地域暖房
シュピッテラウ焼却工場は、オーストリア・ウィーンで地域暖房を提供しているいくつかの工場のうちの 1 つです。
地域暖房の仕組みを示すアニメーション画像

地域暖房（ヒートネットワークとも呼ばれる）は、集中した場所で発生した熱を断熱パイプシステムを通じて住宅や商業施設の暖房や給湯などの暖房に供給するシステムです。熱は化石燃料やバイオマスを燃焼させるコジェネレーションプラントから得られることが多いですが、熱専用ボイラーステーション、地熱暖房、ヒートポンプ、セントラルソーラーヒーティング、工場や原子力発電所からの廃熱も利用されています。地域暖房プラントは、局所的なボイラーよりも効率が高く、汚染制御に優れています。ある調査によると、熱電併給による地域暖房（CHPDH）は炭素排出量を削減する最も安価な方法であり、すべての化石燃料発電所の中で最も炭素フットプリントが低い方法の1つです。[ 1 ]

地域暖房は、プロジェクト・ドローダウンの地球温暖化に対する100の解決策の中で27位にランクされています。[ 2 ] [ 3 ]

歴史

地域暖房の起源は、古代の温水浴場や温室に遡り、今日ではおそらくローマ帝国で最もよく知られています。フランスのショード＝エーグにある温水供給システムは、一般的に最初の本格的な地域暖房システムと考えられています。このシステムは地熱エネルギーを利用して約30戸の住宅に暖房を提供し、14世紀に稼働を開始しました。[ 4 ]

アナポリスのアメリカ海軍兵学校は1853年に蒸気による地域暖房サービスを開始しました。MITは1916年にマサチューセッツ州ケンブリッジに移転し、石炭火力蒸気による地域暖房を開始しました。[ 5 ] [ 6 ]

これらや他の数多くのシステムは数世紀にわたって運用されてきましたが、最初の商業的に成功した地域暖房システムは、現代の地域暖房の創始者と考えられているアメリカの水力技術者バードシル・ホリーによって 1877 年にニューヨーク州ロックポートで開始されました。

地域暖房の世代

従来の地域暖房システムの4つの異なる世代とそのエネルギー源（第5世代の冷暖房システムは除く）

一般的に、現代の地域暖房システムはすべて需要主導型です。つまり、熱供給業者は消費者の需要に反応し、十分な温度と水圧を確保して、利用者に要求された熱を供給します。各世代には、以前の世代とは異なる明確な特徴があります。各世代の特徴は、既存の地域暖房システムの発展状況を示す指標として利用できます。

第一世代

第一世代は石炭を燃料とする蒸気ベースのシステムで、1880年代に米国で初めて導入され、ヨーロッパの一部の国でも普及しました。1930年代までは最先端技術でした。これらのシステムは、非常に高温の蒸気をコンクリート製のダクトを通して送るため、効率性、信頼性、安全性があまり高くありませんでした。現在では、この世代は技術的に時代遅れとなっています。しかし、ニューヨークやパリなどでは、これらのシステムの一部が現在も使用されています。また、当初建設された他のシステムは、その後改良されています。[ 7 ]

第二世代

第2世代は1930年代に開発され、1970年代まで建設されました。石炭と石油を燃料とし、熱媒体として加圧された温水を介してエネルギーを供給しました。供給温度は通常100℃を超え、コンクリートダクト内の水道管（主に現場で組み立て）と重機が使用されました。これらのシステムの主な理由は、熱電併給発電設備の利用による一次エネルギーの節約でした。この世代のシステムは他の国でも使用されていましたが、第二次世界大戦後に東ヨーロッパのいくつかの国で建設されたソビエト式の地域暖房システムが典型的でした。[ 7 ]

第三世代

1970年代には第3世代が開発され、その後、世界中のほとんどのシステムで利用されました。この世代は、地域暖房機器メーカーの多くがスカンジナビアに拠点を置いていることから、「スカンジナビア地域暖房技術」とも呼ばれています。第3世代では、プレファブリケーションの断熱パイプが地中に直接埋設され、通常100℃以下の低温で動作します。これらのシステム構築の主な動機は、 2度の石油危機による石油供給の途絶後、エネルギー効率の向上による供給の安定性を確保することでした。そのため、これらのシステムでは、石油よりも石炭、バイオマス、廃棄物がエネルギー源として利用されることが一般的でした。一部のシステムでは、地熱エネルギーや太陽エネルギーもエネルギーミックスに利用されています。[ 7 ]例えば、パリでは1970年代から、地表から1～2km下にある55～70℃の地熱源からの地熱暖房を家庭用暖房に利用しています。[ 8 ]特に旧東側諸国では原子力エネルギーが地域暖房に利用されており[ 9 ] [ 10 ]、中国でも新しいシステムが設置され続けています。[ 11 ]原子力地域暖房の熱源は、事実上すべて原子炉の廃熱ですが、専用の暖房原子炉を建設したり、使用済み燃料プールの廃熱を再利用したりする提案も出されています[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

第4世代

現在、第4世代が開発されており[ 7 ] 、デンマークではすでに第4世代への移行が進行中です。[ 15 ]第4世代は、気候変動に対処し、電力システムに高い柔軟性を提供することで、変動性のある再生可能エネルギーを地域暖房に高い割合で統合するように設計されています。[ 7 ]

Lundらによるレビュー[ 7 ]によれば、これらのシステムには以下の能力が求められる。

  1. 「既存の建物、エネルギー改修された既存の建物、および新しい低エネルギー建物に、空間暖房および家庭用給湯（DHW）用の低温地域暖房を供給する機能。」
  2. 「低いグリッド損失でネットワークに熱を分配する能力。」
  3. 「低温熱源からの熱をリサイクルし、太陽熱や地熱などの再生可能熱源を統合する能力。」
  4. 「第 4 世代の地域冷房システムの統合部分を含む、スマート エネルギー システム (つまり、統合スマート電気、ガス、流体、熱グリッド) の統合部分となる能力。」
  5. 「将来の持続可能なエネルギーシステムへの移行に関連する運用および戦略的投資に関して、適切な計画、コスト、動機付けの構造を確保する能力」

以前の世代と比較して、システムのエネルギー効率を高めるために温度レベルが下げられ、供給側の温度は 70 °C 以下になっています。潜在的な熱源としては、産業廃熱、廃棄物を燃焼する CHP プラント、バイオマス発電所、地熱および太陽熱エネルギー (セントラル太陽熱暖房)、大規模ヒートポンプ、冷却目的およびデータセンターからの廃熱、その他の持続可能なエネルギー源があります。これらのエネルギー源と季節蓄熱を含む大規模熱エネルギー貯蔵により、第 4 世代地域暖房システムは、風力エネルギーが多いときにヒートポンプを使用して余剰電力を熱として統合したり、バックアップ電源が必要なときにバイオマスプラントから電力を供給したりするなど、風力発電と太陽光発電のバランスをとるための柔軟性を提供することが期待されています。 [ 7 ]そのため、大規模ヒートポンプは、再生可能エネルギーの割合が最大 100% のスマートエネルギーシステムや高度な第 4 世代地域暖房システムの重要な技術と見なされています。[ 16 ] [ 7 ] [ 17 ]

第五世代/冷暖房地域暖房

「冷暖房地域」システムの概略機能

第五世代地域冷暖房ネットワーク（5GDHC）[ 18 ]は冷房地域暖房とも呼ばれ、地中温度に近い温度で熱を分配します。これにより、原理的には地中への熱損失が最小限に抑えられ、広範囲な断熱の必要性が減ります。ネットワーク上の各建物は、暖房が必要なときには専用のプラント室にあるヒートポンプを使用して周囲回路から熱を取り出し、冷房が必要なときには同じヒートポンプを逆に使用して熱を放出します。冷房と暖房が同時に必要なときには、これにより冷房の廃熱を暖房が必要な建物のヒートポンプで使用することができます。[ 19 ]周囲回路内の全体的な温度は、帯水層または他の低温水源との熱交換によって10℃～25℃の温度範囲に保たれるように制御することが好ましいです。

