Задача перехода: роль гибридных систем котлов и тепловых насосов

Как объединить декарбонизацию, эффективность и технологическую нейтральность в устойчивом и реалистичном энергетическом переходе, способном задействовать все доступные технологии? Система «здания-предприятия» остаётся одним из самых деликатных моментов на пути Европы к климатической нейтральности. Недавний пересмотр Директивы EPBD IV более чётко определил долгосрочные цели, но оставил без ответа важнейшие вопросы: от пропускной способности сетей до экономической и социальной устойчивости принимаемых мер.

В европейском контексте трансформация осуществляется по четырем осям, которые должны осуществляться скоординированно:

1. энергоэффективность ,
2. возобновляемые источники ,
3. декарбонизация ,
4. системная интеграция .

Здания, на долю которых приходится около 40% конечного потребления энергии в ЕС, представляют собой наиболее стратегически важный рычаг. Эффективность здесь означает оптимизацию спроса (сокращение отходов, совершенствование регулирования и управления) и повышение гибкости предложения (гибридные решения, интегрированные сети, цифровое управление). Технологии уже достаточно развиты – тепловые насосы, гибридные системы, солнечная тепловая энергия, цифровое управление – но переход не только технический, но и экономический и культурный, затрагивающий граждан, бизнес и учреждения, и должен решить проблему ценового дисбаланса между газом и электроэнергией, который по-прежнему влияет на принимаемые решения.

На этой основе была разработана дискуссия на конференции «Гибридные котельно-тепловые насосные системы для жилого, коммерческого и промышленного секторов: решения для декарбонизации и энергоэффективности в жилом и промышленном секторах» , которая состоялась в mcTER EXPO Verona 2025 .

В представленном сценарии энергоэффективность является основным рычагом для инициирования конкретной и устойчивой декарбонизации. Это наиболее сквозной и непосредственный компонент перехода, способный принести ощутимые выгоды даже без глубоких структурных преобразований. Как подчеркнул Ливио Де Сантоли , президент ATI и модератор мероприятия, « эффективность — единственный инструмент, который одновременно влияет на энергоснабжение и спрос, улучшая потребление и оптимизируя производство».

Но эффективность — это не только технологии: она также подразумевает осведомлённость и участие. Энергетические сообщества , модели совместного использования и цифровое управление потреблением — это новые инструменты для «справедливого», доступного и инклюзивного перехода. Однако Де Сантоли предупреждает: «Мы не можем рассматривать декарбонизацию как однонаправленный или идеологический процесс: нам нужны последовательность, реализм и разнообразие решений».

Отсюда и возникает принцип технологической нейтральности — краеугольный камень прагматичного и устойчивого подхода. Он подразумевает выход за рамки логики единственной «выигрышной» технологии и использование экосистемы взаимодополняющих решений:

Модель, которая адаптирует выбор к конкретному контексту — типу здания, профилям нагрузки, затратам на электроэнергию — и гибко балансирует электроэнергию и газ, возобновляемые источники энергии и виды топлива с низким уровнем выбросов.

«Только энергетическая система, способная интегрировать различные источники энергии и обеспечивать непрерывность поставок в критические моменты, может считаться по-настоящему устойчивой», — заключил Де Сантоли. Это видение прагматичной эффективности и технологической нейтральности было дополнено презентацией Assotermica, которая предложила дополнительную, более аналитическую интерпретацию, основанную на реальных данных о декарбонизации в Европе.

Стефано Казандрини , специалист по вопросам политики компании Assotermica , представил методологический элемент: необходимость системной декарбонизации , основанной на объективном анализе причин и следствий. Ссылаясь на принцип Парето, разработанный итальянским экономистом Вильфредо Парето, согласно которому 20% причин порождают 80% следствий, Казандрини подчеркнул, что европейская энергетическая политика часто фокусируется на незначительных эффектах, игнорируя структурные рычаги, которые действительно влияют на выбросы.

Одним из примеров является политика повышения эффективности зданий, которая, несмотря на свою стратегическую роль, иногда рассматривается как главная ось декарбонизации, в то время как ее фактическое влияние в глобальном масштабе остается ограниченным.

Но каков реальный вклад строительного сектора в глобальные выбросы CO₂? В глобальном масштабе на здания приходится около 6% от общего объема выбросов CO₂ по сравнению с

• 34% энергетического сектора,
• 24% отрасли,
• 22% AFOLU (сельское хозяйство, лесное хозяйство и другие виды землепользования),
• 15% транспорта.

Если говорить более подробно, то, по оценкам Международного энергетического агентства (МЭА) , в 2021 году около 8% эксплуатационных выбросов зданий было связано с прямым использованием ископаемого топлива, а еще 19% были связаны с потреблением электроэнергии .

