Sieci coraz nowszej generacji

04-03-2021

Na przełomie XX i XXI wieku przez polskie ciepłownictwo przeszła fala modernizacji. Przedsiębiorstwa komunalne były prywatyzowane a jednostki wytwórcze ulepszane. Od ponad dekady, w dużej mierze dzięki dofinansowaniu z funduszy europejskich, sieci ciepłownicze są systematycznie rozbudowywane i modernizowane.

Sieci ciepłownicze coraz nowszej generacji 
W Puławach w latach 2019–2022 zostanie przebudowana sieć na długości 1,66 km oraz w miejsce węzłów grupowych powstanie 40 nowoczesnych węzłów indywidualnych

Polska jest jednym z europejskich liderów pod względem liczby gospodarstw domowych – 40 proc. spośród 13,5 mln – korzystających z ciepła systemowego, czyli wytwarzanego w przedsiębiorstwach ciepłowniczych, a nie w kotłach zainstalowanych w domach i mieszkaniach. Długość sieci ciepłowniczych w naszym kraju wynosi 21,7 tys. km (dane URE za 2019 rok).  Dla porównania – w Niemczech 24,7 tys. km, a w Danii 30,8 tys. km. Od 2002 roku przybyło nam 4388 km ciepłociągów. Największe zagęszczenie sieci występuje na Śląsku (29,5 km na 100 km kw.), a najmniejsze w Lubuskiem (3,7 km na 100 km kw.). 

Jak to z sieciami było

Pierwsze sieci ciepłownicze – zwane sieciami pierwszej generacji – powstawały pod koniec XIX wieku w USA i Europie Zachodniej. Nośnikiem ciepła była w nich para wodna o temperaturze powyżej 150oC. 

W systemach ciepłowniczych drugiej generacji nośnikiem ciepła była woda pod ciśnieniem o temperaturze powyżej 130oC, przesyłana stalowymi rurami bez dobrej izolacji, które biegły w betonowych kanałach. Tę technologię stosowano od lat 30. XX wieku, była popularna do lat 70., szczególnie w państwach socjalistycznych, także w Polsce. W przypadku obu tych technologii straty na przesyle są wysokie. 

Trzecia generacja systemów ciepłowniczych rozwinęła się w latach 70. w Skandynawii – temperatura wody została obniżona poniżej 100oC, zaczęto stosować wkopane w ziemię preizolowane rury. Straty na przesyle były znacznie niższe, a budowa sieci tańsza.

Sieci na miarę połowy XXI stulecia

Po trzeciej generacji przyszedł w ciepłownictwie czas na czwartą – temperatura wody spada poniżej 70oC, następuje integracja miejskiej infrastruktury ciepłowniczej, energetycznej, kanalizacyjnej i gazowniczej w jeden system. 

Sieci ciepłownicze piątej generacji – tzw. niskotemperaturowe – rozwijają m.in. Dania, Szwecja, Finlandia i Niemcy. W Polsce budowę sieci ciepłowniczej 5G zainicjowała w lipcu 2020 roku Szczecińska Energetyka Cieplna. Sieć o temperaturze 50-28oC będzie wykorzystywała ciepło odpadowe, magazyny ciepła i chłodu oraz instalacje OZE. Pierwszy odcinek systemu o długości 750 m zasili w ciepło i chłód Morskie Centrum Nauki – latem będzie dostarczać czynnik o temperaturze 15oC, a zimą ciepło niskotemperaturowe o temperaturze 50oC. 

Sieci niskotemperaturowe wymagają nowej infrastruktury – magazynów energii oraz systemów IT, by regulować pracę wielu źródeł energii. Ciepło mają dostarczać m.in. budynki o dodatnim potencjale energetycznym. System ciepłowniczy będzie profilowany pod odbiorcę i jego potrzeby, co umożliwi tworzenie rozwiązań energetycznych np. dla wybranych dzielnic, centrów handlowych, budynków użyteczności publicznej. 

Sieć 5G powstanie w Berlinie na miejscu lotniska Tegel, które zostanie przekształcone w nowoczesną dzielnicę biurowo-mieszkalną. Niskotemperaturowa sieć (20-40oC) będzie działać w sposób zdecentralizowany. Trafiać do niej będą nadwyżki ciepła i chłodu wyprodukowane w domach i biurach. System ciepłowniczy ma integrować prosumentów, magazyny energii, pompy ciepła, farmy fotowoltaiczne, kogenerację oraz instalacje geotermalne.

