Солнечное сообщество Drake Landing
Солнечная тепловая энергия

Drake Landing Solar Community (DLSC) — это запланированное сообщество в Окотокс , Альберта , Канада , оборудованное центральной системой солнечного отопления и другими энергоэффективными технологиями. Эта система отопления является первой в своем роде в Северной Америке, хотя в Северной Европе были построены гораздо более крупные системы. 52 дома (немного вариаций размера и стиля, со средней площадью пола над землей 145 м2 ) в сообществе отапливаются солнечной системой централизованного отопления, которая заряжается теплом, исходящим от солнечных коллекторов на крышах гаражей, и обеспечивает круглогодичное отопление с помощью подземного сезонного хранилища тепловой энергии (STES). [1]

Система была разработана для моделирования способа решения проблемы глобального потепления и сжигания ископаемого топлива . Солнечная энергия улавливается 800 солнечными тепловыми коллекторами [2], расположенными на крышах гаражей всех 52 домов. [3] Она заявлена ​​как первое подразделение в Северной Америке , работающее на солнечной энергии , [4] хотя ее потребности в электроэнергии и транспорте обеспечиваются за счет обычных источников.

В 2012 году установка достигла мирового рекорда по показателю солнечной энергии в 97%, то есть обеспечивала такое количество тепла, которое требуется сообществу для отопления, за счет солнечной энергии в течение одного года. [5] [6]

В сезоне 2015–2016 гг. установка достигла доли солнечной энергии в 100%. [7] Это было достигнуто за счет того, что система хранения тепла в скважинах (BTES) наконец достигла высокой температуры после многих лет зарядки, а также за счет улучшения методов управления, работы насосов на более низкой скорости большую часть времени, снижения потребности в дополнительной энергии, а также использования прогнозов погоды для оптимизации передачи тепла между различными резервуарами для хранения и контурами. В течение некоторых других лет вспомогательные газовые нагреватели используются в течение небольшой части года для обеспечения теплом окружного контура. Системы работают с коэффициентом полезного действия 30.

После почти 17 лет непрерывного мониторинга (намного превышающего первоначальный 4-летний период испытаний), анализа производительности и улучшений был накоплен значительный объем знаний и опыта относительно этого типа системы для канадских приложений.

В 2020 году система начала показывать признаки ухудшения, что привело к серьезным проблемам с обслуживанием. Системные компоненты, знания и технические навыки для ремонта становились все сложнее находить. В ответ на сбои в системе компания Drake Landing Solar Company добавила избыточность в систему, чтобы быть уверенной, что дома в сообществе получают тепло.

После тщательного изучения возможных дальнейших шагов было установлено, что существенные реинвестиции, необходимые для надежной работы системы, просто не могут себе позволить ни совет директоров Drake Landing Solar Company, ни сообщество в целом.

В 2024 году начался процесс вывода из эксплуатации солнечной электростанции Drake Landing Solar Community, где большинство из 52 домов были переведены на печи, работающие на природном газе. [8]

Как это работает

В этом районе 52 дома, в которых установлено 800 солнечных тепловых коллекторов ( общая площадь 2293 м2 ). Эти солнечные коллекторы установлены на крышах гаражей, расположенных за домами. В течение типичного летнего дня эти коллекторы могут генерировать 1,5 мегаватта тепловой энергии . Раствор гликоля (антифризовый раствор; смесь воды и нетоксичного гликоля) нагревается солнечной энергией и проходит по изолированным трубам под землей через систему траншей к теплообменнику в энергетическом центре сообщества. Это известно как контур солнечного коллектора. Затем раствор гликоля передает свое тепло воде, находящейся в краткосрочных резервуарах для хранения. Контур централизованного теплоснабжения начинается с нагрева воды в теплообменнике до температуры 40-50 °C в энергетическом центре. Эта более низкая температура более энергоэффективна, поскольку солнечный сбор более совместим с более низкими температурами. Это увеличивает общее количество тепла, доступного для каждого дома.

