Этот город был одним из первых в стране, где была установлена ​​геотермальная сеть. Теперь и другие тоже перенимают эту идею.

Спустя более десяти лет после того, как в Уэст-Юнион, штат Айова, начали использовать геотермальную энергию, городская сеть отопления и охлаждения стала «знаменитостью» среди сторонников чистой энергии.

автор: Фил Маккенна

УЭСТ-ЮНИОН, Айова — От рекламного щита на окраине города до известнякового памятника на Вайн-стрит — эти знаки трудно не заметить: «West Union, Deeply Connected». Этот девиз можно применить ко многим сплоченным фермерским городкам Среднего Запада, где семьи живут из поколения в поколение. Но в этом городе с населением 2500 человек эти слова имеют дополнительный смысл. Под лужайкой перед зданием окружного суда и городской площадью пробурены 132 скважины глубиной 90 метров каждая. Трубы, подключенные к скважинам, проходят под окружающими кварталами, обеспечивая предприятия в центре города круглогодичной геотермальной энергией. Высокоэффективная система отопления и охлаждения, не использующая ископаемое топливо, принадлежащая городу, стала одной из первых муниципальных тепловых сетей в стране, когда она начала работать в 2014 году. Для Стива Фейта, президента компании West Union District Energy, которая курирует эту систему, ее привлекательность проста. «Это экономит нам деньги и будет продолжать экономить», — сказал Фейт, подчеркивая финансовые преимущества геотермальной системы.

В 2023 году Министерство энергетики США отметило, что West Union имеет одну из самых эффективных геотермальных сетей среди небольшого, но растущего числа аналогичных систем, действующих по всей стране. «Это своего рода знаменитость среди сетей тепловой энергии, потому что она была построена очень рано», — сказала Джессика Силбер-Бирн, менеджер по исследованиям и коммуникациям в области сетей тепловой энергии в Коалиции по декарбонизации зданий, некоммерческой организации, работающей над прекращением использования ископаемого топлива в зданиях. Среди двенадцати зданий, подключенных к геотермальной системе, – библиотека, окружной суд, юридическая контора, два банка, страховая компания и обувной магазин. Каждый пользователь входит в состав энергетического округа – группы, которая контролирует его работу.

Система включает подземные скважины, служащие термостабилизатором. В каждой скважине по трубам циркулирует смесь воды и гликоля, благодаря чему температура под землей круглый год поддерживается на уровне около 10°C. Проходя по вертикальным скважинам, вода нагревается или охлаждается окружающими породами и осадками, пока не стабилизируется на уровне 10°C. Эта температура отлично подходит для охлаждения в жаркие летние дни и отлично подходит для отопления зданий в зимние месяцы. Петля горизонтальной трубы, проходящая под шестью кварталами в центре города Вест-Юнион, затем подаёт воду, имеющую температуру грунта, в здания, подключённые к системе. Тепловые насосы в каждом здании используют компрессоры и вентиляторы для дополнительного обогрева или охлаждения зданий в зависимости от времени года. Эти тепловые насосы, работающие на воде, работают так же, как и воздушные тепловые насосы, которые используют наружный воздух для отопления и охлаждения, но более эффективны. Трубы из полиэтилена высокой плотности, используемые в скважинах и распределительном контуре, аналогичны трубам, используемым в водопроводных, канализационных и газовых сетях. Согласно независимому анализу сети West Union, проведённому в 2021 году, ожидается, что они прослужат не менее 80 лет . По данным Министерства энергетики США,  срок службы тепловых насосов, установленных в каждом здании, составляет до 24 лет . Фейт отметил, что в общественных помещениях, таких как библиотека, отопление и кондиционирование воздуха являются коммунальной услугой. «Сегодня будет тепло и влажно, и к нам будут приходить члены общины, чтобы провести здесь целый день», — сказал Фейт, который также является председателем Совета попечителей Общественной библиотеки Вест-Юнион, во время своего визита в конце июня, когда температура на улице достигала 89° по Фаренгейту. «Зимой, когда температура опускается ниже -20°, к нам приходят люди, которые приходят и уходят весь день, потому что здесь тепло».

