Централизованное теплоснабжение: история, технологии и перспективы

Централизованное теплоснабжение: эффективная система отопления и горячего водоснабжения. Снижение выбросов CO2, экономичность, использование различных источников тепла.

38 мин чтения

100%

Источник: District heating — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Централизованная система теплоснабжения

Окружное отопление (также известное как тепловые сети) – это система распределения тепла, производимого в централизованном источнике, по сети изолированных трубопроводов для обеспечения отопления и горячего водоснабжения жилых и коммерческих зданий. Тепло часто получают от когенерационных установок, работающих на ископаемом топливе или биомассе, но также используются котельные, геотермальные установки, тепловые насосы, централизованные солнечные системы отопления, а также вторичное тепло промышленных предприятий и атомных электростанций. Тепловые сети могут обеспечивать более высокую эффективность и лучший контроль загрязнения по сравнению с локальными котельными. По некоторым данным, окружное отопление с комбинированным производством тепла и электроэнергии (ТЭЦ) является наиболее экономичным способом сокращения выбросов углекислого газа и характеризуется одним из самых низких углеродных следов среди всех электростанций, работающих на ископаемом топливе. Окружное отопление занимает 27-е место в списке 100 решений проблемы глобального потепления, предложенном проектом Drawdown.

История

Истоки централизованного теплоснабжения уходят корнями в горячие водные бани и теплицы Древней Римской империи. Система распределения горячей воды в городе Шад-Айг во Франции обычно считается первой настоящей системой централизованного теплоснабжения. Она использовала геотермальную энергию для обеспечения теплом около 30 домов и начала работу в XIV веке. Военно-морская академия США в Аннаполисе начала предоставлять услуги централизованного теплоснабжения на пару в 1853 году. Массачусетский технологический институт (MIT) начал использовать паровое централизованное теплоснабжение на угле в 1916 году, когда переехал в Кембридж, штат Массачусетс. Хотя эти и многочисленные другие системы функционировали на протяжении веков, первая коммерчески успешная система централизованного теплоснабжения была запущена в Локпорте, штат Нью-Йорк, в 1877 году американским инженером-гидравликом Бердсиллом Холли, которого считают основателем современного централизованного теплоснабжения.

Генерация централизованного отопления

Как правило, все современные системы централизованного теплоснабжения работают по принципу регулирования по потреблению, то есть поставщик тепла реагирует на запросы потребителей и обеспечивает достаточную температуру и давление воды для подачи требуемого количества тепла пользователям. Пять поколений характеризуются определяющими особенностями, которые отличают их от предыдущих. Характеристики каждого поколения могут служить индикатором уровня развития существующей системы централизованного теплоснабжения.

Первое поколение

Первое поколение представляло собой паровую систему, работающую на угле, которая впервые появилась в США в 1880-х годах и также стала популярной в некоторых европейских странах. Она считалась передовой технологией до 1930-х годов. В этих системах пар очень высокой температуры подавался по бетонным каналам, что делало их не очень эффективными, надежными и безопасными. В настоящее время это поколение технологически устарело. Тем не менее, некоторые из этих систем все еще используются, например, в Нью-Йорке или Париже. Другие системы, изначально построенные, впоследствии были модернизированы.

Второе поколение

Второе поколение было разработано в 1930-х годах и строилось до 1970-х годов. В качестве топлива использовались уголь и нефть, а энергия передавалась через горячую воду под давлением в качестве теплоносителя. Такие системы обычно имели температуру подачи выше 100 °C и использовали водопроводные трубы в бетонных каналах, преимущественно монтируемые непосредственно на объекте, а также тяжелое оборудование. Главной причиной распространения этих систем была экономия первичной энергии, достигаемая за счет использования когенерационных установок (тепло- и электростанций). Хотя подобные системы применялись и в других странах, типичными для этого поколения были системы централизованного теплоснабжения советского образца, которые строились после Второй мировой войны в ряде стран Восточной Европы.

Четвертое поколение

В настоящее время ведется разработка четвертого поколения, предназначенного для борьбы с изменением климата и интеграции значительной доли переменной возобновляемой энергии в системы теплоснабжения, обеспечивая высокую гибкость энергосистемы.

Пятое поколение/холодное централизованное отопление

Сеть центрального отопления и охлаждения пятого поколения (5GDHC), также называемая "холодным центральным отоплением", распределяет тепло при температуре, близкой к температуре окружающей среды: это позволяет минимизировать теплопотери в грунт и снижает потребность в масштабной изоляции. Каждое здание в сети использует тепловой насос в собственной котельной для извлечения тепла из контура окружающей среды при необходимости отопления и использует тот же тепловой насос в обратном режиме для отвода тепла при необходимости охлаждения. В периоды одновременного спроса на охлаждение и отопление это позволяет использовать вторичное тепло от охлаждения в тепловых насосах зданий, нуждающихся в отоплении. Общая температура в контуре окружающей среды предпочтительно регулируется посредством теплообмена с водоносным горизонтом или другим источником воды низкой температуры, чтобы поддерживать ее в диапазоне от 10 °C до 25 °C. Несмотря на то, что трубопроводы для сетей с температурой окружающей среды обходятся дешевле в установке на единицу диаметра трубы по сравнению с предыдущими поколениями, поскольку не требуют такой же степени изоляции контуров, необходимо учитывать, что более низкая разница температур в сети приводит к значительно большим диаметрам труб, чем в предыдущих поколениях. В силу требования к каждому подключенному зданию в системах центрального отопления и охлаждения пятого поколения иметь собственный тепловой насос, система может использоваться как в качестве источника тепла, так и в качестве теплопоглотителя для теплового насоса, в зависимости от режима работы – отопления или охлаждения. Как и в предыдущих поколениях, трубопроводная сеть является инфраструктурой, которая, по сути, обеспечивает открытый доступ к различным источникам низкотемпературного тепла, таким как тепло окружающей среды, вода из рек, озер, морей или лагун, а также вторичное тепло от промышленных или коммерческих источников. Исходя из вышеизложенного, очевидно, что существует принципиальное отличие между 5GDHC и предыдущими поколениями центрального отопления, особенно в части индивидуализации выработки тепла. Эта ключевая особенность оказывает существенное влияние при сравнении эффективности различных поколений, поскольку индивидуализация выработки тепла смещает акцент с простого сравнения эффективности системы распределения на сравнение эффективности системы снабжения, которое учитывает как эффективность выработки тепла, так и эффективность системы распределения. Современное здание с низкотемпературной системой внутреннего распределения тепла может установить эффективный тепловой насос, обеспечивающий тепловую мощность 45 °C. Более старое здание с высокотемпературной системой внутреннего распределения, например, с использованием радиаторов, потребует высокотемпературного теплового насоса для обеспечения тепловой мощности. Крупным примером сети отопления и охлаждения пятого поколения является Mijnwater в Херлене (Нидерланды). Ее отличительной особенностью является уникальный доступ к заброшенной шахте, заполненной водой, в пределах городской черты, которая обеспечивает стабильный источник тепла для системы. В 2016 году в рамках научно-исследовательского проекта в двух крупных зданиях Лондонского университета Саут-Бэнк была установлена сеть пятого поколения ("Сеть сбалансированной энергии", BEN).

A fifth generation district heating and cooling network (5GDHC), also called cold district heating, distributes heat at near ambient ground temperature: this in principle minimizes heat losses to the ground and reduces the need for extensive insulation. Each building on the network uses a heat pump in its own plant room to extract heat from the ambient circuit when it needs heat, and uses the same heat pump in reverse to reject heat when it needs cooling. In periods of simultaneous cooling and heating demands this allows waste heat from cooling to be used in heat pumps at those buildings which need heating. The overall temperature within the ambient circuit is preferably controlled by heat exchange with an aquifer or another low temperature water source to remain within a temperature range from 10 °C to 25 °C. While network piping for ambient ground temperature networks is less expensive to install per pipe diameter than in earlier generations, as it does not need the same degree of insulation for the piping circuits, it has to be kept in mind that the lower temperature difference of the pipe network leads to significantly larger pipe diameters than in prior generations. Due to the requirement of each connected building in the fifth generation district heating and cooling systems to have their own heat pump the system can be used both as a heat source or a heat sink for the heat pump, depending on if it is operated in a heating and cooling mode. As with prior generations the pipe network is an infrastructure that in principle provides an open access for various low temperature heat sources, such as ambient heat, ambient water from rivers, lakes, sea, or lagoons, and waste heat from industrial or commercial sources. Based on the above description it is clear that there is a fundamental difference between the 5GDHC and the prior generations of district heating, particularly in the individualization of the heat generation. This critical system has a significant impact when comparing the efficiencies between the different generations, as the individualization of the heat generation moves the comparison from being a simple distribution system efficiency comparison to a supply system efficiency comparison, where both the heat generation efficiency as well as the distribution system efficiency needs to be included. A modern building with a low temperature internal heat distribution system can install an efficient heat pump delivering heat output at 45 °C. An older building with a higher temperature internal distribution system e. g. using radiators will require a high temperature heat pump to deliver heat output. A larger example of a fifth generation heating and cooling grid is Mijnwater in Heerlen, the Netherlands. In this case the distinguishing feature is a unique access to an abandoned water filled coal mine within the city boundary that provides a stable heat source for the system. A fifth generation network ("Balanced Energy Network", BEN) was installed in 2016 at two large buildings of the London South Bank University as a research and development project.

