萨拉戈萨利用地下水地热,引入智能算法优化管理

发布时间:2026-06-01 02:51  点击:1次
萨拉戈萨利用地下水地热,引入智能算法优化管理

在西班牙阿拉贡自治区首府萨拉戈萨,一种“隐形”的能源基础设施已默默运行近三十年。这座城市利用连接埃布罗河的冲积层含水层,将地下约11米深处、全年恒温约18摄氏度的地下水作为巨大的天然蓄冷/蓄热库。这一举措不仅让一座公共建筑能耗降低52%,更因引入人工智能(AI)进行智能调度,成为城市地热规模化应用的案例。

稳定热源与高效换热机制

萨拉戈萨地下的埃布罗冲积含水层厚度约20至30米,其最大优势在于卓越的热稳定性。在夏季,当室外气温超过35摄氏度时,地下水仍保持18摄氏度左右;冬季室外降至2摄氏度时,地下水温依然恒定。这种温差极小的特性,使其成为地源热泵系统的理想热源或热汇。

该系统的运行逻辑类似于反向工作的冰箱。冬季,从地下抽取18摄氏度的水,通过热泵提升温度后为建筑供暖,降温后的水再回灌地下;夏季则将建筑内的热量转移到较冷的地下水中,实现制冷。相比依赖剧烈波动的室外空气,这种基于稳定地下水温的换热方式大幅降低了热泵的压缩比和能耗。

目前,萨拉戈萨已建成近60套大型地热系统,主要服务于公共建筑、医院、大学校园及商业中心。仅制冷装机容量就达110兆瓦(热),相当于为超过1.5万户住宅提供空调服务。其中,萨拉戈萨市政府的“零排放大楼”是典型代表,其能源消耗比同类传统建筑低52%。

规模化带来的热干扰挑战

随着使用含水层的建筑数量增加,系统面临着新的风险:热干扰。每套系统都在向地下注入温度 altered 的水。如果大量系统在夏季向地下排放热量,或冬季抽取热量,会导致局部地下水温逐渐偏离18摄氏度的基准线。这种“热污染”或“冷污染”会降低换热效率,甚至导致部分系统无法正常运行。

邻近井位之间的水力干扰也不容忽视。一个站点回灌的高温水可能影响附近站点的取水温度。萨拉戈萨当前的核心挑战不再是寻找新水源或钻探新井,而是如何优化现有数十套系统的协同运行,以维持含水层的热平衡。

THERMAL方法与AI智能调度

为解决这一难题,西班牙地质和矿业研究所(IGME)下属的先进水文地质与地热系统研究组开发了THERMAL管理方法。该方法旨在通过优化现有热泵的运行策略,减少系统间的相互干扰,无需新增钻井即可提升整体能效。

初步通过更高效的协调管理,每套安装单位每年可节省超过7500欧元的运营成本,并减少近15吨二氧化碳排放。THERMAL方法的核心理念是将分散的系统整合为一个协同网络,而非无序扩张。

下一步,萨拉戈萨计划将人工智能和机器学习技术引入该系统。AI将用于预测建筑群的能源需求峰值,并实时监测地下温度的变化趋势。在极端天气(如热浪)期间,系统可提前调整取水与回灌策略,避免局部过热或过冷。通过整合温度、流量和运行数据,AI还能识别长期热累积趋势,实现预防性维护。

欧洲地热管理的示范效应

萨拉戈萨的经验正被视为欧洲城市地下能源管理的参考模型。其地质条件(连接埃布罗河的含水层)具有独特性,但其管理逻辑具有普适性。例如,巴黎利用Dogger含水层构建大型地热网络,万塔(赫尔辛基附近)开发季节性储热系统,西班牙阿斯图里亚斯的米耶雷斯则将废弃煤矿改造为地热源。

地下地热缺乏太阳能板或风力涡轮机那样的视觉冲击力,导致公众关注度较低,但其高效、隐蔽的特性使其成为城市低碳转型的重要拼图。专家估计,初始钻探和系统投资可在5至8年内通过节能收益收回。随着欧盟对能源效率资金的倾斜,此类项目有望获得更多支持。

萨拉戈萨的城市能源的未来不仅在于开发新资源,更在于对现有地下潜力的精细化智能管理。对于中国众多面临夏季制冷高峰和冬季供暖压力的城市而言,这种基于地质稳定性的“隐形”能源网络,结合AI驱动的动态调度,提供了从“粗放式开采”转向“精细化运营”的重要启示。在双碳目标下,挖掘城市地下空间的热能潜力,或许是缓解电网峰谷差、提升建筑能效的一条务实路径。

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