г. Москва, Варшавское шоссе, 1 стр 1_2 
В связи и истощением традиционных энергоносителей и обеспокоенностью мирового сообщества вопросами защиты окружающей среды, развитие возобновляемой энергетики (ВЭ) приобретает все большую актуальность. Для многих стран, среди которых США, Канада, Франция, Германия, Швеция, Великобритания, Норвегия, Италия, Китай, Япония и т.д., ВЭ уже в настоящее время является важным компонентом энергообеспечения.
Одним их приоритетных направлений развития альтернативной энергетики в мире является освоение низкопотенциальной энергии Земли (тепла грунта, грунтовых вод и поверхностных водоемов, аккумулированное в поверхностных слоях земной коры).
Низкопотенциальные геотермальные ресурсы (НГР) могут использоваться для обеспечения тепло- и хладоснабжения (кондиционирования), горячего водоснабжения зданий и сооружений всех типов, а также энергоснабжения технологических процессов. Технология их освоения заключается в использовании систем извлечения энергии, ее обработки и доставки теплоносителя к потребителю. Главным компонентом подобных систем являются геотермальные тепловые насосы (ГТН).
Геотермальные тепловые насосы представляют собой устройства, осуществляющие обратный термодинамический цикл, благодаря чему низкопотенциальная энергия переносится на более высокий уровень.
Помимо геотермального тепла, источником энергии для тепловых насосов может служить тепло сточных и оборотных вод, что позволяет параллельно решать проблему эксплуатации вторичных энергоносителей.
На сегодняшний день используются парокомпрессионные геотермальные тепловые насосы (ПТН), работающие на хладонах, и адбсорционные геотермальные тепловые насосы (АТН), в которых рабочими веществами выступают вода и водный раствор бромистого лития. Однако, в связи с меньшей эффективностью и сложностью конструкции, АТН не получили распространения.
Основными элементами парокомпрессионного теплового насоса являются компрессор, конденсатор, теплообменник, испаритель и регулятор потока. Рабочее тело — хладон — может находиться в жидком или газообразоном состоянии.
В зависимости от комбинации «источник низкопотенциальной энергии-агрегатное состояние рабочего тела» выделяют четыре типа ПТН: «грунт-вода», «грунт-воздух», «вода-вода», «вода-воздух».
Главные технические характеристики геотермальных насосов — коэффициент преобразования (КП, рассчитывается как соотношение полученной и затраченной энергии) и тепловая мощность (количество вырабатываемого тепла).
По уровню тепловой мощности ПТН делятся на маломощные (до 20 кВт), среднемощные (21-100 кВт) и высокомощные (свыше 100 кВт).
Системы теплохладоснабжения и горячего водоснабжения на базе ПТН делятся на:
открытые, работающие посредством перекачивания грунтовых вод;
замкнутые, использующими тепло грунта или наземных водоемов и работающие на основе циркуляции рабочего тела по замкнутому контуру, находящему под землей (теплообменнику).
Замкнутые системы, в свою очередь, делятся на системы с горизонтальным теплообменником и с вертикальным теплообменником.
Мировая практика использования парокомпрессионных геотермальных тепловых насосов насчитывает уже около 50 лет. Главными драйверами мирового рынка стали удорожание цен на традиционные энергоносители и государственное стимулирование их потребления. Объем мирового рынка парокомпрессионных геотермальных тепловых насосов, который на протяжении последних 10 лет ежегодно увеличивался на 10-30%, к 2008 г. достиг 245 тыс. шт. Основную часть мирового рынка составляют ПТН типа «грунт-вода/воздух».
Лидерами по объему потребления тепловых насосов являются страны Северной Америки — США и Канада, на которые приходится более половины установленных ПТН. В последние годы наиболее активно продвигался в этом направлении Азиатский регион, в частности, Китай, где рост рынка был обусловлен введением государственной поддержки и подготовкой к прошедшей Олимпиаде 2008 г.
Россия, несмотря на значительный возможности использования ГТН, значительно отстает от мировых лидеров.
Первая попытка внедрения парокомпрессионных геотермальных тепловых насосов была сделана еще в конце 1980-х, но тогда технология не получила развития из-за экономической нецелесообразностм, вытекающей из наличия значительных запасов и дешевизны энергетических ресурсов на территории страны.
