Σε έναν κόσμο που στρέφεται ολοένα και περισσότερο προς την αειφορία και την ενεργειακή απόδοση, τα συστήματα τηλεθέρμανσης αναδεικνύονται σε κεντρικό πυλώνα της σύγχρονης ενεργειακής υποδομής.
Γράφουν οι κ. Ε. Ζωγόπουλος και Χ. Μαμλιάγκας*
Η τηλεθέρμανση αποτελεί μια δοκιμασμένη και αποτελεσματική τεχνολογία για την παροχή θέρμανσης και ζεστού νερού χρήσης σε αστικές και βιομηχανικές περιοχές. Η κατανόηση των αρχών λειτουργίας, των πλεονεκτημάτων, των εφαρμογών και των μελλοντικών εξελίξεων της τηλεθέρμανσης είναι θεμελιώδους σημασίας για την ανάπτυξη βιώσιμων λύσεων θέρμανσης.
Θεωρητικό υπόβαθρο των συστημάτων τηλεθέρμανσης
Η τηλεθέρμανση (teleheating, district heating) είναι ένα σύστημα κεντρικής παραγωγής και διανομής θερμότητας σε πολλαπλούς καταναλωτές μέσω ενός δικτύου αγωγών. Η θερμότητα παράγεται σε μια κεντρική μονάδα που μπορεί να είναι ένα εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού, ΣΗΘ), μια μονάδα καύσης βιομάζας, ένας γεωθερμικός σταθμός, ή ακόμα και μια βιομηχανική εγκατάσταση από την απορριπτόμενη θερμότητα. Η τηλεθέρμανση μπορεί να συμβάλει στη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και στην εξοικονόμηση ενέργειας. Τα μέρη από τα οποία αποτελείται ένα σύστημα τηλεθέρμανσης είναι τα εξής:
- Κεντρική μονάδα παραγωγής θερμότητας: Εδώ παράγεται η θερμότητα. Οι σύγχρονες μονάδες επιδιώκουν υψηλή ενεργειακή απόδοση και συχνά χρησιμοποιούν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ή απορριπτόμενη θερμότητα από βιομηχανικές διεργασίες.
- Δίκτυο μεταφοράς και διανομής: Αποτελείται από ένα δίκτυο προμονωμένων αγωγών διαφόρων διατομών που μεταφέρουν το υπέρθερμο νερό (110°C – 130°C) από τη μονάδα παραγωγής στους καταναλωτές και το επιστρέφουν πίσω για επαναθέρμανση (60°C – 70°C). Η σωστή μόνωση είναι κρίσιμη για την ελαχιστοποίηση των θερμικών απωλειών.
- Σταθμοί μεταφοράς- ελέγχου: Βρίσκονται σε συγκεκριμένα σημεία και φροντίζουν για την ασφαλή μεταφορά του υπέρθερμου νερού και της θερμότητας από το κεντρικό δίκτυο στους μικρότερους αγωγούς εντός της πόλης.
- Εσωτερικό σύστημα ανταλλαγής θερμότητας: Αποτελείται από μια ολοκληρωμένη μονάδα η οποία διαθέτει πλακοειδή εναλλάκτη ανάλογης ισχύος, διασφαλίζοντας την απομόνωση των δύο δικτύων και μεταφέροντας τη θερμότητα από το υπέρθερμο νερό του δικτύου της πόλης στο θερμό νερό του συστήματος κεντρικής θέρμανσης του κτιρίου. Επίσης διαθέτει πληθώρα οργάνων και συσκευών για την ασφάλεια και τον έλεγχο της εγκατάστασης.
Το θερμικό μέσο (συνήθως είναι υπέρθερμο νερό) κυκλοφορεί σε ένα δίκτυο σωλήνων διαφορετικών διαμέτρων το οποίο είναι κλειστό κύκλωμα. Ανάλογα με τον τύπο του συστήματος και τις απαιτήσεις, η θερμοκρασία προσαγωγής κυμαίνεται από 110°C έως 130°C, με τα σύγχρονα συστήματα να κινούνται προς χαμηλότερες θερμοκρασίες για βελτιωμένη απόδοση και δυνατότητα ενσωμάτωσης ανανεώσιμων πηγών.