Идеальное время

Геотермальное отопление и охлаждение — лишь один из нескольких проектов устойчивого развития, реализованных компанией West Union в начале 2010-х годов в рамках программы ревитализации, включающей полную реконструкцию улиц в центре города. Среди других инициатив — замена существующего асфальта пористым покрытием, позволяющим воде просачиваться в землю, и создание биологических водосборников (дождевых садов), замедляющих и фильтрующих ливневые стоки. Город тесно сотрудничал с Управлением экономического развития Айовы, которое стремилось финансировать пилотные проекты по устойчивому развитию в городах по всему штату. Государственное агентство привлекло в West Union внешних экспертов для обсуждения вариантов с жителями. «Мы просто обдумывали идеи, даже если они были нелепыми и казались нелепыми», — сказал Джон Бидерман, инженер-строитель, входивший в группу планирования реконструкции города. «Некоторые из них мы сразу же сняли с обсуждения, но одна, которая всё же задержалась, — это геотермальная энергия».

Бидерман и другие жители города были знакомы с малогабаритной геотермальной энергетикой. У некоторых были геотермальные тепловые насосы, подключенные к одной или двум скважинам, которые обеспечивали отопление и охлаждение домов. Другая малогабаритная система, завершенная в 2007 году, обеспечивала отопление и охлаждение школьного центра исполнительских искусств. Во время мозгового штурма кто-то упомянул о гораздо более крупной сети тепловой энергии в Холланде, штат Мичиган, которая использует отходящее тепло близлежащей электростанции для питания системы таяния снега на улицах и тротуарах во многих районах центра города. В городе Вест-Юнион не было электростанции и связанного с ней отходящего тепла, но жители решили использовать геотермальную энергию в аналогичных масштабах для отопления и охлаждения делового района города. Решение было принято отчасти благодаря планам снести и заменить большую часть улиц в центре города. Поскольку земля уже открыта, было бы дешевле и менее разрушительно прокладывать водопроводные трубы, соединяющие скважину с близлежащими зданиями. Город смог получить государственные и федеральные гранты благодаря стимулирующему финансированию после Великой рецессии конца 2000-х годов. Гранты покрыли большую часть проекта благоустройства города и полную стоимость геотермальной системы стоимостью 2,2 миллиона долларов . «Время для реализации проекта геотермальной энергетики было выбрано идеально», — сказал Бидерман. «Не знаю, удалось ли бы это когда-либо сделать до этого, или, возможно, после. Время было выбрано просто идеально».

Для зданий, подключенных к системе, экономия значительна. Бидерман подсчитал, что офисное здание его инжиниринговой фирмы экономит несколько сотен долларов в месяц за счет геотермальной энергии по сравнению с тем, сколько они платили бы сегодня, если бы сохранили прежние системы отопления и охлаждения. Фейт, президент библиотечного совета, подсчитал, что расходы здания на отопление и охлаждение снизились на 25 процентов на квадратный фут с момента первой установки геотермальной системы.

У Пэта Диллона, местного адвоката, который несколько лет назад подключил свое офисное здание West Union к городской геотермальной сети, счет за отопление зимой сократился почти вдвое: с 350 до 180 долларов в месяц. «Зимой он обеспечивает стабильное приятное тепло, а летом прохладу», — сказал Диллон. «Это отвечает всем нашим целям».