Возобновление интереса к тепловым насосам началось в 2000-х. За период с 2004 по 2007 г. объем российского рынка парокомпрессионных геотермальных тепловых насосов увеличился с 46 шт. до 627 шт. совокупной тепловой мощностью 15,65 МВт.
Драйверами рынка стали:
повышающееся напряжение в области энергоснабжения;
рост объема ВВП;
рост государственной поддержки развития возобновляемой энергетики;
рост объемов строительства и увеличение автономных систем энергообеспечения.
Экономический кризис затормозил развитие российского рынка геотермальных тепловых насосов: объем потребления уже в 2008 г. сократился более, чем в 2 раза, а в 2009 году — еще на 26%.
Столь сильную подверженность влиянию кризиса можно объяснить молодостью рынка, слабой известностью технологии, а также тем, что установка тепловых насосов в настоящее время — это скорее дополнение к традиционным системам тепло- и энергоснабжения, нежели самостоятельная технологии, соответственно, в условиях нехватки средств, на ней экономили даже энтузиасты.
Основной объем российского потребления приходится на жилищно-коммунальный и инфрастуктурный (торговые, гостиничные, санаторно-курортные объекты и т.д.) секторы. Все чаще геотермальные тепловые насосы применяются и в индивидуальном жилищном строительстве. В промышленном строительстве также наметилась тенденция к увеличению спроса на тепловые насосы, что является следствием стремления компаний к сокращению собственных издержек. Например, на предприятиях «Руспромавто», «СеверстальАвто» внедряется система «Бережливое производство», разработанная и успешно действующая в автомобильном концерне Toyоta.
Наибольшим спросом пользуются мало- и среднемощные парокомпрессионные геотермальные тепловые насосы.
Структура потребления относительно типов ПТН выглядит следующим образом: 86% — «грунт-вода/воздух», 14% — «вода-вода/воздух».
Что касается географии потребления, то лидируют Московская, Ленинградская, Нижегородская, Новосибирская, Тюменская, Смоленская области, Краснодарский и Приморский край.
Среди крупных проектов по внедрению ПТН можно назвать следующие:
- жилой дом в микрорайоне Никулино-2 Москвы;
ООО «Первый Чешско-Российский Банк» (Москва);
ОАО «Ирбис» (Московская область);
торговый центр «Радуга» (Санкт-Петербург);
торговый центр «Европа» в г. Калининград;
торговый комплекс «Охотный ряд» (Москва);
торговый центр «Версаль» в г. Новосибирск;
торговый комплекс в г. Находка;
гостиница в г. Сочи;
административно-гостиничный центр площадью в г. Краснодар;
средняя школа № 2 площадью в г. Усть-Лабинске;
административный центр площадью в г. Краснодар;
гостиница площадью в г. Адлер;
сеть супермаркетов «Ашан» (Мытищи, Марфино, Теплый Стан, Красногорск, Марьино, Алтуфьево, Рязанский проспект)
храм Казанской иконы Божией Матери в г. Находка;
торговый центр в г. Кропоткин;
административно-производственное здание в г. Краснодар;
гостиница в Туапсинском районе Краснодарского края;
система отопления поселка Первомайское, г. Наро-Фоминск.
Имеется и опыт эксплуатации теплонасосных установок утилизации тепла сбросных и оборотных вод, первая из которых была запущена в 2001 г. на шахте «Осинниковская» ОАО УК «Кузнецкуголь».
В целом, несмотря на спад вследствие финансово-экономического кризиса в 2008-2009 гг. российский рынок парокомпрессионных геотермальных тепловых насосов обладает большим потенциалом.
В настоящее время утверждена Энергетическая стратегия России на период до 2030 г., предусматривающая масштабное внедрение геотермальных тепловых насосов в жилищно-коммунальном хозяйстве страны. Долгосрочные перспективы рынка будут определяться успешностью реализации данной стратегии.
В краткосрочной перспективе рост рынка будет ограничиваться нестабильностью экономического положения в стране. Тем не менее, в 2010-2014 гг. ожидается увеличение потребления парокомпрессионных геотермальных тепловых насосов в Центральном и Южном федеральных округах, связанное с реализацией региональных программ по энергосбережению, а также предстоящей сочинской Олимпиадой.