В теплые месяцы ранее нагретая вода извлекается из краткосрочного резервуара для хранения в скважинном тепловом хранилище энергии (BTES). Скважинное тепловое хранилище энергии представляет собой 144 отверстия, расположенных на глубине 37 м (121 фут) под землей, и простирается на приблизительной площади 35 м (115 футов) в диаметре. Вода возвращается в краткосрочные резервуары для хранения в энергетическом центре, чтобы снова нагреться, чтобы замкнуть цикл. В холодные месяцы вода из BTES возвращается в краткосрочный резервуар для хранения и затем направляется в каждый дом. Подобно баку с горячей водой , нагретая вода проходит через теплообменник, который продувает воздух через теплый фанкойл. Тепло переходит от воды к воздуху и направляется через дом через воздуховоды. Когда температура достигает указанной на термостате температуры, автоматический клапан отключает блок передачи тепла. [9]

Энергетический центр

Здание Энергетического центра представляет собой здание площадью 232 квадратных метра (2500 квадратных футов), которое было введено в эксплуатацию в 2007 году. [10] Оно расположено в непосредственной близости от всех 52 домов, которые его используют. Здесь находятся краткосрочные резервуары для хранения и большая часть механического оборудования, такого как насосы, теплообменники и элементы управления. Контур солнечного коллектора, контур централизованного теплоснабжения и контур хранения тепловой энергии скважины проходят через Энергетический центр. Два горизонтальных резервуара для воды занимают большую часть пространства в Энергетическом центре. Эти резервуары имеют диаметр 12 футов (3,7 м) и длину 36 футов (11 м). Оставшееся пространство в Энергетическом центре вмещает насосы, клапаны, теплообменники и другое необходимое оборудование для работы и управления энергетической системой. Эти резервуары известны как краткосрочные тепловые хранилища (STTS). [9]

Энергетический центр также имеет 22 кВт PV-установку для помощи с насосным оборудованием и питанием датчиков и другой автоматики в Энергетическом центре. На месте нет персонала, во время нормальной работы, и он контролируется и управляется удаленно и в основном автоматизированным способом.

Система получения тепловой энергии из скважин

Система скважинной тепловой энергии (BTES) расположена под землей для хранения большого количества тепла, собранного летом, для использования зимой. Она состоит из 144 скважин , которые простираются на глубину 37 м (121 фут). На поверхности трубы соединяются в группы по шесть для подключения к Энергетическому центру. Вся BTES покрыта слоем изоляции, поверх которого построен парк. Когда нагретая вода должна храниться, она прокачивается через ряд труб. Тепло передается окружающей почве, когда вода остывает и возвращается в Энергетический центр. Когда домам нужно тепло, вода течет в центр поля BTES и забирает тепло из окружающей почвы. Затем нагретая вода поступает в краткосрочный энергетический резервуар в Энергетическом центре и прокачивается через контур централизованного теплоснабжения в дома. [9]

BTES находится в непосредственной близости от Энергетического центра, а за пределами труб также содержит различные датчики температуры. Строительство началось в 2005 году, и он был полностью введен в эксплуатацию в 2007 году. Потребовалось около 4 лет, чтобы полностью зарядиться теплом летом, достигнув максимума на 5-й год.

Спонсоры и партнеры

Этот проект был задуман CanmetENERGY из Natural Resources Canada в партнерстве с правительственными организациями и канадской промышленностью. Из 7 миллионов долларов, необходимых для этого проекта, это было распределение средств:

  • 2 миллиона долларов от федеральных правительственных агентств.
  • 2,9 млн долларов от Федерации муниципалитетов Канады и Муниципального инвестиционного фонда «Зелёный».
  • 625 000 долларов от правительства Альберты. [11]

Члены сообщества

Домовладельцы были готовы платить за эти энергоэффективные дома, поскольку это гарантировало высокое качество строительства. Пока система солнечного отопления не начала работать, ATCO Gas (компания по распределению природного газа из Альберты) устанавливала фиксированную стоимость отопления в размере 60 долларов в месяц для домовладельцев в Drake Landing Solar Community. С ростом цен на топливо это стало мощным стимулом для домовладельцев поддержать проект DLSC. Даже если бы проект провалился, ATCO Gas заменила бы специальные водогрейные печи на традиционные газовые. Для домовладельцев риск был ограничен, и это побудило их поддержать проект. [12]

Местная устойчивость

52 дома в Drake Landing Solar Community сертифицированы по стандарту R-2000 Министерства природных ресурсов Канады , а также по золотому стандарту Built Green™ Alberta. [13]

