Тепловые насосы на СО2 обеспечат централизованное теплоснабжение целого города

Тепловой насос на СО2

Датская компания-поставщик коммунальных услуг DIN Forsyning готовится оснастить портовый город Эсбьорг системой централизованного теплоснабжения с нулевым уровнем выбросов, в основе которой два промышленных тепловых насоса на CO2 (R744) от производителя MAN Energy Solutions. Тепловые насосы будут получать энергию от прибрежных ветроэлектростанций, а тепло – из Ваттового моря.

Тепловые насосы тепловой мощностью 60 МВт представляют собой установку с электротермическим накопителем энергии (ETES).

«Мы отказываемся от выработки тепла за счет сжигания угля и заменяем его углеродно-нейтральным централизованным теплоснабжением, использующим энергию ветра и морской воды. Переход сократит выбросы примерно на 120 000 тонн CO2-эквивалента в год», — рассказал Кеннет Йоргенсен, директор проекта DIN Forsyning.

Проект содействует реализации планов по декарбонизации Эсбьорга к 2030 году.

Создавая решение «под ключ», компания MAN, штаб-квартира которой находится в Аугсбурге (Германия), собрала и испытала тепловые насосы ETES «вода-вода» в производственных цехах в Цюрихе (Швейцария).

По словам Йоргенсена, морская и теплораспределительная части системы уже сданы в эксплуатацию и готовы к работе, монтаж механической части почти завершен. Старт установки намечен на осень.

Система, которую MAN на своем сайте называет «крупнейшим в мире сверхкритическим тепловым насосом» будет снабжать теплом стотысячное население города, то есть, примерно 25 000 домохозяйств. «Это первая подобная система снабжения тепловой энергией крупного промышленного масштаба», — говорится на сайте.

«Установка похожа на кондиционер воздуха, работающий в обратную сторону. Вместо охлаждения зданий, система использует электроэнергию из возобновляемого источника, чтобы извлечь тепло из морской воды и умножить его для дальнейшего распределения. Это решение можно использовать для декарбонизации промышленных процессов во всем мире»,

— рассказал Карл Бёле, старший менеджер проекта в MAN.

Морская вода, выкачиваемая из гавани со скоростью 4 000 литров в секунду, подается по большим трубам к установке, где отдает тепло для испарения CO2, после чего возвращается в море.

За счет электроэнергии, произведенной прибрежной ветроэлектростанцией, испаренный CO2 сжимается до температуры, достаточной для нагрева воды. В теплообменнике CO2 отдает свое тепло воде, которая подается в существующий подземный трубопровод центрального отопления. Давление в контуре сжатия и расширения CO2 превышает 150 бар.

«Особенность системы, которую мы устанавливаем, заключается в использовании морской воды как источника тепловой энергии, CO2 — как хладагента, а герметичного компрессора с электроприводом – как генератора тепла», — пояснил Бёле.

Рабочая жидкость системы, расположенной рядом с Ваттовым морем, национальным парком и объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО, должна быть нетоксичной, безопасной и иметь высокую теплопроизводительность. Чтобы выполнить эти требования, был выбран CO2, а не аммиак (R717) или синтетический хладагент. 

«В случае утечки CO2 просто вольется в морской круговорот углерода», — заявил Йоргенсен.

Баланс нагрузки на энергосеть

Йоргенсен отметил важность того, чтобы нагрузка коммунальной системы на энергосеть была сбалансированной.

С этой целью потребление энергии высокоскоростными электродвигателями, приводящими компрессоры тепловых насосов в движение, может быстро повышаться и понижаться. По словам Йоргенсена, таким образом система адаптируется к резким изменениям объема производимой «зеленой» электроэнергии, вырабатываемой ветряками и солнечными панелями.

Йоргенсен объяснил, что конструкция балансирует нагрузку на энергосеть, «принимая избыток электричества при его наличии, и преобразуя в аккумулируемое тепло, которое подается потребителям в нужное время». В отличие от энергосети, количество энергии, которую получает тепловой насос, может не совпадать с количеством энергии, которую он отдает.

Клаус Нильсен, директор по развитию бизнеса DIN Forsyning, находит гибкость системы ETES очень привлекательной, отмечая ее способность использовать различные источники электричества при отсутствии энергии ветра, а также возможность обеспечивать как централизованное теплоснабжение, так и охлаждение. Кроме того, турбокомпрессорная технология позволяет DIN Forsyning зарабатывать на обеспечении баланса электросети.

В Эсбьорге, расположенном на юго-западном побережье Ютландии, температура воздуха ниже нуля, как правило, держится с ноября по март.

В 2018 году компания MAN, на протяжении более 250 лет поставляющая технологические решения для энергетики, судостроения и нефтегазовой отрасли, изменила название с MAN Diesel and Turbo на MAN Energy Solutions, чтобы подчеркнуть свою поддержку перехода к углеродно-нейтральному будущему.

«Еще в 2018 году мы предлагали ETES как решение для накопления электроэнергии в виде тепла и холода, которые можно было бы повторно преобразовать в электроэнергию», — рассказал Раймонд Декорвет, руководитель отдела глобального развития бизнеса ETES в MAN.

Как только MAN стало известно о проведении тендеров DIN Forsyning, компания поняла, что ETES идеально подходит для централизованного теплоснабжения жителей Эсбьорга.

При поддержке
логотип Ридан
логотип Техностиль
логотип Россоюзхолодпром
логотип Фригопоинт
логотип ЭлДжиТи Рус
логотип Техноватт
логотип Международная академия холода
логотип Фриготехника
логотип Технофрост
логотип Спектропласт
логотип КриоФрост
логотип Север-М