События Дом

Геотермальная энергия: как обогреть целый город теплом Земли?

Геотермальные тепловые станции для нас в новинку. Тем не менее, есть они у наших ближайших западных соседей, несколько станций есть и в Беларуси.

Что имеем?

В настоящий момент мировая геотермия производит всего 0,1 процента от потребляемой в мире энергии. Европейскими лидерами в их использовании являются Франция и Португалия (суммарная тепловая выработка всех геотермальных станций около 300 и 250 ktoe* в год). Германия идёт пока на третьем месте (около 220 ktoe) но к 2020 году планирует нарастить выработку тепловой энергии из недр земли втрое и вырваться в европейские лидеры.

*ktoe – единица измерения тепловой энергии. 1 ktoe соответствует энергии, заключённой в 1 000 тонн нефти. Таким образом, немецкие 220 ktoe – это 220 000 тонн нефти. Для сравнения Беларусь в год расходует около 30 000 ktoe в год.

В Польше  геотермальных станций уже с десяток. Строятся новые.

Одина из самых удачных польских примеров – геотермальная станция в городе Унеюв с населением в три тысячи человек. Практически каждый дом в городе получает горячую воду и теплоту от местной геотермальной станции.

Далеко не в каждом месте рентабельно строить геотермальную станцию. Теория следующая: с ростом глубины происходит и рост температуры (в среднем около 20 градусов на километр). Если бы мы хотели добраться до температур хотя бы в 60 градусов, то нам были бы необходимы скважины глубиной в три километра. Тем не менее, есть места, где высокая температура появляется и на меньших глубинах. Важно, чтобы там была не только высокая температура, но и теплоноситель – приличный объем подземной воды. Определить такое место – задача геологов.

Есть примеры!

Польский город Пыжице (Pyrzyce) с населением в 16 тысяч человек расположен как раз в таком месте. Относительно недалеко были построены еще две станции – в Чарникове и в Штаргарде. Геотермальной станции в Пыжице в следующем году исполнится 20 лет. Для ее постройки польским фондом защиты окружающей среды и правительством города была создана частная компания. Цель – обеспечить весь город теплом и горячей водой. Сейчас пока что далеко не каждый дом в городе подключен к этой системе. Политика такова: пользователь сам может выбрать – подключаться или отапливаться самостоятельно.

Как экологический проект, экономящий углеводородное топливо и снижающий выбросы парникового газа, станция дотирована грантами. Общие инвестиции в проект составили 30 миллионов евро.

Станция расположена на окраине. На карте хорошо видна текущая цепь водных магистралей от станции к домам города. Протяженность сетей –15 километров.

Как это работает?

Основа станции – четыре скважины диаметром около 400 миллиметров и глубиной около 1,5 тысячи метров. Такая глубина позволяет достигать водоносных слоев. По двум скважинам минерализованная подземная вода с температурой в 65 градуса по Цельсию выкачивается наружу, по двум другим уже отдавшая свою теплоту, остывшая примерно до 25 градусов она закачивается назад, под землю. Расстояние между скважинами – около километра. Так что вода, возвращенная под Землю, теоретически, после нагрева может вновь быть выкачена наверх… через несколько сотен лет. Ведь скорость подземного тока воды очень мала. Впрочем, подземной воды хватает.

Трубы, подходящие к скважинам не впечатляют. Расположены они в таких же не впечатляющих пристройках

Зато внутри самой станции много интересного.

Вот так, например, выглядит схема работы станции

Подземная вода, выкачанная из-под земли, отдает свое тепло и сразу же закачивается назад, под землю. В таком теплообменнике она и нагревает воду-носитель, которая постоянно «бегает» от станции к домам в городе и обратно.

Станция станции рознь. В той же Польше есть тепловые станции, где вода обратно под землю не закачивается. Это возможно в случае если вода по составу является питьевой. Тогда после отдачи ей тепла, ее используют для водоснабжения. Или, если подземная минерализованная вода ценна своим составом, ее после отбора тепла, отдают спа-курортам для лечебных целей. В Пыжице таких курортов нет, а минерализация в 121 граммов на кубометр не позволяет оставить такую воду на поверхности и устроить локальную экологическую катастрофу. Обратная закачка воды под землю – это энергозатратная работа насосов. Она осуществляется сжатым газом.

Максимально возможный поток воды – 360 кубометров в час (это небольшой бассейн). Летом выкачивается чуть меньше, ведь меньше и потребности. Зимой станция работает на полную мощность – и извлекает из- под земли около 15 МВт тепловой мощности. С ростом числа клиентов станция может нарастит мощность до 50 МВт.

Самым важным и дорогим оборудованием на станции являются «гости» из Японии: два промышленных тепловых насоса. Их задача – обеспечить более полное использование тепловой энергии и «связку» газовых котлов и скважин в единое целое.

