мость проекта 15,0 млн долл. США);

–тепло- и электроснабжение г. Лабинска Краснодарского края (33,0 млн долл. США);

–тепло- и электроснабжение Елизовского района Камчатской обл. (55,0 млн долл. США);

–сооружение Паужетской бинарной ГеоТЭС (10,0 млн долл. США);

–строительство второй очереди Мутновской ГеоТЭС 100 (50 + 50) МВт (230 – 250 млн долл. США);

–комплексное использование геотермальных ресурсов Казьминского месторождения в Ставропольском крае (18,0 млн долл. США);

–тепло- и электроснабжение п. Светлый Калининградской обл. (21,0 млн долл. США);

–теплоснабжение городов Дагестана – Кизляра (19,5 млн долл. США), Махачкалы (75,0 млн долл. США) – и п. Чистово в Омской обл. (9,0 млн долл. США).

Геофонд Всемирного банка планирует выделить гранты и техническую помощь для реализации проектов по созданию геотермального теплоэлектроснабжения г. Лабинска, строительству энергоблока № 4 ВерхнеМутновской ГеоТЭС с бинарным циклом, сооружению Паужетской бинарной ГеоТЭС, а также поддержать проекты для Калининградской области и Ставропольского края.

6.4.Использование геотермальных тепловых насосов

Всовременных условиях в системах теплоснабжения широко применяют тепловые насосы (ТН) с использованием геотермальных источников энергии. В большинстве случаев это низкопотенциальные (так называемые грунтовые, или фоновые) геотермальные ресурсы, лежащие на глубине нескольких десятков или сотен метров.

Главным компонентом теплового насоса является компрессор, сжимающий рабочее тело до необходимого давления (рис. 6.6). Для работы компрессоров ТН обычно применяют электропривод. Наблюдается тенденция снижения верхнего температурного уровня в системах теплоснабжения до 30–40 ° С с устройством обогрева под полом, что позволяет уменьшить электропотребление компрессоров и повысить эффективность ТН в целом. Наибольшее развитие эти технологии получили в США, Швеции, Канаде, Германии, Швейцарии и Австрии. В последние годы использование ТН значительно увеличилось. Особенно ярко это выражено в США, где в 1997 г. работало около 45 000 геотермальных ТН, а в настоящее время прирост их количества составляет около 50 000 шт/год, в том числе 46 % – с использованием закрытых вертикальных теплообменников, 38 % – горизонтальных и 15 % – открытых систем [19].

159

экспансионный вентиль (клапан)

Рис.6.6. Принцип действия теплового насоса

Ожидается дальнейший ежегодный рост на 10 % установленной мощности ТН в США (на сегодняшний день в США установлено более 500 000 ТН). В Швейцарии в среднем один ТН приходится на 2 км территории. В нормах проектирования и строительства зданий в Швейцарии предусмотрено обязательное использование геотермальных тепловых насосов для теплоснабжения.

Россия, как северная страна с большой территорией, в первую очередь нуждается в развитии локальных систем теплоснабжения с применением ТН. Для этих целей высокоэффективными являются ТН с использованием грунтового тепла. Эти технологии активно развиваются в мире, а в настоящее время осваиваются в Москве и других городах России. При строительстве аквадрома и других зданий в Москве предусмотрено применение тепловых насосов для систем нагрева воды и отопления. На юго-западе Москвы успешно работает система горячего водоснабжения 18-этажного жилого дома. Использование тепла грунта земли (шесть скважин-теплообменников на глубине до 30 м) в ТН вместе с утилизацией тепла вентиляционных выбросов позволяет обеспечить более дешевое, бесперебойное, круглогодичное горячее водоснабжение дома.

В системах теплоснабжения многих стран широкое распространение получили парокомпрессионные ТН мощностью до 0,5 МВт с поршневыми компрессорами. Производятся также винтовые ТН установленной тепловой мощностью до 9 МВт и турбокомпрессорные – выше 9 МВт. В настоящее время в мире в системах теплоснабжения эксплуатируется более 18 млн крупных ТН. В наибольших масштабах они применяются в Швеции, где общая установленная тепловая мощность ТН превысила 1200 МВт, а

160

самый крупный из них имеет мощность 320 МВт.

В России общая установленная тепловая мощность ТН составляет всего 65 МВт [31]. За последние 10 лет государственная система разработки, строительства и эксплуатации теплонасосных установок (ТНУ) практически прекратила существование. В СССР была система нормативных документов, разработки, изготовления ТН, проектирования ТНУ в системах теплоснабжения. Разработкой ТН занимался ВНИИхолодмаш (г. (Москва). Тепловые насосы выпускали на ПО «Мелитопольмаш» (45–65 кВт), экспериментальном заводе ВНИИхолодмаша (80 кВт), Читинском машиностроительном заводе (100 кВт), Московском заводе «Компрессор» (300, 500 кВт), НПО «Казанькомпрессормаш» (1,0, 2,5, 8,5, 11,5 МВт). В этих ТН была использована конструкция холодильных машин, что обусловливало их малый ресурс, так как соотношение давлений нагнетания и всасывания компрессоров ТН в три раза больше. Разработкой проектов установки ТН занимался ВНИПИэнергопром, Крымским филиалом которого было разработано 26 проектов с 117 ТН общей тепловой мощностью 165 МВт. Успешно эксплуатировались десятки систем теплоснабжения с ТН. Так, в Ялте работала теплонасосная система теплоснабжения с использованием теплоты морской воды мощностью 2,5 МВт. На Светлогорском целлюлозно-бумажном комбинате Ленинградской области эксплуатировалась ТНУ тепловой мощностью 18 МВт.

