Научная статья на тему 'Исследование эффективности геотермального теплоснабжения на примере г. Цэцэрлэг'

Исследование эффективности геотермального теплоснабжения на примере г. Цэцэрлэг Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
666
121
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ / ТЕПЛОВОЙ НАСОС / ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ / ЭКОЛОГИЯ / GEOTHERMAL SOURCES / HEAT PUMP / HEAT SUPPLY / ECOLOGY

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Стенников Валерий Алексеевич, Жарков Сергей Владимирович, Соколов Павел Александрович

Рассматриваются методические и технологические вопросы создания экологически чистого теплоснабжения на базе геотермального источника в комплексе с ветроэнергетической установкой и пиковой угольной котельной. Сооружение такого комплекса предложено осуществить в г. Цэцэрлэг на геотермальном месторождении в Монголии. Приведены результаты экономического обоснования строительства теплоснабжающего комплекса. Предложено применение теплонасосной станции, позволяющей снизить вредные выбросы SОx, NOx, твердых частиц и фтористых соединений, обеспечивающей значительное снижение экологической нагрузки на окружающую среду. Ориентация этого комплекса на использование геотермальных вод обеспечивает ему многоцелевое назначение, незначительную экологическую нагрузку на окружающую среду, и хорошие экономические показатели создают благоприятные условия для его применения уже в настоящее время.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Стенников Валерий Алексеевич, Жарков Сергей Владимирович, Соколов Павел Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STUDYING EFFICIENCY OF GEOTHERMAL HEAT SUPPLY BY EXAMPLE OF TSETSERLEG CITY

The article discusses the methodological and technological problems of providing environmentally friendly heat supply based on a geothermal source combined with a wind-driven powerplant and a peak coal boiler. It is proposed to construct the complex in Tsetserleg city on the geothermal source in Mongolia. The results of the economic feasibility of the heat-supply complex construction are presented. It is suggested using a heat pump station that reduces the harmful emissions of SOx, NOx, solid particles, fluoride compounds, and decreases environmental impact significantly. The orientation of the complex on using geothermal waters makes provision for its multipurposeness, insignificant environmental load, and good economic performance. These factors create favorable conditions for its use today.

Текст научной работы на тему «Исследование эффективности геотермального теплоснабжения на примере г. Цэцэрлэг»

УДК 621.311.22

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЕОТЕРМАЛЬНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ Г. ЦЭЦЭРЛЭГ

© В.А. Стенников1, С.В. Жарков2, П.А. Соколов3

ФГБУН Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 130.

Рассматриваются методические и технологические вопросы создания экологически чистого теплоснабжения на базе геотермального источника в комплексе с ветроэнергетической установкой и пиковой угольной котельной. Сооружение такого комплекса предложено осуществить в г. Цэцэрлэг на геотермальном месторождении в Монголии. Приведены результаты экономического обоснования строительства теплоснабжающего комплекса. Предложено применение теплонасосной станции, позволяющей снизить вредные выбросы SOx, NOx, твердых частиц и фтористых соединений, обеспечивающей значительное снижение экологической нагрузки на окружающую среду. Ориентация этого комплекса на использование геотермальных вод обеспечивает ему многоцелевое назначение, незначительную экологическую нагрузку на окружающую среду, и хорошие экономические показатели создают благоприятные условия для его применения уже в настоящее время. Ил. 7. Табл. 3. Библиогр. 8 назв.

Ключевые слова: геотермальные источники; тепловой насос; теплоснабжение; экология.

STUDYING EFFICIENCY OF GEOTHERMAL HEAT SUPPLY BY EXAMPLE OF TSETSERLEG CITY V.A. Stennikov, S.V. Zharkov, P.A. Sokolov

Melentiev's Institute of Energy Systems SB RAS, 130 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664033.

The article discusses the methodological and technological problems of providing environmentally friendly heat supply based on a geothermal source combined with a wind-driven powerplant and a peak coal boiler. It is proposed to construct the complex in Tsetserleg city on the geothermal source in Mongolia. The results of the economic feasibility of the heat-supply complex construction are presented. It is suggested using a heat pump station that reduces the harmful emissions of SOx, NOx, solid particles, fluoride compounds, and decreases environmental impact significantly. The orientation of the complex on using geothermal waters makes provision for its multipurposeness, insignificant environmental load, and good economic performance. These factors create favorable conditions for its use today. 7 figures. 3 tables. 8 sources.

