얕은 지열 에너지 개발 이용에는 자원 개발비가 필요합니까?

최근 몇 년 동안, 얕은 층의 지열 에너지의 개발과 활용이 급속히 발전하여 에너지 절약 배출 감축 대군에서 무시할 수 없는 힘이 되었다. 북경에는 약 2000 만 평방미터의 건물이 얕은 지열 난방과 냉방을 사용하는데, 심양은 이미 4300 만 평방미터를 넘어섰다.

최근 몇 년 동안, 얕은 층의 지열 에너지의 개발과 활용이 급속히 발전하여 에너지 절약 배출 감축 대군에서 무시할 수 없는 힘이 되었다. 북경에는 약 2000 만 평방미터의 건물이 얕은 지열 난방과 냉방을 사용하는데, 심양은 이미 4300 만 평방미터를 넘어섰다. 지원 열펌프 시스템은 베이징 국가정보자원관리원, 올림픽촌, 상하이 엑스포 등 상징적인 공사에 적용된다. 얕은 층의 지열은 재생에너지 중 하나로, 그 개발과 이용은 도시 지질 작업의 중요한 부분이 될 것이다. 도시 지질 작업에서 얕은 지열 에너지의 개발과 활용을 잘하는 것은 생태 도시 건설과 에너지 절약 환경 보호 사업의 발전에 중요한 의의가 있다.

첫째, 중국의 얕은 지열 에너지

얕은 지열 에너지 자원

지열 에너지는 재생 가능한 청정 에너지이다. 매장 깊이에 따르면 200 미터를 얕은 지열 에너지라고 한다. 얕은 층 지열의 온도는 현지 평균 온도보다 3 ~ 5 C 약간 높고, 상대적으로 안정적이며, 분포가 광범위하며, 개발 이용이 편리하고, 매우 넓은 개발 이용 전망을 가지고 있다. 얕은 층 지열의 이용은 주로 열펌프 기술의 열 전달 방식을 통해 지층에 존재하는 저급 열원을 이용 가능한 고품위 열원으로 변환하여 가열과 냉각을 모두 할 수 있다. 얕은 층의 지열 에너지를 개발하면 중국의 에너지 소비 구조를 개선하고 이산화탄소 배출을 줄일 수 있다.

(b) 중국의 얕은 지열 에너지 응용 가능성

중국의 얕은 지열 자원은 풍부하다. 최근 자료에 따르면 전국 287 개 지급 이상 도시의 얕은 지열 자원량은 매년 2.78× 1020J 로 95 억 톤의 표준 석탄에 해당한다. 얕은 지열 에너지의 연간 이용 가능한 자원량은 2.89× 10 12kWh 로 3 억 5600 만 톤의 표준 석탄에 해당한다. 개발전력 공제, 연간 에너지 절약 2.02× 10 12kWh, 표준탄 2 억 4800 만 톤에 맞춰 이산화탄소 배출 6 억 5200 만 톤을 줄일 수 있다. 20 15 년까지 전국 얕은 지열 자원 이용량은 4.26× 10 1 kWh 로 5269 만 톤의 표준 석탄에 해당한다

(3) 지열 열 펌프 기술

지원 열펌프 기술의 진보는 얕은 층의 지열 개발 활용을 촉진하는 핵심 요소이다. 지원 열펌프 기술을 이용하여 얕은 지열 에너지를 개발하는 것이 에너지 절약과 배출 감소를 실현하는 매우 효과적인 방법이라는 것이 실증되었다.

19 12 년, 스위스 사람들은 먼저 지원 열 펌프 기술을 제시했고, 1946 년, 첫 번째 지원 열 펌프 시스템이 미국 오리건 주에서 탄생했다. 1974 부터 스위스, 네덜란드, 스웨덴 정부는 시범 프로젝트 설립에 차근차근 자금을 지원했다. 1980 년대 후반, 지원 열펌프 기술이 날로 성숙해지면서, 그 에너지 절약 배출 감소 효과가 보편적으로 인정되었다. 20 10 년 세계 지열 대회 통계에 따르면 지열 열 펌프는 2000 년보다 214782TJ (1012 줄) 에 달하는 에너지를 연간 이용한다. 20 10 년 세계 지열대회 통계에 따르면 지원 열펌프 장비 용량은 35236 MWt (메가와트 열) 로 5 년 동안 2.29 배 증가했으며 연평균 성장률은 18.0% 로 나타났다.