Источники тепла

Сети теплоснабжения используют различные источники энергии, иногда опосредованно через многоцелевую инфраструктуру, такую как комбинированные тепловые электростанции (КЭС, также называемые когенерацией).

Сжигание ископаемого или возобновляемого топлива

Наиболее часто используемым источником энергии для централизованного теплоснабжения является сжигание углеводородов. Поскольку предложение возобновляемых видов топлива недостаточно, ископаемое топливо – уголь и газ – широко используется для централизованного теплоснабжения. Это сжигание ископаемых углеводородов обычно способствует изменению климата, так как использование систем улавливания и хранения CO2 вместо выброса его в атмосферу встречается редко. В случае когенерационной установки тепловая мощность обычно рассчитывается на покрытие половины пиковой зимней тепловой нагрузки, но в течение года обеспечивает 90% всей поставляемой тепловой энергии. Большая часть тепла, производимого летом, как правило, пропадает зря. Котловая установка способна самостоятельно удовлетворить весь спрос на тепло и может компенсировать выход из строя когенерационной установки. Нецелесообразно рассчитывать мощность когенерационной установки только для покрытия полной тепловой нагрузки. В паровой системе Нью-Йорка это примерно 2,5 ГВт. Германия располагает наибольшим количеством установок комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) в Европе. Простая тепловая электростанция может иметь эффективность 20–35%, в то время как более современная установка с возможностью рекуперации отработанного тепла может достичь общей энергетической эффективности почти 80%.

Ядерное деление

Тепло, вырабатываемое в результате ядерных цепных реакций, может быть подано в сети централизованного теплоснабжения. Это не приводит к загрязнению трубопроводов радиоактивными элементами, поскольку тепло передается в сеть через теплообменники. Технически не требуется, чтобы ядерный реактор находился в непосредственной близости от сети теплоснабжения, так как тепло может транспортироваться на значительные расстояния (более 200 км) с допустимыми потерями, используя изолированные трубопроводы. Поскольку ядерные реакторы не оказывают существенного влияния на загрязнение воздуха или глобальное потепление, они могут быть выгодной альтернативой сжиганию ископаемого топлива. Однако лишь небольшая часть ядерных реакторов, работающих в настоящее время по всему миру, подключена к сетям централизованного теплоснабжения. Эти реакторы расположены в Болгарии, Китае, Венгрии, Румынии, России, Словакии, Словении, Швейцарии и Украине. Атомная электростанция Огеста в Швеции являлась ранним примером когенерации, обеспечивая небольшие объемы тепла и электроэнергии пригороду столицы страны в период с 1964 по 1974 год. Атомная электростанция Безнау в Швейцарии вырабатывает электроэнергию с 1969 года и поставляет тепло с 1984 года. АЭС Хайян в Китае начала работу в 2018 году и начала поставлять тепло в небольших объемах городу Хайян в 2020 году. К ноябрю 2022 года станция использовала тепловую мощность 345 МВт для отопления 200 000 домов, заменив 12 угольных котельных. В последние годы наблюдается возрождение интереса к малым модульным реакторам (SMR) и их потенциалу для обеспечения централизованного теплоснабжения. Главный инженер GE Hitachi Nuclear Energy Кристер Дальгрен, выступая в подкасте Energy Impact Center (EIC) "Titans of Nuclear", отметил, что централизованное теплоснабжение может стать стимулом для строительства новых атомных электростанций в будущем. Собственный проект SMR с открытым исходным кодом, OPEN100, может быть интегрирован в систему централизованного теплоснабжения.

Солнечный свет

В последние годы использование солнечного тепла для централизованного теплоснабжения растет в Дании и Германии. Эти системы обычно включают межсезонное аккумулирование тепловой энергии для обеспечения стабильной теплоотдачи как в течение дня, так и между летним и зимним периодами. Примерами служат установки в Войенсе мощностью 50 МВт, Дроннинглунде – 27 МВт и Марстале – 13 МВт в Дании. Эти системы постепенно расширялись, чтобы покрывать от 10% до 40% годовой потребности в отоплении соответствующих населенных пунктов. Солнечные тепловые панели устанавливаются на наземных площадках. Для хранения тепла используются накопители типа "яма", кластеры скважин и традиционные водонакопители. В провинции Альберта (Канада) солнечный комплекс Drake Landing достиг мирового рекорда – 97% доли солнечной энергии в годовом потреблении тепла, используя солнечные тепловые панели, установленные на крышах гаражей, и аккумулирование тепла в кластере скважин.

Низкотемпературное тепло природного или отработанного источника

В Стокгольме первый тепловой насос был установлен в 1977 году для подачи тепла централизованного отопления, получаемого от серверов IBM. Сегодня установленная мощность составляет около 660 МВт, использующая очищенные сточные воды, морскую воду, системы центрального охлаждения, центры обработки данных и продуктовые магазины в качестве источников тепла. Другой пример – проект централизованного теплоснабжения Drammen Fjernvarme в Норвегии, который производит 14 МВт тепла из воды при температуре всего 8 °C. Промышленные тепловые насосы являются перспективными источниками тепла для сетей централизованного теплоснабжения. Среди способов применения промышленных тепловых насосов:

В качестве основного источника базовой нагрузки, когда вода из источника тепла низкой температуры, например, реки, фьорда, центра обработки данных, сброса теплой воды электростанции, сброса очистных сооружений (обычно в диапазоне от 0 °C до 25 °C), повышается до сетевой температуры, как правило, от 60 °C до 90 °C, с использованием тепловых насосов. Эти устройства, потребляя электроэнергию, передают тепловую мощность в три-шесть раз превышающую потребляемую электроэнергию. Примером системы централизованного теплоснабжения, использующей тепловой насос для извлечения тепла из необработанных сточных вод, является система в Осло (Норвегия) с тепловой мощностью 18 МВт (тепловой). Для рекуперации тепла из контура охлаждения электростанции с целью повышения эффективности утилизации тепла дымовых газов (за счет охлаждения обратной магистрали системы централизованного теплоснабжения тепловым насосом) или путем охлаждения замкнутого парового контура и искусственного снижения давления конденсации, что повышает эффективность выработки электроэнергии. Для охлаждения рабочей жидкости (обычно воды) системы очистки дымовых газов с 60 °C после впрыска до 20 °C перед впрыском. Тепло извлекается с помощью теплового насоса и может быть продано и подано в контур системы при более высокой температуре (например, около 80 °C). Если пропускная способность сети исчерпана, крупные потребители могут быть отключены от подающей магистрали с температурой, например, 80 °C, и подключены к обратной магистрали, например, при 40 °C. При установке теплового насоса непосредственно у потребителя, магистраль при 40 °C дополнительно охлаждается (тепло передается в испаритель теплового насоса). Выход теплового насоса представляет собой выделенный контур для потребителя с температурой от 40 °C до 70 °C. Таким образом, общая пропускная способность сети изменяется, поскольку температурный перепад в контуре меняется с 80–40 °C на 80–x °C (где x – значение ниже 40 °C). Существуют опасения относительно использования гидрофторуглеродов в качестве рабочей жидкости (хладагента) для крупных тепловых насосов. Хотя утечки обычно не измеряются, они, как правило, относительно невелики, например, 1% (по сравнению с 25% для систем охлаждения супермаркетов). Таким образом, тепловой насос мощностью 30 МВт может ежегодно терять около 75 кг R134a или другой рабочей жидкости. В будущем промышленные тепловые насосы будут еще больше декарбонизированы за счет использования, с одной стороны, избыточной возобновляемой электроэнергии (которая в противном случае была бы потеряна из-за удовлетворения спроса сети) от ветряных, солнечных и других источников, а с другой стороны, за счет более широкого использования возобновляемых источников тепла (тепло озер и океанов, геотермальная энергия и т.д.). Кроме того, можно ожидать повышения эффективности за счет работы в сети высокого напряжения.