地中温度ネットワーク用のネットワーク配管は、配管回路に同程度の断熱材を必要としないため、以前の世代よりも配管径あたりの設置コストが低くなっていますが、配管ネットワークの温度差が小さいため、以前の世代よりも配管径が大幅に大きくなることに留意する必要があります。第5世代の地域暖房および冷房システムでは、接続された各建物に専用のヒートポンプが必要なため、暖房モードまたは冷房モードで稼働するかどうかに応じて、システムをヒートポンプの熱源としてもヒートシンクとしても使用できます。以前の世代と同様に、配管ネットワークは、周囲の熱、河川、湖、海、ラグーンからの周囲の水、産業または商業源からの廃熱など、さまざまな低温熱源に原則としてオープンアクセスを提供するインフラストラクチャです。[ 20 ]

上記の説明に基づき、5GDHCと従来の地域暖房システムの間には、特に熱発生の個別化において根本的な違いがあることは明らかです。この重要なシステムは、異なる世代間の効率比較において大きな影響を与えます。熱発生の個別化により、比較は単純な配水システム効率の比較から、熱発生効率と配水システム効率の両方を考慮した供給システム効率の比較へと移行するからです。

低温の内部熱分配システムを備えた近代的な建物には、45℃の熱出力を提供する効率的なヒートポンプを設置できます。一方、ラジエーターなどを用いた高温の内部熱分配システムを備えた古い建物では、熱出力を提供するために高温ヒートポンプが必要になります。

第5世代の暖房・冷房グリッドのより大きな例としては、オランダのヘールレンにあるミンウォーターがあります。[ 21 ] [ 22 ]この場合の特徴は、市境内にある廃坑となった水を満たした炭鉱に独自にアクセスでき、システムに安定した熱源を提供していることです。

第5世代ネットワーク（「バランスエネルギーネットワーク」、BEN）は、研究開発プロジェクトとして、2016年にロンドンサウスバンク大学の2つの大きな建物に設置されました。[ 23 ] [ 24 ]

熱源

地域暖房ネットワークは、熱電併給発電所 (CHP、コジェネレーションとも呼ばれる) などの多目的インフラストラクチャを通じて間接的にさまざまなエネルギー源を利用することもあります。

化石燃料または再生可能燃料の燃焼

地域暖房に最も多く利用されているエネルギー源は炭化水素の燃焼です。再生可能燃料の供給が不足しているため、地域暖房には化石燃料である石炭とガスが大量に使用されています。[ 25 ]化石炭化水素の燃焼は、二酸化炭素を大気中に放出するのではなく、回収・貯留するシステムの利用が稀であるため、気候変動に寄与することが多い のです。

コージェネレーションプラントの場合、熱出力は通常、冬季のピーク熱負荷の半分を賄う規模に設定されますが、年間を通して供給熱量の90%を供給します。夏季に生産される熱の多くは、一般的に無駄になります。ボイラー容量は、補助なしで全熱需要を満たすことができ、コージェネレーションプラントの故障をカバーできます。コージェネレーションプラントだけで全熱負荷に対応できる規模にするのは経済的ではありません。ニューヨーク市の蒸気システムでは、約2.5GWです。[ 26 ] [ 27 ]ドイツはヨーロッパで最大のコージェネレーション発電量を誇っています。[ 28 ]

単純な火力発電所の効率は20～35％であるが[ 29 ] 、廃熱を回収できるより高度な施設では、総エネルギー効率が約80％に達する。[ 29 ]排ガスも凝縮することで発熱量を下げることで、100％に近づくものもある。 [ 30 ]

核分裂

核連鎖反応によって生成された熱は、地域暖房網に注入することができる。熱は熱交換器を介して網に伝達されるため、放射性元素で地域の配管が汚染されることはない。[ 31 ]断熱配管を用いることで、熱を許容可能な損失で200kmを超える長距離輸送できるため、原子炉を地域暖房網のすぐ近くに設置することは技術的に必要ではない。[ 32 ]

原子炉は大気汚染や地球温暖化に大きく寄与しないため、化石炭化水素の燃焼に代わる有利な代替手段となり得る。しかしながら、現在世界中で稼働している原子炉のうち、地域暖房網に接続されているのはごく少数である。これらの原子炉は、ブルガリア、中国、ハンガリー、ルーマニア、ロシア、スロバキア、スロベニア、スイス、ウクライナにある。[ 33 ] [ 34 ]

ソ連のシビルスカヤ原子力発電所は、最初の原子力熱電併給発電所であり、 1961年からセヴェルスク市、1973年からトムスク市の一部に地域暖房を供給していたが、2008年に停止した。[ 35 ]スウェーデンのオーゲスタ原子力発電所は、原子力コジェネレーションの初期の例であり、1964年から1974年の間に同国の首都郊外に少量の熱と電力を供給した。スイスのベツナウ原子力発電所は1969年から発電しており、1984年から地域暖房を供給している。中国の海陽原子力発電所は2018年に稼働を開始し、2020年には海陽市エリアに小規模な熱供給を開始した。2022年11月までに、同発電所は345MWの熱効果を利用して20万世帯を暖房し、12の石炭暖房プラントを置き換えた。[ 36 ]

近年、小型モジュール炉（SMR）とその地域暖房供給への可能性に新たな関心が集まっている。[ 37 ]エネルギーインパクトセンター（EIC）のポッドキャスト「Titans of Nuclear」に出演したGEバーノバ日立ニュークリアエナジーの主任エンジニア、クリステル・ダールグレン氏は、地域暖房が将来、新しい原子力発電所の建設の推進力になる可能性があると指摘した。[ 38 ] EIC独自のオープンソースSMR設計ブループリントであるOPEN100は、地域暖房システムに組み込むことができる。[ 39 ]

天然の地中熱

歴史

地熱地域暖房は14世紀からポンペイとショード＝エーグで使用されていました。 [ 40 ]

デンマーク

デンマークには、1984年からティステズに稼働している地熱発電所が1つあります。コペンハーゲン（2005～2019年）とソンダーボルグ（2013～2018年）の2つの発電所は現在閉鎖されています。どちらの発電所も、細砂と閉塞の問題を抱えていました[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]

国内初の大規模プラントがオーフス近郊に開発されており、2030年末までにオーフスの地域暖房需要の約20％を賄えるようになると予想されている。[ 44 ]

アメリカ合衆国

地熱貯留層を利用して、その温水をさまざまな用途に複数の建物に分配する直接利用の地熱地域暖房システムは、米国では 1 世紀以上前から存在しているが、一般的ではない。

1890年、アイダホ州ボイジー郊外で温水源を採取するための最初の井戸が掘削されました。1892年には、木製のパイプラインで地域の家庭や事業所に温水が供給され、世界初の地熱地域暖房システムが誕生しました。

2007年の調査によると[ 45 ] 、米国には22の地熱地域暖房システム（GDHS）がありました。2010年現在、そのうち2つのシステムは閉鎖されています。[ 46 ]以下の表は、現在米国で稼働している20のGDHSを示しています。

システム名市州起業の年顧客数容量（MWt）年間発電量（GWh）システム温度
°F °C
ウォームスプリングス水資源地区ボイジーID18922753.68.8175 79
オレゴン工科大学クラマスフォールズまたは196416.213.7192 89
ミッドランドミッドランドSD1969120.090.2152 67
南アイダホ大学ツインフォールズID198016.3414100 38
フィリップフィリップSD198072.55.2151 66
パゴサスプリングスパゴサスプリングス二酸化炭素1982225.14.8146 63
アイダホ キャピタル モールボイジーID198213.318.7150 66
エルコエルコネバダ州1982183.86.5176 80
ボイシシティボイジーID19835831.219.4170 77
ウォーレンエステーツリノネバダ州1983601.12.3204 96
サンバーナーディーノサンバーナーディーノカリフォルニア州19847712.822128 53
クラマスフォールズ市クラマスフォールズまたは1984204.710.3210 99
マンザニータ・エステーツリノネバダ州19861023.621.2204 95
エルコ郡学区エルコネバダ州198644.34.6190 88
ギラホットスプリングスグレンウッドニューメキシコ州1987150.30.9140 60
フォートボイシ退役軍人病院ボイシボイジーID198811.83.5161 72
カナカ・ラピッズ・ランチビュールID1989421.12.498 37
真実を求めてコミュニティキャンビーカリフォルニア州200310.51.2185 85
ブラフデールブラフデールユタ州200311.984.3175 79
レイクビューレイクビューまたは200512.443.8206 97

