Новая энергия: отопление из-под земли

Что мы знаем об энергосбережении? По сути, ничего. Все мы слышали о датчиках движения, электрокарах, солнечных батареях, но на практике мало кто применяет их для экономии энергоресурсов. Между тем за возобновляемыми источниками энергии будущее, ведь традиционные ресурсы почти исчерпаны. Вместе с Томским центром ресурсосбережения и энергоэффективности мы будем знакомить вас с новыми веяниями в этой сфере. Свои вопросы специалистам вы можете присылать на почту редакции news@corp.vtomske.ru.

В Томской области около 200 малонаселенных пунктов, лишенных централизованной системы тепло- и электроснабжения. Проблему с отоплением там решают при помощи локальных источников энергии. Чаще всего это газовые установки или котельные, горючим для которых являются уголь и дизельное топливо.

Традиционные источники энергии, увы, не бесконечны, и доставка их в отдаленные районы обходится очень дорого. Со времен СССР, когда ресурсы добывали в огромных количествах и продавали по сравнительно низкой цене, ситуация поменялась. Обеспечение районов без центрального тепло- и электроснабжения традиционным топливом только в нашем регионе обходится государству примерно в 300 миллионов рублей в год, себестоимость 1 кВт при этом составляет около ста рублей.

В то же время в недрах Томской области находится большое количество геотермальных энергоресурсов — около 70 % общероссийских запасов геотермальных вод сосредоточено в Западной Сибири. Геотермальные воды и тепло земли являются неиссякаемым и бесплатным источником энергии. Это в теории. На практике же для того, чтобы использовать их для получения энергии, необходимо установить дорогостоящее оборудование — тепловой насос — небольшой агрегат, предназначенный для отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования дома. Стоит ли игра свеч?

Ученые оценивают температуру ядра Земли в несколько тысяч градусов Цельсия. Температура от ядра к поверхности Земли постепенно снижается и на глубине 1,5 метра одинакова в любое время года. Вне зависимости от погодных условий она составляет около 8°С. Если вкратце, то этого тепла достаточно, чтобы хладагент (вещество с низкой температурой кипения, находящееся в установленной под землей системе труб) «закипел» и перешел в газообразное состояние. При «всасывании» полученного газа тепловым насосом происходит «сжатие» газа, за счет чего выделяется тепло, нагревающее теплоноситель. Отдав тепло, хладагент остывает, снова становится жидким и поступает обратно в землю. Получается замкнутый цикл.

В основу геотермальных систем отопления положен физический процесс передачи тепла от окружающей среды к хладагенту — подобный тому, что происходит в обыкновенном холодильнике, только наоборот. Он, как и морозильная камера, отлично переносит низкие температуры, только находится в земле. А конденсатором являются система отопления или «теплый пол», которые, соответственно, расположены на поверхности. Тепловой насос не производит тепло, он только «выкачивает» его и поставляет в дом.

Система геотермального отопления — это полиэтиленовая труба, закопанная в землю на глубину около 1,5 метра. Внутри нее циркулирует незамерзающий этиленгликоль, который забирает тепло из земли. На входе насоса температура хладагента составляет всего +5...+8°С. На выходе достигает +55°C. Поскольку тепло в земле сохраняется даже зимой, для эффективной работы такого оборудования при правильном проведении проектных расчетов достаточно тепла нашей сибирской земли. Подобным образом в летнее время происходит кондиционирование помещения, только цепочка действий обратная: земля «забирает» излишнее тепло с поверхности.

В результате за 1 кВт потраченной тепловым насосом электроэнергии на выходе получается 4-7 кВт тепловой энергии, чуть меньше — в режиме кондиционирования. То есть от 75 до 84 % энергии являются бесплатными.

Звучит фантастически, но способ получения тепла из земли — из разряда хорошо забытых старых. Технология использования геотермальной энергии для обогрева помещений была известна уже в середине прошлого века, однако в России она начала применяться только в начале 2000-х. Получение энергии из земли, с помощью тепловых насосов, широко применяется в странах Европы: в Голландии, Дании, Германии...

В Швеции, например, тепловыми установками обеспечивается до 70 % тепла. В России эти технологии реализуются пока не с таким размахом, как за границей, однако уже около 200 объектов на территории Томска и Томской области, включая частные дома, соцучреждения, промышленные предприятия, перешли на систему геотермального отопления.

Одни из самых известных примеров — детский сад «Солнечный зайчик» и школа в селе Вершинино. Потребности этих учреждений в тепле уже обеспечиваются за счет использования геотермальной энергии. Если говорить о цифрах, в Академгородке, в коттедже площадью 300 квадратных метров, оборудованном тепловым насосом, ежегодные платежи за тепло составляют до 14 тысяч рублей. Если бы то же помещение отапливалось с помощью центрального отопления, то за тепло в год выходило бы 311 тысяч рублей.

Широкое использование геотермальной энергии в Томской области позволит строить здания в ранее бесперспективных для газификации районах, расположенных вдали от теплотрасс. Однако существует и ряд сложностей, с которыми обладателям оборудования придется столкнуться.

Стоимость тепловых насосов составляет более ста тысяч рублей, процесс их установки трудоемок, а тепловая мощность этих насосов ниже, чем у газового или централизованного отопления. Поэтому для достижения комфортной температуры в помещении, особенно в холодное время года, необходимо использовать их вместе с дополнительным источником энергии, например, с газовым котлом. Тепловые насосы могут стать основным, но не единственным источником тепла. Окупается такое оборудование за четыре-пять лет.