Геотермалните системи- иновативни примери за отопление и охлаждане с вода

Какви могат да бъдат алтернативните източници на енергия за отопление и охлаждане? Вече по света се използват различни варианти сред тях са геотермалната енергия, преобразуването на водата в енергия, оползотворяване на отпадъчна топлина, енергия от биомаса и слънчева енергия, преобразуване на отпадъците в енергия.

Бизнесът предлага създаване на гаранционен фонд за покриване

на геоложкия риск при търсенето на геотермални ресурси.

Необходимо е подобряване на познанията за подземните ресурси за намаляване на риска от неуспешни проекти за дълбочинна геотермална енергия. Бизнесът предлага създаване на гаранционен фонд за покриване на геоложкия риск, свързан с търсенето на геотермални ресурси и риска от промени във водните ресурси за период на експлоатация. От друга страна трябва да се работи в посока повишаване на уменията и познанията на основните участници (хидрогеолози, сондьори, монтажници на топлофикационни съоръжения, оператори). Важно е да се въведе схема за безвъзмездна помощ за развитие на топлофикационните мрежи, включително с геотермална енергия, за доставяне на достъпна и устойчива топлинна енергия без въглеродни емисии.

Геотермалните системи спестяват енергия и емисии. Сред ползите са повече от 5 пъти оптимизация на енергийните разходи. 26 кг годишно въглероден диоксид спестява една термопомпа в сравнение с отоплителна система с изкопаеми горива на нафта или газ. Геотермалните системи намаляват над 80 % СО2 емисиите, твърдят специалистите.

Геотермална енергия е местен и възобновяем ресурс,

който следва да се използва максимално, коментират експертите.

Какво e геотермална енергия? “Геотермална” – понятието идва от гръцката дума “гео”– земя и “терма”- топлина, което в общия смисъл на думата означава – топлинна енергия от недрата на Земята. Геотермалната енергия е резултат от извличането на топлината съдържаща се в разтопеното земно ядро. Геотермалните системи са дълбочинни и повърхностни. Дълбочинните сондажи от 2000-5000 метра са при 200-300 градуса по Целзий. Повърхностните са сондажи на 100-150 метра с температура до 20 градуса по Целзий и се използват за отопление и охлаждане.

Необходими са сериозни изследвания за най-добрия подход за всеки отделен град, но добрите примери вече ги има, сподели Мариана Итева, заместник- регионален директор на Веолия за България на събитие в Бургас, организирана от ЕнЕфект. Компанията е със 77.1% дял в дружеството „Софийска вода“ при 22.9% дял на Столична община като използва отпадъчните води за енергия във всяка дейност, което я превръща в енергийно независима. Те отварят темата за използването на отпадъчни води и на геотермална енергия в отоплението на София.

Компаниите проучват различни източници на зелена енергия, като например оползотворяване на отпадната топлина от пречистването на води или промишлените процеси, възобновяеми енергийни източници, като например биомаса, слънчева топлинна енергия и, разбира се, геотермалната енергия, където е възможно.

Геотермално отопление е напълно възможно в градовете, които са богати на геотермална енергия. Например в Полша наскоро датската компания Инарги (Innargi) ще направи всички проучвания и тестове за геотермални сондажи в Познан, където топлофикационната система е голяма и се очакват 100 MW топлинна енергия след 5 години.

Ако се съсредоточим върху Франция, два региона са по-подходящи за използване на геотермални топлофикационни системи.

Основният е регионът на Париж, където инфраструктурата е много добре развита, и е свързан главно с експлоатацията на дълбокия резервоар Dogger. Водоносният хоризонт Dogger е с площ от над 150 000 м2 и измерена температура, варираща между 56°C и 85°C, според  дълбочината на резервоара (която е между 1600 и 2300 м).

В региона на Париж функционира най-голямата в света

нискоенергийна система за геотермално централно отопление,

която използва същия водоносен хоризонт, а на някои места експлоатацията му достига определено ниво на насищане.

В региона на Париж има още един геотермален резервоар – това е водоносният хоризонт Albien, който се намира на дълбочина от около 700 м, много по-плитък от Dogger и поради това много по интересен от икономическа гледна точка, тъй като разходите за сондиране биха били по-ниски. Този водоносен хоризонт е с температура от около 30°C и това го прави особено интересен за нискоенергийни сгради в един екологичен район.

Вторият регион е в Аквитания, с почти 20 отделни сондажни кладенеца, разработени главно през осемдесетте години на миналия век.

В Парижки басейн има 54 геотермални топлофикационни системи като 36 са свързани с пряко използване на топлинна енергия, а 13 с термопомпи. Температурата е от 30°C до 85°C, сондажите са от 700 до 2 300 м. Годишно се произвежда 2 100 GWh енергия.

В Аквитански басейн, разположен в южната част на страната работят 17 геотермални топлофикационни системи с температура от 30°C до 70°C и енергия 160 GWh/ година. За пример може да дадем Топлофикационна мрежа Тулуза – Бланяк. Използва се геотермална енергия от кладенеца Ritouret от 1976 година.  Водата се използва от 1 640 м дълбочина, без реинжекционен кладенец като дебит на водата: 48 м3/ч, лимит 50 м3/ч като максимална температура е 59°C, а температурата на отведената към реката вода е над 10°C. Отопляват се 2 200 жилищна с 42 сградни абонатни станции. Произвеждат се 22 GWh за отопление и битова гореща вода, посочват специалистите.

