Эмилия , Терлан , Турин , Парма , Лоди и теперь Милан ). Централизованное теплоснабжение Турина является крупнейшим в стране и обеспечивает 550 000 человек (62% всего населения города).
В Латвии централизованное отопление используется в крупных городах, таких как Рига , Даугавпилс , Лиепая , Елгава . Первая система централизованного отопления была построена в Риге в 1952 году. [103] В каждом крупном городе есть местная компания, отвечающая за производство, администрирование и обслуживание системы централизованного отопления.
Централизованное отопление используется в Роттердаме , [104] [105] Амстердаме , Утрехте , [106] и Алмере [107] и ожидается, что их будет больше, поскольку правительство обязало отказаться от природного газа во всех домах в стране к 2050 году. [108] Город Херлен разработал сеть, использующую воду в заброшенных угольных шахтах 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 заводами по производству ЦТ, 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 коммерческих). [109] Три завода по производству BEG используют природный газ в качестве источника топлива. [110] Также есть одна когенерационная установка TE-TO AD Skopje, производящая тепло, поставляемое в систему централизованного теплоснабжения Скопье. Доля когенерации в производстве ЦТ составила 47% в 2017 году. Распределение и поставка централизованного теплоснабжения осуществляются компаниями, принадлежащими BEG. [109]
В Норвегии централизованное отопление составляет всего около 2% от потребности в энергии для отопления. Это очень низкий показатель по сравнению с аналогичными странами. Одной из главных причин низкого уровня проникновения централизованного отопления в Норвегии является доступ к дешевой гидроэлектроэнергии, а 80% потребления электроэнергии частными лицами идет на обогрев помещений и воды. Однако в крупных городах есть централизованное отопление.
В 2009 году 40% польских домохозяйств пользовались централизованным отоплением, большинство из них в городских районах. [111] Тепло в основном поступает от теплоэлектростанций, большинство из которых сжигают каменный уголь. Самая большая система централизованного отопления находится в Варшаве, принадлежит и управляется Veolia Warszawa, распределяя около 34 ПДж в год.
Самая большая система централизованного теплоснабжения в Румынии находится в Бухаресте . Принадлежащая и управляемая RADET, она распределяет около 24 ПДж в год, обслуживая 570 000 домохозяйств. Это соответствует 68% от общей потребности Бухареста в тепле (RADET покрывает еще 4% через системы котельных для отдельных зданий, что в общей сложности составляет 72%).
В большинстве российских городов районные теплоэлектроцентрали ( ТЭЦ ) вырабатывают более 50% электроэнергии страны и одновременно обеспечивают горячей водой соседние городские кварталы. В основном они используют паровые турбины, работающие на угле и газе, для когенерации тепла. В настоящее время широкое распространение получают и конструкции парогазовых установок .
