Velká tepelná čerpadla budou v české energetice hrát zásadní roli

Ambice, které dnes EU vkládá do tepelných čerpadel jsou obrovské. Tlak na efektivnější využívání energie, snižování emisí CO2 a snaha o urychlenou náhradu zemního plynu má jedno synonymum – tepelná čerpadla.

V ČR se téměř 30 % z celkové energie spotřebuje pro vytápění objektů, přičemž výroba tepla je dnes dominantně založena na uhlí a zemním plynu.

Strategie Green Deal, Fit for 55 či nově REPowerEU tvarují trh směrem ke zvyšování energetické bezpečnosti EU a udržitelnosti výroby energie. Velká tepelná čerpadla se tak díky svému principu dostávají do centra zájmu a navíc přidávají jednu zásadní funkcionalitu – zajištění flexibility distribuční soustavy vedoucí ke snížení nákladů na regulační energii. Vzniká tak poměrně jednoznačná preference rozvoje tohoto segmentu napříč EU, na což reagují v podstatě všichni výrobci masivními investicemi (v součtu přes 3 mld. EUR) do rozšíření výrobních kapacit a podporu vědy a výzkumu v této oblasti.

Tepelných čerpadel v teplárenství se poměrně často využívá pro využití tepla z chlazení směsi motorů kogeneračních jednotek, samostatné jednotky pracující jako základní či flexibilní zdroj výroby tepla se však v ČR prakticky nevyskytují.

Přestože rezidenční jednotky jsou v ČR dlouhodobě etablované, průmyslové stroje o výkonu nad 100 kW u nás přes ohromný potenciál nemají prakticky žádnou tradici. To je způsobeno zejména faktem, že zemní plyn a ostatní paliva pro výrobu tepla byly historicky natolik levné, že nedávalo smysl investovat do sice ekologické, ale nákladné technologie. To se však rychle mění. V současnosti se odhaduje, že polovina stávající výroby v teplárenských soustavách je racionálně nahraditelná velkými tepelnými čerpadly se součtovým výkonem až 4GW. ČEPS ve svých prognózách predikuje spotřebu el. energie pro tepelná čerpadla v roce 2050 na úrovni 10 TWh.

Významný potenciál odpadního tepla v České republice mají překvapivě existující čistírny odpadních vod. Na výstupu z ČOV je totiž relativně konstantní teplota v průběhu celého roku a v zimních měsících, kdy je poptávka po teple nejvyšší jsou standardně teploty 12-15°C. V kombinaci s velkým průtokem se jedná o vydatný, celoroční a lokálně dostupný zdroj energie, kterým disponuje v podstatě každá obec či město v ČR. Pro ilustraci potenciálu se lze podívat na připravovaný projekt na ÚČOV Praha, který může dosahovat výkonu až 150 MW a pokrýt tak přes 25% spotřeby tepla hlavního města.

Ve Vídni již obdobný projekt realizují, ve dvou etapách se předpokládá instalace 110 MW tepelných čerpadel na místní ČOV. Tento projekt má jednu zvláštnost – elektřinu pro pohon tepelných čerpadel získá Wien Energie přímo z nedaleké vodní elektrárny umístěné na Dunaji a bude se tak jednat o 100 % bezemisní výrobu tepla. Obdobné projekty ohlásily ale i další města v sousedních zemích, například Hamburg, Mannheim, Berlín či polský Krakow.

Dánsko, které je považováno za vzor rozvoje nízkoemisní výroby tepla s významným zastoupením centralizovaného vytápění (podíl cca 65 % vs. 40 % v ČR) jsou ještě o několik kroků dále. Díky změně legislativy, která ukládá za povinnost využít odpadní teplo z energetických procesů a současně daňově zvýhodňuje výrobce tepla, kteří odpadní teplo cíleně využívají nastal boom rozvoje této technologie. Cílem dánské vlády je instalovat každý rok až do roku 2028 přibližně 500MW nových zdrojů na bázi tepelných čerpadel s cílem dekarbonizace tepelného gridu, ale zejména již zmíněné zvýšení flexibility distribuční soustavy.

V EU má být do roku 2030 realizováno 60 milionů tepelných čerpadel a zastavení prodeje zdrojů na fosilní paliva (zejména zemní plyn) je plánováno na rok 2029, v některých státech ještě dříve. Jedná se tedy v podstatě o exponenciální nárůst a v zásadě o náhradu plynové základny určené pro vytápění. Pro zajištění podpory této moderní technologie Evropská komise nedávno schválila Německu investiční a provozní podporu ve výši 3 mld. EUR pro tzv. nízkoenergetické teplárenské soustavy a díky této podpoře má být v 10letém horizontu realizováno zhruba 680 MW instalovaného výkonu v tepelných čerpadlech ročně, často v kombinaci se sezónní akumulací a tzv. solar thermal.

Předpokládaný rozvoj technologie tepelných čerpadel v EU. Zdroj: Delta-EE

Dalším, neméně významným spotřebitelem tepla je průmysl. Vysoko-teplotní tepelná čerpadla, která budou uvedena na trh v blízké budoucnosti umožní zvýšit výstupní teplotu až 200 °C, což otevírá významný prostor pro dekarbonizaci mnoha průmyslových procesů, například v papírnách, pivovarech, mlékárnách, při výrobě masa a dalších.

„Segment tepelných čerpadel je dnes na stejné startovní pozici jako fotovoltaika před deseti lety. Je nutné odstranit legislativní bariéry pro city-scale tepelná čerpadla a zajistit vhodné metody financování pro tyto projekty.“ Odile Renaud-Basso (prezidentka Evropské banky pro obnovu a rozvoj EBRD):

Stojí před námi mnoho nesnadných úkolů, ČR si však nemůže dovolit nechat ujet vlak v tomto segmentu jako se to stalo v případě fotovoltaiky. Naše konkurenceschopnost je do značné míry poplatná cenově dostupné energii a tyto lokální projekty mohou celkové bilanci významně pomoci. Výhodou naší země je fakt, že centralizované teplárenské soustavy jsou u nás solidně rozšířené a investice do navazující infrastruktury, stejně jako časový horizont realizace nemusí představovat zásadní překážku v rozvoji této slibné technologie.

Velká tepelná čerpadla současně představují klíčový prvek výroby tepla v rámci komunitní energetiky.

Pokud Vás tento nově vznikající segment s mnohamiliardovým potenciálem zajímá do větší hloubky, srdečně bychom Vás rádi pozvali na mezinárodní konferenci, která bude jako jediná v ČR plně věnována průmyslovým jednotkám a jejich aplikaci. Na akci získáte unikátní vhled do komplexní problematiky velkých tepelných čerpadel díky renomovaným zahraničním řečníkům (např. prezident EHPA) a těšit se můžete také na prezentace nejvýznamnějších běžících projektů nejen z EU, ale i z Prahy či Vídně.

Zdroj: PrumyslovaEkologie.cz