INTEGRATION OF ALTERNATIVE ENERGY SOURCES INTO DISTRICT HEATING SYSTEMS AT THE LOCAL LEVEL
The paper examines the reconstruction of district heating boiler plants in Ukraine in the context of post-war infrastructure recovery, strengthening energy security, and reducing greenhouse gas emissions in line with national climate commitments. The aim of the study is to develop a universal calcul...
Saved in:
| Date: | 2026 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/953 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | System Research in Energy |
Institution
System Research in Energy| _version_ | 1866935475222085632 |
|---|---|
| author | Ivanenko, Nataliia |
| author_facet | Ivanenko, Nataliia |
| author_sort | Ivanenko, Nataliia |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-06-02T11:47:00Z |
| description | The paper examines the reconstruction of district heating boiler plants in Ukraine in the context of post-war infrastructure recovery, strengthening energy security, and reducing greenhouse gas emissions in line with national climate commitments. The aim of the study is to develop a universal calculation model for assessing the economic and environmental effects of integrating alternative heat sources at the level of individual boiler plants, with results presented per 1 MW of installed thermal capacity. The methodology is based on an energy balance approach to fossil fuel substitution using seasonal efficiency coefficients of equipment, lower heating values of fuels, and standard emission factors in accordance with internationally recognized greenhouse gas and air pollutant inventory guidelines. Three typical reconstruction options are analyzed: installation of a biomass boiler, implementation of a large-scale heat pump, and a combined scheme with an alternative base-load source and a gas-fired peak/reserve unit. The calculations show that full substitution of natural gas by an alternative heat source at 1 MW capacity can reduce gas consumption by approximately 0.44 million m³ per year and decrease CO₂ emissions by up to 875 t/year depending on the applied technology. Biomass provides the highest immediate climate mitigation effect, while heat pumps demonstrate increasing environmental benefits as the electricity sector gradually decarbonizes. The proposed approach enables a consistent comparison of technological options using a unified set of energy, economic, and environmental indicators and can serve as a decision-support tool for planning boiler plant reconstruction or new construction projects. |
| doi_str_mv | 10.15407/srenergy2026.02.004 |
| first_indexed | 2026-05-30T01:00:11Z |
| format | Article |
| id | systemreorg-article-953 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-03T01:00:12Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | systemreorg-article-9532026-06-02T11:47:00Z INTEGRATION OF ALTERNATIVE ENERGY SOURCES INTO DISTRICT HEATING SYSTEMS AT THE LOCAL LEVEL Використання альтернативних джерел енергії в системах теплопостачання на місцевому рівні Ivanenko, Nataliia district heating, boiler plant reconstruction, renewable heat sources, biomass, large-scale heat pump, decarbonization, CO2 emission reduction, economic assessment, calculation model. централізоване теплопостачання, реконструкція котелень, альтернативні джерела енергії, біомаса, тепловий насос, декарбонізація, скорочення викидів CO2, економічна оцінка, розрахункова модель. The paper examines the reconstruction of district heating boiler plants in Ukraine in the context of post-war infrastructure recovery, strengthening energy security, and reducing greenhouse gas emissions in line with national climate commitments. The aim of the study is to develop a universal calculation model for assessing the economic and environmental effects of integrating alternative heat sources at the level of individual boiler plants, with results presented per 1 MW of installed thermal capacity. The methodology is based on an energy balance approach to fossil fuel substitution using seasonal efficiency coefficients of equipment, lower heating values of fuels, and standard emission factors in accordance with internationally recognized greenhouse gas and air pollutant inventory guidelines. Three typical reconstruction options are analyzed: installation of a biomass boiler, implementation of a large-scale heat pump, and a combined scheme with an alternative base-load source and a gas-fired peak/reserve unit. The calculations show that full substitution of natural gas by an alternative heat source at 1 MW capacity can reduce gas consumption by approximately 0.44 million m³ per year and decrease CO₂ emissions