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成理学子三下乡:因地制宜发展地热,助力能源可持续发展

来源:成都理工大学能源学院 作者:刘一润

党的二十大报告提出“积极稳妥推进碳达峰碳中和”,立足我国能源资源禀赋,加快规划建设新型能源体系,坚定不移推动能源绿色低碳发展。坚持绿色生态理念,因地制宜发展成都及周边地区地热能等其他可再生能源,推动经济发展,对解决新时代我国社会主要矛盾具有深远意义。

地热资源是一种清洁低碳、可循环利用的可再生能源,其储量大、分布广,具有清洁环保、稳定性好、可循环利用等特点,与风能、太阳能等相比,不受季节、气候、昼夜变化等外界因素干扰,在发电、洗浴疗养、种植养殖、烘焙、地源热泵等方面均有应用,是一种现实并具有竞争力的新能源,在“双碳”目标政策背景下,开发地热能在调整能源结构和推进生态文明建设方面具有重大现实及战略意义。从资源优势看,相比传统能源,地热能更清洁,符合能源绿色低碳转型的总体要求。《“十四五”可再生能源发展规划》提出,积极推进地热能规模化开发,积极推进中深层地热能供暖制冷,全面推进浅层地热能开发,有序推动地热能发电发展。国家能源局发布的《关于促进地热能开发利用的若干意见》也指出,到2025年,全国地热能供暖(制冷)面积比2020年增加50%,在资源条件好的地区建设一批地热能发电示范项目,全国地热能发电装机容量比2020年翻一番。

因此,为推进碳达峰,加强资源节约和环境保护,加快推动形成绿色低碳的生产生活方式,2023年7月17日至20日,成都理工大学能源学院赴成都“地源热泵调研”社会实践团队的成员们来到了成都理工大学地热研究中心、成都来福士广场、城投置地梧桐玖宸社区、川能新能源与斯伦贝谢公司合作项目施工场地现场,进行实地走访调研,对地热研究中心副主任、成都理工大学能源学院新能源科学与工程系主任左银辉老师和川能新能源公司项目负责人惠海涛进行专访、交流、探讨,在调研与实践中深入了解当前成都市及周边地区地热勘探开发利用及地源热泵使用的情况。

7月17日,团队有幸邀请到地热研究中心副主任左银辉对成都理工大学地热研究中心发展历程进行详细的介绍。

成都理工大学在20世纪70年代到2010年左右,在地热资源方面的主要研究目的是寻找温泉。2017年,学校整合校内外地热研究资源,成立成都理工大学地热研究中心,聘请多吉院士和王成善院士担任中心名誉主任和首席科学家,学校也就此从单一的寻找温泉发展到了对地热资源的综合研究,地热研究中心目前的研究方向主要为地热勘探、地热开发、地热利用、地热伴生。近年来,地热研究中心承担了国家重点研发计划、国家自然科学基金重大项目课题、中国工程院重点战略研究与咨询项目课题等20余项;建立了宜宾地热示范工程;在学校的课程建设上,也更加注重产教融合。

团队成员也借此机会询问了左老师地热资源的最大优势,了解到地热资源的利用相对化石燃料等更清洁,能降低碳排放量,助力双碳目标。例如,通过地源热泵技术,将地热空调应用于民生设施,可做到相对更节能、环保。目前在北方,地源热泵技术已大规模投入,可明显看出近几年空气质量变好许多。

7月18日,团队参观了来福士广场并对附近居民、游客进行采访,发放问卷,调查商铺、居民、游客对地源热泵系统应用于公共系统中的感受、意见,以及对“双碳”战略对旅游业的经济推动作用的认识程度。

