歐洲的火山和沉積盆地中蘊(yùn)藏著豐富的地?zé)豳Y源,熔巖驅(qū)動(dòng)的高熱燴地?zé)豳Y源主要分布在冰島、意大利、希臘和土耳其,多用于發(fā)電;可供直接利用的中、高溫地?zé)豳Y源多分布于盆地地區(qū),如法國、德國、波蘭、意大利、匈牙利、羅馬尼亞等國家;而隨著地源熱泵技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用,淺層地?zé)豳Y源隨處可用,尤其在奧地利、瑞士、德國和瑞典等多個(gè)國家得到廣泛推廣應(yīng)用。
目前,歐洲將地?zé)崂梅绞絼澐譃榈責(zé)岚l(fā)電、直接利用和地源熱泵三類,這三類地?zé)崂檬袌?chǎng)均占據(jù)重要地位。歐盟委員會(huì)聯(lián)合研究中心(JRC)報(bào)告顯示,全球地?zé)嵫b機(jī)總?cè)萘?015年大約為82GW(吉瓦),地源熱泵利用比例最高,達(dá)到61%,其中歐洲占據(jù)著最大的地源熱泵市場(chǎng)。從具體國家來看,地?zé)崮苎b機(jī)總?cè)萘孔罡叩那?5個(gè)國家的總裝機(jī)容量達(dá)到全球的85%,這其中有10個(gè)國家分布在歐洲。
從整個(gè)歐洲來看,地?zé)岚l(fā)電、直接利用和地源熱泵三種地?zé)崂梅绞蕉嫉玫捷^好的應(yīng)用和發(fā)展,而且都已具備相關(guān)的成熟技術(shù)。目前的研究和攻關(guān)焦點(diǎn)在于進(jìn)一步降低成本,使地?zé)崂酶呤袌?chǎng)競爭力。
在歐洲,地?zé)岚l(fā)電已經(jīng)成為一種環(huán)境友好,且可持續(xù)的能源供應(yīng)方式,這也使歐洲的地?zé)岚l(fā)電市場(chǎng)在全球占有一席之地。截至2014年底,全球地?zé)岚l(fā)電廠裝機(jī)容量達(dá)12GW,其中歐洲地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量約為2060MW(兆瓦),占全球總量的17%左右。
近10年來,全球地?zé)岚l(fā)電量也在持續(xù)增長,年均增長率在3%左右,2014年全球地?zé)岚l(fā)電量達(dá)到74TWh(太瓦時(shí))。其中,歐洲88座地?zé)岚l(fā)電廠總發(fā)電量為12TWh,占全球地?zé)岚l(fā)電量的16.2%,10年間6.3%的年均增長率更是高于全球水平。目前,歐洲地?zé)岚l(fā)電主要分布在意大利、冰島和土耳其三個(gè)國家,占比分別為44%、43%和10%。其中,近幾年地?zé)岚l(fā)電量的增加主要集中于土耳其和冰島,而意大利地?zé)岚l(fā)電量相對(duì)穩(wěn)定。由于2014年試運(yùn)轉(zhuǎn)和維修的原因,歐洲地?zé)岚l(fā)電廠的產(chǎn)能利用率在76%左右,與過去幾年的水平相當(dāng)。
發(fā)電技術(shù)方面,主要有干蒸汽發(fā)電、閃蒸發(fā)電和有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電等,其中干蒸汽發(fā)電和閃蒸發(fā)電技術(shù)主導(dǎo)歐洲市場(chǎng),占比分別為40%和42%。比如,意大利以干蒸汽發(fā)電技術(shù)占據(jù)主導(dǎo);冰島地?zé)豳Y源為高溫濕蒸汽資源,幾乎都采用閃蒸發(fā)電技術(shù)。但最近10年,利用中低溫地?zé)崮艿挠袡C(jī)朗肯循環(huán)(簡稱ORC)發(fā)電技術(shù)發(fā)展較快。由于土耳其擁有豐富的中低溫地?zé)豳Y源,ORC發(fā)電技術(shù)成為主流。
