Transformacja energetyczna - Życie w nowym świecie ciepła

Niniejsze opracowanie przedstawia scenariusz zaopatrzenia w ciepło w całości oparte na odnawialnych źródłach energii i opisuje, jak ten „nowy świat ciepła” może wyglądać i funkcjonować. Z dzisiejszej perspektywy zarysowany rozwój wydaje się bardzo ambitny, ale w zasadzie jest wykonalny przy dostępnych technologiach i jest również niezbędny do ambitnej ochrony klimatu. Przynajmniej od czasu rezolucji konferencji klimatycznej w Paryżu pod koniec 2015 roku było jasne, że Europa musi bardzo kompleksowo ograniczyć emisję gazów cieplarnianych. Ponieważ niektórych emisji, na przykład w niektórych procesach przemysłowych, rolnictwie i gospodarowaniu odpadami, nie da się uniknąć, sektor energetyczny musi jak najszybciej stać się neutralny dla klimatu. Cel ten wymaga znacznie większych wysiłków w celu zmniejszenia zużycia energii i rozszerzenia energii odnawialnej niż wcześniej. Zwykła kontynuacja trendu z ostatnich dziesięciu lat zmniejszyłaby emisje o połowę do 2050 r. w porównaniu z 1990 r.

„Nowy świat ciepła” opiera się zasadniczo na trzech filarach: udanym wzroście efektywności energetycznej, konsekwentnym rozwoju potencjału odnawialnych technologii grzewczych i inteligentnym sprzężeniu z sektorem elektroenergetycznym. Zaopatrzenie w ciepło odnawialne opiera się na aktywnym udziale ludzi w przyjaznej dla klimatu restrukturyzacji zaopatrzenia w energię, co wpływa na ich rolę jako obywateli, właścicieli i inwestorów, a także konsumentów.
Główne dźwignie do wymiany ciepła są dobrze znane. Należy stworzyć lub rozszerzyć polityczne instrumenty sterujące, które określają niezbędne minimalne wymagania i zapewniają zachęty ekonomiczne do podejmowania odpowiednich środków. Udział w praktycznej realizacji zwrotu ciepła musi być atrakcyjny i opłacalny. W tym celu miliony istniejących budynków trzeba wyremontować w rozsądny energetycznie sposób i opracować miejskie koncepcje zaopatrzenia w ciepło. Szczególnie na obszarach gęsto zaludnionych sieci ciepłownicze, do których zasila duża liczba małych i dużych systemów, mogą odgrywać ważną rolę w efektywnym i odnawialnym pokryciu zapotrzebowania na ogrzewanie.
Zmniejszenie zużycia energii i zamiana dostaw ciepła na odnawialne źródła energii muszą iść w parze, jeśli sektor ciepłowniczy ma stać się neutralny dla klimatu. Jeśli jeden z nich zostanie zaniedbany, oznacza to albo ciągłą zależność od paliw kopalnych, a tym samym nieudaną ochronę klimatu, lub konieczność dostarczania dodatkowych ilości zielonej energii do ogrzewania.

Zaopatrzenie w ciepło w „Nowym Świecie Ciepła” opiera się na interakcji różnych odnawialnych technologii grzewczych i wydajnym sprzężeniu z sektorem elektroenergetycznym. W regionach wiejskich dominują zdecentralizowane technologie, takie jak pompy ciepła do zasilania budynków, które mają jedynie bardzo niskie zapotrzebowanie na ciepło. Jest tu wystarczająco dużo miejsca, aby wykorzystać na przykład energię geotermalną z powierzchni ziemi; z drugiej strony, ze względu na niską gęstość zapotrzebowania na ciepło, dostawy ciepła z sieci często nie są opłacalne.

