Дрожь Земли: как насосы KSB работают с геотермальной энергией
«Сжигать нефть — все равно, что топить печь ассигнациями» — заметил Дмитрий Иванович Менделеев больше 100 лет назад и был совершенно прав. К сожалению, способы получения энергии, сравнимые по эффективности со сжиганием ископаемых углеводородов, появились сравнительно недавно. И одной из самых перспективных и доступных из них оказалась геотермальная энергетика, использующая «даровое» тепло Земли. Естественно, при помощи современных технологий и решений — таких, какие предлагает KSB!
Глубинные ресурсы
Считается, что мировые геотермальные ресурсы — тепло, содержащееся в литосфере на глубинах, доступных для бурения (до 5−6 км), — в пересчете на тонну нефтяного эквивалента (ТОЕ) в 10 раз превышают общее количество ископаемого топлива разных видов. Только в России, по прогнозам ученых, такие ресурсы в 4−6 раз превышают запасы углеводородов и, по оценке Санкт-Петербургского государственного горного института и ФГУП «Недра», могут предоставить для целей теплоснабжения 57 трлн тонн условного топлива.
Причем эти запасы имеют очевидные преимущества:
✅ практическую неограниченность;
✅ повсеместность распространения;
✅ близость к потребителю;
✅ локальность (возможность ограничиться точечным подключением и маломощной установкой);
✅ возможность полной автоматизации процесса добычи;
✅ безопасность, в том числе — экологическая;
✅ энергоэффективность и экономичность.
Недостатками, возникающими в силу специфики эксплуатации, в свою очередь являются:
❌ низкий температурный потенциал теплоносителя для большинства источников;
❌ невозможность транспортировки;
❌ трудности маневрирования;
❌ рассредоточенность высокопотенциальных источников.
Для освоения естественных коллекторов средне- и низкопотенциального тепла (как правило, это термальные воды, залегающие в отложениях разной доступности — среднедевонские с глубиной от 800 до 1700 м и среднекембрийские — 900−2300 м) повсеместно в мире используется промышленная циркуляционная технология, включающая в себя системы трубопроводов различного залегания, насосно-компрессорное оборудование и соответствующую арматуру, а также системы управления и диспетчеризации. Подобные системы работают десятилетиями, и успешный опыт их эксплуатации является весомым аргументом в пользу широкого применения геотермальных источников там, где это оправдано в силу дороговизны или невозможности получения тепловой и/или электроэнергии традиционными способами. В качестве примера можно привести среднепотенциальную геотермальную станцию во французском городе Пессак — пригороде Бордо. Там с 1983 года работает оборудование KSB, обслуживая термальную систему, которая обеспечивает теплоснабжение целого микрорайона Формануар.
Причем эти запасы имеют очевидные преимущества:
✅ практическую неограниченность;
✅ повсеместность распространения;
✅ близость к потребителю;
✅ локальность (возможность ограничиться точечным подключением и маломощной установкой);
✅ возможность полной автоматизации процесса добычи;
✅ безопасность, в том числе — экологическая;
✅ энергоэффективность и экономичность.
Недостатками, возникающими в силу специфики эксплуатации, в свою очередь являются:
❌ низкий температурный потенциал теплоносителя для большинства источников;
❌ невозможность транспортировки;
❌ трудности маневрирования;
❌ рассредоточенность высокопотенциальных источников.
Для освоения естественных коллекторов средне- и низкопотенциального тепла (как правило, это термальные воды, залегающие в отложениях разной доступности — среднедевонские с глубиной от 800 до 1700 м и среднекембрийские — 900−2300 м) повсеместно в мире используется промышленная циркуляционная технология, включающая в себя системы трубопроводов различного залегания, насосно-компрессорное оборудование и соответствующую арматуру, а также системы управления и диспетчеризации. Подобные системы работают десятилетиями, и успешный опыт их эксплуатации является весомым аргументом в пользу широкого применения геотермальных источников там, где это оправдано в силу дороговизны или невозможности получения тепловой и/или электроэнергии традиционными способами. В качестве примера можно привести среднепотенциальную геотермальную станцию во французском городе Пессак — пригороде Бордо. Там с 1983 года работает оборудование KSB, обслуживая термальную систему, которая обеспечивает теплоснабжение целого микрорайона Формануар.