둘째, 얕은 지열 에너지 개발 및 이용 현황

우리나라는 시작이 비교적 늦었고, 90 년대에는 지원 열 펌프 기술을 도입했다. 청화대 서병업 교수는 이 기술을 중국에 도입하여 우리나라 지원 열펌프 기술의 발전 추세를 열었다. 외국에 비해 우리나라는 지원 열펌프 기술을 이용하여 얕은 지열 에너지를 개발하는 것이 비교적 늦었지만, 발전이 빠르고 범위와 규모가 외국을 훨씬 능가한다. 예비 통계에 따르면 현재 홍콩, 마카오, 대만 지역을 제외하고 전국에 3 1 주, 직할시, 자치구 지원 열펌프 시스템 프로젝트가 얕은 지열 에너지를 개발하고 있다. 얕은 층의 지열열을 이용하여 냉각하는 건축 면적은 654.38+0 억 4 천만 m2 로 난방 냉각 단위 (주택단지, 학교, 공장 등) 가 약 3400 개이다. ), 이 중 80% 는 베이징, 천진, 허베이, 랴오닝, 허난, 산둥 등 화북과 동남지역에 집중되어 있다. 북경에는 약 2000 만 평방미터의 건물이 얕은 지열 난방과 냉방을 사용하는데, 심양은 이미 4300 만 평방미터를 넘어섰다. 20 10 년 얕은 지열 개발 이용은 중국의 이산화탄소 배출량을 약 2200 만 톤 줄일 것으로 예상된다.

(1) 정책 홍보

얕은 층의 지열 에너지 개발 활용을 촉진하기 위해 베이징, 심양, 국가 관련 부서에서 관련 서류를 잇달아 내놓았다. 2006 년 5 월 베이징시 발전개혁위 등 9 개 부처가 공동으로' 베이징시 발전열펌프 시스템의 지도 의견' 을 발표하고 지하 (지표) 수원 열펌프를 선정하는 평방미터당 35 위안, 지원 열펌프와 재생수원 열펌프를 선정하는 평방미터당 50 위안을 보조했다. 2007 년 7 월 심양시 () 는' 지원 열펌프 시스템 건설과 응용 관리 방법' 을 공포했다. 도시 난방 계획 및 지원 열 펌프 기술 보급 응용 프로그램 계획 요구 사항을 충족하는 신규, 개조, 확장 프로젝트 및 에너지 소비가 많은 단위는 지원 열 펌프 시스템을 구축해야 합니다.

2009 년 7 월 재정부와 건설부는' 재생에너지 건축 응용 도시 시범 실시 방안 발행 통지' 를 발행했고, 중앙재정은 시범에 포함된 도시에 5 천만 위안의 특별 보조금을 지급할 예정이다. 보급 응용 면적, 기술 유형 선진 적용, 에너지 대체 효과, 능력 건설이 두드러지고, 자금 활용이 혁신적이며, 보조금 한도가 그에 따라 높아지고, 시범도시당 최대 8000 만원을 넘지 않는다. 통지에서' 재생에너지' 는 태양열과 얕은 층의 지열 에너지를 가리킨다.

더하여, 정부는 지상 근원 열 펌프 기술을 개발 하는 일련의 정책 그리고 측정을 연속적으로 소개 했다.

(2) 얕은 지열 자원 조사 및 평가

얕은층 지열자원조사평가는 얕은층 지열에너지 이용의 기초작업이며, 얕은층 지열이용의 과학성과 지속가능성을 결정한다. 2008 년 국토자원부는 중국 얕은층지열조사평가시범작업을 시작했고 그해' 얕은층지열개발이용을 대대적으로 추진하라는 통지' 를 발표하고' 얕은층지열탐사기술규범' 을 발표해 얕은층지열연구보급센터를 설립했다. 2009 년 국토자원부는' 국토자원시스템이 지구 기후변화에 대처하는 작업 방안' 을 제정했고, 20 10 년, 국토자원부는' 지구 기후변화 지질 대응과 대책 작업에 관한 통지' 를 발부하며 얕은 지열 조사, 평가 및 개발 활용을 재개발했다.

2008 년 국토자원부가 얕은 지열 자원 조사에 대한 통지를 발표한 이후 전국 각 성 (자치구 직할시) 은 얕은 열에너지 개발 활용에 적합한 주요 대중도시와 경제발전계획구에서 얕은 열에너지 조사를 실시했다.

현재, 이 일은 이미 각 성 자치구 직할시 국토자원 시스템에서 전개되었다. 이미 베이징, 하북성, 천진에서 완성되었다.

