Перспективы применения тну

По данным электронного журнала энергосервисной компании «Экологические системы» (Москва) сегодня в мире работает свыше 10 млн. теплонасосов различной мощности - от нескольких киловатт до сотен мегаватт. Так, в США около 30% административных и жилых зданий оборудованы теплонасосами. В Швеции было введено в эксплуатацию 74 крупные (от 5 до 80 МВт) теплонасосные станции. Так, например, Стокгольмская теплонасосная станция, используя тепло воды Балтийского моря, производит 320 тыс. кВт тепловой энергии, себестоимость которой на 20% ниже, чем у газовой котельной.

Рынок тепловых насосов в мире достаточно устойчив к конъюнктурным колебаниям и составляет примерно один миллион продаж в год.

По прогнозу Мирового Энергетического Комитета (МИРЭК), к 2020 году в передовых странах доля отопления и горячего водоснабжения от тепловых насосов составит не менее 75%.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что в мировой практике меняется стратегия теплоснабжения: происходит переход от традиционного сжигания органического топлива к использованию тепловых насосов для получения рассеянного или сбросного техногенного тепла, имеющего температуру от 5 до 35°С.

Кроме того, за рубежом фирмы, устанавливающие у себя теплонасосы, имеют льготы от снижения налога на прибыль, получаемую от их применения, до прямых дотаций государства, частично возмещающих затраты на их приобретение, например, в Австрии и Германии.

Почему же мировое сообщество явно кардинально меняет стратегию выработки тепла для теплоснабжения, а Россия продолжает и дальше использовать устаревшие технологии?

Причины здесь, видимо, в следующем:

недостаточная информированность об альтернативных источниках тепла руководителей и технических специалистов;

отсутствие федеральных и региональных (кроме Красноярского края и Новосибирской области) программ внедрения теплонасосного теплоснабжения.

Эффективность же применения тепловых насосов в России будет более высока, чем в большинстве развитых стран, из-за жестких климатических условий и значительно более продолжительного отопительного периода, достигающего от 200 до 250 дней в году.

Несмотря на отсутствие больших подвижек в деле внедрения теплонасосной техники в России в целом, в ряде регионов она начинает использоваться.

Обоснование целесообразности применения ТН в России

Тепловые насосы могут круглый год отапливать дом/объект, могут являться и дополнительным источником тепловой энергии, экономя энергетические ресурсы.

На территории России, исключая самые южные регионы, для круглогодичного теплоснабжения (отопления, горячего водоснабжения) рекомендуется устанавливать либо геотермальные тепловые насосы, либо водяные при наличии требуемого теплового сбора с водного источника (река, крупное озеро, сточные воды предприятий, в очень редких случаях артезианские воды и т.п.). В межсезонье в качестве дополнительного источника тепловой энергии или для круглогодичного теплоснабжения в южных регионах целесообразно применение воздушных тепловых насосов. Все эти типы тепловых насосов в летнее время можно настроить на обратный цикл работы – холодоснабжение (кондиционирование).

В некоторых случаях стоимость установки тепловых насосов дешевле стоимости подведения стандартных коммуникаций (например, газа или магистрального тепла от ТЭЦ), таким образом, окупаемость тепловых насосов возможна уже на стадии капитальных затрат. Немаловажен и тот плюс, что сроки установки тепловых насосов составляют стабильно от двух до четырех месяцев, в то время как сроки подключения, согласования и монтажа стандартных коммуникаций могут растянуться на многие годы.

Рынок геотермальных тепловых насосов

Первые парокомпрессионные тепловые насосы (ПТН) на территории России были внедрены еще в 1987 году, но тогда они не получили распространения. Основными барьерами рынка стали:

- наличие значительных энергетических ресурсов на территории страны;

- приоритетная газификация во всех отраслях народного хозяйства и низкая потребительская стоимость природного газа;

- отсутствие нормативно-правовых документов, регламентирующих взаимодействие структур городского энергохозяйства, инвестиционных структур (коммерческих банков, инвестиционных фондов и т.п.) и энергопроизводителей в вопросах взаиморасчетов за произведенную теплоту с помощью ТН и финансирования данной технологии;

- отсутствие стимулирующих льгот со стороны государства;

- недостаточная потребительская надежность и безопасность выпускаемых насосов, связанные с отсутствием сертифицирования производителей, монтажных и пусконаладочных организаций, отсутствием страховки и гарантий как части общего пакета услуг.

