ІНТЕГРАЦІЯ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ В МОДУЛЬНІ СИСТЕМИ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ: ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ТА ЕКОЛОГІЧНІ ПЕРЕВАГИ

Анотація

У статті розглянуто концепцію інтеграції відновлюваних джерел енергії (сонячних теплових колекторів і теплових насосів) у структуру модульних систем децентралізованого теплопостачання на основі газотурбінних когенераційних установок. Актуальність роботи зумовлена необхідністю декарбонізації застарілих централізованих систем із тепловими втратами 25–35 % і потребою в надійних модульних рішеннях в умовах воєнних викликів для критичної інфраструктури. Розроблено гібридну архітектуру «Тепловий насос + Когенерація + Сонячне поле» із чотирирежимним принципом управління та сезонним баком-акумулятором ємністю 2500 м³. Наведено математичну модель теплового балансу вузла, розрахунок реального COP теплового насоса та ефективності колекторного поля відповідно до стандарту EN ISO 9806. Для кліматичних умов Харкова виконано детальний розрахунок теплової продуктивності поля сонячних колекторів площею 500 м²: річний тепловий вихід складає 338 МВт·год. Визначено частку покриття навантаження від ВДЕ fВДЕ = 86,0 % і показник збереження палива fsave = 75,7 %. Порівняно і проаналізовано п'ять конфігурацій модульних систем за техніко-економічними та екологічними показниками. Виконано економічний аналіз на 25-річному горизонті з використанням методу нівельованої вартості тепла (LCOH): NPV = +6 818 тис. USD (без грантів), IRR = 14,6 %, дисконтований термін окупності — 12 років (шість років за грантового покриття 50 % CAPEX від EU4Energy або ЄБРР). Оцінено екологічний ефект: скорочення викидів CO₂ на 248,725 т/р. (−68,04 % порівняно з базовим газовим опаленням), що за ціни вуглецевої квоти ETS EU 65 EUR/т еквівалентно ~17,5 тис. USD/р. потенційного вуглецевого доходу. Показано відповідність системи вимогам Директиви ЄС RED III і Національного плану енергетики та клімату України.