Leszek Wojtan Key account Manager FRIotHERM aG, Szwajcaria
Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia, Zrównoważony Rozwój nr 1/2016
207
Zastosowanie sprężarkowych pomp ciepła dużej mocy do ZwięksZenia poZyskiwania ciepła Z Zasobów
geotermalnych na prZykładZie instalacji Z basenu paryskiego
Geotermia jest atrakcyjnym lokalnym źródłem energii odnawialnej. Jest zawsze dostęp- na, niezależna od warunków pogodowych i jej wykorzystanie nie wywiera niekorzystnego wpływu na krajobraz. Budowa instalacji geotermalnej wymaga jednakże wysokich nakła- dów inwestycyjnych, więc aby taką inwestycję uczynić jak najbardziej opłacalną, poszukuje się rozwiązań technicznych zwiększających w sposób maksymalny możliwość eksploatacji ciepła geotermalnego.
Najnowsze analizy pokazały, że najbardziej efektywne zwiększenia eksploatacji ciepła geotermalnego zostały osiągnięte dzięki zainstalowaniu sprężarkowych pomp ciepła dużej mocy, zwiększających schładzanie wody geotermalnej przy jednoczesnym podwyższaniu temperatury wody ciepłowniczej.
W regionie Ile-de-France ciepło z utworu jurajskiego doggeru jest eksploatowane przez około 50 ciepłowni geotermalnych. Średnie wypływy wody geotermalnej z odwiertów produkcyjnych wynoszą około 300 m3/h, a jej temperatura oscyluje w okolicach 70°C. Ukła- dy geotermalne są wyposażane w szczytowe źródła produkcji ciepła i współpracują z siecia- mi ciepłowniczymi.
W instalacjach uruchamianych w latach osiemdziesiątych ciepło geotermalne jest zasila- ne do sieci ciepłowniczych przy użyciu pośrednich wymienników ciepła. Poważnym ogra- niczeniem tego typu instalacji w eksploatacji źródeł geotermalnych są wysokie temperatury powrotu wody ciepłowniczej, rosnące wraz ze spadkiem temperatur zewnętrznych w sezo- nie grzewczym.
Najnowsze badania francuskich inżynierów wykonane dla ciepłowni geotermalnych z regionu Ile-de-France wykazały, że najskuteczniejszą metodą zwiększenia eksploatacji ciepła geotermalnego jest instalowanie sprężarkowych pomp ciepła do schładzania wody powracającej z sieci ciepłowniczej. Dzięki obniżonej temperaturze wody sieciowej na wlo- cie do wymiennika ciepła, uzyskiwane jest większe schłodzenie wody geotermalnej przed zatłoczeniem do otworu chłonnego. Odebrane zaś przez pompę ciepła niskotemperaturowe ciepło jest zasilane do sieci z bardzo wysokim współczynnikiem COP, zwiększając w znacz- nym stopniu temperaturę wody ciepłowniczej wypływającej z wymiennika geotermalnego.
208
Referat przybliży kilka przykładów praktycznego zastosowania sprężarkowych pomp ciepła w układach geotermalnych w regionie Ile-de-France. W związku z tym, że polskie zasoby geotermalne mają bardzo podobne parametry, zaprezentowane przykłady mogą być zastosowane również w lokalnych warunkach zwiększających eksploatację ciepła geoter- malnego.
Słowa kluczowe: sprężarkowe pompy ciepła, ciepłownia geotermalna, zwiększenie eks- ploatacji ciepła geotermalnego, schłodzenie wody geotermalnej
application of large capacity compression heat pumps for the increase of geothermal heat exploitation on
the example of installations from the paris bassin
Geothermal energy is an attractive renewable energy source. It is “always on”, it is indepen- dent of the weather conditions and does not have any negative impact on the landscape. However, the construction of a geothermal plant is cost intensive and to make the investment as profitable as possible new technical solutions maximising the exploitation of geothermal heat are required.
Recent studies have shown that the most effective boosting method of geothermal exploitation is the use of large capacity compression heat pumps for the increase of geothermal water cooling, combined with a simultaneous increase of district heating (DH) water temperature.
There are around 50 geothermal plants exploiting heat from the Dogger aquifer in the area of Ile-de-France. The flows and temperatures of geothermal water are in the range of 250 m3/h and 70°C, respectively. These geothermal plants, combined with the peak-load source, produce heat for the district heating networks.
The geothermal plants taken into operation in the 1980’s transfer heat in the district he- ating by the means of simple plate heat exchangers. A significant limitation of this method in the geothermal heat exploitation is the high temperature of DH water return, increasing with the decrease of the ambient temperature in the heating season.
The recent studies of French engineers performed for geothermal plants of Ile-de-France region, showed that the most effective method for increasing geothermal heat exploitation is the installation of compression heat pumps for cooling the DH return water. Thanks to a lo- wered DH water temperature on the inlet of the heat exchanger, higher cooling of geothermal water before the reinjection may be achieved. The extracted low temperature heat is upgra- ded and fed into the district heating system with very high COP, significantly increasing the temperature of the DH outlet water from the heat exchanger.
This presentation will show some examples of large capacity compression heat pumps applied in geothermal systems in the Ile-de-France region. Due to the fact that the Polish
geothermal resources are very similar, the presented examples may also be used for the in- crease of geothermal heat exploitation in the local conditions.
Keywords: compression heat pump, geothermal heating plant, increase of geothermal heat exploitation, cooling of geothermal water.