Четыре десятилетия тепла
Микрорайон Формануар в Пессаке расположен рядом с природными геотермальными источниками. Основной резервуар, наполненный пресной сульфатсодержащей (соленость 0,36 г/л) водой со средней температурой 47 °C, расположен на глубине 1100 м, вторичный источник находится несколько глубже в юрских доломитах; его температура достигает 57 °C. Геотермальная вода поступает из пласта со значительным потенциалом (4000 м3/ч).
Таким образом, формануарский источник обладает средне-высоким энергетическим потенциалом, и в 1981 году был признан пригодным для обеспечения более 1500 домов в Пессаке. Бурение скважины глубиной 1083 м заняло два месяца в конце 1981 — начале 1982 года, при этом объем пласта простирается от отметки 825 м до 1034 м и включает сеноманские ярусы, верхняя часть которых состоит из известняков и глин, а нижняя — из песчаников.
На уровне коллектора 8"½ скважина завершается 5"½ сетчатым фильтром и гравийной набивкой. Статический уровень составляет + 2 м, артезианская скорость потока — 5 м3/час. Особенностью схемы было использование двух тепловых насосов мощностью 860 кВт каждый из-за требований муниципальных служб Бордо ограничить максимальную температуру сбросов до 30 °C. После после этого геотермальная вода десульфурируется и направляется в городскую канализацию.
Elyo, оператор и проектировщик станции, при выборе оборудования предпочел оборудование KSB благодаря высокой производительности, энергоэффективности и оптимальному NPSH, что крайне важно при работе оборудования с термальными водами с сильной аэрацией. В решение вошли:
✅ скважинный насос UPA 250 с частотной регулировкой (работает на глубине 180 м в воде 48,5 °С);
✅ два рециркуляционных насоса Etaline Z 100 с частотной регулировкой;
✅ два Etanorm 100−250 с ЧРП на циркуляции в отопительном контуре.
Высокая экономичность и эффективность, характерные для этих насосов, и использование интегрированной частотной регулировки привода позволили достигнуть экономии около 20% в сравнении с другими техническими решениями. При этом ежегодная общая экономия энергии в микрорайоне составляет 1483 TOE.
Техническое оснащение станции Formanoir, Франция:
1 скважинный насос UPA 250 с частотной регулировкой
2 насоса Etaline Z 100 с частотной регулировкой
2 Etanorm 100−250 с частотной регулировкой
Таким образом, формануарский источник обладает средне-высоким энергетическим потенциалом, и в 1981 году был признан пригодным для обеспечения более 1500 домов в Пессаке. Бурение скважины глубиной 1083 м заняло два месяца в конце 1981 — начале 1982 года, при этом объем пласта простирается от отметки 825 м до 1034 м и включает сеноманские ярусы, верхняя часть которых состоит из известняков и глин, а нижняя — из песчаников.
На уровне коллектора 8"½ скважина завершается 5"½ сетчатым фильтром и гравийной набивкой. Статический уровень составляет + 2 м, артезианская скорость потока — 5 м3/час. Особенностью схемы было использование двух тепловых насосов мощностью 860 кВт каждый из-за требований муниципальных служб Бордо ограничить максимальную температуру сбросов до 30 °C. После после этого геотермальная вода десульфурируется и направляется в городскую канализацию.
Elyo, оператор и проектировщик станции, при выборе оборудования предпочел оборудование KSB благодаря высокой производительности, энергоэффективности и оптимальному NPSH, что крайне важно при работе оборудования с термальными водами с сильной аэрацией. В решение вошли:
✅ скважинный насос UPA 250 с частотной регулировкой (работает на глубине 180 м в воде 48,5 °С);
✅ два рециркуляционных насоса Etaline Z 100 с частотной регулировкой;
✅ два Etanorm 100−250 с ЧРП на циркуляции в отопительном контуре.
Высокая экономичность и эффективность, характерные для этих насосов, и использование интегрированной частотной регулировки привода позволили достигнуть экономии около 20% в сравнении с другими техническими решениями. При этом ежегодная общая экономия энергии в микрорайоне составляет 1483 TOE.
Техническое оснащение станции Formanoir, Франция:
1 скважинный насос UPA 250 с частотной регулировкой
2 насоса Etaline Z 100 с частотной регулировкой
2 Etanorm 100−250 с частотной регулировкой