Czasopismo | CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA | Rocznik 2024 - zeszyt 6

Sieci ciepłownicze piątej generacji w kontekście wyzwań transformacji energetycznej Europy

Fifth Generation Heating Networks in the Context of the Challenges of Europe’s Energy Transformation

10.15199/9.2024.6.1

nr katalogowy: 149074
10.15199/9.2024.6.1

Streszczenie

Wprowadzenie: Efektywne przejście transformacji energetycznej wymaga szerszego spojrzenia na problematykę ogrzewania i chłodzenia budynków. Najwyższe współczynniki efektywności energetycznej wraz z możliwością jednoczesnego sieciowego grzania i chłodzenia zapewnia rozproszone ciepłownictwo (szerzej: energetyka rozproszona). Nie tylko wysoka efektywność, ale również możliwość wyrównywania i przesuwania obciążeń sieci elektroenergetycznych, magazynowania ciepła i chłodu czy samowystarczalność węzłów grupowych jest bardzo korzystna. Te korzyści można osiągnąć jedynie stosując rozwiązania systemowe zapewniające racjonalizację wykorzystania ciepła i energii. Cel: Niniejszy artykuł stanowi wprowadzenie do tematyki rozproszonego ciepłownictwa piątej generacji. Przedstawiono naukowe i rzeczowe dowody na potrzebę rozwoju tej technologii w kraju i Europie. Ze względu na niewielką liczbę publikacji na ten temat w Europie i jeszcze mniejszą w Polsce, konieczne jest zwiększanie świadomości środowisk naukowych, branżowych oraz decydentów w tej dziedzinie. Dalszy rozwój Polski w kierunku gospodarki zeroemisyjnej wymaga podejścia systemowego w celu ograniczania emisji ciepła odpadowego z miast i budynków. Metody: Przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych z zastosowaniem technologii wierceń na dnie oceanu. Badania te pozwoliły na analizę zmian temperatury powierzchni ziemi 66 milionów lat temu. W graficznym opracowaniu problemu przedstawiono również prognozę zmian temperatury powierzchni ziemi w zależności od podjętych działań klimatycznych. Scharakteryzowano rozwój generacji sieci ciepłowniczych oraz opisano możliwości pozytywnego wpływu sieci piątej generacji na sieci elektroenergetyczne oraz obniżenie całkowitego zużycia energii pierwotnej w sieci ciepłowniczej. Wnioski i odniesienie do zastosowań praktycznych: Sieci ciepłownicze piątej generacji umożliwiają realne ograniczenie zużycia energii pierwotnej. Możliwość ogrzewania i chłodzenia budynków przyłączonych do sieci umożliwia wymianę ciepła i chłodu pomiędzy budynkami o różnych bilansach energetycznych. Te rozwiązania umożliwią uzyskanie zerowego bilansu energetycznego budynków w zakresie ogrzewania i chłodzenia w aspekcie wszystkich prosumentów ciepła i chłodu. Praktyczne zastosowanie technologii umożliwia pozyskiwanie ciepła z nieaktywnych otworów ropnych i gazowych negatywnych otworów geotermalnych, spalarni odpadów, elektrowni atomowych, biogazowych, biomasowych, węglowych i innych.

