Система центрального отопления на основе солнечной энергии

[einstitut.livejournal.com]

Дания похожа на Россию. Похожа тем, что существенную долю в теплоснабжении страны занимают системы центрального отопления (ЦО). В России от сетей ЦО зависят более 70% граждан, в Дании ими обслуживаются более 60%, и эта доля растет.

В данной статье рассмотрим действующую инновационную систему ЦО, работающую на основе возобновляемых источников энергии. Вот так теплоэлектростанция выглядит сверху (фото можно увеличить).



Реализованный в датском Марсталь (Marstal) проект SUNSTORE показывает, что система ЦО может работать на основе 100% возобновляемых источников энергии, с долей солнечной энергии 50 и более процентов.

Проект реализовывался поэтапно. Ещё в 90-х годах в систему ЦО было интегрировано 10 000 м2 солнечных коллекторов. В 00-х был реализован проект SUNSTORE2, в рамках которого площадь коллекторов была увеличена на 8 019 м2 и добавлен сезонный аккумулятор тепла (водоем) объемом 10 000 м3 для увеличения доли солнца в производстве тепловой энергии.

Последний проект, SUNSTORE4, завершенный в 2012 году, предусматривал строительство дополнительной теплоэлектростанции, состоящей из 15 000 м2 солнечных коллекторов, когенерационной установки, работающей на древесном топливе (щепа) тепловой мощностью 4 МВт, электрической – 750 КВт, сезонного аккумулятора тепла (водоема) объемом 75 000 м3, теплового насоса мощностью 1,5 МВт (CO2 тепловой насос). Годовое производства тепла: более 32 000 МВт*ч. В результате стало возможным функционирование системы ЦО целиком на основе возобновляемых источников энергии. Схема SUNSTORE4 изображена на рисунке.



Сезонный аккумулятор тепла в подобных системах может устраиваться разным образом: путем строительства емкости, искусственного открытого водоема, существуют варианты скважинного хранения тепла и т.п. В данном случае был выбран, пожалуй, самый компромиссный вариант - искусственный открытый водоем – высокие потери тепла, но низкие затраты на строительство. Водоем сделан в виде направленной вниз усеченной пирамиды. Площадь поверхности 113х88 м. Стенки и дно водоема гидроизолированы с помощью подходящей пленки высокой плотности (HDPE мембрана). Тесты показали, что мембрана прослужит как минимум 20 лет даже с учетом перепадов температур, которые кратковременно могут превышать 80 градусов Цельсия. Основной технологической проблемой явилась теплоизоляция «крышки» водоема, которая необходима для снижения потерь тепла в холодное время года. Для её разработки была проведена большая научно-исследовательская работа c учетом опыта предыдущего проекта. В результате была устроена достаточно сложная секционная вентилируемая теплоизоляционная система из вспененного полиэтилена (3 слоя по 80 мм) с применением влагоизоляционных материалов и грузов, обеспечивающих её устойчивость на поверхности воды. Один из участков «крышки» изображен на рисунке. По результатам измерений 2013 г потери тепла в аккумуляторе составили около 35%.







Годовой цикл работы SUNSTORE4 может быть описан следующим образом.

В период с февраля по ноябрь солнечная система загружает аккумулятор тепла и параллельно обеспечивает центральное отопление. По данным мониторинга за 2013 г, ежемесячные поступления тепла в сезонный аккумулятор с марта по октябрь включительно превышали расход тепла из него.
С конца сентября в часы низких цен на электроэнергию тепло также производит тепловой насос, используя данный водоем в качестве источника.
Установка на древесном топливе работает также примерно с конца сентября и до начала апреля в часы высокой стоимости электроэнергии.

Результаты первого года работы системы ЦО в Марсталь в целом после запуска SUNSTORE4 представлены на рисунке ниже (доля солнечной энергии: 34%):



Управление, разумеется, автоматизировано, используется специальное программное обеспечение.

Бюджет SUNSTORE4 составил 15,1 млн евро. Затраты на создание водоема - 2,9 миллиона евро (39 евро/м3), включая трубопроводы, насосы и т.п. Стоимость «солнечной части» - 170 евро/м2. При этом по сравнению с предшествующим проектом было обеспечено 10% снижение стоимости и 10% повышение эффективности коллекторов. Стоимость производимого тепла составляет 50-60 евро за МВт*ч.

Система обслуживает более 1500 клиентов. Сеть теплопроводов довольно старая, ей 30 лет, но она регулярно обновляется.

Опыт Marstal изучается и тиражируется в странах Европы. Он, безусловно, интересен и для России, и может учитываться как при строительстве новых систем ЦО, так и модернизации старых, в комбинации с газовой генерацией или без таковой. В России есть регионы с высоким уровнем солнечной радиации в зимний период, например, юг Приморского края (где годовой уровень инсоляции значительно превышает датские параметры). В таких условиях функционирование подобных теплоэнергетических предприятий может быть особенно эффективным, с более высокой долей солнечной энергии.

Оригинал статьи опубликован на нашем сайте.

Comments

[poltoracki.livejournal.com]

За такие деньги вряд ли это приемлимо для РФ, это никогда себя не окупит.

