70 000 м³ воды при температуре 80–90ºC: такая идея пришла в голову Дании для хранения 3 300 000 кВт·ч возобновляемой энергии.

Дания возглавила развитие технологии, которая пока мало используется за пределами энергетической отрасли: так называемых гроплагеров — больших резервуаров для теплового хранения, заполненных горячей водой.

В них можно хранить энергию, полученную от остаточного тепла, солнечной энергии или избыточного электричества, с целью разделения производства и потребления и переноса доступности тепла в момент, когда она будет наиболее полезной или дешевой.

Огромный датский резервуар для отопления

Самый яркий пример находится в Хёйе-Тааструпе — населённом пункте к северо-востоку от Копенгагена. Там действует резервуар для горячей воды объёмом 70 000 кубических метров с емкостью хранения 3 300 МВт·ч.

Он не подключён к конкретному источнику тепла, а к основному транспортному каналу городской системы отопления столицы Дании, так что избыточное тепло, накопленное в этой трубе, может быть сохранено и использовано позже, когда другие варианты отопления становятся дороже.

Логика системы проста: когда электроэнергия дешева, компании, занимающиеся централизованным отоплением, могут запустить электрические котлы или тепловые насосы для производства горячей воды, а избыток хранится в резервуаре. Позже, когда цена энергии растёт, накопленное тепло снова поступает в сеть.

Эта энергия также может поступать от солнечного тепла, остаточного тепла или излишков электроэнергии от ветряных и солнечных электростанций, которые питают тепловые насосы или электрические котлы. В резервуаре в Хёйе-Тааструп температура воды составляет примерно 80–90 градусов.

Aalborg CSP — компания, специализирующаяся на разработке интегрированных энергетических решений на основе теплового хранилища, утверждает, что эта технология обеспечивает гибкость для компаний, занимающихся отоплением, поскольку позволяет им хранить тепловую энергию, когда цена на электроэнергию низкая, и использовать её, когда цена растёт.

Компания проектирует и поставляет полностью готовые решения для интегрированных энергетических систем, основанные на крупных тепловых насосах и тепловом хранилище. На практике такое тепловое хранилище действует как «тепловая батарея», помогающая сбалансировать спрос и предложение в городской сети.

Основная техническая проблема связана с крышей резервуара. Компания Aalborg CSP запатентовала два решения для такой крыши, которая выполняет функцию изоляционного барьера. Речь идет о конструкции, предназначенной для пропуска пара через изолированную систему, с отверстиями для вентиляции, а также разделенной на секции для защиты от дождя и снега, оседающих на поверхности. В проекте Høje Taastrup эта верхняя плита занимает площадь 11 000 квадратных метров и разделена на 10 секций; каждая из них оснащена насосной скважиной для откачки воды с крыши. Компания утверждает, что такая конструкция значительно снижает потери тепла, а также операционные расходы.

Работа с резервуарами также нарушила традиционный подход к таким складам, которые десятилетиями проектировались так, чтобы заполняться летом и опустошаться зимой. В Хёйе-Тааструпе операторы выполняют около 30 циклов в год, что повышает рентабельность инвестиций и снижает тепловые потери, поскольку вода находится в резервуаре меньше времени. Сама компания утверждает, что чем больше циклов загрузки и разгрузки, тем быстрее окупается инфраструктура.

Следующим шагом, который рассматривает Aalborg CSP, является установка солнечных панелей на крышу колодца. Идея заключается в том, чтобы дать земельному участку двойное назначение: с одной стороны — хранение тепла, а с другой — производство электроэнергии. Это предложение соответствует более широкой концепции эффективной энергетической инфраструктуры, при которой одна и та же площадь используется для нескольких функций и снижается нагрузка на имеющуюся землю.

Швеция с интересом относится к этой технологии

Крис Бейлс, профессор энергетической инженерии в Университете Даларна, напоминает, что, согласно исследованию, проведенному совместно с Университетом Хальмстада, более 200 шведских городов обладают хорошими геологическими условиями для масштабного хранения тепла.

Он отмечает, что у подавляющего большинства городских тепловых сетей страны имеются потенциальные зоны для хранения тепла на разумном расстоянии от сети, однако многие из них слишком малы, чтобы проект оказался экономически выгодным. В таких случаях, по его словам, более целесообразно использовать накопительный резервуар. Он также указывает, что при наличии группового накопителя легче подключать другие источники тепла, такие как остаточное тепло местных промышленных предприятий.