Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) đã bổ sung một khả năng mới cho công cụ web REopt để giúp chủ sở hữu tòa nhà thương mại và nhà quản lý năng lượng đánh giá hiệu quả hơn các chi phí liên quan đến các dự án bơm nhiệt địa nhiệt (GHP): khả năng tích hợp trao đổi nhiệt lai với GHP .
Đi sâu vào công nghệ trao đổi nhiệt địa nhiệt lai: Bơm nhiệt địa nhiệt sử dụng nhiệt độ dưới lòng đất làm bể chứa nhiệt cho phép sưởi ấm và làm mát hiệu quả. Tính năng mới của REopt đánh giá các bộ trao đổi nhiệt dạng lỗ khoan thẳng đứng kết hợp với các bộ trao đổi nhiệt phụ trợ, giúp giảm số lượng lỗ khoan cần thiết cho hệ thống GHP. Nguồn: Minh họa bởi NREL, phỏng theo trang web Máy bơm nhiệt địa nhiệt của DOE
Công cụ web REopt có sẵn công khai là một nền tảng hỗ trợ quyết định kinh tế-kỹ thuật được sử dụng để tối ưu hóa hệ thống năng lượng cho các tòa nhà, khuôn viên và lưới điện siêu nhỏ. REopt xác định sự kết hợp tối ưu giữa năng lượng tái tạo, thế hệ truyền thống, lưu trữ năng lượng và hiện nay là công nghệ GHP để đáp ứng các mục tiêu tiết kiệm chi phí, năng lượng sạch và khả năng phục hồi.
Việc trang bị thêm GHP thường yêu cầu cải tạo hệ thống sưởi và làm mát của cơ sở. Mặc dù việc trang bị thêm có thể cải thiện hiệu quả sưởi ấm và làm mát cũng như giảm lượng khí thải carbon liên quan, nhưng việc chứng minh việc trang bị thêm GHP chỉ dựa trên kinh tế xây dựng đôi khi là một thách thức. Các nhà nghiên cứu NREL đã thêm một tùy chọn cấu hình GHP khác vào REopt để giúp các nhà phân tích xác định các giải pháp hiệu quả về mặt chi phí. Công nghệ trao đổi nhiệt địa nhiệt lai (GHX) tích hợp hệ thống GHP với các bộ trao đổi nhiệt phụ trợ, cho phép chủ sở hữu và người quản lý cơ sở giảm chi phí vốn của hệ thống GHX đồng thời cải thiện tính kinh tế tổng thể của các dự án GHP.
"Nhiều lựa chọn hơn mang đến nhiều cơ hội hơn để khám phá những lợi ích lớn hơn và khả năng tồn tại về mặt kinh tế. Hệ thống trao đổi nhiệt địa nhiệt lai bao gồm một thiết bị bổ sung được kết nối với vòng nối đất, tháp giải nhiệt hoặc nồi hơi nhỏ, có thể giảm kích thước và do đó giảm chi phí của GHX. Đó là một tùy chọn cấu hình mà người dùng REopt có thể kiểm tra khi xem xét chi phí và lợi ích của việc trang bị thêm GHP", Dan Olis, kỹ sư cơ khí NREL cho biết.
Để chứng minh những lợi ích tiềm năng của GHX lai, NREL đã tiến hành một nghiên cứu điển hình bằng công cụ web REopt. Nghiên cứu đã so sánh hệ thống GHP không lai với hệ thống GHX lai trong một tòa nhà văn phòng lớn ở Las Vegas, Nevada, với tổng diện tích là 498.588 feet vuông. Phân tích đã xem xét chi phí điện là 0,10 USD/kWh phí năng lượng cộng với phí nhu cầu hàng tháng là 10 USD/kW và chi phí khí đốt tự nhiên là 10 USD/MMBtu.
Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống GHX hybrid tiết kiệm đáng kể chi phí và cải thiện hiệu suất. Hệ thống GHX không hybrid cần 310 lỗ khoan, mỗi lỗ sâu 400 feet, trong khi hệ thống GHX hybrid cần 56 lỗ khoan cộng với một tháp giải nhiệt phụ có công suất 245 tấn.
Về chi phí, chi phí vốn cho hệ thống GHX không hybrid lên tới 3,18 triệu USD trước các ưu đãi (1,63 triệu USD sau khi tính đến các ưu đãi thuế liên bang), trong khi chi tiêu vốn của hệ thống GHX lai là 1,88 triệu USD (0,96 triệu USD sau các ưu đãi). Giá trị hiện tại ròng của hệ thống hybrid-GHX lên tới 3,09 triệu USD, vượt qua giá trị hiện tại ròng của hệ thống không hybrid là 460.000 USD. Khi xem xét mức tiết kiệm năng lượng ròng và giảm chi phí vốn, REopt xác định hệ thống GHX lai là một lựa chọn hiệu quả hơn về mặt chi phí trong kịch bản này.
Giờ đây, bất kỳ người dùng REopt nào cũng có thể so sánh hệ thống GHP và GHX lai theo cách này, sử dụng thông tin cơ bản như kích thước hệ thống, mục đích sử dụng và chi phí năng lượng hiện tại để xác định các giải pháp sưởi ấm và làm mát có kích thước tối ưu.
GHP và các tính năng khả năng GHX lai được xây dựng trên mô hình REopt hiện có. NREL hợp tác với Thermal Energy Systems Specialists Inc., tận dụng mô hình GHX của họ và khả năng kết hợp của nó để mở ra các khả năng cho các cấu hình GHP thay thế khi công cụ web REopt tiếp tục phát triển. Bằng cách xác định các hệ thống tiết kiệm chi phí phù hợp với mục tiêu năng lượng của người dùng, REopt giúp đóng góp cho một tương lai bền vững hơn.
