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      行業動態

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      以清潔能源之光照耀"雙碳"之路

      來源:陜西科技報   時間:2021-11-19   訪問量:1139

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        今年以來,國家陸續推出碳達峰碳中和相關政策,從引導“雙碳”落地,到國家明確發文遏制“兩高”項目盲目發展,政策指導層面越來越清晰——“雙碳”目標已成為長期國家戰略,它不僅被定義為能源問題、環境問題,更是經濟問題和長遠發展問題。

        習近平總書記在今年中央財經委員會第九次會議上強調,要把碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局,拿出抓鐵有痕的勁頭,如期實現2030年前碳達峰、2060年前碳中和的目標。

        ■地熱能的傳統開采方式不勝其弊

        早在1970年,地質學家李四光就提出:“地下是一個大熱庫,是人類開辟自然能源的一個新來源,就像人類發現煤炭、石油可以燃燒一樣?!?/p>

        地熱能是地球上一個普遍存在且用之不竭的能源資源,從地表向下,深度每增加100米,溫度平均升高約3℃。地球中深部的地熱能作為可再生清潔能源,儲量大、分布廣,充分利用其供暖,可大規模減少燃煤使用量,有效改善城市大氣質量,優化能源結構。目前,國際上已有一百多個國家在開發利用地熱能,并以每年12%的速度遞增。我國地下熱水開采已有20年以上歷史,廣泛用于北方地區的洗浴與取暖,作為替代燃煤的清潔能源,深受老百姓歡迎。

        但是傳統的地熱開采方式需要提取高溫地下水,而地下水資源是有限的,導致目前很多較淺的地熱取暖管道已經抽不出水,地熱開采造成的水位下降情況日趨嚴重。北方整體水位下降將導致干旱少雨情況增多,并影響空氣質量,間接成為霧霾幫兇;被排放的地下熱水中含有多種有害元素,可能誘發水質、土壤環境污染;導致其他未知生態環境危害以及地面沉降等地質災害。

        ■無干擾地熱供熱技術(干熱巖)應運而生

        為了解決這一問題,陜西四季春清潔熱源股份有限公司總經理李建峰帶領技術團隊潛心研究中深層地熱能開發利用。在長達十年以上持續實踐的基礎之上,借助清華大學、西安交通大學等學術科研機構的支持,于2013年突破各項難關,在“中深層地熱能”利用領域成功研制出我國首例無干擾地熱供熱技術(干熱巖),現已成功實現商業應用。

        無干擾地熱供熱技術是一項利用中深層地熱熱源高效、綠色環保的原創性清潔供熱技術。利用無污染的介質傳遞置換出地下熱能,為建筑物提供節能環保、綠色低碳、安全可靠的熱源,實現了只取熱、不取水,使人們在享受溫暖的同時,也能有效改善大氣污染,保護地下水資源。此項技術是國內首創、國際領先的清潔環保地熱能供暖技術,相比于常規熱泵系統而言,具有熱源側出水溫度高、取熱量大、換熱器對環境無影響、供暖系統換熱器占地面積小、開采位置選擇靈活、節能環保、運行費用低等優勢,并可以保證系統長期高效運行,應用前景廣泛,是實現高效清潔供暖、推動建筑節能的先進技術。

        這一技術的成功研發標志著地熱應用開啟了新的一頁。正如李四光曾經所說:“若是能只取熱、不取水,那才算是邁進了地熱能利用的大門?!?/p>

        ■無干擾地熱供熱技術(干熱巖)的原理及應用

        無干擾地熱供熱技術(干熱巖)鉆孔至地面2千米以下,通過特制的密閉金屬換熱器交換出地下熱能,為地面建筑物提供綠色、清潔的熱源。鉆孔位置的選定比較靈活,一般不受場地條件制約,每個建筑物下都有地熱能,開發具有普遍性。專用的吸熱導熱裝置與新材料的結合提高了地下吸熱導熱效率,一個換熱孔可以滿足1.8-2萬㎡建筑的供暖需求。地下換熱器采用特種鋼材制造,耐腐蝕、耐高溫、耐高壓,壽命與建筑壽命相當。同時因為該技術利用地下高溫熱源供熱,地下無運動部件,系統穩定,對建筑地基無任何影響。

