Grijanje zgrada danas je jedan od najvećih čimbenika onečišćenja okoliša koji značajno doprinosi emisiji stakleničkih plinova. Grijanje i hlađenje troši čak pola energije proizvedene u Europskoj uniji. Gradovi se suočavaju s ovim ekološkim i gospodarskim izazovom, između ostalog, i uspostavljanjem pametnih sustava daljinskoga grijanja. Pročitajte zašto.
U gradovima i urbanim središtima gdje grijanje zgrada još uvijek u velikoj mjeri doprinosi ispuštanju ugljikova dioksida, strategija Europske komisije obuhvaćena tzv. „Zimskim paketom” predviđa porast grijanja zgrada priključivanjem na sustave daljinskoga grijanja. Trendovi i usmjerenja zahtijevaju brojne mjere u postojećim i novim sustavima daljinskoga grijanja koji će doprinijeti čišćem okolišu i prihvatljivijoj opskrbi što danas bez pomoći digitalizacije gotovo nije moguće postići.
Grijanje i hlađenje zgrada troši čak pola energije proizvedene u Europskoj uniji (EU), a velik je dio te energije izgubljen. Svaki sektor koji koristi energiju za potrebe grijanja i hlađenja ima velik potencijal u snižavanju troškova proizvodnih izvora, povećavanju učinkovitosti i prijelazu na obnovljive izvore energije (OIE). Europska komisija usvojila je 2016. g. paket mjera „Čista energija za sve Europljane”, poznatiji kao „Zimski paket”, kojim je, uvažavajući Pariški sporazum o obvezama snižavanja ugljičnog otiska, dala usmjerenja za daljnju energetsku tranziciju u čistije i dostupnije energetske sustave.
Daljinsko grijanje način je grijanja pri kojemu se toplina prenosi od središnjeg izvora korisnicima putem cijevne mreže.
Osim smanjenog korištenja toplinske energije u zgradama, što se postiže poboljšavanjem toplinske ovojnice, tehnološkim mjerama energetske obnove i zamjenom namještaja u zgradama, smjernice Zimskog paketa također nalažu niz mjera prijelaza na pametne, učinkovite i održive sustave grijanja i hlađenja, kao i nužnost sustava daljinskoga grijanja da postanu ključni izvor grijanja u gradovima. Također se trebaju provesti nacionalni energetski i klimatski planovi za poticanje investicija u sektoru te ostvariti najmanje 32 % obnovljivih izvora energije i energetsku učinkovitost od barem 32,5 % do 2030. g.
Zakon o energiji (EZ-1) u Sloveniji propisuje da se sustavom daljinskoga grijanja do 2020. g. tijekom godine mora osigurati toplina iz barem jednoga od sljedećih izvora:
- barem 50 % topline proizvedene iz obnovljivih izvora energije
- barem 50 % suvišne topline
- barem 75 % topline iz suproizvodnje ili
- barem 75 % kombinacije topline iz prve tri alineje.
Trendovi i prepreke razvoju mreža daljinskoga grijanja
Razvoj sustava nove generacije daljinskoga grijanja kreće se u smjeru što većeg korištenja suvišne topline i obnovljivih izvora energije (OVE) te snižavanja temperature sistemske vode, objašnjava predsjednik Slovenskog udruženja energetike (SZE) prof. Alojz Poredoš. „Na taj ćemo način obuhvatiti veću količinu niskotemperaturne topline za neizravno korištenje putem daljinskoga grijanja. Toplinu na relativno niskim temperaturama također je moguće iskoristiti putem sustava daljinskoga grijanja tako da se podigne temperatura na potrebnu razinu dodavanjem maloga dijela energije. Upotreba toplinskih crpki u tu svrhu jedno je od najboljih rješenja.”
