Ученые из Мадридского политехнического университета исследовали экологическую и социальную устойчивость систем централизованного теплоснабжения и охлаждения, работающих на возобновляемых источниках энергии. Для этого они протестировали системы на трех пилотных объектах в странах с разным климатом: Румынии, Швеции и Испании. Результаты оказались неоднозначными: несмотря на впечатляющее сокращение выбросов, были выявлены серьезные социальные проблемы.
Почти половина всей энергии, потребляемой в Европе, расходуется на отопление и охлаждение зданий. Около двух третей тепловой энергии по-прежнему вырабатывается за счёт газа, угля и других видов ископаемого топлива. Это не только приводит к высоким выбросам CO₂, но и делает национальные экономики зависимыми от импорта сырья. Европейский союз поставил цель сократить выбросы на 55% к 2030 году и достичь климатической нейтральности к 2050-м годам. В рамках этой стратегии системы централизованного теплоснабжения и охлаждения рассматриваются как ключевой инструмент: они позволяют интегрировать основные возобновляемые источники энергии и распределять полученную энергию по всему району.
Исследователи протестировали несколько систем в рамках европейского проекта WEDISTRICT на различных объектах в румынском Бухаресте, шведском Лулео и испанской Кордове.
В Бухаресте исследование проводилось в здании, расположенном на территории кампуса Политехнического университета Бухареста. Здание отапливалось газовым котлом мощностью 110 кВт, а горячая вода подавалась с помощью электрических водонагревателей, а охлаждение обеспечивалось кондиционерами. Исследователи заменили систему отопления на геотермальные тепловые насосы и солнечные батареи. Это позволило сократить выбросы углекислого газа на 67%, а замена угольных и газовых электростанций в национальной энергосистеме привела к отрицательному углеродному следу. Однако новые технологии требовали большего количества металлов и редких минералов, что увеличивало нагрузку на земельные ресурсы. Это означало, что для оборудования требовалось дополнительное пространство.
В Лулео в научном парке, где расположен исследовательский центр RISE, был реализован пилотный проект. Парк получал тепловую энергию от сети централизованного теплоснабжения, работающей на газах сталелитейного завода. В рамках проекта WEDISTRICT к системе был подключен центр обработки данных: его серверы были переведены на жидкостное охлаждение, а избыточное тепло направлялось в твердооксидные топливные элементы, работающие на биогазе. Эти устройства вырабатывали электроэнергию для центра обработки данных и тепло для сети централизованного теплоснабжения. Это позволило сократить выбросы почти вдвое, а с учётом замещённой энергии углеродный след стал отрицательным. В то же время увеличилось потребление воды и использование химикатов при производстве биогаза.
В Кордове на территории кампуса Рабаналес был реализован демонстрационный проект. До внедрения новых технологий некоторые здания отапливались с помощью тепловых насосов и газомазутного котла. В рамках проекта WEDISTRICT были установлены три типа солнечных концентраторов, биогазовый котёл с системой контроля выбросов, абсорбционные холодильники и модуль с воздушным охлаждением. Кроме того, были смонтированы резервуары для хранения тепла, чтобы система могла работать в пасмурные дни. В результате выбросы CO₂ сократились на 63 %, а потребление воды и ископаемого топлива уменьшилось. В то же время резко вырос спрос на металлы, а также площадь, необходимая для установки солнечных батарей и сопутствующей инфраструктуры.
Экологические преимущества интеграции возобновляемых источников энергии в централизованные системы отопления и охлаждения очевидны: всем трём проектам удалось значительно сократить выбросы углекислого газа. Однако возникли и другие проблемы, такие как повышенный спрос на редкие металлы, воду и землю. Другими словами, проблема не исчезла, а просто переместилась из одной части экосистемы в другую.
Социальные последствия также оказались противоречивыми. С одной стороны, во всех проектах наблюдался рост занятости. Кроме того, были устранены несчастные случаи на производстве. С другой стороны, заработная плата была ниже среднего показателя по стране, а на некоторых объектах трудоустройство людей с ограниченными возможностями стало невозможным.
В связи с этим исследователи подчёркивают, что эффективный энергетический переход возможен только в том случае, если технические инновации сопровождаются мерами по созданию рабочих мест с достойной оплатой труда, сохранению социальных льгот и вовлечению уязвимых групп населения.