Перспективи впровадження деяких типів теплових насосів в Україні

В.В. Станиціна 1, канд. техн. наук, В.О. Артемчук 2, д-р техн. наук

1 Інститут загальної енергетики НАН України
  Україна, 03150, Київ, вул. Антоновича, 172
  e-mail: st_v_v@hotmail.com

2 Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
   Україна, 03164, Київ, вул. Генерала Наумова, 15
   e-mail: ak24avo@gmail.com

Èlektron. model. 2022, 44(6):48-68
https://doi.org/10.15407/emodel.44.06.048

АНОТАЦІЯ

Перспективними технологіями для забезпечення сталого розвитку теплопостачання є теп­лонасосні технології, які вже декілька десятиліть впроваджуються в ЄС. З огляду на високу вартість потужних теплових насосів (ТН) в Україні реалізовано дуже мало проектів з їх використанням. Проте наразі ТН в Україні уже стають конкурентоспроможними. Досліджено середньозважену собівартість теплової енергії від систем з ТН типу ґрунт-вода та повітря-вода, а також газової котельні за різних ставок дисконту і цін на електро­енергію та природний газ. Показано, що найбільш конкурентоспроможними є ґрунтові ТН вітчизняного виробництва.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

теплова енергія, тепловий насос, теплопостачання, собівартість, газова котельня

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. PM outlines his Ten Point Plan for a Green Industrial Revolution for 250,000 jobs Сайт Уряду Великобританії. Режим доступу: https://www.gov.uk/government/news/pm-outlines-his-ten-point-plan-for-a-green-industrial-revolution-for-250000-jobs (дата доступу 01 вересня 2022 р.)
  2. White Paper: Heat Pumps - Integrating Technologies to Decarbonise Heating and Cooling. Режим доступу: https://www.ehpa.org/fileadmin/red /03._Media/Publications/ehpa-white-paper-111018.pdf (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  3. Arnaudo M., Topel M., Laumert B. Techno-economic analysis of demand side flexibility to enable the integration of distributed heat pumps within a swedish neighborhood // Energy, 2022, 195. DOI:10.1016/j.energy.2020.117012
  4. Chen Y., Wang J., Ma C., Shi G. Multicriteria performance investigations of a hybrid ground source heat pump system integrated with concentrated photovoltaic thermal solar collectors // Energy Conversion and Management, 2019, 197. DOI:10.1016/j.enconman.2019. 111862
  5. Dai B., Qi H., Liu S. et al Evaluation of transcritical CO2 heat pump system integrated with mechanical subcooling by utilizing energy, exergy and economic methodologies for residential heating // Ibid, 2019, 192, pp. 202-220. DOI: 10.1016/j.enconman.2019.03.094
  6. Doračić B., Pukšec T., Schneider D.R., Duić, N. The effect of different parameters of the excess heat source on the levelized cost of excess heat // Energy, 2020, 201. DOI:10.1016/ energy.2020.117686
  7. Harkouss F., Fardoun F., Biwole P.H. Optimal design of renewable energy solution sets for net zero energy buildings // Ibid, 2019, 179, pp. 1155-1175. DOI:10.1016/j.energy.2019.05.013
  8. Huang P., Lovati M., Zhang X. et al Transforming a residential building cluster into electricity prosumers in sweden: Optimal design of a coupled PV-heat pump-thermal storage-electric vehicle system // Applied Energy, 2019, 255. DOI:10.1016/j.apenergy.2019.113864
  9. Popovski E., Aydemir A., Fleiter T. et al. The role and costs of large-scale heat pumps in decarbonising existing district heating networks. A case study for the city of herten in Germany // Energy, 2019, 180, pp. 918-933. DOI:10.1016/j.energy.2019.05.122
  10. Siraganyan K., Dasun Perera A.T., Scartezzini J., Mauree D. Eco-SiM: A parametric tool to evaluate the environmental and economic feasibility of decentralized energy systems // Energies, 2019, 12(5). DOI:10.3390/en12050776