太陽熱

デンマーク、マースタルにある中央太陽熱暖房プラント。マースタルの熱消費量の半分以上を賄っている。[ 47 ]

近年、デンマークとドイツでは、太陽熱を地域暖房に利用する動きが増えている[ 48 ] 。 [ 49 ]これらのシステムには、日ごとおよび夏冬で一定の熱出力を確保するため、季節間の熱エネルギー貯蔵が組み込まれているのが一般的である。デンマークでは、ヴォイエンス[ 50 ]の50MW、ドロニングルンドの27MW、マルスタルの13MWがその好例である[ 51 ] [ 52 ] 。これらのシステムは段階的に拡張され、村の年間暖房需要の10～40%を供給している。太陽熱パネルは畑に地上設置されている[ 53 ] 。蓄熱設備としては、ピット蓄熱、ボーリングホールクラスター、従来型の貯水槽がある。カナダのアルバータ州では、ドレイクランディング太陽光発電コミュニティが、ガレージ屋根の太陽熱パネルとボーリングホールクラスターの蓄熱設備を利用して、暖房需要に対する年間太陽熱利用率97%という世界記録を達成した[ 54 ] [ 55 ] 。

低温自然熱または廃熱

ストックホルムでは、1977年にIBMサーバーからの熱を地域暖房に供給するために最初のヒートポンプが設置されました。現在、設置容量は約660MWで、処理済み下水、海水、地域冷房、データセンター、食料品店などを熱源として利用しています。[ 56 ] [ 57 ]もう一つの例として、ノルウェーのドラメン・フィエルンヴァルメ地域暖房プロジェクトが挙げられます。このプロジェクトでは、わずか8℃の水から14MWの熱を生産しており、産業用ヒートポンプは地域暖房ネットワークの熱源として実証されています。産業用ヒートポンプの活用方法には、以下のようなものがあります。

  1. 低品位熱源（例：河川、フィヨルド、データセンター、発電所の排水口、下水処理場の排水口（いずれも通常0℃～25℃））からの水をヒートポンプを用いてネットワーク温度（通常60℃～90℃）まで昇温する主要なベースロード電源として利用されます。これらの装置は電力を消費しますが、消費電力の3～6倍の熱出力を伝達します。ノルウェーのオスロには、未処理下水から熱を得るためにヒートポンプを使用している地域システムがあり、熱出力は18MW（熱）です。[ 58 ]
  2. 発電所の冷却ループから熱を回収する手段として、煙道ガス熱回収レベルを高める（地域暖房プラントの戻りパイプがヒートポンプによって冷却されるようになったため）、または閉じた蒸気ループを冷却して凝縮圧力を人工的に下げることで発電効率を高めます。
  3. 排ガス洗浄作動流体（通常は水）を、注入後60℃から注入前20℃まで冷却する手段として。熱はヒートポンプを用いて回収され、販売され、施設のネットワーク側にはるかに高い温度（例えば約80℃）で注入されます。
  4. ネットワークが容量に達した場合、個々の大負荷ユーザーを例えば80℃の温水供給管から切り離し、例えば40℃の戻り管に接続することができます。このユーザーにヒートポンプをローカルに追加することで、40℃のパイプはさらに冷却されます（熱はヒートポンプ蒸発器に送られます）。ヒートポンプからの出力は、ユーザー専用の40℃～70℃のループとなります。したがって、ループ全体の温度差が80℃～40℃、そして80℃-x（xは40℃未満の値）と変化すると、ネットワーク全体の容量は変化します。

大型ヒートポンプの作動流体（冷媒）としてハイドロフルオロカーボン（HFC）を使用することについては懸念が存在します。漏洩量は通常測定されませんが、一般的には1%（スーパーマーケットの冷却システムでは25%）と比較的低いと報告されています。したがって、30メガワットのヒートポンプでは、R134aなどの作動流体が年間約75kg漏洩する可能性があります。[ 59 ]

しかし、最近の技術の進歩により、地球温暖化係数(GWP)の非常に低い天然ヒートポンプ冷媒の使用が可能になりました。 CO2冷媒 (R744、GWP=1) またはアンモニア (R717、GWP=0) にも、動作条件によっては、従来の冷媒よりもヒートポンプの効率が高くなるという利点があります。一例として、ノルウェーのドラメンにある 14 MW(熱) 地域暖房ネットワークがあります。これは R717 冷媒を使用する海水熱源ヒートポンプによって供給されており、2011 年から稼働しています。 90 °C の水が地域ループに送られ (65 °C で戻ります)。熱は、年間を通じて 8 ～ 9 °C の海水 (深さ 60 フィート (18 m)) から抽出され、平均成績係数(COP) は約 3.15 になります。冷水を空調に使用できる地域システムでは、実効COPはかなり高くなります。[ 59 ]

将来、産業用ヒートポンプは、一方では風力、太陽光などによる余剰の再生可能電力（電力系統の需要を満たすために無駄に消費されるもの）を利用し、他方では再生可能熱源（湖沼熱、海洋熱、地熱など）の利用を増やすことで、さらなる脱炭素化が進むだろう。さらに、高電圧ネットワークでの運用により、より高い効率も期待できる。[ 60 ]

蓄熱装置と蓄熱貯蔵装置

オーストリア南部のクレムス・アン・デア・ドナウ近郊のタイスにある地域暖房集熱塔。熱容量は 2 ギガワット時 (7.2 TJ)。

地域暖房網では、効率性と収益性を最大化するため、大型の熱貯蔵庫がますます多く利用されています。これにより、電気料金が最大となる時間帯にコジェネレーションユニットを稼働させることが可能になり、発電量は熱生産量よりもはるかに高い収益率を実現しながら、余剰熱を貯蔵することができます。また、夏季には太陽熱を集熱し、オフシーズンには大規模でありながら比較的低コストな地下断熱貯水池やボーリングシステムで再分配することも可能です。ヴォイエンスにある203,000m³の断熱貯水池における予想される熱損失は約8%です。[ 50 ]

ドイツやデンマークなどの欧州諸国では、全エネルギー用途において再生可能エネルギーの割合が非常に高い水準（それぞれ2050年までに80%と100%）へと移行しており、再生可能エネルギーの電力生産過剰期間が増加すると予想されます。ヒートポンプは、この安価な余剰電力を利用して熱を蓄え、後で使用することができます。[ 61 ]このような電力部門と暖房部門の連携（Power-to-X）は、再生可能エネルギーの割合が高いエネルギーシステムにとって重要な要素と考えられています。[ 62 ]

熱分布

デンマークのRigshospitaletとAmagerværket間のヒートパイプ用トンネル
新しい建物をウォーリック大学のキャンパス全体の熱電併給システムに接続するための断熱パイプ
ドイツ、テュービンゲンの地域暖房パイプ
地域暖房システムと顧客のセントラル暖房システムの水回路を絶縁する、熱出力700kWの地域暖房変電所

発生した熱は、断熱パイプのネットワークを経由して顧客に分配されます。地域暖房システムは、供給ラインと戻りラインで構成されています。通常、パイプは地下に設置されますが、地上にパイプを設置するシステムもあります。DHシステムの起動と停止、および熱需要と周囲温度の変動により、熱膨張によるパイプの熱的および機械的サイクルが発生します。パイプの軸方向の膨張は、地面とケーシングの間に作用する摩擦力によって部分的に相殺され、せん断応力はPUフォーム結合部を介して伝達されます。したがって、事前断熱パイプの使用により敷設方法が簡素化され、コンペンセーターやUベンドなどの拡張設備の代わりに冷間敷設が採用され、コスト効率が大幅に向上しました。[ 63 ]事前断熱パイプは、断熱材で結合された鋼鉄熱供給パイプ、断熱層（ポリウレタンフォーム）、およびポリエチレン（PE）ケーシングで構成されるサンドイッチアセンブリです。 [ 64 ]ポリウレタンは優れた機械的性質と熱的特性を有するが、その製造に必要なジイソシアネートの高い毒性のために、その使用が制限されている。[ 65 ]このため、用途に適した代替断熱フォームの研究が進められており、[ 66 ]ポリエチレンテレフタレート（PET）[ 67 ]やポリブチレン（PB-1）[ 68 ]などが挙げられる。