Τα βασικά πλεονεκτήματα της τηλεθέρμανσης είναι τα εξής:
- Ενεργειακή απόδοση: Η κεντρική παραγωγή θερμότητας επιτρέπει τη χρήση μεγάλων μονάδων υψηλής απόδοσης και την αξιοποίηση θερμότητας που διαφορετικά θα χανόταν.
- Περιβαλλοντικά οφέλη: Μείωση των εκπομπών ρύπων και αερίων του θερμοκηπίου, καθώς η καύση είναι συγκεντρωμένη και μπορεί να ελέγχεται καλύτερα, ενώ διευκολύνεται η χρήση ανανεώσιμων πηγών. Δεν υπάρχουν καμινάδες στα κτίρια, και αυτό είναι το ουσιαστικό όφελος της τηλεθέρμανσης. Επίσης αποφεύγονται οι απώλειες λόγω διαρροών στο κύκλωμα μεταφοράς – αποθήκευσης του καυσίμου (πετρελαίου).
- Οικονομικά οφέλη: Το ουσιαστικό όφελος είναι η μείωση του κόστους θέρμανσης για τους καταναλωτές, λόγω της κεντρικής παραγωγής θέρμανσης. Υπάρχει βέβαια ένα αντίτιμο το οποίο η δημόσια επιχείρηση έχει συμφωνήσει με το Δήμο, αλλά είναι πολύ μικρότερο από το αν κατανάλωναν τα ορυκτά καύσιμα οι κατοικίες. Δεν κατασκευάζονται καμινάδες, δεν υπάρχει εγκατάσταση και αποθήκευση πετρελαίου και δεν διατίθεται καυστήρας σε κάθε οικοδομή.
- Ασφάλεια και αξιοπιστία: Η κεντρική παραγωγή της ενέργειας και η κεντρική παρακολούθηση και συντήρηση έχουν ως αποτέλεσμα τη μείωση του κινδύνου ατυχημάτων που συνδέονται με ατομικές μονάδες θέρμανσης. Αποφεύγονται οι ετήσιες συντηρήσεις στον καυστήρα κάθε οικοδομής, όπως και ο έλεγχος στο δίκτυο του καυσίμου και στην αποθήκευσή του, καθώς και στις καμινάδες.
- Ευελιξία: Υπάρχει δυνατότητα ενσωμάτωσης διαφόρων πηγών ενέργειας, όπως είναι φυσικό αέριο, βιομάζα, γεωθερμία, ηλιακή ενέργεια και απορριπτόμενη θερμότητα (σε βιομηχανίες).
Εφαρμογές τηλεθέρμανσης στην Ελλάδα
Παρόλο που η τηλεθέρμανση είναι ευρέως διαδεδομένη σε χώρες της βόρειας και κεντρικής Ευρώπης, στην Ελλάδα η ανάπτυξή της είναι πιο περιορισμένη. Οι κυριότερες εφαρμογές στην Ελλάδα συνδέονται ιστορικά με τις λιγνιτικές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Ένα από τα πιο χαρακτηριστικά και μακροβιότερα παραδείγματα τηλεθέρμανσης στην Ελλάδα είναι το σύστημα της Πτολεμαΐδας. Εγκατεστημένο από το 1994, αξιοποιεί την απορριπτόμενη θερμότητα από τις λιγνιτικές μονάδες της ΔΕΗ (από τους ατμοηλεκτρικούς σταθμούς Καρδιάς και Πτολεμαΐδας).
Το σύστημα καλύπτει τις ανάγκες θέρμανσης της πόλης της Πτολεμαΐδας, καθώς και άλλων οικισμών της ευρύτερης περιοχής. Προσφέρει σημαντικά οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη στους κατοίκους, καθώς μειώνει την ανάγκη για ατομικές μονάδες θέρμανσης (με πετρέλαιο ή φυσικό αέριο) και τις αντίστοιχες εκπομπές ρύπων σε τοπικό επίπεδο. Η μετάβαση της περιοχής σε ένα πιο βιώσιμο ενεργειακό μοντέλο, με την απόσυρση των λιγνιτικών μονάδων, θα οδηγήσει στην αντικατάσταση του καυσίμου από λιγνίτη σε φυσικό αέριο (2026 – 2027).