As the primary base load source where water from a low grade source of heat, e. g. a river, fjord, data center, power station outfall, sewage treatment works outfall (all typically between 0 ˚C and 25 ˚C), is boosted up to the network temperature of typically 60 ˚C to 90 ˚C using heat pumps. These devices, although consuming electricity, will transfer a heat output three to six times larger than the amount of electricity consumed. An example of a district system using a heat pump to source heat from raw sewage is in Oslo, Norway that has a heat output of 18 MW(thermal). As a means of recovering heat from the cooling loop of a power plant to increase either the level of flue gas heat recovery (as the district heating plant return pipe is now cooled by the heat pump) or by cooling the closed steam loop and artificially lowering the condensing pressure and thereby increasing the electricity generation efficiency. As a means of cooling flue gas scrubbing working fluid (typically water) from 60 ˚C post injection to 20 ˚C pre injection temperatures. Heat is recovered using a heat pump and can be sold and injected into the network side of the facility at a much higher temperature (e. g. about 80 ˚C). Where the network has reached capacity, large individual load users can be decoupled from the hot feed pipe, say 80 ˚C and coupled to the return pipe, at e. g. 40 ˚C. By adding a heat pump locally to this user, the 40 ˚C pipe is cooled further (the heat being delivered into the heat pump evaporator). The output from the heat pump is then a dedicated loop for the user at 40 ˚C to 70 ˚C. Therefore, the overall network capacity has changed as the total temperature difference of the loop has varied from 80 to 40 ˚C to 80 ˚C–x (x being a value lower than 40 ˚C). Concerns have existed about the use of hydrofluorocarbons as the working fluid (refrigerant) for large heat pumps. Whilst leakage is not usually measured, it is generally reported to be relatively low, such as 1% (compared to 25% for supermarket cooling systems). A 30 megawatt heatpump could therefore leak (annually) around 75 kg of R134a or other working fluid. In the future, industrial heat pumps will be further de carbonised by using, on one side, excess renewable electrical energy (otherwise spilled due to meeting of grid demand) from wind, solar, etc. and, on the other side, by making more of renewable heat sources (lake and ocean heat, geothermal, etc.). Furthermore, higher efficiency can be expected through operation on the high voltage network.

Теплоаккумуляторы и накопители

Все большее количество теплоаккумуляторов используется в сетях централизованного теплоснабжения для повышения эффективности и рентабельности. Это позволяет когенерационным установкам работать в периоды пиковых тарифов на электроэнергию, поскольку производство электроэнергии приносит значительно более высокую прибыль, чем производство тепла, при этом избыточное тепло сохраняется. Также это дает возможность накапливать солнечное тепло летом и перераспределять его в межсезонье в больших, но относительно недорогих подземных изолированных резервуарах или системах скважин. Ожидаемые теплопотери в изолированном пруду объемом 203 000 м³ в Войенсе составляют около 8%. Такое сочетание электроэнергетического и теплового секторов (Power to X) рассматривается как ключевой фактор для энергетических систем с высокой долей возобновляемых источников энергии.

Распределение тепла

После генерации тепло распределяется к потребителю через сеть изолированных труб. Системы централизованного теплоснабжения состоят из подающих и обратных трубопроводов. Обычно трубы прокладываются под землей, но существуют и системы с надземной прокладкой труб. Запуск и остановка системы централизованного теплоснабжения, а также колебания тепловой нагрузки и температуры окружающей среды, вызывают термическое и механическое циклирование труб из-за теплового расширения. Осевое расширение труб частично компенсируется силами трения, возникающими между грунтом и оболочкой, при этом касательные напряжения передаются через полиуретановый пенопласт. Поэтому применение предварительно изолированных труб упростило методы прокладки, позволяя использовать бестраншейную технологию вместо устройств компенсации расширения, таких как компенсаторы или U-образные изгибы, что является более экономичным решением. Предварительно изолированные трубы имеют многослойную конструкцию, состоящую из стальной трубы для теплоносителя, слоя изоляции (полиуретановой пены) и полиэтиленовой (ПЭ) оболочки, соединенных между собой изоляционным материалом. Несмотря на выдающиеся механические и тепловые свойства полиуретана, высокая токсичность диизоцианатов, необходимых для его производства, привела к ограничению их использования. Это стимулировало исследования альтернативных изоляционных материалов, подходящих для данного применения, включая полиэтилентерефталат (ПЭТ) и полибутилен (ПБ 1). В системе могут быть установлены теплоаккумулирующие устройства для сглаживания пиковых нагрузок. В качестве теплоносителя обычно используется вода или перегретая вода, но также применяется и пар. Преимущество использования пара заключается в возможности его применения не только для отопления, но и в промышленных процессах благодаря более высокой температуре. Недостатком пара является повышенные тепловые потери из-за высокой температуры. Кроме того, тепловая эффективность когенерационных установок значительно снижается при использовании высокотемпературного пара в качестве охлаждающей среды, что приводит к уменьшению выработки электроэнергии. Теплоносители на масляной основе обычно не используются в системах централизованного теплоснабжения, хотя они обладают более высокой теплоемкостью, чем вода, из-за их высокой стоимости и экологических проблем. На уровне потребителя тепловая сеть обычно подключается к системе центрального отопления зданий через теплообменники (тепловые пункты): рабочие среды обеих сетей (обычно вода или пар) не смешиваются. Однако в системе города Оденсе используется прямое соединение. Типичные годовые потери тепловой энергии при транспортировке составляют около 10%, как показывает опыт работы систем централизованного теплоснабжения в Норвегии.

After generation, the heat is distributed to the customer via a network of insulated pipes. District heating systems consist of feed and return lines. Usually the pipes are installed underground but there are also systems with overground pipes. The DH system's start up and shut downs, as well as fluctuations on heat demand and ambient temperature, induce thermal and mechanical cycling on the pipes due to the thermal expansion. The axial expansion of the pipes is partially counteracted by frictional forces acting between the ground and the casing, with the shear stresses transferred through the PU foam bond. Therefore, the use of pre insulated pipes has simplyfied the laying methods, employing cold laying instead of expansion facilities like compensators or U bends, being so more cost effective. Pre insulated pipes sandwich assembly composed of a steel heat service pipe, an insulating layer (polyurethane foam) and a polyethylene (PE) casing, which are bonded by the insulating material. While polyurethane has outstanding mechanical and thermal properties, the high toxicity of the diisocyanates required for its manufacturing has caused a restriction on their use. This has triggered research on alternative insulating foam fitting the application, which include polyethylene terephthalate (PET) and polybutylene (PB 1). Within the system heat storage units may be installed to even out peak load demands. The common medium used for heat distribution is water or superheated water, but steam is also used. The advantage of steam is that in addition to heating purposes it can be used in industrial processes due to its higher temperature. The disadvantage of steam is a higher heat loss due to the high temperature. Also, the thermal efficiency of cogeneration plants is significantly lower if the cooling medium is high temperature steam, reducing electric power generation. Heat transfer oils are generally not used for district heating, although they have higher heat capacities than water, as they are expensive and have environmental issues. At customer level the heat network is usually connected to the central heating system of the dwellings via heat exchangers (heat substations): the working fluids of both networks (generally water or steam) do not mix. However, direct connection is used in the Odense system. Typical annual loss of thermal energy through distribution is around 10%, as seen in Norway's district heating network.

Измерение теплоты

Количество тепла, поставляемого потребителям, часто измеряется теплосчетчиками для стимулирования экономии и увеличения числа обслуживаемых абонентов, однако такие счетчики стоят дорого. В связи с высокой стоимостью теплового учета, альтернативным решением является измерение расхода воды – водомеры значительно дешевле теплосчетчиков и имеют то преимущество, что побуждают потребителей максимально использовать тепло, что приводит к очень низкой температуре обратной воды и повышает эффективность выработки электроэнергии. Многие системы были установлены в условиях социалистической экономики (например, в бывшем Восточном блоке), где отсутствовали теплосчетчики и средства регулирования подачи тепла в каждую квартиру. Это приводило к значительным потерям – пользователям приходилось просто открывать окна, когда становилось слишком жарко, что вело к расходу энергии и уменьшению количества подключаемых абонентов.

Размер систем

Системы централизованного теплоснабжения могут различаться по масштабу. Некоторые системы охватывают целые города, такие как Стокгольм или Фленсбург, используя сеть крупных магистральных труб диаметром 1000 мм, соединенных со вторичными трубами – например, диаметром 200 мм, которые, в свою очередь, подключаются к третичным трубам диаметром 25 мм, идущим к 10–50 домам. Некоторые сети централизованного теплоснабжения могут быть рассчитаны только на нужды небольшой деревни или района города, в этом случае потребуются только вторичные и третичные трубы. Некоторые системы могут быть спроектированы для обслуживания ограниченного числа домов, примерно от 20 до 50, в этом случае достаточно только третичных труб.

