Всего через четыре года газовое отопление будет запрещено в новостройках Великобритании. Люси Коттон (Lucy Cotton) из GeoScience Limited задается вопросом, куда обратится строительная отрасль в поисках низкоуглеродного отопления.
Компания Seequent уже несколько лет тесно сотрудничает с геотермальной отраслью, поддерживая ее рядом решений, направленных на развитие возобновляемых источников энергии, в которых нуждается мир. (Например, мы разработали специальное решение Leapfrog Geothermal для трехмерного моделирования недр, чтобы позволить командам «заглянуть внутрь» коллекторов и принимать более уверенные решения по выбору скважин и операциям.)
Мы считаем, что этот важный энергетический ресурс может смягчить некоторые из основных факторов потребления невозобновляемых ресурсов. Поэтому частью наших экологических целей как компании является предоставление инструментов и совершенствование рабочих процессов, которые позволят экспертам в области геотермальной энергетики более эффективно оценивать, разрабатывать и вести эксплуатацию в одном из наших наиболее перспективных секторов возобновляемой энергетики.
В этом месяце мы хотели бы поблагодарить Люси Коттон, геолога независимой консалтинговой компании по наукам о Земле GeoScience Limited, за изучение того, как геотермальная наука отвечает на потребность в низкоуглеродном централизованном теплоснабжении в Европе и, в частности, в Великобритании.
”“Geothermal energy is one of the very few readily available technologies that can replace fossil fuel heating at any scale from individual houses to large multi-purpose residential and commercial developments.”
Единственным и крупнейшим сектором потребления энергии в Великобритании является теплоснабжение (подтверждено Департаментом по бизнесу, энергетике и промышленной стратегии (BEIS)). На его долю приходится более одной трети ежегодных выбросов углерода в Великобритании, и только на отопление жилых помещений приходится 43 % этого потребления.
Несмотря на доступность таких низкоуглеродных тепловых решений, как тепловые насосы (воздух, вода и грунт), системы, работающие на биомассе, и водяное солнечное отопление, подавляющее большинство бытового отопления в Великобритании обеспечивается газовой сетью.
Но это ненадолго.
В 2019 году Канцлер казначейства Великобритании объявил, что с 2025 года газовое отопление в новостройках будет запрещено. Несмотря на то, что это шаг в правильном направлении для устойчивого роста, заявление общего характера не обязательно обеспечивает немедленное решение для строительных компаний, и впереди стоят огромные задачи. With a large amount of development happening across the country, and with many schemes extending beyond 2025, developers are having to adapt and turn to alternative methods for low carbon heating.
Одним из таких методов являются геотермальные системы централизованного теплоснабжения.
Место Европы в геотермальной гонке
Централизованное отопление за счет геотермальной энергии не является новой концепцией. В настоящее время в Европе насчитывается около 250 систем централизованного теплоснабжения, снабжаемых геотермальной энергией, с общей установленной мощностью более 4,5 ГВт (данные Европейского совета по геотермальной энергии (EGEC), 2018 г.). Они различаются по размеру от менее 1 МВт до более 50 МВт, часто с тепловыми насосами, помогающими геотермальным ресурсам с меньшей глубиной или более низкой энтальпией.
Установленная мощность геотермального централизованного теплоснабжения на европейскую страну. Отчет Европейского совета по геотермальной энергии (EGEC) о состоянии рынков геотермальной энергии, 2018 г.
Они различаются по размеру от менее 1 МВт до более 50 МВт, часто с тепловыми насосами, помогающими геотермальным ресурсам с меньшей глубиной или более низкой энтальпией. На самом деле именно Агентство по защите окружающей среды и энергосбережению Франции (ADEME) объявило, что теперь стоимость централизованного теплоснабжения и охлаждения снизится благодаря использованию геотермальной энергии вместо природного газа. Этот переход в экономике может стать стимулом, который сделает геотермальную энергию не только технически осуществимым, но и конкурентоспособным вариантом для будущих отопительных систем. И это именно тот стимул, необходимость в котором уже назрела.
«Последнее время большое внимание уделяется обезуглероживанию электроэнергии», — говорит Кэти Хикс (Kathy Hicks), владелица консалтинговой компании Carrak Consulting, занимающейся экологической и геологической оценкой. «Но мы отстаем по теплу. Изменение климата и надвигающийся энергетический кризис должны стимулировать планирование низкоуглеродных источников тепла в новых проектах.»
Хикс указывает на теплые шахтные воды, добываемые из глубины затопленных шахт, как на многообещающее направление для различных применений прямого нагрева, особенно в Великобритании. Она также отмечает, что «помимо негативного экологического наследия, в бывших горнодобывающих районах часто наблюдается высокий уровень безработицы и нехватка топлива, поэтому существует социальное требование, а также пространственная синергия между старыми горными выработками и спросом на дешевое тепло».