중요한 성과: 천진시의 얕은 지열 자원 조사 및 평가

2009 년부터 20 10 까지 국토자원부는 천진시와 공동으로' 천진시 얕은 지열 조사 평가 및 개발 활용' 시범작업을 실시했다. 시범 작업에는 얕은 층 지열 조사 평가, 개발 활용 계획 편성, 지열 동적 모니터링 네트워크 건설, 얕은 층 지열 활용 시범 공사 건설 등이 포함된다. 시범 사업은 일련의 중요한 성과를 거두었다.

첫째, 천진시의 얕은 지열 에너지 자원 조사를 완료하고 천진시의 얕은 지열 에너지의 분포 특성과 발생 조건을 파악하여 자원량과 개발 이용 잠재력을 평가했다. 얕은 지열 에너지는 자원량을 이용하여 1.748 조 kJ, 겨울 난방 면적 1.3 억 m2, 여름 냉각 면적 1.2 억 m2 로 계산할 수 있다. 매년 얕은 지열 에너지를 채굴하면 자원 총량을 이용하여 5974 만 톤의 표준 석탄, 4480 만 톤의 표준 석탄을 절약할 수 있으며, 대기로 배출되는 이산화탄소 654.38+0. 1.07 억 톤을 줄여 환경관리비용 654.38+0.532 억 원을 줄일 수 있다.

둘째, 조사평가를 토대로 천진시 사회경제발전, 도시건설, 토지이용계획과 결합해 천진시 얕은층지열자원개발이용계획을 편성해 개발지역을 정하고 지하수와 지하관개발지역을 각각 정하고 합리적인 개발활용 규모를 제시했다.

셋째, 10 얕은 지열 개발 활용 대표 시범 프로젝트 (Meijiang 컨벤션 센터 포함) 를 실시했다. 시범 공사 건설을 통해 공사 건설과 관리의 기준과 요구를 제시하여 얕은 층의 지열 개발 이용의 표준화 건설을 위한 근거를 제공하였다. 10 개 시범 프로젝트의 총 난방 냉각 면적은 약 10 만 m2 입니다. 완공되면 표준탄 4 만톤을 절약하고 이산화탄소 배출 1 만톤을 줄일 수 있다.

넷째, 12 개의 동적 모니터링 스테이션, 1 개 테스트 사이트 및 1 개 실험 연구 기지로 구성된 얕은 지열 동적 모니터링 네트워크를 구축하고' 지하 매설 지열 열 펌프 동적 모니터링 기술 사양' 을 제정했다.

다섯째, 얕은 지열 자원의 통합 관리, 과학 계획, 질서 있는 개발 및 합리적인 이용을 달성하기 위해 정책 연구 작업을 전면적으로 체계적으로 실시하여' 얕은 지열 자원 개발 이용 정책 연구' 와' 천진시 얕은 지열 개발 활용에 관한 건의' 보고서를 완성했다.

2006 년에 주택과 도심건설부가 재생에너지 건축 시범 공사를 시작했다. 시범 공사는 전형적이고 대표적이며, 기술 유형은 태양열과 얕은 지열 에너지를 위주로 한다. 지금까지 4 개의 시범 프로젝트가 성공적으로 시행되었습니다. 시범 프로젝트는 4 배치 37 1 개, 첫 번째 배치 25 개, 두 번째 배치 57 개, 세 번째 배치 130 개, 네 번째 배치 159 개, 보조금 총액은 약 26 억 원

2009 년, 주거부는 재생에너지 건축 응용 시범을 시작했고, 중앙재정은 시범에 포함된 도시에 특별 보조금을 지급할 예정이다. 현재 시범에 포함된 도시는 44 개, 재정보조금의 기준은 시범도시당 5000 만원이다. 2 년 이내에 응용 지역, 기술 유형 보급, 에너지 대체 효과, 능력 건설 등의 요소에 따라 지방을 나눕니다. 응용 면적 확대, 기술 유형 선진 적용, 에너지 대체 효과, 능력 건설, 자금 운용 혁신, 그에 따라 보조금 한도 증가, 시범도시당 최대 보조금은 8000 만원을 넘지 않는다. 반면 보조금 금액은 그에 따라 줄어든다.

(d) 존재하는 문제

얕은 지열 에너지의 이용이 전통적인 지열 자원보다 늦게 발전하고 여러 분야와 업종이 관련되어 있기 때문에 개발 활용 과정에도 몇 가지 문제가 있다.

1. 프로젝트 초기에 얕은 지열 자원을 탐사하고 평가하지 않았다.

