Під впливом курсу на декарбонізацію сектор централізованого теплопостачання зазнає радикальних змін. Ці зміни несуть як виклики, так і нові можливості. У нещодавній презентації Ігор Петрик, директор з розвитку ринку, розповів, як нові бізнес-моделі можуть принести вигоду операторам систем теплопостачання та споживачам, приносячи при цьому користь електричним системам.
Трансформації в електроенергетичному секторі
Енергетика переживає глибокі перетворення. Зростання частки відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) у системах електропостачання супроводжується нестабільністю, що ставить питання про ефективні засоби балансування змінної генерації вітру та сонця. Централізоване теплопостачання має потенціал стати найбільшим джерелом гнучкості для енергосистем, одночасно отримуючи вигоду від волатильності цін на електроенергію. Це явище називається секторальним поєднанням (sector coupling).
Суть полягає в тому, що системи теплопостачання можуть як використовувати надлишкову енергію ВДЕ для виробництва «зеленого» тепла, так і генерувати електроенергію для балансування мережі. Такий підхід відкриває шлях до фінансово життєздатних бізнес-моделей.
Однак вибір відповідних технологій є критично важливим для успіху будь-яких моделей. Невдалий вибір може коштувати мільярди. Наприклад, у 2011 році німецька енергетична компанія ввела в експлуатацію у Баварії два великі блоки з турбінами комбінованого циклу (CCGT)— на той час і для тієї розрахункової експлуатаційної моделі це була найкраща доступна технологія. Але вже за кілька років ринок змінився: зростання ВДЕ та волатильність цін витіснили негнучкі потужності з ринку. У результаті компанія закрила блоки через «відсутність економічних перспектив».
Цей приклад підкреслює важливість врахування динаміки ринку та потенційних змін у майбутньому. Але як би ця німецька компанія могла тоді передбачити негативні сценарії?
Значення моделювання енергосистем і сценарного аналізу
Моделювання енергосистем за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення — потужний інструмент для аналізу сценаріїв. Wärtsilä Energy змоделювала понад 190 енергосистем визначаючи оптимальний шлях до 100% декарбонізації.
Результати показали, що побудова повністю безвуглецевої системи лише на основі ВДЕ та накопичувачів енергії є дорожчою, ніж альтернативний покроковий підхід:
Перший етап — розвиток ВДЕ разом із впровадженням гнучких балансуючих технологій: газопоршневих електростанцій і батарей. Це дозволяє досягти 75–80% декарбонізації швидко та економічно.
Другий етап — використання технологій Power-to-X для перетворення надлишкової енергії ВДЕ в безвуглецеве паливо, яке можна використовувати в тих самих газових двигунах.
Такий покроковий підхід є економічно ефективним і адаптивним: технології, обрані за допомогою об’єктивного комп’ютерного моделювання, забезпечують найнижчу вартість електроенергії та придатність для майбутніх енергосистем.
До того ж, ці ж самі двигуни можуть виробляти тепло для міст — і ми знову повертаємося до секторального поєднання.
Від теорії до практики
У місті Скаген (Данія) переваги секторального поєднання вже доведені на практиці. Система централізованого теплопостачання поєднує газопоршневі двигуни, теплові насоси, електрокотли та акумулятор тепла. Вона працює гнучко: купує електроенергію, коли та дешева, і продає, коли дорога — максимізуючи прибуток і знижуючи тарифи на тепло.
Крім того, така бізнес-модель допомагає балансувати енергомережу: низькі ціни на ринку електроенергії сигналізують про надлишок ВДЕ, високі — про дефіцит. Скагенська теплова система допомагає згладжувати ці коливання.
Моделювання в Польщі та Чехії
У польському місті було проведено моделювання для аналізу сценаріїв декарбонізації тепла та визначення оптимального складу обладнання на заміну вугільній котельні. Програмне забезпечення одночасно оптимізувало виробництво тепла та продажі/купівлю електроенергії, тримаючи за мету гарантоване постачання тепла за погодинним графіком. Результатом моделювання став найефективніший склад потужностей:
Інвестиції в такі технології дають місту можливість знизити на 20% тарифи на тепло, забезпечивши повернення інвестицій з нормою прибутковості (IRR) 10%, або скоротити термін окупності за незмінного тарифу порівняно з поточним рівнем. І що дуже важливо - на 42% зменшити викиди.
У Чехії аналогічне моделювання для теплокомуненерго показало, що заміна вугільної ТЕЦ на газопоршневі двигуни забезпечує нижчу собівартість тепла та вищі доходи від продажу електроенергії, ніж у випадку заміни на газові турбіни. Двигуни мають перевагу над турбінами завдяки гнучкості та динамічним властивостям при роботі на ринках електроенергії та допоміжних послуг.
Шлях уперед для централізованого теплопостачання
ВДЕ визначатимуть майбутнє енергетики, а гнучкі технології будуть ключовими в умовах високої частки ВДЕ. Централізоване теплопостачання може стати найбільшим джерелом гнучкості для енергосистем, допомагаючи інтегрувати більше ВДЕ, декарбонізувати тепло та забезпечити надійність його постачання.
Для ефективного та економічно доцільного секторального поєднання необхідно впроваджувати дійсно гнучкі технології теплопостачання. Це - оптимальний шлях до сталого енергетичного майбутнього.