システム内に蓄熱ユニットを設置して、ピーク時の負荷需要を均等化することもできます。

熱分配に一般的に使用される媒体は水または過熱水ですが、蒸気も使用されます。蒸気の利点は、加熱用途に加えて、高温であるため工業プロセスにも使用できることです。蒸気の欠点は、高温による熱損失が大きいことです。また、熱電併給プラントでは、冷却媒体として高温蒸気を使用すると熱効率が大幅に低下し、発電量が減少します。熱媒油は水よりも熱容量が高いものの、高価で環境問題があるため、地域暖房には一般的に使用されていません。

顧客レベルでは、熱ネットワークは通常、熱交換器（熱変電所）を介して住宅のセントラルヒーティングシステムに接続されています。両方のネットワークの作動流体（通常は水または蒸気）は混ざりません。ただし、オーデンセのシステムでは直接接続が採用されています。

ノルウェーの地域暖房ネットワークに見られるように、配電による熱エネルギーの典型的な年間損失は約10％です。[ 69 ]

熱量計

顧客に供給される熱量は、節約を促進し、サービス提供可能な顧客数を最大化するために、熱量計で記録されることがよくありますが、このような熱量計は高価です。熱量計の設置費用が高いため、代替案として水量計を設置する方法があります。水量計は熱量計よりもはるかに安価で、消費者が可能な限り多くの熱を取り出すように促すという利点があります。これにより、戻り温度が非常に低くなり、発電効率が向上します。

多くのシステムは社会主義経済（旧東側諸国など）下で導入されており、熱量計測や各アパートへの熱供給を調整する手段がありませんでした。[ 70 ] [ 71 ]これにより大きな非効率が生じ、ユーザーは暑すぎるときに窓を開けるだけで済み、エネルギーが浪費され、接続可能な顧客数が減少しました。[ 72 ]

システムのサイズ

地域暖房システムの規模は様々です。ストックホルムやフレンスブルクなどの都市全体をカバーするシステムでは、直径1000mmの太い一次配管と、例えば直径200mmの二次配管が接続され、さらに直径25mmの三次配管が接続され、10～50戸の住宅に暖房が供給されます。

一部の地域暖房計画は、小さな村や都市の地域のニーズを満たすだけの規模になっている場合があり、その場合には二次パイプと三次パイプのみが必要となります。

一部の計画では、20 軒から 50 軒程度の限られた数の住宅にのみ給水するように設計される場合もあります。その場合、必要なのは三次サイズのパイプのみです。

長所と短所

地域暖房は、個別暖房システムと比較して様々な利点があります。通常、地域暖房は熱電併給発電所で熱と電気を同時に生産するため、エネルギー効率に優れています。これにより、温室効果ガスの排出量を削減できるという利点もあります。[ 73 ]大型燃焼ユニットは、単独ボイラーシステムよりも高度な排ガス浄化機能を備えています。産業からの余剰熱の場合、地域暖房システムは環境に放出されるはずだった熱を回収するため、追加の燃料を使用しません。

地域暖房は長期的な財務的コミットメントを必要としますが、これは短期的な投資収益を重視することには適していません。コミュニティにとってのメリットには、余剰熱エネルギーや廃棄熱エネルギーの使用によるエネルギー コストの回避、個々の世帯や建物の暖房機器への投資の削減などがあります。地域暖房ネットワーク、熱専用ボイラー ステーション、コジェネレーション プラントは、初期資本支出と資金調達が高額です。これらを長期投資として検討した場合にのみ、地域暖房システムの所有者や熱電併給プラントの運営者にとって収益性の高い事業につながります。地域暖房は、世帯当たりの投資がかなり高額になるため、人口密度の低い地域ではあまり魅力的ではありません。また、一戸建て住宅などの小さな建物が多数ある地域よりも、アパートなどの大きな建物が少数ある地域の方が、一戸建て住宅への接続 1 つ 1 つが非常に高価になるため、魅力的ではありません。

所有権、独占問題、課金構造

多くの場合、大規模な熱電併給地域暖房システムは単一の事業体によって所有されています。これは旧東側諸国で典型的でした。しかし、多くのシステムでは、熱電併給プラントの所有権は熱利用部分とは別になっています。

例としてワルシャワが挙げられます。同市では、PGNiG Termika社がコージェネレーションユニットを所有し、Veolia社が熱供給の85%を所有し、残りの熱供給は自治体と労働者が所有するという、分割所有権方式を採用しています。同様に、デンマークの大規模CHP/CH発電設備はすべて分割所有権方式を採用しています。

暖房市場が規制緩和されているもう一つの例は、スウェーデンです。スウェーデンでは、地域暖房ネットワークの所有権が、コージェネレーションプラント、地域冷房ネットワーク、あるいは集中型ヒートポンプの所有権から分離されていないのが一般的です。競争によって並列ネットワークや、複数の公益事業者が協力する相互接続ネットワークが生まれた例もあります。

英国では、地域暖房事業者の独占が強すぎ、規制が不十分であるという苦情が出ており[ 74 ]、業界もこの問題を認識しており、ヒート・トラストが定めた顧客規約の活用を通じて消費者体験の向上に努めている。一部の顧客は、地域暖房事業者が多くの熱供給業者が約束しているような節約効果を上げていないとして、不当表示と不公正取引を理由に事業者を訴えている[ 75 ] 。

国による違い

都市ごとに状況が異なるため、地域暖房システムはそれぞれ異なります。さらに、各国は一次エネルギー源へのアクセス方法が異なるため、国内の暖房市場への対応方法も異なります。

ヨーロッパ

1954年以来、ヨーロッパではユーロヒート＆パワーが地域暖房を推進してきました。彼らは、欧州委員会の支援を受けたエコヒートクール・プロジェクトの一環として、ヨーロッパの地域暖房・冷房市場の分析をまとめています。「Heat Roadmap Europe」と題された別の調査では、地域暖房が現在から2050年の間にEUのエネルギー価格を低下させる可能性があることが示されています。[ 76 ]現在、 EU加盟国の法的枠組みは、EUのCHP指令の影響を受けています。

ヨーロッパにおけるコジェネレーション

EUは、コージェネレーション（熱電併給）指令を通じて、コージェネレーションをエネルギー政策に積極的に取り入れてきました。2008年9月、欧州議会都市提案委員会の公聴会において、エネルギー担当委員のアンドリス・ピエバルグス氏は、「供給の安定性は、真にエネルギー効率から始まる」と述べました。[ 77 ]エネルギー効率とコージェネレーションは、欧州連合のコージェネレーション指令2004/08/ECの冒頭で言及されています。この指令は、コージェネレーションを支援し、各国のコージェネレーション能力を算定する方法を確立することを目的としています。コージェネレーションの発展は長年にわたり非常に不均一であり、ここ数十年間は各国の状況に左右されてきました。

欧州連合（EU）全体では現在、電力の11%をコジェネレーションで発電しており、年間約3500万toeのエネルギーを節約していると推定されています。[ 78 ]しかし、加盟国間では大きな差があり、エネルギー節約率は2%から60%の範囲です。ヨーロッパには、世界で最もコジェネレーションが普及している3か国、デンマーク、オランダ、フィンランドがあります。[ 79 ]

他のヨーロッパ諸国も効率性向上に多大な努力を払っている。ドイツは、国内総電力需要の50%以上をコジェネレーションで賄えると報告している。ドイツは、2020年までに電力コジェネレーションの割合を国内電力の12.5%から25%に倍増させる目標を掲げ、それに応じた支援法を「連邦経済技術省」（BMWi）、ドイツ、2007年8月に可決した。英国も地域暖房を積極的に支援している。2050年までに二酸化炭素排出量を80%削減するという英国目標に鑑み、政府は2010年までに政府電力の少なくとも15%をコジェネレーションで賄うという目標を設定している[ 80 ]。英国がコジェネレーションの成長を促進するためのその他の措置としては、財政的インセンティブ、助成金支援、規制枠組みの強化、政府のリーダーシップとパートナーシップなどがある。