Αντίστοιχο σύστημα τηλεθέρμανσης λειτουργεί και στην πόλη της Κοζάνης από το 1993, αξιοποιώντας επίσης την απορριπτόμενη θερμότητα από την ατμοηλεκτρική μονάδα Καρδιάς. Το σύστημα της Κοζάνης είναι από τα μεγαλύτερα στην Ελλάδα και έχει συμβάλει σημαντικά στη βελτίωση της ποιότητας ζωής και στην εξοικονόμηση ενέργειας για τους κατοίκους. Ήδη έχει γίνει η αλλαγή του καυσίμου από λιγνίτη σε φυσικό αέριο και συνεχίζεται κανονικά η τηλεθέρμανση στην περιοχή.
Στην πόλη των Σερρών λειτουργεί από το 2007 μεσαίου μεγέθους σύστημα τηλεθέρμανσης, αξιοποιώντας την εγκατάσταση συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ) της εταιρείας «Θέρμη Σερρών» με καύσιμο το φυσικό αέριο. Επίσης στο μεσαίου μεγέθους σύστημα τηλεθέρμανσης στο Αμύνταιο γίνεται χρήση βιομάζας.
Πέραν αυτών των μεγάλων και μεσαίων συστημάτων που αναφέρθηκαν, όπως και αυτού της Μεγαλόπολης, υπάρχουν μεμονωμένες εφαρμογές τηλεθέρμανσης σε μικρότερη κλίμακα, συχνά σε πανεπιστημιουπόλεις (ενδεικτικά στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης), σε νοσοκομεία ή σε βιομηχανικές ζώνες, όπου αξιοποιείται συμπαραγωγή ή υπολειπόμενη θερμότητα.
Οι δυνατότητες επέκτασης της τηλεθέρμανσης στην Ελλάδα είναι σημαντικές, ειδικά σε αστικά κέντρα με πυκνή δόμηση και σε περιοχές με διαθέσιμες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (γεωθερμία) ή βιομηχανική απορριπτόμενη θερμότητα.
Η ανάπτυξη έξυπνων δικτύων τηλεθέρμανσης, που ενσωματώνουν τεχνολογίες πληροφορικής και επικοινωνιών για βελτιστοποιημένη λειτουργία, αποτελεί επίσης έναν τομέα με σημαντικό ενδιαφέρον. Προοπτικές υπάρχουν πολλές όσον αφορά και το γεωθερμικό φορτίο που διαθέτει η χώρα μας, και θα μπορούσε να γίνει χρήση για τηλεθέρμανση έστω και σε τοπικό επίπεδο.
Επίσης η τηλεθέρμανση μπορεί να προκύψει και από τη λελογισμένη καύση σκουπιδιών, κατά το παράδειγμα της Βιέννης. Ανασταλτικοί παράγοντες μπορεί να είναι:
- Η έλλειψη ολοκληρωμένου εθνικού στρατηγικού σχεδιασμού που να εντοπίζει τις δυνητικές περιοχές εφαρμογής και να συνδέει τις ενεργειακές στρατηγικές.
- Το υψηλό αρχικό κόστος επένδυσης.
- Η γραφειοκρατία και οι αδειοδοτήσεις.
- Η έλλειψη ενημέρωσης.
- Η έλλειψη τεχνογνωσίας και κατάρτισης σε όλες τις φάσεις του έργου (σχεδιασμός, υλοποίηση, λειτουργία, συντήρηση).
Μελλοντικές εξελίξεις και προοπτικές
Το μέλλον της τηλεθέρμανσης στην Ελλάδα και παγκοσμίως συνδέεται άρρηκτα με την ενεργειακή μετάβαση και την απανθρακοποίηση. Οι κύριες τάσεις και προοπτικές είναι οι εξής:
- Ενσωμάτωση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Βασική προτεραιότητα είναι η στροφή από τα ορυκτά καύσιμα προς τη χρήση βιομάζας, γεωθερμίας, ηλιακής θερμικής ενέργειας (με μεγάλης κλίμακας συλλέκτες και εποχική αποθήκευση), καθώς και αντλιών θερμότητας που αντλούν ενέργεια από το περιβάλλον (π.χ. από λίμνες, ποτάμια ή λύματα).
