Системы централизованного теплоснабжения с гелиоустановками большой мощности, , доктор технических наук

СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

С ГЕЛИОУСТАНОВКАМИ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ

, доктор технических наук

Одним из направлений совершенствования систем централизованного теплоснабжения является сооружение гелиоустановок большой мощности. В таблице 1 представлены технические характеристики австрийских и датских систем централизованного теплоснабжения (ЦТ) с гелиоустановками мегаваттного класса /3/. Экономическая целесообразность их применения подтверждается опытом эксплуатации системы ЦТ в г. Граце в Австрии. При стоимости тепловой энергии ЦТ с использованием органического топлива 50 евро/МВт. ч, энергия гелиоустановок в пять раз дешевле - 10 евро/МВт. ч. В таблице 2 приведен технические характеристики самых больших гелиоустановок мира /2/.

В десятке стран мира с развитым ЦТ первое место занимает Дания. В этой стране 60 % городов имеют системы ЦТ, а в Германии только 14 % /2/. Из 460 датских систем ЦТ - 10 имеют в своём составе гелиоустановки большой мощности /3/ и как видно из таблицы 2 самая большая в мире гелиоустановка мощностью 12,8 МВт площадью 18300 м2 построена датской компанией «ARCON» в городе Marstal на острове Аэро (Дания) - рисунок 1. Она ежегодно производит 8500 МВт. ч тепловой энергии и обеспечивает 35 % годового городского теплопотребления.

Рисунок 1 - Самая большая в мире гелиоустановка в г. Marstal (Дания) площадью 18300 м2 и мощностью 12,8 МВт

Компания «ARCON» специализируется на изготовлении крупногабаритных солнечных коллекторов (СК). На рисунке 2 представлен пример компоновки таких коллекторов до 10 СК в одном ряду. На рисунке 3 представлен один СК из них типа HT-SA (2х5 м). СК имеет 3,2 мм просветленное антибликовое стекло, синтетическую прозрачную политетрафлуороэтиленовую плёнку между стеклом и абсорбером, теплопоглощающую панель из листотрубных горизонтальных 5 м плавниковых элементов (медь, алюминий) с селективным покрытием окислами никеля, теплоизоляцию минераловатную (75 мм), раму и тыльную сторону из алюминия (рисунок 4). С 1973 г. фирма «ARCON» выпустила 190000 м2 таких СК. Годовая программа производства 50000 м2 СК. Данная фирма имеет также большой опыт проектирования и строительства гелиоустановок большой мощности. На рисунке 5 представлена зависимость удельных капитальных вложений при сооружении гелиоустановок от их площади. При увеличении их площади со 100 м2 до 10000 м2 стоимость снижается почти в два раза. Большие датские гелиоустановки имеют самую низкую в мире удельную стоимость 200÷300 долл./м2 /4/.

Рисунок 2 - Компоновка СК фирмы «ARCOW»

Рисунок 3 - СК фирмы «ARCOW» типа HT-SA

Рисунок 4 - Конструкция СК типа HT-SA

Рисунок 5 - Зависимость удельных капитальных вложений гелиоустановок от их площади

На рисунке 6 приведена принципиальная тепловая схема гелиоустановки многоваттного класса в составе солнечных коллекторов, шкафного модуля послойного нагрева, бака-аккумулятора, модуля нагрева водопроводной воды.

Рисунок 6 - Принципиальная тепловая схема гелиоустановки мегаваттного класса

Шкафный модуль послойного нагрева фирмы «ARCON» типа SLM120/SLM200 представлен на рисунке 7. Модуль нагрева водопроводной воды той же фирмы типа FWM150/FWM225 - на рисунке 8.

Рисунок 7 - Модуль послойного нагрева фирмы «ARCON»

Рисунок 8 - Модуль нагрева водопроводной воды

С учётом изложенного можно сделать следующие выводы:

- анализ мирового опыта показал, что одним из направлений совершенствования систем ЦТ является сооружение гелиоустановок мегаваттного класса. При этом существенно снижается удельная стоимость гелиоустановок и стоимость тепловой энергии;

- для климатических условий России с развитыми ЦТ актуально использование датского опыта сооружения крупных гелиоустановок;

- опыт сооружения гелиоустановок мегаваттного класса особенно важен при модернизации систем ЦТ для олимпийских объектов Сочи.

Таблица 1

Системы централизованного теплоснабжения с гелиоустановками мегаваттного класса

№ п/п	Город, страна	Числен-ность населе-ния, чел.	Установлен-ная тепловая мощность системы ЦТ, МВт	Подключён-ная тепловая мощность потребите-лей, МВт	Установлен-ная тепловая мощность гелиоустанов-ки, МВт	Площадь гелиоус-тановки, м2	Фирма-изготови-тель солнечных коллекторов	Вместимость баков-аккумуляторов гелиоустановки, м3	Протяжённость тепловых сетей, км
1.	Graz, Австрия		740	510	3,5 (21*)	5	Solid	-	270
2.	Wels, Австрия	60 000	82	72	2,7	3600	-	5000	35
3.	Linz, Австрия	15 000	44,5	44,6	0,5	-	Solid	400	52
4.	Braedstrup, Дания	10 000	33	-	5,6	8000	Arcon	2000	52

*- проектируются

Гелиоустановки мегаваттного класса

Таблица 2

№ п/п	Наименование города (месторасположения)	Страна	Площадь гелиоустановки, м2	Изготовитель СК	Объём баков-аккумуляторов, м3	Год начала эксплуатации
1.	Marstal	Дания	18 300	Arcon4	2	1996
2.	Kungälv	Швеция	10 000	-''-	1 000	2007
3.	Brædstrup	Дания	8 000	-''-	2 000	2007
4.	Nykvam	Швеция	7 500	-''-	-	1984
5.	Graz	Австрия	5 600	Solid, SonnenKraft	-	2006
6.	Falkenberg	Швеция	5 500	Arcow	1 100	1989
7.	Neckarsulm	Германия	5 470	Wagner, Aquasol, Paladigma, Argon, SonnenKraft, SET	63 3	1997
8.	Grailsheim	Германия	5	Wagner, Aquasol, Solig, Schüco	37 5	2003
9.	Ulsted	Дания	5 000	Arcow	1 000	2006
10.	Arøskobing	Дания	4 900	-''-	1 400	1998

1 - проектируемая

2 - сезонное аккумулирование

3 - в водяном эквиваленте

4 - частично установлены СК GJ Teknik A/S, Wagner&Co, вакуумные СК Thermosol и концентрирующие коллекторы

американской компании JST

Литература:

1. Berner J. Megawatt arrays for more heat // Sun, Wind Energy. 2008. № 8

2. Meyer J. P. Solar heating on a grand scale // Sun, Wind Energy. 2008. № 5

3. Бутузов солнечное теплоснабжение в Дании // Альтернативная

энергетика и экология. 2009. № 7

3'. Бутузов централизованного солнечного теплоснабжения в Дании //

Новости теплоснабжения. 2009. № 1

4. Ulbjerg F. Large - scale solar heating // Hot/Cool. 2008. № 3