Инж. Любомир Хаджийски, управител, Amax Gas

Какво общо имат супермоделът Кара Делевин и Vattenfall, шведската държавна енергийна компания, която работи в цяла Европа и е водещ производител и търговец на дребно на електроенергия и топлинна енергия?

Кара Делевин, британски модел, актриса и активист, си партнира с Vattenfall, за да представи новаторския продукт "Спрей за Лице Индустриални Емисии" (Industrial Emissions Face Mist). Този иновативен продукт има за цел да подчертае използването на водород без изкопаеми горива като решение за борба с вредните климатични емисии.

С тази кампания шведската държавна енергийна компания дава сериозна заявка за тотална трансформация: приоритет на възобновяемите енергийни източници като вятър, вода и биомаса.

Подобни колаборации и инициативи в сферата на изменението на климата (climate change) не са уникални по рода си. Активизмът на известните личности (Леонардо ди Каприо, Дейвид Атънбъро и много други) е мощен инструмент за ангажиране на обществеността за опазването на околната среда и насърчаване на устойчивостта. Чрез финансирането на екологични организации и привличането на вниманието към неотложността на действията в областта на климата известните активисти играят важна роля в усилията за опазване на околната среда и подтикват политическите лидери да предприемат ефективни мерки.

И въпреки вниманието и пресата около активизма, когато говорим за декарбонизация и нулеви въглеродни емисии, трябва да съсредоточим вниманието си към по-практични, директни и въздействащи инициативи. В Европейския съюз тези инициативи започват да се лансират все повече, а благоприятният фактор в този процес е, че реализацията им е в ръцете на всеки жител на съюза и неговия личен избор и подход към ежедневието му. С подкрепата на правителствата, успешни регулации, финансови механизми и информация Европейският съюз би могъл да бъде на гребена на вълната на промяната към бъдеще без вредни емисии.

ЕС има за цел да постигне неутралност по отношение на климата до 2050 г. в съответствие с европейската Зелена сделка и Парижкото споразумение. Този преход представлява както неотложно предизвикателство, така и възможност за по-светло бъдеще. Всички сектори на обществото, включително енергетиката, промишлеността, транспорта, сградния фонд, селското и горското стопанство, ще допринесат за постигането на тази цел. Декарбонизацията на топлинната енергия е от съществено значение, за да може Европейският съюз да постигне дългосрочните си цели по отношение на въглеродните емисии.

Сградният фонд и обем енергия

Какъв процент от общия обем енергия, използвана за отоплението и вентилацията в Европейския съюз, се използва за отоплението на сгради?

В световен мащаб отоплението на сградите е причина за около 10% от въглеродните емисии, като всяка година се отделят 4 гигатона (Gt) CO2. В Европейския съюз този процент е значително по-висок – повече от 1/3 от вредните емисии, или 42%, се генерират от сгради. Докато много други сектори са постигнали напредък в намаляването на въглеродния си отпечатък, сградният сектор се декарбонизира бавно и емисиите му остават все така високи. Като се има предвид спешната необходимост от намаляване на емисиите с цел ограничаване на въздействието на изменението на климата, от решаващо значение е да се разбере защо напредъкът в този сектор е толкова ограничен и какви стъпки могат да се предприемат, за да се ускори преходът към застроена среда с нулеви въглеродни емисии.

Една от основните причини за бавното декарбонизиране на сградния сектор е неговата сложност и разнообразие. Сградите са с много различни форми и размери и се използват за различни цели - от жилищни до търговски и промишлени. Освен това сградите са разположени в различни климатични условия, притежават неподходящи и остарели отоплителни инсталации, което представлява уникално предизвикателство, когато става въпрос за намаляване на емисиите. Също така декарбонизацията на съществуващите сгради изисква различна стратегия от подхода към изграждането на нови сгради с нулеви въглеродни емисии, което затруднява разработването на универсален подход за намаляване на емисиите в този сектор.

Въпреки тези предизвикателства наборът от технологии, необходими за постигане на декарбонизация на сградния сектор, е зрял и широко достъпен. Съществуват много възможности за намаляване на емисиите в сградния сектор - от енергийно ефективни ограждащи конструкции, внедряване на системи от възобновяеми енергоизточници, изолиране на въздуховоди и въздушни кухини, избор на енергийно ефективни уреди и осветителни тела, монтиране на нискоемисионни стъклопакети до хибридни термопомпи.