Плюсы и минусы

У центрального отопления есть ряд преимуществ по сравнению с индивидуальными системами отопления. Как правило, централизованное отопление более энергоэффективно благодаря одновременной выработке тепла и электроэнергии на комбинированных теплоэлектростанциях. Это также способствует снижению выбросов парниковых газов. Более крупные установки сжигания топлива оснащены более совершенными системами очистки дымовых газов, чем отдельные котлы. В случае избыточного тепла, образующегося в промышленности, системы централизованного отопления не требуют дополнительного топлива, поскольку используют тепло, которое иначе было бы рассеяно в окружающую среду. Централизованное отопление требует долгосрочных финансовых вложений, что не всегда согласуется с ориентацией на быструю окупаемость инвестиций. Преимущества для общества включают снижение затрат на энергию за счет использования избыточного и отработанного тепла, а также сокращение инвестиций в индивидуальное отопительное оборудование для домов и зданий. Сети централизованного отопления, тепловые пункты и когенерационные установки требуют значительных первоначальных капиталовложений и финансирования. Только при рассмотрении их как долгосрочных инвестиций они могут принести прибыль владельцам систем централизованного отопления или операторам комбинированных теплоэлектростанций. Централизованное отопление менее выгодно для районов с низкой плотностью населения, так как инвестиции на одно домохозяйство значительно выше. Оно также менее привлекательно в районах с большим количеством небольших зданий, например, частных домов, по сравнению с районами с меньшим количеством крупных зданий, например, многоквартирных домов, поскольку подключение каждого частного дома обходится достаточно дорого.

Собственность, монопольные вопросы и структуры взимания платы

Во многих случаях крупные системы комбинированного производства тепла и электроэнергии, используемые для централизованного теплоснабжения, принадлежат одному владельцу. Это было типично для стран бывшего Восточного блока. Однако во многих схемах собственность на установку когенерации отделена от части, потребляющей тепло. Примером является Варшава, где собственность разделена: PGNiG Termika владеет когенерационной установкой, Veolia – 85% сети теплораспределения, а остальная часть сети принадлежит муниципалитету и работникам. Подобным образом, все крупные ТЭЦ в Дании имеют разделенную структуру собственности. Швеция представляет собой альтернативный пример, где рынок теплоснабжения дерегулирован. В Швеции чаще всего собственность на сеть централизованного теплоснабжения не отделена от собственности на когенерационные установки, сеть централизованного охлаждения или централизованные тепловые насосы. Существуют также примеры, когда конкуренция приводит к созданию параллельных и взаимосвязанных сетей, где сотрудничают несколько коммунальных предприятий. В Соединенном Королевстве поступают жалобы на то, что компании централизованного теплоснабжения обладают чрезмерной монополией и недостаточно регулируются. Отрасль осведомлена об этой проблеме и предпринимает шаги для улучшения обслуживания потребителей, используя клиентские хартии, разработанные Heat Trust. Некоторые потребители подают иски против поставщиков за введение в заблуждение и недобросовестную практику торговли, утверждая, что централизованное теплоснабжение не обеспечивает той экономии, которую обещали многие поставщики тепла.

Национальные различия

Поскольку условия в разных городах отличаются, каждая система теплоснабжения уникальна. Кроме того, страны имеют различный доступ к основным энергоносителям, поэтому и подходы к организации теплоснабжения на своей территории у них разные.

Европа

С 1954 года централизованное теплоснабжение продвигается в Европе организацией Euroheat & Power. В рамках своего проекта Ecoheatcool, поддерживаемого Европейской комиссией, они подготовили анализ рынков централизованного тепло- и холодоснабжения в Европе. Отдельное исследование под названием "Heat Roadmap Europe" показало, что централизованное теплоснабжение может снизить стоимость энергии в Европейском Союзе в период до 2050 года. Правовая база в государствах-членах Европейского Союза в настоящее время формируется под влиянием Директивы ЕС о когенерации.

Когенерация в Европе

ЕС активно включил когенерацию в свою энергетическую политику посредством Директивы о комбинированном производстве тепла и электроэнергии (КПТЭ). В сентябре 2008 года на слушаниях Межгруппы по городскому жилью Европейского парламента комиссар по энергетике Андрис Пиебалгс заявил: «Энергетическая безопасность действительно начинается с энергоэффективности». Энергоэффективность и когенерация признаются в первых параграфах Директивы Европейского Союза 2004/08/EC о когенерации. Данная директива направлена на поддержку когенерации и установление методики расчета потенциала когенерации в каждой стране. Развитие когенерации на протяжении многих лет было неравномерным и в последние десятилетия определялось национальными особенностями. В целом, Европейский Союз в настоящее время производит 11% своей электроэнергии с использованием когенерации, что позволяет экономить Европе около 35 Mtoe в год. Однако существуют значительные различия между странами-членами, при этом экономия энергии варьируется от 2% до 60%. В Европе три страны имеют наиболее развитые экономики когенерации в мире: Дания, Нидерланды и Финляндия. Другие европейские страны также прилагают значительные усилия для повышения своей эффективности. Германия сообщает, что более 50% общего спроса страны на электроэнергию может быть обеспечено за счет когенерации. Германия поставила цель удвоить долю электроэнергии, производимой в режиме когенерации, с 12,5% до 25% к 2020 году и приняла соответствующее законодательство, как указано в «Федеральном министерстве экономики и технологий» (BMWi), Германия, август 2007 года. Великобритания также активно поддерживает развитие централизованного теплоснабжения. В связи с целью Великобритании по сокращению выбросов углекислого газа на 80% к 2050 году правительство поставило задачу получать не менее 15% электроэнергии для государственных нужд из КПТЭ к 2010 году. Другие меры Великобритании по стимулированию развития КПТЭ включают финансовые стимулы, грантовую поддержку, более совершенную нормативно-правовую базу, а также лидерство и партнерство правительства. Согласно моделированию МЭА 2008 года, расширение когенерации во Франции, Германии, Италии и Великобритании позволит эффективно удвоить существующую экономию первичного топлива к 2030 году. Это увеличит экономию в Европе с сегодняшних 155 ТВтч до 465 ТВтч к 2030 году. Также это приведет к увеличению общего объема электроэнергии, производимой в режиме когенерации, в каждой стране на 16–29% к 2030 году. Правительствам в их усилиях по развитию КПТЭ помогают организации, такие как COGEN Europe, которые служат информационным центром для получения последних обновлений в энергетической политике Европы. COGEN – это общеевропейская организация, представляющая интересы индустрии когенерации, потребителей технологии и продвигающая ее преимущества в ЕС и Европе в целом. Ассоциация поддерживается ключевыми игроками отрасли, включая газовые и электроэнергетические компании, энергосервисные компании (ЭСКО), поставщиков оборудования, консалтинговые фирмы, национальные организации по продвижению, финансовые и другие сервисные компании. Энергетическая стратегия ЕС за 2016 год предполагает увеличение использования централизованного теплоснабжения.

The EU has actively incorporated cogeneration into its energy policy via the CHP Directive. In September 2008 at a hearing of the European Parliament's Urban Lodgment Intergroup, Energy Commissioner Andris Piebalgs is quoted as saying, "security of supply really starts with energy efficiency." Energy efficiency and cogeneration are recognized in the opening paragraphs of the European Union's Cogeneration Directive 2004/08/EC. This directive intends to support cogeneration and establish a method for calculating cogeneration abilities per country. The development of cogeneration has been very uneven over the years and has been dominated throughout the last decades by national circumstances. As a whole, the European Union currently generates 11% of its electricity using cogeneration, saving Europe an estimated 35 Mtoe per annum. However, there are large differences between the member states, with energy savings ranging from 2% to 60%. Europe has the three countries with the world's most intensive cogeneration economies: Denmark, the Netherlands and Finland. Other European countries are also making great efforts to increase their efficiency. Germany reports that over 50% of the country's total electricity demand could be provided through cogeneration. Germany set a target to double its electricity cogeneration from 12.5% of the country's electricity to 25% by 2020 and has passed supporting legislation accordingly in "Federal Ministry of Economics and Technology", (BMWi), Germany, August 2007. The UK is also actively supporting district heating. In the light of UK's goal to achieve an 80% reduction in carbon dioxide emissions by 2050, the government had set a target to source at least 15% of government electricity from CHP by 2010. Other UK measures to encourage CHP growth are financial incentives, grant support, a greater regulatory framework, and government leadership and partnership. According to the IEA 2008 modelling of cogeneration expansion for the G8 countries, expansion of cogeneration in France, Germany, Italy and the UK alone would effectively double the existing primary fuel savings by 2030. This would increase Europe's savings from today's 155 TWh to 465 TWh in 2030. It would also result in a 16% to 29% increase in each country's total cogenerated electricity by 2030. Governments are being assisted in their CHP endeavors by organizations like COGEN Europe who serve as an information hub for the most recent updates within Europe's energy policy. COGEN is Europe's umbrella organization representing the interests of the cogeneration industry, users of the technology and promoting its benefits in the EU and the wider Europe. The association is backed by the key players in the industry including gas and electricity companies, ESCOs, equipment suppliers, consultancies, national promotion organisations, financial and other service companies. A 2016 EU energy strategy suggests increased use of district heating.

