Продукция компаний Vexve и Savosolar является частью отмеченной наградами гибридной энергетической системы, в которой солнечное тепло используется для выравнивания пиковых нагрузок на биоэнергетической станции. Целью пилотного проекта энергетической компании в Южном Саво (Etelä-Savon Energia) является содействие использованию возобновляемых источников энергии, повышение эффективности тепловой станции и повышение ценовой конкурентоспособности централизованного теплоснабжения.

Работающая в Восточной Финляндии компания Etelä-Savon Energia (ESE) является поставщиком и производителем экологичной энергии. ESE уже сейчас удовлетворяет требованиям Европейской комиссии по количеству возобновляемых источников энергии при производстве энергии. Компания обеспечивает электроэнергией, теплом и промышленным паром центр города Миккели, некоторые его районы и местную промышленность, ESE постоянно ищет новые и современные способы получения энергии.

Четыре года назад муниципалитет Ристиина с населением 5000 человек присоединился к подобласти Миккели. Право собственности на районную теплоцентраль Ристиина было передано компании ESE, которая начала модернизацию производства энергии в этом районе. Раньше для отопления большинства жилых домов в Ристиина использовали мазут или электричество. С завершением строительства двухкилометровой тепломагистрали централизованного отопления весной 2017 года жилые дома и муниципальные здания в Ристиина теперь согреваются двумя теплостанциями на древесной щепе.

«Благодаря лучшим современным материалам и технологиям, использованным при строительстве новой сети централизованного теплоснабжения в Ристиина, потери тепла очень небольшие. Вот почему муниципалитет Ристиина стал отличным выбором для нашего нового пилотного проекта», — говорит Аули Хаапиайнен-Лииканен, менеджер по централизованному теплоснабжению компании ESE.

Цель экспериментального проекта Ристиина — снизить при помощи солнечного тепла нагрузку биоэнергетической станции в летний период, особенно в периоды пикового спроса, а также содействовать использованию возобновляемых источников энергии. Установка солнечных коллекторов началась вблизи одной из теплостанций, работающих на древесной щепе, сразу как была завершена новая тепломагистраль.

Развитая инфраструктура централизованного теплоснабжения поддерживает использование солнечной энергии

Идея использования солнечного тепла у компании первоначально появилась в сфере электроэнергии, где использование солнечной энергии уже принесло положительный опыт. Идея начала серьезно развиваться в сторону реализации, когда компания ESE выиграла конкурс Технического исследовательского центра Финляндии (VTT) и получила в качестве приза исследователя центра на один день.

Технический исследовательский центр VTT проводил обширные исследования как будущих сетей централизованного теплоснабжения, так и использования гибридных систем в рамках производства энергии. Центр помог компании ESE, создав для пилотного проекта в Ристиина динамическую модель сети централизованного теплоснабжения, использующую солнечную энергию и биоэнергию.

«Моделирование может быть использовано для выяснения того, как различные возобновляемые источники энергии вписываются в сеть централизованного теплоснабжения, как теплостанцию следует использовать и сколько энергии нужно аккумулировать», — объясняет исследователь центра VTT Элина Хаккарайнен.

Хаккарайнен уверена, что развитая инфраструктура централизованного теплоснабжения Финляндии имеет большой потенциал для широкомасштабного использования солнечной энергии. По ее словам, финские компании, занимающиеся производством и сбытом тепловой энергии, также активно заинтересованы в развитии сети и инновационных решениях.

«Гибридные энергосистемы могут помочь снизить расход топлива для теплостанций и тем самым сократить выбросы. Пилотные проекты, такие как Ристиина, важны для перехода к реализации более крупных проектов и масштабных задач», — добавила Хаккарайнен.

Помимо моделирования, был получен дополнительный опыт из Дании, где в последние годы резко возросло использование больших систем солнечных коллекторов. В ходе поездки в Данию группа представителей от ESE, Sundial, VTT и Vexve познакомилась с системами солнечных коллекторов, поставляемыми компанией Savosolar, на теплоэлектроцентралях Логумклостер и Джеллинг Вармеверк. Эти теплостанции, работающие на нескольких источниках энергии, имеют площадь солнечных тепловых коллекторов свыше 15 000 м². Получаемое с их помощью тепло уже покрывает около 20 % годового спроса на централизованное отопление, но с помощью увеличения количества коллекторов и аккумуляции солнечной энергии их цель в будущем — достичь показателей в 50–60 %.

Пилотный проект Ристиина основан на финских ноу-хау

Компания ESE доверяет местным поставщикам как в сфере закупок топлива, так и в других сферах. По этой же причине посчиталось важным использовать финский опыт и высококачественную продукцию в проекте Ристиина.

«Мы хотим создавать долговременные сети и отопительные решения, поэтому используемое нами оборудование должно соответствовать этой цели», — говорит Аули Хаапиайнен-Лииканен, менеджер по централизованному теплоснабжению компании ESE.

Солнечная тепловая система для пилотного проекта была поставлена компанией Savosolar, также расположенной в Миккели. Коллекторы Savosolar используются во всем мире, а плоские коллекторы компании являются самыми мощными в мире (Solar Keymark сертификаты).

