Звіт Міжнародного енергетичного агентства: майбутнє галузі опалення за тепловими насосами

С. Михненко

Глобальна енергетична криза спричиняє небувалий сплеск попиту на теплові насоси, що забезпечують енергетичну безпеку та покращують клімат – такий головний висновок Спеціального звіту Міжнародного енергетичного агентства (МЕА) «Майбутнє теплових насосів» (World Energy Outlook Special Report of IEA «The Future of Heat Pumps»), опублікованого восени 2022 р. та вперше повністю присвяченого проблематиці якнайширшого впровадження теплових насосів

Продажі теплових насосів невдовзі досягнуть нових рекордів, оскільки глобальна енергетична криза суттєво прискорить їх впровадження, допомагаючи споживачам заощаджувати енергію та скорочувати викиди СО₂. Але необхідні політична воля щодо дій і докладання певних зусиль, аби розблокувати «вузькі місця», такі як збільшені початкові витрати та навчання працівників – коментують публікацію цього звіту у Державному агентстві з енергоефективності та енергозбереження України (SAEE).

Теплові насоси – це надефективне та безпечне для клімату рішення, яке допомагає споживачам заощадити кошти для опалення більшості будівель у всьому світі, таких як житло, офіси, школи та заводи, яке все ще залежить від викопного палива, зокрема від природного газу, і дозволяє країнам скоротити залежність від імпортованого викопного палива.

Як заявив виконавчий директор МЕА Фатіх Біроль, технологія теплових насосів наразі перевірена навіть у найхолоднішому кліматі. Політики повинні докласти всіх зусиль для підтримки цієї технології, яка на даний момент має безпрецедентний поштовх до якнайширшого впровадження. Теплові насоси будуть ключовим інструментом, щоб гарантувати кожному можливість опалювати свої будинки цієї та наступної зими, захистити вразливі домогосподарства та підприємства від високих цін і досягти кліматичних цілей.

На рис. 1 продемонстрована структура споживання в домогосподарствах по різних регіонах світу, що склалася на 2021 рік. Тут «градус нагрівання в день» – це різниця між температурою оточуючого середовища та фіксованою «нормою» температури у будинках (у звіті МЕА – це +18,5 °С), яка демонструє потребу в опаленні за рік і її інтенсивність за регіонами. До 2050 року 2,6 мільярда людей житимуть у районах із значними потребами в охолодженні та опаленні.

Рис. 1. Потреба у нагріванні води та опаленні в будинках за регіонами світу на 2021 р.

Впродовж останніх років ринок теплових насосів стрімко зростає завдяки зниженню витрат і наявності стимулів. Продажі теплових насосів у всьому світі зросли майже на 15% у 2021 році, що вдвічі перевищує середній показник за останнє десятиліття. Лідером є Європейський Союз, де продажі ТН за минулий рік зросли приблизно на 35%. У першій половині 2022 р. в Європі в деяких країнах продажі ТН збільшилися вже вдвічі порівняно з тим самим періодом минулого року. Рівень річних продажів ТН в ЄС може скласти до 7 мільйонів до 2030 року – порівняно з 2 мільйонами у 2021 році. Процесу широкого впровадження ТН також сприяє поява «високотемпературних» ТН, які можна застосовувати при тепловій модернізації існуючих будівель із радіаторним опаленням.

Сьогодні на опалення будівель припадає добра третина попиту на газ в ЄС. Теплові насоси можуть скоротити насамперед попит у 2025 році на газ майже на 7 млрд м3, що приблизно дорівнює кількості газу, яка постачалася у 2021 році через Трансадріатичний трубопровід і що приблизно дорівнює 15% імпорту ЄС з росії у 2021 році. Очікується, що до 2030 р.в цілому впровадження ТН зменшить світове споживання викопного газу для опалення та нагрівання води на ~29%.

• Зменшення використання викопного палива для опалення має важливе значення для одночасного вирішення нагальних ризиків енергетичної безпеки, захисту домогосподарств і підприємств від нестабільних цін на енергоносії та досягнення кліматичних цілей.

Майже половина світового споживання енергії, пов’язаної з будівлями, йде на опалення, де природний газ сьогодні є домінуючим джерелом (~45%), витрачаючи на загал ~760 млрд. кубометрів на рік. Частка споживання газу наразі є вищою в Європейському Союзі, де газове опалення в будинках розповсюджене більше, ніж електрика.

За сценарієм, за якого всі уряди повністю виконають свої обіцянки щодо енергетики та клімату, теплові насоси стають основним способом декарбонізації систем опалення в усьому світі. За оцінками МЕА, теплові насоси мають потенціал для скорочення глобальних викидів вуглекислого газу (CO₂) щонайменше на 500 мільйонів тонн у 2030 році, що дорівнює річним викидам CO₂ усіх автомобілів у Європі сьогодні.