[ivanoff1999.livejournal.com]

К концу статьи всплыла "установка на древесном топливе"

[chtylxy.livejournal.com]

Эта система имеет один существенный минус, она вообще не расчитана на эксплуатацию в странах где разница между летней и зимней температурами больше 20 градусов. Так что в Испании, Франции и тд она может работать, притом и летом и зимой потому что правильно построенная система может отнимать летом тепло через систему отопления, а зимой его возвращать. Но подогрев будет не больше охлаждения то есть 5-10 градусов (хотя тут для подогрева еще используется солнце ну это ещё +5 градусов, без обогревателей не обойтись.

[dmitrymeister.livejournal.com]

Оценочно площадь земле отвода под систему четверть от площади поселения. Считаем: 15000000 бюджет на 1500 жителей на 20 лет. Около 500 евро в год. Плюс обслуживание кредита за 20 лет, плюс четверть к налогу на землю, плюс текущий ремонт и обслуживание системы.
Пелетный котел, и то дешевле.

[nukemall.livejournal.com]

На большей части территории России значительную часть года нет ни солнца, ни ветра в достаточных для сколь-нибудь осмысленного использования количествах. Для отопления зимой в средней полосе требуется по два-три квадратных метра площади солнечного коллектора на один квадратный метр площади отапливаемого жилья. С солнечными батареями ещё хуже т.к. у них КПД ниже раз в десять.

[einstitut.livejournal.com]

Возможно данный способ хранения тепла не подойдет для более холодного климата. Хотя в любом случае нужно проводить расчеты. Здесь указано, что могут применяться различные способы сезонного аккумулирования. В Канаде, в более жестких климатических условиях (51.1 с.ш., это примерно широта Курска) реализована похожая система, где в качестве сезонного накопителя ипользуется скважинное поле. Drake Landing Solar Community (DLSC) в г. Окотокс, Альберта.

[alll]

> Дания похожа на Россию.

В Дании тоже регулярно зимой за -30?

[jenner-s.livejournal.com]

Охватом центральным отоплением может и похожи, а вот температурами как-то не слишком..

[morta della (from livejournal.com)]

Не очень понял насчет работы теплового насоса в период низких цен на электричество. Т.е. тепло подается зимой только по ночам?

[cn-mangetsu.livejournal.com]

1500 потребителей, да? Впечатляет, чо. Особенно учитывая, что квартирных многоэтажек я на фотографиях как-то не вижу.

[Александр Буховлов (from livejournal.com)]

Очередная экошиза. Занять такую площадь, и выполнить огромный объём работ, чтобы кое как отапливать 1500 клиентов.

[ivs1958.livejournal.com]

Ага. Плюс все застраиваем домами-термосами (с полной изоляцией от внешней среды). Вопрос - нафига?

[vlkamov.livejournal.com]

Если не красть, в РФ это вышло бы не "за такие деньги", а много дешевле. У нас гигакалория стоит порядка 1500 руб, т.е. ок. 20 евро/МВтч.

Так на так и выходит. Причем при наших морозах отбор тепла из аккумулятора намного эффективнее.

[acprog.livejournal.com]

незаглубленный водоем как в дании замерзнет у нас зимой, а заглубленному потребуется утепленная крыша или метр грунта + арматура чтобы все это выдерживать, ну и фундамент, стены.. Весьма капитальное сооружение неплохих размеров выйдет, соответсвено и цены другие. Проще закопать несколько цистерн что в принципе и делают, но это тоже очень недешево. А ведь это еще обслуживать нужно..

[denimih.livejournal.com]

а много где в России "регулярно зимой за -30"?
и можно ли по этим нескольким регионам говорить про всю Россию?

[einstitut.livejournal.com]

Здесь же не один только тепловой насос. Его функции не основные, а вспомогательные.

[veron-rus.livejournal.com]

Если не красть - то на такое благолепие Европе денег не будет. Как можно призывать к экстремизму!

[vlkamov.livejournal.com]

:-)

[alll]

Да, много. На большей части РФ континентальный климат, в отличие от приморской Дании, вдобавок ещё окучиваемой краем Гольфстрима.

> и можно ли по этим нескольким регионам говорить про всю Россию?

Скорее можно ли забывать про эти регионы, говоря про всю Россию. Нет, нельзя. Например в Поволжье живёт раз в десять больше людей, чем в Дании.

Написали бы "Дания похоже на некоторые регионы РФ, например на Калининградскую область" - никаких вопросов. :)

[vlkamov.livejournal.com]

... 1500 руб, т.е. ок. 20 евро.

[denimih.livejournal.com]

"Да, много. На большей части РФ континентальный климат"
- я с вами не соглашусь, судя по таблице https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BB%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D1%82_%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%B8#cite_note-5 таких регионов не очень много, в основном это север Сибири, а с учётом низкой плотности населения ...

[einstitut.livejournal.com]

Вы иностранец? Ведь написано по-русски: "Дания похожа на Россию. Похожа тем, что..." Речь идет о схожести по одному указанному признаку, а не о природе, погоде, населении и пр.

[zegna.livejournal.com]

И Москва, заметим, далеко не самый холодный город в стране...

[roquefort-tln.livejournal.com]

что не так с теплоизолированными домами?

[ivs1958.livejournal.com]

Сделайте в одной из комнат спортзал, например :)