«Наши солнечные коллекторы на 10-20 % эффективнее большинства конкурирующих коллекторов на рынке, в частности благодаря нашим технологиям поглощения и покрытия. Используя эти технологии, мы можем лучше использовать мощность солнечного излучения и передавать тепловую энергию более эффективно теплоносителю», — говорит Миика Килгаст, ответственный за продажи Savosolar в Финляндии.

Менеджер по централизованному теплоснабжению компании Etelä-Savon Energia Аули Хаапиайнен-Лииканен и менеджер по продажам компании Vexve Марко Нюрхинен рассматривают систему солнечных коллекторов в Ристиина.

Солнечные коллекторы являются наиболее заметной частью солнечной тепловой системы в Ристиина, но функциональный объект построен из многих частей. Компания ESE считала важным, чтобы даже самые маленькие и частично скрытые части системы были точно определены при планировании системы проекта в Ристиина.

«Мы поняли значимость этого совсем недавно. Если, например, мы не указываем, какая именно продукция попадает в элементы теплоснабжения, существует риск, что компоненты низкого качества попадут в систему. Мы хотим использовать продукцию, которая нам знакома и которой мы можем доверять», — говорит Хаапиайнен-Лииканен.

Одной из причин выбора кранов Vexve для пилотного проекта был хороший опыт ESE в работе с продукцией компании и собственный высокий контроль качества Vexve. Выбранные для проекта запорные и балансировочные шаровые краны Naval производства компании Vexve будут обслуживать солнечную тепловую систему на протяжении всего ее жизненного цикла.

Теплоаккумулятор позволяет использовать солнечное тепло во время пиков потребления

Установка солнечной тепловой коллекторной системы в Ристиина была полностью обеспечена специалистами по солнечному теплу компании Sundial Finland. Поле, состоящее из 8 солнечных коллекторов, общей площадью в 120 м² начали возводить вблизи тепловой станции весной 2017 года. По словам Ярно Куокканен, генерального директора компании Sundial, ожидается, что солнечная тепловая коллекторная система в Ристиина прослужит не менее 30 лет.

«Система солнечных коллекторов, такая как в Ристиина, требует минимальных эксплуатационных расходов. Основная часть инвестиций главным образом приходится на приобретение и установку системы», — уточнил Куокканен в разговоре о позитивных аспектах солнечного тепла.

В качестве исключения установка коллекторов в Ристиина была осуществлена на бетонном основании из-за скального грунта местности. Как правило, солнечные коллекторы устанавливаются на стальных сваях, вбитых в землю.

Система коллекторов солнечного тепла хорошо поместилась в помещениях самой станции. Слева теплоаккумулятор системы коллекторов солнечного тепла, справа блок управления.

Собранная солнечная энергия передается через теплоноситель по изолированному трубопроводу в биоэнергетическую станцию, где расположены водяной теплоаккумулятор на 3000 л, насосная установка и центр управления. Компактная система хорошо поместилась в помещениях станции без необходимости возведения отдельного здания.

Благодаря теплоаккумулятору, солнечное тепло можно при необходимости подключить к сети централизованного отопления. В частности, основная цель состоит в том, чтобы покрыть энергетические потребности в пиковые часы близлежащего дома престарелых и медицинского центра в летний сезон, а сама система отопления могла работать с большей эффективностью и равномерной нагрузкой. Согласно расчетам, летом энергии вырабатывается более чем достаточно.

«Летом от солнца поступает гораздо больше энергии, чем требуется в пиковые часы для нагрева горячей воды. Преимущество теплоаккумулятора заключается в том, что он позволяет выделять тепло в саму сеть. Объем сети централизованного теплоснабжения Ристиина в 3,5 раза больше, чем у теплоаккумулятора. Сеть может использоваться как своего рода аккумулятор», — говорит Хаапиайнен-Лииканен.

Заслуженный успех гибридной энергетической системы

Гибридная энергетическая система Ристиина использовалась всего шесть месяцев, но уже получила награду на европейском уровне в категории «Воодушевляющее решение» в конкурсе проекта Celsius City.

Несмотря на то что оптимизация системы все еще продолжается, уже можно увидеть обнадеживающие результаты. Переход от топочного мазута к гибридной энергосистеме позволит сэкономить около 290 000 литров топлива в течение первого года. Солнечное тепло составляет от этого около 8 %. Экономия на расходах на топливо способствует повышению конкурентоспособности цен на центральное отопление и, кроме того, снижает выбросы парниковых газов от сжигания топочного мазута.

В будущем система солнечного теплового коллектора Ристиина будет автоматизирована. Кроме того, на территории рядом с тепловой станцией имеется место для увеличения поля солнечных коллекторов еще на 50 %. Аули Хаапиайнен-Лииканен также не исключает возможности расширения использования солнечного тепла в регионе Миккели в будущем.

«Установка больших солнечных тепловых коллекторных систем в центре города имеет свои проблемы, но я понимаю, что современная энергетическая компания обязана использовать новые и инновационные решения, которые поддерживают устойчивое развитие», — заявила Хаапиайнен-Лииканен.