• Теплові насоси є основним засобом декарбонізації опалення приміщень і нагрівання води в будівлях. Теплові насоси, встановлені в будівлях, сьогодні мають сумарну потужність понад 1000 ГВт. Потужність має зрости до 2600 ГВт до 2030 року згідно зі сценарієм «оголошених зобов’язань», за яким передбачається досягнення національних кліматичних і енергетичних цілей. Це збільшить частку ТН для покриття загальних потреб в опаленні будівель з майже 10% у 2021 році до ~20% у 2030 р. (див. рис.2). Багато з встановлюваних ТН є реверсивними, тобто вони також забезпечують і літнє охолодження.

• Теплові насоси посприяють майже половині глобального скорочення використання викопного палива для опалення будівель у 2030 році за умови досягнення необхідного рівня впровадження ТН. Теплові насоси допомагають зменшити попит на природний газ більш ніж на 80 мільярдів кубометрів і попит на мазут на 1 мільйон барелів на день, водночас зменшиться використання вугілля до практично незначного рівня (див. рис.2). Теплові насоси спричинять ~9% збільшення попиту на електроенергію до 2030 року, лише незначно додаючи до пікових навантажень системи взимку. Цю нестачу у більшості регіонів можна було би поглинути без побудови нових генеруючих потужностей, хоча для забезпечення стабільності мережі необхідно буде ретельно переоснастити електромережі, особливо на рівні розподільчих мереж.

Рис. 2. Глобальне споживання енергії для опалення будинків та гарячого водопостачання за широкого впровадження ТН, 2021-2030.

• Теплові насоси також зменшують попит на викопне паливо в промисловості, на яке сьогодні припадає приблизно п’ята частина споживання природного газу. Вони можуть бути використані для низькотемпературного технологічного нагріву нижче 100 °C у ряді секторів вже сьогодні, але комерційно доступні технології для процесів до 150 °C з технічно досяжними вищими температурами.

Майже 40% попиту на промислове опалення у 2030 році припадатиме на температури, придатні для теплових насосів. Мережі централізованого теплопостачання також можна перепрофілювати для використання великих теплових насосів. Кілька європейських країн мають на меті декарбонізувати свої тепломережі до 2040 року.

Існують також можливості для використання теплових насосів для забезпечення низькотемпературного тепла в промислових секторах, особливо в паперовій, харчовій та хімічній промисловості. Лише в Європі 15 ГВт теплових насосів можна встановити на 3000 об’єктів у цих трьох секторах, які сильно постраждали від нещодавнього зростання цін на природний газ.

• Провідні виробники вбачають багатообіцяючі ознаки того, що сьогоднішні імпульси можуть вивести галузь до 2030 року на потроєння продажів ТН, і відповідно вони готові інвестувати понад 4 мільярди доларів США у розширення виробництва теплових насосів і пов’язаного з ними обладнання, переважно в Європі. Додаткові глобальні інвестиції в теплові насоси, необхідні для виконання оголошених кліматичних зобов’язань, щорічно сягатимуть 160 млрд доларів США до 2030 року.

• Також впровадження теплових насосів відіграватиме важливу функцію соціального захисту. Теплові насоси завдяки їх вищій ефективності зазвичай коштують менше протягом усього терміну служби, ніж котли, що працюють на викопному паливі. При нинішніх цінах на електроенергію річна економія рахунків за електроенергію для домогосподарств, які переходять на теплові насоси, може становити від 300 доларів в США до 900 доларів для споживачів в Європі.

Однак необхідна підтримка урядами національних політик впровадження ТН, щоб допомогти споживачам подолати вищі початкові витрати на теплові насоси порівняно з альтернативами. Витрати на придбання та встановлення теплового насосу можуть бути в 2-4 рази більшими, аніж витрати, до прикладу, на газовий котел. Фінансові стимули для теплових насосів уже доступні в понад 30 країнах, які разом охоплюють понад 70% попиту на опалення сьогодні. Багато з них також надають додаткову підтримку домогосподарствам з низькими доходами, де економія завдяки енергозбереженню від ТН може бути доволі значною, коливаючись від 2% до 6% валового доходу домогосподарства.

• До 2030 року глобальне зростання вжитку та встановлення нових теплових насосів потребуватиме понад 1,3 мільйона працівників, що майже втричі перевищує їх поточну кількість, підвищуючи потенційну нестачу кваліфікованої робочої сили, особливо монтажників. Спеціальні програми навчання та включення теплових насосів до сертифікації сантехніків та інженерів-електриків можуть допомогти уникнути ризику нестачі кваліфікованої робочої сили.

Джерело: World Energy Outlook Special Report of IEA «The Future of Heat Pumps», 2022 р.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 2 138