Jedan je od glavnih ciljeva energetske budućnosti učinkovita potrošnja energije (UPE), tj. smanjena potrošnja primarne energije, uključujući i iz obnovljivih izvora energije (OIE). Prema riječima našeg sugovornika tomu značajno doprinose sustavi istodobne proizvodnje električne energije i topline (SPTE). „Oni su isključivo učinkoviti u kombinaciji sa sustavima daljinskoga grijanja koji omogućuju dovođenje topline do krajnjeg korisnikakao usporednog produkta.” Daljinsko grijanje također omogućuje znatno veću pouzdanost opskrbe, veću energetsku učinkovitost i smanjene emisije u odnosu na individualne uređaje za grijanje. „Sve su to čvrsti ciljevi naše energetske budućnosti”, smatra sugovornik.
No, mnogo je prepreka na putu većoj raširenosti i bržem razvoju daljinskoga grijanja.
„S jedne strane imamo tehničke i ekonomske prepreke poput nedovoljne gustoće potrošnje. Zbog rijetke naseljenosti investicija u mrežu po jedinici prodane energije relativno je visoka zbog čega se produžuje i rok otplate duga. U tom je slučaju rješenje nekoliko manjih sustava što je trend u svijetu koji se kreće u smjeru decentralizirane opskrbe energijom. S druge strane imamo sociološke prepreke. Potrošači topline nisu dovoljno upućeni u prednosti daljinskoga grijanja u odnosu na individualne uređaje. Većina potrošača gleda kratkoročne učinke i boji se vezati dugoročnim ugovorima te želi zadržati neovisnost. Pritom zaboravljaju da je opskrba toplinom putem daljinskoga grijanja značajno pouzdanija u usporedbi s njihovim individualnim uređajima”, pojašnjava prof. Poredoš.
Kako spriječiti gubitke topline?
Na gubitke topline pri daljinskom grijanju najviše utječu dva glavna čimbenika: režim rada (temperatura sistemske vode) i stanje, posebice starost cijevne mreže, objašnjava prof. Poredoš. Što se prvog čimbenika tiče, možemo utjecati na smanjenje gubitka topline snižavanjem temperature sistemske vode. „To ovisi o zahtjevima krajnjih potrošača topline. U posljednje vrijeme izgrađuju se zgrade sa sustavima grijanja pri niskim temperaturama, što omogućuje značajno snižavanje temperature sistemske vode. Većina sadašnjih sustava daljinskoga grijanja tzv. III. generacije još uvijek radi pri temperaturama sistemske vode otprilike između 90 i 100 °C. Već se pojavljuju i sustavi IV. generacije koji opskrbljuju potrošače niskotemperaturne topline na razini između 50 i 60 °C. Pritom su gubitci topline znatno manji u odnosu na sustave III. generacije.”
Drugi važni čimbenik odnosi se na stanje izolacije i cijevnih spojeva mreže, dodaje Poredoš. „Što su cijevne mreže starije, to je izolativnost materijala ovojnice cijevi i zabrtvljenost spojeva cijevi slabija. Najmanji gubitci topline zabilježeni su kod novoizgrađene cijevne mreže te se mogu povećati u slučaju izvanrednih događaja, kao što su poplave, potresi ili oštećenja nastala zbog raznih drugih uzroka. Svaki upravitelj sustava daljinskoga grijanja dužan je procijeniti pravo vrijeme za sanaciju cijevne mreže na temelju tehničko-ekonomske analize.”
Također navodi da su gubitci topline cijevnih mreža ukopanih u zemlju gotovo jednaki tijekom cijele godine ako je temperatura sistemske vode približno ista. „Pritom su relativni gubitci topline (udio gubitka isporučene topline) tijekom ljeta značajno veći u odnosu na zimsko razdoblje ako se sustav isključivo koristi za opskrbu topline radi pripreme sanitarne vode.”
Opskrba toplinom za grijanje jedan je od najvažnijih segmenata Petrolove cjelovite opskrbe energentima. Nju nam omogućuju zajedničke kotlovnice, sustavi daljinskoga grijanja i sustavi za suproizvodnju toplinske i električne energije.
