Heat Roadmap Europe 4 ukazuje budoucnost teplárenství v Evropě

Dánská univerzita v Aalborgu zastřešuje konsorcium projektu čítající celkem 24 členů. Patří k nim zejména evropské univerzity, konzultační společnosti a výzkumná pracoviště v oblasti trhu s tepelnou energií. 

Tento projekt získal finanční prostředky z programu Evropské unie pro výzkum a inovace Horizont 2020 v rámci tématu "Odstranění překážek na trhu při zavádění účinných řešení vytápění a chlazení". 

Cílem projektu Heat Roadmap Europe 4 (HRE4) je vyvíjet a definovat nízkouhlíkové strategie vytápění a chlazení, nazvané „Heat roadmaps“ (tzv. cestovní mapy pro sektor vytápění a chlazení), kvantifikováním a modelováním změn na vnitrostátní úrovni pro 14 členských států EU, které dohromady tvoří přibližně 85 až 90 % celkové dodávky energie pro vytápění a chlazení v EU. Tříletý projekt začal v březnu 2016. 

Projekt HRE4 se konkrétně zaměřuje na:

• Vytvoření modelů, které podporují a dokladují reálně aplikovatelné způsoby dekarbonizace odvětví vytápění a chlazení v Evropě. 
• Transformaci energetického sektoru kombinací znalostí místních podmínek, potenciálu využití přebytečného/odpadního tepla a energetických úspor s analýzou energetického systému jako celku. 
• Podporu transparentnosti výzkumu v oblasti využití energie pomocí sdílení dat, výsledků, modelů a metodologií na otevřených platformách a otevřenost novým partnerstvím. Výstupy HRE4 jsou k dispozici na volně přístupných webových stránkách (https://heatroadmap.eu/). 

Jedná se již o 4. etapu projektu, což umožňuje neustálý rozvoj metodiky a lepší porozumění i přesnější kvantifikaci evropského sektoru vytápění a chlazení. 

Klíčovým přístupem v rámci projektu je kombinace mapování a modelování, aby bylo možné pochopit nejen systémové dopady na energetickou účinnost, ale i dopady do plánování rozvoje území. 

Hlavní výstupy z projektu lze shrnout do následujících bodů: 

• Dekarbonizace sektoru vytápění a chlazení vyžaduje zvýšení energetické účinnosti jak na straně poptávky (spotřeby tepla), tak na straně nabídky (výroby tepla). 
• Úspory tepla mohou nákladově efektivně snížit celkovou poptávku po teple v EU přibližně o 30 až 50 %. 
• Soustavy zásobování tepelnou energií (SZTE) mohou užitečně využít přebytečné teplo, které je v současné době mařeno, a tím nahradit fosilní zdroje energie pro vytápění měst. Na základě analýzy a modelování budoucích nákladů a energetických potřeb by podíl SZTE na vytápění a chlazení v EU měl vzrůst z dnešní úrovně 12 % až na úroveň cca 50 % do roku 2050. V rámci mapování byly vymezeny i vhodné městské aglomerace pro rozvoj SZTE. 
• Samostatná tepelná čerpadla spojují výrobu energie z obnovitelných zdrojů (například z větrné nebo fotovoltaické elektrárny) s účinnou obnovitelnou produkcí tepla a měla by pokrývat většinu potřeby po teple v oblastech s nízkou „tepelnou hustotou“ (nižší poptávkou po teple), obvykle mimo větší města a aglomerace. 
• Velká tepelná čerpadla a další již ověřené technologie mohou poskytovat teplo pro SZTE příští generace s využitím obnovitelných zdrojů tepla. 
• Z pohledu energetického systému jako celku je skladování tepelné energie zhruba 100krát levnější než skladování elektřiny, z čehož plyne, že využití SZTE infrastruktury a tepelných čerpadel bude hrát klíčovou roli v začlenění vyššího podílu větrné a solární elektřiny do budoucího energetického systému i v souladu s rozvojem chytrých sítí. 

Projekt zároveň dokazuje, že sektor vytápění a chlazení je možné téměř dekarbonizovat (zbavit emisí uhlíku) způsobem, který umožňuje další dekarbonizaci odvětví elektřiny (například tím, že poskytuje dodatečnou flexibilitu pro účinnou integraci intermitentních obnovitelných zdrojů) a zároveň další dekarbonizaci odvětví dopravy a průmyslu pomocí využití přebytečného množství bioenergie. 

Všechny modelované scénáře HRE4 se týkají jak odvětví vytápění a chlazení, tak průmyslu, výroby elektřiny a dopravy. V samotné analýze se ovšem projekt zaměřuje především na to, čeho lze dosáhnout v odvětví vytápění a chlazení, průmyslu a výroby elektřiny. 

Scénáře jsou následně porovnávány a posuzovány podle několika parametrů v rámci různých (kvalitativně zvažovaných) omezení dle specifik jednotlivých zemí. 