Sieci nowych generacji będą powstawały przede wszystkim w nowo budowanych osiedlach, ale możliwe jest też wykorzystanie do tego celu starych ciepłociągów. Albertslund, 30-tysięczne miasto w Danii, zdecydowało się wdrożyć sieci niskotemperaturowe na bazie działającej w temperaturze 90oC infrastruktury z lat 60. i 70. XX wieku.

Ciepłociągi, podobnie jak drogi i autostrady, to inwestycja na lata. Budowane teraz sieci będą funkcjonować w połowie stulecia. Warto więc stawiać na nowoczesne systemy. 

Inteligentne jak sieci ciepłownicze

Niezbędnym wymogiem funkcjonowania nowoczesnych sieci jest ich digitalizacja. Zdalny dostęp do węzłów cieplnych oraz komór ciepłowniczych i odczyt parametrów tych urządzeń umożliwia ich regulację na odległość, przekazywanie informacji o zakłóceniach w pracy sieci i węzłów oraz lokalizację awarii. Takie rozwiązania można wdrożyć zarówno po stronie dystrybutora, jak i odbiorcy ciepła. W szwedzkim Malmö w neutralnej klimatycznie dzielnicy Hyllie zapotrzebowaniem cieplnym sterują inteligentne urządzenia. Domy wyposażono w inteligentne liczniki i magazyny energii, a mieszkańcy zarządzają zużyciem energii za pomocą aplikacji na smartfonach.  

Inteligentne sieci ciepłownicze
W Inteligentnej Sieci Ciepłowniczej dostosowywanie pracy sieci do potrzeb mieszkańców oraz monitorowanie parametrów pracy węzłów cieplnych, przepompowni i komór odbywa się centralnie i zdalnie, z poziomu dyspozytorni
Strategiczna modernizacja 

Nowoczesne systemy dystrybucji ciepła pozwalają na inteligentne zarządzanie przekazywaniem energii do odbiorców również poza sezonem grzewczym. Modernizacja sieci ciepłowniczych oznacza duże korzyści środowiskowe, dzięki niej spada zużycie energii pierwotnej, tym samym następuje redukcja emisji gazów cieplarnianych, szkodliwych związków chemicznych oraz pyłów.
Zanim wszystkie te inwestycje zostaną ujęte w sprawozdaniu URE 2020, poprosiliśmy ciepłowników, by opowiedzieli, jakie projekty zrealizowali w ostatnim czasie, i co mają w planach. 

Łączna długość sieci ciepłowniczej w Bełchatowie wynosi ok. 160 km, z czego 70 proc. stanowi sieć preizolowana. W poprzednich dwóch latach łącznie przebudowano 10 km sieci oraz zmodernizowano i wybudowano 52 węzły. Koszt: niemal 16 mln zł. Pod koniec 2020 roku zarząd spółki PEC podpisał kontrakty o wartości prawie 11 mln zł na modernizację sieci napowietrznej o łącznej długości ok. 2,5 km oraz sieci preizolowanej o długości ok. 0,3 km i instalację czterech węzłów cieplnych. Inwestycja zostanie w 85 proc. dofinansowana ze środków Europejskiego Funduszu Spójności z Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko 2014–2020, Oś priorytetowa I Zmniejszenie emisyjności gospodarki, działanie 1.5 – Efektywna dystrybucja ciepła i chłodu. Łączna wartość inwestycji w latach 2011–2023 w ramach wszystkich umów z NFOŚiGW to 77,6 mln zł, z czego ok. 46 mln zł to środki z UE. Dotychczas PEC zmodernizował 35 km sieci. W sumie do 2023 roku spółka zmodernizuje 42 km sieci ciepłowniczej oraz wybuduje i zmodernizuje 116 węzłów. 

Puławach w latach 2019–2022 w ramach projektu Modernizacja sieci ciepłowniczej powstanie: 0,865 km sieci preizolowanej wraz z przyłączem do nowej hali widowiskowo-sportowej przy ul. Lubelskiej, 20 nowoczesnych węzłów indywidualnych przy ul. Wróblewskiego zamiast węzła grupowego, a także zostanie przebudowana sieć na długości 0,69 km. Z kolei w ramach projektu Poprawa efektywności dystrybucji ciepła powstanie: 0,48 km sieci preizolowanej oraz 20 nowoczesnych węzłów indywidualnych w miejsce pięciu węzłów grupowych, jak również zostanie przebudowana sieć na długości 0,97 km. Obie inwestycje będą dofinansowane pożyczką z NFOŚiGW i Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko 2014–2020.