Друг проект, който е доста иновативен, е новата градска зона на Париж – Сакле, където целта е била да се внедри нискоенергиен и нисковъглероден модел, основаващ се на енергийната ефективност на сградите, заедно с локално производство на възобновяеми енергии. 

Отоплителната и охладителната мрежа на Париж – Сакле разчита на използването на геотермална енергия и оползотворяването на топлината от охлаждането на сградите и на отпадната топлина от центровете за данни.

Това е пилотен обект от 5-то поколение отоплителни и охладителни мрежи (5GDHC) в рамките на европейския проект D2Grids (проект за интелигентни мрежи в зависимост от търсенето). Първият принцип се основава на топло- и студообмена между сградите, които имат различни нужди по едно и също време.

Например една офис сграда, която се нуждае от охлаждане, ще отдава топлината чрез термопомпата и тя ще се използва повторно за отопление или производство на битова гореща вода за жилищни сгради наблизо. Ако излишната топлина не може да се използва директно в близките сгради, се насочва към отоплителната мрежа за използване в по-отдалечени сгради.

Водоносният хоризонт Albian, на около 700 метра дълбочина и със средна температура от 30°C, балансира отоплителната верига, като действа или като източник на топлина, или за съхраняване на топлинна енергия.    

Топлофикация Париж – Сакле е част от Парижки басейн работи с 2 геотермални кладенеца, водоносен хоризонт Albian от 2019 г. на дълбочина: 700 м, температура: 31°C max. За извличане на водата се използва 7 термопомпи- 48 MW отопление и 35 MW охлаждане, както и 44 подстанции- 36 MW отопление + 17 MW охлаждане.  Системата работи с две централни станции. Поддържат се нискотемпературна топлофикационна мрежа, отоплителна и охладителна мрежа. Продадената енергия е 47 GWh за отопление и 13 GWh за охлаждане

Топлофикационните мрежи с възобновяема енергия от над 50% във

Франция се ползват от намалена ставка по ДДС

Основният механизъм в подкрепа на геотермалните топлофикационни мрежи във Франция е достъпна и устойчива цена на геотермалната енергия. Разходите за геотермална енергия за централно топлоснабдяване зависят от инвестициите, конкретния потребителски профил, температурата на ресурса и разходите за експлоатация и поддръжка.

Във Франция разходът за топлина (LCOH) на изхода на съоръжението за производство на геотермална енергия се изчислява на около 25 до 30 евро/MWh (включително субсидиите), с конкретно потребление на електрическа енергия от около 5 до 10% от произведената термална енергия.

За крайния потребител, като се прибавят всички разходи за разпределение чрез топлофикационната мрежа, разходът за топлина (LCOH) е средно 50 до 60 евро/MWh, без данъци.

В допълнение, във Франция топлофикационните мрежи с възобновяема енергия от над 50% в енергийния си микс се ползват от намалена ставка по ДДС от 5.5% в сравнение с 20% за изкопаемите горива.

Повечето български примери са свързани с локални бизнеси и производствени предприятия, както и обществени сгради. В много случаи това са модулни геотермални системи, които са най-новата иновация в сектора, коментират от компанията Reenergy.

Модулни геотемални системи –иновацията в сектора

Това са предварително изградени технически помещения и енергийни центрове, разположени в контейнери с приложение за жилищни и търговски площи.

Индустриалните приложения са в децентрализирани топлопреносни мрежи с нисък потенциал, ромишлени сгради, животновъдство, оранжерии, а търговските са в хотели, училища, детски градини, болници, саниране на държавни административни сгради. Предимствата на тези модулни геотермлани системи са минимизиране на закъсненията на доставките, оптимизиране на работната сила, оптимизиране на времето за сглобяване, оптимизиране на производствените разходи, разширяване на мащаба на продукта на друго ниво.

А добри примери за използване на подобни системи има и в България като това са частнo училище Св. Георги, Болница Авис Медика, Умна фабрика на Schneider Electric, ACME Симеоново.

Училището е 22 000 м2 с термопомпи 60 - 600 kWth с подово отопление/охлаждане Вентилаторни конвектори AHU, монтирани на покрива слънчево-термичен асистент с резервен газов котел. Осигурява отопление на вътрешен басейн и отопление на външен басейн.

Болницата е 7000 м2 като преди е била на котел на дърва със слънчева топлинна система, която подпомага отоплението на помещенията. Вече работи с термопомпи 20 - 180 kW, заменен основен котел на дърва с резервен пиролизен бойлер и добавена функционалност през зимата. Това е слънчевата топлинна система, която зарежда сондажното поле с топлина с нисък потенциал.

С термопомпи 89 - 540 kW работи умната фабрика на 24 000 м2 в Schneider Electric в Пловдив. С модулна геотермална система работи и жилищна сграда от 7 000 м2 в ACME Симеоново с термопомпи 21 - 180 kW. Това са 60 жилища с централна система за производство на топлина/ охлаждане  и индивидуално измерване на потреблението на енергия както и резервен котел на газ.