Таким образом, газовое отопление отвечает примерно за 30% выбросов в строительном секторе (8%/(8%+19%)), но на электроэнергию, которая по-прежнему в основном производится из ископаемого топлива, приходится более чем вдвое больше. Сегодня, учитывая текущий европейский коэффициент энергоэффективности (PEF) (1,9), 1 кВт·ч электроэнергии в жилых домах по-прежнему генерирует примерно в 1,23 раза больше выбросов CO₂, чем газ, несмотря на рост доли возобновляемых источников энергии.

Это означает, что на отопление с помощью ископаемого топлива приходится всего 1,8% от общемирового объема (30% × 6%) — даже меньше, чем 8% выбросов, связанных с пищевыми отходами.

Сравнивая мировые выбросы парниковых газов, можно ясно увидеть относительный вес Европы в глобальном контексте. Как напомнил Казандрини, «Европейский союз обеспечивает примерно 5,8% мировых выбросов парниковых газов (3,11 млрд тонн CO₂ по сравнению с 53,8 млрд тонн в мире [PR3] ). Учитывая, что на отопление с помощью ископаемого топлива приходится около 1,8%, его общий вклад снижается до 0,1% от общемирового ». Он добавил: «Даже при полном отказе от использования ископаемого топлива в Европе сокращение глобальных выбросов составит всего 0,1%. Это не означает, что мы не должны действовать, но это должно быть сделано разумно, соразмерно и на основе имеющихся данных».

Это послание не умаляет необходимости перехода, а подтверждает его прагматичный и системный характер: нам нужна политика, способная максимизировать эффективность инвестиций, с упором на гибкие технологии , такие как гибридные системы , которые могут адаптироваться к энергетическим реалиям местных регионов и обеспечить по-настоящему устойчивую декарбонизацию.

Осознание реального бремени выбросов также влияет на стоимость декарбонизации . Достижение климатической нейтральности к 2050 году , по официальным оценкам Европейской комиссии, потребует более 30,6 триллиона евро в течение двадцати лет. Это обязательство подчёркивает сложность процесса и необходимость тщательного планирования того, куда и как инвестировать.

В этом контексте энергетическая инфраструктура также представляет собой важнейшую проблему. Европейская электросеть демонстрирует признаки насыщения и устаревания, а в Италии запас её мощности приближается к пределу: рост спроса на электроэнергию грозит выходом системы за пределы её безопасности.

По словам Казандрини, полная электрификация без реалистичного плана модернизации сети рискует лишь усугубить проблему, а не решить её. Поэтому переход не может опираться исключительно на электроэнергию: источники энергии должны быть сбалансированными , используя гибкость газа и взаимодополняемость технологий для сохранения устойчивости и безопасности поставок.

С этой точки зрения, гибридные системы котлов и тепловых насосов представляют собой быстрое и практичное решение для ускорения перехода без ущерба для стабильности сети. Согласно европейскому исследованию Guidehouse, их внедрение может снизить потребление электроэнергии до 54%, избежав необходимости удваивать пропускную способность сети.

Благодаря интеллектуальному управлению эти системы могут покрывать в среднем 85% потребностей в отоплении за счёт электроэнергии, оставляя лишь минимальную долю для газа, который легко заменить биометаном или другими экологичными газами. Прогнозы предполагают, что к 2050 году объём биометана может достичь 10 млрд м³/год, что составляет примерно треть текущего потребления в жилом секторе.

При скромном повышении эффективности фонда зданий на 15% к 2040 году теоретическая потребность снизится примерно до 25,5 млрд м³ газа , при этом биометан сможет покрыть 40% потребления.

В сценарии 100% гибридной системы потребуется всего 3,8 млрд м³ биометана или «зелёного» газа . В рамках, описанных Казандрини, эти станции могут ожидать декарбонизации даже до 2040 года, используя преимущества перехода на возобновляемые газы в котлах, воздухонагревателях или тепловых насосах с термическим приводом. Таким образом, гибридные системы зарекомендовали себя как «быстродействующее решение» : эффективное, масштабируемое и готовое к немедленному внедрению.

Помимо энергоэффективности, гибридные системы обладают практическими преимуществами, способствующими их широкому внедрению. Они не требуют серьёзного вмешательства в конструкцию здания, быстро устанавливаются и позволяют использовать менее мощные тепловые насосы , обходясь дешевле полностью электрических систем.

Они легко интегрируются в существующие системы без необходимости модификации терминалов, сохраняя комфорт традиционных радиаторов и минимальные технические пространства — важный аспект для итальянского жилищного фонда, где примерно в 70% домов используется газ, а более половины не имеют открытых площадок, подходящих для крупных объектов.