Кривая обучения

Поскольку мы были одним из первых сообществ в стране, которое владело и эксплуатировало такую ​​систему, поначалу возникали трудности. «Не было хороших примеров, на которые можно было бы опереться, например: „Как нам выставить всем счёт? Как это должно выглядеть?“», — сказал Робин Бостром, бывший руководитель программы «Главная улица» Торговой палаты Западного Союза, инициативы по экономическому возрождению и сохранению исторического наследия. «Им пришлось как бы разобраться в этом и разобраться». Пользователи сети создали собственное общество с ограниченной ответственностью и наняли поставщика геотермальных услуг для мониторинга и обслуживания системы. Изначально затраты были высокими, а экономия от перехода на геотермальную энергию – минимальной. Однако новый поставщик услуг, нанятый в 2021 году, предоставлял те же услуги по гораздо более низкой цене. Это изменение позволило группе пользователей снизить стоимость тепловой энергии с 14 долларов за тонну тепловой и охлаждающей мощности в 2021 году до 9 долларов за тонну сегодня. Когда проект был только завершён, предполагалось, что он станет образцом для всей страны. В первые годы город получал много звонков по поводу городского ландшафта и водопроницаемых покрытий, но геотермальная система вызывала мало интереса, сказал Бидерман. Но ситуация начинает меняться. «Раньше нам звонили время от времени. Теперь это происходит постоянно», — сказал Фейт, упомянув недавно приехавшую группу из Вермонта.

По словам Силбер-Бирна из Коалиции по декарбонизации зданий, горячая вода из термальных источников используется в системах централизованного теплоснабжения в США уже 150 лет, но сеть West Union стала первой системой с температурой окружающей среды, принадлежащей муниципалитету. Согласно исследованию организации, в настоящее время в США действуют десятки сетей районного масштаба и централизованных энергосистем, использующих геотермальную энергию для отопления и охлаждения. Десятки дополнительных систем в настоящее время находятся в стадии разработки. 

Помимо геотермального отопления и охлаждения, всё больший интерес вызывают проекты по глубокой геотермальной добыче на горячих породах, генерирующие пар для производства электроэнергии. Новые, усовершенствованные геотермальные системы , использующие методы гидроразрыва пласта, разработанные в нефтегазовой отрасли, и другие передовые методы бурения, быстро расширяют потенциал геотермальной энергии. Силбер-Бирн заявила, что законодательство, разрешающее, а в некоторых случаях и обязывающее коммунальные предприятия устанавливать геотермальные системы, отчасти объясняет рост числа сетей отопления и охлаждения. По данным организации ,  за последние годы двенадцать штатов, включая штаты Западного побережья, Среднего Запада, Северо-Востока, а также Колорадо и Техас, приняли законы, связанные с геотермальным отоплением и охлаждением. По словам Силбер-Берна, налоговые льготы, введенные при администрации Байдена и в значительной степени сохраненные в Законе об одном большом красивом законопроекте администрации Трампа, также подогревают интерес к сетям. 

Интерес со стороны коммунальных предприятий и сообществ к использованию геотермальной энергии вместо газа в качестве средства достижения своих климатических целей и защиты от скачков цен на природный газ в периоды пикового спроса также стимулирует новые проекты. По словам Силбер-Берна, самыми большими проблемами при принятии остаются незнание систем и их высокая первоначальная стоимость. Хотя система West Union полностью финансировалась федеральными грантами, некоторые представители сообщества изначально выступали против этой в значительной степени непроверенной системы и открыто её критикуют. «Либо у них не было необходимой информации, либо они боялись, либо мы не смогли с ними достаточно хорошо связаться с самого начала», — сказал Дик Вудард, пенсионер-страховой агент, которому принадлежат два здания, подключенных к системе. «Она на годы опередила своё время», — сказал Ларри Лелифельд, бывший президент Ассоциации геотермальной энергетики Айовы, отраслевой группы и нынешний поставщик услуг для геотермальной системы West Union. «Чего ей не хватало, так это привлечения [людей] и помощи им в понимании».

По словам Фейта, сейчас, когда геотермальная сеть West Union вступает во второе десятилетие эксплуатации, а тарифы на ее использование снижаются, а тарифы на газ и электроэнергию растут, все больше местных предприятий рассматривают возможность подключения своих зданий к существующей сети. Местная начальная школа в Уэст-Юнион недавно установила собственную геотермальную систему. «Это как в церкви», — сказал Вудард. «Если вы хотите изменить гимны, кто-нибудь обязательно будет возмущаться. Так было здесь. Это проходит». 

источник: https://insideclimatenews.org/news/20092025/west-union-geothermal-energy-network/