Grudziądzu Spółka OPEC-SYSTEM zakończyła w 2020 roku dwa duże projekty realizowane dzięki wsparciu z Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko 2014–2020 Oś priorytetowa I Zmniejszenie emisyjności gospodarki. W ramach zadania Efektywna dystrybucja ciepła na osiedlach Kopernika, Strzemięcin oraz Mniszek zmodernizowano ponad 10 km sieci oraz przyłączy i wybudowano 114 indywidualnych węzłów cieplnych. Wartość inwestycji wyniosła ponad 24 mln zł, z czego ok. 72 proc. stanowiły środki z Funduszu Spójności UE. Dzięki inwestycji Energooszczędna dystrybucja ciepła na osiedlach Lotnisko, Kawalerii Polskiej oraz Kopernika wybudowanych zostało 115 indywidualnych węzłów cieplnych oraz zmodernizowano łącznie ponad 14,6 km sieci i przyłączy. Całkowity koszt projektu – prawie 51 mln zł, dofinansowanie wyniosło ponad 65 proc. 

Gliwicach udział sieci preizolowanych w sieciach ogółem wynosi 65,9 proc. Od lipca 2018 roku do końca czerwca 2020 roku zmodernizowano prawie 2,5 km sieci za 4,8 mln zł, ze stacji grupowych  na indywidualne przeszły 24 obiekty (koszt ok. 3 mln zł). Od lipca 2021 do czerwca 2022 roku zaplanowana jest wymiana kolejnych trzech stacji grupowych. Koszty inwestycji to 1,2 mln zł. PEC Sp. z o.o. pokrywa je ze środków własnych.

MPEC w Olsztynie od 2017 roku realizuje trzy projekty dofinansowane ze środków unijnych w ramach Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko 2014–2020, Oś priorytetowa I Zmniejszenie emisyjności gospodarki poprzez poprawę efektywności dystrybucji ciepła w wyniku przebudowy sieci i węzłów ciepłowniczych. Etap I, II i III, Działanie 1.5 Efektywna dystrybucja ciepła i chłodu. Do roku 2022 ma zostać przebudowane prawie 14 km sieci oraz zainstalowane ok. 70 nowych węzłów indywidualnych, z czego w roku ubiegłym zmodernizowano sieć o długości 1,7 km, a także zamontowano 25 indywidualnych węzłów. W trzecim etapie zaplanowano przebudowę 2,9 km miejskiej sieci ciepłowniczej oraz zainstalowanie ośmiu indywidualnych węzłów cieplnych (w 2020 roku zmodernizowano 0,3 km sieci i zbudowano dwa indywidualne węzły).   

Świnoujściu na system ciepłowniczy, który obsługuje PEC Sp. z o.o., składa się ok. 40,5 km sieci (w technologii preizolowanej ponad 35 km) oraz 433 węzły (ok. 50 proc. to węzły PEC). Na lata 2021 i 2022 zaplanowano: modernizację sieci cieplnej o długości 1,15 km wraz z budową przyłączy ciepłowniczych.

Siedlcach w latach 2019–2020, w ramach projektu Modernizacja i rozbudowa systemu ciepłowniczego – poprawa efektywności dystrybucji ciepła, PE Sp. z o.o. zmodernizowało  sieci w rejonie osiedli Młynarska i Pomorska. Wymieniono łącznie 0,51 km sieci kanałowej na sieć preizolowaną. Inwestycja była  współfinansowana z pożyczki z WFOŚIGW w kwocie 821 tys. zł.  Na lata 2021–2022 jest zaplanowana wymiana 0,69 km sieci kanałowej na osiedlu Wyszyńskiego na sieć preizolowaną, a także budowa nowych przyłączy o łącznej długości ok. 4 km. Wniosek na dofinansowanie ze środków Mechanizmu Finansowego EOG. Program: Budowa, modernizacja miejskich systemów ciepłowniczych i eliminacja indywidualnych źródeł ciepła jest na drugim etapie weryfikacji. 

