Революция тепловых насосов: пришло ли время для их более широкого применения?

До сих пор тепловые насосы использовались в социальном жилье лишь незначительно – их устанавливали в новые дома или заменяли ими дорогостоящие масляные обогреватели. Новые разработки показывают, что они могут работать в гораздо более широком диапазоне. Так должны ли арендодатели устанавливать их массово?

Такой подход одобряют Комитет по изменению климата Великобритании, многие наиболее уважаемые аналитические центры страны и активисты, выступающие за обезуглероживание жилищного фонда. Их логику понять не сложно. Чтобы отказаться от газовых котлов, выделяющих углерод, которые установлены в 87% домов в Великобритании (23 млн объектов), нужны альтернативные источники тепла. Но они не могут обеспечить необходимое тепло или экономическую эффективность, если не сделать так, чтобы генерируемое тепло не уходило на улицу.

В результате многие арендодатели по всей Великобритании в своих планах по сокращению выбросов углерода приняли так называемый подход «сначала теплоизоляция», то есть первое, что они сделают, — это утеплят дома, чтобы они более эффективно сохраняли тепло. В опросе, проведенном Inside Housing совместно с компанией Mears, только 13% из 97 респондентов назвали установку тепловых насосов своей первоочередной текущей задачей. И только у 6% проектов, профинансированных местными органами власти, основным направлением была установка тепловых насосов. В основном арендодатели в настоящее время используют тепловые насосы только для замены масляного отопления и непопулярных электрических аккумулирующих нагревателей в домах, где в этих технологиях больше нет смысла.

Проблема в том, что это препятствует темпам, которые необходимы для достижения поставленных целей по выбросам углерода. Согласно стратегии правительства, до 2028 году необходимо модернизировать 600 тысяч электрических тепловых насосов ежегодно. Это в 20 раз больше, чем сейчас. Если другие технологии, на которые возлагаются большие надежды, такие как водород, получаемый из возобновляемых источников энергии, окажутся малопригодными, к 2035 году эту цифру нужно будет утроить до 1,7 млн установок в год. Это огромная трансформация рынка домашнего отопления, которая всерьез еще не началась. И хотя сектор социального жилья можно рассматривать как естественную отправную точку, большинству арендодателей по-прежнему придется уделять внимание энергоэффективности и теплоизоляции зданий как минимум до 2030 года.

Утепление квартиры – это, несомненно, хорошая идея. Идеально выполненные улучшения теплоизоляции могут снизить потребность в отоплении помещений почти до нуля, что приведет к значительному сокращению выбросов углерода и сведет на нет потребности в топливе. Поскольку жилищный фонд Великобритании является одним из старейших и плохо утепленных в Европе, легко понять, почему это является приоритетом для сектора. Но добиться этого результата не так просто, как предполагают сторонники данного подхода. Это дорого, разрушительно для жителя и может привести к серьезным проблемам, таким как сырость и перегрев в случае, если все сделано неправильно. На некоторых объектах это вообще невозможно реализовать, в результате чего немалое количество социальных домов рискует быть проданным.

Более быстрое развертывание?

Будут ли события на рынке смещать акцент в сторону тепловых насосов? Перед Рождеством важный правительственный пилотный проект выявил, что тепловые насосы подходят для всех типов недвижимости. Это опровергло предыдущие предположения о том, что они не могут обслуживать более старый жилой фонд. Во-вторых, совместная разработка шведской и голландской компании произвела фурор благодаря новой новаторской модели, которая может обеспечивать температуру, эквивалентную газовому котлу. И, наконец, стремительно растущие цены на газ изменили расчеты экономической эффективности, приблизив электрические способы отопления к газовым.

