Рынок тепловых насосов для жилого сектора в Италии

Итальянский рынок ТН в настоящее время является одним из самых важных в Европе. Он вырос с нуля за 10 лет до 180 000 единиц, проданных в 2017 году

Тепловые насосы (ТН) обладают множеством преимуществ по сравнению с конкурирующими технологиями, что делает их весьма привлекательными при выборе источника энергии. Например, с точки зрения эффективности использования энергии, коэффициент эффективности COP, который определяется как отношение количества энергии, поступающей к отопительным приборам, Qʜ, к количеству подводимой энергии от питающего источника, L, (электричество, топливо или первичная энергия), всегда больше единицы.

Максимальный теоретический COP, который может быть достигнут ТН, определяется теоретическим «циклом Карно», где эффективность связана только с температурой источника тепла T₀ и температурой теплоотвода T₁, как в уравнении:

COPк = Qʜ / L = Т₁ / (T₁- Т₀)

Фактическая COP всегда ниже, чем у COPк, из-за множества потерь (изоэнтропическая эффективность компрессора ниже 1, потери тепла, конечная разница температур между температурой источника и испарения, а также между температурой стока и конденсации, перегревом впускного компрессора и так далее).

С другой стороны, ТН могут гарантировать пользователю тепловую мощность, превышающую количество полученной первичной энергии, в отличие от конденсационных котлов, которые являются основной конкурирующей технологией в секторе отопления жилых помещений, даже если они являются наиболее технологически продвинутыми.

Даже если в качестве источника тепла используется воздух, когда разница между подаваемой тепловой энергией и используемой первичной энергией становится все меньше, при снижении температуры воздуха, COP остается больше единицы даже в самых неблагоприятных климатических условиях.

Для оценки сезонных характеристик ТН используются другие показатели, чтобы учесть ввод климатических данных и эффективное потребление электроэнергии вспомогательными устройствами. В частности, записанными в европейском нормативе EN 14825.

Благодаря своеобразному принципу работы, ТН может передавать энергию от источников возобновляемой энергии (геотермальной, аэротермальной и гидротермальной) к отопительному прибору.

Воздушные тепловые насосы (ASHP), представленные на рынке в последние годы, позволили Италии достичь и преодолеть уже в 2014 году границу, запланированную на 2020 год PAN (Национальный план действий по возобновляемым источникам энергии), связанную с долей энергии из возобновляемых источников в энергетическом балансе страны.

Жилой итальянский рынок ТН

В настоящее время на итальянском рынке жилых помещений преобладают реверсивные тепловые насосы с воздушным источником энергии (ASHP), которые в основном используются для охлаждения летом.

Однако итальянский климат, особенно в центрально-южных районах, может позволить использовать ASHP в качестве уникальной системы, предназначенной как для отопления помещений, так и для производства горячей воды (ГВС). Эта возможность может быть еще более существенной, если будет завершено технологическое развитие гибридных ТН, то есть сочетание систем с солнечными элементами и низкотемпературных ASHP.

Что касается обогрева помещений с помощью ТН, необходимо уточнить методы учета возобновляемой энергии, получаемой с помощью реверсивных тепловых насосов. В Италии применяется методология для отражения ТН в национальной статистической системе энергетики, она обозначена в министерском указе DM 14.01.2012 и VIII Техническом приложении.

Оценка достижений национальных целей с точки зрения доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для отопления и охлаждения при конечных энергозатратах соответствует нормативным требованиям, отраженных в Указе 28/2011 о принятии директивы ЕС 2009/28/CE поощрения использования энергии из возобновляемых источников.

Приложение VIII основано на техническом исследовании итальянского рынка, которое считается репрезентативным для Средиземноморья, а также на мнении экспертов. Количество воздухо-воздушных единиц, в случае с Италией, предназначенных только для охлаждения, определено быть не может. И для национальной статистики вклада ВИЭ долю реверсивных тепловых насосов воздух-воздух мощностью ниже 17 кВт определили как 9%.

Этот же принцип выражен в Решении ЕС 2013/114, где отмечается, что реверсивные тепловые системы в теплых и в некоторой степени средних климатических условиях часто устанавливаются с целью охлаждения внутренней среды, хотя они также используются и для отопления зимой.

Поскольку потребность в охлаждении летом выше, чем в отоплении зимой, номинальная мощность отражает потребность в охлаждении, а не в отоплении. Это означает, что статистика установленной мощности не отражает мощность, используемую для целей отопления.

Таким образом, для теплого климата применяется консервативное сокращение до 10% в пересчете на годовой эквивалент рабочих часов теплового насоса ЧТН, которые являются предполагаемым годовым количеством часов, которое ТН должен обеспечивать теплом при номинальной мощности.