Zarówno na wsi, jak i w mieście praktycznie wszystkie odpowiednie pod względem orientacji i charakteru powierzchnie dachowe wyposażone są w systemy solarno-termiczne lub fotowoltaiczne. Są wykorzystywane do samowystarczalności lub dostarczają energię elektryczną i ciepło do odpowiednich sieci. Tam, gdzie są więksi odbiorcy ciepła, dostawy ciepła podłączone do sieci odgrywają główną rolę. Sieci ciepłownicze są w stanie zintegrować wszystkie możliwe źródła ciepła. Obejmuje to systemy solarne i pompy ciepła o różnych rozmiarach i mocach. Bardzo wysoką sprawność lub minimalizację strat transportowych można osiągnąć poprzez lokalne koncepcje ciepłownicze na poziomie dzielnicy. Na przykład energię słoneczną można wykorzystać do zasilania domów wielorodzinnych, a systemy cieplne, pompy ciepła na powietrze wywiewane, geotermalne akumulatory i geotermalne pompy ciepła można ze sobą łączyć.

W razie potrzeby wytworzone ciepło jest wykorzystywane bezpośrednio, ale nadmiar ciepła słonecznego latem można również przenieść na jesień i zimę poprzez zintegrowanie w gruncie sezonowych zbiorników buforowych. Latem chłód ziemi można wykorzystać nawet do klimatyzacji. Ciepło wymieniane jest za pomocą pomp ciepła. W zależności od otoczenia, wymaganej temperatury i ilości ciepła, bloki kogeneracyjne na biogaz, elektrociepłownie na słomę, kolektory słoneczne i inne systemy również mogą się wzajemnie uzupełniać.

Sieci ciepłownicze są również ważne ze względu na wykorzystanie głębokiej energii geotermalnej i ciepła odpadowego z procesów przemysłowych i systemów skojarzonego wytwarzania ciepła i energii (np.elektrociepłownie na biomasę lub odpady na energię). Dzięki zintegrowanemu magazynowaniu ciepła sieci ciepłownicze zapewniają wysoki stopień elastyczności. Jeśli na przykład występuje duża ilość energii elektrycznej z wiatru i energii słonecznej, elektrociepłownia zasilana gazem syntetycznym lub biogazem może zostać wyłączona, ponieważ dopływ ciepła jest objęty zasobnikiem. Nadmiar mocy w sektorze elektroenergetycznym można przekształcić w ciepło i zmagazynować za pomocą Power to Heat (wodór). We wszystkich wariantach inteligentne i wydajne sterowanie systemem połączonym w sieć jest ważne, aby rynki energii elektrycznej i ogrzewania mogły optymalnie współdziałać.

Dla ludzi „Nowy świat ciepła” oznacza, że ​​żyją i pracują w nowoczesnych, energooszczędnych i zdrowych budynkach. Dobra izolacja ścian zewnętrznych i dachów w połączeniu z automatyczną wentylacją pomieszczeń zapewnia niskie zapotrzebowanie na ciepło w zimą i przyjemnym klimatem wnętrz latem. Tam, gdzie jest możliwe podłączenie do sieci ciepłowniczej, mieszkańcy nie potrzebują własnych systemów grzewczych. Oszczędza to miejsce i nakłady na inwestycje i konserwację instalacji. Niskie zapotrzebowanie na ciepło w nowoczesnych budynkach oraz przejście na odnawialne źródła energii zapewniają, że koszty ogrzewania pozostaną możliwe do „przełknięcia” nawet przy silnie zmieniających się cenach ropy i gazu. Inteligentne systemy pomiarowe i kontrolne („systemy inteligentnego domu”) pozwalają pompom ciepła i innym elektrycznym generatorom ciepła pracować głównie przy dużych ilościach energii słonecznej i gdy energia wiatrowa jest dostępna. Moment, w którym występuje niedobór energii elektrycznej i odpowiednio wyższe ceny energii elektrycznej, są pokonywane przez bufor cieplny i wysoki standard efektywności samych budynków.

Energetyczna renowacja budynków niezbędna dla „Nowego Świata Ciepła”, planowanie i eksploatacja sieci ciepłowniczych, a także wykorzystanie lokalnie dostępnych zasobów energii zapewniają również wysoką lokalną wartość i miejsca pracy. Ponadto to zdecentralizowane podejście do dostaw ciepła oferuje liczne możliwości udziału społecznego, a tym samym duży potencjał wsparcia.

