Използване на геотермални ресурси в топлоснабдяването

Цитати от: списание Инфрабилд

През последните години бързо се развиват технологиите за директно използване на геотермални ресурси в топлоснабдяването. В България поради относително ниските температури на геотермалните води(под 100°C), топлинната им енергия се използва, главно за отопление на сгради.
Геотермалната енергия на подземните води чрез геотермални топлофикационни системи, се използва за отопление, както на жилищни или търговски сгради, посредством разпределителни мрежи. Системите за геотермална топлофикация могат да са малки от 0,5 до 2MWth (термални мегавата) или по-големи, с капацитет 50MWth. Някои нови геотермални топлофикационни системи, захранвани от плитко заложени геотермални ресурси, работят с големи термопомпи. Внедряването на геотермални отоплителни системи в градски райони с голяма плътност на застрояване и население, подобрява перспективите на общинската икономика.
В България през 2018 г., инсталираните мощности за индивидуално отопление са 17,6%-19,23MWth, а произведената енергия 150,36TJ/год.
Стойността на 1kW инсталирана мощност в изградени инсталации е била около 600EUR. Цената на произведена топлинна енергия чрез термопомпи е била около 2EURcents/kWh. Основните предимства на геотермалното отопление са осигуряване на възобновяем енергиен източник за базовото потребление на топлоенергия, разнообразяване на енергийните източници, намаляване вноса на природен газ, защита срещу постоянно растящи цени на изкопаемите горива. Използването на геотермалните води създава възможности за икономически растеж под формата на приходи за страната и създаване на работни места. Геотермалната енергия, използвана за централни топлофикационни системи, е прогнозируема, стабилна и поддържа енергийната сигурност на домакинствата.

В България има повече от 220 находища на минерални води с различни свойства и температура (13-98°C). Около 20,5% от откритите извори в Северна България се използват, докато в Южна България около 14,5%. Приблизително 72% от откритите и експлоатирани от държавата термални извори-минерални и геотермални, са със сравнително ниска температура на водата-до 50°C. Дебитът на водата варира между 1-20 L/s в 75% от източниците. Дебитът на използваните извори е по-голям от 500 000 m3 годишно(около 16L/s) само в 5 региона от страната-Разлог, Южна Средна Гора, Сандански, Чепино и тези в Северна България. Най-високата температура-98°C, е измерена в Сапарева баня, където се отопляват 9 сгради, а най-високите дебити са концентрирани в Североизточна България. Отоплението на сгради и оранжерии е с по-голям дял в Южна България, в сравнение със Северна България, където е слабо застъпено.
Използването на геотермални води за отопление не отбелязва особено развитие, поради:

Сложни и продължителни административни процедури за получаване на разрешителни и издаване на концесии.
Липса на опростено финансиране на проектите за геотермална топлофикация, изискващи големи капиталови инвестиции, както и липсата на ивестиционен интерес за изграждане на отоплителни системи. Високите инфраструктурни капиталовложения в геотермални отоплителни системи (изследвания, сондажи, енергийни съоръжения, спомагателно оборудване и разпределителни мрежи) могат да бъдат компенсирани от по-ниски експлоатационни разходи, при правилно управление на рисковете.

Според екоспециалисти, при температура от 60°C до 100°C на геотермалната вода на дълбочина 1000m, е възможно градовете-Плевен, Шумен, Търговище, Благоевград и Смолян, да бъдат напълно топлофицирани с геотермална енергия.

Най-новите топлоенергийни технологии, използващи геотермални ресурси, са екологични и се доближават до традиционните по отношение на ефективността. При съвременните геотермални отоплителни системи коефициентът на използване на енергията достига 90%, което е 3-4 пъти по-високо, отколкото при технологиите, използващи други ВЕИ (слънчева, вятърна и приливна енергии). През последните години активно се развиват геотермални системи за отопление на базата на термопомпи. В такива системи като основен източник на топлина се използват нискокачествена (до 55°C) термална вода и петротермална енергия от горните слоеве на земната кора.
Колкото по-високо е температурното ниво на топлинния източник, толкова по-ефективно работи термопомпата. За отопление с геотермални води най-голямо приложение имат термопомпите-вода/вода. Тези термопомпи могат да повишат усвояването на излишната геотермална топлина само от топлообмен, като намаляват до минимум температурите на отделяне на топлина и повишават температурите в разпределителната мрежа от геотермалния топлообменник до потребителите (консуматорите). В съответствие с това могат да бъдат създадени разнообразни комбинации от термопомпи-серийни, паралелни или хибридни модели.