Key words: geothermal sources; heat pump; heat supply; ecology.

Анализ использования геотермальных вод

Геотермальная энергетика - направление энергетики, основанное на производстве электрической и тепловой энергии за счет тепла, содержащегося в недрах земли. Для использования геотермальной энергии применяются геотермальные тепловые электростанции (ГеоТЭС) и тепловые насосы (ТН) [1].

Источником геотермальной теплоты является горячая магма, которая проникает из недр Земли и в некоторых местах близко подходит к её поверхности. Источники глубинной теплоты размещаются, как правило, вблизи границ литосферных плит и в районах повышенной геологической активности.

Месторождения геотермальной энергии разделяются на четыре типа:

• гидротермальные источники (парогидротер-мы), залегающие на глубине до 3 км;

• источники аномально высокого давления (глубина до 10 км);

• сухие горячие горные породы (глубина до 10

км);

• магма (на глубине до 10 км).

В настоящее время в основном используются месторождения первого типа. При освоении геотермальных месторождений возникают сложные проблемы, препятствующие широкомасштабному использованию этого вида энергии. Во-первых, температура геотермальных источников гораздо ниже, чем у пара, вырабатываемого на обычной ТЭС, вследствие чего необходимо предусматривать специальные мероприятия, направленные на эффективное использование их энергетического потенциала. Во-вторых, геотермальные воды содержат большое количество растворенных минеральных веществ, имеющих высокую хими-

1 Стенников Валерий Алексеевич, доктор технических наук, профессор, заместитель директора по науке, тел.: 79148952306, e-mail: SVA@isem.sei.irk.ru

Stennikov Valery, Doctor of technical sciences, Professor, Deputy Director for Research, tel.: 79148952306, e-mail: SVA@isem.sei.irk.ru

2Жарков Сергей Владимирович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, тел.: 79501328284, e-mail: zharkov@isem.sei.irk.ru

Zharkov Sergey, Candidate of technical sciences, Senior Researcher, tel.: 79501328284, e-mail: zharkov@isem.sei.irk.ru

3Соколов Павел Александрович, ведущий инженер, тел.: 79501326858, e-mail: tramp@isem.sei.irk.ru Sokolov Pavel, Leading Engineer, tel.: 79501326858, e-mail: tramp@isem.sei.irk.ru

ческую агрессивность [2]. При попадании этих веществ на лопатки турбины происходит их быстрое разрушение. Кроме того, на поверхности трубопроводов и другого тепломеханического оборудования происходит значительное солеотложение. В связи с этим необходимо усложнять технологию, вводить дополнительные устройства для предварительной очистки теплоносителя от вредных примесей.

Могут иметь место и негативные экологические проявления, в их числе:

• возможное провоцирование землетрясений в результате гидравлического разрыва пласта;

• просадка почвы вследствие появления пустот из-за отбора воды;

• повышенный шум, который возникает в процессе резкого падения давления геотермального флюида при выходе на поверхность Земли;

• возможный неконтролируемый выброс вредных газов (двуокиси углерода СО2 и сероводорода Н^Б);

• нередко появляются трудности с утилизацией отработанного теплоносителя (рассола).

Несмотря на эти существующие проблемы, целесообразность геотермального теплоснабжения очевидна, так как оно позволяет сохранять в значительных объемах традиционные ископаемые топлива [3].

Геотермальная технология получения тепловой энергии из земных недр включает три основных стадии: процесс извлечения энергоносителя из земных недр, его обработки (очистки, преобразования) и доставки к потребителю теплоносителя с заданным качеством и рыночным уровнем экономической эффективности его использования. Под качеством геотермального теплоносителя понимается: температурный уровень, степень минерализации, коррозийная активность, газоносность, загрязненность вредными примесями и др. По способу добычи теплоносителя существует следующая классификация геотермальных систем (рис. 1).

Рис. 1. Классификация геотермальных систем

Нередко для преобразования геотермального тепла до требуемых параметров (температура, расход теплоносителя), предъявляемых технологическими установками потребителей, применяются тепловые насосы (ТН).