Jednak udana transformacja energetyczna w zakresie dostaw ciepła nie jest pewnym sukcesem. Zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło w zakresie niezbędnym dla ochrony klimatu, dynamiczny rozwój odnawialnych technologii ciepłowniczych wykraczających poza bioenergię i utrzymywanie w określonych granicach poboru mocy dla zastosowań ciepłowniczych jest zadaniem dużym, ale wykonalnym. Jednak dotychczasowe przepisy regulacyjne, instrumenty informacyjne i finansowe nie są wystarczające. Jak dotąd cele polityczne były formułowane zbyt długo i niezobowiązująco by zapewnić bezpieczeństwo planowania niezbędne przy szeroko zakrojonych inwestycjach w efektywność energetyczną i odnawialne źródła energii. Ponadto nie ma żadnych tymczasowych celów politycznych po 2020 r. na lata do 2050 r. Jeśli rządy będą przestrzegać swoich celów w zakresie ochrony klimatu, muszą niezwłocznie wdrożyć dodatkowe, skuteczne środki i opracować wiążące harmonogramy stopniowego wycofywania paliw kopalnych również z rynku ogrzewania.

Należy zauważyć, że dostawy ciepła mają wpływ na wielu różnych graczy, od przedsiębiorstw komunalnych po właścicieli budynków i najemców. Ponadto mają silną strukturę regionalną lub lokalną, ponieważ ciepło nie może być transportowane na duże odległości bez większych strat. Sprawiedliwy podział kosztów i korzyści, na przykład między właścicieli i najemców, będzie miał zasadnicze znaczenie dla akceptacji instrumentów politycznych i praktycznej realizacji przejścia na zmianę systemu ogrzewania.

W tym kontekście różne badania zalecają szeroki wachlarz instrumentów, które dotyczą różnych podmiotów i środków. Zachęty ekonomiczne mają przede wszystkim na celu poprawę rentowności środków inwestycyjnych w celu zwiększenia efektywności energetycznej i wykorzystania energii odnawialnej. Z jednej strony dążą do podniesienia ceny paliw kopalnych, z drugiej strony dążą do wsparcia finansowego i programów inwestycyjnych w zakresie ciepła z odnawialnych źródeł energii, renowacji budynków czy budowy sieci ciepłowniczych. Jednocześnie wiele badań zaleca wymogi regulacyjne. Stosowanie ciepła z odnawialnych źródeł energii powinno być nakazane nie tylko w nowych budynkach, ale także w budynkach już istniejących. Przestarzałe systemy grzewcze należy wymieniać szybciej, a przy renowacji budynków lepiej wdrażać i monitorować wymogi rozporządzenia w sprawie oszczędzania energii. Ponadto miejskie plany dostaw ciepła, budynki i harmonogramy przebudowy dzielnicy są postrzegane jako bardzo ważne, a zatem jako wiążące instrumenty planistyczne, jak to tylko możliwe.

Poniższy schemat przedstawia przegląd różnych punktów wyjścia, o których mowa w aktualnych badaniach i scenariuszach energetycznych. Zawiera wysoce zagregowaną reprezentację. W szczegółach, pomysły na konkretne wdrożenie w poszczególnych badaniach znacznie się różnią, na przykład czy paliwa kopalne powinny być droższe poprzez opłatę od CO2 lub podatek od energii, czy istnieje taryfa gwarantowana za ciepło z odnawialnych źródeł energii w sieciach ciepłowniczych lub istniejący program zachęt rynkowych zostanie ulepszony? Większość badań zaleca połączenie wymogów regulacyjnych dotyczących energooszczędnej renowacji budynków, wymiany systemów grzewczych i stosowania energii odnawialnej z zachętami ekonomicznymi. Większe wsparcie finansowe dla renowacji budynków energetycznych i wykorzystania odnawialnych źródeł energii w związku ze wzrostem cen paliw kopalnych ma zapewnić niezbędne bezpieczeństwo inwestycyjne i efektywność ekonomiczną działań.

Źródło: Agentur für Erneuerbare Energien e. V.