2014年歐洲地?zé)岚l(fā)電容量較2013年新增170MW,并全部來自于土耳其。從發(fā)電方式來看,新增容量全部集中在ORC方面,這主要是由于中溫地?zé)岚l(fā)電的增加,但傳統(tǒng)發(fā)電裝置仍占據(jù)主導(dǎo)地位。為了更加高效地利用地?zé)豳Y源,冰島、法國、德國和土耳其已啟動(dòng)了圍繞地?zé)岚l(fā)電的地?zé)峋C合利用項(xiàng)目,以地?zé)岚l(fā)電為主,采用“熱電聯(lián)供”或“冷熱電聯(lián)供”模式,在解決電力的同時(shí)為周邊地區(qū)的居民提供供熱或制冷需求,這將顯著提高當(dāng)?shù)氐責(zé)豳Y源利用效率。
地?zé)岬闹苯永弥饕ǎ簠^(qū)域供暖、洗浴和游泳加熱、溫室加熱、水產(chǎn)養(yǎng)殖池加熱、工業(yè)用熱、農(nóng)業(yè)干燥和融雪等方式。目前,歐洲地?zé)嶂苯永米顬榛钴S的部門仍然是集中供暖,歐洲地?zé)崮芪瘑T會(huì)(EGEC)統(tǒng)計(jì)顯示,2014年歐洲地?zé)峁┡a(chǎn)熱量新增大約80GWh(吉瓦時(shí)),總計(jì)達(dá)到4260GWh,占到地?zé)嶂苯永玫?0%。2015年歐洲地?zé)嶂苯永醚b機(jī)總?cè)萘抗烙?jì)為4701.7MW,主要利用國為冰島、土耳其、法國和匈牙利等。目前歐洲共有257個(gè)地?zé)峒泄┡瘡S,主要分布在法國、冰島和匈牙利等國家,2014年和2015年共新增23個(gè)。
地源熱泵技術(shù)在歐洲獲得廣泛推廣應(yīng)用,2013年“歐洲地?zé)岽髸?huì)”(EGC)將地源熱泵作為地?zé)崂玫囊粋€(gè)獨(dú)立分類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。據(jù)JRC2015年報(bào)告,全球地源熱泵總裝機(jī)容量約為50GW,其中歐洲裝機(jī)容量達(dá)到19GW,全球占比最高,達(dá)到38%左右,其次為美洲和亞洲。
EGEC數(shù)據(jù)顯示,目前瑞典、德國、法國、瑞士和挪威成為歐洲地源熱泵領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊,5個(gè)國家地源熱泵裝機(jī)容量之和占?xì)W洲的69%。歐洲的地源熱泵市場(chǎng)已經(jīng)從過去由許多小型本地公司組成的市場(chǎng)發(fā)展成為主要由供暖和空調(diào)制造商組成的大規(guī)模的市場(chǎng)。目前,歐洲熱泵及地源熱泵市場(chǎng)被幾個(gè)主要生產(chǎn)商所控制,這些大的制造商主要來自于地源熱泵發(fā)展較為迅速的德國和瑞典。
當(dāng)前,地源熱泵技術(shù)研發(fā)的主要目標(biāo)在于提高地源熱泵系統(tǒng)的效率和減少運(yùn)作成本,主要進(jìn)展包括:降低維修和養(yǎng)護(hù)成本,改進(jìn)控制系統(tǒng),使用更有效的液體工質(zhì),提高輔助設(shè)備(如泵和風(fēng)扇)的工作效率。目前,地源熱泵的COP值(用于評(píng)價(jià)熱泵的能源轉(zhuǎn)換率)通常在3~4左右,通過優(yōu)化設(shè)計(jì)提高熱泵的COP值是目前技術(shù)發(fā)展的主要關(guān)注點(diǎn)。同時(shí),開發(fā)環(huán)保型的,并且具有更好的熱特性的新型防凍液也是地源熱泵技術(shù)發(fā)展的關(guān)注點(diǎn)。通過降低鉆孔熱阻指標(biāo)(RB)以提高淺層地?zé)嵯到y(tǒng)的“赫爾斯特倫效率”也被寄予厚望??梢灶A(yù)期這些技術(shù)進(jìn)步都將有助于提高地源熱泵系統(tǒng)的效率。