Расходы и финансирование

  • Каждый дом был продан в среднем за 380 000 долларов.
  • Владельцы домов получают в среднем 60 долларов в месяц за коммунальные услуги по отоплению с использованием солнечной энергии.
  • 7 миллионов долларов на первоначальный запуск проекта Drake Landing Solar Community.
  • Если бы этот проект был повторен, он обошелся бы в 4 миллиона долларов, поскольку примерно 3 миллиона долларов были потрачены на единовременные исследования и разработки.
  • Оптимальный размер сообщества составит 200-300 домов, чтобы реализовать экономию масштаба. Количество систем останется прежним; нужно будет увеличить только количество скважин. [14]

Международные эффекты

Группа исследователей из Южной Кореи посетила Drake Landing Solar Community в апреле 2012 года, чтобы изучить технологию геотермального отопления и то, как ее можно применить в сообществах Южной Кореи, особенно в преддверии зимних Олимпийских игр 2018 года в Пхенчхане . Основной целью этой исследовательской поездки было изучение экономики и надежности технологии. [15]

Производительность

5 октября 2012 года DLSC установила новый мировой рекорд, покрыв 97% потребностей в отоплении помещений с помощью солнечной тепловой энергии. [16] В отопительный сезон 2015-2016 годов 100% потребностей в отоплении помещений было удовлетворено с помощью солнечной энергии. [17]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Drake Landing Solar Community" . Получено 2008-02-10 .
  2. ^ Climate Change Central. "Case Study: Drake Landing". Архивировано из оригинала 2008-05-16 . Получено 2007-02-09 .
  3. ^ Natural Resources Canada . "Уникальное сообщество — модель более зеленой и здоровой Канады". Архивировано из оригинала 2007-11-06 . Получено 2008-02-09 .
  4. ^ "Первое подразделение Северной Америки, работающее на солнечной энергии - Drake Landing". Город Окотокс . Архивировано из оригинала 2008-01-03 . Получено 2008-02-09 .
  5. ^ "Канадское солнечное сообщество устанавливает новый мировой рекорд по энергоэффективности и инновациям". Natural Resources Canada . 5 октября 2012 г. Архивировано из оригинала 30 апреля 2013 г. Получено 8 января 2013 г.
  6. ^ Wong, B.; Thornton, J. (2013). "Интеграция солнечных и тепловых насосов" (PDF) . Презентация на семинаре по возобновляемому теплу . Архивировано из оригинала (PDF) 10 июня 2016 года . Получено 31 января 2013 года .
  7. ^ «Сообщество солнечных батарей Drake Landing: 10 лет работы» (PDF) .
  8. ^ "Drake Landing Solar Community | Город Окотокс". www.okotoks.ca . Получено 2024-12-06 .
  9. ^ abc "Сообщество Дрейк Лэндинг Солнечная". dlsc.ca .
  10. ^ https://www.dlsc.ca/reports/bjul15/DLSC_SHC_2012_final.pdf стр. 5
  11. ^ "CanmetENERGY" (PDF) . nrcan.gc.ca . 26 марта 2009 г.
  12. ^ http://qspace.library.queensu.ca/bitstream/1974/1696/1/Wamboldt_Jason_M_200901_Master.pdf [ пустой URL-адрес PDF ]
  13. ^ Канада, Природные ресурсы (2012-10-05). "АРХИВИРОВАНО - Drake Landing Solar Community". www.nrcan.gc.ca . Архивировано из оригинала 20-02-2019 . Получено 19-02-2019 .
  14. ^ "CanmetENERGY". nrcan.gc.ca . 26 марта 2009 г.
  15. ^ "Корейские исследователи извлекают уроки из Drake Landing". Okotoks Western Wheel . Архивировано из оригинала 2012-04-30 . Получено 2012-11-13 .
  16. ^ "Канадское сообщество Drake Landing устанавливает мировой рекорд по солнечному отоплению". solarserver.com . Архивировано из оригинала 2016-02-01 . Получено 2016-01-26 .
  17. ^ «Добро пожаловать в Drake Landing Solar Community». www.dlsc.ca . Получено 1 июня 2018 г. .
  • Drake Landing Solar Community Получено 30 сентября 2009 г.
  • Солнечное сообщество Drake Landing: работы Получено 30 сентября 2009 г.

50°43′51″с.ш. 113°57′01″з.д. / 50,73095°с.ш. 113,95029°з.д. / 50,73095; -113,95029

Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Drake_Landing_Solar_Community&oldid=1261566929"