  11. Urbanucci L., Bruno J.C., Testi D. Thermodynamic and economic analysis of the integration of high-temperature heat pumps in trigeneration systems // Applied Energy, 2019, 238, 516-533. DOI:10.1016/j.apenergy.2019.01.115
  12. Urbanucci, L., Testi, D. Integration of reversible absorption heat pumps in cogeneration systems: Exergy and economic assessment // Energy Conversion and Management, 2019, DOI:10.1016/j.enconman.2019.112062
  13. Zuberi, M.J.S., Chambers, J., Patel, M.K. Techno-economic comparison of technology options for deep decarbonization and electrification of residential heating // Energy Efficiency, 2021, 14(7). DOI:10.1007/s12053-021-09984-7
  14. Куц Г.О. Порівняльна оцінка вартості теплової енергії від діючих та прогнозованих теплогенеруючих джерел для систем теплозабазпечення країни / Г.О. Куц, В.В. Станиціна, В.С. Коберник // Проблеми загальної енергетики, 2016, № 3(46), с. 12—18. https://doi.org/10.15407/pge03.012
  15. Станиціна В.В. Визначення середньої вартості теплової енергії за життєвий цикл теплонасосної станції на артезіанських водах // Зб. тез XXXVII науково-технічної конференції молодих вчених та спеціалістів Інституту проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України, Київ, 15 травня 2019 р. 2019, с. 67—68.
  16. Маляренко О.Є., Майстренко Н.Ю., Станиціна В.В., Богославська О.Ю. Удосконалений комплексний метод прогнозування енергоспоживання на довгострокову перспективу // Енергетика: економіка, технології, екологія, 2019, № 3, с. 53—64. https:// doi.org/ 10.20535/1813-5420.3.2019.196383
  17. Басок Б.І., Дубовський С.В. Укрупнена оцінка теплової потужності та обсягів виробництва відновлюваної енергії тепловими насосами в Україні // Теплові насоси в Україні, 2019, № 1, с. 2—6. URL: http://www.unhpa.com.ua/wp-content/uploads/2019/05/ %D0%B6%D1%83%D1%80%D0%BD%D0%B0%D0%BB-%D1%82%D0%BDpdf (дата доступу 5 травня 2022 р.)
  18. Тепловые насосы Softenergi (Украина) // Сайт компанії «Renevita». Режим доступу: http://renevita.com.ua/тепловые-насосы/тепловые-насосы-softenergi-украина.html (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  19. Возобновляемые альтернативные источники энергии для Вас. // Сайт компанії «Power-ecoenergy». Режим доступу: http://power-ecoenergy.com.ua/ (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  20. Сотник М.І., Сапожніков С.В., Антоненко С.С., Хованський С.О. Потенціал Сумської області щодо використання альтернативних джерел енергії та альтернативних видів палива // Вісник Сумського державного університету. Серія Економіка, 2018, № 2, с. 13―24. https://essuir.sumdu.edu.ua/bitstream-download/123456789/70952/1/Sotnyk.pdf. DOI: 10.21272/1817-9215.2018.2-02
  21. Регіональна програма модернізації систем теплопостачання Сумської області на 2016-2020 роки від 07.2016.
  22. Тепловий насос у санаторії Карпати (Трускавець): цікаве технічне рішення, максимальна ефективність // Сайт компанії "Стала енергія", 06 жовтня 2018 p. Режим доступу: https://stala-energia.ub.ua/analitic/29118-teploviy-nasos-u-sanatoriyi-karpati-truskavec-- cikave-tehnichne-rishennya-maksimalna-efektivnist.html (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  23. Санаторій у Моршині щороку економить 39 тис. м3 газу завдяки використанню тепла сонця і тепла стічних вод // ECOTOWN —07.2014. Режим доступу: https:// ecotown.com.ua/news/Sanatoriy-u-Morshyni-shchoroku-ekonomyt-39-tys-m3-hazu-zavdyaky- vykorystannyu-tepla-sontsya-i-tepla-/ (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  24. В Горишних Плавнях используют канализационные стоки для отапливания помещений водоканала // Інформаційна програма «Сегодня» на каналі «Україна» за 8 серпня 2017 р. Режим доступу: https://www.youtube.com/watch?v=tQgE1dobJI4 (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  25. У Горішніх Плавнях використовують тепло стічних вод для опалення // Budportal. Головний будівельний портал України, 02.2017. Режим доступу: http://budport. com.ua/news/4733-u-gorishnih-plavnyah-vikoristovuyut-teplo-stichnih-vod-dlya-opalennya (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  26. В Горишних Плавнях отапливают теплом сточных вод // Status Quo. Полтава. 