Pompa de căldură pentru apă de mare sau apă de mare geotermală Pompa de căldură pentru apă de mare sau apă de mare

De către consultanții și experții noștri tehnici.

Acasă
Sfat
Știri tehnice
Pompa de căldură cu apă de mare sau cu apă de mare geotermală

De Philippe NUNES - Inginer ENSAIS-ICG și CEO XPAIR

Stație de schimb de apă de mare cu schimbător de căldură

Dar oportunitatea producerii de energie de la mașini termodinamice conectate la o așa-numită buclă de apă „temperată” obținută prin schimb de căldură pe o primară alimentată cu apă de mare? Această cronică face bilanțul acestei forme de energie geotermală pe apa de mare și se bazează pe o instalație de referință efectuată pe Quai Antoine I din Monaco.

Memento: această prezentare este făcută în 2 părți:

Quai Antoine I în Monaco

Instalația de referință, care prin proiectarea și funcționarea sa economică va servi ca bază pentru acest studiu, se caracterizează prin:

Localizare geografică: Port Hercule din Monaco
Locație: Quai Antoine 1er
Suprafață deservită: 40.000 m²
Capacitate de schimb de căldură: 4,8 Megawatti

Activități ale spațiilor: terțiar: birouri, laboratoare, semi-industriale, magazine, radio, TV, locuințe, servicii administrative, .

Principalele caracteristici ale stației de schimb de apă de mare:

- Pompare cu tub HDPE diametru 1200 mm.

- 3 pompe de apă de mare de 160 m³/h cu variatoare de debit.

- 3 pompe de apă de transfer de 160 m³/h.

- 3 pre-filtre în amonte de pompele de apă de mare.

- 3 filtre automate de nisip în amonte de schimbătoarele de apă de mare.

- 3 schimbătoare de căldură cu plăci cu o capacitate de schimb de 1.600 kW sau 4.800 kW.

- Descărcare de apă de mare în tub PEHD diametru 315 mm.

- Buclă „apă temperată” după schimbarea apei de mare în diametru de oțel 310/324 mm.

Dispozițiile de mediu date în acest studiu se bazează pe un context de colectare și/sau deversare a apei de mare în domeniul maritim mediteranean având propriile sale caracteristici: variații de temperatură, .
Constrângerile administrative sunt date într-un context în care lucrările sunt efectuate pe teritoriul național francez.

Elementele tehnice și operaționale comunicate în acest studiu, chiar dacă ar trebui adaptate, ar fi similare pentru operațiunile de activitate terțiară.

Toți parametrii și recomandările date în acest studiu, chiar dacă pot servi drept ghid în abordarea conceptuală a unei instalații de schimb de apă de mare, nu trebuie totuși considerate elemente universale pentru toate instalațiile.

Fiecare instalație având un context de mediu specific, un echilibru termic diferit, o expresie specială a nevoilor, necesită o analiză tehnică și un management de proiect pas cu pas.

AUTORIZAȚII NECESARE

Autorizațiile necesare depind de serviciul maritim al locului în care se desfășoară lucrările de colectare sau deversare a apei de mare. Serviciul maritim local depinde de Ministerul echipamentelor, transporturilor și locuințelor.
Serviciul maritim administrează domeniul public maritim și eliberează autorizațiile necesare.

Instrucțiunea este efectuată dintr-un fișier tehnic cu descrierea structurilor, planurilor, constrângerilor tehnice și de mediu. Nu există un cadru standard; instrucțiunea depinde de natura proiectului.

În general, Serviciul maritim care examinează dosarul obține diferitele opinii suplimentare:

1 - De la poliția de apă, care este interesată de deversarea apei de mare: poluare suplimentară, modificări ale parametrilor, .

2 - De la Service des Affaires Maritimes care poate, în conformitate cu regulile de navigație, să solicite măsuri de siguranță, cum ar fi marcarea prin geamandură a structurilor, protecția structurilor împotriva prinderii ancorelor, a plaselor, .

