Летом солнечная установка может производить больше тепла, чем нужно зданиям, а зимой спрос на отопление резко возрастает. Сезонный накопитель помогает перенести часть энергии между этими периодами: тепло загоняют в большой объём грунта, воды или горной породы, а через несколько месяцев извлекают его насосами и теплообменниками. Системы ниже различаются средой хранения и геометрией, поэтому одинаково выглядящая на схеме «подземная батарея» на деле может быть сетью скважин, открытым водоёмом под крышкой или затопленной шахтой.
| Место | Система | Где и как хранится тепло |
|---|---|---|
| 5 | Солнечное сообщество Drake Landing | Летний солнечный нагрев распределяется по полю вертикальных скважин |
| 4 | Водяной котлован Dronninglund | Вода удерживает тепло в изолированном котловане объёмом 60 000 м³ |
| 3 | Водоносный слой Riverlight | Водоносный слой принимает и отдаёт тепло через скважины |
| 2 | Тепловая сеть Mijnwater в Херлене | Затопленные угольные выработки работают как часть тепловой сети |
| 1 | Подземный водяной накопитель Lyckebo | Под скалой устроен крупный водяной сезонный накопитель |
5. Солнечное сообщество Drake Landing
В канадском городе Окотокс 52 дома в проекте Drake Landing использовали солнечное тепло и подземное поле из 144 скважин глубиной около 35 метров. Летом тепло от коллекторов на крышах гаражей передавалось в грунт по замкнутому контуру, а зимой циркуляция разворачивалась, и нагретая земля помогала отапливать дома. По данным города, в лучшие годы система покрывала более 90 процентов потребности в отоплении. Идея не в том, чтобы сохранить горячую воду в одном баке: тепло распределяется между большим числом вертикальных отверстий и постепенно нагревает объём грунта. Такой подход занимает площадь под жилой застройкой и требует точной схемы труб, зато не нуждается в огромном открытом резервуаре. Drake Landing стал одним из первых крупных проектов сезонного солнечного хранения в Северной Америке.
4. Водяной котлован Dronninglund
В датском Dronninglund солнечное тепло сохраняют в большом облицованном водой котловане. Накопитель объёмом около 60 000 кубометров построен на месте бывшего гравийного карьера и соединён с полем коллекторов площадью примерно 37 500 квадратных метров. Утеплённая плавающая крышка ограничивает потери через поверхность, а температура воды в течение цикла меняется примерно от 10 до 85 градусов. Летом коллекторы производят больше энергии, чем немедленно требует отопительная сеть, и избыток уходит в накопитель; зимой воду используют напрямую или как источник для теплового насоса. В отличие от Drake Landing с множеством мелких скважин, здесь тепло собрано в одном крупном объёме воды, поэтому систему можно наглядно представить как искусственное подземное озеро.
3. Водоносный слой Riverlight
В жилом комплексе Riverlight на берегу Темзы в Лондоне тепловые насосы связаны с водоносным слоем меловой породы. Система использует четыре тёплые и четыре холодные скважины примерно на глубине 100 метров. В тёплый сезон тепло из зданий передаётся воде и возвращается в подземный слой, а зимой тепло извлекается и поднимается до нужной температуры тепловым насосом. Это не солнечная ферма, которая напрямую заряжает большой резервуар, а двусторонний обмен теплом с геологической средой, помогающий одновременно охлаждать помещения летом и обеспечивать часть отопления зимой. Энергетический оператор SSE подчёркивает, что слабое движение подземных вод делает местный слой пригодным для сезонного хранения. По сравнению с водяным котлованом система почти не занимает открытой площади, но зависит от геологии и правильного баланса между летним охлаждением и зимним отбором.
2. Тепловая сеть Mijnwater в Херлене
В нидерландском Херлене в энергетическую систему включили затопленные выработки бывших угольных шахт. Подземные галереи дают доступ к воде, а сеть низкотемпературного отопления и охлаждения связывает её с жилыми и общественными зданиями. Европейское бюро публикаций описывает Mijnwater как систему, где шахтная вода служит и источником геотермального тепла, и средой для хранения энергии. На практике это не просто «бак в старой шахте»: несколько водяных горизонтов имеют разную температуру, и насосы распределяют тепло между зданиями с разными потребностями. Летом помещения, которым нужно охлаждение, могут отдавать тепло в систему, а зимой оно используется для отопления при помощи тепловых насосов. Этот вариант особенно интересен тем, что переиспользует промышленное подземное пространство и связывает добывающую историю города с современной тепловой инфраструктурой.
1. Подземный водяной накопитель Lyckebo
У шведского Уппсалы в 1980-х годах в скальной породе создали Lyckebo – водяной накопитель для сезонного солнечного тепла. Его вырубленный объём составляет около 100 000 кубометров; объект входит в систему централизованного теплоснабжения района Сторврета. Тепло поступает в большой резервуар, высеченный в скале, а горячая вода используется в отопительный сезон. Энергоисследовательский фонд Energiforsk указывает, что накопитель способен хранить до 5,5 гигаватт-часа тепла в год при температуре воды от 60 до 90 градусов. Большая подземная полость уменьшает отношение площади стен к объёму, но требует подходящей прочной породы и дорогих горных работ. Lyckebo завершает подборку как пример, где сезонный запас сосредоточен не в трубах грунтового поля и не в открытом котловане, а в специально вырубленном подземном объёме.
Эти накопители переносят тепло через сезоны разными путями: грунтовое поле медленно нагревает землю, котлован удерживает большой объём воды, водоносный слой обменивается теплом через скважины, шахта использует существующие подземные галереи, а скальный резервуар занимает вырубленную полость. Подход нельзя выбрать только по объёму: важны грунтовые воды, доступная площадь, температура сети и способы извлечения тепла зимой.