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 рассмотрена действующая инновационная система ЦО, работающая на основе возобновляемых источников энергии.



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.

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.

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

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.