3 - De la municipalitate în cazul în care lucrările sunt efectuate într-un port, care în majoritatea cazurilor este administrat de municipalități.

Trebuie remarcat faptul că Clientul, care construiește structurile de colectare și descărcare a apei de mare, rămâne responsabil atât pentru implementarea, cât și pentru întreținerea acestor structuri.

În general, administrativ, codul domeniului de stat care autorizează ocuparea domeniului public stabilește cadrul de reglementare. Unele texte sunt anexate la acest raport.

La nivel financiar, o taxă pentru serviciile fiscale franceze este stabilită în urma autorizațiilor acordate.
În cele din urmă, trebuie remarcat faptul că deversările de apă de mare pot face obiectul unor controale în timp pentru poluarea declarată.

În caz de problemă și daune bruște, Administrația poate juca pe faptul că autorizația este dată pe o bază precară și revocabilă.

CONSTRICȚII DE MEDIU

Administrativ:

Pot apărea două scenarii în funcție de faptul dacă vă aflați într-un port sau în domeniul maritim.

Protecție fizică:

Condițiile de captare sunt cele mai dificil de controlat, deoarece este deja o problemă de protejare a structurii de captare la nivel fizic împotriva impactului ambarcațiunilor, a agățării ancorelor, .

Cazul unei structuri dintr-un port:

Dacă vă aflați într-un port, stabilitatea parametrilor apei de mare este mai mică datorită poluării puternice datorate:

- La traficul neîncetat de bărci,

- Petrol și alte evacuări poluante de pe bărci,

- Are aceeași formă a portului care este o zonă fără ieșire la mare, cu o adâncime mai mică a apei, care nu promovează reînnoirea apei „curate”,

- Pentru utilizatorii înșiși care generează poluare specifică care este dificil de biodegradat (exemplu: pungi de plastic).

Alte deversări, alte captări:

Într-un port sau în alt mediu, celelalte instalații de colectare și descărcare pe o rază de 100 m trebuie identificate astfel încât să nu capteze apa provenită deja dintr-un schimb de căldură sau să se descarce în apropierea unei colecții a oricărui terț.

Această prevedere trebuie inclusă în cererea de autorizare către Serviciul maritim pentru a atrage atenția asupra faptului că alte lucrări nu ar trebui „autorizate” în viitor prea strâns.

Distanța dintre captură și descărcare este esențială pentru a evita riscul scurtcircuitului atât pentru propriile structuri, cât și pentru eventualele structuri învecinate.

Această distanță trebuie luată în considerare atât pe orizontală, cât și pe verticală. Într-adevăr, pentru o colectare efectuată la 25 de metri adâncime de exemplu (temperaturile și parametrii apei devenind „stabili”), o descărcare de suprafață pe același plan vertical nu ar fi dăunătoare.

Calitatea apei:

În funcție de context, apa poate fi încărcată cu M.E.S (solide suspendate), nisip. și poluanți.
Pentru a „îmbunătăți” calitatea apei și, prin urmare, trebuie să fie planificate structurile de pompare, decantare și liniște, mai ales dacă se află într-un context furtunos (nisip suspendat, noroi etc.) sau poluat (MES, pungi de plastic).

Acest lucru are ca rezultat studiul precis al celei mai bune locații fizice a bazinului hidrografic într-o zonă deja tranchilizată sau în profunzime. Apoi, prin dezvoltarea de camere de decantare pentru materii suspendate sau grele, mai ales în cazul pompării în apropierea țărmului sau într-un port.

