Майбутнє теплопостачання міст та населених пунктів України за тепловими помпами

фото: онлайн-джерело teploradost.com.ua

Газові котли відходять в минуле

У 2022 році в системах теплопостачання міст та будівель країн Євросоюзу почався енергетичний перехід – кінець ери газових котлів. Енергетична криза в Європі та нечуваний зліт цін на природний газ посіяли сумніви щодо перспектив використання цього палива та пов'язаних з ним технологій опалення міст та будівель.

Я нещодавно пожартував на своїй сторінці у Фейсбук: ми починаємо прощатися з газовими котлами, їх місце поряд із паровозами. Справді, газові котли, як і паровози, добре служили нам майже століття і тепер поступово стають історією. Відбувається глобальна зміна світових технологічних устроїв і найгостріше це відчувається в енергетичних секторах. 

Одна за одною європейські країни починають забороняти застосування газових котлів у будинках – спочатку в нових, а потім і в тих, що вже існують. Зміна технологій має відбутися в період до 2030 року і основною тенденцією сьогодні є перехід до поновлюваного опалення, охолодження та гарячого водопостачання. Це підкреслюють вимоги Євросоюзу до будівництва нових споруд за стандартами майже нульового споживання енергії, згідно з якими попит на теплову енергію має впасти до мінімально можливих позначок. Старі будівлі теж поступово модернізуватимуться за такими стандартами. Споживання теплової енергії в будівлях знижуватиметься три наступні десятиліття.

Європейська асоціація теплових помп (European Heat Pump Association, EHPA) повідомляє, що все більше європейських країн забороняють у новому будівництві опалювальні системи, що працюють на викопному паливі. Поетапна відмова від котлів на "викопному паливі" (тобто газі) має бути завершена в Євросоюзі до 2030 року. У період з 2025 по 2026 рік вони будуть знижені в класі енергоефективності, а починаючи з 2025 року, буде скасовано всі форми субсидій для систем опалення та гарячого водопостачання на природному газі. 

Міжнародне енергетичне агентство (МЕА) вперше у своїй історії прогнозує зростання попиту (і вартості) природного газу до максимального рівня у 2030 році, після чого, за оцінками експертів, попит піде на спад. Ці дані опубліковані в доповіді World Energy Outlook (Прогноз розвитку світової енергетики WEO), підготовленій Міжнародним енергетичним агентством. Зменшення споживання природного газу для виробництва теплової та електричної енергії у великих обсягах компенсується зростанням його споживання у світовій хімічній та машинобудівній промисловості для виробництва пластмас та виробів із пластику. Метали витісняються пластмасами і поки що незрозуміло, коли цей процес почне зупинятися. У світових енергетичних та матеріальних балансах відбуваються тектонічні зрушення – природний газ замінює залізо. За 15 років пластмаси замінили кілька сотень мільйонів тонн металів.

Криза наявних систем теплопостачання міст та будівель в Україні

Війна в Україні підкреслила недоліки систем централізованого теплопостачання (ЦТ) і сильно похитнула й без того низьку довіру населення до них. Я вже писав про падіння попиту споживачів на теплову енергію з централізованих джерел (у період 1990 – 2020 років) в Україні більш ніж на 65% від попиту 1990 року. Вже понад 20 років підприємства ЦТ в містах України втрачають рентабельність та не здатні існувати в ринкових умовах без субсидій та тарифної підтримки державного та місцевих бюджетів. 

Лише у 2022 році для утримання не таких уже й низьких тарифів на природний газ для населення та тепломереж державний бюджет витрачав близько 300 мільярдів гривень. НАК НАФТОГАЗ у квітні 2023 року планував бюджетну підтримку (для збереження цін на газ) у 2023 році вже 327 мільярдів гривень. Оцінювання дотацій систем ЦТ із місцевих бюджетів не проводилось, хоча ця сума становить десятки мільярдів гривень щороку. Атланти тримають небо з зігнутими руками. Тримати його стає важче з кожним роком. 

Якщо до 2030 року попит на централізоване теплопостачання в містах України зменшиться ще вдвічі (що дуже ймовірно), а ціна природного газу зросте у 2-4 рази, то доля наявних систем ЦТ буде фатальною. Мені вже давно став незрозумілим оптимізм наших та зарубіжних шанувальників українських систем ЦТ, які пропонують зберігати, в основному, примусовими та маловитратними заходами застарілі системи, що відпрацювали 2-3 проектні терміни без капремонтів. Особливо ці сумніви стосуються теплових мереж –  їхня зношеність вже досягає межі, а втрати теплової енергії в мережах зростають з кожним роком.