Теплоснабжение с использованием ТН является одним из наиболее быстроразвивающихся направлений по сравнению с другими видами нетрадиционной энергетики. Более того, в некоторых развитых странах

оно уже является главным конкурентом традиционной теплоэнергетики, основанной на сжигании органического топлива.

К 2005 г. в мире было введено 8785 МВт электрической мощности и 19300 МВт(т) тепловой мощности на основе природных геотермальных ресурсов. Из этого соотношения следует, что в большей мере геотермальные источники используются для теплоснабжения [4].

В программах энергосбережения развитых стран существенное место занимают тепловые насосы, использующие в качестве низкопотенциального источника тепла возобновляемые (тепло грунта, грунтовых вод, рек, водоемов) и вторичные (тепло стоков, систем оборотного водоснабжения, систем вентиляции) энергоресурсы. В настоящее время более 80 стран мира в той или иной степени используют геотермальное тепло. ГеоТЭС эксплуатируются примерно в 25 странах [1].

Широкое применение тепловых насосов связано с их высокой эффективностью, экологической чистотой и надежностью. В настоящее время в мире работает около 15 миллионов тепловых насосов мощностью от нескольких кВт до десятков МВт. Наиболее широкое применение они нашли в США, Японии, Канаде, скандинавских странах. В США строительной нормой является обязательное использование отводимого от сооружений тепла, это способствует тому, что более 30% жилых зданий оборудованы тепловыми насосами. В Стокгольме на тепловом потенциале воды Балтийского моря работает крупнейшая теплонасосная станция мощностью 320 МВт(т).

Однако одной из наиболее эффективных областей применения тепловых насосов являются геотермальные системы теплоснабжения.

Как показывает мировая практика, целесообразность создания систем теплоснабжения на базе геотермальной воды зависит от многих факторов, в частности от:

- глубины извлечения ТВ, с её ростом увеличиваются капитальные затраты на обустройство скважин;

- выбора места скважин и дальности транспортировки теплоносителя до потребителя;

- геотермических параметров термальной воды (дебита, температуры и давления на изливе, минерализации ТВ, химического состава и других характеристик).

Важным параметром, характеризующим термодинамическую эффективность термального источника, является градиент изменения температуры на каждые 100 м глубины, что весьма важно для организации теплоснабжения локальных и разрозненных потребителей.

Температура воды геотермального источника на изливе скважины может иметь значительный разброс в зависимости от глубины бурения скважины. Разброс её температуры может зависеть также от места расположения скважины.

Для сокращения затрат на обустройство скважин, применяемых для теплоснабжения, целесообразно использовать ТН, благодаря которому может быть

реализован тепловой потенциал источников с низкими температурами термальных вод. Важен и тот факт, что благодаря ТН можно заметно сократить либо расход ТВ из дебитных скважин, либо их число (при прочих равных условиях). Создание комбинированной теплоснабжающей станции на базе термального источника и ТН может стать более доступной в техническом отношении технологией теплоснабжения, работающей в полном соответствии с температурным графиком отпуска теплоты (в зависимости от температуры наружного воздуха) потребителям.

Тепловой насос с гидравлической обвязкой (водяными насосами, теплообменниками, запорной арматурой и др.) представляет собой теплонасосную станцию (ТНС).

ТНС наиболее эффективны при работе в базовой части тепловых нагрузок. Расчет характеристик ТНС не следует производить для периода стояния наиболее низких температур окружающей среды в регионе. При таком подходе расходы ТВ и электроэнергии на привод двигателя ТН приведут к завышению стоимостных показателей, которые не всегда могут оказаться оправданными, поскольку, как правило, непрерывная длительность стояния низких температур не превышает 10-15 суток.

ТН могут обеспечивать потребности в теплоте с заданными параметрами как для индивидуального потребителя (автономного), так и для локальных групповых потребителей (несколько домов 4-10 индивидуальной застройки) или централизованного теплоснабжения населенных пунктов [5, 6].

Стоимость ТН, выпускаемых в России, составляет от 90 до 110 тыс. дол./Гкал/ч, что существенно ниже зарубежных аналогов ТН (табл. 1) [7].