System ciepłowniczy w Lublinie jako jeden z nielicznych w Polsce ma status tzw. systemu efektywnego – ponad 90 proc. ciepła dystrybuowanego przez LPEC S.A. jest produkowane w kogeneracji, mix paliwowy to 50 proc. gazu ziemnego i 50 proc. węgla. Składa się na niego 466 km sieci ciepłowniczych  i 2148 węzłów cieplnych. 78 proc. sieci ciepłowniczej wykonana jest już w technologii rur preizolowanych. W przedsiębiorstwie funkcjonuje system nadzoru elektronicznego nad pracą sieci i węzłów oraz zdalnego odczytu liczników. Do końca 2022 roku LPEC, w ramach realizowanych projektów unijnych, wybuduje lub wymieni ponad 55 km rurociągów oraz zainstaluje 183 węzły indywidualne w miejsce dziesięciu węzłów grupowych. Łączna wartość projektów przekracza 151 mln zł, dofinansowanie z UE to prawie 74 mln. 

Suwałkach w ramach projektu współfinansowanego z dotacji ze środków unijnych trwa przebudowa i termomodernizacja sieci ciepłowniczej – w sumie 10 km, z czego 2,1 km zrealizowano w tamtym roku. 3-letni projekt ma się zakończyć w tym roku. Wartość dotacji  – 7,2 mln zł, wartość projektu – 27 mln zł. Sieć preizolowana stanowi obecnie 79 proc. całej sieci ciepłowniczej w mieście. Jednocześnie jest prowadzona likwidacja węzłów grupowych i budowa węzłów indywidualnych. Od 2019 roku zlikwidowano osiem węzłów grupowych i zastąpiono je 33 węzłami indywidualnymi. W sumie do końca br. zainstalowanych zostanie 49 węzłów indywidualnych w miejsce dwunastu węzłów grupowych. Wartość dotacji –  3,4 mln zł, wartość projektu – 6,7 mln zł. 75 proc. węzłów jest podłączonych do monitoringu.  

Enea Ciepło w Białymstoku, korzystając z dofinansowania z Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko 2014–2020 Oś priorytetowa I Zmniejszenie emisyjności gospodarki Działanie 1.5 Efektywna dystrybucja ciepła i chłodu, przeprowadziła w latach 2019–2020 modernizację prawie 11 km sieci i przyłączy oraz modernizację 91 węzłów cieplnych. Do systemu telemetrii podłączono 95 węzłów cieplnych. Na rok 2021 i kolejne lata planowana jest  dalsza przebudowa sieci, jak też  przyłączanie nowych odbiorców, dalsza telemetryzacja węzłów i podłączenie do systemu monitoringu wszystkich nowo przyłączanych węzłów cieplnych. 

Zabrzu w latach 2017–2021 PEC Sp. z o.o., dzięki dofinansowaniu ze środków Funduszu Spójności, realizuje projekt Modernizacja sieci ciepłowniczej – przebudowa sieci z kanałowej na preizolowaną.  W sumie 2,24 km sieci ciepłowniczej. Dotychczas wykonano dwa z trzech etapów: w 2019 roku od Multikina do ul. Jagiellońskiej, w 2020 roku wzdłuż ul. Korczoka. Ostatni etap, wymiana odcinka magistrali południowej wzdłuż ul. Klonowej, zostanie zakończony w tym roku. 

Nowym Targu MPEC prowadzi remonty sieci ciepłowniczej, w tym głównych magistral przesyłowych w kierunku południowym i północnym (wykonane w  2018 i 2019 roku) oraz sieci rozdzielczych zasilających osiedla budynków wielorodzinnych (wymiana planowana w  2021 i 2022 roku). Wszystkie przebudowywane sieci są realizowane w technologii preizolowanej. Dotychczas wymieniono już ok. 3 km sieci, łącznie zostanie wymienionych ok. 6,5 km sieci kanałowej. 

W obsługiwanych przez grupę ECO oddziałach: Opole, Śląskim i Lubuskim, jak również w Jeleniej Górze, Kutnie, TarnobrzeguMalborku postępuje sukcesywna wymiana sieci kanałowej na preizolowaną wraz z instalacją węzłów indywidualnych w miejsce  grupowych. Obecnie w 23 systemach ciepłowniczych sieci preizolowane stanowią 63 proc. ogółu sieci grupy.  Na terenie samego Opola, do końca 2022 roku, ECO zrealizuje łącznie 57 tego typu zadań, o łącznej wartości ponad 46 mln zł. 