지원 열펌프 시스템 엔지니어링 사양 (GB 50366-2005) 은 지원 열펌프 시스템 설계를 요구하기 전에 공사장 현황을 조사하고 얕은 층 지열 자원을 조사해야 한다.

그러나 많은 프로젝트는 설계 전에 조사를 한 적이 없다. 한편, 지하수원 열펌프가 적합하지 않은 지역에서는 이런 열 교환 방식을 채택해 시스템이 건설된 후 전력 소모량이 많고, 시스템 CP 가 낮고, 운행이 불안정하며, 재충전이 어렵고, 시스템 폐기까지 야기한다. 반면에, 그 경험에 따르면, 열교환 구멍을 배치하는 것은 많은 낭비를 초래한다.

2. 설계 매개변수의 기초가 부족합니다

일부 지열 열 펌프 프로젝트는 열 펌프 공급 업체가 설계했습니다. 일부 기업은 경험에 따라 가장 간단한 평가 모델로 시스템을 설계합니다. 많은 기업들이 부하 분석 없이 단순히 경험 데이터를 선택합니다. 설계 매개변수 부족으로 인해 일부 시스템은 "큰 마라 카트" 또는 설계 부하가 부족합니다.

신뢰할 수있는 기술 지원 부족

첫째, 지하수 재충전 기술이 완벽하지 않아, 성정 기술이 향상되어야 한다. 지하수 원 열 펌프 프로젝트의 드릴 지름, 자갈층 두께, 필터 유형 및 필터 선택은 재충전량에 큰 영향을 미칩니다. 대부분의 시공 단위는 재충전 우물의 시공 기술, 특히 우물 지름, 자갈층 두께, 필터 유형, 필터 선택 등을 파악하지 못해 많은 우물이 제대로 재충전되지 못하고 있다.

둘째, 일부 사용자의 취수 시스템은 설계 및 설치에 문제가 있습니다. 일부 사용자 장비 설치는 배합되지 않습니다 (압력계 없음, 미세 필터 장치 수). 열펌프 시스템이 잘못 설치되어 재충전이 어려워서 대부분의 승무원들은 매년 우물을 씻어야 한다.

셋째, 일부 사용자 수원 우물의 지층 수위 결정에는 문제가 있다. 특히 수층 1I 의 지층을 생산과 관개 우물의 활용 지층으로 선택할 때 수위가 얕고 재충전이 어려운 문제가 흔하다.

넷째, 일부 열펌프 운행 관리가 불완전하여 재충전 운행 관리가 표준화되지 않았다. 일부 단위에는 기초지식이 부족하고, 거의 3 분의 1 의 공사가 돌아가지 않고, 대부분의 공사 운행 기록이 불완전하고 (대부분 양수와 주입이 없는 수온, 수량, 수위), 일부 공사는 혼합층 채관 문제가 있다.

관리 시스템이 완벽하지 않습니다.

얕은층 지열 개발 이용 행정감독 관리 주체가 불분명하고, 감독 관리의 근거가 되는 법률 법규, 정책 기준이 없어 얕은층 지열 개발 이용질서가 혼란스러워졌다. 주로 프로젝트 미승인 등록, 지질조건 개발 미준수, 시공팀 자질, 시공과정 감독 공백, 검수 기준이 일정하지 않다는 것을 보여준다.

얕은 지열 에너지 자원의 개발 및 이용에는 동적 모니터링이 부족합니다.

최근 몇 년 동안, 전국에 대량의 지열 열 펌프 시스템이 건설되었지만, 지원 열 펌프 지하 열 전달 시스템의 모니터링 시스템은 아직 확립되지 않았으며, 지원 열 펌프 시스템의 온도, 수위, 수질의 동적 변화가 부족하여 얕은 층 지열 자원 개발 이용이 지질 환경에 미치는 영향을 평가할 수 없다. 대부분의 지열 열 펌프 엔지니어링 시스템에는 온도계, 유량계, 전력계 등과 같은 필요한 에너지 절약 측정 장치가 장착되어 있지 않습니다. , 프로젝트 에너지 절약 계산에 어려움을 초래하고 관리 부서의 추가 에너지 절약 평가를 용이하게 하지 않습니다.

셋째, 얕은 지열 에너지 개발 및 이용 동향

(1) 얕은 지열 자원 조사 평가를 계속 추진한다.