Според анализ на Геологическия институт на БАН извлекаемата от водите земна топлина (нискотемпературна геотермална енергия) в България, изразена в топлинна мощност, е между 1500 до 2000MW. За отопление и водоснабдяване с топла вода на жилищни и промишлени сгради е необходима температура на водата най-малко 50-60°C. Най-рационалното използване на геотермалните води може да се постигне с последователното им приложение-първоначално за отопление, а след това за водоснабдяване с топла вода. Но това създава известни трудности, тъй като нуждата от топла вода е относително постоянна през цялата година, докато отоплението е сезонно. То зависи от климатичните условия на района, външната температура, сезона на годината и деня.

Максимален енергиен ефект се постига чрез създаване на специални отоплителни системи с повишена температурна разлика, използване на повторно нагряване при върхово (пиково) топло-потребление за поддържане на необходимата температура на водата в зависимост от промяната на външната температура, както и на термопомпи, разработване на интегрирани схеми за геотермално топлоснабдяване с набор от последователни консуматори.

MOСВ е предоставило права за стопанисване и управление на минерална вода за отопление и оранжерийно производство от находищата-„Сандански”, „Велинград Каменица”, „Драгиново”, „Симитли”, „Рупитем.Кожух”, „Благоевград”, „Сапарева баня”, „Стралджа”, „Левуново”, „Ерма река”. Тези находища са примери за ефективното използване на геотермална (топлинна) енергия на минералните води.

ИЗВОДИ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ

От анализа ба Българска Асоциация Геотермална Енергия (БАГЕ) следва:
Цитати от автор Георги Стефанов: За земята

1. Геотермалната енергия е единствената ВЕИ технология, която е почти равна до капацитета на АЕЦ като базова мощност;
2. Цената на геотермалната енергия е почти 2-ти по-евтина от АЕЦ, а времето за изграждане 3-ти по-кратко, но геотермалната енергия е все още 2-3 пъти по-скъпа от фотоволтаиците и 1-2 пъти по-скъпа от вятъра на сушата и почти равностойна като себестойността на вятърните проекти в
морето;
3. Фотоволтаиците и вятърната енергия – са от 2 до 4 пъти по-евтини от АЕЦ-а, както и се изграждат от 5 до 10 пъти по-бързо, но за съжаление
могат да покрият средно около 30% от енергийните нужди на годишна база (40-50% за офшорната енергия) и затова няма как само този тип ВЕИ
да се развиват, за да декарбонизираме енергийната система;
4. Ако не диверсифицираме ВЕИ сектора, то сценарият за развитие ще върви в комплект с развитие на други базови мощности като АЕЦ или
природен газ, което със сигурност не е най-доброто решение, както за климата, така и за природата и хората и не на последно място, за цената
която потребителите трябва да платят;
5. Най-доброто решение е да инсталираме различни ВЕИ технологии, като заложим на картата на геотермалната енергия. Геотермалната
енергия към момента е 2-ти по-скъпа от слънцето и вятъра, но ни дава възможност да произвеждаме ток, топлинна енергия, но също
енергия за охлаждане, което е много важен аспект в контекст на повишаване на температурите и преместване на пика на енергийната
консумация от зимата към лятото. Това нейно преимущество ще ни позволи да спестим много финансови средства в дългосрочен аспект, но
също и да не изграждаме скъпоструващи нови базови мощности на фосилни горива или АЕЦ; Също геотермалната енергия е единствената ВЕИ
енергия, която предоставя базови мощности и е на разположение повече от 8000ч годишно, което я поставя далеч напред пред слънчевата и
вятърна енергия
6. АЕЦ е технологията, която се изгражда най-бавно и е единственото енергийно решение, зад което стоят стотици, а вероятно и хиляди години
потенциални разходи, които не се калкулират в неговите инвестиционни разходи, което изкривява разбирането на хората от ползите от
ядрената енергия.

Цитати от автор Георги Стефанов: За земята