Экономические и экологические аспекты

использования энергоустановок на базе тепловых насосов в г. Цэцэрлэг

В рамках сотрудничества Российской Академии Наук и Монгольской Академии Наук рассматривался ряд населенных пунктов, энергоснабжение которых предполагалось осуществлять от геотермальных источников. Наиболее предпочтительным из них оказался г. Цэцэрлэг с угольными низкоэкономичными котельными и расположенными вблизи него геотермальными месторождениями. Суммарная тепловая нагрузка города составляет 7,4 Гкал/ч.

Система централизованного теплоснабжения на базе ТНС и геотермальных источников неоднократно рассматривалась для снабжения тепловой энергией г. Цэцэрлэг в Монголии. В настоящее время теплоснабжение города осуществляется от 10 угольных котельных, которые расположены в центре города, что наносит существенный ущерб его экологии. В рамках проведенных ранее исследований предлагалось использовать в качестве источников низкопотенциального тепла месторождения геотермальных вод «Цэнхэр» и «Шивэрт». Они располагаются на достаточно большом расстоянии от центра теплоснабжения, равном соответственно 15 и 20 км. Большая дальность транспорта теплоносителя значительно увеличивала капиталовложения в систему геотермального теплоснабжения и приводила её к недостаточной конкурентоспособности. Однако недавно был открыт еще один геотермальный источник, в 6 км от города, где по данным геологических исследований обнаружены большие запасы геотермальных ресурсов, а также высокие температуры воды, достигающие до 100°С. Такой потенциал термальных источников позволяет успешно

Таблица 1

Данные по тепловым насосам, выпускаемым зарубежными странами

Страна Модель Фреон Тепловая мощность, кВт Цена, тыс. $ Цена за 1 Гкал/ч, тыс. $

США С-840 Поршневой Р-22 250 60 279

Великобритания Винтовой Р-22 455 65 166

Франция Винтовой Р-124а 1500 205 159

Швеция Винтовой Р-134а 1850 217 137

Швейцария 22А-608СИ Р-134а 5500 1500 317

Геотермальные системы теплоснабжения имеют хорошие перспективы и на территории монголо-байкальского региона. В Монголии, в частности на территории Хангайского разреза, запасы термальных источников теплоты значительно превышают потребности в энергоснабжении потребителей региона. На рис.2 представлена карта Монголии с выделенной зоной геотермальных источников. Из рисунка видно, что имеется большая возможность перевода теплоснабжения населенных пунктов, расположенных на данной территории, с котельных на органическом топливе на теплоснабжающие станции, работающие на базе геотермальных источников теплоты.

применять их для теплоснабжения, но не позволяет преобразовывать тепло в электричество, так как для этого требуется более высокая температура теплоносителя - более 150°С.

Перевод теплоснабжения г. Цэцэрлэг на геотермальную систему теплоснабжения может быть осуществлен с помощью ТНС, включающей четыре последовательно включенных ТН. При этом образуется 3 контура циркуляции теплоносителей (рис.3), в том числе:

1 - геотермальной воды;

2 - рабочего тела ТН;

3 - сетевой воды системы теплоснабжения города.

Рис. 2. Карта Монголии и Хангайская гидрогеотермическая система. Очаги разгрузки азотных кремнистых щелочных карбонатных натриевых гидротерм: 1 - источники; 2 - скважины. Цифры, знаки: сверху - температура, °С; слева - индекс бальнеологически активного компонента; справа - название месторождения; внизу - дебит, л/с

В скважину Из скважины

■ Хладоновый контур

------Водяной контур системы отопления

................... Водяной контур источника тепла

Рис. 3. Принципиальная схема теплового насоса

По магистральному трубопроводу геотермальная вода с месторождения доставляется в город со средней температурой 80°С (снижение температуры в трубопроводе составляет не более 3-5°С). Она поступает в испарители четырех последовательно включенных тепловых насосов, где передает свое тепло хладону, испаряя его, и при температуре 15°С возвращается в контур геотермального источника тепла.

Из тепловых сетей г. Цэцэрлэг сетевая вода поступает в общий коллектор, из которого, распределяясь, подается в конденсаторы четырех ТН, где нагревается до 85°С.

