Ученые использовали модели с открытым исходным кодом для моделирования сценариев внедрения тепловых насосов в 2030 году. Дополнительные инвестиции в размере около 54–57 ГВт мощности солнечных фотоэлектрических установок в наименее затратном решении позволят установить 10 миллионов тепловых насосов к концу десятилетия.
Генерация электроэнергии по источникам
Изображение: Немецкий институт экономических исследований (DIW Berlin), Communications Earth & Environment, CC BY 4.0
Исследователи из Немецкого института экономических исследований (DIW Berlin) проанализировали различные сценарии расширения децентрализованных тепловых насосов в Германии к 2030 году. Они сосредоточились на роли буферного хранения тепла в снижении потребности в электроэнергии и на влиянии различных методов производства электроэнергии на затраты, инвестиции в мощности и выбросы. Они обнаружили, что инвестиции в фотоэлектрические системы могут экономически эффективно сопровождать развертывание тепловых насосов.
«В нашем анализе мы используем модель расширения мощности TEASER с открытым исходным кодом, которая учитывает почасовую изменчивость возобновляемой генерации электроэнергии и спроса на тепло в течение всего года», — пояснила команда. «Она также учитывает дополнительную электрическую нагрузку, связанную с электромобилями и производством зеленого водорода. Насколько нам известно, такой анализ до сих пор не проводился».
В первом испытанном сценарии, эталонном сценарии, команда предположила 1.7 миллиона децентрализованных тепловых насосов в 2030 году, что отражает запас тепловых насосов, установленных в Германии в 2024 году. Она также предположила 24.7 ТВт·ч теплоснабжения в год. Сценарий медленного развертывания предполагал, что количество тепловых насосов достигнет 3 миллионов к 2030 году, и они будут установлены исключительно в одно- и двухсемейных домах, построенных в период с 1995 по 2009 год. В этом случае годовой объем поставляемого тепла достигнет 53.2 ТВт·ч.
В правительственном сценарии развертывания команда предположила, что они достигнут официальных немецких целей в 6 миллионов тепловых насосов в 2030 году, охватывающих большинство одно- и двухсемейных домов, построенных после 1995 года и потребляющих 92.9 ТВт·ч в год. Наконец, они предложили быстрый сценарий, в котором к 2 году будет установлено 10 миллионов тепловых насосов, поставляющих 2030 ТВт·ч тепла. В этом сценарии тепловые насосы будут установлены в большем количестве одно- и двухсемейных домов, даже в старых, построенных до 226.3 года с очень низкими стандартами энергоэффективности.
«Во всех типах зданий воздушные тепловые насосы составляют 80% установленных тепловых насосов, а грунтовые тепловые насосы — оставшиеся 20%», — пояснила команда. «Предполагаемый размер хранилища энергии выражается в соотношениях энергии к мощности (E/P) в диапазоне от 0 до 168 ч (0, 2, 6, 24 и 168 ч). В этой терминологии хранилище тепла с соотношением E/P 2 ч имеет общую емкость хранения тепла, равную 2 ч максимальной тепловой мощности теплового насоса».
Для энергетической структуры в моделировании группа ограничила угольные и мазутные электростанции на текущем уровне. Газовые электростанции, открытый цикл (OCGT) и комбинированный цикл (CCGT) могут быть расширены сверх текущего уровня. Согласно правительственной статистике, наземные ветровые электростанции были ограничены 115 ГВт, а морские — 30 ГВт. Мощность солнечных фотоэлектрических установок не имеет никаких ограничений.
«Мы обнаружили, что расширение парка тепловых насосов в Германии с 1.7 до 10 миллионов потребует дополнительных инвестиций в размере около 54–57 ГВт мощности солнечных фотоэлектрических установок в наименее затратном решении, в зависимости от того, сколько тепла доступно для хранения», — заявили ученые. «Для более медленной скорости развертывания, которая все же позволит достичь цели правительства Германии в 6 миллионов тепловых насосов к 2030 году, необходимы дополнительные мощности фотоэлектрических установок около 4–8 ГВт».
По мнению ученых, по сравнению с базовым сценарием, правительственное развертывание сэкономит Германии €2.0–€6.7 млрд в год в зависимости от цен на природный газ, которые предполагались в диапазоне от €50 до €150/МВт·ч. В случае быстрого развертывания экономия составит до €27.1 млрд в год.
«Внедрение накопителя тепла с отношением E/P 2 часа (ч) снижает потребность в дополнительных мощностях солнечных фотоэлектрических установок, например, 6 ГВт вместо дополнительных 8 ГВт в правительственном развертывании по сравнению с эталоном», — заключили ученые. «Кроме того, потребность в аккумуляторном хранении снижается примерно на 7 ГВт по сравнению со случаем без накопителя тепла в правительственном развертывании и на 5 ГВт по сравнению с эталоном».
Их выводы были представлены в статье «Преимущества гибких тепловых насосов для энергетического сектора в сценариях 2030 года», опубликованной в Связь Земля и окружающая среда.
Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, свяжитесь с нами: editors@pv-magazine.com.
Источник из журнал pv
Отказ от ответственности: информация, изложенная выше, предоставлена pv-magazine.com независимо от Chovm.com. Chovm.com не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий относительно качества и надежности продавца и продукции. Chovm.com категорически отказывается от какой-либо ответственности за нарушения авторских прав на контент.
