ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Теплонасосные системы геотермального теплоснабжения.

Рекомендуемая область пременения

- снабжение электроэнергией, газом, паром и горячей водой;
- деятельность в области жилищно-коммунального хозяйства.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта – обеспечение теплоснабжения локальных объектов промышленности и жилищно-коммунального хозяйства в районах, обладающих запасами слаботермальных вод.

Цель проекта – разработка и реализация на практике оптимальных, экологически чистых, энергетически эффективных теплонасосных систем теплоснабжения с использованием внутрискважинных теплообменников типа «труба в трубе».

Широкое внедрение в регионе геотермальных теплонаносных систем теплоснабжении (ТСТ) позволит решить следующие задачи:

• вовлечь в хозяйственный оборот значительные ресурсы низкопотенциальных термальных вод;

• повысить температуру потребляемого теплоносителя до 100^оС, сохраняя приемлемую экономическую эффективность использования установок;

• расширить возможные пределы использования (теплонасосные установки) ТНУ в различных секторах экономики за счет увеличения температурного интервала  потребляемой воды;

• получить существенную экономию органического топлива;

• улучшить экологическую обстановку и условия жизни значительной части населения в регионе;

• наладить выпуск тепловых насосов на простаивающих заводах республики и создать дополнительные рабочие места.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Число артезианских скважин в Дагестане с низкопотенциальными водами (20-40^оС) превышает 3000. Однако в настоящее время эти воды практически не используются для нужд теплоэнергетики. Основная причина состоит в том, что температура их недостаточна для теплоснабжения и горячего водоснабжения. В связи с этим, в районах Дагестана, где пробурены  геотермальные скважины с температурой  воды ниже 40^оС, для горячего тепловодоснабжения используют традиционные виды топлива.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

В связи с высокой экологической и экономической эффективностью технологии ТСТ нашли широкое применение в экономически развитых странах, таких как США, Германия, Швеция, Франция, Дания, Япония и др. В Германии более 40%, Швеции до 50 % энергопотребления покрывается за счет ТСТ. В США строительство вновь строящихся объектов не допускается без применения технологий ТСТ. По прогнозу МИРЭК в 2020 г. доля отопления с помощью ТСТ в развитых  странах составит более 75%.

Предлагаемая технология представляет собой теплонасосную установку, в контур которой включен дополнительный охладитель и где в качестве первичного источника теплоты используются низкопотенциальные (30-60^оС) термальные воды. Тепло от низкопотенциальных термальных вод снимается с помощью внутрискважинных теплообменников типа "труба в трубе". Использование низкопотенциальных термальных вод позволяет повысить температуру конденсации теплового насоса до 100^оС и более. При таких высоких температурах конденсации резко возрастают необратимые потери от дросселирования, вызванные заменой детандера дроссельным клапаном. Включение в схему теплового насоса дополнительного контура охлаждения снижает тепловые потери на установке, увеличивает удельный съем тепла в испарителе на единицу расхода рабочего агента, снижает удельный расход электроэнергии на единицу трансформируемого тепла.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Для обеспечения энергетических потребностей республики ежегодно из дальних регионов завозятся значительные ресурсы традиционных органических топлив. В то же время Дагестан мог бы большую часть энергопотребления покрыть за счет ТСТ. Республика располагает значительными ресурсами геотермальной энергии. При масштабном освоении ресурсов геотермальное энергоснабжение Дагестана может составить более 50% от общего энергопотребления.

В условиях, когда температура скважин в Дагестане  недостаточна для теплоснабжения и горячего водоснабжения, для эффективного использования низкопотенциальных вод наиболее перспективным является разработка и внедрение технологий ТСТ, что позволит решить значительную часть энергетических проблем республики.

Теоретические исследования по оптимизации обратного термодинамического цикла, реализуемого в теплонасосной установке, показывают высокую эффективность технологий с дополнительным контуром охлаждения, которые позволяют увеличить коэффициент преобразования (КПЭ) установки до 1,5 раза. Для подтверждения теоретических исследований необходимо провести промышленный эксперимент с включением в контур технологической схемы полномасштабного потребителя, апробацией работы установки на разных режимах при различных геолого-геотермических условиях. Результаты, полученные на основе научно-промышленного эксперимента, позволят разработать проект энергосберегающей, экологически чистой и высокоэффективной технологии теплонасосной системы геотермального теплоснабжения.