Конкурентоспособность такой системы относительно других, включая действующую, определяется дополнительными затратами на транспорт геотермальной воды. Они, в свою очередь, существенно зависят от её расхода и температуры, которые отражают потенциал передаваемого количества тепла.

В табл. 2 показана зависимость расхода воды от ее температуры. Из таблицы следует, что чем выше

температура геотермального источника, тем меньше расход воды и диаметр трубопровода. Оптимальное сочетание расхода воды, её температуры и диаметра трубопровода имеет большое значение при оценке эффективности теплоснабжающей системы, поскольку геотермальный источник находится за пределами городской застройки (центра нагрузок) и эти параметры могут значительно уменьшить затраты в систему ТНС.

Графическое представление зависимости расхода воды и диаметра трубопровода от температуры воды на геотермальном источнике приведено на рис. 4.

В альтернативном варианте с угольными котельными основной составляющей затрат на тепловую энергию, производимую в котельных, является топливо. В город оно доставляется автотранспортом более чем за 250 км. Моделирование и расчет технико-экономических показателей обеих технологий производства тепла позволили получить зоны их предпочтительного применения в зависимости от уровня капиталовложений и стоимости топлива. Графическая интерпретация этих исследований приведена на рис. 5.

Приведенная на графике рис.5 зависимость показывает, при каких условиях эффективны данные спо-

собы получения тепловой энергии. При значении рассматриваемых показателей ниже наклонной линии эффективно сооружение угольных котельных для теплоснабжения г. Цэцэрлэг, а при их величине выше наклонной линии целесообразна замена котельных на NYC. Из графика следует, что при сложившихся ценах на топливо и капиталовложениях на оборудование теплоснабжение г. Цэцэрлэг целесообразно перевести с угольных котельных на ТНС.

Для обеспечения теплоснабжения г. Цэцэрлэг со средней нагрузкой, равной 7,387 Гкал/ч, потребуется установка 4-х тепловых насосов. Капиталовложения в ТНС с таким оборудованием составят около 52000 тыс. руб. При этом часть котельных закрывается, а оставшиеся переводятся на покрытие пиковых тепловых нагрузок.

Стоимость топлива (угля) в г. Цэцэрлэг в настоящее время равна 1234 руб./т н.т., что соответствует 2200 руб./т у.т. Согласно графику на рис. 5, при такой стоимости топлива допустимые удельные капиталовложения в сооружения ТНС превышают 20000 тыс. руб./Гкал/ч, что существенно выше затрат на её строительство, приведенных выше.

Температура воды на источнике Тист., °С Температура воды пониженная, ТН, То, °С Разность температур AT, °С Расход воды G, кг/с Расход воды G, т/ч Диаметр трубопровода, мм

30 15 15 136,8 492,5 400

40 15 25 82,1 295,5 300

50 15 35 58,6 211,1 250

60 15 45 45,6 164,2 250

70 15 55 37,3 134,3 200

80 15 65 31,6 113,6 200

90 15 75 27,4 98,5 200

100 15 85 24,1 86,9 200

Таблица 2

Зависимость расхода воды от температуры геотермального источника (при суммарной нагрузке

7,4 Гкал/ч)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 4. Зависимость расхода воды и диаметра трубопровода от температуры источника

Стоимость топлива, руб./т у.т. Рис. 5. Зависимость допустимых капиталовложений в ТНУ от стоимости топлива

Эффективность сооружения ТНС с использованием геотермальных источников для теплоснабжения потребителей г. Цэцэрлэг достигается за счет экономии затрат на приобретение угля, реально расходуемого на котельных в этом городе.

Относительно низкая себестоимость тепла, производимого ТНС, обеспечивает небольшой срок окупаемости - от 2 до 4 лет [8]. На рис. 6 представлен график движения денежной наличности, отражающий хорошую финансовую эффективность проекта.