        在采暖供熱方面,一個10萬㎡的小區通常只需要安裝4-6個孔徑200mm、深度2000m-3000m的地下換熱器(換熱器不會露出地表,對地面無影響),專用設備僅需要空間約150㎡;在熱水供應方面,無干擾地熱供熱系統可以將地下熱能用于加熱自來水,一個2000m深度的換熱器及設備每天可提供400噸溫度45度的熱水。

        對于建筑面積1萬㎡至10萬㎡的單個項目,通常的做法是在項目用地紅線內安裝地下無干擾換熱器,在項目地下室設備間安裝換熱機組,通過無干擾地熱供熱系統的工作將地熱輸送到用戶。對于建筑面積在10萬㎡至幾十萬、甚至是幾百萬㎡的項目,通常按面積或負荷分成幾個獨立系統。例如一個幾百萬㎡的項目,可以劃分成幾個獨立系統,由用戶總的自控中心來控制管理運行。

        該技術已通過中國工程院、中國地質環境監測院、中國建筑科學研究院、清華大學、西安交通大學、西安建筑科技大學、上海市建筑科學研究院等各方論證和測評?,F已廣泛應用于陜西省委、西安海關、灃西能源供應站、西部創新港、高速紫禁長安等多個重點項目,在北京、上海、青島、太原、金寨(安徽)、鄭州等多個城市也均有建設,實施供熱項目總面積達到1000萬㎡以上,得到用戶單位和各級政府的一致好評。

              ■助力生態文明,照耀“雙碳”之路

        促進地下水資源可持續利用。近年來,隨著經濟社會發展,我國地下水開發利用程度不斷加大,開采速度超過了被補充的速度,導致部分地區地下水超采和污染問題突出,地面沉降、海水入侵、水體污染等問題頻發,保護地下水資源迫在眉睫。

        無干擾地熱供熱技術采用“只取熱、不取水”的方式,將中深層地熱能用于建筑供暖。系統與地下水隔離,僅通過換熱器管壁與高溫巖層換熱,不抽取地下熱水,也不使用地下水,可就地開發、就地利用,較好地保護了地下水資源。

        節約土地資源,提高土地利用率。相較于傳統的地熱開采技術,無干擾地熱供熱技術向地下中、深層取熱,孔徑小(200mm),深度在2000m以下,單孔取熱量高,供熱面積大,可減少鉆孔數,且不需要龐大的地下集中輸送管網,不用專門建造大型換熱站,大大節約了土地資源。

        節能環保,治污減霾成效顯著。與集中供熱不同,無干擾地熱供熱系統可根據區域的發展情況和使用需求化整為零,就地安裝供熱系統。

        一個區域的若干個無干擾地熱供熱系統可以通過電腦遠程控制,建立總控中心,實現統一運行管理。并且無干擾地熱供熱技術實現“0”排放(無廢氣、廢液、廢渣等),能量來自地熱,很好地替代燃煤燃氣集中供熱系統,低能耗,環保運行,治污減霾成效顯著。與燃煤鍋爐相比,1000萬㎡建筑在一個采暖季(4個月)采用無干擾地熱供熱技術可替代標煤19.2萬噸,減少CO2排放量約51萬噸,減少S02排放量約1630噸,減少氮氧排放物約1420噸,減少粉塵排放量約9600噸。

        無干擾地熱供熱技術的應用使地熱成為新的替代能源。它的推廣應用在解決老百姓供熱等民生問題的同時,有效減少了燃煤、燃氣的消耗,減輕了對傳統化石能源的依賴,對治污降霾,優化能源結構,促進生態文明均具有現實意義和深遠影響。

        在國家“十四五”規劃和2035年遠景目標形勢下,推進清潔能源利用,打好清潔能源替代硬仗勢在必行。只有不斷進行能源科技革命,構建現代化綠色產業體系,形成綠色低碳循環發展模式,引領現代服務業綠色轉型,才能如期實現碳達峰碳中和目標。


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