ИПГ ДНЦ РАН и местные предприятия геотермального производства располагают научно-интеллектуальным потенциалом, огромным количеством скважин (более 3000) на низкопотенциальные термальные воды, возможностями их подготовки к эксплуатации и оборудованием для проведения экспериментов. При наличии финансовой поддержки имеются все условия для проведения промышленных испытаний теплонасосной системы геотермального теплоснабжения. Реализация на практике предлагаемой технологии позволит резко повысить экономическую и экологическую эффективность, вовлечь в топливно-энергетический комплекс большой объем некондиционных низкопотенциальных термальных вод, обеспечить теплоснабжением огромное количество децентрализованных потребителей в регионах России, где имеются термальные воды, и экспортировать технологию в другие страны.

Отсутствие теплонасосных установок необходимых типов сдерживает их внедрение. Несомненно, выпуск различных типов их, в т.ч. и низкой мощности для горных районов, должен быть организован в республике.

Учитывая практически повсеместную распространенность низкопотенциальных термальных вод в республике и наличие огромного фонда скважин пробуренных для их эксплуатации необходимо уже в обозреваемом будущем развернуть работы по масштабному освоению таких вод в технологических системах с тепловыми насосами.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Природосбережение. Низкопотенциальные термальные воды после теплового насоса направляются на  блок химводоочистки и в дальнейшем используются в холодном и горячем водоснабжении или закачиваются в материнский пласт, в зависимости от  их качества. В силу сказанного предлагаемая технология является экологически безопасной.

Энергоснабжение. Предлагаемая технология позволяет еще более резко снизить себестоимость единицы потребляемой тепловой энергии за счет увеличения  КПЭ и исключению затрат на топливо, строительство котельных, магистральных сетей.

Производство. Наличие отечественной производственной базы для организации производства.

Новые потребительские свойства продукции

- снижение энергопотребления;
- улучшение санитарно-гигиенических условий эксплуатации теплооборудования;
- компактность;
- обеспечение потребителя тепловой энергией в бесперебойном режиме.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

По данной технологии потребитель получает тепло и воду хозяйственно-бытового назначения согласно нормам и правилам ГОСТ РФ.

Стадия и уровень разработки

В настоящее время проводится испытание опытного образца теплонасосной установки для отопления жилого здания. После освоения проекта планируется наладить производство тепловых насосов типа НТ-10, НТ-25, НТ-110, НТ-300, НТ-500, НТ-1000, НТ-3000. Суммарная тепловая мощность до 50 МВт/год.
При полной реализации проекта тепловой мощностью до 500 МВт будут созданы более 600 рабочих мест.

Предлагаемые инвестиции

3 млн. руб.
С учетом подготовки скважин, закупки теплонасосного оборудования, устройства дополнительного блока охлаждения, проведения режимных испытаний на различных геотермальных месторождениях предполагаемый объем инвестиций составляет 0,5 млн. долл. США.
Стоимость 1 кВт установленной мощности составляет до 3000 руб.

Рынки сбыта

- объекты народно-хозяйственного назначения;
- жилищно-коммунальное хозяйство;
- учреждения муниципального и частного характера.
Вначале ориентировочный объем продаж составит 1–1,5 млн. долл. США в год. В дальнейшем при с6ерийном выпуске теплонасосного оборудования на работающих не на полную мощность заводах Дагестана и других регионов, объем продаж резко возрастет и может достигнуть 15–20 млн. долл. США в год.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая в проекте технология и оборудование для ее реализации не имеет аналогов на мировом рынке аналогичной продукции и услуг.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

36
Срок окупаемости теплонасосных установок около трех лет.
Срок окупаемости предлагаемой технологии около полутора лет.

Дата поступления материала

15.12.2006