Dekarbonizacja systemów ciepłowniczych nie jest skokiem w nieznane, ale przemyślanym wyścigiem sztafetowym. Dzisiejsze elektrociepłownie gazowe przekształcają się w huby energetyczne, które stanowią podstawę przyszłości opartej na odnawialnych źródłach energii i paliwach zeroemisyjnych. Ta transformacja – rozpoczynająca się od przejścia z węgla na gaz, rozwijająca się dzięki zwiększonej elastyczności i kończąca się gotowością na wodór – oferuje jasną i pragmatyczną ścieżkę do dekarbonizacji.

Oczyszczanie powietrza

Technologie oparte na węglu od dawna stanowią podstawę miejskich systemów ciepłownicznych, ale ich wysoka emisja CO₂ i zanieczyszczeń stała się nie do przyjęcia w ramach bardziej rygorystycznych celów środowiskowych. Przejście na gaz ziemny przynosi wymierne korzyści:

• Redukcja emisji: Systemy węglowe emitują około 900 gCO₂ na kWh ciepła w porównaniu do około 250 gCO₂ na kWh ciepła i energii elektrycznej wytwarzanej przez nowoczesne jednostki kogeneracyjne opalane gazem, poprawiając w ten sposób jakość powietrza i wspierając cele w zakresie zdrowia publicznego i klimatu.
• Zwiększona wydajność: Konwencjonalne systemy opalane węglem, które wytwarzają osobno ciepło i energię elektryczną, zazwyczaj osiągają ogólną efektywność paliwową na poziomie około 60-75%. Z kolei jednostki kogeneracyjne (CHP) opalane gazem, które odzyskują ciepło odpadowe w celu jednoczesnego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej, mogą osiągnąć całkowitą efektywność systemu do 90%.
• Czynniki ekonomiczne i regulacyjne: W całej Europie Środkowej i Wschodniej miasta modernizują przestarzałe ciepłownie węglowe przy użyciu nowoczesnej technologii gazowej, często korzystając z funduszy UE. W Polsce zmodernizowane systemy już pozyskują przychody ze sprzedaży ciepła, energii elektrycznej i usług sieciowych przy jednoczesnym obniżeniu kosztów emisji dwutlenku węgla.

Przekazywanie pałeczki: elastyczność jako element zmieniający grę

W wyścigu sztafetowym precyzja w przekazywaniu pałeczki ma kluczowe znaczenie. Dzisiejsze elastyczne silniki gazowe nie tylko wytwarzają ciepło, ale także aktywnie uczestniczą w rynkach energii elektrycznej:

• Optymalizacja rynku: Oprócz wytwarzania ciepła i energii elektrycznej, systemy te mogą świadczyć usługi sieciowe takie jak przywracanie częstotliwości i rezerwa mocy. Projekty takie jak inicjatywa Skagen wykazały, że elastyczne gazowe jednostki kogeneracyjne mogą osiągnąć pełne obciążenie w ciągu zaledwie dwóch minut, stabilizując sieć i generując przychody.
• Polityczne wsparcie dla elastyczności: Polityki europejska i krajowe wspierają obecnie rynkową elastyczność poprzez ustalanie wiążących celów w zakresie odnawialnych źródeł energii i usprawnianie procesów wydawania pozwoleń. Niedawne reformy rynku mocy nagradzają szybkie zwiększanie mocy i usługi pomocnicze – kluczowe dla integracji zmiennych źródeł odnawialnych i utrzymania stabilności sieci. Inicjatywy takie jak planowany Bank Dekarbonizacji Przemysłu (Industrial Decarbonization Bank), odnowiony Fundusz Innowacyjny (Innovation Fund) i uproszczone ramy projektu pomocy państwa (State Aid framework), zmniejszają ryzyko i finansują wielofunkcyjne sieci ciepłownicze i chłodnicze.
• Sukces w rzeczywistości: projekty w Ringkøbing w Danii (2021), Citigen w Londynie (2022) i McAlpine Creek Wastewater Management Facility w USA (2020) pokazują tę ewolucję. W Polsce nowoczesne systemy gazowe w ciepłownictwie już torują drogę do szybkiej dekarbonizacji i zwiększonej odporności operacyjnej.

Przygotowania do ostatniego etapu: przyszłościowe rozwiązania wodorowe

W wyścigu sztafetowym ostatnie przekazanie pałeczki musi zapewnić zwycięstwo. Przygotowanie systemów na paliwa przyszłości jest niezbędne:

• Rozwiązania gotowe na wodór: wiele silników gazowych obsługuje obecnie mieszanki wodoru do 25%. W 2025 roku Wärtsilä przedstawi silniki w pełni przystosowane do wodoru. Gwarantuje to, że takie inwestycje pozostaną zasadne także w miarę zmian krajobrazu energetycznego.
• Polityka i trendy inwestycyjne: zmieniające się ramy regulacyjne w całej Europie nakazują obecnie, aby nowe instalacje były „przyszłościowe”. W Niemczech i Czechach polityka wymaga, aby nowe instalacje ciepłownicze były gotowe na wodór, zapewniając, że dzisiejsze modernizacje mogą ewoluować wraz z przyszłymi technologiami niskoemisyjnymi.
• Stopniowe przejście: przejście do zerowej emisji dwutlenku węgla jest stopniowe. Stopniowe zwiększanie zawartości wodoru jest jak płynne przekazanie pałeczki w sztafecie – zapewnia kontrolowany sposób na obniżenie emisji bez destrukcyjnych zmian.

Wnioski

Dekarbonizacja systemów ciepłowniczych to sztafeta z płynnie przekazywaną pałeczką. Od natychmiastowych korzyści wynikających z przejścia z węgla na gaz, przez elastyczne systemy wspierające integrację odnawialnych źródeł energii, po rozwiązania gotowe na wodór, zabezpieczające przyszłe inwestycje. Takie etapowe podejście zapewnia zarówno krótkoterminowe korzyści, jak i długoterminową odporność. Buduje ono solidną, elastyczną infrastrukturę zdolną do sprostania zmieniającym się wyzwaniom. Strategia jest jasna: oczyścić powietrze, precyzyjnie przekazać pałeczkę i zakończyć bieg, zabezpieczając dostawy energii na przyszłość. Dzięki zmieniającym się ramom politycznym i ukierunkowanym inwestycjom, które zapewniają, że nowe instalacje są gotowe na wodór, dzisiejsze modernizacje pozostają opłacalne w miarę zmian na rynku, ostatecznie torując drogę do zrównoważonej, bezemisyjnej przyszłości.