Австрия

Самая большая система централизованного теплоснабжения в Австрии находится в Вене (Fernwärme Wien) – с множеством небольших систем, распределенных по всей стране. Теплоснабжение в Вене осуществляется компанией Wien Energie. В 2004/2005 финансовом году было продано в общей сложности 5163 ГВт·ч, из них 1602 ГВт·ч – 251 224 частным квартирам и домам, а 3561 ГВт·ч – 5211 крупным потребителям. Три крупных муниципальных мусоросжигательных завода обеспечивают 22% от общего объема, производя 116 ГВт·ч электроэнергии и 1220 ГВт·ч тепла. Тепло, выделяемое муниципальными электростанциями и крупными промышленными предприятиями, составляет 72% от общего объема. Оставшиеся 6% производятся на пиковых котельных, работающих на ископаемом топливе. С 2006 года тепло вырабатывает электростанция, работающая на биомассе. В остальной части Австрии новые системы теплоснабжения строятся как биомассовые установки или как установки комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ), такие как системы теплоснабжения в Мёдлинге или Бадене. Большинство старых систем централизованного теплоснабжения, работающих на ископаемом топливе, оснащены аккумуляторами тепла, что позволяет производить тепловую энергию для централизованного теплоснабжения только в периоды высоких цен на электроэнергию.

Бельгия

В Бельгии централизованное теплоснабжение используется во многих городах. Самая крупная система находится во фламандском городе Гент, протяженность трубопроводной сети этой электростанции составляет 22 км. Система была запущена в 1958 году.

Болгария

В Болгарии централизованное теплоснабжение распространено примерно в десятке городов и населенных пунктов. Самая крупная система находится в столице Софии, где четыре электростанции (две ТЭЦ и две котельные) обеспечивают теплом большую часть города. Эта система была построена в 1949 году.

Чехия

Крупнейшая система централизованного теплоснабжения в Чешской Республике находится в Праге, принадлежит и управляется компанией Pražská teplárenská, обслуживает 265 000 домохозяйств и продает около 13 ПДж тепла в год. Большая часть тепла фактически производится как вторичное тепло на тепловой электростанции в Мěльнике, расположенной в 30 км от Праги. По всей стране существует множество небольших систем центрального отопления, включая использование вторичного тепла, сжигание твердых бытовых отходов и вертикальные системы отопления.

Дания

В Дании централизованное теплоснабжение покрывает более 64% потребностей в отоплении помещений и горячем водоснабжении. В 2013 году Дания импортировала 158 000 тонн отходов для термической переработки. Большинство крупных городов Дании располагают крупными сетями централизованного теплоснабжения, включая магистральные сети, работающие при температуре до 125 °C и давлении до 25 бар, и распределительные сети, работающие при температуре до 95 °C и давлении от 6 до 10 бар. Крупнейшая система централизованного теплоснабжения в Дании находится в районе Копенгагена и управляется компаниями CTR I/S и VEKS I/S. В центральном Копенгагене сеть CTR обслуживает 275 000 домохозяйств (90–95% населения района) через сеть из 54 км двойных тепловых трубопроводов, обеспечивающую пиковую мощность 663 МВт, часть которой используется для центрального охлаждения. Потребительская цена тепла от CTR составляет приблизительно 49 евро за МВтч, не включая налоги (2009). В нескольких городах установлены системы централизованного солнечного отопления с различными типами аккумулирования тепловой энергии. На датском острове Сэмсё расположены три установки, работающие на соломе, производящие тепло для централизованного теплоснабжения.

Финляндия

В Финляндии централизованное теплоснабжение обеспечивает около 50% всего рынка теплоснабжения, 80% которого вырабатывается теплоэлектроцентралями. К сети централизованного отопления подключено более 90% многоквартирных домов, более половины частных домов на несколько квартир, а также большая часть общественных зданий и коммерческих помещений. Природный газ используется преимущественно в юго-восточной газопроводной сети, импортный уголь – в районах вблизи портов, а торф – в северных регионах, где он является местным ресурсом. Также используются возобновляемые источники энергии, такие как древесная щепа и другие горючие отходы бумажной промышленности, а также энергия, получаемая при сжигании твердых бытовых отходов. Промышленные предприятия, производящие тепло как побочный продукт, могут продавать избыточное тепло в сеть вместо того, чтобы выбрасывать его в окружающую среду. Избыточное тепло и энергия от рекуперационных котлов целлюлозно-бумажных комбинатов являются значительным источником тепла в городах, где расположены эти комбинаты. В некоторых городах сжигание отходов может покрывать до 8% потребности в тепле для централизованного отопления. Доступность составляет 99,98%, а перебои, когда они случаются, обычно приводят к снижению температуры всего на несколько градусов. В Хельсинки подземный центр обработки данных рядом с президентским дворцом отдает избыточное тепло соседним домам, обеспечивая достаточно тепла для отопления примерно 500 крупных домов. Подключение к теплосетям, использующим тепло от центров обработки данных, запланировано для четверти миллиона домохозяйств в Эспоо.

Германия

В Германии доля централизованного теплоснабжения в секторе жилых зданий составляет около 14%. Подключенная тепловая мощность составляет приблизительно 52 729 МВт. Тепло поступает преимущественно от когенерационных установок (83%). Котлы, работающие только на выработку тепла, обеспечивают 16%, а 1% – это избыточное тепло от промышленности. Когенерационные установки используют в качестве топлива природный газ (42%), уголь (39%), бурый уголь (12%) и отходы/прочие виды топлива (7%). Самая крупная сеть централизованного теплоснабжения расположена в Берлине, а наибольшая доля централизованного теплоснабжения наблюдается во Фленсбурге – около 90% рынка. В Мюнхене около 70% производимой электроэнергии поступает от установок централизованного теплоснабжения. Правовое регулирование централизованного теплоснабжения в Германии развито слабо. Специального закона, регулирующего эту сферу, нет, поскольку большинство аспектов централизованного теплоснабжения регулируются государственными или региональными постановлениями. Государственная поддержка сетей централизованного теплоснабжения отсутствует, однако существует закон о поддержке когенерационных установок. В связи с вступлением в силу в Европейском Союзе Директивы о комбинированном производстве электроэнергии и тепла, данный закон, вероятно, потребует внесения изменений.

Греция

В Греции централизованное теплоснабжение распространено в основном в провинциях Западная Македония, Центральная Македония и Пелопоннес. Крупнейшая система находится в городе Птолемеида, где пять электростанций (в частности, тепловых электростанций или ТЭС) обеспечивают теплом большинство крупных городов и населенных пунктов региона, а также некоторые деревни. Первая небольшая установка была реализована в Птолемеиде в 1960 году и обеспечивала отопление деревни Проастио в Эордее за счет ТЭС Птолемеиды. В настоящее время системы централизованного теплоснабжения также доступны в Козани, Птолемеиде, Аминтайо, Филотасе, Серресе и Мегалополисе, использующие расположенные поблизости электростанции. В Серресе электростанция представляет собой высокоэффективную ТЭЦ, работающую на природном газе, в то время как для всех остальных сетей централизованного теплоснабжения основным топливом является уголь.

Венгрия

Согласно переписи населения 2011 года, в Венгрии насчитывалось 607 578 жилых помещений (15,5% от общего числа), в основном панельные дома в городских районах, с центральным теплоснабжением. Крупнейшая система центрального теплоснабжения, расположенная в Будапеште и принадлежащая муниципалитету, компания Főtáv Zrt. ("Metropolitan Teleheating Company") обеспечивает теплом и горячей водой 238 000 домохозяйств и 7 000 предприятий.