Зная все это в виду, Inside Housing хотел выяснить, смогут ли планы арендодателей измениться в сторону более быстрого развертывания тепловых насосов? Сначала рассмотрим пилотный проект. Демонстрационный проект электрификации тепла осуществлялся организацией «Energy Systems Catapult» по заказу Департамента бизнеса, энергетики и промышленной стратегии (BEIS). Его цель состояла в том, чтобы продемонстрировать возможность широкомасштабного развертывания тепловых насосов, установив их в репрезентативном диапазоне до 750 домов в трех районах страны.

Ричард Холси, директор по возможностям Energy Systems Catapult, уверен, что инновации не приносят изменений, необходимых для того, чтобы сделать тепловые насосы более привлекательным предложением для массового рынка, особенно для 87% потребителей, живущих в газифицированном секторе. По его словам, проект направлен на преодоление этих барьеров. В частности, он ищет способы популяризировать использование тепловых насосов среди широкого круга потребителей, включая тех, кто живет в газифицированной среде, и повысить доверие к технологии до уровня, когда она смогла бы стать основой для публичных дебатов и принятия стратегических решений.

В рамках проекта тепловые насосы были успешно установлены в 742 объектах: квартирах и домах со средними террасами до 1945 года постройки, а также в двухквартирных и отдельных домах. Системы нашлись для каждого из этих зданий. Мониторинг будет проводиться в течение следующих 12 месяцев, при этом будут собраны важные данные об экономической эффективности, тепловых характеристиках и опыте жильцов. Эти данные, несомненно, будут иметь первостепенное значение для планов арендодателей. Тем не менее, даже на этапе установки был сделан важный вывод: предположение о том, что в Великобритании существуют определенные архетипы домов, которые не подходят для тепловых насосов, не подтверждается проектным опытом и данными.

Как насчет нового высокотемпературного теплового насоса? Шведская компания Vattenfall и голландская Feenstra разработали новый продукт, который может нагревать воду до температуры, аналогичной газовым котлам. Большинство других моделей, представленных в настоящее время на рынке, имеют максимальную температуру от 45 до 55 градусов, что на 15-25 градусов ниже, чем у газового котла. По словам производителей, это достижение может существенно снизить потребность в новой теплоизоляции, что сделает продукт эффективным решением для существующих домов.

Эоган Магуайр, глава подразделения совместного предприятия в Великобритании, рассказал, что они стремились разработать тепловой насос с тепловыми характеристиками конденсационного газового котла именно для решения проблемы домов, которые трудно или дорого утеплять. По его словам, если дом отапливается с помощью газового котла, то его может заменить высокотемпературный тепловой насос без дорогостоящей теплоизоляции и систем распределения тепла. Тем не менее, он настоятельно рекомендует улучшить базовую теплоизоляцию, если это возможно.

Но неужели без улучшения теплоизоляции новая технология просто окажется слишком дорогой для арендаторов? Эоган Магуайр утверждает, что это не так. Хотя их модель потребляет на 30% больше электроэнергии, чем традиционный тепловой насос, она в три раза эффективнее конденсационного котла, что означает более низкое общее потребление энергии. Также нужно учитывать тот факт, что газ остается дешевле электричества и стоимость сопоставима с газовым котлом. Но по мере роста цен на газ высокотемпературный тепловой насос может стать дешевле.

Загвоздка в том, что эта система внедряется в Нидерландах и пока недоступна в Великобритании. Однако Эоган Магуайр уверяет, что высокотемпературный тепловой насос может быть очень интересен для Великобритании. Между рынком Нидерландов и Великобритании есть много общего как в доле газовых котлов, так и в жилом фонде. На данном этапе разработчики занимаются внедрением этой технологии в Нидерландах, в дальнейшем они собираются представить техническое и коммерческое предложение для других рынков.

Должно ли все это в совокупности привести к изменению стратегии арендодателей?

Сери Теобальд, директор по стратегическому партнерству и развитию Futures Housing Group, пока так не считает. Для них по-прежнему в первую очередь важна теплоизоляция. По его словам, ключевой проблемой является доступность. Он объясняет, арендодатели просто не могут рассматривать возможность установки чего-то, что приведет к нехватке топлива. Некоторые тепловые насосы, установленные по всему сектору на первом этапе, выводятся из эксплуатации из-за высокой стоимости, утверждает Теобальд.