Abstract

Introduction: Effective implementation of the energy transformation requires a broader look at the issue of heating and cooling of buildings. The highest energy efficiency coefficients with the possibility of simultaneous heating and cooling in the network are achieved for distributed heating. Not only the high efficiency, but also the possibility of balancing and load shifting of electricity grids, heat and cold storage or the self-sufficiency of group nodes is very advantageous. These benefits can only be achieved by using system solutions that ensure energy circulation. Aim: This article is an introduction to the topic of fifth generation distributed heating networks. Scientific and factual evidence was presented for the need to develop this technology in the country and Europe. Due to the small number of this type of installations in Europe and even smaller number in Poland, it is necessary to increase the awareness of the scientific community, industry, and decision-makers in this field. Poland’s further development towards a zero-emission economy requires a systemic approach to limit waste heat emissions from cities and building clusters. Methods: The results of research conducted using drilling technology on the ocean floor are presented. This research allowed for the development of a graphical representation of changes in the earth’s surface temperature 66 million years ago. The graphic design also includes a forecast of changes in the earth’s surface temperature depending on the climate actions taken. The development of the generations of heating networks was characterized and the possibilities of a positive impact of the fifth-generation networks on power networks and the reduction of the total primary energy consumption in the heating network were discussed. Conclusions and relevance to practice: Fifth generation heating networks enable a real reduction in primary energy consumption. Simultaneous heating and cooling of buildings connected to the network enables energy exchange between buildings with opposite energy balances. This solution enables the pursuit of a zero-energy balance in terms of heating and cooling for all heat and cooling prosumers. The practical application of the technology makes it possible to obtain heat from inactive oil wells, negative geothermal wells, waste incineration plants, nuclear power plants, biogas plants, biomass burning plants, coal plants and others.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] European Commission (2019) The EU’s track record on climate action. The European Green Deal, Brussels.
[2] European Commission (2019) The European Green Deal, Brussels.
[3] European Commission (2020) The European Green Deal Investment Plan and Just Transition Mechanism explained, Brussels.
[4]
[Online] https://www.esc.cam.ac.uk/about-us/news/record-earthscenozoic-climate-reveals-role-of-polar-ice.
[5] United Nations; Department of Economic and Social Affairs (2019) Population Division World urbanization prospects: the 2018 revision. ISBN 978-92-1-148319-2.
[6]
[Online] https://www.fortum.pl/cieplo/zarzadzaj-smart/co-slychac-wbranzy/cieplo-odpadowe-jako-zrodlo-ogrzewania-innowacyjnepodejscie-do-zrownowazonej-energetyki.
[7] Lyons, L., Kavvadias, K. and Carlsson, J., Defining and accounting for waste heat and cold, EUR 30869 EN, Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2021, ISBN 978-92-76-42588-5, doi:10.2760/73253, JRC12638.
[8] Revesz, A., Jones P., Dunham C., Davies G., Marques C., Matabuena R., Scott J., Maidment G. (2020) Developing novel 5th generation district energy networks. Energy, 201, 117389, doi:10.1016/j.energy.2020.117389.
[9] Renewable and Waste Heat Recovery for Competitive District Heating and Cooling Networks REWARDHeat planning schemes database.
[10] Tomasz Śliwa, Aneta Sapińska-Śliwa, Zbigniew Jezuit, Adam Koniszewski, Michał Szczytowski, Kamil Bandura, Radosław Rejman. Wstępna koncepcja udostępnienia ciepła Ziemi na potrzeby miasta Czechowice-Dziedzice, Laboratorium Geoenergetyki AGH, Kraków 2022 (materiał niepublikowany).
[11]
[Online] https://media.energa.pl/pr/520550/innowacyjny-magazynciepla-i-chlodu-w-grupie-energa.
[12] Śliwa T., Rosen M.A., Natural and artificial methods for regeneration of heat resources for borehole heat exchangers to enhance the sustainability of underground thermal storages: a review, Sustainability 2015, vol. 7, iss. 10, p. 13104-13125.
[13] Śliwa T., Gonet A., Hendel J., Gałuszka Ł. (2012), Zapotrzebowanie na ciepło systemu wentylacji sali audytoryjnej Wydziału Wiertnictwa Nafty i Gazu AGH w Krakowie (Heat demand for ventilation system in lecture room of Drilling, Oil and Gas Faculty in AGH University of Science and Technology in Kraków), Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, t. 43, nr 3, pp. 116–121.
[14]
[Online] https://buildingdecarb.org/.
[15]
[Online] https://www.youtube.com/watch?v=KqQsBUymg2Q.
[16]
[Online] https://www.next-kraftwerke.pl/leksykon/peak-shaving.
[17]
[Online] https://enerad.pl/wiedza/ujemne-ceny-energii-co-to-znaczy/.
[18] Narowski, dr inż. Piotr. Nowe typowe lata meteorologiczne dla Polski. Rynek Instalacyjny. 2022, Vol. 11/2022.
[19] Tomasz Śliwa, Aneta Sapińska-Śliwa, Katarzyna Chruszcz-Lipska. Praca ekspercka związana z wykonaniem przedsięwzięcia: „Budowa rurociągu wód geotermalnych w miejscowości Cudzynowice – Kazimierza Wielka, gm. Kazimierza Wielka oraz wykonanie otworu chłonnego Cudzynowice GT-2 w miejscowości Kazimierza Wielka”. Kazimierza Wielka: Laboratorium Geoenergetyki AGH, 2022, (materiał niepublikowany).
[20] Śliwa, Tomasz. Koreferat do opracowania: „Określenie katalogu wymagań dla dokumentacji geologicznej innej sporządzanej w przypadku wykonywania prac geologicznych w celu wykorzystania ciepła Ziemi obejmujących rekonstrukcję zlikwidowanego otworu wiertniczego”. Warszawa, KDH MKiŚ, 2024, (materiał niepublikowany).
[21]
[Online] https://en.wikipedia.org/wiki/Cold_district_heating.
[22]
[Online] geotermia.agh.edu.pl/?lang=pl.
[23]
[Online] geotermia.agh.edu.pl/podyplomowe?lang=pl.
[24]
[Online] geotermia.agh.edu.pl/specjalnosc?lang=pl.
[25]
[Online] geoenergetyka.agh.edu.pl.
[26]
[Online] geotermia.agh.edu.pl/monografia?lang=pl.

Zeszyt


CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA- e-zeszyt (pdf) 2024-6 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	38.00 zł

Prenumerata

WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

402.00 zł

WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - papierowa prenumerata roczna	492.00 zł brutto 455.56 zł netto 36.44 zł VAT (stawka VAT 8%)
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

534.00 zł

WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	600.00 zł brutto 555.56 zł netto 44.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

600.00 zł

Open Access

Zeszyt

2024-6

Twój Koszyk

Zeszyt

Prenumerata

Open Access

Zeszyt

Czasopisma