Daudzperspektīvu analīze pārejai uz ceturtās paaudzes ...Esošās tērauda caurules Patērētāji LBN 002-15 70 - 80 kWh/m 2 gadā Zemā patēriņa ēkas ap 45 kWh/m 2 gadā Zemās

1Enerģētikas un elektrotehnikas fakultāte

Vides aizsardzības un siltuma sistēmu institūts

Dr.sc.ing. Jeļena Ziemele

Daudzperspektīvu analīze pārejai uz ceturtās paaudzes centralizētās siltumapgādes sistēmu

Multi-perspective Analysis for the TransitionTowards 4th Generation District Heating

22

Esošās centralizētas siltumapgādes sistēmas (CSS) raksturojums Ceturtās paaudzes centralizētās siltumapgādes sistēmas Labas prakses piemēri Zemas temperatūras centralizētās siltumapgādes sistēmas

ieviešana Daudzperspektīvu analīzes metodoloģija. Daudzkritēriju

analīzes rezultāts

Saturs

Rīgas Tehniskā universitāte

3*Avots: Euroheat & Power (DHC Country by Country survey 2013)

Centralizētās siltumapgādes sistēmas (CSS) dažādas valstīs*

4

Kurināmā patēriņš centralizētā siltumapgādē*


3 4 917

24 26 3037 38 43

5564 68 75

12 12 18 2431 32 36

0

20

40

60

80

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Atja

unīg

o en

ergo

resu

rsu

īpas

vars

, %

Atjaunīgo energoresursu īpasvars centralizētā siltumapgādē, %

CSS koģenerācija CSS katlumājas Kopā CSS

64

31

5

Kurināmā izmantošana 2016. gadā

Dabasgāze Biomasa Biogāze

5

Tvaika akumulācija;akmeņogles,

atkritumu katli

Siltuma akumulācija;akmeņogles, naftas prod.

koģenerācija; akmeņogles,

atkritumu katli

Liela mēroga saules sistēmas; biomasas

katli un koģenerācija;atgūtais siltums no

tehnoloģijām; siltuma akumulācija;

atkritumu, akmeņogļu, naftas prod.

koģenerācija;dabasgāzes,

atkritumu, mazuta, akmeņogles katli

Nākotnes enerģijas avoti; sezonālā akumulācija;

liela mēroga saules sistēmas;biomasas konversijas sistēmas;ģeotermālā enerģija; divu ceļu

CSS; PV paneļi; viļņu, vēja elektroenerģijas «pārpalikumi»;

siltuma akumulācija; centralizētā aukstuma ražošana;

atgūtais siltums no tehnoloģijām; centralizēts siltumsūknis;

biomasa un atkritumu sadedzināšana koģenerācijā

Temperatūras līmenis

Energoefektivitāte

2. paaudzes CSS 3. paaudzes CSS 4. paaudzes CSS1. paaudzes CSS

Ene

rgoe

fekt

ivitā

te /

tem

pera

tūra

s līm

enis

Lokālā CSS

Centralizētā siltumapgādes

sistēma

Centralizētā siltumapgādes sistēma

Centralizētā siltuma un aukstuma apgādes sistēma

Zema enerģijas patēriņa ēkas

<200 oC

>100 oC

<100 oC

<50-60 oC

Energoefektivitāte

Temperatūras līmenis

Fosilais kurināmais

Atjaunīgie energoresursi

zemas enerģijas patēriņa ēkas;

zemas temperatūras režīms siltumtīklos;

Liels īpatsvars enerģijas saražo izmantojot atjaunīgos enerģijas avotus;

integrēšana kopējā energoapgādē;

viedā vadības sistēma.