Обильные ресурсы Великобритании, позволяющие использовать геотермальную энергию для централизованного теплоснабжения, не являются единым решением, подходящим для всех и везде. Выбор подходящей системы для получения максимальной отдачи от схемы централизованного теплоснабжения зависит от местоположения.
Но скважинные системы могут быть разработаны с учетом местной геологии или существующей инфраструктуры в окрестностях (например, затопленных шахт), чтобы повысить их эффективность, сократить выбросы углерода и снизить эксплуатационные расходы. В зависимости от теплопроводности грунта, геотермального градиента и наличия близлежащих источников теплой воды системы могут варьироваться от петлевых труб, установленных в сети неглубоких шпуров или горизонтальных траншей, до пар средних (500 м) или глубоких (около 1000–2000 м) скважин, достигающих конкретных резервуаров, для незамкнутых систем.
Великобритания обладает богатыми природными геотермальными ресурсами и затопленными горными выработками, которые можно использовать в целях создания как незамкнутых, так и замкнутых петлевых трубопроводов. Неглубоко залегающие ресурсы относительно хорошо осваивались; в Великобритании существует несколько тысяч систем тепловых насосов с замкнутым контуром. Но по более глубоким ресурсам и ресурсам шахтной воды мы далеко отстаем от большей части Европы.
В настоящее время существует только одна действующая схема централизованного теплоснабжения с геотермальным компонентом; она находится в Саутгемптоне. В системе используется глубокая скважина, пробуренная в исследовательских целях в 1980‑х годах. Однако, как утверждает д‑р Робин Кертис (Robin Curtis), специалист по геотермальным тепловым насосам GeoScience Limited, потенциал этого раннего продвижения мог и должен был быть реализован с большим энтузиазмом. «Великобритания стала одной из первых стран, реализовавших подобную схему, которая была создана в 1980‑х годах просвещенными членами муниципалитета Саутгемптона. Теперь мы могли бы быстро раскрыть аналогичный потенциал обезуглероженного тепла из недр с помощью местных геотермальных ресурсов, шахтных вод и подземных источников.» Но Великобритании не удалось в значительной степени реализовать это раннее лидерство.
Стимулы и требования
Однако менталитет меняется. В настоящее время наблюдается переход к другим схемам, таким как мини-тепловые сети в Манчестере с низкими температурами, повышаемыми тепловыми насосами на подстанциях. Существуют также инновационные системы, такие как предложение по новой застройке Seaham Garden Village в графстве Дарем, в которой планируется использовать тепло близлежащей шахты Dawdon, принадлежащей Управлению угольной промышленности.
Между тем дальнейшее стимулирование в Великобритании недавно было обеспечено реализацией «Программы декарбонизации государственного сектора (PSDS)» стоимостью 1 млрд фунтов стерлингов, которая предоставляет гранты «органам государственного сектора для финансирования мер по энергоэффективности и декарбонизации тепла». Кроме того, совет Комитета по изменению климата в прошлом году в своем отчете о ходе работы для парламента по теме «Сокращение выбросов в Великобритании» рекомендует поддерживать тепловые сети и тепловые насосы путем изменения налогов или сборов, отдавая предпочтение низкоуглеродному отоплению по сравнению с ископаемым топливом.
Поскольку мнения влиятельных органов постепенно движутся в направлении большей экологической устойчивости и нацелены на обезуглероживание тепла и устойчивую к изменениям климата инфраструктуру, становится ясно, что дальнейшее взаимодействие между геотермальной и строительной отраслями Великобритании может сильно способствовать достижению нулевого уровня выбросов углерода к 2050 году.
Как говорит Питер Ледингем (Peter Ledingham), управляющий директор GeoScience Limited: «Если мы хотим достичь амбициозных целей по сокращению выбросов углерода в Великобритании, одно из самых важных изменений, которые мы должны внести, — это декарбонизация нашего отопления. Геотермальная энергия является одной из очень немногих легкодоступных технологий, которые могут заменить отопление на ископаемом топливе в любом масштабе, от индивидуальных домов до крупных многоцелевых жилых и коммерческих комплексов. Настало время использовать возобновляемые и экологически устойчивые геотермальные ресурсы, чтобы оказать значительное влияние на углеродный след нашего отопления как в существующем, так и в строящемся жилищном фонде.»
Узнайте, почему и как компания Cornish Lithium использует трехмерное моделирование для поиска лития в геотермальных водах в Корнуолле, Великобритания, чтобы удовлетворить растущий спрос на литий аккумуляторного качества
Узнать больше• Версия этого блога изначально размещалась на веб-сайте www.geoscience.co.uk