Нове життя ЦТ України було б можливим за повного оновлення основних фондів на основі теплопостачання від поновлюваних джерел та відмови від природного газу, як основного виду палива. Самі наші міста не впораються з цією роботою – немає грошей, немає розуміння. Ця модернізація вимагатиме великих капіталовкладень, що неминуче збільшуватиме і без того високі тарифи. Замкнуте коло – висока ціна модернізації ЦТ в умовах довгострокового падіння попиту на теплову енергію ставлять інвестиції в галузі під питання. Це криза, вихід з якої потрібно шукати.

До виходу з кризи Україну наштовхує приклад Євросоюзу, де перехід від котлів до теплових помп став основою плану переходу до поновлюваного опалення та охолодження – план REPower EU. Дорожньою картою модернізації теплопостачання для України також може бути звіт Міжнародного енергетичного агентства (The Future of Heat Pumps), в якому представлені перспективи теплових помп, визначено ключові можливості для прискорення їхнього розгортання, а також основні перешкоди та політичні рішення. Україні потрібен свій план звільнення від газової залежності - REPower UA. 

Вибір джерела теплопостачання був і залишиться за споживачами

Споживачі теплової енергії в Україні неоднорідні, їх можна було б зрозуміти поділивши на кластери по спільних інтересах. Найбільше споживачів теплової енергії живуть у приватних будинках, як в містах, так і в сільській місцевості. Для них системи ЦТ не популярні, основою теплопостачання є газові та твердопаливні котли. Проте саме в цьому кластері споживається найбільше природного газу – приблизно 8 млрд м\куб. Близько 7.5 млн домогосподарств входять до цього кластеру. Ще 6.2 млрд м\куб споживають міські системи ЦТ (понад 200 000 багатоповерхових будівель) і близько 0.8 млрд м\куб газу споживає бюджетна сфера (120 000 будівель). Оцінки кількості будинків наведені наближені, їх ще потрібно уточнювати.

Найбільш прості рішення щодо переходу від газу до поновлюваного теплопостачання та охолодження будуть для кластеру малоповерхової забудови. Приблизно в 4 млн. домогосподарств з 7.5 млн. вже стоять кондиціонери, їх заміна на теплові помпи дозволить забезпечити опалення, кондиціонування та гаряче водопостачання цих будівель. 

Цікавим досвідом для України може бути Великобританія, де уряд прийняв програму заміни 26 мільйонів газових котлів у наявних будівлях на теплові помпи. Бюджет цієї програми на 8 років складає 115 мільярдів фунтів стерлінгів - легко зрозуміти, як вирішуватиметься проблема декарбонізації в країні.

Встановлення сонячних панелей для забезпечення теплових помп електроенергією дозволить здійснювати базове енергопостачання будівель від поновлюваних джерел. Централізована енергосистема залишатиметься для будівель лише резервним джерелом під час пікових навантажень.

Спрощена модель ефективності заміни газових котлів тепловими помпами

Споживання природного газу в секторі малоповерхової забудови України сьогодні становить близько 8 млрд м\куб на рік. Приблизно 7 млрд м\куб було б зекономити завдяки переходу на поновлювані джерела енергії. Установка 7 млн теплових помп замість газових котлів та кондиціонерів коштуватиме приблизно 20 – 25 млрд доларів, якщо до домокомплекту додати сонячні панелі вартість зросте ще на 20 млрд доларів. 
Нам потрібно створити схему, за якої заощаджений за 20 років природний газ буде продано на зовнішніх ринках, а бюджетні та тарифні субсидії не будуть потрібними домогосподарствам. 

7 млрд м\куб * 20 років * 400$ = 56 млрд доларів – формула розрахунку вигоди для України від природного газу, що видобувається в нашій країні, для малоповерхової забудови на внутрішньому ринку чи для продажу на зовнішні ринки. 

Формула дозволяє виключити із державного та місцевих бюджетів субсидії для малозабезпеченого населення та субсидії на підтримку низьких тарифів на газ, теплову та електричну енергію. Економію бюджетних коштів важко навіть уявити – це приблизно 2-2.5 річного бюджету України. 

І ще одне джерело фінансування таких проектів – при відмові від природного газу з'являються кошти від продажу прав на викиди парникових газів. 

Спалювання за 20 років 140 млрд м\куб природного газу призводить до гігантських викидів СО2 - 140 млрд м\куб * 0.00185 = 259 млн тонн СО2. 

Продаж прав на викиди СО2, які в України будуть в надлишку в такому випадку, може суттєво поповнити державний бюджет України. У 2021 році обсяг торгів на світових ринках дозволів на викиди вуглекислого газу зріс на 164% (рекордні €760 млрд ($851 млрд) порівняно з 2020 роком). За продаж прав на викиди (середня ціна 1000 м\куб СО2 = 50 доларів) Україна може отримати до 13 млрд. доларів. 

(далі буде)

Василь Степаненко, директор ЕСКО ЕКОСИС, липень 2023 р.