Исландия

93% всего жилого фонда Исландии обеспечены централизованным теплоснабжением, 89,6% – за счет геотермальной энергии. Исландия – страна с самым высоким уровнем проникновения централизованного теплоснабжения. Существует 117 локальных систем централизованного теплоснабжения, обеспечивающих горячей водой города и сельские районы, охватывая почти все население. Средняя цена составляет около 0,027 доллара США за 1 кВтч горячей воды. Система централизованного теплоснабжения столичного региона Рейкьявика обслуживает около 230 000 жителей и имеет максимальную тепловую мощность 830 МВт. В 2018 году среднегодовой спрос на отопление в районе Рейкьявика составил 473 МВт. Это крупнейшая система централизованного теплоснабжения в Исландии, которой управляет компания Veitur. Теплоснабжение осуществляется за счет ТЭЦ Hellisheiði (200 МВттепло) и Nesjavellir (300 МВттепло), а также нескольких низкотемпературных источников внутри Рейкьявика. Спрос на отопление постоянно растет по мере увеличения населения, что потребовало расширения производства тепловой воды на ТЭЦ Hellisheiði. Вторая по величине система централизованного теплоснабжения Исландии находится на полуострове Рейкьянес, где ТЭЦ Svartsengi обеспечивает отоплением 21 000 домов, включая Кефлавик и Гриндавик, с тепловой мощностью 150 МВт.

Италия

В Италии централизованное теплоснабжение используется в некоторых городах (Бергамо, Брешиа, Кремона, Больцано, Верона, Феррара, Имола, Модена, Реджо-Эмилия, Терлан, Турин, Парма, Лоди и теперь Милан). Система централизованного теплоснабжения Турина – самая большая в стране, и она обеспечивает теплом 550 000 человек (62% всего населения города).

Латвия

В Латвии централизованное теплоснабжение используется в крупных городах, таких как Рига, Даугавпилс, Лиепая, Елгава. Первая система централизованного теплоснабжения была построена в Риге в 1952 году. В каждом крупном городе есть местная компания, отвечающая за производство, администрирование и обслуживание системы централизованного теплоснабжения.

Нидерланды

Отопление используется в Роттердаме, Амстердаме, Утрехте и Альмере, и ожидается его дальнейшее распространение, поскольку правительство обязало к 2050 году отказаться от природного газа для всех домов в стране. Город Херлен разработал сеть, использующую воду в заброшенных угольных шахтах как источник и накопитель тепла и холода. Это хороший пример сети теплоснабжения и охлаждения пятого поколения. Три производственных предприятия BEG используют природный газ в качестве топлива. Также имеется одна когенерационная установка TE TO AD Skopje, производящая тепло, которое подается в систему централизованного теплоснабжения Скопье. Доля когенерации в производстве тепловой энергии в 2017 году составила 47%. Распределение и поставка тепла осуществляются компаниями, принадлежащими BEG. Тепло производится главным образом комбинированными теплоэлектростанциями, большинство из которых работают на твердом угле. Крупнейшая система централизованного теплоснабжения находится в Варшаве, принадлежит и управляется компанией Veolia Warszawa и распределяет около 34 ПДж в год.

Румыния

Самая большая система централизованного теплоснабжения в Румынии находится в Бухаресте. Принадлежащая и эксплуатируемая компанией RADET, она ежегодно распределяет около 24 ПДж, обслуживая 570 000 домохозяйств. Это соответствует 68% от общей потребности Бухареста в тепле для бытовых нужд (RADET удовлетворяет еще 4% посредством отдельных котельных зданий, что в сумме составляет 72%).

Россия

В большинстве российских городов районные теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) производят более 50% электроэнергии страны и одновременно обеспечивают горячей водой близлежащие жилые районы. В основном для когенерации тепла используются паровые турбины, работающие на угле и газе, но сейчас всё шире применяются также газотурбинные установки комбинированного цикла.

Сербия

В Сербии централизованное теплоснабжение используется во всех крупных городах, особенно в столице, Белграде. Первая теплоцентраль была построена в 1961 году для эффективного отопления новостроек Нового Белграда. С тех пор было построено множество теплоцентралей для обеспечения растущего города теплом. В качестве топлива они используют природный газ, поскольку он оказывает меньшее воздействие на окружающую среду. Система теплоснабжения Белграда включает 112 источников тепла общей мощностью 2454 МВт, более 500 км трубопроводов и 4365 подключений, обеспечивая теплоснабжение 240 000 квартир и 7500 офисных и коммерческих зданий общей площадью свыше 17 000 000 квадратных метров.

Словакия

Централизованная система отопления Словакии покрывает более 54% общего спроса на тепло. В 2015 году около 1,8 миллиона граждан, что составляет 35% от общего населения Словакии, получали теплоснабжение посредством централизованного отопления. Инфраструктура была построена преимущественно в 1960-х и 1980-х годах. В последние годы были сделаны значительные инвестиции в увеличение доли возобновляемых источников энергии и повышение энергоэффективности в системах централизованного отопления. Производство тепла осуществляется в основном за счет природного газа и биомассы, при этом 54% тепла в системах централизованного отопления вырабатывается посредством когенерации. Что касается структуры рынка, в 2016 году было лицензировано 338 теплоснабжающих организаций, осуществляющих производство и/или распределение тепла, из которых 87% являлись одновременно производителями и поставщиками. Большинство из них – это небольшие компании, работающие в пределах одной общины, однако на рынке присутствуют и крупные компании, такие как Veolia. Государству принадлежат и принадлежат крупные установки когенерации, производящие тепло и электроэнергию в шести городах (Братислава, Кошице, Жилина, Трнава, Зволен и Мартин). В одном городе могут работать несколько компаний, что характерно для крупных городов. Значительная доля тепла централизованного отопления производится небольшими газовыми котлами, подключенными к жилым домам. В 2014 году почти 40% общей выработки тепла централизованного отопления приходилось на газовые котлы, не использующие когенерацию.

Швеция

В Швеции существует давняя традиция использования централизованного теплоснабжения (fjärrvärme) в городских районах. В 2015 году около 60% домов (частных и коммерческих) в Швеции отапливались централизованным теплоснабжением, согласно Шведской ассоциации централизованного теплоснабжения. Город Вексё сократил выбросы от ископаемого топлива на 34% в период с 1993 по 2009 год. Этого удалось достичь в основном благодаря централизованному теплоснабжению, работающему на биомассе. Другой пример – установка в Энкёпинге, сочетающая использование плантаций короткого цикла ротации как для производства топлива, так и для фиторемедиации. 47% тепла, производимого в шведских системах централизованного теплоснабжения, вырабатывается из возобновляемых источников биоэнергии, 16% – на мусоросжигательных заводах, 7% обеспечивается тепловыми насосами, 10% – конденсацией дымовых газов и 6% – рекуперацией промышленного тепла. Остальное – преимущественно ископаемое топливо: нефть (3%), природный газ (3%), торф (2%) и уголь (1%). В связи с законом, запрещающим традиционные полигоны для захоронения отходов, отходы широко используются в качестве топлива.

Великобритания

В Великобритании централизованное теплоснабжение стало популярным после Второй мировой войны, но в ограниченном масштабе, для обогрева крупных жилых комплексов, заменивших дома, разрушенные во время блица. В 2013 году насчитывалось 1765 систем централизованного теплоснабжения, из которых 920 располагались только в Лондоне. В общей сложности около 210 000 домов и 1700 предприятий обеспечиваются тепловыми сетями в Великобритании. Предприятие централизованного теплоснабжения Пимлико (PDHU) в Лондоне начало работу в 1950 году и продолжает расширяться по сей день. Ранее PDHU использовало вторичное тепло от ныне недействующей электростанции Battersea на южном берегу реки Темзы. Оно продолжает функционировать: вода теперь нагревается локально новым энергоцентром, включающим газовые двигатели комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) мощностью 3,1 МВт (электрической) / 4,0 МВт (тепловой) и 3 газовых котла мощностью по 8 МВт. Одной из крупнейших систем централизованного теплоснабжения в Соединенном Королевстве является EnviroEnergy в Ноттингеме. Завод, первоначально построенный компанией Boots, теперь используется для обогрева 4600 домов и широкого спектра коммерческих помещений, включая Концертный зал, Ноттингемскую арену, бани Виктории, торговый центр Broadmarsh, центр Виктории и другие. Источником тепла является мусоросжигательный завод по производству энергии из отходов. Сеть централизованного теплоснабжения Шеффилда была создана в 1988 году и продолжает расширяться. Она позволяет ежегодно экономить более 21 000 тонн CO2 по сравнению с традиционными источниками энергии – электроэнергией из национальной сети и теплом, вырабатываемым отдельными котлами. В настоящее время к сети централизованного теплоснабжения подключено более 140 зданий, включая такие городские достопримечательности, как мэрия Шеффилда, театр Lyceum, Университет Шеффилда, Университет Шеффилда Халлам, больницы, магазины, офисы и объекты досуга, а также 2800 домов. Более 44 км подземных трубопроводов доставляют энергию, вырабатываемую на заводе по переработке энергии в Шеффилде. Этот завод перерабатывает 225 000 тонн отходов в энергию, производя до 60 МВт тепловой энергии и до 19 МВт электрической энергии. Схема районного энергоснабжения Саутгемптона изначально была построена для использования только геотермальной энергии, но теперь также использует тепло от газового генератора ТЭЦ. Она обеспечивает отопление и центральное охлаждение многих крупных зданий в городе, включая торговый центр Westquay, отель De Vere Grand Harbour, больницу Royal South Hants и несколько жилых комплексов. В 1980-х годах Саутгемптон начал использовать комбинированное производство тепла и электроэнергии для централизованного теплоснабжения, используя геотермальное тепло, "заключенное" в этом районе. Геотермальное тепло, получаемое из скважины, работает в сочетании со схемой комбинированного производства тепла и электроэнергии. Геотермальная энергия обеспечивает 15–20%, мазут – 10%, а природный газ – 70% от общего объема тепловой энергии для этой схемы. Генераторы комбинированного производства тепла и электроэнергии используют традиционное топливо для производства электроэнергии. "Вторичное тепло" от этого процесса рекуперируется для распределения по сети магистральных трубопроводов протяженностью 11 км. В Шотландии существует несколько систем централизованного теплоснабжения. Первая в Великобритании была установлена в Авиморе, за ней последовали системы в Лохгилпхед, Форт-Уильяме и Форфаре. Система централизованного теплоснабжения Лервика на Шетландских островах примечательна тем, что это одна из немногих систем, в которой полностью новая система была добавлена к ранее существовавшему небольшому городу. ADE располагает онлайн-картой установок централизованного теплоснабжения в Великобритании. ADE оценивает, что 54% энергии, используемой для производства электроэнергии, тратится впустую при традиционном производстве электроэнергии, что соответствует 9,5 миллиардам фунтов стерлингов (12,5 миллиардам долларов США) в год.