Для транспорта тепла в системе теплоснабжения г. Цэцэрлэг рассматривались трубопроводы с пенопо-лиуретановой (ППУ) изоляцией, которые имеют низкие потери тепла - в пределах 2%, высокую надежность и гарантированный срок службы до 50 лет. Всё это позволяет в 9 раз снизить расходы на обслуживание теплопроводов и сократить в 1,2 раза капитальные затраты на строительство тепловых сетей по сравнению с использованием традиционной конструкции прокладки трубопроводов. Сроки сооружения тепловых сетей с ППУ трубопроводами при бесканальной прокладке

сокращаются в 2,5-3 раза.

Устанавливаемые в трубопроводах с ППУ изоляцией системы оперативного дистанционного контроля (ОДК) дополнительно позволяют вести удаленное наблюдение за состоянием теплотрассы с целью предотвращения аварий и оперативного их устранения. Применяемые датчики системы ОДК на основе импульсных рефлектометров фиксируют место возникновения дефекта стальной трубы с точностью до одного метра.

Геотермальный источник «Шивэрт» расположен в 20 км от города, вблизи автомобильной трассы. Протяженность прокладки трубопровода вдоль этой трассы примерно в 2 раза больше, чем протяженность его прокладки по бездорожью, напрямую. Геотермальный источник «Цэнхэр» расположен несколько ближе к городу по сравнению с источником «Шивэрт», что делает его более предпочтительным по условиям удаленности. Месторождения «Цэнхэр» и «Шивэрт» имеют следующие показатели:

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

-500 -1000 -1500 -2000 -2500 -3000 -3500 -4000 -4500 -5000

2013

Рис. 6. Финансовая эффективность проекта

- высокая температура в очагах разгрузки гидротерм (Цэнхэр - 86°С, Шивэрт - до 70°С);

- значительные их ресурсы на поверхности или на небольшой глубине;

- близость месторождений от потребителя и использование глубоких (2500-3500 м) скважин;

- возможность транспортировки без значительной потери тепла.

В пределах городской территории г. Цэцэрлэга имеется холодный источник Ганцмод с температурой воды 4°С. По составу и свойствам он отвечает близповерхностным водам, но характеризуется мощной радиоактивной аномалией с содержанием в воде радона более 1500 Бк/дм3, в то время как во всех других гидротермальных объектах концентрация радона не превышает 300-350 Бк/дм3. Предположительно (требуется бурение скважины на небольшую глубину -50-100 м) в районе этого источника присутствует также вода с высокой температурой, что может существенно снизить затраты на создание единой системы теплоснабжения города.

Предварительный расчет системы теплоснабжения от единого загородного геотермального источника показывает, что такая система может эффективно работать, но при этом потребуются большие капиталовложения на прокладку транзитного теплопровода на участке от геотермального источника до города. По укрупненным оценкам стоимость прокладки транзитного трубопровода в ППУ изоляции составит более 250 млн руб. Расчеты представлены в табл. 3. Порядка 10 млн руб. потребуется на прокладку распределительных тепловых сетей по территории города.

в мире превышает 200 ГВт. Ветер, как известно, второй после наружной температуры воздуха климатический параметр, определяющий объемы теплопотреб-ления. Применение ветроэлектрических установок (ВЭУ), объединенных в ветроэлектрические станции, позволит компенсировать повышенные теплопотери, обеспечивая именно в ветреные периоды пиковое поступление энергии на нужды теплоснабжения. Это будет способствовать сокращению потребления традиционных энергоресурсов, применяемых на источниках тепла.

Достаточно органично технологическая схема интегрированного источника теплоснабжения на базе ТНС, ВЭС и угольной котельной выстраивается для г. Цэцэрлэг. Её реализация представляется возможной в связи с наличием, во-первых, геотермальных ресурсов, а во-вторых, высокого ветрового потенциала, сосредоточенных вокруг города. Геотермальная технология может привлекаться для покрытия основных (базовых) тепловых нагрузок, а ветроустановки - для покрытия большей части пикового теплового потребления. Пиковая котельная включается в работу в период отсутствия ветра. Дополнительно мощность ВЭС может использоваться для привода компрессоров ТНС с целью сокращения потребностей в электроэнергии. Принципиальная схема такого технологического комплекса приведена на рис. 7.