IEA 2008 による G8 諸国のコジェネレーション拡張モデルによれば、フランス、ドイツ、イタリア、英国だけでコジェネレーションを拡張すると、2030 年までに既存の一次燃料節約量が実質的に倍増します。これにより、ヨーロッパの節約量は現在の 155 TWh から 2030 年には 465 TWh に増加します。また、各国のコジェネレーション総電力は 2030 年までに 16% ～ 29% 増加します。

COGEN Europeのような組織は、欧州のエネルギー政策に関する最新情報を提供するハブとして機能し、各国政府のCHP（コージェネレーション）推進を支援しています。COGENは、コージェネレーション業界と技術利用者の利益を代表し、EUおよび欧州全体におけるそのメリットを促進する欧州の統括団体です。COGENは、ガス会社、電力会社、ESCO、機器サプライヤー、コンサルタント会社、国立推進団体、金融機関、その他のサービス企業など、業界の主要企業から支援を受けています。

2016年のEUエネルギー戦略では、地域暖房の利用増加が示唆されている。[ 81 ]

オーストリア

シュタイアー地域暖房発電所は、木材チップを使って発電する再生可能熱電併給発電所です。[ 82 ]
オーストリア、メードリングのバイオマス燃料地域暖房発電所

オーストリア最大の地域暖房システムはウィーン（Fernwärme Wien）にあり、全国に多くの小規模システムが分散しています。

ウィーンの地域暖房は、ウィーン・エネルギー社によって運営されています。2004/2005年度には、合計5,163GWhの電力が販売されました。そのうち1,602GWhは251,224戸の民間アパートおよび戸建て住宅に、3,561GWhは5,211の大口顧客に供給されました。3つの大型都市ごみ焼却炉は、116GWhの電力と1,220GWhの熱を生産し、総電力の22%を供給しています。都市発電所と大規模工場からの廃熱が総電力の72%を占めています。残りの6%は、化石燃料を燃料とするピーク暖房ボイラーによって生産されています。バイオマス発電所は2006年から熱供給を行っています。

オーストリアの他の地域では、新しい地域暖房プラントは、メードリングのバイオマス地域暖房やバーデンのバイオマス地域暖房のようなバイオマスプラントまたはCHP-バイオマスプラントとして建設されています。

旧式の化石燃料による地域暖房システムのほとんどには地域暖房蓄熱装置が備わっており、電力価格が高い時間帯にのみ地域暖房用の熱電力を生産することが可能となっている。

ベルギー

ベルギーでは複数の都市で地域暖房が整備されています。最大のシステムはフランドル地方のゲントにあり、この発電所の配管網は22kmに及びます。このシステムは1958年に遡ります。[ 83 ]

ブルガリア

ブルガリアでは、約12の町や都市で地域暖房が整備されています。最大のシステムは首都ソフィアにあり、4つの発電所（コージェネレーション発電所2基とボイラーステーション2基）が市内の大部分に熱を供給しています。このシステムは1949年に遡ります。[ 84 ]

チェコ共和国

チェコ共和国最大の地域暖房システムはプラハにあり、プラハ市営暖房会社（Pražská teplárenská）が所有・運営しています。26万5000世帯に供給し、年間約13PJの熱を販売しています。熱の大部分は、30km離れたムニェルニークにある火力発電所で廃熱として生産されています。国内には、廃熱利用、都市固形廃棄物焼却、熱利用プラントなどを含む、 小規模なセントラル暖房システムが数多く設置されています[ 85 ] 。

デンマーク

デンマークでは地域暖房が暖房および給湯の64％以上をカバーしている。[ 86 ] 2007年には、この熱の80.5％が熱電併給発電所で生産された。廃棄物焼却から回収された熱は、デンマークの地域暖房総生産量の20.4％を占めた。[ 87 ] 2013年、デンマークは焼却用に158,000トンの廃棄物を輸入した。[ 88 ]デンマークのほとんどの主要都市には大規模な地域暖房ネットワークがあり、最高125℃、25バールの圧力で稼働する送電ネットワークと、最高95℃、6～10バールの圧力で稼働する配水ネットワークがある。デンマーク最大の地域暖房システムはコペンハーゲン地域にあり、CTR I/SとVEKS I/Sが運営している。コペンハーゲン中心部では、CTRネットワークが全長54kmの二重地域暖房配管網を通じて27万5千世帯（地域人口の90～95%）に電力を供給し、最大出力663MWを供給している。[ 89 ]その一部は地域冷房と併用されている。[ 90 ] CTRからの熱の消費者価格は1MWhあたり約49ユーロ（税別）（2009年）である。[ 91 ]いくつかの町では、様々なタイプの熱エネルギー貯蔵装置を備えた中央太陽熱暖房が設置されている。

デンマークのサムソ島には、地域暖房を生産するわら燃料の発電所が3つあります。[ 92 ]

フィンランド

フィンランドでは、地域暖房が暖房市場全体の約50％を占めており、[ 93 ]その80％は熱電併給発電所で生産されている。90％以上のアパート、全テラスハウスの半数以上、公共の建物や事業所の大部分が地域暖房ネットワークに接続されている。天然ガスは主に南東部のガスパイプラインネットワークで使用され、輸入石炭は港に近い地域で使用され、泥炭は泥炭が地元資源である北部地域で使用されている。木材チップやその他の製紙業界の可燃性副産物などの再生可能エネルギーも使用され、都市固形廃棄物の焼却によって回収されたエネルギーも使用されている。産業副産物として熱を生成する産業ユニットは、廃熱を環境に放出するのではなく、ネットワークに販売することができる。パルプ工場の回収ボイラーからの余剰熱と電力は、工場街の重要な発生源である。いくつかの街では、廃棄物の焼却が地域暖房の熱需要の8％を占めることがある。可用性は99.98% であり、中断が発生した場合でも、通常は温度が数度低下するだけです。

ヘルシンキでは、大統領官邸の隣にある地下データセンターが近隣の住宅に余剰熱を放出しており、 [ 94 ]約500戸の大きな住宅を暖めるのに十分な熱を生み出しています。[ 95 ]エスポー周辺の25万世帯は、データセンターから地域暖房を受ける予定です。[ 96 ]

ドイツ

ドイツでは、地域暖房は住宅部門で約14%の市場シェアを占めています。接続熱負荷は約52,729MWです。熱供給は主にコージェネレーションプラント（83%）から行われています。熱供給専用ボイラーは16%、産業からの余剰熱は1%です。コージェネレーションプラントは、天然ガス（42%）、石炭（39%）、褐炭（12%）、廃棄物／その他（7%）を燃料として使用しています。[ 97 ]

最大の地域暖房ネットワークはベルリンにありますが、地域暖房の普及率が最も高いのはフレンスブルクで、市場シェアは約90%です。ミュンヘンでは、生産される電力の約70%が地域暖房プラントから供給されています。[ 98 ]

ドイツでは地域暖房に関する法的枠組みがほとんどありません。地域暖房のほとんどの要素が政府または地方自治体の条例で規制されているため、地域暖房に関する法律は存在しません。地域暖房ネットワークに対する政府の支援はありませんが、コージェネレーションプラントを支援する法律はあります。欧州連合（EU）ではコージェネレーション指令が施行される予定であるため、この法律には何らかの調整が必要になる可能性があります。

ギリシャ

ギリシャでは、主に西マケドニア州、中央マケドニア州、ペロポネソス州で地域暖房が行われている。最大のシステムはプトレマイダ市で、5つの発電所（特に火力発電所、TPS）があり、その地域のほとんどの大都市といくつかの村に熱を供給している。最初の小規模な施設は1960年にプトレマイダで設置され、プトレマイダのTPSを使用してエオルダイアのプロアスティオ村に暖房を提供した。今日では、近くの発電所を使用して、コザニ、プトレマイダ、アミンタイオ、フィロタス、セレス、メガロポリスにも地域暖房の施設が利用可能である。セレスの発電所は天然ガスを使用する高効率コージェネレーションプラントであり、その他のすべての地域暖房ネットワークでは石炭が主な燃料である。

ハンガリー

2011年の国勢調査によると、ハンガリーには地域暖房を備えた住宅が607,578戸（全体の15.5%）あり、そのほとんどは都市部のパネルフラットです。 [ 99 ]最大の地域暖房システムはブダペストにあり、市営のFőtáv Zrt.（「メトロポリタン・テレヒーティング・カンパニー」）が238,000世帯と7,000の企業に暖房と給湯を供給しています。[ 100 ]