Tyto parametry lze shrnout do následujících oblastí: 

• Dekarbonizace: Emise CO2 emitované ze sektoru energetiky indikují stupeň dekarbonizace. Projekt HRE4 mapuje státy představující celkem cca 90 % poptávky po teple, a tedy modelované snížení emisí znamená zásadní příspěvek k dlouhodobému cíli EU – snížení emisí CO2 o 95 % ve srovnání s úrovněmi z roku 1990 v souladu s Pařížskou dohodou z roku 2015. 
• Energetická účinnost: Spotřeba primární energie se používá jako ukazatel celkové účinnosti energetického systému, aby bylo možné určit, kolik energie je třeba na pokrytí požadavků energetického systému a zajištění požadovaného komfortu. Tento přístup je diametrálně odlišný od standardního přístupu hodnotícího pouze konečnou spotřebu energie (nebo dodávanou energii) spotřebovanou v rámci samotné budovy nebo výrobního procesu. Pokud uvažujeme celkový energetický systém a spotřebu primární energie, získáme ucelenější a komplexnější pohled na situaci, objevíme možné skryté přístupy a řešení dekarbonizace celého systému a případně se vyhneme suboptimálním řešením. 
• Ekonomika: Socioekonomické anuitní náklady se používají k indikaci cenové dostupnosti a konkurenceschopnosti různých systémů z pohledu společnosti jako celku. Tímto způsobem je možné uvažovat plné náklady na budování, údržbu a provoz energetických technologií a infrastruktur včetně zohlednění rozdílné životnosti. Využití socioekonomických nákladů však může znamenat, že mohou být nezbytné tržní intervence, aby se zajistilo, že tržní ceny odrážejí skutečné náklady (zejména například v případě emisí oxidu uhličitého) a tím zajistí, aby trh přerozděloval náklady a výnosy vyplývající z nového designu systému spravedlivým způsobem. 
• Životní prostředí: Pozornost je věnována zpřísňujícím se kritériím udržitelnosti a omezením spotřeby bioenergie a biomasy. To platí zejména pro dováženou bioenergii a pro bioenergii pocházející například z biomasy, která se pěstuje v oblastech, kde může dojít k vymístění produkce potravin nebo ke změnám ve využívání půdy a odlesňování.

Sektor vytápění a chlazení dnes představuje největší spotřebu energie v EU, ale je možné ho transformovat pomocí na trhu ověřených a dostupných technologií kombinací úspor v konečné spotřebě využitím tepelných čerpadel, SZTE s využitím přebytečného tepla a vyššího využití obnovitelných zdrojů tak, aby byl splněn dlouhodobý klimatický cíl. 

Pro dosažení potřebné úrovně dekarbonizace a snížení celkových nákladů na energie je třeba nahradit spotřebu fosilních paliv zvýšenou účinností energetického systému a obnovitelnými zdroji energie (OZE). 

Tento přístup zlepší platební bilanci a vytvoří pracovní místa v lokální ekonomice. Dodávky tepla se také stanou odolnějšími k vnějším vlivům a kolísání cen komodit na světových trzích. 

Dle modelového scénáře HRE 2050 je možné do roku 2050 na úrovni EU dosáhnout: 

• Emise CO2 mohou být sníženy o 4 340 milionů tun (cca 86 %) oproti roku 1990, přičemž jsou uvažovány pouze v současnosti známé a dostupné technologie v odvětví vytápění a chlazení. Tento přechod na téměř bezemisní energetický systém je v souladu s cíli dle Pařížské dohody. 
• Pomocí transformace sektoru vytápění a chlazení mohou být celkové náklady na dekarbonizaci sníženy o 6 % ročně v porovnání s běžnými metodami dekarbonizace (dle scénáře Evropské komise). 
• Použití fosilních paliv ve scénáři HRE může být v roce 2050 sníženo o téměř 10 400 TWh oproti výchozí hodnotě z roku 2015. To také ovlivňuje výši potřebných investic a platební bilanci. Naplnění scénáře HRE by výrazně snížilo potřebu dovozu zemního plynu. Množství zemního plynu klesá do roku 2050 (HRE 2050) o 87 % ve srovnání s rokem 2015, zbytek se používá pouze v průmyslu a jako flexibilita v rámci kombinované výroby elektřiny a tepla. V roce 2016 bylo 54 % spotřeby energie dovezeno (88 % ropy a 70 % spotřebovaného zemního plynu). Dovezený zemní plyn měl v roce 2016 hodnotu 50 až 65 miliard EUR. 
• Vytápění zemním plynem a neefektivní elektrické vytápění budov lze postupně zcela nahradit kombinací energetických úspor (při rekonstrukci budov) a úspor v konečné spotřebě, instalací tepelných čerpadel a dodávkami tepla ze SZTE využívajících přebytečné teplo a teplo z obnovitelných zdrojů. Obnovitelné zdroje energie pokrývají ve scénáři HRE 87 % celkové dodávky primární energie, zbývající fosilní paliva jsou primárně v dopravě, průmyslu a jako flexibilita v rámci kombinované výroby elektřiny a tepla, téměř veškerá poptávka po teple je pokryta udržitelným způsobem. 
• Navrhovaná řešení v rámci scénáře HRE jsou v souladu s přístupem k chytrým sítím a umožňují přechod na 100% podíl OZE. 

Minimální doporučený podíl SZTE na dodávkách tepla v rámci studovaných zemí (včetně ČR) ukazuje následující obrázek. HRE 4 předpokládá podíl SZTE na dodávkách tepla v ČR do roku 2050 na hodnotě 60 % (minimální doporučení), vhodný podíl SZTE ale může být až k 70 %. 

V rámci mezinárodního projektu Heat Roadmap Europe 4 byla vytvořena Cestovní mapa sektoru vytápění a chlazení také pro Českou republiku, která modeluje transformaci sektoru vytápění a chlazení u nás. S ní, s jejími doporučeními a výsledky vás seznámíme příště.

S laskavým svolením převzato z časopisu 3T - číslo 6/2018.