成都市主体对“双碳”战略和地源热泵应用的认识程度较低。根据实践团队在成都市来福士商场进行问卷调查采集的数据结果来看,大多数人并不知道该商场使用的是地热空调,平时也几乎不关注地热资源的相关报道。大家普遍认为除了地热空调受冷均匀外,体验感较好,认为有必要在公共场合普及地源热泵,其应用对推动“双碳”战略有积极作用。在线上问卷中,虽然部分人听过地热资源相关报道,但对政府在地热资源利用方面的政策并不清楚,也不了解哪些项目使用了地源热泵系统。

7月19日,为了解地热能的具体应用原理,团队走进川能新能源与斯伦贝谢合作地热空调项目施工现场。

戴好安全帽,做好准备后,施工现场负责人叶经理带团队进入施工现场实地观察地热空调的地下部分搭建过程。叶经理向团队介绍了施工项目的范围,以及项目的各部分和预计完成时间。

叶经理讲解了施工中所用热转换管道的型号和尺寸,以及当前项目的一个具体设计方案,国内外目前的项目标准对比。详细讲解了钻井部分,针对中国当前钻井的技术和钻井一般深度等进行了科普,介绍了一些施工中可能会产生的问题以及应对方案。最后,就大家提出的技术问题进行了细心的答疑。

7月20日,团队前往城投置地梧桐玖宸社区进行参观学习。梧桐玖宸社区位于成都市成华区龙潭寺板块,是绿色节能建筑、引入地源热泵系统,在洋房区(约3万㎡,192户)采用地热空调替代普通家用空调,配备恒温泳池。

在实践单位联系人惠海涛的介绍下,团队了解到小区空调机房主要运用地源热泵完成室内和地下的冷热交换,夏季将土壤中的冷量提取出来,达到制冷效果;冬季将土壤中的热量提取出来,对室内供热。

城投置地梧桐玖宸地源热泵系统配备三台主机(两大一小)及相应出水、入水、净水装置,连接室内外,以水为媒介传播热量,构成循环系统。另配备泳池装置释放超出地源热泵系统储存限度的热量。采用一套系统、两种末端。末端配置为单户5~7台超薄直流无刷静音盘管+地板辐射(卫生间配置卫浴背篓散热器)、新风系统(单向流正压式除霾新风机),冬季利用地板辐射供热,夏季利用风盘制冷,温度梯度合理,减少能耗,运行经济。

团队将地热空调与传统家用空调比较发现,地热空调具有集多功能于一体、节能高效、绿色环保、智能控制等优点,因此地热空调的应用不仅便捷舒适,而且大大地减少了能耗,既帮助居民节省了电费,又做到了绿色环保,是一项惠民且可持续发展的新能源应用。由此可见地热空调的应用能降低碳排放量,助力双碳目标,其发展有利于优化城市能源结构。

此次调研主要围绕“双碳”战略背景下地源热泵的应用效果及普及意义调研的相关内容进行,具体涵盖产业、地热资源勘探、地源热泵的实际应用以及相应政策情况,全面了解成都市不同主体对“双碳”战略和地源热泵应用的认识情况。团队结合几个不同地点的调研结果,将地源热泵供能与几种常用能源供能耗能数据作对比,得出地源热泵供能的优势所在,同时根据走访百姓和相关工作人员的情况及调查四川地热埋藏情况,预测地源热泵未来在四川的普及力度。在“双碳”战略的背景下,我们通过该项目,提出合理的改善地源热泵系统和实施供暖系统电气化改造的建议,鼓励当地政府因地制宜采用空气源、水源、地源热泵等清洁用能设备替代传统用能设备;促进地源热泵供能系统的应用和推广,为成都城市生态文明建设助力,加快碳达峰、碳中和的进程。

在此次调研活动种,团队不仅圆满完成了调研目标,还有许多其它的收获。如习近平总书记所说,“绿水青山就是金山银山”,在各位成员的努力下,以另一种方式宣传了地热资源并促进其发展,助力乡村振兴,推动“双碳”战略的实施。调研的过程中,也锻炼了团队协作、沟通、组织能力,丰富、充实了暑假生活,是大学生活里不可缺少的一部分。

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