アイスランド

レイキャビク発電所の外にある地熱掘削孔。

アイスランドでは、全住宅の93%が地域暖房サービスを受けており、そのうち89.6%は地熱エネルギーによるものです。アイスランドは地域暖房の普及率が最も高い国です。[ 101 ] 117の地域暖房システムがあり、都市部と農村部に温水を供給しており、ほぼ全人口に温水を供給しています。平均価格は1kWhあたり約0.027米ドルです。[ 102 ]

レイキャビク首都圏地域暖房システムは、約23万人の住民に電力を供給しており、最大熱出力は830MWです。2018年のレイキャビク地域の年間平均暖房需要は473MWでした。[ 103 ]これはアイスランド最大の地域暖房システムであり、Veitur社によって運営されています。熱は、ヘトリスヘイジ熱電併給発電所（200MWth）とネシャヴェトリル熱電併給発電所（300MWth）に加え、レイキャビク市内のいくつかの低温フィールドから供給されています。人口増加に伴い暖房需要は着実に増加しており、ヘトリスヘイジ熱電併給発電所の温水生産能力の拡張が必要となっています。[ 104 ]

アイスランドで2番目に大きい地域暖房システムはレイキャネス半島にあり、スヴァルツェンギ熱電併給発電所は150MWの熱発電出力でケプラヴィークやグリンダヴィークを含む21,000世帯に暖房を供給している。 [ 105 ]

アイルランド

ダブリン廃棄物発電施設は、プールベグとその周辺地域の最大5万世帯に地域暖房を提供する予定である。 [ 106 ]ノース・ドックランズにある既存の住宅開発の中には、地域暖房への転換に向けて建設されたものもあり、現在は敷地内のガスボイラーを使用している。リフィー・サービス・トンネルには、これらのボイラーを地域の焼却炉やその他の廃熱源に接続するための配管が設置されている。[ 107 ]

ケリー州トラリーには、1MWの地域暖房システムがあり、集合住宅、高齢者向けシェルター付き住宅、図書館、そして100戸以上の戸建て住宅に暖房を供給しています。このシステムは地元産の木材チップを燃料としています。[ 108 ]

リムリック州グレンスタル修道院には、池を利用した150kWの学校暖房システムがある。[ 109 ]

タラハトにあるアマゾンウェブサービスのデータセンターの廃熱を利用する計画は、1200のユニットと市営ビルを暖房することを目的としている[ 110 ]

イタリア

イタリアのフェレラ・エルボニョーネにある熱電併給火力発電所（PV）

イタリアでは、地域暖房がいくつかの都市（ベルガモ、ブレシア、クレモナ、ボルツァーノ、ヴェローナ、フェラーラ、イモラ、モデナ、[ 111 ]レッジョ・エミリア、テルラン、トリノ、パルマ、ローディ、そして現在はミラノ）で利用されています。トリノの地域暖房はイタリア最大規模で、55万人（市全体の人口の62%）に電力を供給しています。

ラトビア

ラトビアでは、リガ、ダウガフピルス、リエパーヤ、イェルガヴァなどの主要都市で地域暖房が利用されています。最初の地域暖房システムは1952年にリガに建設されました。[ 112 ]各主要都市には、地域暖房システムの発電、管理、保守を担当する地方企業があります。

オランダ

地域暖房はロッテルダム[ 113 ] [ 114 ] 、アムステルダム[115] 、ユトレヒト[ 115 ]、アルメレ[ 116 ]で利用されており、政府が2050年までに国内の全世帯で天然ガスからの移行を義務付けているため、今後さらに利用が拡大すると予想されています。[ 117 ]ヘールレン 市は、廃坑となった炭鉱の水を熱源と冷気の貯蔵庫として利用する送電網を開発しました。これは第5世代の熱冷房送電網の良い例です[ 21 ] [ 22 ]

北マケドニア

地域暖房はスコピエでのみ利用可能である。バルカン・エナジー・グループ（BEG）は、ネットワークの大部分をカバーする3つのDH生産工場を運営し、スコピエの約6万世帯、教育部門（学校と幼稚園）の80以上の建物、およびその他の消費者（ほとんどが商業）1,000以上の消費者に熱を供給している。[ 118 ] BEGの3つの生産工場は、天然ガスを燃料源として使用している。[ 119 ]また、スコピエの地域暖房システムに供給される熱を生産するTE-TO ADスコピエのコジェネレーションプラントも1つある。DH生産におけるコジェネレーションの割合は、2017年には47％であった。地域暖房の配給と供給は、BEGが所有する企業によって行われている。[ 118 ]

ノルウェー

ノルウェーでは、地域暖房は暖房エネルギー需要の約2%を占めるに過ぎません。これは、類似諸国と比較すると非常に低い数値です。ノルウェーで地域暖房の普及率が低い主な理由の一つは、安価な水力発電による電力へのアクセスであり、個人消費の80%は暖房と給湯に使用されています。しかしながら、主要都市では地域暖房が整備されています。

ポーランド

ポーランド、ヴィエルニの石炭火力発電所

2009年、ポーランドの世帯の40%が地域暖房を利用しており、そのほとんどが都市部に集中している[ 120 ] 。熱供給は主に熱電併給発電所によって行われ、そのほとんどは石炭火力発電である。最大の地域暖房システムはワルシャワにあり、ヴェオリア・ワルシャワが所有・運営しており、年間約34ペタジュールの電力を供給している。

ルーマニア

ルーマニア最大の地域暖房システムはブカレストにあります。RADETが所有・運営するこのシステムは、年間約24PJの熱を供給し、57万世帯に供給しています。これはブカレストの住宅用熱需要の68%に相当します（RADETは個別の建物のボイラーシステムを通じてさらに4%を供給しており、合計で72%に相当します）。

ロシア

ロシアのニジニ・ノヴゴロド州フェディヤコヴォにある、中止されたロシア・ゴーリキー原子力発電所

ロシアのほとんどの都市では、地区レベルの熱電併給発電所（ТЭЦ、теплоэлектроцентраль）が国内の電力の50%以上を生産し、同時に近隣の街区に温水も供給しています。これらの発電所では、主に石炭またはガスを燃料とする蒸気タービンによる熱電併給が採用されています。現在では、ガスタービン複合サイクル方式も広く普及し始めています。

セルビア

セルビアでは、地域暖房は主要都市、特に首都ベオグラードで使用されています。最初の地域暖房プラントは、ノヴィ・ベオグラードの新興郊外に効果的な暖房を提供する手段として1961年に建設されました。それ以来、成長を続ける都市を暖房するために、数多くのプラントが建設されました。燃料には、環境への影響が少ない天然ガスを使用しています。ベオグラードの地域暖房システムは、2,454MWの容量を持つ112の熱源、500kmを超えるパイプライン、4,365の接続ステーションを備えており、延床面積17,000,000平方メートルを超える240,000戸のアパートと7,500のオフィス/商業ビルに地域暖房を提供しています。

スロベニア

スロベニア - ショスタニ発電所 - コージェネレーション

スロベニアとユーゴスラビアで最初の地域暖房ネットワークは、1959年11月29日に、ヴェレニェの新市街地のニーズに合わせてヴェレニェ火力発電所から電力を供給する新しく建設されたネットワークから実装され始めました。スロベニアでは、地域暖房システムの普及率は22%で、210の自治体のうち47の自治体のみが地域暖房システムを持っています。地域暖房システムの範囲が最も広く、価格が最も安いのはヴェレニェで、市のすべての施設がつながっているので、地域または個別の暖炉はありません。2010年のスロベニアの地域暖房のMWh価格は、25ユーロから93ユーロの範囲でした。スロベニアで最大の地域暖房システムは、ヴェレニェ - シャレク渓谷とリュブリャナにあります。スロベニアのすべての暖房システムの生産と配電の火力発電設備の総容量は1.7GWです。

