Супермаркет будущего

Энергосберегающие технологии для экологичного магазина

Открытие экологичного супермаркета в Тронхейме. Фото: Anne Steenstrup-Duch / Flickr

В Евросоюзе запустили научно-исследовательский проект SuperSmart, чтобы превратить европейские супермаркеты в энергоэффективные магазины. Прототип такого экологичного супермаркета, разработанный норвежскими учеными, уже третий год успешно работает в Тронхейме.

Проект SuperSmart должен снизить вредное воздействие на окружающую среду европейских супермаркетов за счет быстрого внедрения экологически чистых и эффективных систем отопления и охлаждения. Потреблять меньше энергии выгодно, и это может побудить владельцев магазинов внедрять новые технологии. К участию в проекте привлекают производителей систем охлаждения, вентиляции и освещения, инжиниринговые компании, правительственные организации и научно-исследовательские институты.

Разработкой следующего поколения экологически чистых технологий энергосбережения занимаются крупнейший скандинавский фонд научных и промышленных исследований SINTEF, руководитель и инициатор проекта, а также NTNU, норвежский университет естественных и технических наук, известный своими исследованиями в области «зеленых» технологий.

На 30% удалось снизить потребление энергии по сравнению с аналогичными магазинами — таков результат работы первого экологичного супермаркета в Тронхейме. Его можно назвать научной лабораторией — полигоном для проверки новых технологий, которые будут использованы в супермаркетах будущего.

Хладагенты и супермаркеты

В Европе около миллиона супермаркетов: в Германии они потребляют ежегодно 16 тераватт-часов, в Испании — 6,8, в Италии — 8,2, в Норвегии — 1,5. Внушительный счет за электричество супермаркета возглавляют системы охлаждения — 30—70% суммы, а системы подогрева, вентиляции и кондиционирования отвечают за 15—25%.

Системы охлаждения наносят серьезный ущерб экологии из-за использования искусственных хладагентов (сегодня это в основном ГФУ — гидрофторуглероды), которые вносят свою лепту в глобальное потепление, нагревая атмосферу.

Весной 2014 года Европарламент проголосовал за введение запрета на их использование в системах охлаждения и кондиционирования. В директиве, вступившей в силу с января 2015 года, прописаны постепенное сокращение наиболее вредных фторсодержащих газов к 2030 году и строгие правила для утилизации хладагентов при демонтаже оборудования, что должно способствовать развитию благоприятных для климата технологий. По плану Евросоюза, все общественные здания через несколько лет должны самостоятельно обеспечивать себя энергией, используя экологичные и энергоэффективные технологии.

Справка: хладагенты

В холодильной промышленности до начала 80-х годов XX века использовали преимущественно синтетические хладагенты: хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ). После того как была обнаружена дыра в озоновом слое, фреон заменили на менее вредные синтетические газы — в основном гидрофторуглероды (ГФУ), но они оказались сильнодействующими парниковыми газами.

Благодаря идеям Густава Лорентцена из NTNU (ученый «переоткрыл» CO2, который в качестве хладагента использовался с 1880-х по 1960-е) в конце 80-х европейские производители стали использовать природные хладагенты, в первую очередь диоксид углерода CO2. Это негорючий газ, который не разрушает озоновый слой и имеет потенциал глобального потепления в несколько тысяч раз меньший, чем у обычных хладагентов. Поэтому его можно использовать для коммерческого холодильного оборудования, в системах кондиционирования воздуха помещений и климат-контроля для автомобилей, а также в тепловых насосах. Сегодня CO2 в качестве хладагента используется во многих европейских магазинах.

Лабораторные испытания теплообменников и тепловых насосов
Лабораторные испытания теплообменников и тепловых насосов. Фото: Anne Steenstrup-Duch / Flickr


В России с весны 2014 года ограничения введены на использование около ста веществ, разрушающих озоновый слой, в том числе ХФУ из систем охлаждения, CO2 для этого активно не используется.

Технологии для магазинов будущего

Исследователи из SINTEF и NTNU решили использовать CO2 в качестве единственного хладагента в новом супермаркете REMA 1000 в Тронхейме. С одной стороны, это обычный норвежский сетевой магазин, с другой — уникальная научная лаборатория, в которой задействовано сразу несколько энергосберегающих технологий.

Взаимосвязанную «энергетическую цепочку» супермаркета разработал профессор Армин Хафнер (Armin Hafner, NTNU). Энергию в магазине экономят, во-первых, с помощью системы освещения. Когда достаточное количество дневного света поступает в помещение, система автоматического управления отключает верхнее освещение. Фасады магазина изготовлены из прозрачного теплоизоляционного материала — аэрогеля, который позволяет равномерно распределять дневной свет по всему магазину и устраняет необходимость устанавливать дорогостоящую защиту от солнца. Во-вторых, ученые рассчитали преимущества, которые дает объединение системы охлаждения и системы нагревания, вентиляции и кондиционирования — как правило, обе системы работают независимо и управляют ими по отдельности. И, самое важное, в супермаркете используется вторичное тепло, что снижает потребление электричества на 30% по сравнению с обычными магазинами.

Для хранения энергии снаружи пробурены четыре 170-метровые скважины. Летом они поставляют энергию, которую можно использовать для кондиционирования воздуха и влагопоглощения, а зимой работают как тепловой насос, подогревая пол или растапливая снег перед входом в магазин. Для отопления не нужно тратить электроэнергию, а в будущем излишки тепла планируется даже отдавать соседним зданиям. За всем «энергетическим хозяйством» следит система контроля.

Профессор Армин Хафнер показывает энергетические колодцы для хранения энергии — 170-метровые шахты
Профессор Армин Хафнер показывает энергетические колодцы для хранения энергии — 170-метровые шахты. Фото: Anne Steenstrup-Duch / Flickr


«Мы сохраняем тепло, которое у нас есть, и используем его с умом. В Норвегии нет другого магазина с таким низким потреблением энергии. По сути, мы возродили прежнюю технологию использования природных хладагентов. Сначала мы планируем внедрить наши разработки в Европе — мы готовим такой же проект для супермаркета в Португалии и для отеля в Италии. Дальше будем сотрудничать с Индией и Мексикой», — говорит Армин Хафнер.

Разработчики не скрывают, что затраты на возведение первого экологичного магазина в Тронхейме были выше, чем у большинства аналогичных супермаркетов, но при запуске их серийного производства будут учтены ошибки пилотного проекта, а новые технологии помогут сберечь деньги.

Справка: энергосбережение в России

Россия не принимает активного участия в погоне за энергоэффективными технологиями, как другие западные страны. К 2020 году в Европе доля электроэнергии из возобновляемых источников энергии достигнет 20%, в Норвегии — 67,5, в России — 4,3. Тем не менее в стране запускаются интересные проекты: детский сад «Луч солнца» в Томске, который использует тепло от геотермальных насосов, терминал «А» во Внуково, супермаркет в Рязани с энергоэффективными технологиями.
Ольга Баклицкая
Теги:

Читать еще на Чердаке: