Дослідницький проект: Акумулювання тепла для кліматично нейтрального Берліна

Берлін на шляху до кліматичної нейтральності, і однією з важливих частин цього переходу є теплопостачання міста. Щоб допомогти місту досягти своєї мети, Інститут Райнера Лемуана (RLI), Інститут еколого-економічних досліджень (IÖW) та Інститут захисту клімату, енергетики та мобільності (IKEM) провели спільне дослідження. Їхні результати показали необхідність у великих сезонних системах акумулювання тепла в Берліні.

Чому ці системи акумулювання тепла такі важливі? Вони можуть накопичувати додаткове тепло протягом літніх місяців і використовувати його взимку, коли попит вищий. Завдяки правильному типу акумулювання, зокрема акумуляції тепла у водоносному горизонті, Берлін може стати менш залежним від викопного палива та зменшити навантаження на енергомережу. Акумулятор тепла у водоносному горизонті зберігає та відновлює тепло в ізольованих шарах ґрунтових вод.

«Акумулювання тепла дозволяє нам ефективніше використовувати відновлювану енергію», – пояснює Марі-Клер Герінг з RLI. «Це зменшує залежність від викопного палива та розвантажує енергетичну систему, що робить його важливим для вуглецево-нейтрального теплопостачання в Берліні». Однак дослідники бачать необхідність дій щодо наявності простору, невизначеності в процесі затвердження та інформації про геологічні умови.

Системи акумулювання тепла можуть ефективно використовувати місцеве відпрацьоване тепло та відновлювані джерела тепла, такі як центри обробки даних, тепло стічних вод або сонячна теплова енергія. Зі зростанням цін на викопне паливо (через торгівлю викидами та зростаючий ступінь електрифікації теплопостачання) акумулювання тепла стає дедалі привабливішим економічно.

Щодо великомасштабного та короткострокового накопичення тепла, Берлін міг би суттєво збільшити частку відновлюваного тепла в загальному теплопостачанні. Довгострокове накопичення може збільшити частку відновлюваного тепла та відхідного тепла приблизно на п'ять відсоткових пунктів, враховуючи ємність накопичення до 440 гігават-годин. Тим часом короткострокове накопичення, таке як резервуари для гарячої води, може стабілізувати енергомережу та буферизувати пікові навантаження, що зробить корисним дво-трикратне збільшення існуючої ємності короткострокового накопичення.

У децентралізованих районних мережах теплонакопичувачі водоносного горизонту можуть зберігати до 33% річного тепла. Цей тип накопичення є особливо корисним для міських джерел стічного тепла, таких як центри обробки даних або каналізаційні системи, оскільки він повністю використовує їхню енергію.

Однією зі значних проблем є обмежений простір для наземних теплових накопичувачів, що також стикається з перешкодами у плануванні та правовому плануванні. Підземні рішення, такі як зберігання тепла у водоносному горизонті, є перспективною альтернативою, але геологічна придатність Берліна для такого типу зберігання все ще потребує дослідження. Схвалена Сенатом геотермальна дорожня карта має на меті заповнити цю прогалину в знаннях.

Окрім цих технічних труднощів, невизначеність у процедурах затвердження та відсутність прозорості в адміністративній практиці можуть перешкоджати впровадженню теплонакопичувачів. Розширення теплонакопичувачів можна прискорити за допомогою політичного поштовху, який визначить його як суспільне благо. Інші проблеми включають високі інвестиційні витрати та техніко-економічні перешкоди, що існують у переході на чисту енергію.

Результати проекту надають безцінну інформацію для планування теплопостачання Берліна в його прагненні до кліматичної нейтральності.