スロバキア

スロバキアの集中暖房システムは、総熱需要の54%以上をカバーしています。2015年には、スロバキアの総人口の35%にあたる約180万人が地域暖房の供給を受けています。[ 121 ]インフラは主に1960年代から1980年代にかけて整備されました。近年、地域暖房システムにおける再生可能エネルギー源の割合とエネルギー効率の向上を目指し、大規模な投資が行われています。[ 122 ]

熱生産は主に天然ガスとバイオマス源から行われ、地域暖房の熱供給の54%はコジェネレーションによって賄われています。[ 121 ] 配水システムは2,800kmの配管で構成されています。温水と温水が最も一般的な熱媒体ですが、旧式の高圧蒸気輸送が依然として一次配水システムの約4分の1を占めており、システムにおける損失が増加しています。[ 123 ]

市場構造の観点から見ると、2016年には熱の生産および/または供給の認可を受けた熱供給業者が338社あり、そのうち87%が生産と供給の両方を行っている。ほとんどは単一の自治体で操業する小規模企業だが、ヴェオリアのような大企業も市場に参入している。国は6つの都市（ブラティスラヴァ、コシツェ、ジリナ、トルナヴァ、ズヴォレン、マルチン）で地域熱供給と電力を生産する大規模なコジェネレーションプラントを所有・運営している。大都市では複数の企業が1つの都市で操業することもある。DHの大部分は、建物群に接続された小型の天然ガス暖房ボイラーによって生産されている。2014年には、DH総生産量の約40%がコジェネレーション以外の天然ガスボイラーによるものであった。[ 124 ]

スウェーデン

スウェーデンは都市部で地域暖房（fjärrvärme）を利用する長い伝統を持っています。スウェーデン地域暖房協会によると、2015年にはスウェーデンの住宅（個人住宅および商業住宅）の約60%が地域暖房によって暖房されていました。[ 125 ]ベクショー 市は1993年から2009年にかけて化石燃料由来のCO2排出量を34%削減しました。[ 126 ]これは主にバイオマス燃料による地域暖房によって達成されました。[ 127 ]もう一つの例として、エンショーピングのプラントが挙げられます。これは、燃料とファイトレメディエーションの両方のために短期輪作プランテーションを組み合わせて利用しています。[ 128 ]

2024年、スウェーデンの地域暖房システムで生成される熱の46%は再生可能なバイオエネルギー源によって生産され、22%は廃棄物発電プラントによって生産された。7%はヒートポンプによって、11%は排ガス凝縮によって、8%は産業廃熱回収によって供給された。3%は系統電力から生成された。残りは化石燃料（2%）と泥炭（0.3%）によって生産された[ 129 ]。

従来の埋め立てを禁止する法律があるため、[ 130 ]廃棄物は燃料としてよく使用されます。

イギリス

ロンドン、ピムリコのチャーチル・ガーデンズ・エステートにある地域暖房用の蓄熱塔と作業場。この施設はかつて、テムズ川対岸のバタシー発電所から送電される廃熱を利用していました。（2006年1月）

英国では、第二次世界大戦後、地域暖房が普及しましたが、その規模は限定的であり、ロンドン大空襲で破壊された住宅に代わる大規模住宅団地の暖房に利用されました。2013年には1,765の地域暖房システムがあり、そのうち920はロンドンに拠点を置いていました。[ 131 ]英国では、合計約21万世帯と1,700の事業所が熱供給網によって暖房されています。[ 132 ]

ロンドンのピムリコ地域暖房事業（PDHU）は1950年に操業を開始し、現在も拡大を続けています。PDHUはかつて、テムズ川南岸にある現在は廃止されたバタシー発電所の廃熱を利用していました。同発電所は現在も稼働しており、3.1 MWe / 4.0  MWthのガス焚きコージェネレーションエンジンと3基の8 MWガス焚きボイラーを備えた新しいエネルギーセンターによって、地域内の温水供給を 行っています。

英国最大級の地域暖房システムの一つは、ノッティンガムにあるエンバイロエナジーです。当初はブーツ社によって建設されたこの施設は、現在では4,600戸の住宅に加え、コンサートホール、ノッティンガム・アリーナ、ヴィクトリア・バス、ブロードマーシュ・ショッピングセンター、ヴィクトリア・センターなど、様々な事業所の暖房に利用されています。熱源は廃棄物焼却炉です。

シェフィールドの地域暖房ネットワークは1988年に設立され、現在も拡大を続けています。従来のエネルギー源（国営電力網からの電力と個々のボイラーで生成される熱）と比較すると、年間21,000トン以上のCO2相当を削減します。現在、140以上の建物が地域暖房ネットワークに接続されています。これには、シェフィールド市役所、リセウム劇場、シェフィールド大学、シェフィールド ハラム大学などの街のランドマーク、病院、店舗、オフィス、レジャー施設、および2,800世帯が含まれます。44 kmを超える地下パイプが、シェフィールド エネルギー回収施設で生成されたエネルギーを供給しています。ここでは、225,000トンの廃棄物がエネルギーに変換され、最大60 MWeの熱エネルギーと最大19 MWeの電気エネルギーが生成されます。

サウサンプトン地域エネルギー計画は、当初は地熱エネルギーのみを利用するために建設されましたが、現在はガス火力コージェネレーション（CHP）発電機からの熱も利用しています。この計画は、ウェストキー・ショッピングセンター、デ・ヴィア・グランド・ハーバー・ホテル、ロイヤル・サウスハンツ病院、そして複数の住宅団地など、市内の多くの大規模施設に暖房と地域冷房を供給しています。1980年代には、サウサンプトンは地域に「閉じ込められた」地熱を活用し、熱電併給地域暖房を導入しました。井戸から供給される地熱は、熱電併給計画と連携して機能します。この計画への総熱入力のうち、地熱エネルギーは15～20%、重油は10%、天然ガスは70%を供給しており、熱電併給発電機は従来の燃料を使用して発電します。このプロセスから発生する「廃熱」は回収され、11kmの送電網を通じて配電されます。[ 8 ] [ 133 ]

スコットランドには複数の地域暖房システムがあります。英国で最初のシステムはアヴィモアに設置され、その後、ロッホギルプヘッド、フォート・ウィリアム、フォーファーにも設置されました。シェトランド諸島のラーウィック地域暖房計画は、既存の小さな町に全く新しいシステムを導入した数少ない計画の一つとして注目に値します。

ADEは英国の地域暖房施設のオンラインマップを公開している。[ 134 ] ADEは、電力生産に使用されるエネルギーの54%が従来の発電によって無駄になっていると推定しており、これは年間95億ポンド（125億米ドル）に相当する。[ 135 ]

英国では、熱ネットワーク技術保証制度（HNTAS）が、熱ネットワークの最低技術基準と保証プロセスを確立するための規制枠組みとして策定されています。この制度は、2023年エネルギー法の権限に基づいており、基準に適合する熱ネットワークに対し、設計、設置、運用、性能監視を含むライフサイクル全体を通じて、義務付けられた技術要件を満たしていることを証明することを求めています。HNTASには、実施を支援するためにエネルギー安全保障・ネットゼロ省が公開した技術仕様案と手順を含む、構造化された評価・認証システムが含まれています。これは、熱ネットワークの信頼性、効率性、透明性を向上させることを目的としており、小規模な共同システムから大規模な地域暖房システムまで、幅広いネットワークに適用されます。DMSが助言を行うことができます。[ 136 ] [ 137 ]

北米

北米では、地域暖房システムは大きく分けて2つのカテゴリーに分類されます。単一の事業体が所有し、その建物に供給するシステムは公共施設向けシステムとみなされます。それ以外のシステムはすべて商業施設向けシステムに分類されます。

