Тематическое исследование конечного потребления электроэнергии для отопления помещений во французских частных домохозяйствах и опасность неправильной интерпретации данных как
Европейская Зеленая сделка . Исследовательский проект eXtremOS признает потребность в европейском масштабе в контексте моделирования энергетических систем и исследует влияние экстремальных технологических, нормативных и социальных изменений на значение гибкости на европейском рынке электроэнергии. Значительной частью исследований современной энергетической системы является потребление электроэнергии, так как оно играет важную роль с точки зрения использования и потребления энергии сегодня и станет еще более важной в ближайшем будущем. Ожидается, что электрификация внесет значительный вклад в обеспечение обезуглероженной энергией, где возобновляемые источники энергии проложат путь к производству электроэнергии с низким уровнем выбросов. Чтобы проиллюстрировать статус-кво, а также будущий потенциал электрификации, FfE создала европейские профили электрификации для 16 европейских стран, которые представлены здесь.
Поскольку анализируются энергетические системы 16 европейских стран, европейские данные, такие как Энергетический баланс Евростата, используются для определения текущего состояния конечного потребления энергии [1]. Для проверки данных национальная энергетическая статистика и различная литература по странам сравниваются с европейскими данными. Как обсуждалось в статье FfE в [2], статистические данные из разных статистических источников могут существенно отличаться.
Чтобы показать различия, сходства и неожиданные результаты между данными, использованными в eXtremos, и национальными данными, в представленном тематическом исследовании рассматривается пример потребления электроэнергии частными домохозяйствами во Франции. Именно этот фокус выбран из-за имеющихся данных, которые на первый взгляд кажутся противоречивыми. Более конкретно, мы обсудим, почему тот факт, что 39% французских домов хотя бы частично отапливаются электричеством [3] не противоречит выводу о том, что электричество составляет только 12 % конечного потребления энергии при отоплении помещений [1].
Практический пример
Франция показывает пример стран, исследованных в eXtremOS. Общее потребление электроэнергии в стране находится в пределах ожидаемого объема промышленной страны такого размера. Однако при более подробном рассмотрении и рассмотрении жилого сектора становится очевидным, что конечное потребление электроэнергии во французских домохозяйствах относительно велико. В общей сложности 160 ТВтч потребление электроэнергии составляет 34 % от общего конечного потребления энергии в жилом секторе в 2017 году (см. рис. 1). Для сравнения, в Германии доля электроэнергии в конечном потреблении энергии в жилом секторе составляет 19%.% на 2017 год (125 ТВтч в абсолютном выражении).
Одной из причин высокого уровня потребления электроэнергии в жилом секторе Франции является сочетание большого количества электрических аккумулирующих нагревателей и значительного количества тепловых насосов, установленных во французских домохозяйствах.
Поскольку для отопления помещений используются как накопительные нагреватели, так и тепловые насосы, неудивительно, что на долю электроэнергии приходится 12 % конечного потребления энергии во Франции для обогрева помещений жилых зданий, что соответствует 23 % потребления электроэнергии в жилом секторе. Как показано на рисунке 1, в Германии на долю электроэнергии приходится всего 2 % конечного потребления энергии для отопления помещений, хотя общая доля конечного потребления энергии для отопления помещений в домашних хозяйствах практически одинакова в обеих странах.
Для проверки данных о доле электроэнергии, а также о доле электроэнергии, используемой для отопления помещений во французских частных домохозяйствах, значения, рассчитанные в eXtremOS (на основе данных Евростата), сравниваются с национальными статистическими данными, указанными в отчете об адекватности генерации .
французского оператора системы передачи RTE (Réseau de Transport d’Electricité/Electricity Transmission Network) [3]. Рисунок 2 представляет результат этого сравнения. С расхождением в 3 % счета общего потребления электроэнергии французскими домохозяйствами практически идентичны для обоих источников данных.
Для разных областей использования доли потребления электроэнергии различаются между двумя наборами данных, где отклонения составляют от 0 % до 5 %, исключая другие области использования. Это отклонение, скорее всего, вызвано немного разными методами балансировки и неодинаковыми определениями областей использования. Например, в разделении FfE, основанном на данных Евростата, не определена группа «других областей использования». Таким образом, можно сделать вывод, что как европейские данные, на которых основан подход eXtremOS, так и национальные данные RTE достаточно схожи, так что абсолютные значения и разбивка по областям применения могут быть законно использованы для моделирования в исследовательском проекте.
Для проекта eXtremos компания FfE рассчитала потребление электроэнергии тепловыми насосами и опубликовала результаты в этой статье, где тепловые насосы во Франции потребляют 12,9 ТВтч электроэнергии для обогрева помещений в жилом секторе. Справа на рисунке 3 показаны результаты вычислений на основе значений, используемых для eXtremOS. Суммарная выработка тепла системами отопления с электроприводом 49до 62 ТВтч, где тепловые насосы производят от 53 % до 62 % этой тепловой энергии (от 25,7 ТВтч до 38,6 ТВтч).