W Łodzi, zarządzany przez Veolię, system ciepłowniczy na koniec 2020 roku składał się z sieci o długość 842,5 km (63,7 proc. w nowoczesnej technologii rur preizolowanych z systemem alarmowym) oraz 10 041 węzłów cieplnych. Modernizacja sieci ciepłowniczej jest prowadzona w ramach Strategii Zintegrowanych Inwestycji Terytorialnych województwa łódzkiego z wykorzystaniem dofinansowań z Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko 2014–2020. W 2019 i 2020 roku w sumie przebudowano 30 km sieci. Na najbliższe trzy lata zaplanowano modernizację sieci o długości 29,6 km. Efektem 7-letniego programu ZIT (realizowany w latach 2017–2023) będzie wymiana ponad 70 km najbardziej wyeksploatowanych sieci ciepłowniczych z lat 60.–80. ubiegłego wieku.

Poznaniu z kolei Veolia realizuje dwa projekty dofinansowane z NFOŚiGW – Efektywna dystrybucja ciepła. Etap I oraz Wykorzystanie wysokosprawnej kogeneracji w oparciu o zapotrzebowanie na ciepło użytkowe. Etap I. Koszt blisko 130 mln zł, dofinansowanie ponad 60 proc. Umowy obejmują modernizację ponad 36 km, budowę 12,5  km sieci ciepłowniczej, budowę przepompowni wody sieciowej oraz akumulatora ciepła o pojemności 24 tys. m sześc. na terenie EC Karolin. W latach 2018–2021 wymienione zostanie w sumie ponad 12,5 km sieci. Koszt to ponad 19 mln zł, dofinansowanie w ramach ZiT – 14,5 mln. Ponadto w latach 2018–2021 powstanie 38,5 km nowych sieci oraz 321 węzłów o mocy 118 MW.

W Warszawie Veolia zarządza dostawami ciepła w największym w Unii Europejskiej (a czwartym na świecie) systemie ciepłowniczym o długości ponad 1800 km. Ponad połowę sieci stanowią rury preizolowane. W ciągu ostatnich 9 lat inwestycje w rozwój i modernizację warszawskiej inteligentnej sieci ciepłowniczej wyniosły ponad 1,24 mld zł (średnio 120 mln zł rocznie)  – dzięki temu liczba awarii spadła o 40 proc. (porównując  2013 i 2020 rok), a straty ciepła są na poziomie 10,91 proc. System efektywnego zarządzania energią cieplną BES-Hubgrade (Building Energy Services-Hubgrade) umożliwia zdalne zarządzanie ciepłem w budynkach. Dzięki takiej usłudze, z której w Warszawie korzysta już ponad 1000 budynków, zużycie ciepła u odbiorców zostało ograniczone od kilku do nawet 40 proc. W ciągu najbliższych dwóch lat jest zaplanowana rozbudowa i modernizacja prawie 70 km sieci oraz zainstalowanie około 200 węzłów cieplnych. W ramach wspólnego z Miastem st. Warszawa programu antysmogowego w ostatnich latach Veolia do miejskiej sieci podłączyła 360 budynków (o łącznej mocy 120 MW), które wcześniej dysponowały starymi piecami powodującymi niską emisję. To tak jakby podłączyć 50-tysięczne miasto do sieci ciepłowniczej.

Na terenie Trzebini w województwie małopolskim Veolia Południe realizuje wymianę i modernizację 3 km sieci ciepłowniczej. W  sierpniu 2020 roku spółka podpisała umowę z NFOŚiGW i pozyskała dofinansowanie ponad 70 proc. na wykonanie projektu. Prace ziemne są planowane na czerwiec 2021 roku, a zakończenie na grudzień 2022 roku. Wynikiem modernizacji sieci będzie ponaddwukrotne zmniejszenie strat ciepła na przesyle. 

Przykłady realizacji sieci nowej generacji w Niemczech i Szwecji z raportu „Ciepło do zmiany” Polityki Insight z października 2020 roku.

Ile OZE w ciepłownictwie systemowym

22-02-2021

Na koniec dekady udział OZE w końcowym zużyciu energii brutto ma wynieść co najmniej 23 procent

Ile OZE w ciepłownictwie systemowym

Transformacja energetyczna Polski zakłada zmniejszenie emisyjności ciepłownictwa dzięki zwiększeniu udziału OZE w końcowym zużyciu energii brutto. Na koniec dekady – co najmniej do 23 proc.

Czytaj dalej