- Συστήματα τηλεθέρμανσης 4ης και 5ης γενιάς. Τα συστήματα αυτά χαρακτηρίζονται από χαμηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας (έως 50-60°C ή και κάτω από 30°C για την 5η γενιά), γεγονός που βελτιώνει σημαντικά την ενεργειακή απόδοση, μειώνει τις απώλειες του δικτύου και επιτρέπει την ευκολότερη ενσωμάτωση χαμηλόβαθμων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και απορριπτόμενης θερμότητας. Τα συστήματα 5ης γενιάς μπορούν να λειτουργούν και ως συστήματα τηλεψύξης (district cooling).
- Έξυπνα δίκτυα τηλεθέρμανσης (Smart District Heating). Η εφαρμογή προηγμένων συστημάτων ελέγχου, αισθητήρων και τεχνολογιών πληροφορίας και επικοινωνιών, επιτρέπει την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο, την πρόβλεψη της ζήτησης, τη βελτιστοποίηση της παραγωγής και διανομής θερμότητας, καθώς και την ενσωμάτωση διαχείρισης της ζήτησης.
- Αποθήκευση θερμότητας. Η ανάπτυξη και εφαρμογή προηγμένων συστημάτων αποθήκευσης θερμότητας (π.χ. μεγάλες δεξαμενές θερμού νερού) είναι κρίσιμη για την εξισορρόπηση της προσφοράς και της ζήτησης, ειδικά όταν χρησιμοποιούνται ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όπως η ηλιακή.
- Ενεργειακή αναβάθμιση κτιρίων. Η μείωση της ενεργειακής ζήτησης των κτιρίων μέσω της βελτίωσης της μόνωσης και της χρήσης αποδοτικών συστημάτων θέρμανσης (όπως π.χ. η ενδοδαπέδια θέρμανση) καθιστά τα συστήματα τηλεθέρμανσης με χαμηλότερες θερμοκρασίες ακόμα πιο αποδοτικά.
Πολιτικές και κανονιστικό πλαίσιο
Η θέσπιση υποστηρικτικών πολιτικών, κινήτρων και ενός σαφούς κανονιστικού πλαισίου είναι απαραίτητη για την επιτάχυνση της ανάπτυξης της τηλεθέρμανσης στην Ελλάδα. Αυτό περιλαμβάνει την απλοποίηση των αδειοδοτήσεων, τη διασφάλιση δίκαιων τιμών και τη δημιουργία ενός σταθερού επενδυτικού περιβάλλοντος.
Τηλεθέρμανση και έξυπνα συστήματα
Πέρα από την κάλυψη των βασικών αναγκών θέρμανσης χώρων και ζεστού νερού χρήσης, τα σύγχρονα συστήματα τηλεθέρμανσης –και κυρίως, τα έξυπνα συστήματα τηλεθέρμανσης (Smart District Heating [SDH])– επεκτείνουν τις εφαρμογές τους σε πολλούς τομείς, συμβάλλοντας σε ένα πιο βιώσιμο και ενεργειακά αποδοτικό μέλλον. Τα σύγχρονα συστήματα τηλεθέρμανσης που ξεχωρίζουν είναι η τηλεψύξη (District Cooling), η θέρμανση θερμοκηπίων και αγροτικών εφαρμογών, οι βιομηχανικές διεργασίες και η απόψυξη οδοστρωμάτων και πεζοδρομίων (Snow Melting / De-icing).
Τα έξυπνα συστήματα τηλεθέρμανσης, με την ενσωμάτωση τεχνολογιών τεχνητής νοημοσύνης (ΑΙ), μηχανικής μάθησης (ML), Internet of Things (IoT) και Big Data, προσφέρουν προηγμένες λειτουργίες, όπως: πρόβλεψη ζήτησης θερμότητας / ψύξης (Demand Forecasting), βελτιστοποίηση λειτουργίας σε πραγματικό χρόνο (Real-time Optimization), ενεργή συμμετοχή καταναλωτών (Demand-Side Management [DSM]), ενσωμάτωση με έξυπνα δίκτυα ηλεκτρισμού (Smart Grids) και προγνωστική συντήρηση (Predictive Maintenance).