В Сербии централизованное теплоснабжение используется во всех крупных городах, особенно в столице Белграде . Первая централизованная теплоснабжающая установка была построена в 1961 году как средство для эффективного отопления недавно построенных пригородов Нови-Београда . С тех пор было построено множество установок для отопления постоянно растущего города. Они используют природный газ в качестве топлива, поскольку он оказывает меньшее воздействие на окружающую среду. Система централизованного теплоснабжения Белграда располагает 112 источниками тепла мощностью 2454 МВт, более 500 км трубопроводов и 4365 соединительными станциями, обеспечивая централизованное теплоснабжение 240 000 квартир и 7500 офисных/коммерческих зданий общей площадью более 17 000 000 квадратных метров. [ необходима цитата ]
Централизованная система отопления Словакии покрывает более 54% от общего спроса на тепло. В 2015 году около 1,8 миллиона граждан, 35% от общей численности населения Словакии, обслуживались централизованным теплоснабжением. [112] 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 энергоэффективности в системах централизованного теплоснабжения. [113]
Производство тепла в основном осуществляется за счет природного газа и биомассы, а 54% тепла в централизованном теплоснабжении вырабатывается посредством когенерации. [112] Распределительная система состоит из 2800 км труб. Теплая и горячая вода являются наиболее распространенными теплоносителями, но более старая транспортировка пара высокого давления по-прежнему составляет около четверти первичного распределения, что приводит к большим потерям в системе. [114]
Что касается структуры рынка, то 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 также присутствуют некоторые крупные компании, такие как Veolia. Государство владеет и управляет крупными когенерационными установками, которые производят централизованное тепло и электроэнергию в шести городах (Братислава, Кошице, Жилина, Трнава, Зволен и Мартин). В одном городе могут работать несколько компаний, что имеет место в крупных городах. Большая доля ЦТ производится небольшими газовыми отопительными котлами, подключенными к блокам зданий. В 2014 году почти 40% от общего объема производства ЦТ было произведено газовыми котлами, помимо когенерации. [115]
В Швеции существует давняя традиция 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 централизованным теплоснабжением. [116] Город Векшё сократил выбросы CO2 от ископаемого топлива на 34% с 1993 по 2009 год. [117] Это было достигнуто в основном за счет централизованного теплоснабжения, работающего на биомассе. [118] Другим примером является завод в Энчёпинге , сочетающий использование плантаций с коротким оборотом как для топлива, так и для фиторемедиации. [119]
47% тепла, вырабатываемого в шведских системах централизованного теплоснабжения, производится с использованием возобновляемых источников биоэнергии , а также 16% на мусоросжигательных заводах, 7% обеспечивается тепловыми насосами, 10% конденсацией дымовых газов и 6% рекуперацией тепла промышленных отходов . Остальное в основном ископаемое топливо: нефть (3%), природный газ (3%), торф (2%) и уголь (1%). [120] [121]
Из-за закона, запрещающего традиционные свалки , [122] отходы широко используются в качестве топлива.
В Соединенном Королевстве централизованное теплоснабжение стало популярным после Второй мировой войны, но в ограниченных масштабах, для отопления крупных жилых комплексов, которые заменили жилища, разрушенные Blitz . В 2013 году насчитывалось 1765 схем централизованного теплоснабжения, из которых 920 находились в одном только Лондоне. [123] В общей сложности около 210 000 домов и 1700 предприятий снабжаются тепловыми сетями в Великобритании. [124]
Pimlico District Heating Underground (PDHU) в Лондоне впервые начал работу в 1950 году и продолжает расширяться по сей день. PDHU когда-то использовал отходящее тепло от ныне неиспользуемой электростанции Баттерси на южном берегу реки Темзы . Она все еще работает; теперь вода нагревается локально новым энергетическим центром, который включает 3,1 МВтэ / 4,0 МВтт газовых ТЭЦ-двигателей и 3 × 8 МВт газовых котла.
Одной из крупнейших в Великобритании систем централизованного теплоснабжения является EnviroEnergy в Ноттингеме . Установка, изначально построенная Boots , теперь используется для отопления 4600 домов и множества различных коммерческих помещений, включая Концертный зал , Арену Ноттингема , Victoria Baths, Торговый центр Broadmarsh , Victoria Centre и другие. Источником тепла является мусоросжигательный завод, работающий на энергии .
Сеть централизованного теплоснабжения Шеффилда была создана в 1988 году и продолжает расширяться по сей день. Она экономит эквивалент 21 000 тонн CO 2 каждый год по сравнению с традиционными источниками энергии — электричеством из национальной сети и теплом, вырабатываемым индивидуальными котлами. В настоящее время к сети централизованного теплоснабжения подключено более 140 зданий. К ним относятся такие городские достопримечательности, как здание мэрии Шеффилда , театр Lyceum , университет Шеффилда , университет Шеффилд Халлам , больницы, магазины, офисы и развлекательные заведения, а также 2800 домов. Более 44 км подземных труб поставляют энергию, которая вырабатывается на предприятии по рекуперации энергии Шеффилда . Оно преобразует 225 000 тонн отходов в энергию, производя до 60 МВт тепловой энергии и до 19 МВт электрической энергии.
