Ученые из Политехнического университета Мадрида изучили, насколько экологичными и социально устойчивыми могут быть системы централизованного отопления и охлаждения, работающие на возобновляемых источниках энергии. Для этого они протестировали их на трех пилотных площадках в разных климатических условиях Европы – в Румынии, Швеции и Испании. Итоги оказались неоднозначными: при впечатляющем сокращении выбросов проявились серьезные социальные проблемы.
Почти половина всей потребляемой в Европе энергии приходится на отопление и кондиционирование зданий. При этом около двух третей тепла до сих пор вырабатывается за счет газа, угля и других ископаемых источников. Это ведет не только к высоким выбросам СО₂, но и к зависимости национальных экономик от импортируемого сырья. Европейский союз поставил цель сократить выбросы на 55% к 2030 году и достичь климатической нейтральности к середине века. В этой стратегии централизованные системы теплоснабжения и холодоснабжения рассматриваются как один из ключевых инструментов: они позволяют подключать крупные ВИЭ и распределять полученную энергию сразу на целые районы.
Несколько таких систем исследователи испытали в рамках европейского проекта WEDISTRICT на разных объектах в румынском Бухаресте, шведском Лулео и испанской Кордове.
В Бухаресте объектом исследования стало здание в кампусе Национального университета науки и технологий. Ранее оно отапливалось газовым котлом мощностью 110 кВт, горячую воду обеспечивали электрические нагреватели, а охлаждение – кондиционеры. Ученые перевели отопление на геотермальные тепловые насосы и солнечные панели. Это позволило сократить выбросы углекислого газа на 67%, а благодаря замещению угольной и газовой электроэнергии в национальной сети углеродный след оказался даже отрицательным. Однако новые технологии потребовали большего объема металлов и редких минералов, а также увеличили нагрузку на земельные ресурсы – для размещения оборудования понадобились дополнительные площади.
В Лулео пилотный проект реализовали в научном парке, где расположен исследовательский центр RISE. Ранее тепло поступало из сети централизованного отопления, работающей за счет газов сталелитейного завода. В рамках WEDISTRICT к системе подключили дата-центр: его серверы перевели на жидкостное охлаждение, а избыточное тепло направили в твердооксидные топливные элементы, работающие на биогазе. Эти установки вырабатывали электричество для нужд самого дата-центра и тепло – для сети централизованного отопления. Выбросы сократились почти в полтора раза, а при учете замещаемой энергии углеродный след стал отрицательным. Но при этом выросло потребление воды и использование химикатов при производстве биогаза.
В Кордове демонстрационный проект разместили в кампусе местного университета Рабаналес. До внедрения новых технологий несколько зданий отапливались тепловыми насосами и газойлевым котлом. Но в рамках WEDISTRICT там установили три типа солнечных концентраторов, биомассовый котел с системой очистки выбросов, абсорбционные холодильники и модуль воздушного охлаждения. Дополнительно смонтировали емкости для накопления тепла, чтобы система работала и в пасмурные часы. В результате выбросы СО₂ сократились на 63%, снизилось потребление воды и ископаемого топлива. Но резко возросла потребность в металлах и увеличилась площадь покрытия земли из-за размещения солнечных установок и сопутствующей инфраструктуры.
Экологические преимущества интеграции ВИЭ в централизованные системы отопления и охлаждения в целом очевидны: все три проекта существенно снизили углеродный след. Но одновременно возникли другие вызовы – рост спроса на редкие металлы, воду и землю. То есть нагрузка не исчезла, а фактически сместилась с одной части экосистемы на другую.
Социальные эффекты тоже оказались противоречивы. С одной стороны, на всех проектах выросла доля занятых. Также удалось исключить несчастные случаи на рабочих местах. Но с другой строны, уровень заработной платы оказался ниже средних национальных показателей, а на отдельных объектах стало невозможным трудоустройство людей с ограниченными возможностями.
В этой связи исследователи подчеркивают, что эффективный энергопереход возможен только тогда, когда технические инновации дополняются мерами по созданию рабочих мест с достойной оплатой, сохранению социальных гарантий и вовлечению уязвимых групп.