Αυτές οι πρόσθετες εφαρμογές αναδεικνύουν την πολυδιάστατη αξία της τηλεθέρμανσης και, ειδικότερα, την επαναστατική δυναμική των έξυπνων συστημάτων τηλεθέρμανσης στην οικοδόμηση βιώσιμων και ανθεκτικών ενεργειακών υποδομών. Παράλληλα αποδεικνύουν ότι η τηλεθέρμανση δεν είναι απλώς μια μέθοδος θέρμανσης, αλλά ένα ολοκληρωμένο ενεργειακό οικοσύστημα που μπορεί να συμβάλει καθοριστικά στην πράσινη μετάβαση.
Συμπεράσματα
Η τηλεθέρμανση αποτελεί μια τεχνολογικά ώριμη και περιβαλλοντικά φιλική λύση για την κάλυψη των αναγκών θέρμανσης. Στην Ελλάδα, παρά την περιορισμένη της εφαρμογή κυρίως στις περιοχές των παραδοσιακών λιγνιτικών περιοχών, οι αυξανόμενες ενεργειακές και περιβαλλοντικές προκλήσεις αναδεικνύουν την αναγκαιότητα για την ευρύτερη υιοθέτησή της.
Η μετάβαση σε συστήματα τηλεθέρμανσης 4ης και 5ης γενιάς, με την ενσωμάτωση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και έξυπνων τεχνολογιών, θα διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση ενός βιώσιμου και ανθεκτικού ενεργειακού μέλλοντος.
Ως μηχανολόγοι μηχανικοί, έχουμε την ευθύνη να συμβάλουμε στην προώθηση, στο σχεδιασμό και στην υλοποίηση αυτών των καινοτόμων λύσεων, διασφαλίζοντας την ενεργειακή ασφάλεια και την προστασία του περιβάλλοντος.
Ως εκπαιδευτικοί, οφείλουμε να ενημερώσουμε σωστά τους μαθητές μας και αυριανούς τεχνικούς πως η τηλεθέρμανση δεν «ακυρώνει» το επάγγελμά τους, καθώς, παρά την έλλειψη συστήματος λέβητα – καυστήρα – δεξαμενής – καμινάδας, το υπόλοιπο εσωτερικό σύστημα κεντρικής θέρμανσης υφίσταται κανονικά, με την προσθήκη της εσωτερικής μονάδας ανταλλαγής θερμότητας. Επιπλέον, ανοίγουν νέες θέσεις εργασίας για την κατασκευή αλλά και για έλεγχο και συντήρηση του εξωτερικού δικτύου τηλεθέρμανσης.
* Ο κ. Ευστάθιος Ζωγόπουλος είναι δρ. μηχανικός του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου και σύμβουλος εκπαίδευσης μηχανολόγων. Ο κ. Χριστόδουλος Μαμλιάγκας είναι μηχανολόγος μηχανικός με μεταπτυχιακό δίπλωμα ειδίκευσης (Master of Science [MSc]) και διευθυντής του 2ου Εργαστηριακού Κέντρου Αθηνών.
Μότο:
Η ανάπτυξη έξυπνων δικτύων τηλεθέρμανσης, που ενσωματώνουν τεχνολογίες πληροφορικής και επικοινωνιών , αποτελεί τομέα με σημαντικές προοπτικές
Η απλοποίηση των αδειοδοτήσεων, η διασφάλιση δίκαιων τιμών και το σταθερό επενδυτικό περιβάλλον αποτελούν απαραίτητες προϋποθέσεις για την ανάπτυξη της τηλεθέρμανσης στην Ελλάδα
Η τηλεθέρμανση δεν είναι απλώς μια μέθοδος θέρμανσης, αλλά ένα ολοκληρωμένο ενεργειακό οικοσύστημα που μπορεί να συμβάλει καθοριστικά στην πράσινη μετάβαση