Važnost učinkovitog rada sustava daljinskoga grijanja
Opskrba toplinom za grijanje jedan je od najvažnijih segmenata Petrolove cjelovite opskrbe energentima. Nju nam omogućuju zajedničke kotlovnice, sustavi daljinskoga grijanja i sustavi za suproizvodnju toplinske i električne energije. Pritom izvori grijanja mogu biti različiti, pa i kombinirani. Osim tople vode, mogu se koristiti zemni plin, ukapljeni naftni plin, električna energija, drvna biomasa, kao i geotermija, tj. toplinske crpke.
Među prednosti daljinskoga grijanja, između ostalog, ubrajamo niže troškove opskrbe energijom – troškovi grijanja određuju se tarifnim sustavom i potvrđeni su koncesijskim ugovorom, a priključenje na sustav daljinskoga grijanja jednostavno je, bez potrebe za ulaganjem u obnovu zastarjelih uređaja za grijanje i toplovodne mreže. Osim toga, osigurano je preuzimanje topline na pragu objekta koja se mjeri pomoću termometra ugrađenog na toplinskoj stanici koja omogućuje prilagođavanje vlastitim potrebama za toplinom.
Razvojem novih tehnologija, sve većim brojem povezanih uređaja te potrebama stanovnika u urbanim središtima za dostupnim i čistim grijanjem, trend razvoja digitalnih i pametnih mreža daljinskoga grijanja znatno se povećava. Optimalnim rješenjima uređujemo cjelovit proces sustava daljinskoga grijanja – proizvodnju, distribuciju i potrošnju topline – ili njegov pojedini dio kako bismo za upravitelja postigli kratkoročno, srednjoročno ili dugoročno najbolje moguće rezultate pri cijeni proizvedene topline, opterećenju okoliša i jedinstvenom nadzoru nad djelovanjem sustava.
Tvrtka Petrol upravlja s 29 sustava daljinskoga grijanja u Sloveniji, od kojih se u dvadeset slučajeva radi o javno-privatnom partnerstvu na temelju dodijeljene koncesije, sedam ih je primjer vlasničkog sustava, a dva tržišne djelatnosti.
Tvrtka Petrol upravlja s 29 sustava daljinskoga grijanja u Sloveniji.
Proizvodnja topline
Pomoću usluga DISPro (Digital Intelligent Smart Production) optimiziramo investicijska ulaganja i operativne troškove u području proizvodnje toplinske i električne energije, od planiranja potpuno novih proizvodnih izvora do implementacije mjera za poboljšanje postojećih proizvodnih izvora i proizvodnje električne energije. Učinkovito kombiniramo različite izvore toplinske energije (tradicionalne i obnovljive izvore energije) s obzirom na raspoloživost i tržišne uvjete.
Distribucija topline
Usluge DISNet (Digital Intelligent Smart Networks) cjelovita su rješenja u području distribucije toplinske energije pomoću kojih optimiziramo investicijska ulaganja i operativne troškove te doprinosimo smanjenju gubitaka topline. DISNet omogućuje projektiranje nove distribucijske mreže, analizu i prijedlog ulaganja u postojećoj distribucijskoj mreži te neprekidno praćenje rada sustava analiziranjem scenarija za uravnoteženje protoka i tlaka.
Potrošnja topline
Petrolove usluge DISCo (Digital Intelligent Smart Consumers) cjelovita su rješenja u području prijenosa i potrošnje topline. Usluge DISCo pružaju optimalna rješenja u području potrošnje toplinske energije, pri čemu primjenjuju sve značajke cijelog sustava daljinskoga grijanja. Smanjenom potrošnjom energije na račun energetske učinkovitosti smanjuje se i oduzimanje toplinske energije iz mreže, što predstavlja svojevrstan izazov za upravitelje sustava daljinskoga grijanja. Kada je riječ o potrošnji toplinske energije, sve je važnija učinkovitost u radu upravitelja sustava daljinskoga grijanja, zato što istodobno razvijaju mjere koje s jedne strane uzimaju u obzir predviđene potrebe za toplinom, a s druge jamče kvalitetne i cjenovno pristupačne usluge.