20.02.2017. Режим доступу: https://poltava.sq.com.ua/rus/news/novosti/20.02.2017/ poltavskiy_detsad_otaplivayut_teplom_iz_kanalizatsii/ (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  27. Новий дитсадок на Масанах завдяки тепловим насосам економить на опаленні. Офіційний веб-портал Чернігівської міської ради. 27 січня 2020 р. Режим доступу: https://chernigiv-rada.gov.ua/news/id-41091/ (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  28. Мясникова А., Лептуга И. Как жители села Веселое экономят на енергоресурсах. Накипіло. 26 липня 2019 p. Режим доступу: https://nakipelo.ua/uk/kak-zhiteli-sela-veseloe-ekonomyat-na-energoresursa-2/ (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  29. Тепловой насос: тепловая мощность для обогрева и ГВС // Сайт компанії Hitachi Ukraine. Режим доступу: https://hitachi-ukraine.com.ua/raschyot-teplovogo-nasosa-vozdukh-voda.html#%E2%84%967 (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  30. Отопление без газа. Тепловой насос, твердотопливный котел или солнечные коллекторы? // Сайт компанії ООО «Новые Энерго Системы». Режим доступу: https://nse. com.ua/ru/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/heating-without-gas.html (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  31. Тепловые насосы (теплонасосы). // Сайт компанії «Контактор». Режим доступу: https://kontaktor.com.ua/energy-saving/teplovy-e-nasosy/ (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  32. Возобновляемые альтернативные источники энергии для Вас // Сайт компанії «Power-ecoenergy». Режим доступу: http://power-ecoenergy.com.ua/ (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  33. Тепловий насос українського виробництва – ціна. // Сайт компанії «geosun». Режим доступу: https://geosun.com.ua/uk/teplovyi-nasos-ukrainskoho-vyrobnytstva/ (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  34. Hiseer. // Сайт компанії «ТОВ Нові енерго системи». Режим доступу: https://nse. com.ua/ru/hiseer.html (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  35. Ословський С.О. Аналіз комбінованих теплонасосних систем опалення та вентиляції з використанням низькотемпературних джерел енергії. Режим доступу: https://ela.kpi.ua/ bitstream/123456789/27744/1/Oslovskiy_magistr.pdf (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  36. Cui, Y., Zhu, J., Twaha, S., et al. Techno-economic assessment of the horizontal geothermal heat pump systems: A comprehensive review. // Energy Conversion and Management, 2019, 191, pp. 208―236. DOI:10.1016/j.enconman. 04.018
  37. Specifications PUHZ-SHW140YHA PUHZ-SHW230YKA // Сайт представництва компанії Mitsubishi Electric Zubadan в Угорщині. Режим доступу: https://www.zubadan.info. hu/aruhaz/media/pdf/zubadan_puhz_shw230yka_muszaki_adatok_en.pdf (дата доступу 01 вересня 2022 р.).
  38. Baez, M.J., Larriba Martínez, T. Technical Report on the Elaboration of a Cost Estimation Methodology. Creara, Madrid, Spain, 2015, No D.3.1, 28 p.
  39. Projected Costs of Generating Electricity. International Energy Agency (IEA). 2010,  218 p.