В то время как правительство надеется решить эту проблему — оно нацелено на паритет затрат между газовыми котлами и тепловыми насосами к 2030 году — арендодателям явно нужно подождать, пока это не будет достигнуто, прежде чем обременять жильцов лишними затратами.

Просветительская часть

Существует также озабоченность по поводу опыта пользователей. Возможно, появится более высокотемпературные технологии, ведь современные модели выделяют тепло окружающей среды, а не создают поток тепла, к которому люди привыкли от своих газовых радиаторов. По словам Сери Теобальда, следует также учитывать интересы клиентов, иначе они в конечном итоге будет отапливать свои дома маленькими электрическими обогревателями, а это стоит огромных денег.

Профессор Паула Кэрролл из дублинского Университета, опубликовавшая несколько статей о тепловых насосах, говорит, что образование будет иметь решающее значение. По ее мнению, люди привыкли включать отопление и почти мгновенно получать от него тепло. Тепловому насосу для этого требуется просто чуть больше времени. Благодаря пилотным проектам люди начнут к этому привыкать, и как только они адаптируются, то предпочтут тепловые насосы в долгосрочной перспективе.

Кармен Мьюир, помощник директора в компании Magenta Living, считает, что появление высокотемпературных технологий может иметь здесь решающее значение. По ее мнению, если потребителям, привыкшим к 25 градусам, говорить, что они получат только 18, то это будет сложный разговор. Если технологии смогут достичь более высоких температур, это сделает их гораздо более жизнеспособными и экономически выгодными.

Действительно ли модели с более высокой температурой избавят от необходимости в теплоизоляции? Профессор Кэрролл объясняет, что если вы генерируете более высокие температуры, вам потребуется больше энергии для этого. По ее аналогии, запуск теплового насоса в доме с плохой теплоизоляцией похож на работу холодильника с открытой дверцей. Это важно не только из-за стоимости, но и из-за общего спроса на электроэнергию.

В будущем с нулевым уровнем выбросов электросеть будет полностью питаться за счет возобновляемых источников энергии. Тогда будет возможность производить такое количество энергии, особенно с учетом того, что сеть берет на себя нагрузку транспортной системы и создание водородного топлива. Однако она добавляет, что, учитывая стоимость, сроки и сбои, связанные с модернизацией, в некоторых домах можно использовать более высокотемпературные тепловые насосы.

Попытаться выполнить все планы по модернизации это невероятно огромная работа, и нужно спросить, кто будет за нее платить. Многие домовладельцы не смогут сделать это сами, утверждает профессор Кэрролл. Если взять, например, пожилую пару, возможно, они могут съехать на время, пока эти работы будут проведены. Возможно, в некоторых домах придется использовать высокотемпературную технологию без теплоизоляции. Поэтому сначала нужно найти баланс, а затем приступать к развертыванию.

Фактор доступности остается основной проблемой арендодателей. Кармен Мьюир думает, что если правительство не вмешается и не установит ограничения на цены на топливо, то домовладельцы не смогут отказаться от утепления зданий, поскольку им придется удерживать внутреннее тепло дома.

Но растущие цены на газ могут изменить это. Ричард Лупо, управляющий директор консалтинговой компании Shift, считает, что в современной технологии тепловых насосов есть место для улучшения «коэффициента производительности» — количества вырабатываемого тепла на количество потребляемой энергии. Следует улучшить этот показатель, и она станет дешевле в эксплуатации. В настоящее время, если заменить газовый котел на тепловой насос, это будет стоить дороже. Но, по его мнению, если выжать немного больше КПД из технологии, а цены на газ при этом останутся высокими, то существует сценарий, при котором можно внедрить ее в подавляющее большинство домов.

