Геотермальное теплоснабжение
В последние годы в мире отмечается значительный рост мощностей геотермального теплоснабжения. Системы геотермального централизованного теплоснабжения в основном применяются в Европе (лидеры — Франция и Испания), а также в Китае, Японии и Турции. В США преобладают системы геотермального отопления отдельных домов.
Примером успешной реализации крупного геотермального теплофикационного проекта является создание системы геотермального теплоснабжения столицы Исландии г. Рейкьявика, которая обеспечивает около 99 % потребностей в тепле, потребляет 2 348 л/с геотермальной горячей воды температурой 86...127 °С. Эта система включает в себя деаэратор, насосную станцию, аварийные (резервные) баки, пиковую котельную и разветвленную сеть раздачи тепла.
В России имеются огромные возможности для развития многих регионов, основанные на отказе от дорогого привозного топлива и переводе энергоснабжения на местные, прежде всего геотермальные, ресурсы. Наиболее подготовленными в этом смысле являются Камчатка, Северный Кавказ и Калининградская обл.
В настоящее время в Краснодарском крае реализуется проект комплексного использования геотермальных ресурсов в локальной системе теплоэлектроснабжения г. Лабинска. Энергия геотермального теплоносителя будет максимально использована для выработки электроэнергии, теплоснабжения жилищно-коммунального хозяйства, обогрева тепличных хозяйств, гостиничного комплекса, больницы, горячих плавательных и бальнеологических бассейнов, а также для производственных нужд сахарного завода и других предприятий (рис. 4.3).
Введение такой станции в проект позволит значительно повысить его эффективность путем использования геотермального тепла для выработки электроэнергии в летний неотопительный сезон.
Рис. 4.3. Принципиальная схема использования геотермальных ресурсов
для тепло - и электроснабжения г. Лабинска
(при температуре воздуха ниже - 2,6 °С)
В последние годы в системах теплоснабжения широко применяют тепловые насосы с использованием геотермальных источников энергии. В большинстве случаев это низкопотенциальные (так называемые «грунтовые», или «фоновые») геотермальные ресурсы, лежащие на глубине нескольких десятков или сотен метров.
Широкое распространение получили следующие способы извлечения первичного тепла:
– получение геотермальной воды из скважин; применение горизонтальных грунтовых теплообменников;
– устройство теплообменников типа «труба в трубе» в скважине;
– сооружение теплообменников в опорах фундаментов и других элементах конструкций зданий.
Для работы компрессоров тепловых насосов обычно применяют электропривод. Наблюдается тенденция снижения верхнего температурного уровня в системах теплоснабжения до 30...40 °С с устройством обогрева под полом, что позволяет уменьшить электропотребление компрессоров и повысить эффективность тепловых насосов в целом.
Наибольшее развитие эти технологии получили в США, Швеции, Канаде, Германии, Швейцарии и Австрии. В последние годы использование тепловых насосов значительно увеличилось. Особенно это ярко выражено в США, где в 1997 г. работало около 45 тыс. геотермальных тепловых насосов, а в настоящее время прирост их количества составляет около 50 тыс. шт/год, в том числе 46 % – с использованием закрытых вертикальных теплообменников, 38 – горизонтальных и 15 % – открытых систем.
Ожидается дальнейший ежегодный рост на 10 % установленной мощности тепловых насосов в США (на сегодняшний день в США установлено более 500 тыс. тепловых насосов). В Швейцарии в среднем один тепловой насос приходится на 2 км территории. В нормах проектирования и строительства зданий в Швейцарии предусмотрено обязательное использование геотермальных тепловых насосов для теплоснабжения.
Россия, как северная страна с большой территорией, в первую очередь нуждается в развитии локальных систем теплоснабжения с применением тепловых насосов. Для этих целей высокоэффективными являются тепловые насосы с использованием грунтового тепла. Эти технологии активно развиваются в мире, а в настоящее время осваиваются в Москве и других города России. При строительстве аквадрома и других зданий в Москве предусмотрено применение тепловых насосов для систем нагрева воды и отопления. На юго-западе Москвы успешно работает система горячего водоснабжения 18-этажного жилого дома. Использование тепла фунта земли (шесть скважин-теплообменников на глубине до 30 м) в тепловых насосах вместе с утилизацией тепла вентиляционных выбросов позволяет обеспечить более дешевое, бесперебойное, круглогодичное горячее водоснабжение дома.
