Методика и результаты оценки энергетического потенциала низ — конотенциального тепла в России
Этот вид энергии имеет разное происхождение. К нему относится низкопотенциальное тепло незамерзающих водных источников (моря, океаны, озёра, реки), которое образуется за счет энергии солнца; тепло вентиляционных выбросов зданий и сооружений, а также тепло сточных вод на станциях аэрации образуется как за счет солнечной энергии, так и за счет жизнедеятельности человека, и, наконец, тепло воды, охлаждающей конденсаторы паровых турбин тепловых и атомных станций, является результатом недоиспользования тепловой энергии органического и ядерного топлива.
Строго говоря, не все указанные источники низкопотенциального тепла подходят под общепринятое понятие «возобновляемых источников энергии». Однако, отдавая дань практической полезности принятому в России расширенному определению ВИЗ ([9]), исполнители проекта TACIS сочли необходимым в данной работе привести результаты оценок энергетических ресурсов указанных источников низкопотенциального тепла, дающих России возможности значительной экономии органического топлива. Их количественная оценка проводится в настоящей работе в общепринятых терминах валового, технического и экономического потенциалов.
Для практического использования низкопотенциальиого тепла (энергии окружающей среды и отработанного тепла, в том числе геотермального тепла грунтов и подземных вод) в настоящее время широ
ко применяются тепловые насосы, служащие для передачи внутренней энергии от теплоносителя с низкой температурой к теплоносителю с высокой температурой.
Применяются тепловые насосы для теплоснабжения, вентиляции и других производственных нужд. Высокая эффективность тепловых насосов объясняется возможностью получения тепловой энергии в количествах, в несколько раз превышающих энергию, затраченную на приводы компрессоров.
Тепло сбросных сточных вод
Валовой ресурс теплоты сбросовых вод на станциях аэрации определяется из расчета объема сточных вод, перерабатываемых на очистных сооружениях и станциях аэрации, температуры сточных вод и остальной воды при соответствующих температурах по формуле:
Q = (2.5)
где т, кг — вес сточных вод, в работе принят удельный вес: 1 т/ м3 сточных вод.
Средняя температура входной воды принималась равной 20 С и соответствующая ей энтальпия воды і. г =• 83,91 кДж/кг, выходная вода t = 10 С и ij = 42,04 кДж/кг.
Объем сточных вод определяется из расчета городского населения субъектов РФ и среднего значения объема сточных вод, приходящегося на 1 жителя.
Так, для Москвы и Санкт-Петербурга объем сточных вод весьма точно определяется по данным о суммарной производительности станций аэрации. В соответствии с данными [9], в г. Москве станции аэрации сбрасывают в Москва-реку более 5 млн. м3/ сут с температурой 16-22 С.
Валовой потенциал считается равным количеству теплоты сбрасываемых сточных вод.
Технический потенциал сточных вод определяется исходя из возможностей преобразования их теплоты с помощью тепловых насосов. Количество замещаемого тепловыми насосами топлива Вт в т у. т./год рассчитывается по формуле:
В, =40<j.(l/A’^-l/A’„,), (2.6)
где: Q, Гкал — количество вырабатываемого тепла в год традиционным источником теплоты; q, т у. т/Гкал — удельный расход условного топлива на производство тепловой энергии традиционным источником тепла; К — коэффициент использования топлива традиционного источника тепла (котельной); К^ — 1/К^ — коэффициент использования первичной энергии тепловых насосов с электроприводом; Кп — коэффициент преобразования теплового насоса; Ktj — коэффициент использования теплоты сгорания топлива при выработке электроэнергии.
Технический потенциал определяется в соответствии с методикой [9] из соотношения:
Вт — 0,067- Q (2.7)
при типичных значениях q — 0,1428 ту. т./Гкал; — 0,8; К, о = 0,32; т = 4.
Экономический потенциал принимается равным от 30 до 50% от технического ресурса, имея в виду, что с уменьшением плотности населения уменьшается возможность применения тепловых насосов для использования теплоты воды на станциях аэрации.