Глобалната консултантска фирма Guidehouse е източникът на най-скорошното значимо проучване в сферата на декарбонизацията, което има за фокус именно сградната среда. В това проучване Guidehouse сравнява две решения за декарбонизация на сградите. И двете решения дават приоритет на използването на електрически термопомпи и наблягат на мерки за енергийна ефективност в сградите, като например инсталиране на ефективни топлоизточници и намаляване на зависимостта от изкопаеми горива. Решение А се фокусира върху високата степен на електрификация, докато решение Б оптимизира електрификацията чрез интегриране на хибридни отоплителни уреди и други технологии. Решение Б включва също така хибридни решения за отопление на сгради, които не са подходящи за термопомпи, и предвижда значително използване на газове с редуцирани емисии. И двете решения дават приоритет на енергийната ефективност на сградната конструкция и използват ефективни системи като подово отопление и радиатори за нискотемпературно отопление. Инсталират се и термо-соларни и фотоволтаични (PV) системи, за да се намали зависимостта от допълнителна електроенергия или енергия, базирана на твърди горива.

Според Guidehouse устойчивият път към декарбонизацията е в основата на Решение Б: плавното, постепенно преминаване към хибридни системи, осигуряващо пълна декарбонизация

- Решение Б е практично и икономически ефективно. Мерките за ефективност подготвят сградите за трансформация, докато хибридните системи позволяват електрификация в райони, неподходящи за самостоятелни термопомпи. Модернизацията на сградната конструкция и вътрешните отоплителни системи може да последва на по-късен етап, като се използва значителен потенциал за декарбонизация на по-ранен етап благодарение на хибридните системи. Този технологичен микс позволява адаптирани подходи за различни сгради и разпределение на инвестиционните разходи. Хибридните системи намаляват потреблението на газ (или нефт) със 70 - 90% при по-ниски първоначални инвестиции, което води до поетапно дълбоко обновяване на сградите към нулеви емисии.

- Решение Б постига пълно изпълнение на плана за декарбонизация до 2050 г, като понижава системните разходи и намалява ограниченията при производството на електроенергия. 

- До 2050 г. Решение Б изисква по-малко от една трета от сегашното потребление на твърди горива за отопление, като не се използва природен газ. Търсенето на газове от възобновяеми източници (биометан и водород) ще достигне 395 TWh/година, получени от вятърни, слънчеви и отпадъчни суровини, както е предвидено в пакетите Fit-for-55 и REPowerEU.

Хибридните системи като основен фактор за намаляването на вредни емисии и постигането на енергийно ефективен и устойчив дом

Благодарение на Решение Б виждаме, че хибридните системи играят ключова роля в прехода към декарбонизация на сградния фонд. Тъй като те имат значителен потенциал да намалят зависимостта от природен газ за отопление и производство на БГВ, особено в Европейския съюз, те предоставят редица възможности. Хибридните системи са доказани и гъвкави, като позволяват персонализиране и адаптиране към променящите се условия. Те могат да бъдат безпроблемно интегрирани със съществуващите отоплителни системи, използващи екологични технологии.

Какво представлява една хибридна система?

В тази статия хибридната система се определя като термопомпа въздух-вода с електрическо задвижване, комбинирана с газов кондензационен котел, със системен контролер за управление на цялата инсталация. Тук също можем да отбележим, че в определени случаи могат да се използват котли на нафта и петролен газ. Системата за управление се оптимизира въз основа на съображения, свързани с разходите или въглеродните емисии, в зависимост от желаното ниво на комфорт. Точното измерване на ефективността на хибридните системи е от решаващо значение, за да се предостави на потребителите информация за потенциалните икономии на разходи и въглеродни емисии при различни сценарии на използване.

Стандартно една хибридна термопомпена система включва електрическа термопомпа, кондензационен котел и обемен бойлер за БГВ, което позволява ефективно отопление на помещенията и снабдяване с гореща вода. Системата се управлява от един контролен блок, който управлява източниците на гориво, работните температури и определя приоритетите за разпределение на топлината към отоплителната система и акумулирането на гореща вода.

С какво спомагат за декарбонизацията на сградния сектор хибридните системи

- Чрез прилагане на надеждна стратегия за управление хибридните системи могат да постигнат сравними с термопомпите икономии на въглеродни емисии.

- Комбинацията от газов кондензационен котел и термопомпа, управлявани от системен контролер в хибридни системи, постоянно демонстрира положителни резултати по отношение на спестяването на въглеродни емисии, енергийната ефективност и рентабилността в различни проучвания на конкретни случаи.