カナダ

地域暖房はカナダの都市で成長産業となりつつあり、過去10年間で多くの新しいシステムが建設されました。カナダの主要なシステムには以下が含まれます。

  • カルガリー：ENMAXは現在、カルガリー・ダウンタウン地区エネルギーセンターを運営しており、最大93万平方メートル（10,000,000平方フィート）の新築および既存の住宅・商業ビルに熱供給を行っています。地区エネルギーセンターは2010年3月に操業を開始し、最初の顧客であるカルガリー市庁舎に熱供給を行っています。[ 138 ]
  • エドモントン：エドモントンの旧シティセンター空港の敷地内に現在開発が進められているブラッチフォードのコミュニティは、段階的に地域エネルギー共有システム（DESS）を導入している。[ 139 ]地中熱交換フィールドは2019年に稼働を開始し、ブラッチフォードのエネルギーユーティリティは下水熱交換システムの計画と設計の段階にある。[ 140 ] [ 139 ]
  • オンタリオ州ハミルトンには、HCEエナジー社が運営するダウンタウン中心部の地域暖房冷房システムがあります。[ 141 ]
  • モントリオールではダウンタウン中心部に地域暖房・冷房システムがあります。
  • トロント：
    • Enwave は、トロントのダウンタウン中心部で地域冷暖房サービスを提供しており、その中にはオンタリオ湖の冷水を熱交換器を通して循環させ、市内の多くの建物に冷房を提供する深層湖冷却技術も含まれています。
    • Creative Energy は、 Mirvish Village開発のために熱電併給地域エネルギー システムを構築しています。
  • サリー：市が所有するサリー・シティ・エナジーは、市のシティセンター地区に地域暖房を提供しています。[ 142 ]
  • バンクーバー：
  • オンタリオ州ウィンザーでは、ダウンタウンの中心部に地域暖房・冷房システムがあります。
  • アルバータ州のドレイク ランディング ソーラー コミュニティは規模は小さい (住宅数 52 戸) ですが、北米で唯一の中央太陽熱暖房システムを備えていることで有名です。
  • オンタリオ州ロンドンとプリンスエドワード島シャーロットタウンには、ヴェレセンが所有・運営する地域暖房コージェネレーションシステムがある。[ 144 ]
  • オンタリオ州サドベリーでは、ダウンタウン中心部に地域暖房コージェネレーションシステムが設置されているほか、サドベリー地域病院用の独立型コージェネレーションプラントも設置されています。さらに、ガーソン地区のドネリー・ドライブ沿いにある新興住宅地、ナネフ・ガーデンズには、地元企業であるリニューアブル・リソース・リカバリー・コーポレーション社が開発した技術を用いた地熱地域暖房システムが導入されています。[ 145 ]
  • オタワには、市内の多数の連邦政府ビルに電力を供給する大規模な地域冷暖房システムがあります。システムループには、常時約4,000立方メートル（100万米ガロン）の冷水または温水が供給されています。
  • オンタリオ州コーンウォール市は、市内の多くの建物や学校にサービスを提供する地域暖房システムを運営しています。
  • オンタリオ州マーカム：マーカム地区エネルギーは、複数の地域暖房施設を運営しています。
    • ウォーデン エネルギー センター (2000 年頃)、クレッグ エネルギー センター、バーチマウント エネルギー センターは、マークハム センター地域の顧客にサービスを提供しています。
    • コーネルセンター地区の顧客にサービスを提供するバーオークエネルギーセンター（2012年頃）

多くのカナダの大学では、キャンパス中央暖房プラントを運営しています。

アメリカ合衆国

2013年現在、アメリカ合衆国には約2,500の地域暖房・冷房システムが何らかの形で存在しており、その大半は暖房を供給している。[ 146 ]

歴史的に、地域暖房は米国の都市部で主に使用されていたが、1985年までには主に公共施設で使用されていた。[ 166 ]ニューイングランドのいくつかの小規模自治体では、マサチューセッツ州ホリヨークやニューハンプシャー州コンコードのように21世紀まで自治体による蒸気供給が維持されていたが、前者は2010年に、後者は2017年にサービスを終了し、インフラの老朽化と資本支出が閉鎖の原因となった。[ 167 ] [ 168 ] [ 169 ] 2019年、コンコードは、州議会議事堂と州立図書館のみを暖房する小規模な蒸気システムのために、残っていたパイプをより効率的なパイプに交換したが、これはより広範なエネルギー計画というよりも、主に歴史的建造物の保存上の理由によるものであった。[ 170 ]

BGSU暖房プラントの内部

地域暖房は多くの大学のキャンパスでも使用されており、多くの場合、地域冷房や発電と組み合わせて使用​​されています。地域暖房を使用している大学には、テキサス大学オースティン校、ライス大学、[ 171 ] ブリガムヤング大学、[ 172 ] ジョージタウン大学、[ 173 ]コーネル大学(近くのカユガ湖の水を使用した深層水源冷却も採用)、[ 174 ]パデュー大学、 [ 176 ]マサチューセッツ大学アマースト校、 [ 177 ]メイン大学ファーミントン校、[ 178 ]ノートルダム大学、ミシガン州立大学、イースタンミシガン大学、[ 179 ]ケースウェスタンリザーブ大学、アイオワ州立大学、デラウェア大学などがあります。[ 180 ]メリーランド大学カレッジパーク校、ウィスコンシン大学マディソン校、[ 181 ]ジョージア大学、[ 182 ]シンシナティ大学、[ 183 ]ノースカロライナ州立大学、[ 184 ]ノースカロライナ大学チャペルヒル校、デューク大学、カリフォルニア大学のいくつかのキャンパス。[ 185 ] MITは1995年にキャンパスの建物の80％に電力、暖房、冷房を供給するコジェネレーションシステムを設置しました。[ 186 ]ニューハンプシャー大学には、隣接する埋立地からのメタンを燃料とするコジェネレーションプラントがあり、石油や天然ガスを燃やすことなしに大学の熱電需要の100％を供給しています。[ 187 ] ノースダコタ州ファーゴにあるノースダコタ州立大学（NDSU）は、1世紀以上にわたり石炭火力暖房プラントによる地域暖房を利用しています。[ 188 ]

アジア

日本

日本では87の地域熱供給事業者が148の地域に熱供給を行っています。[ 189 ]

多くの企業が地域コージェネレーション施設を運営しており、多くのオフィスビルに蒸気や温水を提供しています。また、首都圏の事業者のほとんどが地域冷房サービスを提供しています。

中国

中国南部（秦嶺淮河線以南）では、地域暖房システムはほとんど普及していない。一方、中国北部では地域暖房システムが普及している。[ 190 ] [ 191 ]ほとんどの地域暖房システムは、コージェネレーション（CHP）ではなく、石炭を燃焼させて暖房を行うシステムである。中国の大気汚染が深刻化しているため、多くの都市で地域暖房システムにおいて石炭ではなく天然ガスが徐々に利用されるようになっている。また、地熱暖房システム[ 192 ] [ 193 ]や海水ヒートポンプシステムも一部導入されている。 [ 194 ]

2019年2月、中国国家電力投資総公司（SPIC）は、吉林省白山市政府と協力協定を締結し、中国核工業集団のDHR-400（地域暖房炉400MWt）を使用する白山核エネルギー暖房実証プロジェクトを実施した。 [ 195 ] [ 196 ]建設費は15億元（2億3000万ドル）で、建設には3年かかる。[ 197 ]

七面鳥

トルコでは地熱エネルギーが地域暖房の一部に利用されており[ 198 ]、住宅地域の暖房と冷房の需要もマッピングされている[ 199 ] 。

市場浸透

地域暖房（DH）の熱市場への浸透度は国によって異なります。普及度は、環境条件、熱源の入手可能性、経済性、経済・法的枠組みなど、様々な要因の影響を受けます。欧州委員会は、地域暖房・冷房技術の導入を通じて持続可能な慣行の発展を目指しています。[ 200 ]

2000 年にヨーロッパの一部の国で地域暖房が供給されている住宅の割合は次のとおりです。

国ペネトレーション（2000）[ 201 ]
アイスランド95%
デンマーク68% (2024) [ 86 ]
エストニア52%
ポーランド52%
スウェーデン50%
チェコ共和国49%
フィンランド49%
スロバキア40%
ロシア35% [ 202 ]
ドイツ22% (2014) [ 203 ]
ハンガリー16%
オーストリア12.5%
フランス7.7% (2017) [ 204 ]
オランダ3%
英国2%

アイスランドでは、DHへの主なプラスの影響は、容易に回収できる地熱の利用可能性です。東欧諸国のほとんどでは、エネルギー計画にコージェネレーションと地域暖房の開発が含まれています。オランダと英国におけるマイナスの影響は、温暖な気候と天然ガスとの競争に一部起因しています。英国の国内ガス価格に対する税金は、フランスの3分の1、ドイツの5分の1です。

参照

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さらに読む

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