Районная энергетическая схема Саутгемптона изначально была построена для использования только геотермальной энергии, но теперь также использует тепло от газового генератора ТЭЦ. Она обеспечивает отопление и централизованное охлаждение многих крупных помещений в городе, включая торговый центр Westquay , отель De Vere Grand Harbour, больницу Royal South Hants и несколько жилищных схем. В 1980-х годах Саутгемптон начал использовать комбинированное теплоэлектроцентраль, используя геотермальное тепло, «запертое» в этом районе. Геотермальное тепло, обеспечиваемое скважиной, работает в сочетании с комбинированной схемой тепло- и электроснабжения. Геотермальная энергия обеспечивает 15–20%, мазут 10% и природный газ 70% от общего количества потребляемого тепла для этой схемы, а комбинированные теплоэлектрогенераторы используют обычное топливо для производства электроэнергии. «Отработанное тепло» от этого процесса восстанавливается для распределения по 11-километровой магистральной сети. [8] [125]
В Шотландии есть несколько систем централизованного теплоснабжения. Первая в Великобритании была установлена в Авиморе , а затем последовали другие в Лохгилпхеде , Форт-Уильяме и Форфаре. Схема централизованного теплоснабжения в Леруике на Шетландских островах примечательна тем, что это одна из немногих схем, где совершенно новая система была добавлена к ранее существовавшему небольшому городу.
ADE располагает онлайн-картой установок централизованного теплоснабжения в Великобритании. [126] ADE оценивает, что 54 процента энергии, используемой для производства электроэнергии, тратится впустую при традиционном производстве электроэнергии, что составляет 9,5 млрд фунтов стерлингов (12,5 млрд долларов США) в год. [127]
В Северной Америке системы централизованного теплоснабжения делятся на две общие категории. Те, которые принадлежат одному субъекту и обслуживают его здания, считаются институциональными системами. Все остальные попадают в коммерческую категорию.
Районное отопление становится растущей отраслью в канадских городах, и за последние десять лет было построено много новых систем. Некоторые из основных систем в Канаде включают:
Во многих канадских университетах имеются центральные отопительные установки.
По состоянию на 2013 год в Соединенных Штатах в той или иной форме существовало около 2500 систем централизованного теплоснабжения и охлаждения, большинство из которых обеспечивало теплоснабжение. [136]
Исторически централизованное отопление в основном использовалось в городских районах США, но к 1985 году оно в основном использовалось в учреждениях. [154] Несколько небольших муниципалитетов в Новой Англии поддерживали муниципальное паровое отопление в 21 веке, в таких городах, как Холиок, Массачусетс и Конкорд, Нью-Гемпшир , однако первый прекратил обслуживание в 2010 году, а второй — в 2017 году, приписав их закрытие старению инфраструктуры и капитальным расходам. [155] [156] [157] В 2019 году Конкорд заменил несколько оставшихся труб на более эффективные для меньшей паровой системы, отапливающей только Государственный дом и Государственную библиотеку , в основном из-за соображений сохранения исторического наследия, а не из-за более широкого энергетического плана. [158]
Централизованное отопление также используется во многих университетских городках, часто в сочетании с централизованным охлаждением и выработкой электроэнергии. Колледжи, использующие централизованное отопление, включают Техасский университет в Остине ; Университет Райса ; [159] Университет Бригама Янга ; [160] Джорджтаунский университет ; [161] Корнельский университет , [162] который также использует глубоководное охлаждение с использованием вод близлежащего озера Каюга ; [163] Университет Пердью ; [164] Массачусетский университет в Амхерсте ; [165] Университет штата Мэн в Фармингтоне ; [166] Университет Нотр-Дам ; Университет штата Мичиган ; Университет Восточного Мичигана ; [167] Университет Кейс Вестерн Резерв ; Университет штата Айова ; Университет Делавэра ; [168] Университет Мэриленда, Колледж-Парк [ требуется ссылка ] , Университет Висконсин-Мэдисон , [169] Университет Джорджии , [170] Университет Цинциннати , [171] Государственный университет Северной Каролины , [172] Университет Северной Каролины в Чапел-Хилле, Университет Дьюка и несколько кампусов Калифорнийского университета . [ 173] Массачусетский технологический институт установил систему когенерации в 1995 году, которая обеспечивает электроэнергией, отоплением и охлаждением 80% зданий его кампуса. [174] Университет Нью-Гемпшира имеет когенерационную установку, работающую на метане с соседней свалки, обеспечивая университет 100% его потребностей в тепле и электроэнергии без сжигания нефти или природного газа. [175] Государственный университет Северной Дакоты (NDSU) в Фарго, Северная Дакота, уже более века использует централизованное теплоснабжение от своей угольной котельной. [176]
В Японии действуют 87 предприятий централизованного теплоснабжения, обслуживающих 148 районов. [177]
Многие компании эксплуатируют районные когенерационные установки, которые обеспечивают паром и/или горячей водой многие офисные здания. Кроме того, большинство операторов в Большом Токио обслуживают районное охлаждение.
На юге Китая (к югу от линии Циньлин-Хуайхэ ) практически нет систем централизованного теплоснабжения. На севере Китая системы централизованного теплоснабжения распространены. [178] [179] Большинство систем централизованного теплоснабжения, которые предназначены только для отопления, а не для ТЭЦ, используют каменный уголь . Поскольку загрязнение воздуха в Китае стало довольно серьезным, многие города постепенно теперь используют природный газ вместо угля в системах централизованного теплоснабжения. Существует также некоторое количество геотермального отопления [180] [181] и систем морских тепловых насосов. [182]
В феврале 2019 года Государственная энергетическая инвестиционная корпорация Китая (SPIC) подписала соглашение о сотрудничестве с муниципальным правительством Байшань в провинции Цзилинь для демонстрационного проекта по отоплению ядерной энергией в Байшане, в котором будет использоваться реактор централизованного теплоснабжения DHR-400 (400 МВт) Китайской национальной ядерной корпорации . [183] [184] Стоимость строительства составляет 1,5 млрд юаней (230 млн долларов США), строительство займет три года. [185]
Геотермальная энергия в Турции обеспечивает часть централизованного теплоснабжения, [186] а также были составлены карты потребностей в централизованном отоплении и охлаждении жилых домов. [187]
Проникновение централизованного теплоснабжения (ЦТ) на рынок тепла различается в зависимости от страны. Проникновение зависит от различных факторов, включая условия окружающей среды, доступность источников тепла, экономику, а также экономическую и правовую базу. Европейская комиссия стремится развивать устойчивые практики посредством внедрения технологий централизованного теплоснабжения и охлаждения. [188]
В 2000 году процент домов, снабжаемых централизованным теплоснабжением в некоторых европейских странах, был следующим:
В Исландии преобладающее положительное влияние на ЦТ оказывает доступность легко улавливаемого геотермального тепла. В большинстве стран Восточной Европы энергетическое планирование включало развитие когенерации и централизованного теплоснабжения. Отрицательное влияние в Нидерландах и Великобритании можно частично объяснить более мягким климатом, а также конкуренцией со стороны природного газа. [ необходима цитата ] Налог на внутренние цены на газ в Великобритании составляет треть от налога во Франции и пятую от налога в Германии.
Во времена Римской империи теплая вода циркулировала по открытым траншеям для отопления зданий и бань в Помпеях.
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )завода: ... Объект также поставляет пар для поставок потребителям тепловой энергии Xcel Energy в центре Денвера. ... История завода: Станция Zuni была первоначально построена в 1900 году и называлась заводом LaCombe.