歐洲地?zé)豳Y源利用的發(fā)展離不開歐盟在區(qū)域?qū)用嫱瞥龅囊幌盗兄С终吆吐?lián)合行動(dòng)計(jì)劃。歐盟通過其“研究和創(chuàng)新框架計(jì)劃”和其他鼓勵(lì)機(jī)制來支持地?zé)豳Y源的開發(fā),并且通過建立相應(yīng)的法律和政策框架來促進(jìn)地?zé)豳Y源的有序健康發(fā)展。從1998年歐洲地?zé)崮茉次瘑T會(huì)成立、2000年歐洲熱泵協(xié)會(huì)成立,到2010年EERA地?zé)崧?lián)合計(jì)劃啟動(dòng)、2012年地?zé)酔RA-NET計(jì)劃啟動(dòng),歐洲地?zé)崮荛_發(fā)利用的平臺(tái)和聯(lián)合計(jì)劃不斷完善;從2004年歐洲經(jīng)濟(jì)和社會(huì)委員會(huì)起草決議以促進(jìn)地?zé)衢_發(fā),到2012年《地?zé)峥萍嫉膽?zhàn)略研究重點(diǎn)》發(fā)布,明確歐洲地?zé)衢_發(fā)利用的方向和目標(biāo),歐洲對(duì)地?zé)崮荛_發(fā)的支持政策不斷細(xì)化。
針對(duì)地?zé)崮荛_發(fā)和利用,歐盟內(nèi)部存在著一系列形式多樣的政策支持制度。這些支持政策在不同成員國間有所不同,同時(shí)因三種不同地?zé)崂梅绞剑òl(fā)電、直接利用和地源熱泵)的發(fā)展現(xiàn)狀而有所差異。
歐盟地?zé)岚l(fā)電補(bǔ)貼形式多樣,但進(jìn)展較慢。地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目通常具有前期投入大、開發(fā)時(shí)間長的特點(diǎn),至少需要3年時(shí)間,平均開發(fā)時(shí)間大約為5至7年。鑒于此,歐盟在2009年立法要求在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行條件允許的情況下,要優(yōu)先安排可再生能源發(fā)電。歐盟對(duì)地?zé)岚l(fā)電的政策支持方式主要有:風(fēng)險(xiǎn)保險(xiǎn)基金、上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼政策(FIT)、可再生能源溢價(jià)機(jī)制(FIP)、可交易證書、投標(biāo)和軟貸款等。雖然FIT和FIP這些基于市場(chǎng)的機(jī)制通常適用于多種新能源技術(shù),但在地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目的應(yīng)用并不理想,因此歐盟對(duì)地?zé)岚l(fā)電提供類似政策支持的國家并不多,目前實(shí)行FIT政策的有奧地利、法國、德國等9個(gè)國家,實(shí)行FIP的則僅有意大利、荷蘭等4個(gè)國家。
目前,歐洲地?zé)崮艿闹苯永煤偷卦礋岜眉夹g(shù)已經(jīng)較為成熟,補(bǔ)貼正在逐漸減少。政府財(cái)政支持的方式主要有投資補(bǔ)助、減稅、碳排放稅減免、保險(xiǎn)和低息貸款等,目前歐盟多數(shù)國家僅保留投資補(bǔ)助這一項(xiàng)支持政策,只有少數(shù)幾個(gè)國家仍實(shí)行多種財(cái)政支持政策,比如法國在投資補(bǔ)助、減稅、碳排放稅減免和保險(xiǎn)等方面都有支持。EGEC認(rèn)為,從成本的角度看,地?zé)崛∨夹g(shù)(增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)除外)與化石燃料采暖技術(shù)相比變得更有競爭力,這使得政府對(duì)地?zé)嶂苯永煤偷卦礋岜眉夹g(shù)的補(bǔ)貼逐步降低。但同時(shí),地?zé)衢_發(fā)前期投入大依然阻礙著地?zé)嵯嚓P(guān)技術(shù)的發(fā)展,因此需要引進(jìn)一些創(chuàng)新性的融資工具,例如能源服務(wù)公司(ESCO)或?qū)Φ卦礋岜孟牡碾娏o予折扣。