Šajā uzdevumā mēs pievērsīsimies 4. paaudzes centralizētai enerģijai un aplūkosim galvenos principus, kas nodrošina ilgtspējīgo sistēmu darbu. Centralizētā enerģija nodrošina uzticamu enerģiju par izdevīgu cenu jau kopš sava rašanās brīža  19. gadsimta beigās.

Šobrīd uzsildītā un atdzesētā ūdens centralizēta ražošana ir viena no iespējām risināt problēmas, ko rada strauja urbanizācija un klimata pārmaiņas. Tomēr centralizētā enerģija turpina pilnveidoties, un intensīvi pētījumi ir bruģējuši ceļu uz tā dēvēto 4. paaudzes centralizēto enerģiju jeb novatorisku enerģijas ekosistēmu ar milzīgu potenciālu.

Kas atšķir šo jauno paaudzi no pašreizējās? 4. paaudzes centralizētās enerģijas sistēmas svarīgākā raksturīgā īpašība ir apgādes ūdens zemā temperatūra. Ēku energoefektivitāte arvien palielinās, un būs iespējams būtiski samazināt ūdens temperatūru, neietekmējot patērētāja komfortu. Šobrīd apgādes ūdens temperatūra parasti ir 90 °C, bet, lai samazinātu siltuma zudumus, temperatūru var samazināt līdz pat 50 °C 4. paaudzes sistēmās.

Tas pats attiecas uz centralizēto dzesēšanu, bet šajā gadījumā temperatūra tiks paaugstināta no aptuveni 6 °C līdz pat 12 °C plūsmas temperatūrā. Jaunajam ūdens temperatūras risinājumam ir acīmredzami ieguvumi. - Pirmkārt, nepieciešams mazāk enerģijas, lai uzsildītu vai atdzesētu ūdeni, samazinot izmaksas un CO2 izmešu apjomu. - Otrkārt, samazinās enerģijas zudumi izplatīšanas tīklā caurulēs siltuma zuduma veidā. - Treškārt, cauruļu termiskā noslodze būtiski samazinās, novēršot noplūdi un paildzinot sistēmas kalpošanas laiku. Tomēr pastāv vēl kāds svarīgs ieguvums.

Centralizētajā siltumapgādē piegādātais zemas temperatūras ūdens nozīmē, ka centralizētās enerģijas stacija var palielināt savu atjaunojamo energoresursu enerģijas avotu daļu un iekļaut zemas temperatūras avotus, piemēram, ģeotermisko enerģiju. Tas arī palielina efektivitāti, kas piemīt saules siltumenerģijas kolektoriem, vēja enerģija un rūpniecisko procesu rezultātā pārpalikušajam siltumam. Tādējādi stacijas var izmantot dažādus lokāli pieejamus avotus, veicinot ilgtspējīgu ražošanu.

4. paaudzes centralizētās enerģija stacijās varēs arī uzglabāt pārpalikušo siltumu ilgākā laika periodā. Sezonāla uzglabāšana lielās, labi izolētās pazemes bedrēs nozīmē, ka stacijas var iegūt, piemēram, saules enerģiju vasarā un izmantot to māju siltumapgādei ziemā. Šīs citādi izniekotās enerģijas izmantošana ir svarīgs aspekts , lai uzlabotu ilgtspēju šajā nozarē.

Vēl kāda interesanta 4. paaudzes centralizētās siltumapgādes perspektīva ir profesionālie patērētāji. Profesionālais patērētājs ir enerģijas patērētājs, kurš arī veicina enerģijas ražošanu, piemēram, patērē tīkla enerģiju un pēc tam piegādā enerģiju šim pašam tīklam. Profesionālos patērētājus var radīt, uzstādot saules paneļus uz ēkām vai izmantojot pārpalikušo siltumu no maza apjoma lietotājiem.

Profesionālo patērētāju integrācija palielina zaļās enerģijas kopējo ražošanas apjomu, nepalielinot CO2 pēdas nospiedumu un samazinot enerģijas izmaksas patērētājam. Lai gan visas šīs perspektīvas nodrošina lieliskas iespējas samazināt globālo enerģijas patēriņu, ir jāpārvar dažas problēmas. Piemēram, samazinot apgādes ūdens temperatūru, rodas zemāks delta T.

Šī zemā delta T dēļ rodas risks, ka patērētāji tīkla tālākajā galā nesaņems minimālo diferenciālo spiedienu, ja vien stacijas nepalielinās spiedienu apgādes pusē. Tomēr šo problēmu var atrisināt, piemērojot dinamiskās centralizētās enerģijas principus. Tā vietā, lai paļautos uz vienu jaudīgu apgādes sūkni stacijā, dinamiskā centralizētā enerģija izmanto dažādus sūkņus ceļā pie patērētāja.

Tādējādi sūkņi var darboties ar daudz mazāku ātrumu, ietaupot enerģiju. Izmantojot regulējama ātruma sūkņus mazāku elektrotīkla sadaļu apgādei, sistēma spēj arī pielāgoties faktiskajām prasībām, nevis darboties ar pilnu ātrumu. Darbība ar pilnu ātrumu var izraisīt tīkla spiediena samazinājumu, tādējādi palielinot noplūdes risku. Kopsavilkums: 4. paaudzes centralizētā enerģija nodrošina uzsildītu ūdeni zemākā temperatūrā un atdzesētu ūdeni augstākā temperatūrā energoefektīvām ēkām.

Tādējādi samazinās enerģijas lietojums un atkritumi, vienlaikus paildzinot sistēmas kalpošanas laiku un dažādojot degvielas opcijas. Atjaunojamie energoresursi, uzglabāšana sezonas laikā, profesionālie patērētāji un regulējama ātruma sūkņu stratēģiska lietošana: viss kopā liecina, ka 4. paaudzes centralizētā siltumapgāde ir dzīvotspējīgs risinājums lielajām 21. gadsimta enerģijas problēmām.