Эта техническая и социальная совместимость является одной из причин, по которым Международное энергетическое агентство (МЭА) считает гибриды настоящим средством перехода: технологией, способной сократить выбросы, облегчить сеть и способствовать общественному принятию декарбонизации, позволяя гражданам участвовать в изменениях без структурных или экономических потрясений.

Касандрини рекомендует отдавать предпочтение системам «заводского изготовления» , разработанным и сертифицированным одним производителем: интегрированные решения, которые гарантируют собственную совместимость, единую системную гарантию и упрощенное удаленное управление с проверенной и сертифицированной производительностью. «Единая система, единый менеджер, единая электроника: вот направление эффективного перехода», — подчеркнул он, подчеркнув, что интеграция и контроль сегодня являются ключом к объединению надежности, производительности и устойчивости.

Подлинное применение принципа технологической нейтральности означает воплощение критериев устойчивого развития в контекстуализированные проектные решения , позволяющие использовать наиболее эффективные технологии для каждого здания и профиля использования. Именно прагматичный подход, основанный на интеграции электрических, тепловых и цифровых решений, делает переход реалистичным и измеримым, а не идеологическим.

При реконструкции существующих зданий приоритетом является не полная замена, а адаптация решения к системе . Гибридные котлы и тепловые насосы отвечают этому требованию благодаря передовым электронным системам управления, которые автоматически оптимизируют распределение нагрузки с учетом климатических условий, стоимости энергии, доступных возобновляемых источников энергии и профилей использования.

Решение Unical ориентировано на управление: интеллектуальный контроллер автоматически выбирает электрический или тепловой режим, исходя из параметров экономичности и внешних климатических условий, в соответствии с приоритетами, установленными инженером-теплотехником. Результатом являются высокогибкие системы с интегрированным управлением контурами, накопительными баками и солнечными системами отопления, обеспечивающие комфорт и бесперебойность работы даже в зданиях с переменной нагрузкой.

Внедрение «бивалентных» гибридов в Conto Termico 3.0 расширяет возможные конфигурации, позволяя комбинировать генераторы даже разных производителей, при условии их интеграции в систему управления. Более того, если в «заводских» системах тепловой насос не может превышать половину мощности котла, то в бивалентных гибридах это ограничение снимается, что позволяет использовать тепловые насосы равной или большей мощности, при этом (конденсационный) котел выполняет функцию резервного.

В промышленных и логистических зданиях декарбонизация также подразумевает эффективное охлаждение, снижая потребление электроэнергии в часы пик. Двухступенчатая технология косвенного испарения (косвенное + прямое) охлаждает воздух сначала через чувствительный теплообменник, а затем через высокоэффективный испарительный блок, снижая температуру на выходе и поддерживая влажность в пределах комфорта.

Устанавливаемый в автономном режиме или в качестве гибридной предварительной обработки в составе установок по обработке воздуха, он позволяет облегчить или заменить компрессорные блоки, снижая нагрузку на сеть и гарантируя 100% подачу наружного воздуха.

Решение, предложенное Oxycom и внедренное в Италии компанией CleverClima, основано на модульном подходе, отличается сниженным энергопотреблением (потребление электроэнергии всего 4 кВт), более прочными и гигиеничными материалами (стандарт VDI 6022) и возможностью рекуперации тепла зимой. В дополнение к тепловым насосам эта технология снижает и стабилизирует потребность в охлаждении, улучшая энергетический баланс и эксплуатационную устойчивость рабочих помещений, а также обеспечивая значительную экономию энергии и сокращение выбросов _CO2 .

В секторе услуг и больниц декарбонизация достигается за счёт высокоэффективных тепловых насосов со встроенным цифровым управлением, как в гибридном , так и в автономном исполнении. В новых поколениях установок используются природные хладагенты, такие как пропан (R290), способные обеспечивать температуру подачи до 75°C и стабильную работу даже при температуре –25°C, что позволяет использовать их в широком спектре применений – от коллективного жилья до промышленности.

Технология полного инвертора обеспечивает максимальную сезонную эффективность (SCOP), балансируя спрос и расходы на электроэнергию. При среднем соотношении цены на электроэнергию и газ 2,8 тепловой насос с SCOP ≥ 2,8 более экономичен, чем традиционный котел; модели на пропане обычно достигают значения SCOP 3,4, что вполне конкурентоспособно.

Предложение Carrier распространяет эту логику на модульные системы мощностью до 1–1,5 МВт, подходящие для сложных зданий, таких как гостиницы, больницы или предприятия пищевой промышленности. Интегрированные с цифровым управлением и удалённым мониторингом, эти решения снижают потребление газа на 20–30%, улучшают управление тепловой нагрузкой и делают декарбонизацию измеримой, масштабируемой и безопасной.