Рисунок 3: Слева: Уравнение для грубого расчета тепловой энергии, вырабатываемой тепловыми насосами и электрическими аккумулирующими нагревателями. Справа: потребление электроэнергии и полученная тепловая энергия для обогрева помещений в жилом секторе Франции в 2015 г. по типу системы отопления. Заключительный этап исследования касается фактического использования тепловых насосов и электрических аккумулирующих нагревателей в жилом секторе Франции по сравнению с количеством установленных систем отопления с электрическим приводом.
Наиболее разумным объяснением этого наблюдения является то, что системы отопления с электрическим приводом в основном работают в сочетании с другими системами, работающими на ископаемом топливе, что приводит к меньшему их использованию, чем предполагалось. Поскольку данные о доле домов с электрическим отоплением свидетельствуют о гораздо более высоком потреблении электроэнергии, чем фактически определено, этот вывод имеет решающее значение для иллюстрации опасности неправильной интерпретации данных.
Основные выводы
Тематическое исследование конечного потребления электроэнергии в жилом секторе Франции приводит к следующим основным выводам: конечное потребление энергии в жилом секторе
[1] Eurostat Energiebilanzen – Daten 2017 (Ausgabe 2019): https://ec.
[2] et – Energiewirtschaftliche Tagesfragen – Zeitschrift für Energiewirtschaft, Recht, Technik und Umwelt. Ausgabe 04, 2020. Берлин: EW Medien und Kongresse GmbH, 2019. ISSN: 0720-6240
[3] Отчет о достаточности генерации – баланс спроса и предложения электроэнергии во Франции. Париж, Франция: Réseau de Transport d’Electricité, S.A. (RTE), 2016.
[4] Потребление энергии в домохозяйствах: https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Energy_consumption_in_households; Люксембург: Eurostat, 2019
[5] Картирование и анализ текущего и будущего (2020–2030 гг.) использования топлива для нагрева/охлаждения (ископаемое/возобновляемое топливо) – Рабочий пакет 1: Конечное потребление энергии за 2012 год; Люксенбург: Фраунгоферовский институт системных и инновационных исследований (ISI), Фраунгоферовский институт систем солнечной энергии (ISE), Институт ресурсоэффективности и энергетических стратегий GmbH (IREES), Observ’ERTU Wien – Energy Economics Group (EEG), TEP Energy GmbH (ТЕП), Европейская комиссия (ЕК), 2016 г.
[6] Промежуточный результат 3.1: Профиль спроса на отопление и охлаждение в 2015 г.: http://www.heatroadmap.eu/output.php; Карлсруэ: Институт системных и инновационных исследований Фраунгофера (ISI), TEP Energy GmbH (TEP), Утрехтский университет ARMINES, 2017
Отопление будущего
Знаете ли вы, что на отопление, горячее водоснабжение и освещение в частных и коммерческих зданиях приходится около 40% общего потребления энергии в Германии? Одни только эти три потребителя энергии выбрасывают около 20% CO2 в Германии. Нельзя отрицать, что строительный сектор, особенно технологии отопления, является одним из крупнейших пожирателей энергии и оказывает большое влияние на цели по выбросам CO2. В этой статье вы можете узнать, как связаны ископаемые виды топлива и отопление зданий и какие системы отопления будут способствовать переходу на энергию в будущем.
Правила и меры финансирования
Что правительство говорит о обновлении старых систем отопления
Политики ввели как более строгие правила в отношении строительства зданий, так и рекомендации и программы субсидий для интеграции альтернативных систем отопления. Эти меры увенчались успехом, и потребление энергии в строительном секторе значительно снизилось.
В 2012 году в зданиях по всей Германии потреблялось примерно на 30% меньше энергии, чем в эталонном 19-м году.90. Тот факт, что средняя жилая площадь увеличилась на 17%, еще раз подчеркивает явное повышение эффективности.
Этот успех в основном основан на снижении потребности в тепле за счет правил, касающихся изоляции, и обязательства по переходу на современные системы отопления.
А как насчет климатических целей в этом контексте? Хорошая новость заключается в том, что эта тенденция ясно показывает, что усилия по достижению более устойчивого и эффективного энерго- и теплоснабжения приносят свои плоды.
Плохая новость заключается в том, что Германия по-прежнему не достигнет своих климатических целей по сокращению выбросов CO2 в 2020 году9.0007
Сокращение эквивалентов углекислого газа с 906 млн тонн в 2016 году до 751 млн тонн нереально. Не в последнюю очередь из-за этого частных потребителей также спрашивают: какой вклад может внести каждый человек в своем собственном доме в отопление более экологически безопасным способом?
Ископаемое топливо для производства тепла
Одно можно сказать наверняка: ископаемое топливо есть и останется частью частных зданий в Германии. В частности, огромное место в структуре отопления занимает газ – почти 50%.
Текущие события показывают, что переход к нагреву — это процесс, который развивается постепенно.
В существующем жилье
Из таблицы видно, что около трех четвертей всех немецких домохозяйств отапливаются с помощью ископаемых видов топлива, таких как газ и нефть. Более устойчивые технологии, такие как тепловые насосы и центральное отопление, находятся на подъеме, но еще менее актуальны для существующего жилья.