На данный момент освоение тепловых насосов носит экспериментальный характер, а установленные ПТН, как правило, выполняют демострационные функции. Однако в последние шесть лет интерес к ПТН, несомненно, возрос. В ряде городов уже используются теплонасосные установки для утилизации тепла промышленных и канализационных стоков, систем теплоснабжения, горячего водоснабжения жилищных, торговых и гостиничных зданий. Среди таких городов Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Новосибирск, Ярославль, Саратов, Смоленск и др.

Ведущими факторами развития рынка являются:

- повышающееся напряжение в топливообеспечении и, как следствие, рост цен на энергоресурсы;

- увеличение роли систем автономного теплоснабжения на фоне растущих объемов строительства как в государственном, так и в частном секторе;

- стремление к сокращению энергоемкости производства в промышленности;

- государственные программы развития малой и возобновляемой энергетики.

Но многие проблемы, ограничивающие рост применения ПТН пока так и остаются нерешенными и, главным образом, это относится к различию межведомственных интересов, которое не только сдерживает разработку нормативных документов, но и эксплуатацию уже смонтированных ТН. Немаловажным является и сохраняющаяся неразвитость сервисной службы и низкий уровень профессионализма проектировочных и монтажных бригад. Хотя, стоит заметить, что после принятия региональных программ в области энергосбережения сервисная сеть ПТН достаточно сильно расширилась.

Согласно расчетам Research.Techart, в 2009 года в России было установлено 5.3 МВт тепловых насосов.

Динамика российского рынка геотермальных насосов, по прогнозам Research.Techart, в среднесрочной перспективе будет невысокой, что связано с кризисными явлениями в экономике. Однако, в некоторых регионах рынок может развиваться весьма активно. Например, в Московском регионе, где реализуются программы по энергосбережению правительства Москвы, или в Краснодарском крае, в связи с подготовкой к Олимпиаде в Сочи.

Тенденция к увеличению спроса со стороны инфраструктурного и жилищного секторов сохранится, а основной объем продаж будут составлять ПТН тепловой мощностью 15-30 кВт. Структура потребления относительно типов ПТН не изменится. Прогнозируется увеличение доли внутренней продукции в общем объеме рынка, хотя в краткосрочной и среднесрочной перспективах, по-прежнему, будут доминировать импортные поставщики.

В долгосрочной перспективе ведущим фактором развития рынка станет реализация государственной энергетической стратегии. После 2015 года прогнозируется активный рост рынка. В области технических характеристик ожидается переход на ПТН с углеродными хладагентами. При этом будет увеличиваться потребление как мало- и среднемощных, так и высокомощных ПТН, что обусловлено перспективами использования систем утилизации тепла сточных вод. На фоне увеличивающегося спроса начнется активное развитие внутренней производственной базы – число российских производителей возрастет и они займут лидирующие позиции на рынке.

К 2020 году объем рынка ПТН может достичь 8 000-11 000 шт. (460-500 МВт). Прогноз объема рынка ПТН на 2030 год – момент окончания реализации текущей Энергетической стратегии России – 11 000-15 000 шт. (500-700 МВт).

Применение тепловых насосов в кольцевом контуре в России

Сегодня в технической литературе и в Интернете появляется масса публикаций о ТН. В основном в них рассматриваются примеры применения одиночных теплонасосных установок. Эти установки включают в себя один или несколько ТН, работающих независимо друг от друга и выполняющих определенную функцию теплоснабжения. Мы же рассмотрим комплексную кольцевую теплонасосную систему, которая позволяет достигать максимальной эффективности и экономии. В кольцевой системе установлены несколько ТН, которые используются для производства как тепла, так и холода в зависимости от потребностей различных частей здания. Информации о подобных системах в русскоязычном Интернете крайне мало.

На сегодняшний день распространено мнение, что ТН - это слишком дорогое удовольствие. Велики затраты на установку и монтаж оборудования, а при существующих в России ценах на тепло сроки окупаемости слишком продолжительны. Однако практика показывает, что установка "под ключ" систем тепловых насосов на крупных и средних объектах позволяет экономить 10–15% на капитальных вложениях, не говоря уже об эксплуатационных затратах. К тому же кольцевые системы максимально снижают потребление энергоресурсов, цены на которые возрастают все быстрее.