Геотермальная вода – не единственный источник тепла, используемый на станции. Есть еще четыре тепловых котла. Ведь технология извлечения тепла из земли дорогая, поэтому станция спроектирована так, чтобы геотермальное оборудование летом не простаивало, а работало по возможности на полную мощность весь год и, тем самым, быстрее окупалось. Поэтому зимой недостаток энергии, требуемый для отопления домов, компенсируется сжиганием газа (максимальная мощность котлов – 36 МВт). Так что, по сути, геотермальная станция в Пыжице – это котельная с дополнительным геотермальным оборудованием.

Огромные тепловые котлы, нагревающие воду природным газом газа. Что меня всегда радует в Польше – это чистота рабочих помещений. Здесь даже цветы расставлены.

Котлы также высокоэффективные. Экономайзер – устройство, позволяющее максимально полно использовать остаточное тепло выхлопных газов. Оно добавляет еще 0,8 МВт к каждому котлу и, тем самым, повышает его КПД еще на 10%.

Система управления станцией уже немного устарела. В скором времени собираются “проапгрейдить”.

Экономично и экологично

Доля геотермально энергии, вырабатываемой станцией из года в год, колеблется и в среднем составляет около 50 процентов.

График, показывающий долю геотермальной энергии и энергии, полученной при сжигании природного газа в разрезе года.

На следующем графике отражена нелегкая борьба за то, чтобы максимально полно использовать геотермический потенциал. Видно, что эта борьба идет с переменным успехом.

Капля дегтя

У каждой станции есть свои, собственные “болячки”. Директор станции в Пыжице говорит, что для него основная проблема – постоянно отложение на стенках скважин солей. Поэтому скважины требуют периодической чистки. Как почистить скважину на глубине в 1,5 километра? Сложно. Здесь для этого используют раствор соляной кислоты. Такая чистка занимает время, людские ресурсы, приводит к простаиванию оборудования.

Здесь уместно сравнить с вложением денег в солнечные электростанции (СЭС). Разница концептуальная: СЭС требуют лишь первичных инвестиций и практически никаких работ по обслуживанию – разве что тряпочкой пыль протирать время от времени.

Проектирование каждой геотермальной станции индивидуально. Это совершенно нетиповые проекты, ведь различны глубины скважин, состав воды, давления, возможные объемы выкачки. Поэтому они требует разных технических решений. Cтанцию в Пыжице проектировали датчане – у них больше опыта.

Недалеко от Пыжице находится и иной город – Штаргард. Расположен он в той же, благоприятной для геотермии области. Станцию строили позже, с оглядкой на ту, что в Пыжице. Но через два года после открытия она обанкротилась. Основные причины – постоянные технические проблемы и высокая стоимость – тепловая энергия получалась дорогой, потенциальные потребители не хотели заключать договора.

Директор станции в Пыжице сетует на то же: если бы в городе все подключились к такой системе, то и стоимость отпуска тепла существенно бы снизилась.

Экологическая энергия, как правило, дороже. Однако геотермальные станции – это пока пилотные проекты, а технологии после «обкатки» обычно дешевеют.

А что у нас?

А у нас в квартире пока газ, то есть отапливаемся в основном за счет природного газа.

Суммарная мощность всех геотермальных установок, по официальным данным, всего около 5 МВт (с учетом пригрунтовых тепловых насосов). Наиболее мощные установки есть в Бресте – 1МВт, и на канализационной станции в Минском районе – 350 КВт.

В госпрограмме энергосбережения на 2011–2015 годы о геотермальных станциях упоминается лишь вскользь. Однако в марте 2013 года был утвержден госплан мероприятий по исследованию и разработке технических решений.

По данным исследований белорусских ученых, во всех регионах республики на небольшой глубине – около 100 метров – залегает вода с температурой 8–9 градусов. В наиболее прогретых блоках земной коры – на глубине 4–5 километров – температура достигает 110–115 градусов (в Гомельской области вблизи Светлогорска и Речицы). «Этих температур достаточно, чтобы вырабатывать тепло для отопления зданий, сооружений, а также для использования в сельскохозяйственном и промышленном производствах», – отметил заместитель генерального директора, главный геолог по нефти и газу республиканского унитарного предприятия «Белгеология» Ярослав Грибик.

Распределение температуры на глубине 100 метров в Беларуси

По словам специалиста, на территории страны пробурены тысячи поисковых скважин. Многие из тех, где вместо нефти нашел источники теплой и горячей воды или минерализованных рассолов, раньше «консервировали» за ненадобностью. Только относительно недавно специалисты поняли, что тепло земных недр можно превратить в миллионы долларов.

Источник: http://econet.ru/

Комментарии (Всего: 0)

Добавить комментарий

Что-то интересное

    Больше материалов
    Больше материалов
  • facebook
    Нажмите Нравится,
    чтобы читать Econet.ru в Facebook
    Спасибо, я уже с Econet.ru!