In the United Kingdom, district heating became popular after World War II, but on a restricted scale, to heat the large residential estates that replaced dwellings destroyed by the Blitz. In 2013 there were 1,765 district heating schemes, with 920 based in London alone. In total around 210,000 homes and 1,700 businesses are supplied by heat networks in the UK. The Pimlico District Heating Undertaking (PDHU) in London first became operational in 1950 and continues to expand to this day. The PDHU once relied on waste heat from the now disused Battersea Power Station on the south side of the River Thames. It is still in operation; the water is now heated locally by a new energy centre which incorporates 3.1 MWe / 4.0 MWth of gas fired CHP engines and 3 × 8 MW gas fired boilers. One of the United Kingdom's largest district heating schemes is EnviroEnergy in Nottingham. The plant, initially built by Boots, is now used to heat 4,600 homes, and a wide variety of business premises, including the Concert Hall, the Nottingham Arena, the Victoria Baths, the Broadmarsh Shopping Centre, the Victoria Centre, and others. The heat source is a waste to energy incinerator. Sheffield's district heating network was established in 1988 and is still expanding today. It saves an equivalent 21,000 plus tonnes of CO2 each year when compared to conventional sources of energy – electricity from the national grid and heat generated by individual boilers. There are currently over 140 buildings connected to the district heating network. These include city landmarks such as the Sheffield City Hall, the Lyceum Theatre, the University of Sheffield, Sheffield Hallam University, hospitals, shops, offices and leisure facilities plus 2,800 homes. More than 44 km of underground pipes deliver energy which is generated at Sheffield Energy Recovery Facility. This converts 225,000 tonnes of waste into energy, producing up to 60 MWe of thermal energy and up to 19 MWe of electrical energy. The Southampton District Energy Scheme was originally built to use just geothermal energy, but now also uses the heat from a gas fired CHP generator. It supplies heating and district cooling to many large premises in the city, including the Westquay shopping centre, the De Vere Grand Harbour hotel, the Royal South Hants Hospital, and several housing schemes. In the 1980s Southampton began to use combined heat and power district heating, taking advantage of geothermal heat "trapped" in the area. The geothermal heat provided by the well works in conjunction with the Combined Heat and Power scheme. Geothermal energy provides 15–20%, fuel oil 10%, and natural gas 70% of the total heat input for this scheme and the combined heat and power generators use conventional fuels to make electricity. "Waste heat" from this process is recovered for distribution through the 11 km mains network. Scotland has several district heating systems. The first in the UK was installed at Aviemore, and others followed at Lochgilphead, Fort William and Forfar. Lerwick District Heating Scheme in Shetland is of note because it is one of the few schemes where a completely new system was added to a previously existing small town. ADE has an online map of district heating installations in the UK. ADE estimates that 54 percent of energy used to produce electricity is being wasted via conventional power production, which relates to £9.5 billion ($US12.5 billion) per year.

Северная Америка

В Северной Америке системы централизованного теплоснабжения подразделяются на две основные категории. Системы, принадлежащие одному владельцу и обслуживающие здания этого владельца, считаются институциональными. Все остальные относятся к коммерческим системам.

Соединенные Штаты

По состоянию на 2013 год в США в той или иной форме существовало около 2500 систем централизованного тепло- и холодоснабжения, большинство из которых обеспечивало тепло. Компания Consolidated Edison of New York (Con Ed) управляет паровой системой Нью-Йорка – крупнейшей коммерческой системой централизованного теплоснабжения в Соединенных Штатах. Система работает непрерывно с 3 марта 1882 года и обслуживает остров Манхэттен от Батареи до 96-й улицы. Помимо обеспечения отопления и горячего водоснабжения, пар от системы используется во многих ресторанах для приготовления пищи, для технологического нагрева в прачечных и химчистках, для стерилизации паром и для питания абсорбционных чиллеров для кондиционирования воздуха. 18 июля 2007 года один человек погиб и многие другие получили ранения при взрыве паровой трубы на 41-й улице в Лексингтоне. 19 августа 1989 года в результате взрыва в Грэмерси-парке погибли три человека. Милуоки, штат Висконсин, использует централизованное теплоснабжение для своего центрального делового района с 1968 года, когда начала работу электростанция Valley Power Plant. Качество воздуха в непосредственной близости от станции измерялось, и было отмечено значительное снижение уровня озона. Перевод электростанции в 2012 году с угля на природный газ, как ожидается, еще больше улучшит качество воздуха как на местном датчике César Chavez, так и на антарктических датчиках. Электростанции Висконсина служат местами размножения соколов-сапсанов. Паровая система теплоснабжения Денвера – старейшая в мире непрерывно действующая коммерческая система централизованного теплоснабжения. Она начала работу 5 ноября 1880 года и продолжает обслуживать 135 потребителей. Система частично питается от когенерационной станции Xcel Energy Zuni, построенной в 1900 году. NRG Energy управляет районными системами в городах Сан-Франциско, Харрисбург, Миннеаполис, Омаха, Питтсбург и Сан-Диего. Seattle Steam Company, районная система, управляемая Enwave, работает в Сиэтле. Enwave также управляет системами централизованного теплоснабжения в Чикаго, Хьюстоне, Лас-Вегасе, Лос-Анджелесе, Новом Орлеане и Портленде, а также в других городах Канады. Detroit Thermal управляет районной системой в Детройте, которая начала работу на станции Willis Avenue в 1903 году и первоначально принадлежала Detroit Edison. Citizens Energy Group в Индианаполисе, штат Индиана, управляет генерационной станцией Perry K. – газовой электростанцией, производящей и распределяющей пар для около 160 потребителей в центре Индианаполиса. Lansing Board of Water & Light, муниципальная коммунальная система в Лансинге, штат Мичиган, управляет системой тепло- и холодоснабжения воды от существующей угольной электростанции. Компания объявила, что новая когенерационная станция на природном газе продолжит предоставлять эту услугу. Cleveland Thermal эксплуатирует районную паровую систему (с 1894 года) от завода Canal Road возле The Flats и систему холодоснабжения (с 1993 года) от завода на Hamilton Avenue на возвышенностях к востоку от центра города. Veresen управляет центральными тепловыми и когенерационными установками в Рипоне и Сан-Габриэле, штат Калифорния. Veolia Energy, правопреемница Boston Heating Company 1887 года, управляет районной системой в Бостоне и Кембридже, штат Массачусетс, а также системами в Филадельфии, Балтиморе, Канзас-Сити, Тулсе, Хьюстоне и других городах. District Energy St. Paul управляет крупнейшей системой централизованного горячего водоснабжения в Северной Америке и генерирует большую часть своей энергии на соседней комбинированной теплоэлектростанции, работающей на биомассе. В марте 2011 года в систему была интегрирована тепловая солнечная батарея мощностью 1 МВтч, состоящая из 144 солнечных панелей размером 20' x 8', установленных на крыше здания клиента RiverCentre. Департамент государственных услуг Калифорнии управляет центральным заводом, обеспечивающим централизованное теплоснабжение для 23 зданий, принадлежащих штату, включая здание Капитолия, с использованием паровых котлов высокого давления. BPU из Джеймстауна, штат Нью-Йорк, управляет системой централизованного водоснабжения второго поколения. Она была введена в эксплуатацию в 1984 году, работает от электростанции BPU и обеспечивает тепло для делового района. Исторически централизованное теплоснабжение в основном использовалось в городских районах США, но к 1985 году оно в основном применялось в учреждениях. Несколько небольших муниципалитетов в Новой Англии сохранили муниципальное паровое отопление в 21-м веке, в таких городах, как Холиок, штат Массачусетс, и Конкорд, штат Нью-Гэмпшир, однако первые прекратили работу в 2010 году, а вторые – в 2017 году, ссылаясь на устаревшую инфраструктуру и капитальные затраты в качестве причин закрытия. В 2019 году Конкорд заменил ряд оставшихся труб на более эффективные для небольшой паровой системы, отапливающей только здание Капитолия и Государственную библиотеку, главным образом из-за соображений исторической сохранности, а не из-за более широкого энергетического плана. Централизованное теплоснабжение также используется во многих университетских городках, часто в сочетании с централизованным холодоснабжением и производством электроэнергии. Университеты, использующие централизованное теплоснабжение, включают Техасский университет в Остине, Университет Райса, Университет Бригама Янга, Джорджтаунский университет, Корнеллский университет, который также использует систему охлаждения поверхностными водами из близлежащего озера Каюга, Университет Пердью, Университет Массачусетса в Амхерсте, Университет штата Мэн во Фармингтоне, Университет Нотр-Дам, Университет штата Мичиган, Восточно-Мичиганский университет, Университет Кейс-Вестерн-Резерв, Университет штата Айова, Университет Делавэра, Университет Мэриленда в Колледж-Парке, Университет Висконсина-Мэдисон, Университет Джорджии, Университет Цинциннати, Университет штата Северная Каролина и несколько кампусов Калифорнийского университета. MIT установил когенерационную систему в 1995 году, которая обеспечивает электроэнергией, теплом и холодом 80% зданий кампуса. Университет Нью-Гэмпшира имеет когенерационную установку, работающую на метане с соседнего полигона, обеспечивающую университет 100% его потребностей в тепле и электроэнергии без сжигания нефти или природного газа. Университет Северной Дакоты (NDSU) в Фарго, штат Северная Дакота, использует централизованное теплоснабжение более века от своей угольной котельной.