얕은 층 지열자원의 조사와 평가를 촉진하는 것은 지원 열펌프 기술 발전의 기초이다. 12 번째 5 개년 계획 기간 동안 얕은 지열 자원의 조사, 평가 및 개발은 여전히 도시 지질 작업의 초점이 될 것입니다. 업무의 주요 임무는 우리나라 주요 도시의 얕은 층 지열 분포 특성과 발생 조건을 정확히 파악하여 자원과 개발 이용 잠재력을 평가하고 개발 이용 계획을 세우고 모니터링 네트워크를 구축하고 얕은 층 지열 개발 이용 시범 도시 건설을 추진하는 것이다.

국토자원부 12 5 계획, 20 12 전 성할시 조사평가 완료, 20 15 전 지방급시와 일부 중점 현급 읍 조사평가 완료. 20 1 1 29 개 성도 얕은 지열 조사 평가 프로젝트는 연내 두 배치로 실시된다. 첫 번째 도시는 석가장, 후허, 심양, 장춘, 항주, 합비, 제남, 정주, 충칭, Xi, 란저우, 우루무치 등 12 도시입니다. 두 번째 도시로는 태원, 하얼빈, 상하이, 난징, 복주, 남창, 우한, 창사, 광저우, 남닝, 해구, 청두, 귀양, 곤명, 라사, 시닝, 은천 등 17 개 도시가 있다

목표는 다음과 같습니다.

(1) 주요 대중도시의 얕은 지열 에너지의 발생 분포 특성과 그에 상응하는 수문지질공학 지질 특징을 초보적으로 조사하여 암토열물성 매개변수를 테스트하여 이용가능한 자원량을 추정한다.

(2) 얕은 층 지열에너지 이용 프로젝트 (지하수 및 지원 열펌프 시스템) 는 지역 분할에 적합하다.

(3) 1 ~ 2 개의 대표적인 도시를 선택하여 모니터링 실험 구역을 설치하다. 운행공사의 지하 (암, 토양, 물) 온도장 (최소 1 개 운행 주기) 을 모니터링하고, 지원 열펌프 공사가 지질환경에 미치는 영향을 평가하고, 운행상태와 에너지 소비를 기록하고, 열전열 에너지 효율을 계산하고, 공사의 에너지 절약 효과를 테스트합니다.

(4) 관련 기술 표준을 제정하고 얕은 층 지열 개발 및 활용에 적합한 지역 구분 및 평가 데이터베이스를 구축한다. 얕은 지열 자원의 합리적인 개발 및 활용을 위한 기본 데이터를 제공하여 정부의 거시적 계획과 과학 관리를 위한 의사 결정 기반을 제공합니다.

(5) 조사 평가를 토대로 본 행정구역 재생에너지 개발과 중장기 목표를 결합해 주요 도시 (진) 얕은 지열 개발 활용 특별 계획을 편성했다.

(b) 과학 연구 역량과 기술 혁신을 강화하다.

관련 기술의 연구 개발과 투입을 강화하여 얕은 지열 에너지의 이용 효율을 높이다.

(1) 얕은 암토열 특성 실험 연구를 강화하다.

(2) 다른 지층의 열 물성 데이터베이스 구축;

(3) 다른 열 전달 방식의 지하 열 전달 모델 시뮬레이션 테스트를 수행합니다.

(4) 열교환정과 주변 지층의 온도, 수위, 수질, 열교환 (냉교환), 그 변화 법칙, 특히 열교환우물의 재충전 능력과 온도 회복 등을 포함한 지열장의 장기 관측을 수립한다.

(5) 지하 열교환 시스템의 실제 열교환 (냉교환) 효과를 관찰하고 지층 열유속 값과 열전도도를 측정합니다.

현지 얕은 지열 자원 조사 평가를 토대로 프로젝트의 구체적인 지질 환경과 결합해 지열 열 펌프 기술의 보급 응용을 적극 전개하고 현지 실제 요구에 부합하는 시범 프로젝트를 세우고 방법을 탐구하고 경험을 총결하며 점진적으로 보급한다. 재생에너지 시범도시' 를 적극 신고하고 시범도시 건설에 참여하고, 국가 특별자금을 잘 활용해 도시의 얕은 지열 개발 활용을 꾸준히 추진한다.

지원 열펌프 기술을 이용하여 얕은 층의 지열 자원을 개발하여 건물을 난방하고 냉각시키는 것은 국가 에너지 절약 감축의 역사적 과정에 부합한다. 이 기술의 지속적인 발전과 함께, 우리는 지열 자원의 조사와 평가를 지속적으로 강화하고, 과학 연구와 기술 혁신을 강화하고, 시범 도시 건설에 적극적으로 참여하는 것이 중요하고 지속적으로 추진할 만한 장기 공사가 될 것임을 더욱 깨닫게 될 것이다.