*Avots: H.Lund,S.Werner, R.Wiltshire,S.Svendsen, et al. 4th Generation District Heating (4GDH) Integration smart thermal grids intofuture sustainable energy systems, Energy 2014;68:1-11

Ceturtās paaudzes centralizētās siltumapgādes sistēmas salīdzinājums ar iepriekšējām trīs paaudzēm*

6

Nākotnes vīzija


Siltumenerģijas avots

Siltumtīkli

Patērētāji…………

7

Ceturtās paaudzes centralizētās siltumapgādes elementi esošā sistēmā


Siltum-enerģijas avotsBiomasas

koģenerācijas stacijasSiltuma

pārpalikuma integrēšana

Dabasgāzes koģenerācijas

stacijasSaules

kolektori

Sezonālā akumulācija

Siltumsūkņi

Ģeotermālā enerģija

Diennakts akumulācija

Siltumtīkli

Plastmasas cauruļvadi

Zemās temperatūras

režīms:70/4060/3055/25

Esošās tērauda caurules

Patērētāji

LBN 002-1570 - 80 kWh/m2gadā

Zemā patēriņa ēkasap 45 kWh/m2gadā

Zemās temperatūras

apkures sistēmas

ISMTrīs cauruļu sistēma

Saskaņotas modernizācijas pieeja

8

Labas prakses piemērs. Kopenhāgena, rajons Albertslund*


Patērētājs: 2000 ēkas būvētas ap 1960 gadu. Rezultātā viss rajons tiek pieslēgts pie zemas temperatūras 50/25 0C tīkliem. 544. ēkas jau ir pieslēgtas Siltumenerģijas avots: siltumenerģija tiek ražota biomasas koģenerācijas stacijā un atkritumu sadedzināšanas stacijā. Plānots uzstādīt lielas jaudas siltumsūkni un saules kolektoru sistēmu.Pārvades sistēma:Modernizācijas projekta ietvaros tika renovēti siltumtīkli (50/25 0C) . Siltuma zudumi samazinājās par 75%.

*Avots: District Heating. Danish experiences. https://stateofgreen.com/files/download/1674

9

Zemas temperatūras centralizētās siltumapgādes sistēmas ieviešana*


Zemas temperatūras siltumapgādes sistēmas pievienošana pie esošas sistēmas

Esošas sistēmas saskaņota modernizācija un pāreja uz zemas temperatūras sistēmu

Zemas temperatūras centralizētās siltumapgādes izveidošana

*Avots: Guidelines for Low-Temperature DistrictHeating, Denmark,2014

10Rīgas Tehniskā universitāte

Jaunie uzdevumi un prioritātes pārejā uz viedo energoapgādes sistēmu

Patērētājs/Ražotājs

Mikro koģenerācija;siltumsūkņi

PV paneļi, vēja ģeneratori, saules

kolektori;akumulācija;

zemās temperatūras apkures risinājumi;

viedās vadības sistēmas un citi

Prioritātes: piegādes drošums, konkurētspēja, ilgtspējība

Zemo emisiju sistēma, energoefektivitāte un energopārvaldība, sistēmas elastīgums, bioekonomikas un aprites ekonomikas

principiem atbilstība, viedā vadības sistēma un citas

Ceturtās paaudzes centralizētā siltuma un aukstuma apgādes sistēma

Mājsaimniecības

11

Ražošanas tehnoloģiju izvēle*


Avots:Klaus Skytte. Barriers for flexibility between district heating and electricity. Project Flexible Nordic Energy System

Elektriskie katli

SiltumsūknisSiltumenerģijas ražošana katlos

Koģenerācija

Elektroenerģijas cena

Siltu

men

erģi

jas c

ena

Optimālas tehnoloģijas izvēle

12

Daudzperspektīvuanalīzes

konceptuālā shēma*


7. Neatkarīgie mainīgie 8. Regresijas analīze 9. Pieņēmumi

17. Vai iegūtie scenāriji ilgtspējigi?

19. Papildus ekonomiskie indikatori

21. TOPSIS analīze

20. Parametru analīze ar Delfi metodi

23. CSS attīstības stratēģija

DAUDZKRITĒRIJU ANALĪZE

Alternatīva

jā

Alternatīva

22. Līmeņatzīmes piemērošana balstoties uz TOPSIS rezultātiem

nē

1. Siltumenerģijas avota dati

Siltuma slodze

2. Siltumtīklu dati

Siltumtrašu izvietošanas plāns

Cauruļvadu dizains

Operatīvas darbibas parametri

3. Patērētāja dati

Ēku raksturojums

Ārgaisa temperatūras režīms

Industriālā patērētāja raksturojums

Datu bāze efektivitātes platformai

EMPĪRISKS PĒTĪJIMS Centralizētās siltumapgādes sistēmas audits

6. Korelācijas analīze

4. Tehnoloģiju datubāze

5.Statistikas dati un analīze

Iekārtu efektivitāte

24. Lēmums par prioritāro scenāriju

15. Scenāriju simulācija

14. Vai modelis iziet verificējas

testus?