Перспективы применения ТН в российских системах теплоснабжения определяются их экономической и технологической востребованностью. Распространенная оценка эффективности ТН – по коэффициенту преобразования (отношению количества тепловой энергии на выходе ТН к количеству электрической энергии на его привод). По такой оценке для получения 100 Вт тепловой мощности на выходе ТН необходимо в среднем затратить 30 кВт электрической мощности. При работе ТН с электроприводом с учетом фактического КПД генерирования электроэнергии и ее потерь для получения на выходе из ТНУ 100 кВт тепловой мощности необходимо затратить 170 кВт (с учетом топливного эквивалента). При работе ТН с приводом от двигателя внутреннего сгорания (турбины) для получения на выходе ТН той же мощности (100 кВт) требуется только 88 кВт энергии первичного органического топлива.

Хотя в настоящее время в России нет государственной программы развития теплонасосного теплоснабжения, определенная работа в этом направлении все же ведется. В Минэнерго РФ разработан проект государственного стандарта «Нетрадиционная энергетика. Тепловые насосы для коммуналь- но-бытового водоснабжения». По заказу Госстроя РФ разработаны «Методические рекомендации по применению ТН и методика расчета техникоэкономической эффективности их использования в ЖКХ» (разработчик – ФГУП «МНИИЭКО ТЭК», г. Пермь, научный руководитель – Д. Г. Закиров). Министерство науки и технологий РФ организовало тендер на созда-

161

ние ТНУ с использованием низкопотенциальных источников тепла единичной тепловой мощностью до 20 МВт.

Разработкой и производством ТН в России в основном занимается ЗАО «Энергия» (Новосибирск) под руководством Ю. М. Петина. Оно серийно выпускает ТН мощностью от 0,1 до 5 МВт. Наиболее массово производятся машины НТ-300. Такие ТН установлены в школе г. Карасук Новосибирской области, здании ЦСУ г. Горноалтайска, на курорте «Горячинск» в Бурятии, в г. Елизово и пос. Термальном на Камчатке, в совхозе «Мирный» Алтайского края. НТ-500 эксплуатируется в научном центре «Институт экологии» г. Красноярска. Две машины НТ-1000 установлены в Новосибирской области, четыре тепловых насоса НТ-3000 – в Тюмени и Каунасе. Стоимость российских ТН составляет 90 – 100 тыс. долл. США/МВт, что значительно ниже зарубежных. Так, в США стоимость поршневого ТН равна 279 тыс долл. США/МВт, в Европе стоимость винтовых – 137 – 159 тыс долл. США/МВт, турбокомпрессорных – 1500 тыс долл. США/МВт.

Проектированием систем теплоснабжения объектов с использованием ТН в Москве занимается коллектив ОАО «Инсоляр-Инвест» под руководством Г. П. Васильева. Тепловые насосы АТНУ-15 Рыбинского завода приборостроения установлены в теплоснабжения зданий жилого дома в микрорайоне «Никули-2» в г. Москва, школы в д. Филиппово Люблинского района Ярославской области. Для столицы ими разработаны нормы проектирования теплонасосных систем теплоснабжения. Проектирование и строительство теплонасосных систем теплоснабжения с использованием теплоты шахтных вод и водопровода осуществляет коллектив ФГУП «МНИИЭКО ТЭК» под руководством Д. Г. Закирова [31]. Наибольшими темпами теплонасосное теплоснабжение развивается в Новосибирской области. Там реализуется областная целевая программа установки ТН на объектах 30 населенных пунктов общей тепловой мощностью 21 МВт.

Мировой опыт свидетельствует о перспективности масштабного применения ТН в теплоснабжении. Наибольшие успехи достигнуты в условиях государственной поддержки. В России в настоящее время отсутствие большого спроса на ТН можно объяснить следующими причинами:

–низкая стоимость топлива, тепловой и электрической энергии;

–отсутствие государственной технической, экономической политики

инормативной базы в этой области;

–недостаточная информация и малый опыт практического примене-

ния;

–низкая надежность, ограниченность типоразмеров отечественных конструкций;

–высокой для отечественного рынка стоимостью зарубежных ТН. Перспективы применения ТН в российских системах теплоснабжения

определяются:

– технологической востребованностью, в том числе при использова-

162

нии вторичных энергоресурсов, геотермальной энергии;

–тенденцией повышения цен на топливо, тепловую и электрическую энергию;

–наличием в стране опытных разработчиков и производителей ТН, способных при сотрудничестве с зарубежными партнерами обеспечить выпуск конкурентоспособных ТН.

163