As of 2013, approximately 2,500 district heating and cooling systems existed in the United States, in one form or another, with the majority providing heat. Consolidated Edison of New York (Con Ed) operates the New York City steam system, the largest commercial district heating system in the United States. The system has operated continuously since March 3, 1882 and serves Manhattan Island from the Battery through 96th Street. In addition to providing space and water heating, steam from the system is used in numerous restaurants for food preparation, for process heat in laundries and dry cleaners, for steam sterilization, and to power absorption chillers for air conditioning. On July 18, 2007, one person was killed and numerous others injured when a steam pipe exploded on 41st Street at Lexington. On August 19, 1989, three people were killed in an explosion in Gramercy Park. Milwaukee, Wisconsin has been using district heating for its central business district since the Valley Power Plant commenced operations in 1968. The air quality in the immediate vicinity of the plant, has been measured with significantly reduced ozone levels. The 2012 conversion of the plant, which changed the fuel input from coal to natural gas, is expected to further improve air quality at both the local César Chavez sensor as well as Antarctic sensors The Wisconsin power plants double as breeding grounds for peregrine falcons. Denver's district steam system is the oldest continuously operated commercial district heating system in the world. It began service November 5, 1880, and continues to serve 135 customers. The system is partially powered by the Xcel Energy Zuni Cogeneration Station, which was originally built in 1900. NRG Energy operates district systems in the cities of San Francisco, Harrisburg, Minneapolis, Omaha, Pittsburgh, and San Diego. Seattle Steam Company, a district system operated by Enwave, in Seattle. Enwave also operates district heat system in Chicago, Houston, Las Vegas, Los Angeles, New Orleans, and Portland along with additional Canadian cities. Detroit Thermal operates a district system in Detroit that started operation at the Willis Avenue Station in 1903, originally operated by Detroit Edison. Citizens Energy Group in Indianapolis, Indiana, operates the Perry K. Generating Station, a gas fired power plant that produces and distributes steam to about 160 downtown Indianapolis customers. Lansing Board of Water & Light, a municipal utility system in Lansing, Michigan operates a heated and chilled water system from their existing coal plant. They have announced their new natural gas cogeneration plant will continue to provide this service. Cleveland Thermal operates a district steam (since 1894) from the Canal Road plant near The Flats and district cooling system (since 1993) from Hamilton Avenue plant on the bluffs east of downtown. Veresen operates district heating/co generation plants in Ripon, California, and San Gabriel, California. Veolia Energy, a successor of the 1887 Boston Heating Company, operates a 26 mile (42 km) district system in Boston and Cambridge, Massachusetts, and also operates systems in Philadelphia PA, Baltimore MD, Kansas City MO, Tulsa OK, Houston TX and other cities. District Energy St. Paul operates the largest hot water district heating system in North America and generates the majority of its energy from an adjacent biomass fueled combined heat and power plant. In March 2011, a 1 MWh thermal solar array was integrated into the system, consisting of 144 20' x 8' solar panels installed on the roof of a customer building, RiverCentre. The California Department of General Services runs a central plant providing district heating to four million square feet in 23 state owned buildings, including the State Capitol, using high pressure steam boilers. BPU of Jamestown NY operates a second generation water district heating system. It was put into operation in 1984, runs from the BPU electrical plant and provides heat to the business district at Fahrenheit. Historically, district heating was primarily used in urban areas of the US, but by 1985, it was mainly used in institutions. A handful of smaller municipalities in New England maintained municipal steam into the 21st century, in cities like Holyoke, Massachusetts and Concord, New Hampshire, however the former would end service in 2010 and the latter in 2017, attributing aging infrastructure and capital expenses to their closures. In 2019, Concord replaced a number of remaining pipes with more efficient ones for a smaller steam system heating only the State House and State Library, mainly due to historic preservation reasons rather than a broader energy plan. District heating is also used on many college campuses, often in combination with district cooling and electricity generation. Colleges using district heating include the University of Texas at Austin; Rice University; Brigham Young University; Georgetown University; Cornell University, which also employs deep water source cooling using the waters of nearby Cayuga Lake; Purdue University; University of Massachusetts Amherst; University of Maine at Farmington; University of Notre Dame; Michigan State University; Eastern Michigan University; Case Western Reserve University; Iowa State University; University of Delaware; University of Maryland, College Park , University of Wisconsin–Madison, University of Georgia, University of Cincinnati, North Carolina State University, and several campuses of the University of California. MIT installed a cogeneration system in 1995 that provides electricity, heating and cooling to 80% of its campus buildings. The University of New Hampshire has a cogeneration plant run on methane from an adjacent landfill, providing the university with 100% of its heat and power needs without burning oil or natural gas. North Dakota State University (NDSU) in Fargo, North Dakota has used district heating for over a century from their coal fired heating plant.

Япония

В Японии действуют 87 предприятий централизованного теплоснабжения, обслуживающих 148 районов. Многие компании эксплуатируют районные когенерационные установки, которые обеспечивают паром и/или горячей водой множество офисных зданий. Также, большинство операторов в районе Большого Токио предоставляют услуги централизованного охлаждения.

Китай

В южном Китае (к югу от линии Цинлинь-Хуахэ) практически отсутствуют системы централизованного теплоснабжения. В северном Китае системы централизованного теплоснабжения распространены. Большинство систем централизованного теплоснабжения, предназначенных исключительно для отопления, а не для комбинированной выработки тепла и электроэнергии, используют каменный уголь. В связи с серьезным загрязнением воздуха в Китае, многие города постепенно переходят на использование природного газа вместо угля в системах централизованного теплоснабжения. Также имеются определенные объемы геотермального отопления и систем тепловых насосов, использующих тепло моря. В феврале 2019 года Государственная энергетическая инвестиционная корпорация Китая (SPIC) подписала соглашение о сотрудничестве с муниципальным правительством города Байшань в провинции Цзилинь для реализации демонстрационного проекта по теплоснабжению на базе ядерной энергии Байшань, который будет использовать реактор DHR-400 (400 МВт тепловой мощности) разработки Китайской национальной ядерной корпорации. Стоимость строительства составляет 1,5 миллиарда юаней (230 миллионов долларов США), а срок строительства – три года.

Турция

Геотермальная энергия в Турции используется для частичного теплоснабжения, а потребности жилых районов в тепло- и холодоснабжении были определены и задокументированы.