Caz de maree:

Mareele nu trebuie neglijate, deoarece au amplitudini de aproximativ 1 metru (zona Monaco/Nisa). Aceasta va poziționa deja tuburile de colectare și descărcare. Mai mult decât mareele, amplitudinea umflăturii trebuie luată în considerare, deoarece va transmite agresiuni considerabile împotriva structurilor (care vor trebui, prin urmare, protejate) și a mediului malului însuși: modificări ale profilelor plajei, materiale precum ca pietriș, pietre, .
Trebuie apoi efectuat un studiu atent cu serviciile maritime, sau chiar un studiu geologic care să ofere o indicație a stabilității terenului în care se efectuează lucrările de captare și descărcare.

Gama de temperatură utilizabilă pentru apa de mare este:

In iarna	Captură ≥ 14 ° C
In vara	Captură ≤ 25 ° C

Temperatura apei de mare de 14 ° C se găsește destul de des la adâncimi de aproximativ 3 metri iarna. Profilul de temperatură în jurul valorii de 14 ° C este mult mai stabil de îndată ce adâncimea este de aproximativ 30 de metri, unde temperatura apei de mare fluctuează între 14 și 16 ° C.
Aceasta înseamnă că, pe cât posibil, este interesant să se realizeze o captură profundă pentru a optimiza condițiile de tranzacționare vara (economii la mașinile C.O.P).

Într-un mod mai practic, recomandăm ca bazinul să fie cuprins între 3 m și 30 m, toate considerentele legate de maree și umflare fiind integrate.
Rețineți că citirile zilnice ale temperaturilor apei de mare pot fi furnizate de serviciul maritim în funcție de locație.

Descărcare de apă de mare:

Descărcarea apei de mare în cazul schimbului cu mașini termodinamice va fi în mod normal mai rece decât apa de captare iarna și mai caldă vara.
Nu am găsit nicio regulă scrisă în această privință, cu excepția faptului că contextul de respingere mai fierbinte din vară ar tinde să dezvolte mai multă îngrijorare decât schimbarea ecosistemului zonei în care are loc respingerea.

De fapt, acesta este un studiu de la caz la caz bazat pe:

- Irigarea zonei de deversare. Este, de asemenea, o zonă fără ieșire la mare ?

- Difuzarea respingerii într-un singur tub sau prin mai multe duze favorizând inducția și amestecarea.

- De la înălțimea nivelului de deversare, fie în straturi de apă de mare deja calde.

- Distanța față de zona de țărm mai „locuită” și, prin urmare, mai sensibilă de organismele marine.

- Nivelul de putere energetică în raport cu zona în care are loc eliberarea. Dacă, de exemplu, 10 MW de energie caldă sunt eliberați într-o mică zonă fără ieșire la mare a țărmului, ecosistemul riscă să fie perturbat și să se schimbe.

Acesta este motivul pentru care, o regulă generală care poate fi auzită în profesie, fixează delta T la 4 ° C, care, ținând cont de cele de mai sus, constituie o limită de siguranță scăzută.

Credem că această limită poate fi mărită la 6 ° C, cu o reflecție minimă asupra dispozițiilor privind descărcarea de gestiune.

Sau în rezumat:

Recuperare	14 ° C ≤ Captare ≤ 25 ° C
Respingere	8 ° C ≤ Respingere ≤ 31 ° C

Rețineți că temperaturile de 8 ° C sau 31 ° C sunt parametri de calcul în condițiile maxime teoretice ale instalației; aceste cifre nu dau nivelul de temperatură al mediului marin.

De exemplu, regimurile de temperatură care au servit ca bază pentru instalarea Quai Antoine 1er în Monaco sunt:

Regimul apei de mare:

In vara	22/28 ° C	DT = 6 ° C
In iarna	15/9 ° C	DT = 6 ° C

Regimul apei temperate:

In vara	24/30 ° C	DT = 6 ° C
In iarna	14/8 ° C	DT = 6 ° C

Realizat de Philippe NUNES
Inginer ENSAIS-ICG și director general al XPAIR, el intervine aducându-și cunoștințele și experiența de peste 20 de ani în domeniul ingineriei climatice și energetice.