Выводы

1. При использовании геотермального тепла для целей теплоснабжения целесообразно применение теплового насоса, благодаря которому можно использовать источники с низкими температурами геотер-

Таблица3

Данные трубопроводов и их стоимость в однолинейном исполнении

Условный диаметр трубопрово- Длина трубопровода, м Стоимость руб./п.м. Сумма, тыс. руб.

да в ППУ изоляции, мм

100 200 879 632,88

125 200 1100 792

150 900 1580 5119,2

250 50 3950 711

300 100 4250 1530

Итого в г. Цэцэрлэг 1450 8785

400 10000 6820 245520

Итого от источника 254305

Суммарные капиталовложения в проект геотермального теплоснабжения г. Цэцэрлэг от загородных месторождений составят около 300 млн руб. Вместе с тем, вытеснение угля и улучшение экологической обстановки в городе окупают вложенные инвестиции и делают данный проект привлекательным.

Интегрированные источники теплоснабжения с использованием геотермального тепла и энергии ветра Повысить показатели экологичности и надежности теплонасосной станции возможно с помощью ветроэнергетической станции (ВЭС). Ветроэнергетика является самой быстрорастущей отраслью мировой энергетики, имеющийся темп прироста составляет 25-30% в год (относительно предшествующего года). В настоящее время установленная мощность ветроустановок

мальной воды, тем самым вовлекая в сферу энергоснабжения не только крупные, с большим потенциалом геотермальные месторождения, но и местные низкопотенциальные источники геотермальных вод, находящиеся вблизи от потребителя.

2. Применение ТНС позволяет сократить либо расход геотермальной воды, подаваемой из скважины, либо число этих скважин (при прочих равных условиях).

3. Включение ТНС в геотермальную систему теплоснабжения обеспечивает техническую и экономическую доступность теплоснабжения с возможностью регулирования подачи тепла потребителям в соответствии с температурным графиком его отпуска, в зависимости от температуры наружного воздуха.

4. На основе обобщения опыта применения теп-

Рис. 7. Принципиальная схема ветро-геотермального комплекса теплоснабжения: ВЭС - ветроэлектрическая станция; ТЭН - электронагреватель

лонасосной технологии в мировой практике и выполненных в настоящей работе технико-экономических расчетов по оценке целесообразности применения ТНС для теплоснабжения потребителей г. Цэцэрлэг могут быть сформулированы следующие положения:

- применение ТНС для теплоснабжения, включая отопление, горячее водоснабжение и другие нагрузки потребителей, г. Цэцэрлэг является эффективной, технически реализуемой и ресурсообеспеченной технологией;

- тепловые насосы хорошо вписываются в существующую систему теплоснабжения, являются экологически чистыми, надежными, безопасными и долговечными энергетическими установками;

- повышение потенциала эффективности применения ТНС и расширение сферы использования возобновляемых ресурсов в условиях Монголии и других территорий возможно путем привлечения энергии ветра для создания интегрированного энергетического комплекса.

1. Исследования компании Research.Techart. Рынок геотермальной энергетики // Академия Энергетики. 2010. № 4. С.40-43.

2. Ахмедов Г.Я. Работа геотермальных систем теплоснабжения в режиме без солеотложения // Промышленная энергетика. 2010. № 4. С.54-59.

3. Баранов Н.Н. Нетрадиционные источники и методы преобразования энергии // Учебное пособие для вузов. М.: Издательский дом МЭИ, 2012. С.90-106.

4. Поваров О.А., Томаров Г.В. Развитие геотермальной энергетики в России и за рубежом // Теплоэнергетика. 2006. № 3. С.2-10.

ский список

5. Бутузов В.А., Томаров Г.В., Шетов В.Х. Геотермальная система теплоснабжения: опыт модернизации // Новости теплоснабжения. 2011. № 3. С.41 -44.

6. Бутузов В.А., Томаров Г.В., Брянцева Е.В., Бутузов В.В. Исследования и проектирование геотермальной системы теплоснабжения // Теплоэнергетика. 2010. № 4. С. 64-68.

7. Петин Ю.М. Опыт десятилетнего производства тепловых насосов в ЗАО «ЭНЕРГИЯ» // Энергетическая политика. 2001. Вып. 3. С.28-34.

8. Геотермальная энергетика - взгляд в будущее // Сантехника. 2010. № 4. С.10-13.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.