- Ефикасно оразмеряване на хибридните системи включва прилагането на термопомпа под проектните топлинни потребности на обекта и максимализиране на средното ѝ натоварване за осигуряване на оптималната ѝ производителност.

- Приоритетното използване на термопомпата пред котела, когато е възможно, е най-ефективната работна стратегия за хибридните системи.

- Котелът работи по-добре при по-студени метеорологични условия, като задоволява пиковите нужди и поддържа комфорта, без да натоварва електрическата мрежа. Едновременно с това по-голяма част от изискванията за производство на БГВ се удовлетворяват от котела.

- В съществуващия сграден фонд хибридните системи позволяват и използването на наличните или нови високотемпературни отоплителни системи (например с радиатори) и директно и удобно производство на БГВ без необходимост от обемни бойлери или периодична работа на газовия модул за снабдяване с БГВ.

- От гледна точка на разходите хибридните системи се отличават с по-голяма устойчивост на колебанията в цените на енергията и осигуряват стабилност в отговор на промените в електрическата мрежа и съществуващата ѝ инфраструктура.

Следващи стъпки: Ключови направления и премахване на пречките

За да се ускори напредъкът към Решение Б и вследствие на това намаляването на емисиите от сградния сектор чрез хибридни системи, Европейският съюз трябва да предприеме действия в няколко направления. Една от ключовите области, върху които трябва да се съсредоточи вниманието, са минималните стандарти за енергийни характеристики (МЕПС), които са от основно значение за преобразуването на сектора. Макар че една трета от държавите имат някакъв вид изискване за енергийна ефективност в строителните норми, много от тях нямат въведени разпоредби за съществуващите сгради, а много малко от тях са достатъчно строги, за да гарантират спазването на Парижкото споразумение. Чрез подобряване на строгостта, обхвата и прилагането на строителните норми и стандарти правителствата могат да допринесат за ускоряване на прехода към нулево въглеродна застроена среда.

Друг фактор, който представлява пречка пред внедряването на хибридни системи, могат да бъдат високите първоначални разходи, количествените ограничения и недостигът на квалифицирани инсталатори. В над 21 държави от ЕС се предлагат финансови стимули, които правят термопомпените системи по-достъпни за крайните клиенти. И не само – правителствата на тези държави стимулират активно този преход с регулации, закони и преквалифициращи обучения. Нека погледнем Холандия например. Исторически страната от ЕС с най-високо усъвършенствана и обширна газова мрежа, Холандия поема по нов курс по пътя си към декарбонизацията - холандският министър на жилищното строителство Хуго де Йонге обяви, че от 2026 г. хибридните термопомпи трябва да станат стандартен заместител на газовите системи за отопление. Собствениците на жилища ще имат възможност да преминат към общински отоплителни мрежи или изцяло електрически термопомпи. Някои имоти, които са неподходящи за термопомпи или централно отопление, ще бъдат изключени от програмата. Холандското правителство се ангажира до 2050 г. всички жилища в страната да не използват газ, като целта е през първите две години да бъдат преоборудвани 2000 жилища, а до 2030 г. - 1.5 млн. жилища.

Гореизброеният пример показва, че голям дял от трудната, но важна задача за декарбонизацията лежи в предоставянето на благоприятни условия (ценови, данъчни и т.н.) от правителствата. Изключително важно е да се гарантира, че всички съответни участници в процеса на декарбонизация на сградния фонд са достатъчно добре информирани, мотивирани и стимулирани да приемат варианти с нулеви въглеродни емисии. Това включва собственици, наемодатели, наематели и други независими участници, които вземат решения относно проектирането, строителството и поддръжката на сградите.

Бъдещето на отоплението, охлаждането и снабдяването с БГВ на сградния сектор ще бъде свидетел на значително разширяване на технологичните възможности. Хибридните системи и термопомпи предлагат лесен за използване преход към пълна декарбонизация, независимо дали чрез декарбонизация на газовата мрежа, или чрез преминаване към изцяло електрическа система. Тези хибридни системи представляват практично решение за незабавно намаляване на въглеродните емисии в жилищата и вследствие на това редуциране на обема вредни емисии, генериран от сградния сектор. От решаващо значение е да се признае потенциалът на хибридните системи и термопомпи в политическите дискусии като жизнеспособен път за постигане на нулево нетно потребление, особено с прилагането на определени стандарти за хибридно управление, които гарантират намаляването на въглеродните емисии.

Вижте cтaтиятa в бpoй 3/2023 нa cпиcaниe ГPAДЪT в дигитaлeн фopмaт c вгpaдeни ИHTEPAKTИBHИ BPЪЗKИ