Если мы посмотрим на систему отопления в новых квартирах, то увидим значительный прогресс в сторону экологичности.
Отрадно, что альтернативные концепции, такие как централизованное теплоснабжение, тепловые насосы или сжигание возобновляемого сырья, были учтены в качестве источников энергии более чем в половине вновь установленных систем отопления.
Кроме того, были заменены многочисленные устаревшие котлы на более эффективные, современные конденсационные котлы, что также влияет на энергоэффективность отопления.
Отопление будущего: это решение доступно уже сейчас
Благодаря техническому прогрессу сегодня есть много ответов на вопрос, какая система отопления будет иметь смысл для вашего собственного использования в будущем. Мы предлагаем вам обзор наиболее важных систем отопления, показываем плюсы и минусы и оказываем помощь в принятии решения.
Отопление солнечной тепловой энергиейОтопление тепловым насосомОтопление гибридным отоплением
- Отопление солнечной тепловой энергией 1
- Отопление тепловым насосом 2
- Отопление с гибридным отоплением 3
Отопление солнечной тепловой энергией
Солнечная тепловая энергия работает на основе нагревания воды солнцем.
На крыше здания есть коллекторы, по которым течет вода. Звучит легко? Верно!Именно поэтому эта технология так распространена и популярна в Германии: в 2017 году на крышах Германии использовалось более 2 миллионов таких гелиосистем.
Полезным дополнением к солнечной системе является буферный цилиндр, в котором хранится захваченная тепловая энергия. Наряду с такой мерой или вместо нее также используются обычные масляные или газовые котлы или тепловые насосы.
Солнечная энергия эффективно используется, когда светит солнце, тогда как другая часть отопления покрывает потребность в тепле в дни без солнца и ночью.
Краткий обзор плюсов и минусов
1) Плюсы
- Солнечная энергия ничего не стоит и доступна в неограниченном количестве
- Хорошая сочетаемость с другими видами энергии
- Финансовые стимулы от государства
- Инвестиционные затраты снижаются с технологическим прогрессом
- Зависимость от количества солнечных часов
- Солнечные коллекторы сами по себе обычно не покрывают всех потребностей здания в отоплении
Тепловые насосы
Тепловые насосы в первую очередь подходят в качестве метода отопления будущего для современных, хорошо изолированных зданий с высоким качеством строительства.
Чем ниже уровень температуры, необходимый для обогрева, тем лучше работает тепловой насос, т. е. тем эффективнее и экологичнее его работа.Немецкие домохозяйства ежегодно потребляют в среднем 6000 киловатт-часов электроэнергии с тепловым насосом. Имея под рукой хорошего провайдера, вы можете обойтись относительно дешевыми затратами на электроэнергию.
Более того, вы можете самостоятельно генерировать электроэнергию для своего теплового насоса с помощью фотогальванической системы.
Плюсы и минусы с первого взгляда
1) Pros
- Высокий уровень экологичности за счет отказа от ископаемого топлива
- Легко комбинируется с фотогальваническими элементами
- Низкие затраты на обслуживание
- Энергия окружающей среды ничего не стоит и доступна в неограниченном количестве
- 2) Минусы
- Относительно высокие инвестиционные затраты
- Зависит от колебаний цен на электроэнергию
- В зависимости от типа требуется разрешение
Гибридное отопление
Гибридное отопление сочетает в себе различные системы отопления: газ или масло работают вместе с возобновляемыми источниками энергии.
Большим преимуществом является то, что сильные и слабые стороны различных систем работают вместе, так что хорошие свойства одной системы отопления компенсируют плохие свойства другого источника энергии. Также практично: ваше теплоснабжение не зависит только от одной отопительной системы.Основное внимание в гибридном отоплении уделяется тепловому и буферному накопителю, в котором аккумулируется избыточная тепловая энергия из различных источников. Если температура в резервуаре-накопителе падает ниже определенного значения, газовое или масляное отопление продолжает вырабатывать тепло – безопасным для окружающей среды и надежным образом.
1) Pros
- Комбинация жидкотопливного, газового отопления и возобновляемых источников энергии
- Экологически чистая функциональность
- Автономное производство тепла
- Установка базовой системы с гибкими возможностями расширения
2) Минусы
- Высокая стоимость покупки
- Комплексная установка
- Различные системы отопления требуют много места 1
2 Заключение
Одно можно сказать наверняка: отопление будущего должно работать более эффективно и генерировать меньшие затраты на топливо, чем обычное отопление.
На крыше здания есть коллекторы, по которым течет вода. Звучит легко? Верно!
Чем ниже уровень температуры, необходимый для обогрева, тем лучше работает тепловой насос, т. е. тем эффективнее и экологичнее его работа.
Большим преимуществом является то, что сильные и слабые стороны различных систем работают вместе, так что хорошие свойства одной системы отопления компенсируют плохие свойства другого источника энергии. Также практично: ваше теплоснабжение не зависит только от одной отопительной системы.