  40. Порядок розрахунку вартості послуги розподілу природного газу. // Сайт Вінницягаз. 12.2020. Режим доступу: https://vn.dsoua.com/ua/services/zaplatiti-za-gaz/jak-rozrahuvati- vartist-dostavki-gazu/id/porjadok-rozrahunku-vartosti-poslugi-rozpodilu-pri-37099#sub37100 (дата доступу 28 вересня 2022 р.).
  41. Ціни на природний газ // Сайт Запорізької міської ради. Режим доступу: https://zp.gov.ua/uk/page/perelik-tarifiv (дата доступу 28 вересня 2022 р.).
  42. Тарифи на газ для населення з 1.07.2022 по 31.07.2022 // Сайт «Мінфін». Режим доступу: https://index.minfin.com.ua/tariff/gas/2022-07-01/ (дата доступу 28 вересня 2022 р.).
  43. Меморандум про взаєморозуміння щодо врегулювання проблемних питань у сфері постачання теплової енергії та постачання гарячої води в опалювальному періоді 2021/2022 рр. Режим доступу: https://ternopilcity.gov.ua/app6/memorandum.pdf (дата доступу 28 вересня 2022 р.).
  44. Головньов С., Віннічук Ю. Школи і дитсадки купують газ по 35―45 тис грн, а частина населення буде сплачувати вдвічі більше // БізнесЦензор. 11.10.21. Режим доступу: https://biz.censor.net/r3292974 (дата доступу 1 вересня 2022 р.).
  45. Тарифи на газ з 1.09.2022 // Сайт «Мінфін». Режим доступу: https://index.minfin.com.ua/ ua/tariff/gas/2022-09-01/ (дата доступу 28 вересня 2022 р.).
  46. Газ для України // Сайт Нафтогазу. Режим доступу: https://www.naftogaz.com/ information/postachannya-gazu#:~:text=Нафтогаз%20пропонує%20бюджетним%20установам %20та,укладається%20до%20кінця%202022%20року. 28 вересня 2022 р. (дата доступу 28 вересня 2022 р.).
  47. Prozorro. Режим доступу: https://prozorro.gov.ua/ (дата доступу 28 вересня 2022 р.).
  48. Ціни на універсальні послуги на вересень 2022 року // Рівненська обласна енергопостачальна компанія. Режим доступу: https://www.ez.rv.ua/tsiny-na-universalni-poslugy-na-veresen-2022-roku-span-class-label-label-success-aktualno-span/ (дата доступу 28 вересня 2022 р.).
  49. Білодід В.Д., Станиціна В.В. Оцінка ефективності вироблення теплової енергії теплонасосними станціями на основі теплоти низькотемпературних підземних вод за методологією повних енергетичних витрат // Проблеми загальної енергетики, 2020, Вип. 3 (62), с. 46―52. https://doi.org/10.15407/pge03.046
  50. Тепловий насос VDE ТН-310 (331,6 кВт) // Сайт фірми ESTAR. Режим доступу: https://energostar.kiev.ua/ua/p141429470-teplovoj-nasos-vde.html (дата доступу 1 вересня 2022 р.).
  51. Тепловой насос «воздух-вода» Mitsubishi Electric 2х23 кВт (Кейс для дома от 500 м2). Режим доступу: https://nse.com.ua/ru/объекты/тепловые-насосы/puhz-shw230yka_fitness. html (дата доступу 1 вересня 2022 р.).
  52. Котел газовый ATON Atmo 25 Е // Сайт компанії ARTiss™. Режим доступу: https://artiss.ua/boiler-gas-aton-25-e/ (дата доступу 1 вересня 2022 р.).

СТАНИЦІНА Валентина Володимирівна, канд. техн. наук, ст. досл., в.о. зав. відділу Інcтитуту загальної енергетики НАН України. У 2006 р. закінчила Національний технічний університет України «Київський полі­технічний інститут». Область наукових досліджень — прогнозування споживання енергоресурсів та розвитку систем теплозабезпечення, енергетична оцінка природоохоронних заходів, оцінювання потен­ціалів енергозбереження.

АРТЕМЧУК Володимир Олександрович, д-р техн. наук, ст. наук. співробітник, заст. директора з науково-організаційної роботи Інституту проблем моделювання в енер­гетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України. У 2008 р. закінчив Житомирський державний тех­нологічний університет. Область наукових досліджень — розробка інформаційних систем екологічного моніторингу; математичне моделювання забруднення довкілля; вирішення актуальних проблем екологічної безпеки та забезпечення резильєнтності об’єктів енергетики України.

Повний текст: PDF