Нужно действовать проворнее

Существует также вопрос о цепочках поставок. В настоящее время рынок настроен на предоставление и обслуживание газовых котлов, и арендодатели могут менять котлы только по мере движения этого рынка. Как утверждает Сери Теобальд, очень сложно найти компетентных подрядчиков, найти запчасти и доставить их в страну. Здесь возникают значительно переплаты по сравнению с газовыми котлами. Если брать во внимание имеющиеся рабочие кадры, то большинство нуждается в переподготовке.

Это может быстро измениться. Согласно действующим правилам, с 2025 года в новостройках потребуется альтернативный источник тепла. Это начнет создавать спрос, который создает предложение. По мнению Кармен Мьюир, такие компании, как Worcester и Valliant (производители котлов), просто так не сдадутся. Они будут следить за развитием событий и наращивать свой потенциал.

Дальнейшее исследование Energy Systems Catapult выявило четыре области, в которых существует особый пробел в возможностях решения проблемы обезуглероживания. Это оценка собственности, консультации и обслуживание клиентов, установка низкоуглеродного отопления и интеграция технологий. Но для дальновидных планов правительства это должно представлять возможность. По мнению Джеральдин Ньютон-Кросс, коммерческого директора этой организации, ни один другой сектор экономики не имеет такого потенциала для быстрого достижения нулевого уровня выбросов и создания большого количества высококвалифицированных рабочих мест, как обезуглероживание жилого фонда.

Возможно, решение заключается в том, что арендодатели должны совместить установку теплоизоляции и тепловых насосов? Джошуа Эмден, научный сотрудник аналитического центра Института исследований государственной политики и автор двух отчетов о тепловых насосах в жилых помещениях, поддерживает этот подход. По его мнению, следует перейти к установке обоих технологий одновременно.

Если в будущем владельцы жилья не хотят услышать, что тепловые насосы не совсем совместимы с предпринятыми ими ранее мерами по повышению энергоэффективности. Это не всегда просто тепловой насос, это может быть изменение размеров радиаторов и, учитывая, что модернизация является относительно разрушительной деятельностью, выполнение то и другое одновременно имеет смысл. Учитывая, что модернизация является своего рода разрушительной деятельностью, имеет смысл делать и то, и другое одновременно.

Существует также вероятность того, что другие технологии могут догнать тепловые насосы или даже обогнать их. Чаще всего упоминается замена природного газа водородом. Эта технология сейчас активно тестируется. Но она сталкивается с серьезными препятствиями. Существуют ограничения на количество водорода, которое мы можем производить без простого сжигания ископаемого топлива. Кроме того, будет повышенный спрос со стороны таких секторов, как сталелитейное производство и судоходство, где жизнеспособных альтернатив меньше.

Но даже это не отменяет потребность в тепловых насосах. По оценкам Комитета по изменению климата, даже с учетом водорода в качестве основного топлива для отопления к 2050 году Великобритании потребуется 13 млн тепловых насосов.

Существуют и другие технологии: Barratt Homes разработала новаторские инфракрасные панели обогрева «Z House» с нулевым выбросом углерода. Но ожидание того, что зарождающиеся технологии изменят правила игры, всегда рискованно. Всегда заманчиво думать, что будет какой-то технологический прорыв, который решит проблему. Но вы не можете быть уверены в том, что они через несколько лет не столкнутся с каким-то коммерческим препятствием и никогда не выйдут на рынок. Тепловые насосы – это технология, которая уже создана и проверена. Они работают, и это делает их лучшим вариантом на данный момент.

В целом, то, чему нас научили недавние события,  это необходимость быть более проворными. Многие арендодатели составляли планы около года назад, когда газ был намного дешевле, тепловые насосы не могли соответствовать температуре газовых котлов, и многие считали их неподходящими для обогрева жилья. В течение месяца все эти три вещи изменились. В ближайшие годы все больше изменений будут происходить стремительно. Те, кто способен быстро адаптироваться, добьется наибольших результатов.