Novi sustavi daljinskoga grijanja i optimizacija postojećih sustava
Specifičnosti lokalnog tržišta primarne energije, zakonodavni propisi i dostupnost obnovljivih izvora energije nalažu ili uspostavljanje novog sustava daljinskoga grijanja ili razvoj postojećeg. To je još uvijek bitna tema za gradove ili upravitelje sustava daljinskoga grijanja, zato što neprestano moraju brinuti o održivom radu uz osiguranje toplinske udobnosti i povoljnih cijena grijanja za krajnje potrošače.
Ekspertnim uslugama, koje u Petrolu obavljamo u više od 40 sustava daljinskoga grijanja (zajedno 15,5 GW optimirane toplinske snage), niz godina dokazujemo da znamo sustavima daljinskoga grijanja doprinijeti pametnom i inteligentnom razvoju.
Pomoću optimalnih rješenja DISSy (Digital Intelligent Smart Systems) uređujemo cijeli proces, kako za nove, tako i za postojeće sustave daljinskoga grijanja, ili njegov pojedinačni dio te obuhvaćaju prijelaz sustava u:
- pametnu proizvodnju – DISPro,
- pametnu distribuciju – DISNet i
- pametnu potrošnju – DISCo,
pri čemu uvažavamo i analiziramo sva stajališta djelovanja sustava daljinskoga grijanja.
Za ekonomično planiranje, učinkovitu kontrolu i upravljanje sustavima daljinskoga grijanja u pametnim gradovima koristimo suvremeno informacijsko rješenje, tj. tehnološku platformu Tango. Pomoću sustava Tango za prikupljanje i obradu poslovnih podataka na jednome mjestu prikupljamo i obrađujemo sve tehničke poslovne informacije koje optimiziraju poslovne procese, osiguravaju poslovnu inteligenciju i pružaju najnaprednije alate umjetne inteligencije. Platforma Tango omogućuje daljinski nadzor i agregaciju podataka te uspostavu ključnih pokazatelja učinkovitosti. Pomoću naprednih algoritama prati procese, prepoznaje nepravilnosti u radu te ih ekonomično optimira pomoću optimizacijskih algoritama.
Inozemni primjeri dobre prakse Petrolovim rješenjima
Bolzano (Italija)
Talijanski grad Bolzano s Petrolom je sklopio ugovor o tehničko-ekonomskoj optimizaciji cijelog sustava daljinskoga grijanja u gradu. „Ostvarili smo 5 % manje gubitaka u distribucijskom sustavu daljinskoga grijanja te nižu potrošnju primarnog energenta za 1 do 1,5 %.”
Beograd (Srbija)
Javno komunalno poduzeće Beogradske elektrane grije 330.000 krajnjih potrošača. „Petrolovi stručnjaci pomažu im pri optimiranju investicijskih ulaganja, a vodimo računa i o neprekidnom optimiranju operativnih troškova primjenom ekspertnog alata za kontrolu. Doprinosimo godišnjoj uštedi više od 17.000 MWh proizvedene topline što omogućuje uštedu od gotovo 800.000 € pri potrošnji primarnog energenta i smanjenje emisije CO2 za više od 2.400 tona, što je istovjetno emisijama 3.030 automobila.”
Sofija, Bugarska
Toplofikacia Sofia EAD drugi je najveći sustav daljinskoga grijanja u Europi u koji je implementiran termohidraulički model kao temelj za optimiranje investicijskih troškova. „Tvrtka Toplofikacia Sofia EAD upravlja najstarijom distribucijskom mrežom u Bugarskoj. Radi se o drugome najvećem sustavu daljinskoga grijanja u Europi s 4.300 MW izlazne snage. Digitalizacija mreže donijela nam je niz poboljšanja, zbog čega smo istinski zadovoljni što smo se odlučili na suradnju s Petrolom”, kazao je Sašo Petrov Čakalski, glavni direktor.