Вышеописанные статистические методологии отражают статистику продаж ТН. Например, Европейская ассоциация тепловых насосов (EHPA), которая представляет большую часть европейской отрасли ТН, следует директиве ЕС.

Поэтому её данные о продажах могли значительно отличаться от других источников, которые включают все оборудование, сопоставимое каким-либо образом с ТН, независимо от их основного использования (режим охлаждения, режим резервного отопления, в качестве единственного источника отопления и так далее).

В связи с этим было проведено сравнение данных EHPA и EurObserv'ER (европейский проект мониторинга, который измеряет прогресс, достигнутый возобновляемыми источниками энергии во многих секторах ЕС), с поправкой 9,5%, применяемой к доле ASHP. Между двумя источниками было получено практически полное соответствие, поэтому данные EHPA будут приниматься и в будущем.

В европейском контексте итальянский рынок ТН является одним из крупнейших - за последние 10 лет он всегда был вторым с долей от 13 до 18%. Стоит отметить, что, как и ожидалось, рынок в Италии в основном состоит из реверсивных тепловых насосов с воздушным источником тепла.

За последние 10 лет в Италии среднегодовой объем продаж ТН составил около 130 000, а пик за последние 2 года - около 180 000 единиц. В 2015 и 2016 годах общий объем продаж увеличился на 23 и 46% соответственно по сравнению с предыдущим годом.

Введение в 2014 году специального тарифа, предназначенного для бытовых потребителей, использующих ТН в качестве основной системы отопления, а также других механизмов стимулирования, оживило рынок, хотя в настоящее время такой тариф не применяется к новым единицам оборудования.

Еще одна причина увеличения этих лет связана с погодными условиями последних летних сезонов. Что касается первичного источника энергии, воздух покрывает почти весь рынок с долей около 97%, за ним следует земля с почти 3% и незначительный вклад приходится на воду.

Среди ТН, называемых реверсивными и имеющих иную схему, большинство относятся к типу воздух/вода, то есть с воздухом в качестве источника энергии и водой в качестве теплоносителя в отопительных приборах. Их объемы продаж почти утроились за последние 10 лет, приблизившись к 33 000 в 2017 году со среднегодовым приростом более чем на 27% в период с 2014 по 2017 год.

В любом случае, в настоящее время они охватывают долю рынка, сопоставимую с четвертью воздухо-воздушных установок. Наряду с расходами такая низкая доля в мировых продажах ТН «воздух/вода» может быть связана также с практической невозможностью модернизации системы отопления помещений без замены радиаторов, которые составляют более 90% современного бытового оборудования в домашних хозяйствах.

Позитивную тенденцию обретают гибридные системы, объединяющие ТН с газовым котлом, подключенные к традиционной системе отопления и способные обеспечить наилучшую производительность, связанную с климатическими условиями.

Несмотря на то, что это новейшая технология, а ее расширенное использование является многообещающим, поскольку объем продаж в 2017 году удвоился по сравнению с 2015 годом. В остальных случаях производство горячей воды с помощью ТН все еще остается малоиспользуемой технологией, предположительно по соображениям стоимости.

В настоящее время использование ТН для производства горячей воды может стоить в восемь раз дороже, чем использование традиционного электрического котла, в зависимости от размера и особенностей.

Наконец, рынок геотермальных ТН за последние 10 лет практически не изменился, а среднегодовые продажи оказались ниже 1000 единиц, хотя Италия входит в первую десятку стран мира по использованию геотермального тепла в электроэнергетике и является одной из первых в ЕС по прямому потреблению тепла из геотермальных источников.

Итальянский рынок ТН в настоящее время является одним из самых важных в Европе. Он вырос с нуля за 10 лет до 180 000 единиц, проданных в 2017 году. Потенциально можно ожидать дальнейшего расширения рынка, так как индекс проникновения значительно ниже, чем у стран с более высокими показателями.

После нескольких лет относительно стабильных объемов продаж на итальянском рынке ТН в последнее время наблюдается хороший ежегодный рост на 23 и 46% в 2015 и 2016 годах соответственно.

Ведущим сектором по-прежнему остается воздушно-воздушное реверсивное применение в быту, поскольку исторически оно завоевало популярность в качестве летних холодильных машин, особенно в условиях теплых климатических условий Италии.

Источник: Маурицио Пьеве, Раньеро Тринкьери, Рынок тепловых насосов в Италии: углубленное экономическое исследование о причинах все еще невыраженного потенциала, Чистая энергия, Том 3, Выпуск 2, июнь 2019 года, страницы 126–143, https://doi.org/10.1093/ce/zkz002