Naukowcy wykorzystali modele open source do symulacji scenariuszy wdrażania pomp ciepła na rok 2030. Dodatkowe inwestycje rzędu 54 GW do 57 GW mocy fotowoltaicznej w rozwiązanie o najniższych kosztach umożliwiłyby zainstalowanie 10 milionów pomp ciepła do końca dekady.
Generowanie energii elektrycznej według źródła
Zdjęcie: Niemiecki Instytut Badań Ekonomicznych (DIW Berlin), Communications Earth & Environment, CC BY 4.0
Naukowcy z Niemieckiego Instytutu Badań Ekonomicznych (DIW Berlin) przeanalizowali różne scenariusze rozbudowy zdecentralizowanych pomp ciepła w Niemczech do 2030 r. Skupili się na roli buforowego magazynowania ciepła w łagodzeniu zapotrzebowania na energię elektryczną oraz na wpływie różnych metod wytwarzania energii elektrycznej na koszty, inwestycje w moce produkcyjne i emisje. Odkryli, że inwestowanie w fotowoltaikę może być opłacalne i towarzyszyć wdrażaniu pomp ciepła.
„W naszej analizie wykorzystujemy model TEASER ekspansji mocy open-source, który bierze pod uwagę godzinową zmienność wytwarzania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych i zapotrzebowania na ciepło w ciągu całego roku” – wyjaśnił zespół. „Uwzględnia on również dodatkowe obciążenie elektryczne związane z pojazdami elektrycznymi i produkcją zielonego wodoru. O ile nam wiadomo, taka analiza nie została dotychczas przeprowadzona”.
W pierwszym testowanym scenariuszu, scenariuszu referencyjnym, zespół założył 1.7 miliona zdecentralizowanych pomp ciepła w 2030 r., co odzwierciedla zapas pomp ciepła zainstalowanych w Niemczech w 2024 r. Zakładał również 24.7 TWh dostaw ciepła rocznie. Scenariusz powolnego wdrażania zakładał, że liczba pomp ciepła osiągnie 3 miliony do 2030 r., instalowanych wyłącznie w domach jedno- i dwurodzinnych wybudowanych w latach 1995–2009. W takim przypadku roczna ilość dostarczanego ciepła wyniesie 53.2 TWh.
W scenariuszu wdrażania rządowego zespół założył, że osiągną oficjalne niemieckie cele 6 milionów pomp ciepła w 2030 r., obejmując większość domów jednorodzinnych i dwurodzinnych wybudowanych po 1995 r. i zużywających 92.9 TWh rocznie. Na koniec zasugerowali szybki scenariusz, w którym do 2 r. zostanie zainstalowanych 10 milionów pomp ciepła, dostarczających 2030 TWh ciepła. W tym scenariuszu pompy ciepła zostaną zainstalowane w większej liczbie domów jednorodzinnych i dwurodzinnych, nawet tych starych wybudowanych przed 226.3 r. o bardzo niskich standardach efektywności energetycznej.
„We wszystkich typach budynków pompy ciepła powietrzne stanowią 80% zainstalowanych pomp ciepła, a pompy ciepła gruntowe stanowią pozostałe 20%” — wyjaśnił zespół. „Zakładany rozmiar magazynowania energii jest wyrażony w stosunkach energii do mocy (E/P) w zakresie od 0 do 168 h (0, 2, 6, 24 i 168 h). W tej terminologii magazyn ciepła o stosunku E/P wynoszącym 2 h ma całkowitą pojemność magazynowania ciepła równą 2 h maksymalnej mocy cieplnej pompy ciepła”.
W przypadku miksu energetycznego w symulacji grupa ograniczyła elektrownie węglowe i olejowe do obecnych poziomów. Elektrownie gazowe, o obiegu otwartym (OCGT) i o obiegu kombinowanym (CCGT) mogłyby zostać rozbudowane poza obecne poziomy. Na podstawie statystyk rządowych, elektrownie wiatrowe na lądzie ograniczono do 115 GW, a na morzu do 30 GW. Moce fotowoltaiki słonecznej nie mają żadnych ograniczeń.
„Ustaliliśmy, że rozbudowa niemieckiego zasobu pomp ciepła z 1.7 do 10 milionów wymagałaby dodatkowych inwestycji rzędu 54–57 GW mocy fotowoltaicznej w rozwiązaniu o najniższych kosztach, w zależności od tego, ile ciepła jest dostępne” – powiedzieli naukowcy. „Aby osiągnąć wolniejsze tempo wdrażania, które nadal osiąga cel rządu niemieckiego w zakresie 6 milionów pomp ciepła do 2030 r., potrzebne są dodatkowe moce fotowoltaiczne rzędu 4–8 GW”.
Według naukowców, w porównaniu ze scenariuszem odniesienia, wdrożenie rządowe pozwoli Niemcom zaoszczędzić 2.0–6.7 mld euro rocznie, w zależności od cen gazu ziemnego, które zakładano na poziomie od 50 do 150 euro/MWh. W przypadku szybkiego wdrożenia oszczędności wyniosłyby do 27.1 mld euro rocznie.
„Wprowadzenie magazynowania ciepła ze współczynnikiem E/P wynoszącym 2 godziny (h) zmniejsza zapotrzebowanie na dodatkowe moce fotowoltaiczne, np. 6 GW zamiast dodatkowych 8 GW w przypadku wdrożenia rządowego w porównaniu z referencyjnym” – podsumowali naukowcy. „Ponadto zapotrzebowanie na magazynowanie w akumulatorach zmniejsza się o około 7 GW w porównaniu z przypadkiem bez magazynowania ciepła w ramach wdrożenia rządowego i o 5 GW w porównaniu z referencyjnym”.
Wyniki ich badań zostały przedstawione w artykule „Korzyści dla sektora energetycznego wynikające z elastycznych pomp ciepła w scenariuszach na rok 2030”, opublikowanym w Komunikacja Ziemia i środowisko.
Ta treść jest chroniona prawem autorskim i nie może być ponownie wykorzystana. Jeśli chcesz współpracować z nami i chcesz ponownie wykorzystać część naszej treści, skontaktuj się z nami: editors@pv-magazine.com.
Źródło z magazyn pv
Zastrzeżenie: Informacje podane powyżej są dostarczane przez pv-magazine.com niezależnie od Alibaba.com. Alibaba.com nie składa żadnych oświadczeń ani gwarancji co do jakości i niezawodności sprzedawcy i produktów. Alibaba.com wyraźnie zrzeka się wszelkiej odpowiedzialności za naruszenia dotyczące praw autorskich do treści.