by up to 875 t/year depending on the applied technology. Biomass provides the highest immediate climate mitigation effect, while heat pumps demonstrate increasing environmental benefits as the electricity sector gradually decarbonizes. The proposed approach enables a consistent comparison of technological options using a unified set of energy, economic, and environmental indicators and can serve as a decision-support tool for planning boiler plant reconstruction or new construction projects. У статті досліджується проблема реконструкції котелень систем централізованого теплопостачання України в умовах післявоєнного відновлення інфраструктури, підвищення енергетичної безпеки та необхідності скорочення викидів парникових газів відповідно до кліматичних зобов’язань держави на національному і міжнародному рівнях. Метою роботи є розроблення універсальної розрахункової моделі оцінки економічних та екологічних наслідків впровадження альтернативних джерел теплової енергії на рівні окремих котелень із представленням результатів у перерахунку на 1 МВт встановленої теплової потужності. Методично дослідження ґрунтується на побудові балансової моделі заміщення викопного палива з використанням сезонних коефіцієнтів корисної дії обладнання, нижчої теплоти згоряння палива та питомих коефіцієнтів викидів відповідно до міжнародних методик інвентаризації парникових газів і забруднюючих речовин. У роботі проаналізовано три типові варіанти реконструкції котелень: встановлення біомасового котла, впровадження великого теплового насоса та реалізацію комбінованої схеми з альтернативним базовим джерелом і газовим резервом. Результати розрахунків свідчать, що повне заміщення природного газу альтернативним джерелом тепла в розрахунку на 1 МВт потужності дозволяє скоротити споживання газу приблизно на 0,44 млн м³ на рік та зменшити викиди CO2 до 875 т/рік залежно від технології. Встановлено, що використання біомаси забезпечує найбільший безпосередній кліматичний ефект, тоді як теплові насоси демонструють зростання екологічної ефективності у міру декарбонізації електроенергетики. Запропонований підхід забезпечує можливість системного порівняння альтернативних технічних рішень за єдиною системою енергетичних, економічних та екологічних показників і може застосовуватися як інструмент підтримки прийняття рішень при плануванні реконструкції або нового будівництва котелень. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2026-05-30 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/953 10.15407/srenergy2026.02.004 System Research in Energy; No. 2 (86) (2026): System Research in Energy; 4-13 Системні дослідження в енергетиці; № 2 (86) (2026): Системні дослідження в енергетиці; 4-13 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/953/839 |
| spellingShingle | district heating boiler plant reconstruction renewable heat sources biomass large-scale heat pump decarbonization CO2 emission reduction economic assessment calculation model. Ivanenko, Nataliia INTEGRATION OF ALTERNATIVE ENERGY SOURCES INTO DISTRICT HEATING SYSTEMS AT THE LOCAL LEVEL |
| title | INTEGRATION OF ALTERNATIVE ENERGY SOURCES INTO DISTRICT HEATING SYSTEMS AT THE LOCAL LEVEL |
| title_alt | Використання альтернативних джерел енергії в системах теплопостачання на місцевому рівні |
| title_full | INTEGRATION OF ALTERNATIVE ENERGY SOURCES INTO DISTRICT HEATING SYSTEMS AT THE LOCAL LEVEL |
| title_fullStr | INTEGRATION OF ALTERNATIVE ENERGY SOURCES INTO DISTRICT HEATING SYSTEMS AT THE LOCAL LEVEL |
| title_full_unstemmed | INTEGRATION OF ALTERNATIVE ENERGY SOURCES INTO DISTRICT HEATING SYSTEMS AT THE LOCAL LEVEL |
| title_short | INTEGRATION OF ALTERNATIVE ENERGY SOURCES INTO DISTRICT HEATING SYSTEMS AT THE LOCAL LEVEL |
| title_sort | integration of alternative energy sources into district heating systems at the local level |
| topic | district heating boiler plant reconstruction renewable heat sources biomass large-scale heat pump decarbonization CO2 emission reduction economic assessment calculation model. |
| topic_facet | district heating boiler plant reconstruction renewable heat sources biomass large-scale heat pump decarbonization CO2 emission reduction economic assessment calculation model. централізоване теплопостачання реконструкція котелень альтернативні джерела енергії біомаса тепловий насос декарбонізація скорочення викидів CO2 економічна оцінка розрахункова модель. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/953 |
| work_keys_str_mv | AT ivanenkonataliia integrationofalternativeenergysourcesintodistrictheatingsystemsatthelocallevel AT ivanenkonataliia vikoristannâalʹternativnihdžerelenergíívsistemahteplopostačannânamíscevomurívní |