10. Problēmas formulēšana

11. Dinamiskās hipotēzes veidošana

12. Modeļa formulēšana un

simulēšana

13. Modeļa testēšana

16. Politikas instrumenti

SISMĒMDINAMIKA

jā

Alternatīva

LĒMUMU PIEŅEMŠANA

18. Ekspertu slēdziens par sistēmas

uzlabojumiem

nē

Empīrisks pētījumsCSS audits

CSS datu bāze

Efektivitātes platforma

Statistiskā datu analīze

Sistēmdinamika

Daudzkritēriju analīzeLēmumu pieņemšana

Attīstības scenāriju analīze

Avots: Ziemele,J; Kubulu,A; Blumberga,D. Multi-perspectivemethodology to assess the transition to 4th generation district heating systems. Energy Procedia 113 (2017) 17-21

13

0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

21 11 26 18 25 12 13 1 19 9 24 23 16 20 17 6 15 7 4 22 14 5 10 3 2 8

Efek

tivi

tāte

s rā

dītā

js

Centralizētās siltumapgādes uzņēmumi

zemas efektivitātes līmenis vidējas efektivitātes līmenisaugstas efektivitātes līmenis

Augstas efektivitātes Vidējas efektivitātes

Zemas efektivitātes Ļoti zemas efektivitātes

Daudzkritēriju analīzes rezultātsCentralizētās siltumapgādes uzņēmumu efektivitātes reitings*

Avots:Ziemele J., Vigants G., Vitolins V., Blumberga D., Veidenbergs I. District Heating Systems Performance Analyses. Heat Energy Tariff // Environmental and Climate Technologies (ISSN: 16915208) – 2014, 13(1), 32–43. doi: 10.2478/rtuect-2014-0005 (In Scopus).

14

Klimata, vides un citi ilgtspējas mērķi dažādos scenārijos


Klimata mērķi; Energoefektivitātes mērķi; Aprites ekonomikas mērķi; Atjaunīgo energoresursu mērķiLaika horizonts – 2030. un 2050. gadi

Politikas instrumenti:Finansiālie – tehnoloģiju subsidēšana, nodokļu atlaides un citiNodokļi: CO2 nodoklis, akcīzes nodoklis un citiLikumdošana ….Tehnoloģiju efektivitātes paaugstināšanaRiska novērtējums

15

Uzdevumi Latvijas siltumapgādes sistēmas attīstībai


Īstermiņa Iegūt pieredzi, pētot 4.paaudzes un viedo energosistēmas uzbūvi Modelēt CSS attīstības iespējas ar politikas instrumentu analīzi Organizēt 4.paaudzes CSS pilotprojektus

Ilgtermiņa Iestrādāt LR valsts likumdošanā pāreju uz 4.paaudzi Pakāpeniski pāriet uz 4.paaudzes CSS

Motivācija Energoplānošana, mūsdienīgi risinājumi un inovācijas, kas

nodrošina sistēmas ilgtspējību Iedzīvotājiem dotu iespēju ietaupīt enerģiju un naudu, uzlabotu

gaisa kvalitāti, palielinātu labklājību

16

Jautājumi


Dr.sc.ing. Jeļena [email protected]

Komentāri

Pateicība:Pētījums veikts pateicoties Valsts pētījuma programmai LATENERGI

Enerģētikas un elektrotehnikas fakultāte Vides aizsardzības un siltuma sistēmu institūts

Documents

Daudzperspektīvu analīze pārejai uz ceturtās paaudzes ...Esošās tērauda caurules Patērētāji LBN 002-15 70 - 80 kWh/m 2 gadā Zemā patēriņa ēkas ap 45 kWh/m 2 gadā Zemās