Земля согревает: в России создали инновационную систему геотермального отопления
Технология, предложенная учеными Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), может стать альтернативой газовому отоплению в жилых домах. Она более экологичная и дешевая, уверяют ее создатели. В тонкостях разработки разбирался корреспондент «Моей энергии».
Пермские ученые разработали принципиально новую систему геотермального отопления в жилых домах. Результаты исследования были опубликованы в журнале «Вестник ПНИПУ. Прикладная экология. Урбанистика».
Геотермальное отопление — это экологически чистое теплоснабжение, которое работает от тепловой энергии недр Земли. Технология совсем не нова, первые попытки согреться от тепловой энергии из земных глубин были предприняты еще в начале прошлого века. В разных вариациях геотермальное тепло используют уже десятки лет в Исландии, особенно богатой горячими источниками, а также во Франции, Венгрии и США.
Система, созданная в ПНИПУ, включает две части — внешний и внутренний контур. Внешняя часть — это трубы с тепловым носителем, который находится под почвой. На глубине от 0,4 до 3 метров теплоноситель принимает температуру Земли, которая колеблется от −15 до +20 градусов Цельсия, и поступает в тепловой насос, установленный в здании. Оборудование разгоняет теплоноситель до 60 градусов и с помощью циркуляционного насоса отправляет теплоноситель по трубам внутреннего контура. Другими словами, по внутридомовым коммуникациям. Так в домах жителей становится теплее.
Ученые отмечают, что трубы с теплоносителем достаточно будет погрузить в землю всего на глубину 1,6 метра и не бурить километровые скважины, как это обычно делается в случае с геотермальным теплом. В самое холодное время минимальная температура на такой глубине составит + 2,4 градуса. Так как вода может замерзнуть, вместо нее в качестве теплоносителя предлагается использовать фреон. Тепловой насос, который будет разогревать согретый теплом недр фреон и позволит экономить до 75% расходов на отопление дома и горячее водоснабжение.
Главное преимущество геотермального теплоснабжения — это экологичность и безопасность, поскольку взрыво- и пожароопасные виды топлива здесь не используются, а процесс сгорания — отсутствует. Ученые подсчитали, что в среднем система геотермального отопления эксплуатируется 25 лет, в то время как газовая — только 15. Безусловно, такая технология подходит не всем, но в ряде отдаленных регионов, где прокладывать газовую инфраструктуру дорого и сложно, она может быть экономически обоснованной.
Из минусов — тепловые насосы стоят почти в два раза дороже, чем монтаж газовой установки. Однако затраты на обслуживание геотермальной системы с учетом коммунальных услуг будут на 20% меньше по сравнению с газовым, поэтому такой метод окупится через 9 лет.
По сравнению с другими источниками зеленой энергии у геотермальной энергетики одни плюсы, и главный из них — стабильность. В отличие от солнца и ветра, тепло из земных недр можно «качать» постоянно, вне зависимости от смены времени суток и погодных условий. Кроме того, такие станции вырабатывают сразу и электричество, и теплоую энергию, чего нельзя сказать про конкурентов в виде ВЭС И СЭС.
Потенциал геотермальной энергетики в России огромен, но почти не используется — пока. Сегодня в стране работают четыре геотермальные электростанции — три на Камчатке и одна на Сахалине, на острове Кунашир с общей установленной мощностью 81,4 МВт. В общей структуре российского энергорынка это всего лишь сотые доли процента. Однако тот факт, что в этой сфере рождаются и обсуждаются новые проекты, уже говорит о том, что отрасль постепенно выходит из тени.
О необходимости поддержки отрасли на государственном уровне недавно задумались законодатели. В Госдуме оценили перспективы геотермальной энергетики, отметив, что она имеет огромные возможности для развития не только на Камчатке и Курилах, но и в Краснодарском крае, Ставрополье, на Кавказе, а также в Сибири.